一種磁電阻磁性圖像識別傳感器的制造方法
【專利摘要】一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，包括PCB、多個磁電阻傳感器芯片，所述多個磁電阻傳感器芯片位于所述PCB上，所述PCB垂直/平行于磁性圖像檢測面，分為側(cè)面檢測模式/正面檢測模式，所述側(cè)面檢測模式中多個磁電阻傳感器芯片側(cè)面與PCB側(cè)面平行或共面，且平行于磁性圖像檢測面，所述多個磁電阻傳感器芯片具有相同磁場敏感方向，在側(cè)面檢測模式中采用相鄰磁電阻傳感器芯片堆疊排列的方式，在正面檢測模式中采用相鄰磁電阻傳感器芯片錯位排列的方式實現(xiàn)磁性圖像檢測面上的檢測區(qū)域的連續(xù)，所述磁電阻磁性圖像識別傳感器還可以包括永磁組合體和外殼。該發(fā)明具有識別區(qū)連續(xù)、信號完整、靈敏度高、低功耗的優(yōu)點。
【專利說明】一種磁電阻磁性圖像識別傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁性傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種磁電阻磁性圖像識別傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性圖像識別傳感器主要用于金融領(lǐng)域，例如用于P0S、ATM、驗鈔、清鈔機等。信用卡的磁條為硬磁材料，可以直接對其磁場進行測量，鈔票表面圖像由包含軟磁磁性粒子的油墨印刷而成，在施加偏置磁場的條件下，使得磁性粒子磁化，從而可以被磁性圖像識別傳感器檢測到，實現(xiàn)對信用卡信息或鈔票圖像的識別。磁性圖像識別傳感器一般采用音頻磁頭技術(shù)或磁阻磁頭技術(shù)。音頻磁頭采用線圈纏繞帶縫隙的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其利用電磁感應(yīng)原理，當縫隙快速通過磁性顆粒時產(chǎn)生磁通量的變化，從而在線圈內(nèi)感應(yīng)出感應(yīng)電流，通過對電流的變化建立磁性圖像分布信號，該技術(shù)存在的主要問題在于，I磁場靈敏度低，需要增加匝數(shù)的方法才能得到有效信號，2尺寸較大，尺寸分辨率較低，需要快速的移動，對于靜止的磁場信號無反應(yīng)，3功耗大。磁阻類磁頭，如Hall效應(yīng)傳感器，其主要存在如下的問題，I) Hall效應(yīng)傳感器磁場靈敏度低，因此，對于磁性粒子檢測需要足夠大偏置磁場才能產(chǎn)生足夠的磁化強度以被磁性傳感器檢測到，因此增加了金融磁頭的體積；2) Hall效應(yīng)傳感器磁場靈敏度低，而且產(chǎn)生的磁場輸出信號也較低，而且功耗也高。此外，無論是音頻磁頭技術(shù)還是磁阻磁頭技術(shù)，當采用多個磁性傳感器實現(xiàn)對大范圍磁性圖像的檢測時，一般采用排列成行列的形式，導致相鄰磁性傳感器之間存在漏檢區(qū)域，所得圖像識別出現(xiàn)漏檢區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決以上存在的問題，本發(fā)明提出了一種磁電阻磁性識別傳感器，采用磁電阻傳感器，如TMR磁傳感器來實現(xiàn)對鈔票磁性納米粒子圖像的檢測，由于TMR傳感器具有高的磁場靈敏度，小尺寸，并且具有低功耗的特點，并可以通過芯片之間錯位排列或者堆疊排列，從而克服了上述問題。
[0004]本發(fā)明所提出的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，用于檢測磁性圖像，所述磁性圖像所在的平面為磁性圖像檢測面，其包括側(cè)面/正面檢測模式圖像識別傳感器；所述側(cè)面/正面檢測模式圖像識別傳感器分別包括位于PCB上的多個磁電阻傳感器芯片；所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器的多個所述磁電阻傳感器芯片的側(cè)面平行于所述磁性圖像檢測面；所述正面檢測模式圖像識別傳感器的多個磁電阻傳感器芯片的正面平行于所述磁性圖像檢測面；相鄰所述磁電阻傳感器芯片在所述磁性圖像檢測面上沿掃描方向的掃描檢測區(qū)互補或有交集。
[0005]所述正面檢測模式圖像識別傳感器所對應(yīng)的相鄰的所述磁電阻傳感器芯片在所述PCB的正面沿所述磁電阻傳感器芯片邊緣相互錯位方式排列。
[0006]所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器所對應(yīng)的在所述PCB上的所述多個磁電阻傳感器芯片一邊翹起離開所述PCB正面，另一邊與相鄰所述磁電阻傳感器芯片的一邊傾斜堆疊。[0007]所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器所對應(yīng)的在所述PCB上的所述多個磁電阻傳感器芯片中相鄰的所述磁電阻傳感器芯片片上交錯堆疊。
