一種晶片式弱磁檢測傳感器的製造方法
2023-11-11 04:25:42 3
一種晶片式弱磁檢測傳感器的製造方法
【專利摘要】本發明提供一種晶片式弱磁檢測傳感器，包括：晶片，用於感應設於被檢測物體內的磁標識並輸出差分信號；永磁體，用於磁化所述磁標識，所述晶片置於所述永磁體上方的中間區域；磁偏置單元，用於改變所述永磁體的磁場；所述磁偏置單元採用導磁材料製作，在所述磁偏置單元上設有凹部，所述永磁體設於所述凹部內。該晶片式弱磁檢測傳感器靈敏度高，抗幹擾能力強，而且成本低。
【專利說明】一種晶片式弱磁檢測傳感器
【技術領域】
[0001]本發明屬於精密測量領域，具體涉及一種晶片式弱磁檢測傳感器。
【背景技術】
[0002]磁傳感器被廣泛應用於驗鈔機、ATM機以及票據檢測設備當中，用於辨別鈔票、票據等被檢測物體的真偽。隨著技術的進步，市場上出現了晶片式磁傳感器，其具有靈敏度高、成本低、體積小、易集成等諸多優點，因此逐漸取代了傳統的線圈式磁傳感器。
[0003]晶片式磁傳感器是通過晶片感應設於被檢測物體內的磁標識的磁場來辨別被監測物的真偽。在被檢測物體內不僅設有硬磁標識，還設有軟磁標識，以提高被檢測物體的防偽能力。然而，軟磁標識只有被磁化後才能被晶片感應。為此，晶片式磁傳感器還包括用於磁化軟磁標識的永磁體。永磁體在磁化軟磁標識的同時,其產生的平行於晶片感應面的磁場會影響晶片的靈敏度，降低了晶片式磁傳感器的靈敏度。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題就是針對精密測量儀中存在的上述缺陷，提供一種晶片式弱磁檢測傳感器，其可以消除永磁體對晶片的影響，以提高其靈敏度。
[0005]為此，本發明提供一種晶片式弱磁檢測傳感器，包括:
[0006]晶片，用於感應設於被檢測物體內的磁標識並輸出差分信號；
[0007]永磁體，用於磁化所述磁標識，所述晶片置於所述永磁體上方的中間區域；
[0008]磁偏置單兀,用於改變所述永磁體的磁場分布；
[0009]其特徵在於，所述磁偏置單元採用導磁材料製作，在所述磁偏置單元上設有凹部，所述永磁體設於所述凹部內。
[0010]其中，所述凹部設置於靠近所述晶片一側或遠離所述晶片一側。
[0011 ] 其中，所述永磁體的上表面不高於所述磁偏置單兀的上表面。
[0012]其中，所述凹部的內輪廓和內徑尺寸分別與所述永磁體的外輪廓和外徑尺寸匹配，所述永磁體嵌置於所述凹部內。
[0013]其中，所述永磁體為一體結構。
[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於感應面的平面上排列。
[0015]其中，所述永磁體沿所述永磁體長度方向排列。
[0016]其中，包括採用金屬或塑料製作的殼體，所述晶片、所述永磁體和所述磁偏置單元置於所述殼體內。
[0017]其中，包括坡莫合金製作的殼體，在所述殼體上設有開口，所述晶片、所述永磁體和所述磁偏置單元置於所述殼體內，且所述晶片的感應面與所述開口相對。
[0018]其中，包括線路板，所述晶片的輸入端、輸出端與設於所述線路板的線路板焊盤電連接。
[0019]其中，所述線路板上設有通孔，所述磁偏置單元嵌於所述通孔內。
[0020]其中，所述晶片包括磁感應薄膜和晶片焊盤，所述晶片焊盤與所述磁感應薄膜電連接，所述磁感應薄膜為GMR薄膜。
[0021]本發明具有以下有益效果:
[0022]本發明提供的晶片式弱磁檢測傳感器，磁偏置單元採用導磁材料製作，永磁體設於磁偏置單元的凹部內，磁偏置單元約束存在水平分量的磁場，減小了晶片位置磁場的水平分量，擴大了理想區域，從而減少了永磁體對晶片的影響，進而提高晶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區域，提高晶片式弱磁檢測傳感器的抗幹擾能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明實施例晶片式弱磁檢測傳感器的示意圖；
[0024]圖2a為永磁體產生的磁場的磁力線分布示意圖；
[0025]圖2b為將永磁體設於磁偏置單兀的凹部時,永磁體產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構示意圖；
[0027]圖3b為再一實施例磁偏置單元和永磁體的結構示意圖；
[0028]圖3c為又一實施例磁偏置單元和永磁體的結構示意圖；
[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於磁偏置單元的俯視圖；
[0032]圖6為本發明實施例晶片式弱磁檢測傳感器的殼體的結構示意圖；
[0033]圖7a為本發明另一實施例晶片式弱磁檢測傳感器的結構示意圖；
[0034]圖7b為本發明再一實施例晶片式弱磁檢測傳感器的結構示意圖。
【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式弱磁檢測傳感器進行詳細描述。
