能量采集组件制造技术

一种能量采集组件，包括：依次相对设置的第一基板、第二基板和第三基板；设于第一基板朝向第二基板一侧上的永磁体；设于第二基板中的振动结构，所述振动结构与所述永磁体之间设置有线圈，所述振动结构朝向第三基板一侧上设置有第一电极；设于第三基板朝向第二基板一侧上的第二电极；设于所述第一电极和第二电极之间的驻极体；所述振动结构带动所述线圈和所述第一电极进行振动。本发明专利技术可以提高输出的采集能量。

【技术实现步骤摘要】
能量采集组件
本专利技术涉及微电子机械
，尤其涉及一种能量采集组件。
技术介绍
在MEMS（Micro-electromechanicalSystems，微电子机械系统）技术发展的过程中，微能源问题已经成为MEMS进入实用化和自动化的主要障碍之一。很多系统（如：小型无线连网传感器节点和消费市场上的低成本计算器）对电源有严格限制,这涉及到远程位置、成本考虑、便携程度的需求以及其他因素。另外,转向无线通信的大趋势淘汰了系统中很多有线电缆,因而希望能使系统脱离电源线和充电器的束缚,而采用将环境中的机械振动能转换成电能的能量采集器(Energyharvester)。能量采集器主要分为三种：静电（electrostatic）式、压电（piezoelectric）式和电磁（electromagnetic）式，其中，静电式能量采集器通过改变电容来产生电能，其在开始产生能量之前，以一个外部电源在电容之间产生原始电压差，当可变电容由于振动而发生改变时将机械能转换为电能；压电式能量采集器通过压电效应来产生电能，即压电材料在外界振动的激励下产生形变，引起材料内部偶极子的不对称，发生极化现象，同时在材料的外表面上出现正负相反的电荷；电磁式能量采集器是通过电场将机械能转化为电能，附在振动质量块的下面的线圈在固定永磁体产生的磁场中，由于通过线圈的磁通量发生变化，根据法拉第定律，会产生电势差。更多关于能量采集器的技术可以参考申请公布号为CN101941671A的中国专利申请。但是现有技术中上述三种能量采集器输出的电量都比较低，从而影响了其实际应用。因此，如何提高能量采集器的能量输出就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种能量采集组件，可以提高能量输出。为解决上述问题，本专利技术提供了一种能量采集组件，包括：依次相对设置的第一基板、第二基板和第三基板；设于第一基板朝向第二基板一侧上的永磁体；设于第二基板中的振动结构，所述振动结构与所述永磁体之间设置有线圈，所述振动结构朝向第三基板一侧上设置有第一电极；设于第三基板朝向第二基板一侧上的第二电极；设于所述第一电极和第二电极之间的驻极体；所述振动结构带动所述线圈和所述第一电极进行振动。可选地，所述振动结构包括：中心质量块和两个弹性元件，所述两个弹性元件位于所述中心质量块的相对两侧。可选地，所述弹性元件为折叠弹性梁。可选地，所述线圈为平面螺旋线圈。可选地，所述永磁体包括并列设置的两块永磁体，且所述两块永磁体的磁极方向相反。可选地，所述能量采集组件还包括：还包括：第一电引线、第二电引线和第三电引线，其中：所述第一电引线的一端连接所述线圈的一端，所述第一电引线的另一端连接所述第一电极，所述第二电引线的一端连接所述第二电极，所述第三电引线的一端连接所述线圈的另一端，所述第二电引线的另一端和所述第三电引线的另一端连接同一负载。可选地，所述第一电极和第二电极的材料为铝、铜或铜铝合金。可选地，所述第一基板、第二基板和第三基板的材料为硅、氧化硅、锗或氧化锗中的任一种。可选地，所述中心质量块的材料与所述第二基板的材料相同。可选地，所述第一电极和第二电极的形状为梳齿状。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下优点：相对设置的第一基板和第二基板中，第一基板朝向第二基板一侧上设置有永磁体，第二基板中设有振动结构，所述振动结构与所述永磁体之间设置的线圈可以随振动结构进行振动，线圈在固定永磁体产生的磁场中，由于通过线圈的磁通量发生变化，根据法拉第定律会产生电势差，可以将机械能转化为电能；相对设置的第二基板和第三基板中，第二基板中设有振动结构，所述振动结构朝向第三基板一侧上设置有第一电极，设于第三基板朝向第二基板一侧上设置有第二电极，第一电极和第二电极之间设置有驻极体，所述振动结构带动所述第一电极进行振动，从而第一电极和第二电极之间的相对面积随着振动结构的振动而变化，即第一电极和第二电极之间的电容在不断变化，而由于驻极体的存在，第一电极和第二电极感生电荷总量保持不变，从而形成电势差，进而可以将机械能转换为电能，最终使得该能量采集组件既可以基于电磁原理产生电能，也可以基于静电原理产生电能，增大了能量采集组件输出的能量，提高了采集效率。