CN100543489C

CN100543489C - 长尺型磁传感器

Info

Publication number: CN100543489C
Application number: CNB2005800013725A
Authority: CN
Inventors: 南谷保; 植田雅也; 新村耕二; 西川雅永
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2025-03-07
Also published as: KR20060125821A; US7589527B2; US20090146656A1; EP1729142A4; CN1898577A; JPWO2005091008A1; WO2005091008A1; EP1729142A1; JP4345813B2; EP1729142B1; KR100784104B1

Abstract

长尺型磁传感器包括：磁阻器件(11C)，其中具有两个沿长度方向按相等间隔(D1)布置的平行的磁敏元件阵列(121C，122C)。磁敏元件阵列(121C，122C)分别通过连接导体(123C，124C)串联连接成曲折图样。磁阻器件(11C)设置于磁阻器件(11B)和(11D)之间。磁阻器件(11B，11C，11D)被布置成使间隔(D2)等于间隔(D1)，所述间隔(D2)是在磁阻器件(11C)端部的磁敏元件(121C)与面对磁阻器件(11C)的磁敏元件的磁阻器件(11D)端部的磁敏元件(121D)之间的间隔，以及磁阻器件(11C)另一端的磁敏元件(121C)与面对磁阻器件(11C)另一端的磁敏元件的磁阻器件(11B)端部的磁敏元件(121B)之间的间隔。

Description

长尺型磁传感器

技术领域

本发明涉及一种长尺型磁传感器，用于检测比如印在钞票上的磁性图样。

背景技术

各种长尺型磁传感器已被商业上用作识别诸如钞票和各种证券等被检物体的磁传感器，所述被检物体上有以比如磁性墨水印制的预定磁性图样。

公知长尺型传感器的结构被示于图7中。图7(A)是表示该传感器取去盖子的感磁部分一侧的平面视图。图7(B)是表示这种情况下该传感器长边一侧的侧视图。图7(C)是表示这种情况下该传感器短边一侧的侧视图。本例中的长尺型磁传感器200包括外壳1′和沿外壳1′长度方向彼此间无间隔地直线布置着的磁阻器件(MR)21A-21E。所述磁阻器件21A-21E分别包含感磁部分22A-22E。每个感磁部分22A-22E包含沿长度方向延伸的两个磁敏元件阵列。所述长尺型磁传感器200还包括分别与感磁部分22A-22E电连接的连接电极23A-23E(每个感磁部分有3个电极)；外部连接接线端24A-24E设置于外壳1′上，并分别与所述连接电极23A-23E相连；以及设置在外壳1′背面上的永磁体(未示出)，用以对感磁部分22A-22E提供磁场。所述长尺型磁传感器200由各磁敏元件检测因正沿垂直于所述长度方向(短手方向)被传送的物体上形成的磁性图样所致磁场的变化(磁通量密度的变化)，从而检测所述物体(参见专利文献1)。

有如专利文献2的图4所表示的那样，这种长尺型磁传感器所用的每个感磁部分包括分立的磁敏元件，这些磁敏元件结合，实现更大的因磁场变化所致的磁阻器件电阻值的变化。专利文献2的图4中所示的感磁部分包含沿长度方向布置的多个有间隔的磁敏元件、与各磁敏元件电连接的连接导体，以及与各外部连接电极电连接的端电极。

图8(A)是在具有专利文献2的图4中所示内部结构情况下，图7所示长尺型磁传感器200的磁阻器件21C的放大平面视图。图8(B)是表示磁阻器件21B-21D布置情况的局部平面视图。

图8中，磁阻器件21C的感磁部分22C包括沿长度方向按间隔D1布置的各磁敏元件221C、与磁敏元件221C平行布置的各磁敏元件222C、串联连接各磁敏元件221C的连接导体223C，以及串联连接各磁敏元件222C的连接导体224C。所述感磁部分22C还包括通过连接导体2251C与各磁敏元件221C的串联连接端部电连接的端电极227C、通过连接导体2252C与各磁敏元件222C的串联连接端部电连接的端电极226C，以及通过连接导体2253C与各磁敏元件221C和222C的串联连接的另一端电连接的端电极228C。