[0008]包括永磁組合體，并且所述正面檢測模式圖像識別傳感器的多個磁電阻傳感器芯片的磁場敏感方向為平行于掃描方向，而所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器的多個磁電阻傳感器芯片的磁場敏感方向為垂直于所述磁性圖像檢測面。
[0009]所述永磁組合體包括兩塊磁化方向相同的永磁體,分別沿掃描方向?qū)ΨQ地位于所述PCB兩側(cè)，其磁化方向垂直于所述PCB正面。
[0010]對于所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器，所述永磁組合體包括兩塊永磁體，并在所述PCB正面兩側(cè)對稱放置，其磁化方向均垂直于磁性圖像檢測面，但是所述兩塊永磁體的磁化方向相反。
[0011]對于所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器，所述的永磁組合體包括一塊永磁體和一塊軟磁體，分別位于所述PCB正面兩側(cè),所述永磁體的磁化方向垂直于所述PCB正面方向，所述軟磁體平行于所述PCB正面。
[0012]對于所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器，所述的永磁組合體包括一塊永磁體和一塊L型軟磁體形成的開口朝向所述磁性圖像檢測面的結(jié)構(gòu)，其位于所述PCB的同一側(cè)，且所述L型軟磁體位于所述永磁體和所述PCB之間，所述永磁體位于所述L型軟磁體底部之上，其磁化方向垂直于所述磁性圖像檢測面，所述L型軟磁體側(cè)面平行于所述PCB。
[0013]對于所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器，所述的永磁組合體包括一塊永磁體和兩塊軟磁體形成的開口朝向所述磁性圖像檢測面的結(jié)構(gòu)，所述永磁體磁化方向垂直于所述PCB的正面，并且所述永磁體位于所述PCB底部，所述兩塊軟磁體對稱位于所述PCB正面兩側(cè)和所述永磁體兩端上，且平行于所述PCB。
[0014]對于所述正面檢測模式圖像識別傳感器，所述永磁組合體為凹形永磁體，所述凹形永磁體的開有凹槽的面正對所述PCB背面，開槽方向平行于所述磁性圖像檢測面，且垂直于磁場敏感方向，所述凹形永磁體的磁化方向為垂直于PCB方向。
[0015]對于所述正面檢測模式圖像識別傳感器，所述永磁組合體包括一塊位于所述PCB背面的背面永磁體和兩塊沿掃描方向?qū)ΨQ地放置于所述PCB兩側(cè)的側(cè)面永磁體，所述背面永磁體和所述兩塊側(cè)面永磁體的磁化方向均垂直于所述磁性圖像檢測面，且所述背面永磁體和所述兩塊側(cè)面永磁體磁化方向相反。
[0016]所述正面檢測模式圖像識別傳感器的所述多個磁電阻傳感器芯片的磁場敏感方向為平行于或垂直于所述磁性圖像檢測面方向，且當所述多個磁電阻傳感器芯片的磁場敏感方向平行于所述磁性圖像檢測面時，所述磁場敏感方向平行或垂直于掃描方向。
[0017]所述磁電阻傳感器芯片為半橋結(jié)構(gòu)，包含兩個、三個或四個磁敏感單元并分別排列成兩行一列、三行一列或兩行兩列，且各所述磁敏感單元的磁場敏感方向一致；當所述磁電阻磁性傳感器芯片包含兩個磁敏感單元時，所述兩個磁敏感單元具有相同電阻，直接構(gòu)成一個半橋；當所述磁電阻磁性傳感器芯片包含三個磁敏感單元時，位于中間行的所述敏感單元電阻為位于兩邊行的兩個所述敏感單元電阻的一半，且所述位于兩邊行的兩個敏感單元并聯(lián)后與所述位于中間行的敏感元件形成半橋結(jié)構(gòu)；當所述磁電阻磁性傳感器芯片包含四個磁敏感單元時，所述四個敏感單元電阻相同，且同一行的兩個磁敏感單元并聯(lián)，而后兩行之間串聯(lián)形成半橋結(jié)構(gòu)；在所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器中，其列方向垂直于所述磁性圖像檢測面，且封裝時所述磁敏感單元位于芯片中靠近所述磁性圖像檢測面的一側(cè)；在所述正面檢測模式圖像識別傳感器中，其列方向平行于掃描方向。
[0018]所述磁電阻傳感器芯片為全橋結(jié)構(gòu)，包含四個磁敏感單元，且各所述磁敏感單元的磁場敏感方向一致，四個所述磁敏感單元排列成兩行兩列，構(gòu)成全橋的兩個半橋所包含的兩個敏感元件分別位于兩行中且不同列的位置，在側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器中，其列方向垂直于磁性圖像檢測面，且封裝時敏感單元位于芯片中靠近磁性圖像檢測面的一偵牝在正面檢測模式圖像識別傳感器中，其列方向平行于掃描方向。
[0019]所述半橋結(jié)構(gòu)的磁電阻傳感器芯片為集成多個敏感單元的單個磁電阻傳感器芯片，或者為多個集成一個或多個敏感單元的磁電阻傳感器芯片分立元件的互聯(lián)組合。
[0020]所述全橋結(jié)構(gòu)的磁電阻傳感器芯片為集成多個敏感單元的單個磁電阻傳感器芯片，或者為多個集成一個或多個敏感單元的磁電阻傳感器芯片分立元件的互聯(lián)組合。
