一種晶片磁檢測傳感器的製造方法

2023-12-09 17:12:06 3

一種晶片磁檢測傳感器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種晶片磁檢測傳感器，包括磁晶片和外殼，所述外殼的檢測面設有窗口，所述磁晶片置於所述外殼內且與所述窗口相對，還包括蓋板，所述蓋板嵌於所述窗口，所述蓋板覆蓋所述磁晶片的感應面。該晶片磁檢測傳感器的耐磨性強，壽命長，靈敏度高和一致性好。
【專利說明】一種晶片磁檢測傳感器

【技術領域】
[0001] 本發明屬於精密測量領域，具體涉及一種晶片磁檢測傳感器。

【背景技術】
[0002] 磁檢測傳感器是依據磁敏元件感應被測物體產生的磁場，辨別被測物體的真偽或 相應的電流、應力應變、溫度或光等測量值，其被廣泛應用於金融、航空、航天、微電子，地質 探礦、醫學成像、信息採集及軍事等領域。
[0003] 目前被廣泛採用的磁敏元件主要有線圈和磁晶片，其中，磁晶片具有響應快、靈敏 度高、可靠性好以及體積小、易集成等優點而被市場青睞。圖1為典型晶片磁檢測傳感器的 結構示意圖。如圖1所示，晶片磁檢測傳感器包括磁晶片1、線路板2、外殼3以及焊針4,磁 晶片1固定於線路板2,且磁晶片1的輸入、輸出端通過導電體與設於線路板2的線路板焊 盤對應電連接。磁晶片1和線路板2置於外殼3內，而且磁晶片1與設於外殼3上的窗口 5相對。焊針4的一端與線路板2電連接，即焊針4通過線路板2與磁晶片1的輸入、輸出 端對應電連接。使用時，磁晶片1的感應面與被測物體之間的距離影響晶片磁檢測傳感器 的靈敏度，而且，磁晶片1的感應面與被測物體之間的距離越小靈敏度越高。因此，裝配時， 磁晶片1的感應面與外殼3的檢測面齊平。使用時，磁晶片1的感應面與被測物體之間發 生摩擦，導致磁晶片1損壞，尤其容易導致電連接磁晶片1與線路板2的導線7損壞，從而 影響晶片磁檢測傳感器的使用壽命。另外，在裝配晶片磁檢測傳感器時，很難保證磁晶片1 的感應面與外殼3的檢測面之間的距離一致，導致磁晶片1的一致性較差，從而影響晶片磁 檢測傳感器的性能。


【發明內容】

[0004] 本發明要解決的技術問題就是針對晶片磁檢測傳感器中存在的上述缺陷，提供一 種晶片磁檢測傳感器，可以精確控制磁晶片的感應面與外殼的檢測面之間的距離，其壽命 長，一致性好。
[0005] 為此，本發明提供一種晶片磁檢測傳感器，包括磁晶片和外殼，所述外殼的檢測面 設有窗口，所述磁晶片置於所述外殼內且與所述窗口相對，還包括蓋板，所述蓋板嵌於所述 窗口，所述蓋板覆蓋所述磁晶片的感應面。
[0006] 其中，所述蓋板的外表面不高於所述外殼的檢測面。
[0007] 其中，與所述窗口接觸的蓋板接觸面的周緣尺寸部分或全部與所述窗口的內周緣 尺寸匹配。
[0008] 其中，在所述外殼的壁厚方向，所述窗口的尺寸呈內大外小；對應地，在所述蓋板 的厚度方向，所述蓋板的尺寸呈內大外小。
[0009] 其中，在所述外殼的壁厚方向，所述窗口的尺寸由內向外逐漸縮小；或者，在所述 窗口與所述蓋板的接觸面設置至少一個肩部。
[0010] 其中，在所述蓋板上設有卡部，所述磁晶片位於所述卡部之間。 toon] 其中，所述卡部設於所述蓋板的邊緣。
[0012] 其中，所述蓋板採用絕緣材料製作。
[0013] 其中，所述絕緣材料為陶瓷或樹脂。
[0014] 其中，還包括線路板和焊針，所述線路板置於所述外殼內，且所述線路板包括第一 焊盤、第二焊盤和布線，所述第一焊盤與所述第二焊盤通過所述布線對應電連接；
[0015] 所述磁晶片固定於所述線路板，且所述磁晶片的輸入、輸出端與所述第一焊盤對 應電連接；所述焊針的一端與所述第二焊盤對應電連接，所述焊針的另一端自所述外殼內 伸出。
[0016] 其中，還包括永磁體和屏蔽罩，所述永磁體設於所述磁晶片的下方，所述屏蔽罩包 覆所述永磁體，且所述屏蔽罩的開口朝向所述磁晶片。
