电磁辐射测量模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电磁辐射技术领域，特别是电磁辐射测量模块。
【背景技术】
[0002]由麦克斯韦方程组可知，变化的电场可以产生磁场，而变化的磁场可以产生电场，时变电磁场的电场和磁场不再相互独立，而是相互关联，构成一个整体——电磁场，电场和磁场分别是电磁场的两个分量。在离开发射源的无源空间中，电荷密度和电流密度矢量为零，电场和磁场仍然可以相互激发，从而在空间形成电磁振荡并传播，这就是电磁波。电磁波具有波粒二象性，其传播方向垂直于电场，其在真空中速率固定，速度为光速。电磁福射可按照频率分类，从低频率到高频率，主要包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380-780 nm之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，因此，人们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。尽管如此，只有处于可见光频域以内的电磁波，才可以被人们肉眼看到。
[0003]根据WHO组织对电磁辐射的解释，高频率(短波长)电磁波的光子会比低频率(长波长)电磁波的光子携带更多的能量。一些电磁波的每个光子携带的能量可以大到拥有破坏分子间化学键的能力。在电磁波谱中，放射性物质产生的伽马射线，宇宙射线和X光具有这种特性，被称作“电离性辐射”。光子的能量不足以破坏分子化学键的电磁场称作“非电离性辐射”。组成我们现代生活重要部分的一些电磁场的人造来源，像电力、微波、无线电波，在电磁波谱中处于相对长的波长和低的频率一端，它们的光子没有能力破坏化学键。
[0004]随着日益增长的用电需要，快速发展的新技术和社交方式的改变造就了越来越多的人造电磁场来源，环境中人造电磁场下的暴露量不断增加。从电力的产生和传输，家用电器，工业设备到电信和广播，无论家居还是工作，每个人都暴露在以复杂的方式混合的微弱的电场和微弱的磁场之中。与之伴随的，是人们对于自身健康的重视逐年加强，因此可以预见的是，对电磁辐射的考量会逐渐成为生活中必不可少的内容。
[0005]通常电磁辐射测量采用的电磁辐射计，例如德国吉赫兹(Gigahertz)手持式电磁辐射检测仪(专利号:DE19809784和DE10317805)，采用该种电磁辐射测量设备可以完成对电场和磁场的测量。随着现代智能穿戴设备和移动设备的普及，将电磁辐射测量模块集成到智能穿戴和移动设备中是一种发展趋势，而目前采用的电磁辐射计显然无法满足这个要求。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供电磁辐射测量模块，该电磁辐射测量模块可以完成对电磁场精确测量，且具有体积小的特点，可以集成在智能穿戴设备、手持终端或移动设备等便携设备中。
[0007]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0008]根据本实用新型提出的电磁辐射测量模块，包括磁性传感器芯片和输出引针，所述磁性传感器芯片为单电阻结构或半桥结构或全桥结构；所述单电阻结构包括一个等效磁电阻；所述半桥结构包括两个串联的等效磁电阻；所述全桥结构包括四个等效磁电阻，其中的两个串联的等效磁电阻与另两个串联的等效磁电阻并联；所述等效磁电阻由一个或多个磁性传感元件串联和/或并联构成；
[0009]所述磁性传感元件为巨磁电阻元件和/或磁性隧道结元件构成；所述巨磁电阻元件或磁性隧道结元件为纳米级厚度的多层膜结构；所述多层膜结构包括纳米级薄膜自由层、非磁性层以及钉扎层，纳米级薄膜自由层、钉扎层分别位于非磁性层的上下两侧；
[0010]所述输出引针与磁性传感器芯片电连接，用来导入工作电流和输出信号。
[0011]作为本实用新型所述的电磁辐射测量模块进一步优化方案，所述自由层由磁性层或SAF层构成；所述非磁性层是由非磁性材料构成；所述钉扎层是磁性层-反铁磁层结构或SAF层-反铁磁层结构。
[0012]作为本实用新型所述的电磁辐射测量模块进一步优化方案，所述纳米级薄膜自由层位于非磁性层上侧，钉扎层位于非磁性层下侧。
[0013]作为本实用新型所述的电磁辐射测量模块进一步优化方案，所述钉扎层位于非磁性层上侧，纳米级薄膜自由层位于非磁性层下侧。
[0014]作为本实用新型所述的电磁辐射测量模块进一步优化方案，还包括运放电路，所述运放电路与磁性传感器芯片、输出引针分别电连接。
[0015]作为本实用新型所述的电磁辐射测量模块进一步优化方案，所述半桥结构为推挽半桥或参考半桥或梯度半桥，所述全桥结构为推挽全桥或参考全桥或梯度全桥。
