CN102721938A - 一种用于识别介质磁性的传感器 - Google Patents

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白建民
刘明峰
魏福林
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Abstract

本发明公开了一种用于识别介质磁性的传感器，该传感器包括芯片(21)、印刷线路板(22)和输出引针(23)，所述芯片(21)的输入端和输出端分别与所述印刷线路板(22)上的相应接线端焊接，所述输出引针(23)的一端与所述印刷线路板(22)的相应接线端焊接，使得所述输出引针(23)与所述芯片(21)的输入端和输出端导通。所述传感器适用于识别由硬磁性材料制成的介质的磁性。所述传感器采用MTJ元件，与锑化铟霍尔元件相比，MTJ元件的灵敏度和信噪比高，因此所述传感器的灵敏度和信噪比高。MTJ元件适合大批量生产，制作工艺较简单且成熟，且不易受温度和应力的影响，成品率高，因此所述传感器的加工工艺较简单，成本较低。所述传感器不需要设置永磁体，结构简单，成本较低。

Description

一种用于识别介质磁性的传感器
技术领域
本发明涉及磁传感器技术领域，特别涉及一种用于识别介质例如纸币和磁卡磁性的传感器。
背景技术
日常生活中，介质例如纸币和磁卡的应用非常广泛。通常，介质例如纸币和磁卡的磁性非常弱，因此，用于识别介质磁性的传感器例如验钞机磁头需要具有高灵敏度、低噪声和高信噪比。
现有技术中，用于识别介质磁性的传感器通常采用锑化铟(InSb)霍尔元件。该种传感器具有如下缺点：
(1) 锑化铟霍尔元件的灵敏度和信噪比非常低，导致该种传感器的灵敏度和信噪比非常低；
(2) 锑化铟霍尔元件的制作工艺复杂，且受温度和应力的影响非常明显，成品率低，导致该种传感器的加工工艺复杂，成本高；
(3) 该种传感器设有永磁体，结构较复杂，成本较高。
非常需要一种灵敏度高、信噪比高、结构简单、成本低的用于识别介质磁性的传感器。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于识别介质磁性的传感器。
本发明提供的用于识别介质磁性的传感器，包括芯片、印刷线路板和输出引针，所述芯片的输入端和输出端分别与所述印刷线路板上的相应接线端焊接，所述输出引针的一端与所述印刷线路板的相应接线端焊接，使得所述输出引针与所述芯片的输入端和输出端导通。
优选地，所述传感器进一步包括金属外壳，用以将所述芯片、印刷线路板、输出引针、永磁体、柔性线路板容置于其中，所述金属外壳的一端开口，与该开口端相对的一端为检测面。
优选地，所述金属外壳上设有接地引针。
优选地，所述金属外壳的材质为非磁性耐磨材料。
优选地，所述金属外壳的检测面的厚度小于或等于0.2mm。
优选地，所述传感器进一步包括注塑模具，置于所述金属外壳内部，用以将所述芯片、印刷线路板固定。
优选地，所述注塑模具的形状和尺寸分别与所述芯片、所述印刷线路板和所述外壳的形状和尺寸匹配，且所述注塑模具的外边缘与外壳的内表面紧密接触，以固定所述芯片和所述印刷线路板。
优选地，所述注塑模具设有通孔，所述通孔的位置和尺寸分别与所述输出引针的位置和尺寸匹配，使得所述输出引针能够穿过所述通孔。
优选地，所述芯片包括至少一个电桥，该电桥的每一个桥臂包括至少一个MTJ（磁性隧道结Magnetic Tunel Junction）元件。
优选地，所述电桥为梯度半桥，所述电桥中两个桥臂的MTJ元件的灵敏度方向相同，并且两个桥臂的两个MTJ元件分别位于磁场值不同的位置。