[0017] 其中，還包括導磁體，所述導磁體設有導磁臂，在所述線路板上設有與所述導磁臂 匹配的通孔，所述導磁臂自所述線路板的下方穿過所述通孔伸出所述線路板的上表面；所 述磁晶片設於所述導磁臂之間，所述永磁體設於所述導磁體的下方。
[0018] 其中，所述磁晶片的感應面低於所述導磁臂的頂面。
[0019] 其中，所述導磁體為一體結構，或者由多個導磁單體疊置而成。
[0020] 其中，所述蓋板設有卡部，所述蓋板將所述磁晶片和所述導磁體的頂部覆蓋。
[0021] 其中，所述導磁體採用坡莫合金、鐵氧體或矽鋼片製作。
[0022] 本發明具有以下有益效果：
[0023] 本發明提供的晶片磁檢測傳感器，在窗口設置蓋板，用蓋板保護磁晶片的感應面， 可以避免被測物體與磁晶片之間摩擦，從而提高磁晶片的使用壽命，進而提高晶片磁檢測 傳感器的壽命；而且，蓋板有利於控制磁晶片的感應面與檢測面之間的距離，從而提高晶片 磁檢測傳感器的一致性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 圖1為典型晶片磁檢測傳感器的結構示意圖；
[0025] 圖2a為本發明實施例晶片磁檢測傳感器的外形圖；
[0026] 圖2b為本發明實施例晶片磁檢測傳感器的結構示意圖；
[0027] 圖3為本發明實施例磁晶片的結構示意圖；
[0028] 圖4a為本發明另一實施例晶片磁檢測傳感器的結構示意圖；
[0029] 圖4b為本發明又一實施例晶片磁檢測傳感器的結構示意圖；
[0030] 圖4c為本發明再一實施例晶片磁檢測傳感器的結構示意圖；
[0031] 圖5a為本發明另一實施例晶片磁檢測傳感器的分解圖；
[0032] 圖5b為本發明另一實施例晶片磁檢測傳感器的局部放大圖；
[0033] 圖6a為本發明實施例外殼和蓋板的結構示意圖；
[0034] 圖6b為本發明另一實施例外殼和蓋板的結構不意圖。

【具體實施方式】
[0035] 為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明提 供的晶片磁檢測傳感器進行詳細描述。
[0036] 參照圖2a和圖2b所示，晶片磁檢測傳感器包括磁晶片11、線路板12、蓋板13、夕卜 殼14以及焊針15,磁晶片11固定於線路板12,磁晶片11和線路板12置於外殼14內，且 磁晶片11與設於外殼11上的窗口 17相對。磁晶片11用於感應被測物體的磁場而輸出感 應信號，磁晶片11的輸入、輸出端通過導線16與線路板12電連接。焊針15作為晶片磁檢 測傳感器的輸入、輸出端與線路板12電連接，也就是說，磁晶片11的輸入、輸出端通過線路 板12與焊針15對應電連接，以將磁晶片11獲得的感應信號輸出。
[0037] 蓋板13嵌於窗口 17,蓋板13覆蓋磁晶片11的感應面（圖中所不磁晶片的頂面)， 蓋板13對磁晶片11起到保護作用，可以避免使用過程中磁晶片11與被測物體之間的摩 擦，以及運輸或使用過程中磁晶片11與其它物體碰撞而損壞，從而提高磁晶片11的使用壽 命。蓋板13不僅可以保護磁晶片11，而且，可以保護電連接磁晶片11的導線16,防止損壞； 以及可以保護磁晶片11與導線16的焊點，避免該焊點脫焊，從而提高晶片磁檢測傳感器的 使用壽命。
[0038] 在實際加工過程中，蓋板13的厚度容易控制，例如，可以將蓋板13的厚度控制在 〇. 1微米，控制了蓋板13的厚度即可控制磁晶片11的感應面與晶片磁檢測傳感器的檢測面 之間的距離，即蓋板13有利於控制磁晶片的檢測距離。裝配時，將磁晶片11的感應面緊貼 蓋板13的內表面，不僅可以保證磁晶片11的感應面與晶片磁檢測傳感器的檢測面之間的 距離，從而提高晶片磁檢測傳感器的一致性；而且可以提高晶片磁檢測傳感器的裝配效率， 從而降低生產成本。另外，在蓋板13的邊緣還可設置卡部131，獲得U型結構的蓋板13。根 據實際情況，在蓋板13的邊緣也可以設置三個以上個卡部131，卡部131可以對稱，也可以 不對稱。卡部131不僅有利於蓋板13罩住磁晶片11,而且有利於蓋板13的定位，從而提高 晶片磁檢測傳感器的裝配效率。