[0016]作为本实用新型所述的电磁辐射测量模块进一步优化方案，所述半桥结构、全桥结构的每个桥臂由一个或多个磁场敏感方向相同的巨磁电阻元件或磁性隧道结元件组成。
[0017]作为本实用新型所述的电磁辐射测量模块进一步优化方案，所述梯度全桥和梯度半桥中的所有桥臂的巨磁电阻元件或磁性隧道结元件的磁场敏感方向相同，并且梯度全桥中相对位置的两个桥臂位于空间中的同一位置，相邻位置的两个桥臂位于空间中的不同位置。
[0018]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:本实用新型的该电磁辐射测量模块可以完成对电磁场精确测量，且具有体积小的特点，可以集成在智能穿戴设备、手持终端或移动设备等便携设备中。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型提出的电磁辐射测量模块的结构示意图。
[0020]图2是巨磁电阻元件或磁性隧道结元件的结构示意图。
[0021]图3是巨磁电阻元件或磁性隧道结元件的输出曲线示意图。
[0022]图4是多个磁性隧道结元件的串联示意图。
[0023]图5是多个巨磁电阻元件的串联示意图。
[0024]图6是半桥结构的电连接示意图。
[0025]图7是半桥结构随外场变化的输出曲线示意图。
[0026]图8是全桥结构的电连接示意图。
[0027]图9是全桥结构随外场变化的输出曲线示意图。
[0028]图10是梯度全桥的物理位置摆放图。
[0029]图中的附图标记解释为:11_磁性传感器芯片，12-运放电路，13-输出引针，14-PCB，51-自由层，52-非磁性层，53-钉扎层，54-基底，55-第一电极层，56-第二电极层，61-自由层磁矩，63-钉扎层磁矩，41-磁电阻元件，32-磁场，1_磁性传感器芯片的敏感轴，71-第一磁电阻，72-第二磁电阻，73-第三磁电阻，74-第四磁电阻。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明:
[0031]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0032]如图1所示，本实用新型提出的电磁辐射测量模块包括磁性传感器芯片11、运放电路12和输出引针13。磁性传感器芯片11用以测量待测物或待测区域的磁场32，所述运放电路12与所述磁性传感器芯片11电连接，用以对磁性传感器芯片11的信号进行放大处理，输出引针13用以导入工作电流和信号输出。磁性传感器芯片11由磁性传感元件构成，所述磁性传感元件包括巨磁电阻元件和/或磁性隧道结元件。运放电路12不是必要结构，磁性传感器芯片11可与输出引针13连接直接输出信号。若设置有运放电路12，则该运放电路12位于PCB14上或制成集成电路。当运放电路12设置在PCB14上时，磁性传感器芯片11通过PCB14上的导电层和运放电路12电连接，输出引针13可通过焊接的方式与运放电路12电连接输出信号。若运放电路12为集成电路，则磁性传感器芯片11和运放电路12可通过PCB14电连接，输出引针13通过焊接的方式和运放电路12电连接输出信号，或者不设置PCB14，磁性传感器芯片11可通过焊接或绑线的方式和运放电路12电连接，输出引针13可通过焊接或绑线的方式和运放电路12电连接输出信号，磁性传感器11和运放电路12可封装在一起，也可通过灌胶的方式保护起来。本实用新型提出的电磁辐射测量模块为芯片级，具有小体积、高精度的特点，易于集成于可穿戴设备或移动设备中。
[0033]图2是巨磁电阻元件和磁性隧道结元件的结构示意图。如图所示，磁电阻元件41可为磁性隧道结元件或者巨磁电阻元件，磁性隧道结元件或者巨磁电阻元件均包括纳米级薄膜自由层51、非磁性层52以及钉扎层53，位于第一电极层55、第二电极层56之间，且上述多层膜结构位于基底54上。自由层51可位于非磁性层52上层也可以位于非磁性层52下层，若自由层51位于非磁性层52下层，则钉扎层53位于非磁性层52的上层。对于巨磁电阻元件而言，第一电极层55、第二电极层56也可位于元件两侧。自由层51由磁性层(磁性层为由Fe、Co、Ni或上述三种铁磁材料的合金如CoFe、FeNi等，或Fe、Co、Ni与其他非磁性材料的合金如CoFeB等构成的单层薄膜或复合层薄膜)构成，也可以是SAF层(即磁性层-间隔层-磁性层三层结构或磁性层-间隔层的多层复合结构)结构(其中间隔层为非磁性金属材料构成，通常为Ru、Ta、Pt、Pb等)，其磁矩61随外场变化；非磁性层52由非磁性材料构成，如果是巨磁电阻元件，则非磁性层52为金属材料，如Cu、Al等，如果是磁性隧道结元件，则为非金属材料，