[0021]所述磁電阻傳感器芯片采用正面焊盤wirebonding或者TSV通孔到所述磁電阻傳感器芯片背面焊盤的封裝結(jié)構(gòu)。
[0022]還可以包括一個外殼，所述PCB和所述多個磁電阻傳感器芯片放置于所述外殼內(nèi)；所述永磁組合體部分或全部放置于所述外殼內(nèi)，或者全部位于所述外殼外。
[0023]所述磁電阻磁性傳感器芯片中的磁敏感單元為AMR，Hall, GMR或者TMR類型的磁電阻傳感器中的一種。
[0024]所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器對應(yīng)的所述磁電阻傳感器芯片的側(cè)面與所述PCB側(cè)面共面或平行于所述磁性圖像檢測面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器簡圖。
[0026]圖2為側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器采用的第一種永磁組合體的示意圖。
[0027]圖3為側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器采用的第二種永磁組合體的示意圖。
[0028]圖4為側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器采用的第三種永磁組合體的示意圖。
[0029]圖5為側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器采用的第四種永磁組合體的示意圖。
[0030]圖6為側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器采用的第五種永磁組合體的示意圖。
[0031]圖7為側(cè)面檢測模式中PCB上磁電阻磁性傳感器芯片間隔排布圖。
[0032]圖8為側(cè)面檢測模式中PCB上磁電阻磁性傳感器芯片片上堆疊排布圖一。
[0033]圖9為側(cè)面檢測模式中PCB上磁電阻磁性傳感器芯片片上堆疊排布圖二。
[0034]圖10為側(cè)面檢測模式中PCB上磁電阻磁性傳感器芯片片上堆疊排布圖三。
[0035]圖11為正面檢測模式的圖像識別傳感器簡圖。
[0036]圖12為正面檢測模式圖像識別傳感器采用的第一種永磁組合體的示意圖。
[0037]圖13為正面檢測模式圖像識別傳感器采用的第二種永磁組合體的示意圖。
[0038]圖14為正面檢測模式圖像識別傳感器采用的第三種永磁組合體的示意圖。
[0039]圖15為正面檢測模式中PCB上磁電阻磁性傳感器芯片的間隔排布圖。
[0040]圖16為正面檢測模式中基板上磁電阻傳感器芯片錯位排布圖一。
[0041]圖17為正面檢測模式中基板上磁電阻傳感器芯片錯位排布圖二。
[0042]圖18為磁電阻傳感器芯片切片正視圖。[0043]圖19為磁電阻傳感器芯片切片側(cè)視圖。
[0044]圖20為磁電阻傳感器芯片切片背視圖。
[0045]圖21為磁電阻磁性傳感器結(jié)構(gòu)示意圖:a)半橋結(jié)構(gòu)；b)全橋結(jié)構(gòu)；c)雙半橋結(jié)構(gòu)；d)三元件半橋結(jié)構(gòu)。
[0046]圖22為側(cè)面檢測模式中磁電阻傳感器芯片上敏感單元排布圖:a)半橋結(jié)構(gòu)；b)全橋或雙半橋結(jié)構(gòu)；c )三元件半橋結(jié)構(gòu)。
[0047]圖23為正面檢測模式中磁電阻傳感器芯片敏感單元排布圖:al)半橋結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；bl)半橋結(jié)構(gòu)正視圖；a2)全橋結(jié)構(gòu)或雙半橋結(jié)構(gòu)側(cè)視圖:b2)全橋結(jié)構(gòu)或雙半橋結(jié)構(gòu)正視圖；a3)三元件半橋結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；b3)三元件半橋結(jié)構(gòu)正視圖。
【具體實施方式】
[0048]下面將參考附圖并結(jié)合實施例，來詳細說明本發(fā)明。
[0049]實施例一
圖1為側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器結(jié)構(gòu)圖，包括PCB 1、多個磁電阻傳感器芯片2。PCBl上面積較大的一個面為其正面I (2)，而與該正面I (2)相鄰的面為其側(cè)面I (1)，一般稱PCBl的正面1(2)的方向為該PCBl的方向。相類似的，磁電阻傳感器芯片2上也具有其正面和側(cè)面2 (I)。其中，多個磁電阻傳感器芯片2位于PCB I的正面I (2)，且所在的PCB I正面I (2)垂直于磁性圖像檢測面3。磁性圖像檢測面3是所要掃描檢測的圖像所在的平面。多個磁電阻傳感器芯片2的側(cè)面2 (I)與PCB I的靠近磁性圖像檢測面3的側(cè)面I (I)既可以共面也可以不共面，但其平行于并盡量靠近磁性圖像檢測面3，且多個磁電阻傳感器芯片2的磁場敏感方向7垂直于磁性圖像檢測面3，圖1中4為掃描方向。該結(jié)構(gòu)的側(cè)面檢測模式磁電阻圖像識別傳感器可以直接用于由永磁材料構(gòu)成的磁性圖像的閱讀，例如可以用于POS機中的磁頭來對信用卡上永磁磁條的閱讀。