[0039] 優選地，蓋板13的頂面與外殼14的頂面（即晶片磁檢測傳感器的檢測面)齊平，這 樣既可以保持晶片磁檢測傳感器的檢測面平滑，又可以使磁晶片11的感應面儘可能地靠 近晶片磁檢測傳感器的檢測面，從而提高晶片磁檢測傳感器的靈敏度。
[0040] 本實施例蓋板13採用諸如陶瓷等絕緣材料製作，以防止蓋板13與磁晶片11或導 線16發生短路而影響晶片磁檢測傳感器的靈敏度和可靠性。當然，蓋板13也可以採用非 絕緣材料製作，此時需要在磁晶片11的感應面與蓋板13之間設置絕緣層即可，但這將增加 晶片磁檢測傳感器的製作成本。因此，優選採用絕緣材料製作蓋板13。更優選採用陶瓷材 料製作蓋板13,這樣不僅解決了絕緣問題，而且，陶瓷的耐磨性好，可以提高晶片磁檢測傳 感器的使用壽命。
[0041] 如圖3所示，在本實施例中，磁晶片11包括基體111、磁感應膜112和晶片焊盤 113,基體111採用矽、氧化鎂等材料製作。磁感應膜112可以採用巨磁阻磁敏感（GMR)薄 膜、各向異性磁阻磁敏感薄膜、隧穿效應磁阻磁敏感薄膜、巨磁阻抗效應磁阻磁敏感薄膜、 霍爾效應薄膜或巨霍爾效應薄膜。晶片焊盤113作為磁晶片11的輸入、輸出端與對應的磁 感應膜112電連接。
[0042] 線路板12包括第一焊盤、第二焊盤和布線，第一焊盤與第二焊盤通過布線對應電 連接。晶片焊盤113通過導線16與對應的第一焊盤電連接。焊針15的一端與對應的第二 焊盤電連接，也就是說，晶片焊盤113與焊針15是通過第一焊盤、第二焊盤和布線電連接。 焊針15的另一端自外殼11內伸出。
[0043] 外殼14可以採用鐵氧體、坡莫合金等導磁材料製作，也可以採用銅、鋁等金屬材 料或其氧化物製作，還可以採用塑料、聚合物等非金屬材料製作。在外殼14的表面還可以 採用電鍍或真空鍍等方式鍍覆一層裝飾層或耐磨層或屏蔽層，以分別對應地提高外殼的美 觀、耐磨性和屏蔽性能。外殼14上還設有接地端141，用以消除靜電。
[0044] 優選地，蓋板接觸面（蓋板與窗口 17接觸的）的外周緣尺寸部分或全部與窗口 17 的內周緣尺寸匹配，以使蓋板13和窗口 17緊密配合，減小蓋板13與窗口之間的空隙，增加 裝配精度，進而提高晶片磁檢測傳感器的可靠性。
[0045] 圖4a為本發明另一實施例的結構示意圖。如圖4a所示，晶片磁檢測傳感器還包 括永磁體21和屏蔽罩22,永磁體21用於預磁化弱磁介質。永磁體21和磁晶片11分別置 於線路板12的兩側，且磁晶片11位於晶片磁檢測傳感器的檢測面一側。屏蔽罩22套設於 永磁體21的外側，且屏蔽罩22的開口朝向磁晶片11，即除靠近磁晶片11 一側外，永磁體 21的其它側被屏蔽罩22包覆。屏蔽罩22採用諸如鐵氧體、矽鋼片、坡莫合金等導磁材料制 作，屏蔽罩22可以優化永磁體21的磁場分布，不僅可以抑制永磁體13的磁場向外擴散，降 低永磁體21上方區域磁場的水平分量，從而減少永磁體13對磁晶片11的影響，而且，屏蔽 罩可保證永磁體21產生的磁場只沿垂直方向即開口方向發出，從而達到預磁化弱磁介質 的目的，進而提高晶片磁檢測傳感器的檢測弱磁標識的能力，增強其檢測靈敏度。
[0046] 此外，為了提高蓋板13的裝配效率，以及使蓋板13的頂面與外殼11的上表面平 行。優選將窗口 17設計為這樣的形狀，S卩，在外殼11的壁厚方向，窗口 17的尺寸呈內大外 小結構。如圖4b所示，窗口接觸面（與蓋板13接觸的面）設置一肩部（臺階）171，即窗口 接觸面呈臺階狀，肩部171可以是一個，也可以是多個。對應地，與窗口 17接觸的蓋板接觸 面的形狀與窗口接觸面的形狀一致，利用該肩部171可以將蓋板13精確定位，不僅能保證 蓋板13的頂面與外殼11的上表面平行，而且可以提高晶片磁檢測傳感器的裝配效率。再 如圖4c所示，在外殼11的壁厚方向，窗口 17的尺寸由內向外逐漸縮小，如窗口 17呈錐形， 不僅可以提高晶片磁檢測傳感器的裝配效率，而且可以進一步減小蓋板13與窗口 17之間 的縫隙。窗口 17的形狀還可以呈喇叭口形狀。
