一種芯片式弱磁檢測傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種芯片式弱磁檢測傳感器，包括：芯片，用于感應(yīng)設(shè)于被檢測物體內(nèi)的磁標識并輸出差分信號；永磁體，用于磁化所述磁標識，所述芯片置于所述永磁體上方的中間區(qū)域；磁偏置單元，用于改變所述永磁體的磁場；所述磁偏置單元采用導(dǎo)磁材料制作，在所述磁偏置單元上設(shè)有凹部，所述永磁體設(shè)于所述凹部內(nèi)。該芯片式弱磁檢測傳感器靈敏度高，抗干擾能力強，而且成本低。
【專利說明】一種芯片式弱磁檢測傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于精密測量領(lǐng)域，具體涉及一種芯片式弱磁檢測傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]磁傳感器被廣泛應(yīng)用于驗鈔機、ATM機以及票據(jù)檢測設(shè)備當中，用于辨別鈔票、票據(jù)等被檢測物體的真?zhèn)?。隨著技術(shù)的進步，市場上出現(xiàn)了芯片式磁傳感器，其具有靈敏度高、成本低、體積小、易集成等諸多優(yōu)點，因此逐漸取代了傳統(tǒng)的線圈式磁傳感器。
[0003]芯片式磁傳感器是通過芯片感應(yīng)設(shè)于被檢測物體內(nèi)的磁標識的磁場來辨別被監(jiān)測物的真?zhèn)?。在被檢測物體內(nèi)不僅設(shè)有硬磁標識，還設(shè)有軟磁標識，以提高被檢測物體的防偽能力。然而，軟磁標識只有被磁化后才能被芯片感應(yīng)。為此，芯片式磁傳感器還包括用于磁化軟磁標識的永磁體。永磁體在磁化軟磁標識的同時,其產(chǎn)生的平行于芯片感應(yīng)面的磁場會影響芯片的靈敏度，降低了芯片式磁傳感器的靈敏度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是針對精密測量儀中存在的上述缺陷，提供一種芯片式弱磁檢測傳感器，其可以消除永磁體對芯片的影響，以提高其靈敏度。
[0005]為此，本發(fā)明提供一種芯片式弱磁檢測傳感器，包括:
[0006]芯片，用于感應(yīng)設(shè)于被檢測物體內(nèi)的磁標識并輸出差分信號；
[0007]永磁體，用于磁化所述磁標識，所述芯片置于所述永磁體上方的中間區(qū)域；
[0008]磁偏置單兀,用于改變所述永磁體的磁場分布；
[0009]其特征在于，所述磁偏置單元采用導(dǎo)磁材料制作，在所述磁偏置單元上設(shè)有凹部，所述永磁體設(shè)于所述凹部內(nèi)。
[0010]其中，所述凹部設(shè)置于靠近所述芯片一側(cè)或遠離所述芯片一側(cè)。
[0011 ] 其中，所述永磁體的上表面不高于所述磁偏置單兀的上表面。
[0012]其中，所述凹部的內(nèi)輪廓和內(nèi)徑尺寸分別與所述永磁體的外輪廓和外徑尺寸匹配，所述永磁體嵌置于所述凹部內(nèi)。
[0013]其中，所述永磁體為一體結(jié)構(gòu)。
[0014]其中，所述永磁體包括多個永磁單體，所述多個永磁單體在平行于感應(yīng)面的平面上排列。
[0015]其中，所述永磁體沿所述永磁體長度方向排列。
[0016]其中，包括采用金屬或塑料制作的殼體，所述芯片、所述永磁體和所述磁偏置單元置于所述殼體內(nèi)。
[0017]其中，包括坡莫合金制作的殼體，在所述殼體上設(shè)有開口，所述芯片、所述永磁體和所述磁偏置單元置于所述殼體內(nèi)，且所述芯片的感應(yīng)面與所述開口相對。
[0018]其中，包括線路板，所述芯片的輸入端、輸出端與設(shè)于所述線路板的線路板焊盤電連接。
[0019]其中，所述線路板上設(shè)有通孔，所述磁偏置單元嵌于所述通孔內(nèi)。
[0020]其中，所述芯片包括磁感應(yīng)薄膜和芯片焊盤，所述芯片焊盤與所述磁感應(yīng)薄膜電連接，所述磁感應(yīng)薄膜為GMR薄膜。
[0021]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]本發(fā)明提供的芯片式弱磁檢測傳感器，磁偏置單元采用導(dǎo)磁材料制作，永磁體設(shè)于磁偏置單元的凹部內(nèi)，磁偏置單元約束存在水平分量的磁場，減小了芯片位置磁場的水平分量，擴大了理想?yún)^(qū)域，從而減少了永磁體對芯片的影響，進而提高芯片式弱磁檢測傳感器的靈敏度；同時降低了傳感器的裝配難度。此外，可以屏蔽存在水平分量的外界磁場進入理想?yún)^(qū)域，提高芯片式弱磁檢測傳感器的抗干擾能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明實施例芯片式弱磁檢測傳感器的示意圖；