此外，由于基于电磁原理的能量采集器和基于静电原理的能量采集器都可以与CMOS工艺进行很好地兼容，因此本专利技术中的能量采集模组与CMOS工艺的兼容性也很好，从而降低了生产成本，简化了工艺。附图说明图1是本专利技术一实施例中能量采集组件的结构示意图；图2是图1中A表面的结构示意图；图3是图1中B表面的结构示意图；图4是图1中C表面的结构示意图；图5是图1中D表面的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分所述，现有技术中存在静电式、压电式和电磁式三种静电采集器，但是其采集的电能都比较小，从而限制了其大范围的应用。针对上述问题，专利技术人提出可以将基于横向振动的电磁式能量采集器和基于横向振动的静电式能量采集器进行集成，从而可以在保持比较小体积的同时，提高采集效率，增大输出的电能。此外，由于电磁式能量采集器和静电式能量采集器都可以利用基于硅的MEMS工艺制造，包括静电式的驻极体材料Si3N4和SiO2薄膜和电磁式的金属线圈都可以通过在硅基上制作，这与CMOS工艺能很好的兼容，而压电式的薄型材料比较难通过硅基制作，因此本专利技术提供的能量采集组件也可以与CMOS工艺进行较好地兼容。下面结合附图进行详细说明。参考图1至图5所示，本实施例提供了一种能量采集组件，包括：依次相对设置的第一基板1、第二基板2和第三基板3；设于第一基板1朝向第二基板2一侧表面A上的永磁体11和永磁体12；设于第二基板2中的振动结构，所述振动结构与所述永磁体12之间设置有线圈21，所述振动结构朝向第三基板3一侧表面C上设置有第一电极25；设于第三基板3朝向第二基板2一侧表面D上的第二电极（图中未示出）；设于所述第一电极25和第二电极之间的驻极体31；所述振动结构带动所述线圈21和所述第一电极25进行振动。本实施例中第一基板1和第二基板2之间构成电磁式能量采集器，第二基板2和第三基板3之间构成静电式能量采集器，从而在仅增加一个基板体积的前提下，共用中间的第二基板2，即共用所述振动结构，实现了电磁式能量采集器和静电式能量采集器的高度集成，增加了输出的电能，提高了采集效率。所述第一基板1、第二基板2和第三基板3的材料可以是硅、氧化硅、锗或氧化锗中的任一种，也可以是其他半导体材料，其对于本领域技术人员是熟知的，在此不再赘述。此外，所述第一基板1、第二基板2和第三基板3的材料可以是同一材料，也可以是不同材料。所述第一基板11、第二基板2和第三基板3的截面形状可以是长方形或圆形等规则形状，也可以是其它不规则形状，其不限制本专利技术的保护范围。本实施例所述第一基板11、第二基板2和第三基板3的材料均为硅，其截面形状均是长方形，且各基板的尺寸相同。需要说明的是，在正常使用时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量采集组件，其特征在于，包括：依次相对设置的第一基板、第二基板和第三基板；设于第一基板朝向第二基板一侧上的永磁体；设于第二基板中的振动结构，所述振动结构与所述永磁体之间设置有线圈，所述振动结构朝向第三基板一侧上设置有第一电极；设于第三基板朝向第二基板一侧上的第二电极；设于所述第一电极和第二电极之间的驻极体；所述振动结构带动所述线圈和所述第一电极进行振动。

【技术特征摘要】
1.一种能量采集组件，其特征在于，包括：依次相对设置的第一基板、第二基板和第三基板；设于第一基板朝向第二基板一侧上的永磁体；设于第二基板中的振动结构，所述振动结构与所述永磁体之间设置有线圈，所述振动结构朝向第三基板一侧上设置有第一电极；设于第三基板朝向第二基板一侧上的第二电极；设于所述第一电极和第二电极之间的驻极体；所述振动结构带动所述线圈和所述第一电极进行振动。2.如权利要求1所述的能量采集组件，其特征在于，所述振动结构包括：中心质量块和两个弹性元件，所述两个弹性元件位于所述中心质量块的相对两侧。3.如权利要求2所述的能量采集组件，其特征在于，所述弹性元件为折叠弹性梁。4.如权利要求1所述的能量采集组件，其特征在于，所述线圈为平面螺旋线圈。5.如权利要求1所述的能量采集组件，其特征在于，所述永磁体包括并列设置的两块永磁体，且所述两块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：