CN104215920A - 一种芯片磁检测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种芯片磁检测传感器，包括磁芯片和外壳，所述外壳的检测面设有窗口，所述磁芯片置于所述外壳内且与所述窗口相对，还包括盖板，所述盖板嵌于所述窗口，所述盖板覆盖所述磁芯片的感应面。该芯片磁检测传感器的耐磨性强，寿命长，灵敏度高和一致性好。

Description

一种芯片磁检测传感器

技术领域

本发明属于精密测量领域,具体涉及一种芯片磁检测传感器。

背景技术

磁检测传感器是依据磁敏元件感应被测物体产生的磁场，辨别被测物体的真伪或相应的电流、应力应变、温度或光等测量值，其被广泛应用于金融、航空、航天、微电子，地质探矿、医学成像、信息采集及军事等领域。

目前被广泛采用的磁敏元件主要有线圈和磁芯片，其中，磁芯片具有响应快、灵敏度高、可靠性好以及体积小、易集成等优点而被市场青睐。图1为典型芯片磁检测传感器的结构示意图。如图1所示，芯片磁检测传感器包括磁芯片1、线路板2、外壳3以及焊针4，磁芯片1固定于线路板2，且磁芯片1的输入、输出端通过导电体与设于线路板2的线路板焊盘对应电连接。磁芯片1和线路板2置于外壳3内，而且磁芯片1与设于外壳3上的窗口5相对。焊针4的一端与线路板2电连接，即焊针4通过线路板2与磁芯片1的输入、输出端对应电连接。使用时，磁芯片1的感应面与被测物体之间的距离影响芯片磁检测传感器的灵敏度，而且，磁芯片1的感应面与被测物体之间的距离越小灵敏度越高。因此，装配时，磁芯片1的感应面与外壳3的检测面齐平。使用时，磁芯片1的感应面与被测物体之间发生摩擦，导致磁芯片1损坏，尤其容易导致电连接磁芯片1与线路板2的导线7损坏，从而影响芯片磁检测传感器的使用寿命。另外，在装配芯片磁检测传感器时，很难保证磁芯片1的感应面与外壳3的检测面之间的距离一致，导致磁芯片1的一致性较差，从而影响芯片磁检测传感器的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对芯片磁检测传感器中存在的上述缺陷，提供一种芯片磁检测传感器，可以精确控制磁芯片的感应面与外壳的检测面之间的距离，其寿命长，一致性好。

为此，本发明提供一种芯片磁检测传感器，包括磁芯片和外壳，所述外壳的检测面设有窗口，所述磁芯片置于所述外壳内且与所述窗口相对，还包括盖板，所述盖板嵌于所述窗口，所述盖板覆盖所述磁芯片的感应面。

其中，所述盖板的外表面不高于所述外壳的检测面。

其中，与所述窗口接触的盖板接触面的周缘尺寸部分或全部与所述窗口的内周缘尺寸匹配。

其中，在所述外壳的壁厚方向，所述窗口的尺寸呈内大外小；对应地，在所述盖板的厚度方向，所述盖板的尺寸呈内大外小。

其中，在所述外壳的壁厚方向，所述窗口的尺寸由内向外逐渐缩小；或者，在所述窗口与所述盖板的接触面设置至少一个肩部。

其中，在所述盖板上设有卡部，所述磁芯片位于所述卡部之间。

其中，所述卡部设于所述盖板的边缘。

其中，所述盖板采用绝缘材料制作。

其中，所述绝缘材料为陶瓷或树脂。

其中，还包括线路板和焊针，所述线路板置于所述外壳内，且所述线路板包括第一焊盘、第二焊盘和布线，所述第一焊盘与所述第二焊盘通过所述布线对应电连接；

所述磁芯片固定于所述线路板，且所述磁芯片的输入、输出端与所述第一焊盘对应电连接；所述焊针的一端与所述第二焊盘对应电连接，所述焊针的另一端自所述外壳内伸出。

其中，还包括永磁体和屏蔽罩，所述永磁体设于所述磁芯片的下方，所述屏蔽罩包覆所述永磁体，且所述屏蔽罩的开口朝向所述磁芯片。

其中，还包括导磁体，所述导磁体设有导磁臂，在所述线路板上设有与所述导磁臂匹配的通孔，所述导磁臂自所述线路板的下方穿过所述通孔伸出所述线路板的上表面；所述磁芯片设于所述导磁臂之间，所述永磁体设于所述导磁体的下方。