[0024]圖2a為永磁體產(chǎn)生的磁場的磁力線分布示意圖；
[0025]圖2b為將永磁體設(shè)于磁偏置單兀的凹部時,永磁體產(chǎn)生的磁場的磁力線分布不意圖；
[0026]圖3a為另一實施例磁偏置單元和永磁體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3b為再一實施例磁偏置單元和永磁體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3c為又一實施例磁偏置單元和永磁體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4a為長度較長的永磁體在其長度方向磁場強度的分布曲線；
[0030]圖4b為永磁單體形成的長度較長的永磁體在其長度方向磁場強度的分布曲線；
[0031]圖5為將多塊永磁單體排列而成的永磁體嵌置于磁偏置單元的俯視圖；
[0032]圖6為本發(fā)明實施例芯片式弱磁檢測傳感器的殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7a為本發(fā)明另一實施例芯片式弱磁檢測傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖7b為本發(fā)明再一實施例芯片式弱磁檢測傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0035]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的芯片式弱磁檢測傳感器進行詳細描述。
[0036]如圖1所示，芯片式弱磁檢測傳感器包括芯片11、線路板12、永磁體13、磁偏置單兀14、殼體15以及焊針16。芯片11、線路板12、永磁體13和磁偏置單兀14置于殼體15內(nèi)，并用樹脂固定。芯片11用于感應(yīng)設(shè)于被檢測物體內(nèi)的磁標識并輸出差分信號，其包括磁感應(yīng)薄膜和芯片焊盤，芯片焊盤作為芯片的輸入端和輸出端與磁感應(yīng)薄膜電連接。在線路板12上設(shè)有布線以及與所述布線電連接的線路板焊盤，而且每一條布線電連接兩個線路板焊盤。利用導(dǎo)線將芯片焊盤與對應(yīng)的線路板焊盤電連接，從而將芯片11與線路板12電連接。焊針16與線路板焊盤對應(yīng)電連接，焊針16通過線路板12與芯片的輸入端、輸出端連接，利用焊針16將芯片式弱磁檢測傳感器與諸如處理器等其它部件電連接。
[0037]磁感應(yīng)薄膜可以為巨磁阻磁敏感(GMR)薄膜、各向異性磁阻磁敏感薄膜、隧穿效應(yīng)磁阻磁敏感薄膜、巨磁阻抗效應(yīng)磁阻磁敏感薄膜、霍爾效應(yīng)薄膜或巨霍爾效應(yīng)薄膜。芯片11和永磁體13分別設(shè)置于線路板12的上下兩側(cè)。永磁體13用于磁化被檢測物體內(nèi)的弱磁標識，以使弱磁標識產(chǎn)生能被芯片11感應(yīng)的磁場。在永磁體13產(chǎn)生的磁場在其上方分布情況為:在永磁體13的中間區(qū)域，磁場主要垂直于永磁體的表面，磁場的水平分量很小，而且隨著距離永磁體13表面的增加，磁場的水平分量會有所增加；在永磁體13的邊緣區(qū)域，磁力線傾斜分布，磁場的水平分量加大。因此，本實施例將永磁體13正上方的中間區(qū)域被稱之為“理想?yún)^(qū)域”，而且優(yōu)選將芯片11設(shè)置于理想?yún)^(qū)域。
[0038]如圖2a所示，永磁體13產(chǎn)生的磁場的磁力線較發(fā)散，而且永磁體13上方的中間區(qū)域存在較強的磁場分量。如圖2b所示，磁偏置單元14靠近芯片11 一側(cè)設(shè)有凹部141，永磁體13設(shè)于磁偏置單元14的凹部141內(nèi)。磁偏置單元14將永磁體13的四個側(cè)面和底面包圍，僅露出永磁體13朝向芯片11 一側(cè)的面。將永磁體13設(shè)于磁偏置單元14的凹部141時，磁偏置單元14具有吸引磁場的特性，能夠約束永磁體13的磁場，使永磁體13產(chǎn)生的磁場偏向磁偏置單元14或被導(dǎo)入磁偏置單元14傳導(dǎo)，從而可以優(yōu)化永磁體13的磁場分布。具體地，如圖2b所示，磁偏置單元14使得存在水平分量(平行于芯片感應(yīng)面)的磁場更靠近永磁體，這一方面減小了永磁體13上方、尤其是放置芯片11的區(qū)域的磁場的水平分量；另一方面，抑制了永磁體13邊緣的磁場向外圍擴散，兩方面均可減小理想?yún)^(qū)域的水平分量的磁場，同時擴大理想?yún)^(qū)域，從而減少永磁體13對芯片11的影響。