[0050]實施例二
圖2-6為側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器應(yīng)用于軟磁材料形成的磁性圖像閱讀時的結(jié)構(gòu)不意圖，它還包括永磁組合體5,外殼6。其中外殼6覆蓋在PCB 1、多個磁電阻磁性傳感器芯片2外面,且永磁組合體5可以完全位于外殼6之內(nèi)，也可以部分位于外殼6之內(nèi)或者完全位于外殼6之外，圖2-6為了說明，僅畫出了永磁組合體5完全位于外殼6之內(nèi)的情況。永磁組合體5的作用在于產(chǎn)生磁場來磁化軟磁材料構(gòu)成的磁性圖像檢測面3中的軟磁材料，使之能夠被多個磁電阻磁性傳感器芯片2探測到。外殼6的作用在于保護磁電阻傳感器芯片2以及PCB I。永磁組合體5完全或部分位于外殼6之外可以減小圖像識別傳感器的體積。
[0051 ] 圖2所示的側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器中的永磁組合體5包括兩塊永磁體5( I)和5 (2), 二者對稱位于PCB I的正面I (2)的兩側(cè),且具有相同磁化方向，該磁化方向垂直于PCB I的正面I (2)。
[0052]圖3所示的側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器中的永磁組合體5包括兩塊永磁體5( 3)和5 (4)，二者對稱位于PCB I的正面I (2)的兩側(cè)，且具有反平行的磁化方向，二者的磁化方向平行于多個磁電阻傳感器芯片2的磁場敏感方向7，即垂直于磁性圖像檢測面3。
[0053]圖4所示的側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器中的永磁組合體5包括永磁體5 (5)和軟磁體5 (6), 二者分別位于PCB I的兩側(cè),其中永磁體5 (5)的磁化方向垂直于PCB I的正面I (2)，而軟磁體5 (6)則平行于PCB I的正面I (2)。
[0054]圖5所示的側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器中的永磁組合體5包括永磁體5 (7)以及L型軟磁體5 (8)。永磁體5 (7)以及L型軟磁體5 (8)位于PCB I的同一側(cè)，且永磁體5 (7)和L型軟磁體5 (8)間形成朝向磁性圖像檢測面3的間隙。L型軟磁體5 (8)位于靠近PCB I的一側(cè)，其具有相垂直的側(cè)部和底部。L型軟磁體5 (8)的側(cè)部平行于永磁體5
(7)，L型軟磁體5 (8)的底部垂直于PCB I的正面I (2)。其中永磁體5 (7)磁化方向平行于磁場敏感方向7，該永磁體5 (7)位于L型軟磁體5 (8)的底部之上從而形成了朝向磁性圖像檢測面3的間隙。
[0055]圖6所示的側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器中的永磁組合體5包括永磁體5 (9)、軟磁體5 (10)和5 (11)。軟磁體5 (10)和5 (11)位于永磁體5 (9)的兩端,對稱分布于PCB I正面I (2)的兩側(cè)，并平行于PCB I，永磁體5 (9)位于PCB I的底部。軟磁體5
(10)和5 (11)形成的間隙開口朝向磁性圖像檢測面3，且永磁體5 (9)的磁化方向垂直于PCB I的正面I (2)。
[0056]實施例三
圖7-10為側(cè)面模式圖像識別傳感器中的多個磁電阻傳感器芯片2在PCB I上的排布圖。
[0057]圖7中所有磁電阻傳感器芯片2在PCB I上排成一行，圖7(a)為側(cè)視圖，圖7(b)為正視圖，磁電阻傳感器芯片2的側(cè)面2 (I)沿著PCB I的側(cè)面I (I)依次排列，其相互之間具有一定間隙或者該間隙為O。這種排列方式的缺點在于，即使在間隙為O的情況下，由于封裝材料的存在，相鄰磁電阻傳感器芯片2在磁性圖像檢測面3上沿掃描方向4形成的掃描檢測區(qū)2 (30)和2 (31)沒有交集，故不可能在掃描方向上形成連續(xù)的檢測區(qū)，因此對于磁性圖像的檢測存在漏檢區(qū)域。
[0058]圖8-10針對圖7存在的磁性圖像的漏檢區(qū)域的問題，提出了磁電阻傳感器芯片2在PCB I上的新的排布方式，即磁電阻傳感器芯片2其采用了能夠使相鄰磁電阻傳感器芯片2在磁性圖像檢測面3上沿掃描方向形成的掃描檢測區(qū)互補或有交集的方式排列設(shè)置于PCBl上，具體如下。
