一种磁传感器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种磁传感器，包括芯片、永磁体和第一导磁体，芯片用于感应被测物体内防伪标识的磁场；永磁体用于磁化所述防伪标识，在所述永磁体上设有第一容腔；在所述第一导磁体上设有凹部，所述芯片设于所述凹部，所述第一导磁体嵌套于所述第一容腔。该磁传感器借助第一导磁体可以减少永磁体对芯片的干扰，从而提高磁传感器灵敏度和抗干扰能力。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明属于精密测量领域，具体涉及一种用于检测设置于钞票、票据等内的防伪 标识的高灵敏磁传感器。 一种磁传感器
【背景技术】
[0002] 目前，设置于钞票等有价票据内部的防伪标识主要为磁标识，通过检测磁标识可 以判断有价票据的真伪。随着防伪技术的进步，防伪标识逐渐由硬磁标识向软磁防伪标识 发展，以提商防伪能力。
[0003] 软磁防伪标识本身不具有磁性，但在磁场的作用下会被磁化，被磁化后的软磁防 伪标识能够被磁传感器感应。由于软磁传感器具有这一特性，目前市场上出售的磁传感器 还无法对软磁防伪标识进行检测。
[0004] 为此，相关技术人员对现有磁传感器进行了改进，并开发了用于检测软磁防伪标 识的磁传感器。即，在磁传感器中增设了永磁体，利用永磁体来磁化软磁防伪标识。但是， 永磁体在磁化软磁防伪标识的同时，会影响芯片的灵敏度，即芯片会感应永磁体的磁场而 输出差分信号，导致磁传感器的灵敏度降低。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题就是针对磁传感器中存在的上述缺陷，提供一种磁传感 器，其可以降低永磁体对芯片的影响，从而提高灵敏度。
[0006] 为此，本发明提供一种磁传感器，包括：
[0007] 芯片，用于感应被测物体内防伪标识的磁场；
[0008] 永磁体，用于磁化所述防伪标识，在所述永磁体上设有第一容腔；
[0009] 还包括第一导磁体，在所述第一导磁体上设有凹部，所述芯片设于所述凹部，所述 第一导磁体嵌套于所述第一容腔。
[0010] 其中，所述第一容腔为凹槽、凹坑或通孔。
[0011] 其中，所述凹部为凹槽、凹坑或通孔。
[0012] 其中，所述第一导磁体的顶面不低于所述永磁体的顶面。
[0013] 其中，所述芯片的感应面与所述第一导磁体的顶面齐平或高于所述第一导磁体 的顶面。
[0014] 其中，还包括第二导磁体，所述第二导磁体设有第二容腔，所述永磁体嵌于所述第 二容腔，而且所述第二容腔的开口与所述第一容腔的开口方向一致。
[0015] 其中，所述第二容腔为凹槽、凹坑或通孔。
[0016] 其中，所述导磁体采用硅钢片、坡莫合金或铁氧体制作。
[0017] 其中，所述芯片包括磁敏感膜和芯片焊盘，所述芯片焊盘作为所述芯片的输入端 和输出端与所述磁感应膜对应电连接；
[0018] 所述磁敏感膜为霍尔效应薄膜、各向异性磁电阻薄膜、巨磁电阻薄膜、隧道磁电阻 薄膜、巨磁阻抗薄膜或巨霍尔效应薄膜。
[0019] 其中，进一步包括线路板和焊针，所述芯片固定于所述线路板，而且所述芯片焊盘 与设于所述线路板的第一线路板焊盘对应电连接，所述线路板和所述芯片设于所述第一导 磁体的凹部；
[0020] 所述焊针与设于所述线路板的第二线路板焊盘对应电连接，所述第一线路板焊盘 和所述第二线路板焊盘通过设于所述线路板的布线对应电连接，所述线路板将所述芯片的 输入端、输出端与所述焊针对应电连接。
[0021] 其中，进一步包括壳体，所述芯片、所述永磁体、所述第一导磁体以及所述线路板 置于所述壳体内，所述焊针作为传感器的输入输出端。
[0022] 本发明具有以下有益效果：
[0023] 本发明提供的磁传感器，将第一导磁体嵌套于永磁体的第一容腔，第一导磁体约 束了所述永磁体所产生的位于所述第一容腔内侧的磁场分布，即将所述第一容腔内侧的磁 场基本上被吸引在所述第一导磁体内传导，从而在凹部形成磁真空，将芯片置于凹部可以 减少永磁体对芯片的影响，提高磁传感器的灵敏度；而且，第一导磁体还可以屏蔽外界的磁 场，减少外界磁场对芯片的干扰，从而提高磁传感器的抗干扰能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0024] 图la为本发明实施例磁传感器的结构示意图；
[0025] 图lb为本发明实施例永磁体和第一导磁体的磁力线分布不意图；
[0026] 图2为本发明另一实施例磁传感器的部分结构的示意图；
[0027] 图3为本发明再一实施例磁传感器的部分结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 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 供的磁传感器进行详细描述。
