[发明专利]一种用磁控溅射法制作磁编码器用微型磁栅及其制作方法

说明书

本发明一种用磁控溅射法制作磁编码器用微型磁栅，其包括：基片、涂层和栅格。磁栅的设计外形呈圆盘状，中心孔状，方便安装，并且在圆盘上有许多栅格，在栅格上覆盖一层磁性材料，磁栅的多少决定着每旋转一周输出的脉冲数，在相同条件下，脉冲数越多，编码器的分辨率就越高；一种用磁控溅射法制作磁编码器用微型磁栅制作方法，可以增加信号的强度，在有限的范围内，增加了栅格的个数，提高了磁编码器的分辨率，提高精度，尺寸可以根据需要制作，兼容大规模集成电路工艺，可以和接口电路集成制造。

技术领域

本发明涉及磁控溅射领域和磁编码器模块领域，特别是涉及一种用磁控溅射法制作磁编码器用微型磁栅及其制作方法。

背景技术

旋转编码器是运动控制必不可少的关键器件之一，当前对旋转编码器的研究主要集中于激光旋转编码器和磁性旋转编码器。就分辨率而言，磁性编码器的分辨率高低取决于磁鼓的bit均分数量的多少；在相同条件下，光学编码器的分辨率比磁性编码器的分辨率高，因为激光光栅可以做的更细。在传统制作磁鼓的方法上，磁鼓不能做的那么细致，所以在分辨率的问题上就比光编码器要低，但是光编码器在抗干扰能力上不如磁编码器强。随着科学技术的不断发展，人们对磁编码器的需求的不断提高，要求能够准确、快速地获得信号，因此，不仅对编码器分辨率要求高，而且对其抗干扰能力要求也高。薄膜科学技术的发展日新月异，薄膜制备技术日趋完善，为磁性编码器制作方法和结构创新提供了有利支撑。

“维富，乔妙杰，郭晋红，王喆。用Co-γ-Fe₂O₃制备的磁编码器多极磁鼓[J].磁性材料及器件，2009，40(02):61-63”。公开了一种在铝材骨架外圆上涂敷一薄层磁性材料做成的磁鼓结构及其制备方法。磁鼓呈圆柱形，在圆柱外径涂一层磁性材料在这层磁介质上记录着间距为λ的多个磁极信号，这些磁极将圆周分割成以磁极间距为λ的周期性强弱变化的磁场。当磁鼓随着运动系统运动时，磁敏电阻作为敏感元件非接触地感应磁场强度变化并转化成电阻大小的变化，经过信号处理得到标准的矩形脉冲信号，从而实现数字转化，通过对制作工艺的细化，进而提高磁鼓的分辨率。文献所述的磁编码器用磁栅体积较大，分辨率较低。同时，在磁鼓几何尺寸确定的情况下，当增大写入的磁极数时，输出信号出现缺陷，不利于后续的信号处理，并且文献中的制作工艺复杂，加工困难，若加工不准确，则会降低了磁编码器的使用寿命。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，创造性地构思了一种用磁控溅射法制作磁编码器用微型磁栅，其外形呈圆盘状，中心孔状，方便安装，且在圆盘上有许多栅格，在栅格上覆盖一层磁性材料，磁栅的多少决定着每旋转一周输出的脉冲数，在相同条件下，脉冲数越多，编码器的分辨率就越高；磁控溅射法制作微型磁栅是分子级，可以增加信号的强度，增加栅格的个数，提高精度，通过该方法制造的微型磁栅，高耐用、抗污能力强、小型化和高精度，适合用作机器人关节处的磁编码器并且能够可靠稳定地使用在恶劣环境中。

实现本发明采用的技术方案之一：一种用磁控溅射法制作磁编码器用微型磁栅，其特征是，它包括：基片1、涂层2、栅格3，所述的基片1外形呈圆盘状，中心设有圆孔，在所述的基片1外表面的圆环上设置涂层2，在所述的涂层2上设置一组栅格3，在所述的栅格3上覆盖磁性材料。

所述的基片1材质为单晶硅。

所述的涂层2厚度是栅格3上覆盖磁性材料厚度的1.6倍。

所述的栅格3为32对，各个磁栅的大小一致，360°圆环均分。

在所述的栅格3上覆盖磁性材料的厚度为3mm。

所述的涂层2材质为Co-Ni-P-La。

所述的涂层2材质Co-Ni-P-La中含有：58.75％(重量百分比)Co、35.25％(重量百分比)Ni、5％(重量百分比)P、1％(重量百分比)La。