[0047] 本實施例晶片磁檢測傳感器的其它結構可以參照前述實施例，在此不再贅述。需 說明的是，圖4a和圖4b所示窗口 17和蓋板13的形狀同樣適用於前述所述實施例以及下 述實施例，而且能夠獲得同樣的技術效果。
[0048] 如圖5a和圖5b所不晶片磁檢測傳感器還包括導磁體31，導磁體設於永磁體21 與磁晶片11之間，即永磁體21疊置於導磁體31的下方，屏蔽罩22套設於永磁體21的外 偵牝且屏蔽罩22的開口設於靠近導磁體31 -側。在導磁體31的兩相對側各設有一導磁臂 311，以優化永磁體21的磁場的分布，即導磁臂311可以減小、甚至消除導磁臂311之間磁 場的水平分量，將磁晶片11置於導磁臂311之間可以減小、甚至消除永磁體21對磁晶片11 的影響，從而提高晶片磁檢測傳感器的靈敏度。此外，導磁臂311還可以屏蔽外界磁場對磁 晶片11的影響，從而提高晶片磁檢測傳感器的抗幹擾能力。
[0049] 如圖5b所示，在線路板12上設有與導磁臂311匹配的通孔121，磁晶片11設於通 孔121之間，導磁臂311自線路板12的下方穿過通孔121伸出線路板12的上表面，即可將 磁晶片11置於導磁臂311之間，蓋板13覆蓋磁晶片11和導磁體31的頂端。磁晶片11的 感應面可以高於、平齊或低於導磁體31的頂面，當磁晶片11的感應面高於或平齊導磁體31 的頂面時，磁晶片11容易受永磁體21的影響，而且噪聲較大。因此，優選地，磁晶片11的 感應面低於導磁體31的頂面，只要使磁晶片11的感應面低於導磁體31的頂面平行即可。 但磁晶片11的感應面不宜太低於導磁體31的頂面，以影響晶片磁檢測傳感器的靈敏度。
[0050] 本實施例中，導磁體31可以為一體結構。導磁體31也可以採用分體結構，即由多 個導磁單體31'疊置形成，如圖5b所示。由多個導磁單體31'獲得的導磁體31的磁場強 度的分布更均勻，可以提高晶片磁檢測傳感器的一致性。
[0051] 在本實施例中，導磁體31上設有兩個導磁臂311，然而本發明導磁體31上也可以 設置更多個導磁臂311。只要設置兩個以上導磁臂311，在導磁臂311之間磁場的水平分量 就會減弱、甚至消除，將磁晶片11設於導磁臂311之間，可以減小、甚至消除永磁體21對磁 晶片11的影響。優選多個導磁臂311對稱設置，以使磁場強度均勻分布，從而提高晶片磁 檢測傳感器的一致性。
[0052] 本實施例未詳細描述的部分，如磁晶片11、線路板12、蓋板13、焊針15等部件的結 構與前述實施例相同，在此不再贅述。
[0053] 需要說明的是，窗口 17的形狀可以根據具體情況改變，如窗口 17的形狀可以長方 形，如圖2a所示；或者正方形，如圖5a所示；或者工字形，如圖6a所示；或者十字形，如圖 6b所示。與之對應，蓋板13的形狀可以為長方形、正方形、工字形或十字形。
[0054] 前述實施例提供的晶片磁檢測傳感器可以作為驗鈔機的磁頭，用於辨別鈔票的真 偽；也可以作為其它防偽機的磁頭，用於辨別票據等的真偽。
[0055] 本實施例提供的晶片磁檢測傳感器，在窗口設置蓋板，用蓋板保護磁晶片的感應 面，可以避免被測物體與磁晶片之間摩擦，從而提高磁晶片的使用壽命，進而提高晶片磁檢 測傳感器的壽命；而且，蓋板有利於控制磁晶片的感應面與檢測面之間的距離，從而提高芯 片磁檢測傳感器的一致性。
[0056] 可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施 方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精 神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種晶片磁檢測傳感器，包括磁晶片和外殼，所述外殼的檢測面設有窗口，所述磁芯 片置於所述外殼內且與所述窗口相對，其特徵在於，還包括蓋板，所述蓋板嵌於所述窗口， 所述蓋板覆蓋所述磁晶片的感應面。
2. 根據權利要求1所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，所述蓋板的外表面不高於 所述外殼的檢測面。