[0059]第一種可以米用的磁電阻傳感器芯片2的排布方式為:相鄰的磁電阻傳感器芯片2片上交錯堆疊。如圖8和圖9，在圖7中的一層磁電阻傳感器芯片2的側(cè)面2 (I)沿著PCB I的側(cè)面I (I)依次排列的基礎(chǔ)上，增加了第二層磁電阻傳感器芯片2，其位于第一層磁電阻傳感器芯片2之上，且每個磁電阻傳感器芯片2并位于第一層中相鄰的兩個磁電阻傳感器芯片2之間的區(qū)域，從而形成交錯堆疊的結(jié)構(gòu)，使得相鄰兩個磁電阻傳感器芯片2在掃描方向4形成的掃描檢測區(qū)2 (32)和2 (33)互補或具有重疊的區(qū)域，從而確保了掃描過程中磁性圖像的檢測不存在漏檢區(qū)域。
[0060]第二種可以采用的磁電阻傳感器芯片2的排布方式為:相鄰的磁電阻傳感器芯片2片上傾斜堆疊。圖10中每個磁電阻傳感器芯片2的一側(cè)翹起而離開PCB I的正面1(1)，另一側(cè)則在PCB I上，即每個磁電阻傳感器芯片2均傾斜設(shè)置，使得相鄰的磁電阻傳感器芯片2中，一個磁電阻傳感器芯片2的未翅起的一側(cè)與另一個磁電阻傳感器芯片2中翅起的一側(cè)在邊緣相互傾斜堆疊，從而保證了相鄰磁電阻傳感器芯片2在掃描方向4形成的掃描檢測區(qū)2 (34)和2 (35)具有重疊的區(qū)域，確保了掃描過程中磁性圖像的檢測不存在漏檢區(qū)域。
[0061]實施例四
圖11為正面檢測模式圖像識別傳感器結(jié)構(gòu)，包括PCB 11、多個磁電阻傳感器芯片21，其中多個磁電阻傳感器芯片21位于PCB 11的正面11 (2)，且其正面21 (2)平行于磁性圖像檢測面3。如果正面檢測模式圖像識別傳感器應(yīng)用于硬磁體的檢測時，其磁場敏感方向可以平行或者垂直于磁性圖像檢測面3，而磁場敏感方向當平行于磁性圖像檢測面3時，該方向可以平行或垂直于掃描方向4。當磁性圖像由硬磁體組成時，其所產(chǎn)生的磁場將作用于磁電阻傳感器芯片21，并且將其沿掃描方向4的磁場分布特征轉(zhuǎn)變成電信號，從而實現(xiàn)對磁性圖像的閱讀。
[0062]實施例五
圖12-14為正面檢測模式圖像識別傳感器在軟磁材料構(gòu)成的磁性圖像檢測中的應(yīng)用。
[0063]圖12-14所示的正面檢測模式圖像識別傳感器還包括永磁組合體51，外殼6。其中PCB 11和多個磁電阻傳感器芯片21位于外殼6之內(nèi)，其永磁組合體51可以位于外殼6之內(nèi)，也可以部分或者全部位于外殼6之外，后者可以有利于圖像識別傳感器尺寸的減小。在有永磁組合體51存在時,磁電阻傳感器芯片21的磁場敏感方向71與掃描方向4 一致，并平行于磁性圖像檢測面3。
[0064]圖12所示的正面檢測模式圖像識別傳感器中的永磁組合體51為凹形永磁體，其幾何結(jié)構(gòu)為方塊的上表面開有一個矩形的凹槽。該正面檢測模式圖像識別傳感器的PCBll上與其正面11 (2)相對的那個面積較大的面為其背面。凹形永磁體的上表面正對PCB 11的背面且直接與PCB 11的背面接觸，凹形永磁體的磁化方向垂直于PCB 11正面11(2)，矩形凹槽的貫穿方向，即開槽方向垂直于掃描方向4，平行于磁性圖像檢測面3。
[0065]圖13所示的正面檢測模式圖像識別傳感器中的永磁組合體51包含兩塊永磁體51
(I)和51 (2), 二者分別沿掃描方向4對稱位于磁電阻傳感器芯片21的兩側(cè),其磁化方向垂直于磁性圖像檢測面3和PCBll的正面11 (2)，且磁化方向相同。
[0066]圖14所示的正面檢測模式圖像識別傳感器中的永磁組合體51包括三塊永磁體51
(3)、51 (4)和51 (5),其中的兩塊永磁體51 (3)和51 (4)沿掃描方向4對稱分布于磁電阻傳感器芯片21的兩側(cè)，稱作側(cè)面永磁體，二者的磁化方向相同，為垂直于磁性圖像檢測面3，另一塊永磁體51 (5)位于PCB 11的正下方，即背面，稱作背面永磁體，其磁化方向反平行于永磁體51 (3)和51 (4)。
[0067]實施例六
圖15-17為正面檢測模式圖像識別傳感器中的多個磁電阻傳感器芯片21在PCB 11上的排布圖。
[0068]圖15 (a)和(b)分別側(cè)視圖和正視圖，其中的磁電阻傳感器芯片21在PCB 11上排列成一行，且行的方向垂直于掃描方向4或者磁場敏感方向71。由于磁電阻傳感器芯片21中封裝材料的存在，因此即使相鄰磁電阻傳感器芯片21間隙為0，相鄰磁電阻傳感器芯片21在磁性圖像檢測面3上沿掃描方向4形成的掃描檢測區(qū)21 (30)和21 (31)沒有交集，因此導致磁性圖像檢測面3上存在漏檢區(qū)域。
[0069]為了彌補漏檢區(qū)域的問題，圖16和圖17對磁電阻傳感器芯片21在PCB 11上的排列方式進行了改進。
[0070]可以采用的磁電阻傳感器芯片21的排布方式為:相鄰的磁電阻傳感器芯片21在PCBll的正面11 (2)以邊緣相互錯位的方式排列。圖16 (a)和(b)分別為一種排列方式的側(cè)視圖和正視圖，其掃描方向4和磁電阻傳感器芯片21的磁場敏感方向為71方向一致，磁電阻傳感器芯片21在PCB 11正面11 (2)采用傾斜放置，相鄰磁電阻傳感器芯片21錯位排列，磁電阻傳感器芯片21的邊緣相互交錯，從而使得相鄰磁電阻傳感器芯片21沿掃描方向4在磁性圖像檢測面3上形成的掃描檢測區(qū)21 (32)和21 (33)能夠重疊，解決了漏檢的問題。