其中，所述磁芯片的感应面低于所述导磁臂的顶面。

其中，所述导磁体为一体结构，或者由多个导磁单体叠置而成。

其中，所述盖板设有卡部，所述盖板将所述磁芯片和所述导磁体的顶部覆盖。

其中，所述导磁体采用坡莫合金、铁氧体或硅钢片制作。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的芯片磁检测传感器，在窗口设置盖板，用盖板保护磁芯片的感应面，可以避免被测物体与磁芯片之间摩擦，从而提高磁芯片的使用寿命，进而提高芯片磁检测传感器的寿命；而且，盖板有利于控制磁芯片的感应面与检测面之间的距离，从而提高芯片磁检测传感器的一致性。

附图说明

图1为典型芯片磁检测传感器的结构示意图；

图2a为本发明实施例芯片磁检测传感器的外形图；

图2b为本发明实施例芯片磁检测传感器的结构示意图；

图3为本发明实施例磁芯片的结构示意图；

图4a为本发明另一实施例芯片磁检测传感器的结构示意图；

图4b为本发明又一实施例芯片磁检测传感器的结构示意图；

图4c为本发明再一实施例芯片磁检测传感器的结构示意图；

图5a为本发明另一实施例芯片磁检测传感器的分解图；

图5b为本发明另一实施例芯片磁检测传感器的局部放大图；

图6a为本发明实施例外壳和盖板的结构示意图；

图6b为本发明另一实施例外壳和盖板的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的芯片磁检测传感器进行详细描述。

参照图2a和图2b所示，芯片磁检测传感器包括磁芯片11、线路板12、盖板13、外壳14以及焊针15，磁芯片11固定于线路板12，磁芯片11和线路板12置于外壳14内，且磁芯片11与设于外壳11上的窗口17相对。磁芯片11用于感应被测物体的磁场而输出感应信号，磁芯片11的输入、输出端通过导线16与线路板12电连接。焊针15作为芯片磁检测传感器的输入、输出端与线路板12电连接，也就是说，磁芯片11的输入、输出端通过线路板12与焊针15对应电连接，以将磁芯片11获得的感应信号输出。

盖板13嵌于窗口17，盖板13覆盖磁芯片11的感应面（图中所示磁芯片的顶面），盖板13对磁芯片11起到保护作用，可以避免使用过程中磁芯片11与被测物体之间的摩擦，以及运输或使用过程中磁芯片11与其它物体碰撞而损坏，从而提高磁芯片11的使用寿命。盖板13不仅可以保护磁芯片11，而且，可以保护电连接磁芯片11的导线16，防止损坏；以及可以保护磁芯片11与导线16的焊点，避免该焊点脱焊，从而提高芯片磁检测传感器的使用寿命。

在实际加工过程中，盖板13的厚度容易控制，例如，可以将盖板13的厚度控制在0.1微米，控制了盖板13的厚度即可控制磁芯片11的感应面与芯片磁检测传感器的检测面之间的距离，即盖板13有利于控制磁芯片的检测距离。装配时，将磁芯片11的感应面紧贴盖板13的内表面，不仅可以保证磁芯片11的感应面与芯片磁检测传感器的检测面之间的距离，从而提高芯片磁检测传感器的一致性；而且可以提高芯片磁检测传感器的装配效率，从而降低生产成本。另外，在盖板13的边缘还可设置卡部131，获得U型结构的盖板13。根据实际情况，在盖板13的边缘也可以设置三个以上个卡部131，卡部131可以对称，也可以不对称。卡部131不仅有利于盖板13罩住磁芯片11，而且有利于盖板13的定位，从而提高芯片磁检测传感器的装配效率。

优选地，盖板13的顶面与外壳14的顶面（即芯片磁检测传感器的检测面）齐平，这样既可以保持芯片磁检测传感器的检测面平滑，又可以使磁芯片11的感应面尽可能地靠近芯片磁检测传感器的检测面，从而提高芯片磁检测传感器的灵敏度。

本实施例盖板13采用诸如陶瓷等绝缘材料制作，以防止盖板13与磁芯片11或导线16发生短路而影响芯片磁检测传感器的灵敏度和可靠性。当然，盖板13也可以采用非绝缘材料制作，此时需要在磁芯片11的感应面与盖板13之间设置绝缘层即可，但这将增加芯片磁检测传感器的制作成本。因此，优选采用绝缘材料制作盖板13。更优选采用陶瓷材料制作盖板13，这样不仅解决了绝缘问题，而且，陶瓷的耐磨性好，可以提高芯片磁检测传感器的使用寿命。

如图3所示，在本实施例中，磁芯片11包括基体111、磁感应膜112和芯片焊盘113，基体111采用硅、氧化镁等材料制作。磁感应膜112可以采用巨磁阻磁敏感（GMR）薄膜、各向异性磁阻磁敏感薄膜、隧穿效应磁阻磁敏感薄膜、巨磁阻抗效应磁阻磁敏感薄膜、霍尔效应薄膜或巨霍尔效应薄膜。芯片焊盘113作为磁芯片11的输入、输出端与对应的磁感应膜112电连接。