磁阻器件21C沿长度方向设置于磁阻器件21B和21D之间。

专利文献1：日本专利No.2921262

专利文献2：日本未审专利申请公开No.2003-107142

发明内容

调整磁敏元件之间的间隔D1，使得在磁性图样跨过所述各间隔D1时所得的检测输出近似与磁性图样跨过各磁敏元件时所得的检测输出相同。然而，最靠近相近各磁阻器件的接触面的磁敏元件之间的间隔D2(如图8(B)中最接近感磁部分22D的感磁部分22C的各磁敏元件与最接近感磁部分22C的感磁部分22D的各磁敏元件之间的间隔)比所述间隔D1大。因为通过截割或激光切割，把用作各磁阻器件母板的晶片分离成各磁阻器件，所以不会使各感磁部分延伸到各磁阻器件的端部。也就是说，预先确定切割的边缘，以便不会使各感磁部分受到切割。另外，将各连接导体沿长度方向形成于各磁敏元件阵列的端部。即使把各磁阻器件设置为以其长度方向的端部互相接触，也不会使最接近所述相邻磁敏元件的相对端部的各磁敏元件之间的间隔比用作切割边缘和连接导体的区域窄。因此，当磁性图样跨过所述间隔D2时，长尺型磁传感器200可以表现出检测输出的大幅下降，并因此而不能检测磁性图样。

于是本发明的目的在于提供一种长尺型磁传感器，可在沿其长度方向的任何位置处实现稳定的检测输出。

按照本发明的长尺型磁传感器，它包括沿其长度方向布置的多个磁阻器件，每个磁阻器件包含感磁部分，该感磁部分具有多个沿长度方向间隔排列的磁敏元件，还包括串联连接各磁敏元件的连接导体。沿长度方向设置于相邻磁阻器件的相对端部处的磁敏元件之间的间隔小于等于沿长度方向的每个磁阻器件内的各相邻磁敏元件之间的间隔。

由于其上形成有磁性图样的检测物体跨过长尺型磁传感器的表面，所述长尺型磁传感器上沿短手方向形成有多个感磁部分，所述磁性图样改变通过各感磁部分的磁通量，从而改变各磁敏元件的电阻。每个磁阻器件内的相邻磁敏元件被间隔排列成：使所述磁性图样跨过各间隔时所得的检测输出近似等于，或者仅仅略小于所述磁性图样跨过各磁敏元件时所得的检测输出。最接近相邻磁阻器件的相对端部的各磁敏元件之间的间隔小于等于每个磁阻器件内的各相邻磁敏元件之间的间隔。因此，当磁性图样跨过相邻磁阻器件的接触部分时，所述长尺型磁传感器的检测输出几乎不会减小。采用比如图2所示的结构，而不采用图8(A)所示的结构，可将各磁敏元件近似设置于相邻磁阻器件的相对端部，图2中各磁敏元件沿长度方向形成在各磁阻器件的端部附近，而图8(A)中沿长度方向在各磁阻器件的端部处形成各连接导体。

另外，按照本发明，沿长度方向位于相邻磁阻器件的相对端部处的各磁敏元件之间的间隔实质上等于沿长度方向每个磁阻器件内的各相邻磁敏元件之间的间隔。

由于沿长度方向相邻磁阻器件的各磁敏元件之间的间隔等于沿长度方向每个磁阻器件内的各磁敏元件之间的间隔，所以这种结构使所述长尺型磁传感器能够得到沿长度方向实质为均一的检测输出。

另外，按照本发明，所述感磁部分包括与长度方向垂直布置的第一和第二磁敏元件阵列。各磁敏元件被布置成：使得在沿短手方向观看时，第一磁敏元件阵列沿长度方向的各磁敏元件的位置不同于第二磁敏元件阵列沿长度方向的各磁敏元件的位置。