[0071]圖17 (a)和(b)分別為另一種排列方式的側(cè)視圖和正視圖，通過在相鄰兩個磁電阻傳感器芯片21的行方向中間位置插入第三個磁電阻傳感器芯片21，并與相鄰兩個磁電阻傳感器芯片21在邊緣重疊，從而使得相鄰磁電阻傳感器芯片21的掃描檢測區(qū)21 (34)和21 (35)重疊，解決了漏檢的問題。
[0072]圖18-20為以上各實施例中磁電阻傳感器芯片的晶圓切片的正視圖、側(cè)視圖和背視圖?？梢钥闯觯烹娮鑲鞲衅餍酒琶舾袉卧?2，磁電阻敏感單元42在Si切片41的正面，且信號及電源引腳43可以位于Si切片41的正面,通過wirebonding引出，也可以通過TSV通孔44穿過Si切片41，在Si切片41的背面形成引腳45。即磁電阻傳感器芯片采用正面焊盤wirebonding或者TSV通孔到磁電阻傳感器芯片背面焊盤的封裝結(jié)構(gòu)。圖9中上下兩層之間磁電阻傳感器芯片2的連接,可以通過wirebonding連接到PCB I上,也可以通過正面和背面之間的引腳直接連接。采用TSV背面引腳相對于正面的wirebonding,在正面檢測模式圖像識別傳感器中，可以減小磁電阻傳感器21和磁性圖像檢測面3之間的探測距離，增加磁場強度。
[0073]圖21為磁電阻傳感器芯片2或21中的磁敏感單元42的組成結(jié)構(gòu)圖，圖21 (a)中為半橋結(jié)構(gòu)，包含Rl和R2兩個敏感單元。這兩個敏感單元Rl和R2排列成兩行一列，且兩個磁敏感單元Rl和R2具有相同電阻，直接構(gòu)成一個半橋。圖21 (b)為全橋結(jié)構(gòu)，包含尺1，1?2，1?3和1?4四個敏感單元，有兩路輸出Vout+和Vout-。四個磁敏感單元Rl，R2，R3和R4排列成兩行兩列。構(gòu)成全橋的兩個半橋所包含的兩個敏感元件分別位于兩行中且不同列的位置。在側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器中，其列方向垂直于磁性圖像檢測面3，且封裝時敏感單元位于芯片中靠近磁性圖像檢測面3的一側(cè)。在正面檢測模式圖像識別傳感器中，其列方向平行于掃描方向4。圖21 (c)為包含兩行兩列排列的Rl, R3, R2, R4四個敏感單元的半橋結(jié)構(gòu)，且同一行的兩個磁敏感單元并聯(lián)，而后兩行之間串聯(lián)形成半橋結(jié)構(gòu)，兩個半橋R1，R2以及R3，R4分別共享電源和接地，但共有一個輸出端。圖21 (d)為排列為三行一列的三敏感元件半橋結(jié)構(gòu)，包含Rl，R2，R3三個敏感單元，其中位于兩邊行的兩個敏感單元R1，R3電阻相同，其阻值是位于中間行的敏感單元R2電阻的兩倍，敏感單元Rl和R3并聯(lián)，而后和R2串聯(lián)形成半橋，輸出信號電壓從Rl，R2，R3的中間公共端輸出。所述磁電阻敏感單元可以為TMR、Hal1、AMR、GMR單元中的一種。各磁敏感單元的磁場敏感方向一致。
[0074]圖22為側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器的磁電阻傳感器芯片2中敏感單元排布圖。
[0075]圖22 Ca)為半橋結(jié)構(gòu)，其中敏感單元Rl和R2形成兩行一列排布，Rl位于靠近磁性圖像檢測面3的一行，平行于磁性圖像檢測面3，R2位于另一行，其磁場敏感方向相同，都為71方向，列方向垂直于磁性圖像檢測面3，其中4為掃描方向。[0076]圖22 (b)為全橋結(jié)構(gòu)或者兩個半橋結(jié)構(gòu)，敏感單元R1-R4排列成兩行兩列，其中Rl和R3位于靠近磁性圖像檢測面3的一行,R2和R4位于另一行,Rl和R2構(gòu)成一個半橋，R3和R4構(gòu)成一個半橋。
[0077]圖22 (C)為三電阻半橋結(jié)構(gòu)，包含R1、R2和R3三個敏感單元，排列成三行一列結(jié)構(gòu)，其中Rl位于靠近磁性圖像檢測面3的一行，R2介于Rl和R3之間，Rl, R2和R3的磁場敏感方向為71方向，并垂直于磁性圖像檢測面3，其中4為掃描方向。
[0078]圖22所對應(yīng)的TMR磁性傳感器芯片2或21中，封裝時，敏感元件R1，R2、R1_R4或R1-R3位于靠近磁性圖像檢測面3的一側(cè)。
[0079]圖23為正面檢測模式圖像識別傳感器的磁電阻傳感器芯片21敏感單元排布圖，其中圖 23 (al)、23 (a2)和 23 (a3)為側(cè)視圖，圖 23 (bl)、23 (b2)和 23 (b3)為芯片 21正視圖，掃描方向4。圖23 (bl)為半橋結(jié)構(gòu)，包括的兩個敏感單元Rl和R2，其排布方向平行于敏感方向71，并與掃描方向4 一致。圖23 (b2)為全橋結(jié)構(gòu),Rl和R2對應(yīng)其中一個橋臂，R3和R4對應(yīng)另一個橋臂，且Rl，R2和R3，R4沿敏感方向71排列，圖23 (b3)為三元件半橋結(jié)構(gòu)，敏感單元Rl、R2、R3沿掃描方向4排列成行，且R2介于Rl和R3之間，R1-R3的磁場敏感方向為71。其中圖23中芯片21的外形相對于敏感元件為平行排列結(jié)構(gòu)，在傾斜疊加排列時，芯片的形狀可以相對于敏感元件的排列轉(zhuǎn)動一定角度。