此外，理想?yún)^(qū)域的擴大，降低了裝配芯片式弱磁檢測傳感器的難度，從而降低芯片式弱磁檢測傳感器的成本。另外，磁偏置單元14還可以屏蔽存在水平分量的外界磁場進入理想?yún)^(qū)域，提高芯片式弱磁檢測傳感器的抗干擾能力。為了更優(yōu)地減少永磁體13對芯片11的影響，優(yōu)選永磁體13的上表面不高于磁偏置單兀14的上表面,如永磁體13的上表面與磁偏置單兀14的上表面齊平，或者，永磁體13的上表面低于磁偏置單元14的上表面。磁偏置單元14可以采用諸如坡莫合金等導(dǎo)磁材料制作。
[0039]優(yōu)選地，凹部141的內(nèi)輪廓和內(nèi)徑尺寸與永磁體13的外輪廓和外徑尺寸匹配，將永磁體13嵌置于凹部141內(nèi)，并使永磁體13與磁偏置單元14緊密接觸，以使偏置單元14更好地約束永磁體13的磁場，從而進一步減少永磁體13對芯片11靈敏度的影響。
[0040]如圖3a所示，在另一實施例中，將凹部141設(shè)置于磁偏置單元14遠離芯片11 一偵U。垂直于永磁體13表面的磁力線不改變方向穿過磁偏置單元14，對弱磁標識進行磁化；存在水平分量的磁力線受磁偏置單元14的約束，更靠近永磁體13，減弱了芯片11位置磁場的水平分量。永磁體13側(cè)面的磁力線進入磁偏置單元14形成回路，減小了永磁體13對芯片11的影響，從而提高芯片式弱磁檢測傳感器的靈敏度。
[0041]如圖3b所示，再一實施例中，將磁偏置單元14設(shè)置在永磁體13遠離芯片11的一偵牝即圖中所示永磁體13的下側(cè)，這樣設(shè)置的磁偏置單元14同樣可以吸引存在水平分量的磁場，擴大理想?yún)^(qū)域，減小放置芯片11的區(qū)域的磁場的水平分量，從而減少永磁體13對芯片11的影響，進而提高芯片式弱磁檢測傳感器的靈敏度。
[0042]如圖3c所示，凹部141的深度小于永磁體13的厚度，使得永磁體13的四個側(cè)面的底部部分被磁偏置單兀14包圍,永磁體13的側(cè)面的頂部部分裸露,磁偏置單兀14同樣可以達到吸引永磁體13的磁力線的目的，從而減少永磁體13對芯片11的影響，進而提高芯片式弱磁檢測傳感器的靈敏度。
[0043]永磁體13可以為一體結(jié)構(gòu)，也可以由多塊永磁單體在平行于芯片感應(yīng)面的平面上排列而成。具體地，當永磁體13的尺寸較小時,永磁體13表面縱向磁場強度分布較均勻，此時可以采用一體結(jié)構(gòu)的永磁體。當永磁體13的尺寸較大時，如永磁體13的長度較長時，永磁體13表面縱向磁場強度在長度方向分布不均勻。如圖4a所不，圖中，橫坐標表不永磁體的水平距離(mm)，縱坐標表示磁場強度(G)。永磁體13兩端的縱向磁場強度較強，中間位置的縱向磁場強度較弱，這將影響永磁體13磁化弱磁標識的效果，從而影響芯片式弱磁檢測傳感器的精度。因此，優(yōu)選采用多塊尺寸較小的永磁單體131拼接(排列)設(shè)置，如圖5所示。如圖4b所示，拼接而成的永磁體13可以獲得縱向磁場強度更均勻的永磁體13，從而提高永磁體13預(yù)磁化弱磁標識的效果，進而可以提高芯片式弱磁檢測傳感器的精度。優(yōu)選相鄰兩塊永磁單體緊密排列，即相鄰兩塊永磁單體緊靠在一起，使相鄰兩塊永磁單體之間的間隙最小。不難理解，當采用多塊永磁單體拼接的永磁體時，永磁單體可以在永磁體13的長度方向或?qū)挾确较蚺帕?，更?yōu)選在長度方向排列。
[0044]本實施例中，殼體15采用坡莫合金制作，由坡莫合金制作的殼體15可以有效地屏蔽外界環(huán)境中的磁場對芯片11的干擾。如圖6所不,在殼體15上設(shè)有開口 151,永磁體13的磁場穿過開口 151射出殼體15以預(yù)磁化弱磁標識。在將芯片11固定于殼體15內(nèi)時,芯片的感應(yīng)面與開口 151相對。當然，殼體15也可以采用銅、鋁等金屬制作，或者采用塑料制作。需要指出的是，當采用金屬或塑料制作殼體15時，可以不設(shè)置開口 151，從而可以降低殼體15的制作成本。在殼體15上還可以設(shè)置接地端152，用于消除靜電。