按照这种结构，将各磁敏元件排列成两个阵列，使该二阵列之间沿长度方向的各磁敏元件的位置不同。每个磁阻器件内沿长度方向的对角线相邻的磁敏元件之间的间隔比两个阵列的各磁敏元件沿长度方向被布置在相同位置情况下的要小。根据每个磁阻器件内相邻磁敏元件之间的间隔，可以使沿长度方向布置在相邻磁阻器件的相对端部处的对角线相邻的磁敏元件之间的间隔减小。这将减小不被沿长度方向的磁敏元件所覆盖的面积，从而使检测输出进一步稳定化。

此外，按照本发明，不在沿长度方向的各磁阻器件的端部处形成连接导体。

按照一种共同的结构，每个磁阻器件具有在其端部处沿长度方向形成的导体，用以把感磁部分与磁阻器件的任何一个长边相邻的端电极连接，并使各磁敏元件互相连接。按照上述结构，由于各端电极被设置得沿长度方向邻近于磁阻器件的两侧，所以每个磁阻器件在其端部处没有连接导体。于是，可将各磁敏元件形成于按公知的结构形成各连接导体的区域内，以使在各磁阻器件的相对端部处所形成的磁敏元件之间的间隔最小化。因此，可使各磁敏元件的整个配列间隔减小，从而使检测输出稳定化。

按照本发明，最接近相邻磁阻器件的相对端部的各磁敏元件之间的间隔小于等于每个磁阻器件内的相邻磁敏元件之间的间隔。在磁性图样跨过长尺型磁传感器的沿长度方向的任何区域时，所述长尺型磁传感器的检测输出表现出几乎不减小。因此，这种长尺型磁传感器能够稳定地和可靠地检测沿短手方向移送的被测物体上的磁性图样。

另外，按照本发明，将各磁敏元件布置成两个阵列，使两个阵列之间沿长度方向的各磁敏元件的位置不同。因此，由于沿长度方向相邻磁敏元件之间间隔的减小，所述长尺型磁传感器可以得到沿长度方向更为稳定的检测输出。

此外，按照本发明，在沿长度方向的磁阻器件端部处不形成连接导体。于是，可使在磁阻器件的相对端部处所形成的磁敏元件之间的间隔减小，从而可使所述长尺型磁传感器得到更为稳定的检测输出。

图面说明

图1表示第一实施例长尺型磁传感器的透视图、平面视图和侧视图；

图2表示图1所示长尺型磁传感器的磁阻器件11C的放大平面视图和表示磁阻器件11B-11D布置的部分平面视图；

图3是表示第二实施例长尺型磁传感器的磁阻器件11B-11D布置情况的部分平面视图；

图4表示第三实施例长尺型磁传感器的磁阻器件11C的放大平面视图和表示磁阻器件11B-11D布置情况的部分平面视图；

图5是表示第四实施例长尺型磁传感器的磁阻器件11B-11D布置情况的部分平面视图；

图6表示另一实施例长尺型磁传感器的磁阻器件11C的放大平面视图和表示磁阻器件11B-11D布置情况的部分平面视图；

图7表示公知长尺型磁传感器的平面视图和侧视图；

图8表示图7所示磁阻器件21C的放大平面视图和磁阻器件21B-21D布置情况的部分平面视图。

参考标记

1，1′和1″：外壳

11A-11E和21A-21E：磁阻器件

12A-12E和22A-22E：感磁部分

120C和120C′：磁敏元件阵列

121B，122B，121C，122C，121D，122D，221C和222C：磁敏元件

123C，124C，1251C-1254C，223C，224C和2251C-2253C：连接导体

126C，127C，128C，129C，226C，227C和228C：连接接线端

13A-13E和23A-23E：连接电极

14A-14E和24A-24E：外部电连接接线端

100和200长尺型磁传感器

具体实施方式

以下将参照图1和2描述本发明第一实施例的长尺型磁传感器。

图1(A)是该实施例长尺型磁传感器的平面视图。图1(B)是表示所述长尺型磁传感器长边一侧的侧视图。图1(C)是表示所述长尺型磁传感器短边一侧的侧视图。这些图表示带有装附有盖子的长尺型磁传感器，所述盖子覆盖其上布置有多个磁阻器件的表面。