优选地，所述电桥为梯度全桥，所述梯度全桥中所有桥臂的MTJ元件的灵敏度方向相同，并且全桥中相对位置桥臂的两个MTJ元件位于磁场值的同一位置，相邻位置桥臂的两个MTJ元件位于磁场值不同的位置。
本发明具有如下有益效果：
(1) 所述传感器适用于识别由硬磁性材料制成的介质的磁性；
(2) 所述传感器采用MTJ元件，与锑化铟霍尔元件相比，MTJ元件的灵敏度和信噪比高，因此所述传感器的灵敏度和信噪比高；
（3）MTJ元件的制作工艺与现有的半导体微加工制造工艺相兼容，可以采用现有的微加工技术进行加工，适合大规模批量生产，成本低；
 (4) MTJ元件的制作工艺较简单，且不易受温度和应力的影响，成品率高，因此所述传感器的加工工艺较简单，成本较低；
 (5) 所述传感器不需要设置永磁体，结构简单，成本较低。
附图说明
图1为现有技术的比较例提供的用于识别纸币和磁卡的磁性的传感器的示意图；
图2为本发明实施例提供的用于识别纸币和磁卡的磁性的传感器的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。
首先结合现有技术的比较例，具体说明本发明要解决的技术问题，并用于与即将给出的本发明的各实施例进行对比以说明本发明的有益效果。
现有技术的比较实施例：
在比较实施例中，如图1所示，用于识别介质磁性的传感器包括芯片11、印刷线路板(PCB)12、输出引针13、金属外壳14、永磁体15和注塑模具（图中未示出）。金属外壳14的一端开口。芯片11和永磁体15分别设于印刷线路板12的两侧。印刷线路板12与永磁体15之间不直接接触。芯片11的输入端和输出端分别与印刷线路板12上的相应接线端焊接。印刷线路板12用于支撑和固定芯片11。输出引针13的一端与印刷线路板12的相应接线端焊接，使得输出引针13与芯片11的输入端和输出端导通。输出引针13的另一端用于将来自芯片11的信号输出供使用。芯片11采用锑化铟霍尔元件。金属外壳14上设有接地引针16。金属外壳14用于屏蔽除所述传感器之外的电磁干扰，并用于消除静电。永磁体15的形状为例如长方体形。注塑模具的形状和尺寸分别与芯片11、印刷线路板12、金属外壳14和永磁体15的形状和尺寸匹配，用于固定芯片11、印刷线路板12和永磁体15，并用于将印刷线路板12和永磁体15隔开。
由上述比较例可以看出，由于所述传感器的芯片采用锑化铟霍尔元件，所述传感器的灵敏度和信噪比非常低；所述传感器设有永磁体，结构较复杂，成本较高。
本发明的实施例：
如图2所示，本实施例提供的用于识别介质磁性的传感器包括芯片21、印刷线路板22、输出引针23、金属外壳24和注塑模具（图中未示出）。金属外壳24采用非磁性耐磨材料，且其一端开口，与该开口端相对的一端为检测面，检测面的厚度小于或等于0.2mm。芯片21的输入端和输出端分别与印刷线路板22上的相应接线端焊接。印刷线路板22用于支撑和固定芯片21，且芯片21靠近金属外壳24的检测面安装。输出引针23的一端与印刷线路板22的相应接线端焊接，使得输出引针23与芯片21的输入端和输出端导通。输出引针23的另一端用于将来自芯片21的信号输出供使用。芯片21包括至少一个电桥，该电桥为梯度半桥或梯度全桥，且该电桥的每一个桥臂包括至少一个磁隧道结（MTJ，Magnetic Tunel Junction）元件。
在本实施例中，芯片21包括例如一个梯度全桥，该梯度全桥的每一个桥臂包括例如一个MTJ元件。所述梯度全桥中所有桥臂的MTJ元件的灵敏度方向相同，并且全桥中相对位置桥臂的两个MTJ元件位于磁场值的同一位置，相邻位置桥臂的两个MTJ元件位于磁场值不同的位置。
金属外壳24上设有接地引针25。设有接地引针25的金属外壳24用于屏蔽除所述传感器之外的电磁干扰，并用于消除静电。