[0036]如圖1所示，晶片式弱磁檢測傳感器包括晶片11、線路板12、永磁體13、磁偏置單兀14、殼體15以及焊針16。晶片11、線路板12、永磁體13和磁偏置單兀14置於殼體15內，並用樹脂固定。晶片11用於感應設於被檢測物體內的磁標識並輸出差分信號，其包括磁感應薄膜和晶片焊盤，晶片焊盤作為晶片的輸入端和輸出端與磁感應薄膜電連接。在線路板12上設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。利用導線將晶片焊盤與對應的線路板焊盤電連接，從而將晶片11與線路板12電連接。焊針16與線路板焊盤對應電連接，焊針16通過線路板12與晶片的輸入端、輸出端連接，利用焊針16將晶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11和永磁體13分別設置於線路板12的上下兩側。永磁體13用於磁化被檢測物體內的弱磁標識，以使弱磁標識產生能被晶片11感應的磁場。在永磁體13產生的磁場在其上方分布情況為:在永磁體13的中間區域，磁場主要垂直於永磁體的表面，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正上方的中間區域被稱之為「理想區域」，而且優選將晶片11設置於理想區域。
[0038]如圖2a所示，永磁體13產生的磁場的磁力線較發散，而且永磁體13上方的中間區域存在較強的磁場分量。如圖2b所示，磁偏置單元14靠近晶片11 一側設有凹部141，永磁體13設於磁偏置單元14的凹部141內。磁偏置單元14將永磁體13的四個側面和底面包圍，僅露出永磁體13朝向晶片11 一側的面。將永磁體13設於磁偏置單元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產生的磁場偏向磁偏置單元14或被導入磁偏置單元14傳導，從而可以優化永磁體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(平行於晶片感應面)的磁場更靠近永磁體，這一方面減小了永磁體13上方、尤其是放置晶片11的區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區域的水平分量的磁場，同時擴大理想區域，從而減少永磁體13對晶片11的影響。此外，理想區域的擴大，降低了裝配晶片式弱磁檢測傳感器的難度，從而降低晶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區域，提高晶片式弱磁檢測傳感器的抗幹擾能力。為了更優地減少永磁體13對晶片11的影響，優選永磁體13的上表面不高於磁偏置單兀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的上表面低於磁偏置單元14的上表面。磁偏置單元14可以採用諸如坡莫合金等導磁材料製作。
[0039]優選地，凹部141的內輪廓和內徑尺寸與永磁體13的外輪廓和外徑尺寸匹配，將永磁體13嵌置於凹部141內，並使永磁體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對晶片11靈敏度的影響。
[0040]如圖3a所示，在另一實施例中，將凹部141設置於磁偏置單元14遠離晶片11 一偵U。垂直於永磁體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，減弱了晶片11位置磁場的水平分量。永磁體13側面的磁力線進入磁偏置單元14形成迴路，減小了永磁體13對晶片11的影響，從而提高晶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設置在永磁體13遠離晶片11的一偵牝即圖中所示永磁體13的下側，這樣設置的磁偏置單元14同樣可以吸引存在水平分量的磁場，擴大理想區域，減小放置晶片11的區域的磁場的水平分量，從而減少永磁體13對晶片11的影響，進而提高晶片式弱磁檢測傳感器的靈敏度。
[0042]如圖3c所示，凹部141的深度小於永磁體13的厚度，使得永磁體13的四個側面的底部部分被磁偏置單兀14包圍,永磁體13的側面的頂部部分裸露,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對晶片11的影響，進而提高晶片式弱磁檢測傳感器的靈敏度。
[0043]永磁體13可以為一體結構，也可以由多塊永磁單體在平行於晶片感應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，此時可以採用一體結構的永磁體。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，從而影響晶片式弱磁檢測傳感器的精度。因此，優選採用多塊尺寸較小的永磁單體131拼接(排列)設置，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預磁化弱磁標識的效果，進而可以提高晶片式弱磁檢測傳感器的精度。優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，當採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的長度方向或寬度方向排列，更優選在長度方向排列。
[0044]本實施例中，殼體15採用坡莫合金製作，由坡莫合金製作的殼體15可以有效地屏蔽外界環境中的磁場對晶片11的幹擾。如圖6所不,在殼體15上設有開口 151,永磁體13的磁場穿過開口 151射出殼體15以預磁化弱磁標識。在將晶片11固定於殼體15內時,晶片的感應面與開口 151相對。當然，殼體15也可以採用銅、鋁等金屬製作，或者採用塑料製作。需要指出的是，當採用金屬或塑料製作殼體15時，可以不設置開口 151，從而可以降低殼體15的製作成本。在殼體15上還可以設置接地端152，用於消除靜電。