[0080]需要指出的是，上述的全橋或半橋結(jié)構(gòu)磁電阻傳感器芯片可以為集成多個敏感單元的單個磁電阻傳感器芯片，也可以采用多個磁電阻傳感器芯片分立元件來代替。對于后一種情況，分立的磁電阻傳感器芯片為集成一個或多個敏感單元，且分立磁電阻傳感器芯片之間通過互聯(lián)形成半橋或全橋結(jié)構(gòu)。
[0081]此外，圖23中在探測硬磁體構(gòu)成的圖像時，其磁電阻傳感器21的敏感元件磁場敏感方向可以平行或垂直于磁性圖像檢測面3，當平行時，其方向可以平行于或者垂直于掃描方向4。
【權(quán)利要求】
1.一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，用于檢測磁性圖像，所述磁性圖像所在的平面為磁性圖像檢測面，其包括側(cè)面/正面檢測模式圖像識別傳感器；所述側(cè)面/正面檢測模式圖像識別傳感器分別包括位于PCB上的多個磁電阻傳感器芯片；所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器的多個所述磁電阻傳感器芯片的側(cè)面平行于所述磁性圖像檢測面；所述正面檢測模式圖像識別傳感器的多個磁電阻傳感器芯片的正面平行于所述磁性圖像檢測面；其特征在于，相鄰所述磁電阻傳感器芯片在所述磁性圖像檢測面上沿掃描方向的掃描檢測區(qū)互補或有交集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述正面檢測模式圖像識別傳感器所對應(yīng)的相鄰的所述磁電阻傳感器芯片在所述PCB的正面沿所述磁電阻傳感器芯片邊緣相互錯位方式排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器所對應(yīng)的在所述PCB上的所述多個磁電阻傳感器芯片一邊翹起離開所述PCB正面，另一邊與相鄰所述磁電阻傳感器芯片的一邊傾斜堆疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器所對應(yīng)的在所述PCB上的所述多個磁電阻傳感器芯片中相鄰的所述磁電阻傳感器芯片片上交錯堆疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，包括永磁組合體，并且所述正面檢測模式圖像識別傳感器的多個磁電阻傳感器芯片的磁場敏感方向為平行于掃描方向，而所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器的多個磁電阻傳感器芯片的磁場敏感方向為垂直于所述磁性圖像檢測面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述永磁組合體包括兩塊磁化方向相同的永磁體，分別沿掃描方向?qū)ΨQ地位于所述PCB兩側(cè),其磁化方向垂直于所述PCB正面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，對于所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器，所述永磁組合體包括兩塊永磁體，并在所述PCB正面兩側(cè)對稱放置，其磁化方向均垂直于磁性圖像檢測面，但是所述兩塊永磁體的磁化方向相反。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，對于所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器，所述的永磁組合體包括一塊永磁體和一塊軟磁體，分別位于所述PCB正面兩側(cè)，所述永磁體的磁化方向垂直于所述PCB正面方向，所述軟磁體平行于所述PCB正面。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，對于所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器，所述的永磁組合體包括一塊永磁體和一塊L型軟磁體形成的開口朝向所述磁性圖像檢測面的結(jié)構(gòu)，其位于所述PCB的同一側(cè)，且所述L型軟磁體位于所述永磁體和所述PCB之間，所述永磁體位于所述L型軟磁體底部之上，其磁化方向垂直于所述磁性圖像檢測面，所述L型軟磁體側(cè)面平行于所述PCB。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，對于所述側(cè)面檢測 模式圖像識別傳感器，所述的永磁組合體包括一塊永磁體和兩塊軟磁體形成的開口朝向所述磁性圖像檢測面的結(jié)構(gòu)，所述永磁體磁化方向垂直于所述PCB的正面，并且所述永磁體位于所述PCB底部，所述兩塊軟磁體對稱位于所述PCB正面兩側(cè)和所述永磁體兩端上，且平行于所述PCB。