线路板12包括第一焊盘、第二焊盘和布线，第一焊盘与第二焊盘通过布线对应电连接。芯片焊盘113通过导线16与对应的第一焊盘电连接。焊针15的一端与对应的第二焊盘电连接，也就是说，芯片焊盘113与焊针15是通过第一焊盘、第二焊盘和布线电连接。焊针15的另一端自外壳11内伸出。

外壳14可以采用铁氧体、坡莫合金等导磁材料制作，也可以采用铜、铝等金属材料或其氧化物制作，还可以采用塑料、聚合物等非金属材料制作。在外壳14的表面还可以采用电镀或真空镀等方式镀覆一层装饰层或耐磨层或屏蔽层，以分别对应地提高外壳的美观、耐磨性和屏蔽性能。外壳14上还设有接地端141，用以消除静电。

优选地，盖板接触面(盖板与窗口17接触的)的外周缘尺寸部分或全部与窗口17的内周缘尺寸匹配，以使盖板13和窗口17紧密配合，减小盖板13与窗口之间的空隙，增加装配精度，进而提高芯片磁检测传感器的可靠性。

图4a为本发明另一实施例的结构示意图。如图4a所示，芯片磁检测传感器还包括永磁体21和屏蔽罩22，永磁体21用于预磁化弱磁介质。永磁体21和磁芯片11分别置于线路板12的两侧，且磁芯片11位于芯片磁检测传感器的检测面一侧。屏蔽罩22套设于永磁体21的外侧，且屏蔽罩22的开口朝向磁芯片11，即除靠近磁芯片11一侧外，永磁体21的其它侧被屏蔽罩22包覆。屏蔽罩22采用诸如铁氧体、硅钢片、坡莫合金等导磁材料制作，屏蔽罩22可以优化永磁体21的磁场分布，不仅可以抑制永磁体13的磁场向外扩散，降低永磁体21上方区域磁场的水平分量，从而减少永磁体13对磁芯片11的影响，而且，屏蔽罩可保证永磁体21产生的磁场只沿垂直方向即开口方向发出，从而达到预磁化弱磁介质的目的，进而提高芯片磁检测传感器的检测弱磁标识的能力，增强其检测灵敏度。

此外，为了提高盖板13的装配效率，以及使盖板13的顶面与外壳11的上表面平行。优选将窗口17设计为这样的形状，即，在外壳11的壁厚方向，窗口17的尺寸呈内大外小结构。如图4b所示，窗口接触面(与盖板13接触的面)设置一肩部（台阶）171，即窗口接触面呈台阶状，肩部171可以是一个，也可以是多个。对应地，与窗口17接触的盖板接触面的形状与窗口接触面的形状一致，利用该肩部171可以将盖板13精确定位，不仅能保证盖板13的顶面与外壳11的上表面平行，而且可以提高芯片磁检测传感器的装配效率。再如图4c所示，在外壳11的壁厚方向，窗口17的尺寸由内向外逐渐缩小，如窗口17呈锥形，不仅可以提高芯片磁检测传感器的装配效率，而且可以进一步减小盖板13与窗口17之间的缝隙。窗口17的形状还可以呈喇叭口形状。

本实施例芯片磁检测传感器的其它结构可以参照前述实施例，在此不再赘述。需说明的是，图4a和图4b所示窗口17和盖板13的形状同样适用于前述所述实施例以及下述实施例，而且能够获得同样的技术效果。

如图5a和图5b所示芯片磁检测传感器还包括导磁体31，导磁体设于永磁体21与磁芯片11之间，即永磁体21叠置于导磁体31的下方，屏蔽罩22套设于永磁体21的外侧，且屏蔽罩22的开口设于靠近导磁体31一侧。在导磁体31的两相对侧各设有一导磁臂311，以优化永磁体21的磁场的分布，即导磁臂311可以减小、甚至消除导磁臂311之间磁场的水平分量，将磁芯片11置于导磁臂311之间可以减小、甚至消除永磁体21对磁芯片11的影响，从而提高芯片磁检测传感器的灵敏度。此外，导磁臂311还可以屏蔽外界磁场对磁芯片11的影响，从而提高芯片磁检测传感器的抗干扰能力。

如图5b所示，在线路板12上设有与导磁臂311匹配的通孔121，磁芯片11设于通孔121之间，导磁臂311自线路板12的下方穿过通孔121伸出线路板12的上表面，即可将磁芯片11置于导磁臂311之间，盖板13覆盖磁芯片11和导磁体31的顶端。磁芯片11的感应面可以高于、平齐或低于导磁体31的顶面，当磁芯片11的感应面高于或平齐导磁体31的顶面时，磁芯片11容易受永磁体21的影响，而且噪声较大。因此，优选地，磁芯片11的感应面低于导磁体31的顶面，只要使磁芯片11的感应面低于导磁体31的顶面平行即可。但磁芯片11的感应面不宜太低于导磁体31的顶面，以影响芯片磁检测传感器的灵敏度。