[0045]在上述實施例中，晶片11和磁偏置單元14分置於線路板12的上下兩側。然而，本發明磁偏置單元14還可以嵌於線路板12內。具體地，如圖7a和圖7b所示，在線路板12上設置通孔121，將永磁體13設置於凹部141，磁偏置單元14嵌於通孔121內，即磁偏置單元14從線路板12的下方伸入通孔121，並使磁偏置單元14的上表面不高於線路板12的上表面。優選磁偏置單元14的上表面與線路板12的上表面齊平，以利於晶片式弱磁檢測傳感器的裝配。需要指出的是，磁偏置單元14的上表面高於線路板12的上表面也可以減少永磁體13對晶片11的影響。圖7a所示實施例是將部分磁偏置單元14嵌於通孔121內，晶片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全部嵌於通孔121內，這種情況下，首先將晶片11封裝，然後設於永磁體13的上表面，即通過晶片11的封裝將晶片11和永磁體13隔離。殼體15米用坡莫合金製作,殼體15上設有開口151，並使晶片11與開口 151相對。
[0046]上述實施例提供的晶片式弱磁檢測傳感器可以用於驗鈔機、ATM機、用於辨別票據真偽的檢測裝置，其通過檢測設置在被檢測物體內的磁標識來辨別被檢測物體的真偽。
[0047]本實施例提供的晶片式弱磁檢測傳感器，磁偏置單元採用導磁材料製作，永磁體設於磁偏置單元的凹部內，磁偏置單元約束存在水平分量的磁場，減小了晶片位置磁場的水平分量，擴大了理想區域，從而減少了永磁體對晶片的影響，進而提高晶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，從而降低製作成本。此外，可以屏蔽存在水平分量的外界磁場進入理想區域，提高晶片式弱磁檢測傳感器的抗幹擾能力。
[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】
1.一種晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，包括: 晶片，用於感應設於被檢測物體內的磁標識並輸出差分信號； 永磁體，用於磁化所述磁標識，所述晶片置於所述永磁體上方的中間區域； 磁偏置單兀，用於改變所述永磁體的磁場分布； 其特徵在於，所述磁偏置單元採用導磁材料製作，在所述磁偏置單元上設有凹部，所述永磁體設於所述凹部內。
2.根據權利要求1所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，所述凹部設置於靠近所述晶片一側或遠離所述晶片一側。
3.根據權利要求1所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，所述永磁體的上表面不高於所述磁偏置單元的上表面。
4.根據權利要求1所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，所述凹部的內輪廓和內徑尺寸分別與所述永磁體的外輪廓和外徑尺寸匹配，所述永磁體嵌置於所述凹部內。
5.根據權利要求1所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，所述永磁體為一體結構。
6.根據權利要求1所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，所述永磁體包括多個永磁單體，所述多個永磁單體在平行於感應面的平面上排列。
7.根據權利要求6所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，所述永磁體沿所述永磁體長度方向排列。
8.根據權利要求1所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，包括採用金屬或塑料製作的殼體，所述晶片、所述永磁體和所述磁偏置單元置於所述殼體內。
9.根據權利要求1所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，包括坡莫合金製作的殼體，在所述殼體上設有開口，所述晶片、所述永磁體和所述磁偏置單元置於所述殼體內，且所述晶片的感應面與所述開口相對。
10.根據權利要求1所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，包括線路板，所述晶片的輸入端、輸出端與設於所述線路板的線路板焊盤電連接。
11.根據權利要求10所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，所述線路板上設有通孔，所述磁偏置單元嵌於所述通孔內。
12.根據權利要求1所述的晶片式弱磁檢測傳感器，其特徵在於，所述晶片包括磁感應薄膜和晶片焊盤，所述晶片焊盤與所述磁感應薄膜電連接，所述磁感應薄膜為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 優先權日:2013年5月17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