[0045]在上述實施例中，芯片11和磁偏置單元14分置于線路板12的上下兩側(cè)。然而，本發(fā)明磁偏置單元14還可以嵌于線路板12內(nèi)。具體地，如圖7a和圖7b所示，在線路板12上設(shè)置通孔121，將永磁體13設(shè)置于凹部141，磁偏置單元14嵌于通孔121內(nèi)，即磁偏置單元14從線路板12的下方伸入通孔121，并使磁偏置單元14的上表面不高于線路板12的上表面。優(yōu)選磁偏置單元14的上表面與線路板12的上表面齊平，以利于芯片式弱磁檢測傳感器的裝配。需要指出的是，磁偏置單元14的上表面高于線路板12的上表面也可以減少永磁體13對芯片11的影響。圖7a所示實施例是將部分磁偏置單元14嵌于通孔121內(nèi)，芯片11和永磁體13之間被線路板12隔離。圖7b所示實施例是將磁偏置單元14全部嵌于通孔121內(nèi)，這種情況下，首先將芯片11封裝，然后設(shè)于永磁體13的上表面，即通過芯片11的封裝將芯片11和永磁體13隔離。殼體15米用坡莫合金制作,殼體15上設(shè)有開口151，并使芯片11與開口 151相對。
[0046]上述實施例提供的芯片式弱磁檢測傳感器可以用于驗鈔機、ATM機、用于辨別票據(jù)真?zhèn)蔚臋z測裝置，其通過檢測設(shè)置在被檢測物體內(nèi)的磁標識來辨別被檢測物體的真?zhèn)巍?br> [0047]本實施例提供的芯片式弱磁檢測傳感器，磁偏置單元采用導(dǎo)磁材料制作，永磁體設(shè)于磁偏置單元的凹部內(nèi)，磁偏置單元約束存在水平分量的磁場，減小了芯片位置磁場的水平分量，擴大了理想?yún)^(qū)域，從而減少了永磁體對芯片的影響，進而提高芯片式弱磁檢測傳感器的靈敏度；同時降低了傳感器的裝配難度，從而降低制作成本。此外，可以屏蔽存在水平分量的外界磁場進入理想?yún)^(qū)域，提高芯片式弱磁檢測傳感器的抗干擾能力。
[0048]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，包括: 芯片，用于感應(yīng)設(shè)于被檢測物體內(nèi)的磁標識并輸出差分信號； 永磁體，用于磁化所述磁標識，所述芯片置于所述永磁體上方的中間區(qū)域； 磁偏置單兀，用于改變所述永磁體的磁場分布； 其特征在于，所述磁偏置單元采用導(dǎo)磁材料制作，在所述磁偏置單元上設(shè)有凹部，所述永磁體設(shè)于所述凹部內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，所述凹部設(shè)置于靠近所述芯片一側(cè)或遠離所述芯片一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，所述永磁體的上表面不高于所述磁偏置單元的上表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，所述凹部的內(nèi)輪廓和內(nèi)徑尺寸分別與所述永磁體的外輪廓和外徑尺寸匹配，所述永磁體嵌置于所述凹部內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，所述永磁體為一體結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，所述永磁體包括多個永磁單體，所述多個永磁單體在平行于感應(yīng)面的平面上排列。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，所述永磁體沿所述永磁體長度方向排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，包括采用金屬或塑料制作的殼體，所述芯片、所述永磁體和所述磁偏置單元置于所述殼體內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，包括坡莫合金制作的殼體，在所述殼體上設(shè)有開口，所述芯片、所述永磁體和所述磁偏置單元置于所述殼體內(nèi)，且所述芯片的感應(yīng)面與所述開口相對。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，包括線路板，所述芯片的輸入端、輸出端與設(shè)于所述線路板的線路板焊盤電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，所述線路板上設(shè)有通孔，所述磁偏置單元嵌于所述通孔內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片式弱磁檢測傳感器，其特征在于，所述芯片包括磁感應(yīng)薄膜和芯片焊盤，所述芯片焊盤與所述磁感應(yīng)薄膜電連接，所述磁感應(yīng)薄膜為GMR薄膜。
【文檔編號】G07D7/04GK104167043SQ201310185697
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月17日
【發(fā)明者】劉樂杰, 時啟猛, 曲炳郡 申請人:北京嘉岳同樂極電子有限公司