3. 根據權利要求1所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，與所述窗口接觸的蓋板接 觸面的周緣尺寸部分或全部與所述窗口的內周緣尺寸匹配。
4. 根據權利要求3所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，在所述外殼的壁厚方向，所 述窗口的尺寸呈內大外小；對應地，在所述蓋板的厚度方向，所述蓋板的尺寸呈內大外小。
5. 根據權利要求4所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，在所述外殼的壁厚方向，所 述窗口的尺寸由內向外逐漸縮小；或者，在所述窗口與所述蓋板的接觸面設置至少一個肩 部。
6. 根據權利要求1所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，在所述蓋板上設有卡部，所 述磁晶片位於所述卡部之間。
7. 根據權利要求6所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，所述卡部設於所述蓋板的 邊緣。
8. 根據權利要求1所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，所述蓋板採用絕緣材料制 作。
9. 根據權利要求8所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，所述絕緣材料為陶瓷或樹 脂。
10. 根據權利要求1所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，包括線路板和焊針，所述 線路板置於所述外殼內，且所述線路板包括第一焊盤、第二焊盤和布線，所述第一焊盤與所 述第二焊盤通過所述布線對應電連接； 所述磁晶片固定於所述線路板，且所述磁晶片的輸入、輸出端與所述第一焊盤對應電 連接；所述焊針的一端與所述第二焊盤對應電連接，所述焊針的另一端自所述外殼內伸出。
11. 根據權利要求10所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，包括永磁體和屏蔽罩，所 述永磁體設於所述磁晶片的下方，所述屏蔽罩包覆所述永磁體，且所述屏蔽罩的開口朝向 所述磁晶片。
12. 根據權利要求11所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，包括導磁體，所述導磁體 設有導磁臂，在所述線路板上設有與所述導磁臂匹配的通孔，所述導磁臂自所述線路板的 下方穿過所述通孔伸出所述線路板的上表面；所述磁晶片設於所述導磁臂之間，所述永磁 體設於所述導磁體的下方。
13. 根據權利要求12所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，所述磁晶片的感應面低 於所述導磁臂的頂面。
14. 根據權利要求12所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，所述導磁體為一體結構， 或者由多個導磁單體疊置而成。
15. 根據權利要求12所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，所述蓋板設有卡部，所述 蓋板將所述磁晶片和所述導磁體的頂部覆蓋。
16. 根據權利要求1所述的晶片磁檢測傳感器，其特徵在於，所述導磁體採用坡莫合 金、鐵氧體或矽鋼片製作。
【文檔編號】G01R33/06GK104215920SQ201310216928
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月3日 優先權日:2013年6月3日
【發明者】劉樂傑, 時啟猛, 曲炳郡 申請人:北京嘉嶽同樂極電子有限公司