图1中的长尺型磁传感器100包括外壳1和沿外壳1的长度方向布置的磁阻器件11A-11E(MR)。所述磁阻器件11A-11E各自包含感磁部分12A-12E，它们的长度方向平行于磁阻器件11A-11E的长度方向。所述长尺型磁传感器100还包括连接电极13A-13E，沿着传感器的短手方向分别从各磁阻器件11A-11E的端部延伸(每个磁阻器件三个电极)；以及包括外部连接接线端14A-14E，它们从外壳1的背面(与其上形成有磁阻器件11A-11E的表面相对)突起，并具有预定的长度(每个磁阻器件三个接线端)。沿所述长度方向布置所述连接电极13A-13E和外部连接接线端14A-14E。所述连接电极13A-13E分别与外部连接接线端14A-14E电连接，比如三个连接电极13A与三个外部连接接线端14A连接。在与各磁阻器件11A-11E相对的外壳1背面上的一个区域内形成沟槽(未示出)。所述沟槽内放置永磁体(未示出)，用以对各感磁部分12A-12E提供预定的磁场。

接下去参照图2描述磁阻器件11A-11E的结构。由于磁阻器件11A-11E的结构相同，所以下面以磁阻器件11C为例予以描述。

图2(A)是图1所示长尺型磁传感器100的磁阻器件11C的放大平面视图。图2(B)是表示磁阻器件11A-11E布置情况的部分平面视图。

图2中的磁阻器件11C包含以相同间隔D1沿长度方向布置的多个磁敏元件121C和122C。磁敏元件121C和122C的位置沿短手方向各异，但沿长度方向一致。相邻的磁敏元件121C通过连接导体123C串联连接。各磁敏元件121C之间按间隔连接成曲折图样，形成第一磁敏元件阵列120C。磁阻器件11C沿长度方向端部处的磁敏元件121C通过连接导体1251C和1252C分别与连接接线端126C和127C电连接。所述连接接线端126C和127C沿短手方向(在图2的顶部一侧上)形成于第一磁敏元件阵列120C的外侧。端电极126C电连接到外部连接电极13C的一端，而连接接线端127C与内部连接电极13C相连。

相邻的磁敏元件122C通过连接导体124C串联连接。各磁敏元件122C之间按间隔连接成曲折图样，形成第二磁敏元件阵列120C′。磁阻器件11C沿长度方向端部处的磁敏元件122C通过连接导体1253C和1254C分别与连接接线端128C和129C电连接。所述连接接线端128C和129C沿短手方向(在图2的底部一侧上)形成于第二磁敏元件阵列120C′的外侧，也就是说，在与连接接线端126C和127C相对的一侧。连接接线端128C与内部连接电极13C相连，而连接接线端129C连接到另一个外部连接电极13C。

第一磁敏元件阵列120C的最外磁敏元件121C和第二磁敏元件阵列120C′的最外磁敏元件122C沿所述长度方向形成于磁阻器件11C端部附近。具体地说，考虑到将一晶片切割成多个磁阻器件的给定切割精度，使所述各磁敏元件阵列的最外磁敏元件沿所述长度方向形成于磁阻器件11C端部附近。结果，可以使相邻磁阻器件的相对端部处形成的磁敏元件之间的间隔比公知技术中，也就是说，沿长度方向在各磁阻器件的端部处形成各连接导体情况下的这种间隔小。