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，對于所述正面檢測模式圖像識別傳感器，所述永磁組合體為凹形永磁體，所述凹形永磁體的開有凹槽的面正對所述PCB背面，開槽方向平行于所述磁性圖像檢測面，且垂直于磁場敏感方向，所述凹形永磁體的磁化方向為垂直于所述PCB方向。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，對于所述正面檢測模式圖像識別傳感器，所述永磁組合體包括一塊位于所述PCB背面的背面永磁體和兩塊沿掃描方向?qū)ΨQ地放置于所述PCB兩側(cè)的側(cè)面永磁體，所述背面永磁體和所述兩塊側(cè)面永磁體的磁化方向均垂直于所述磁性圖像檢測面，且所述背面永磁體和所述兩塊側(cè)面永磁體磁化方向相反。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述正面檢測模式圖像識別傳感器的所述多個磁電阻傳感器芯片的磁場敏感方向為平行于或垂直于所述磁性圖像檢測面方向，且當所述多個磁電阻傳感器芯片的磁場敏感方向平行于所述磁性圖像檢測面時，所述磁場敏感方向平行或垂直于掃描方向。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述磁電阻傳感器芯片為半橋結(jié)構(gòu)，包含兩個、三個或四個磁敏感單元并分別排列成兩行一列、三行一列或兩行兩列，且各所述磁敏感單元的磁場敏感方向一致；當所述磁電阻磁性傳感器芯片包含兩個磁敏感單元時，所述兩個磁敏感單元具有相同電阻，直接構(gòu)成一個半橋；當所述磁電阻磁性傳感器芯片包含三個磁敏感單元時，位于中間行的所述敏感單元電阻為位于兩邊行的兩個所述敏感單元電阻的一半，且所述位于兩邊行的兩個敏感單元并聯(lián)后與所述位于中間行的敏感元件形成半橋結(jié)構(gòu)；當所述磁電阻磁性傳感器芯片包含四個磁敏感單元時，所述四個敏感單元電阻相同，且同一行的兩個磁敏感單元并聯(lián)，而后兩行之間串聯(lián)形成半橋結(jié)構(gòu)；在所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器中，其列方向垂直于所述磁性圖像檢測面，且封裝時所述磁敏感單元位于芯片中靠近所述磁性圖像檢測面的一側(cè)；在所述正面檢測模式圖像識別傳感器中，其列方向平行于掃描方向。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述磁電阻傳感器芯片為全橋結(jié)構(gòu)，包含四個磁敏感單元，且各所述磁敏感單元的磁場敏感方向一致，四個所述磁敏感單元排列成兩行兩列，構(gòu)成全橋的兩個半橋所包含的兩個敏感元件分別位于兩行中且不同列的位置，在側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器中，其列方向垂直于磁性圖像檢測面，且封裝時敏感單元位于芯片中靠近磁性圖像檢測面的一側(cè)，在正面檢測模式圖像識別傳感器中，其列方向平行于掃描方向。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述半橋結(jié)構(gòu)的磁電阻傳感器芯片為集成多個敏感單元的單個磁電阻傳感器芯片，或者為多個集成一個或多個敏感單元的磁電阻傳感器芯片分立元件的互聯(lián)組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述全橋結(jié)構(gòu)的磁電阻傳感器芯片為集成多個敏感單元的單個磁電阻傳感器芯片，或者為多個集成一個或多個敏感單元的磁電阻傳感器芯片分立元件的互聯(lián)組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述磁電阻傳感器芯片采用正面焊盤wirebonding或者TSV通孔到所述磁電阻傳感器芯片背面焊盤的封裝結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，還可以包括一個外殼，所述PCB和所述多個磁電阻傳感器芯片放置于所述外殼內(nèi)；所述永磁組合體部分或全部放置于所述外殼內(nèi)，或者全部位于所述外殼外。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述磁電阻磁性傳感器芯片中的磁敏感單元為AMR，Hal I，GMR或者TMR類型的磁電阻傳感器中的一種。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁電阻磁性圖像識別傳感器，其特征在于，所述側(cè)面檢測模式圖像識別傳感器對應(yīng)的所述磁電阻傳感器芯片的側(cè)面與所述PCB側(cè)面共面或平行于所述磁性圖像檢測面。
【文檔編號】G07D7/04GK103927811SQ201410113778
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】薛松生, 雷嘯峰, 張小軍, 詹姆斯·G·迪克, 周志敏 申請人:江蘇多維科技有限公司