[发明专利]一种电磁式振动能量收集器及制作方法

权利要求书

1.一种电磁式振动能量收集器，其特征在于，包括：永磁体、三维线圈、弹性元件和铁芯，所述三维线圈分别位于沿所述永磁体振动方向的两侧，所述铁芯分别穿过所述三维线圈内，所述弹性元件一端连接于所述永磁体上，另一端固定；

所述电磁式振动能量收集器还包括硅衬底，所述硅衬底包括第一硅片和第二硅片，所述第一硅片和所述第二硅片的上表面均构造有导线槽，下表面均构造有铁芯槽，所述第一硅片和所述第二硅片均构造有由其上表面贯穿于其下表面的通孔，所述第一硅片的所述铁芯槽与所述第二硅片的所述铁芯槽相对并连接，且所述第一硅片的通孔与所述第二硅片的通孔一一对应设置；

所述三维线圈包括上层导线、下层导线和垂直导线，所述上层导线设置于所述第一硅片的所述导线槽内，所述下层导线设置于所述第二硅片的所述导线槽内，所述垂直导线设置于所述第一硅片和所述第二硅片的所述通孔内，所述上层导线通过所述垂直导线与所述下层导线连接；

其中，所述铁芯的材质为硅钢；所述电磁式振动能量收集器还包括两个E型硅钢片，所述铁芯为所述E型硅钢片的中央突出部，两个所述E型硅钢片分别位于所述永磁体的两侧且相对设置；

所述电磁式振动能量收集器的制作方法，包括：

S1、固定底部的第一弹簧片，并在其上方固定永磁体，永磁体安装位置：永磁体与E型硅钢片的相对安装位置可不选取正对位置；

S2、在沿所述永磁体的振动方向的两侧固定三维线圈，并将三维线圈引出导线；

S3、在所述永磁体顶部固定第二弹簧片；

S4、将铁芯插入到所述三维线圈中；

在所述S1和所述S2之间还包括采用MEMS工艺制作三维线圈：

S11、在第一硅片上表面构造有导线槽，下表面均构造有铁芯槽，还构造有由其上表面贯穿于其下表面的通孔；

S12、在第二硅片上表面构造有导线槽，下表面均构造有铁芯槽，还构造有由其上表面贯穿于其下表面的通孔；

S13、使所述第一硅片的所述通孔与所述第二硅片的所述通孔相对，且所述第一硅片的所述铁芯槽和所述第二硅片的所述铁芯槽相对并键合连接；利用硅硅直接键合将第一硅片和第二硅片对准键合在一起，形成具备完整导线槽、通孔、铁芯槽结构的硅衬底模具，其中，两个铁芯槽相对形成轴向用于放置铁芯的通孔；

S14、在所述第一硅片的所述导线槽、所述第一硅片的所述通孔、所述第二硅片的所述通孔和所述第二硅片的所述导线槽中电镀铜，制成所述三维线圈；利用磁控溅射在硅片上表面溅射金属镍，作为中间层增强铜硅附着力；再溅射一层铜，作为电镀种子层；后利用铜电镀技术将上表面的导线槽和通孔完全填充，铜生长至硅片上表面；接着在硅片上表面再次溅射镍与铜，开始第二次电镀，至上表面导线槽填充完全；利用化学机械抛光方法将硅片表面多余的电镀铜去除至铜表面与硅片表面齐平，不同匝导线之间无连接；

S15、将所述第一硅片和所述第二硅片切开使得所述铁芯槽暴露。

2.根据权利要求1所述的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述弹性元件为弹簧片，所述弹簧片包括第一固定端、弹簧片本体和四个第二固定端，所述第一固定端固定于所述永磁体上，四个所述第二固定端分别连接于所述硅衬底的四边，所述弹簧片本体设置于所述第一固定端与所述第二固定端之间。

3.根据权利要求2所述的电磁式振动能量收集器，其特征在于，所述弹簧片包括第一弹簧片和第二弹簧片，所述第二弹簧片固定于沿所述永磁体振动方向的上表面，所述第一弹簧片固定于沿所述永磁体振动方向的下表面。

4.根据权利要求1所述的电磁式振动能量收集器的制作方法，其特征在于，所述S4包括：将所述铁芯插入到所述第一硅片的所述铁芯槽和所述第二硅片的所述铁芯槽中。