如此形成的磁阻器件11A-11E沿着外壳1的长度方向排列，使相邻磁阻器件的相对着的磁敏元件之间的间隔D2(即图2(B)中磁阻器件11B的磁敏元件121B与磁阻器件11C的磁敏元件121C之间的间隔，以及磁阻器件11C的磁敏元件121C与磁阻器件11D的磁敏元件121D之间的间隔)与每个磁阻器件(如磁阻器件11C)内的磁敏元件之间的间隔D1一致。因此，磁阻器件11A-11E的各磁敏元件沿着长度方向按同样的间隔D1(＝D2)排列。

以下描述长尺型磁传感器100的工作情况。

随着沿长尺型磁传感器100的短手方向传送其上印制有磁性图样的物体，比如钞票，所述磁性图样从长尺型磁传感器100表面附近在磁阻器件上通过。随之，物体上的磁性图样改变永磁体的磁场，从而改变通过位于磁性图样通过的区域内的各磁敏元件的磁通量密度。磁敏元件的电阻随着所述磁通量密度的变化而改变。长尺型磁传感器100感知电阻的变化，从而测到所述磁性图样。比如，外部连接接线端14A-14C与正电压接线端、接地接线端及负电压接线端相连，使长尺型磁传感器100根据流过各接线端的电流的变化而感知各磁敏元件的电阻的变化，从而测到所述磁性图样。

按照上述结构，可按等间隔将所有磁敏元件设置得跨接在各个磁阻器件11A-11E的端部，以得到实质上为恒定的检测输出，而与磁性图样沿长尺型磁传感器100的长度方向的通过无关。这就是说，长尺型磁传感器100可以避免现有技术中的那些问题，包括各磁阻器件之间所引起的检测输出的明显下降，以及各磁阻器件之间检测输出的时间不同。

因此，可以给出一种长尺型磁传感器，它能稳定地和可靠地检测磁阻图样，而与比如磁阻图样在物体上的构成无关。

接下去将参照图3描述第二实施例的长尺型磁传感器。

图3是表示该实施例长尺型磁传感器的各磁阻器件11B-11D布置情况的部分平面视图。

对于图3所示的长尺型磁传感器而言，相邻磁阻器件的相对着的磁敏元件之间的间隔D2小于每个磁阻器件内的磁敏元件之间的间隔D1。其它结构都与第一实施例长尺型磁传感器的结构相同。

相对于在磁性图样跨过各磁阻器件时产生的检测输出，这样的结构可以防止在磁性图样通过相邻磁阻器件的相对端时所产生的检测输出的减小。如果间隔D2非常地小于间隔D1，则在磁性图样跨过间隔D2，也即跨过在相邻的磁阻器件之间时，会产生比磁性图样跨过磁阻器件时要大的检测输出。在这种情况下，可以通过控制按间隔D2所产生的检测输出而测得磁性图样。因此，长尺型磁传感器能够可靠地检测磁性图样。

按照本实施例的结构，相邻磁阻器件的相对着的磁敏元件之间的间隔D2比每个磁阻器件内的各磁敏元件之间的间隔D1小。与第一实施例同样，所述间隔D2并非必须与间隔D1一致，以致能够容易地排列所述各磁阻器件。当有如第一实施例那样使所述各间隔一样时，要在实际制作过程中精确地限定各磁阻器件之间的间隔可能会是困难的，因此，按照第二实施例的结构就是较为容易实现的，因为，可以允许轻微的误差，比如间隔D1>间隔D2。因此，第二实施例比第一实施例能够给出更高的长尺型磁传感器产率。