本实施例中所述的注塑模具是一种异形结构件，注塑模具（图中未示）的形状和尺寸分别与芯片21、印刷线路板22和金属外壳24的形状和尺寸匹配，且注塑模具的外边缘与金属外壳24的内表面紧密接触，用于固定芯片21和印刷线路板22。注塑模具还设有通孔，该通孔的位置和尺寸分别与输出引针23的位置和尺寸匹配，使得输出引针23能够穿过注塑模具的通孔。
使用所述传感器时，介质例如纸币靠近所述传感器的检测面且相对于该检测面运动，芯片感测到纸币的磁性在芯片的MTJ元件敏感方向呈梯度变化的磁场分量并通过输出引针输出信号，从而实现对纸币磁性的识别，用于判断磁性的有无与磁性的强弱。
所述传感器适用于识别由硬磁性材料制成的介质的磁性。所述传感器采用MTJ元件，与锑化铟霍尔元件相比，MTJ元件的灵敏度和信噪比高，因此所述传感器的灵敏度和信噪比高。MTJ元件的制作工艺与现有的半导体微加工制造工艺相兼容，可以采用现有的微加工技术进行加工，适合大规模批量生产，成本低。MTJ元件的制作工艺较简单，且不易受温度和应力的影响，成品率高，因此所述传感器的加工工艺较简单，成本较低。所述传感器不需要设置永磁体，结构简单，成本较低。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于识别介质磁性的传感器，其特征在于，包括芯片(21)、印刷线路板(22)和输出引针(23)，所述芯片(21)的输入端和输出端分别与所述印刷线路板(22)上的相应接线端焊接，所述输出引针(23)的一端与所述印刷线路板(22)的相应接线端焊接，使得所述输出引针(23)与所述芯片(21)的输入端和输出端导通。
2.根据权利要求1所述的用于识别介质磁性的传感器，其特征在于，所述传感器进一步包括金属外壳(24)，用以将所述芯片(21)、印刷线路板(22)、输出引针(23)、永磁体(25)、柔性线路板(26)容置于其中，所述金属外壳(24)的一端开口，与该开口端相对的一端为检测面。
3.根据权利要求2所述的用于识别介质磁性的传感器，其特征在于，所述金属外壳(24)上设有接地引针(25)。
4.根据权利要求2所述的用于识别介质磁性的传感器，其特征在于，所述金属外壳(24)的材质为非磁性耐磨材料。
5.根据权利要求2所述的用于识别介质磁性的传感器，其特征在于，所述金属外壳(24)的检测面的厚度小于或等于0.2mm。
6.根据权利要求1所述的用于识别介质磁性的传感器，其特征在于，所述传感器进一步包括注塑模具，置于所述金属外壳内部，用以将所述芯片(21)、印刷线路板(22)固定。
7.根据权利要求6所述的用于识别介质磁性的传感器，其特征在于，所述注塑模具设有通孔，所述通孔的位置和尺寸分别与所述输出引针(23)的位置和尺寸匹配，使得所述输出引针(23)能够穿过所述通孔。
8.根据权利要求1所述的用于识别介质磁性的传感器，其特征在于，所述芯片(21)包括至少一个电桥，该电桥的每一个桥臂包括至少一个MTJ（磁性隧道结Magnetic Tunel Junction）元件。
9.根据权利要求8所述的用于识别介质磁性的传感器，其特征在于，所述电桥为梯度半桥，所述电桥中两个桥臂的MTJ元件的灵敏度方向相同，并且两个桥臂的两个MTJ元件分别位于磁场值不同的位置。
10.根据权利要求8所述的用于识别介质磁性的传感器，其特征在于，所述电桥为梯度全桥，所述梯度全桥中所有桥臂的MTJ元件的灵敏度方向相同，并且全桥中相对位置桥臂的两个MTJ元件位于磁场值的同一位置，相邻位置桥臂的两个MTJ元件位于磁场值不同的位置。
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