[发明专利]一种采用3D打印机制备双轴巨磁阻抗效应磁敏器的方法

说明书

技术领域

本发明属于传感技术领域，尤其涉及到一种采用3D打印机制备双轴巨磁阻抗效应磁敏器的方法。

背景技术

巨磁阻抗GMI传感器是一种新型的磁场传感器，其原理是利用软磁合金材料在很小磁场下展示巨磁阻抗效应，即当磁场有微小变化时，将会引起软磁材料交流阻抗产生巨大变化。

巨磁阻抗传感器一般由磁敏材料、电感线圈和激励电路组成，其结构为激励电路和电感线圈相连，磁敏材料放置在电感线圈之中用来感应磁场的存在，磁敏材料的选取以及传感器的制造方法是区别不同类型巨磁阻抗传感器的关键特征。

中国专利CN200510026606公开了一种基于微机电系统的巨磁阻抗磁敏器件，磁敏材料采用薄膜，其灵敏度较低，而且该薄膜成分容易不均匀，易造成性能不稳定。

中国专利CN201020610144公开了一种巨磁阻抗效应二维传感器，磁敏材料采用非晶薄带，通过微机电工艺MEMS将非晶薄带和铜线圈集成制备，传感器的体积减小而其灵敏度提高，但是在MEMS工艺制备过程中，要对非晶薄带进行绝缘处理，绝缘处理会增加成本，容易影响传感器的质量，批产优良率较低。

中国专利CN201110300794公开了一种基于巨磁阻抗效应的磁传感器，用热处理后的非晶丝来制备磁传感器，此种方法制备的产品体积较大，工艺上也不宜批量生产。

中国专利CN101120263公开了一种用于双轴磁性传感器的单个封装设计，采用集成电路制造工艺IC生产双轴磁场传感器， IC工艺制造过程有污染，效率低，良率不高。

除上述问题外，有关采用3D打印机制备双轴巨磁阻抗效应磁敏器的方法还未见到相关报道。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种采用3D打印机制备双轴巨磁阻抗效应磁敏器的方法，通过拉丝法得到10μm～1mm直径的玻璃包裹非晶丝，该方法采用3D打印机在基片上制备两维双轴磁敏单元，制备范围包括环绕在基片上的两维电感线圈、绝缘层以及相应的导线和导线引脚，最后通过信号采集单元实现对双轴巨磁阻抗效应磁敏器的信号激励以及磁场感应信号的采集来测量X轴和Y轴方向上的磁场变化，3D打印机不仅解决了电感线圈的三维成形和精确定位难题，而且省去了复杂的电镀过程，容易与玻璃包裹非晶丝结合，使其具有绿色制造，耗材少，无效小，优良率高等特点。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种采用3D打印机制备双轴巨磁阻抗效应磁敏器的方法，该方法使用到3D打印机，所述双轴巨磁阻抗效应磁敏器中既含有X轴磁敏单元又含有Y轴磁敏单元，所述X轴磁敏单元和所述Y轴磁敏单元均通过3D打印机制备在基片上，所述X轴磁敏单元或是所述Y轴磁敏单元中均包含有底层电感线圈、电感线圈柱、顶层电感线圈、玻璃包裹非晶丝、绝缘填充材料，其中玻璃包裹非晶丝通过人为方式植入，玻璃包裹非晶丝采用拉丝法制备获得，3D打印机在打印底层电感线圈、电感线圈柱和顶层电感线圈时均植入有各自的导线和导线引脚，相关线圈中的各导线相互串接后在其两端形成导线引脚，该导线引脚与信号采集单元和激励电源依次相连，本发明的特征是：

将所述X轴磁敏单元通过3D打印机打印在基片的水平方向，将所述Y轴磁敏单元通过3D打印机打印在基片的垂直方向，将所述水平方向简称为X轴，将所述垂直方向简称为Y轴，此时所述X轴磁敏单元和所述Y轴磁敏单元在基片同一平面上构成正交的双轴巨磁阻抗效应磁敏器，所述X轴磁敏单元和所述Y轴磁敏单元在基片上均呈螺旋斜口状配置，所述螺旋斜口状由底层电感线圈、电感线圈柱、顶层电感线圈和绝缘填充材料均通过3D打印机呈现，所述螺旋斜口状的倾斜角度β、倾斜间距D及长度L由设计给定，β角与X轴或是Y轴之间的夹角均控制在120～135°，将底层电感线圈、电感线圈柱、顶层电感线圈、绝缘填充材料、倾斜角度β、倾斜间距D及长度L各参数均存储于3D打印机中，3D打印机在打印所述X轴磁敏单元和所述Y轴磁敏单元时存在如下打印过程；

第一种打印过程：先沿X轴打印所述X轴磁敏单元后再沿Y轴打印所述Y轴磁敏单元，或是先沿Y轴打印所述Y轴磁敏单元后再沿X轴打印所述X轴磁敏单元；

第二种打印过程：沿X轴和Y轴同时打印所述X轴磁敏单元和所述Y轴磁敏单元；