这就是说，在与制作过程中的排列步骤有关的误差情况下，第二实施例能够制作长尺型磁传感器，而不会降低它的生产率。

接下去将参照图4描述第三实施例的长尺型磁传感器。

图4(A)是该实施例长尺型磁传感器的磁阻器件11C的放大平面视图。图4(B)是表示磁阻器件11B-11D排列的部分平面视图。

对于这个实施例的长尺型磁传感器的磁阻器件11C而言，有如图4所示者，第一磁敏元件阵列120C的各磁敏元件121C沿长度方向的位置与第二磁敏条件阵列120C′的各磁敏元件122C的不同。具体地说，将所述磁敏元件122C设置于与相邻磁敏元件121C之间的中心相应的位置处。所述磁敏元件121C和122C关于长度方向以对角线的方式相邻，它们按间隔D3沿长度方向排布。间隔D3小于第一和第二实施例中的间隔D1。相邻磁阻器件的对角线相对的磁敏元件(如磁阻器件11B和11C的对角线相对的磁敏元件122B和121C，以及磁阻器件11C和11D的对角线相对的磁敏元件122C和121D)按与间隔D3相等的间隔D4排列。其余结构都与第一实施例的长尺型磁传感器相同。

有如第一实施例一样地，具有上述结构的长尺型磁传感器能够可靠地检测磁性图样，而与磁性图样通过位置无关。另外，由于沿长度方向各磁敏元件之间的间隔比第一实施例的小，并因此而使沿长度方向的不被磁敏元件覆盖的区域减小，所以，这种长尺型磁传感器能够产生更为稳定的检测输出。

继而将参照图5描述第四实施例的长尺型磁传感器。

有如图5所示那样，对于这种实施例的长尺型磁传感器而言，相邻磁阻器件的对角线相对的磁敏元件之间的间隔D4小于每个磁阻器件内的各个对角线相邻的磁敏元件之间的间隔D3。其余结构都与第三实施例的长尺型磁传感器相同。

具有上述结构的长尺型磁传感器具有与第三实施例相同的优点，而且像第二实施例中那样，可在与制作过程有关的误差情况下制得它，而不致使产率降低。

虽然上述各实施例中将感磁部分形成为曲折图样，但也可如图6所示那样，将它们形成为沿长度方向的直线图样。

图6表示长尺型磁传感器的放大平面视图，其中，按直线图样形成所述感磁部分的磁敏元件阵列120C和120C′。图6(A)是磁阻器件11C的放大平面视图。图6(B)是表示磁阻器件11B-11D排列的部分平面视图。

对于长尺型磁传感器而言，感磁部分12C包括第一磁敏元件阵列120C和第二磁敏元件阵列120C′，其中，第一磁敏元件阵列120C中的磁敏元件121C和连接导体123C沿长度方向交替连接，第二磁敏元件阵列120C′中的磁敏元件122C和连接导体124C沿长度方向交替连接。相邻磁阻器件的相对磁敏元件之间的间隔D6小于等于每个磁阻器件内的各磁敏元件之间的间隔D5。其余结构都与第一实施例的长尺型磁传感器相同。

这种结构具有稳定地和可靠地检测磁性图样的优点，而如同第一和第二实施例一样，与磁性图样通过的位置无关。

有如第三和第四实施例那样，在两个平行的磁敏元件阵列之间，各磁敏元件沿长度方向的位置可以是不同的。有如第三和第四实施例那样，这样的结构具有更加稳定地检测磁性图样的优点。

Claims

1.一种长尺型磁传感器，包括：沿其长度方向布置的多个磁阻器件，每个磁阻器件包含感磁部分，该感磁部分具有多个沿长度方向间隔排列的磁敏元件，还包括串联连接各磁敏元件的连接导体；

其中，沿长度方向设置于各相邻磁阻器件的相对端部处的磁敏元件之间的间隔小于或等于沿长度方向的每个磁阻器件内的各相邻磁敏元件之间的间隔。

2.如权利要求1所述的长尺型磁传感器，其中，

所述感磁部分包含垂直于所述长度方向布置的第一和第二磁敏元件阵列；并且

从短手方向观看，将各磁敏元件布置成使得第一磁敏元件阵列沿长度方向的各磁敏元件位置与第二磁敏元件阵列沿长度方向的各磁敏元件位置不同。

3.如权利要求1或2所述的长尺型磁传感器，其中，在磁阻器件沿长度方向的各端部处不形成连接导体。