本实施例中，导磁体31可以为一体结构。导磁体31也可以采用分体结构，即由多个导磁单体31′叠置形成，如图5b所示。由多个导磁单体31′获得的导磁体31的磁场强度的分布更均匀，可以提高芯片磁检测传感器的一致性。

在本实施例中，导磁体31上设有两个导磁臂311，然而本发明导磁体31上也可以设置更多个导磁臂311。只要设置两个以上导磁臂311，在导磁臂311之间磁场的水平分量就会减弱、甚至消除，将磁芯片11设于导磁臂311之间，可以减小、甚至消除永磁体21对磁芯片11的影响。优选多个导磁臂311对称设置，以使磁场强度均匀分布，从而提高芯片磁检测传感器的一致性。

本实施例未详细描述的部分，如磁芯片11、线路板12、盖板13、焊针15等部件的结构与前述实施例相同，在此不再赘述。

需要说明的是，窗口17的形状可以根据具体情况改变，如窗口17的形状可以长方形，如图2a所示；或者正方形，如图5a所示；或者工字形，如图6a所示；或者十字形，如图6b所示。与之对应，盖板13的形状可以为长方形、正方形、工字形或十字形。

前述实施例提供的芯片磁检测传感器可以作为验钞机的磁头，用于辨别钞票的真伪；也可以作为其它防伪机的磁头，用于辨别票据等的真伪。

本实施例提供的芯片磁检测传感器，在窗口设置盖板，用盖板保护磁芯片的感应面，可以避免被测物体与磁芯片之间摩擦，从而提高磁芯片的使用寿命，进而提高芯片磁检测传感器的寿命；而且，盖板有利于控制磁芯片的感应面与检测面之间的距离，从而提高芯片磁检测传感器的一致性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种芯片磁检测传感器，包括磁芯片和外壳，所述外壳的检测面设有窗口，所述磁芯片置于所述外壳内且与所述窗口相对，其特征在于，还包括盖板，所述盖板嵌于所述窗口，所述盖板覆盖所述磁芯片的感应面。

2.根据权利要求1所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，所述盖板的外表面不高于所述外壳的检测面。

3.根据权利要求1所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，与所述窗口接触的盖板接触面的周缘尺寸部分或全部与所述窗口的内周缘尺寸匹配。

4.根据权利要求3所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，在所述外壳的壁厚方向，所述窗口的尺寸呈内大外小；对应地，在所述盖板的厚度方向，所述盖板的尺寸呈内大外小。

5.根据权利要求4所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，在所述外壳的壁厚方向，所述窗口的尺寸由内向外逐渐缩小；或者，在所述窗口与所述盖板的接触面设置至少一个肩部。

6.根据权利要求1所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，在所述盖板上设有卡部，所述磁芯片位于所述卡部之间。

7.根据权利要求6所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，所述卡部设于所述盖板的边缘。

8.根据权利要求1所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，所述盖板采用绝缘材料制作。

9.根据权利要求8所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，所述绝缘材料为陶瓷或树脂。

10.根据权利要求1所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，包括线路板和焊针，所述线路板置于所述外壳内，且所述线路板包括第一焊盘、第二焊盘和布线，所述第一焊盘与所述第二焊盘通过所述布线对应电连接；

所述磁芯片固定于所述线路板，且所述磁芯片的输入、输出端与所述第一焊盘对应电连接；所述焊针的一端与所述第二焊盘对应电连接，所述焊针的另一端自所述外壳内伸出。

11.根据权利要求10所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，包括永磁体和屏蔽罩，所述永磁体设于所述磁芯片的下方，所述屏蔽罩包覆所述永磁体，且所述屏蔽罩的开口朝向所述磁芯片。

12.根据权利要求11所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，包括导磁体，所述导磁体设有导磁臂，在所述线路板上设有与所述导磁臂匹配的通孔，所述导磁臂自所述线路板的下方穿过所述通孔伸出所述线路板的上表面；所述磁芯片设于所述导磁臂之间，所述永磁体设于所述导磁体的下方。

13.根据权利要求12所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，所述磁芯片的感应面低于所述导磁臂的顶面。

14.根据权利要求12所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，所述导磁体为一体结构，或者由多个导磁单体叠置而成。

15.根据权利要求12所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，所述盖板设有卡部，所述盖板将所述磁芯片和所述导磁体的顶部覆盖。

16.根据权利要求1所述的芯片磁检测传感器，其特征在于，所述导磁体采用坡莫合金、铁氧体或硅钢片制作。