[0029] 如图1所不，本实施例磁传感器包括芯片11、线路板12、永磁体13、第一导磁体 14、壳体15以及焊针16,其中，芯片11固定于线路板12,芯片11的输入端、输出端与线路 板12电连接，芯片11、线路板12、永磁体13、第一导磁体14置于壳体15内，且芯片11靠近 传感器检测面(壳体15的顶面，即与开口相对的面）一侧。
[0030] 芯片11包括磁感应膜和芯片焊盘，磁感应膜用于感应被测物体内防伪标识的磁 场；芯片焊盘作为芯片11的输入端和输出端与磁感应膜电连接。芯片11可以包括一条(个） 磁感应膜，也可以包括两条或更多条磁感应膜。当芯片11包括一条磁感应膜时，设置的两 个芯片焊盘分别电连接磁感应膜的顶面和底面，磁感应膜因感应磁场而产生的电流沿芯片 11的垂直方向流动。当芯片11包括两条或更多条磁感应膜时，设置的三个芯片焊盘对应地 电连接磁感应膜的端部,磁感应膜因感应磁场而产生的电流沿芯片11的水平方向流动。本 实施例磁感应膜为霍尔效应薄膜、各向异性磁电阻薄膜、巨磁电阻薄膜、隧道磁电阻薄膜、 巨磁阻抗薄膜或者巨霍尔效应薄膜。
[0031] 芯片焊盘与设于线路板12的第一线路板焊盘（图中未示出）对应电连接。焊针16 作为磁传感器的输入输出端，其一端与设于线路板12的第二线路板焊盘（图中未示出)对应 电连接，另一端自壳体15伸出。换言之，焊针16通过线路板12将芯片的输入端、输出端对 应电连接。第一线路板焊盘和第二线路板焊盘通过设于线路板12的布线对应电连接。
[0032] 通常设置在被测物体内的防伪标识包括强磁防伪标识和弱磁防伪标识。芯片11 可以感应强磁防伪标识，然而无法感应弱磁防伪标识，但弱磁防伪标识被永磁体13磁化后 可以被芯片11感应。然而，永磁体13产生的平行于芯片感应面的磁场分量同样会导致芯 片11输出差分信号。因此，需要减小或消除平行于芯片感应面的磁场分量。
[0033] 本实施例在永磁体13上设有第一容腔131，第一容腔131可以减少永磁体13与第 一容腔131相对的上方平行于感应面的磁场强度分量较小，但是第一容腔内131、尤其是靠 近第一容腔131边缘区域仍然存在较强的平行于芯片感应面的磁场分量，该磁场分量导致 磁传感器无法应用。为此，本实施例在第一容腔131内设置了意在削弱平行于芯片感应面 的磁场分量的第一导磁体。
[0034] 具体地，如图1所示，本实施例第一容腔131为凹槽，形成"U"形结构的永磁体13。 第一导磁体14采用导磁材料制作，如硅钢片、坡莫合金或铁氧体。第一导磁体14的外形与 第一容腔131的形状相同，并在第一导磁体14上设有凹部141。本实施例凹部141为凹槽， 形成"U"形结构的第一导磁体14。由于第一导磁体14能够吸引磁场，因此将第一导磁体 14嵌套于第一容腔131，一方面可以将永磁体13产生的位于第一容腔131内的磁场约束在 第一导磁体14内传导，这大大削弱了凹部141内平行于芯片感应面的磁场分量的强度；另 一方面，第一导磁体可以阻挡外界的磁场进入凹部，或者说是屏蔽外界的磁场，具体地，可 以阻挡那些不垂直于芯片感应面的外界磁场进入凹部，使不垂直于芯片感应面的外界磁场 在第一导磁体内传导，而垂直于芯片感应面的磁场进入凹部被芯片感应。因此，第一导磁体 14可以减少永磁体13对芯片影响，从而提高磁传感器的灵敏度；而且可以减少外界磁场对 芯片的干扰，提高磁传感器的抗干扰能力。
[0035] 如图lb所示，永磁体13顶部偏向第一容腔131 -侧的磁力线被第一导磁体14吸 收，从而削弱了凹部141内平行于芯片感应面的磁场强度，进而降低了永磁体13对芯片11 灵敏度的影响。需要说明的是，永磁体13的磁极可以任意设置，即永磁体13的N极朝向芯 片11方向，或者S极朝向芯片11方向设置均可。
[0036] 在另一实施例中，如图2所示，第一容腔131为通孔，即永磁体13呈环状结构。对 应地，设置在第一导磁体14上的凹部141为通孔，同样形成一个环状的第一导磁体14。永 磁体13和第一导磁体14可以为圆环或方形环或长条形环，但第一导磁体14优选与第一容 腔131的侧壁匹配，第一导磁体14的外径小于第一容腔131的内径，第一导磁体14嵌套于 永磁体13的第一容腔131内。在传感器的高度方向，第一导磁体14的高度可以与第一容 腔131的高度相同，也可以低于第一容腔131的高度。当第一导磁体14的高度低于第一容 腔131的高度时，需要确保第一导磁体14的顶面不低于永磁体13的顶面。但这并不表示 第一导磁体14的顶面高于永磁体13的顶面时，第一导磁体14不能约束永磁体13的磁场， 只是效果不理想。由于第一导磁体14具有吸引磁场的特性，位于第一容腔131的磁力线在 第一导磁体14内传导，大大削弱了凹部141内平行于芯片感应面的磁场分量的强度，同时， 第一导磁体14并不约束永磁体13产生的垂直于感应面的磁场强度，也就是说，第一导磁体 14不会对磁化防伪标识造成影响。将芯片11和线路板12设于凹部141，可以减少永磁体 13对芯片11灵敏度的影响，从而提高磁传感器的灵敏度和精度。
[0037] 需要说明的是，本发明提供的磁传感器，设置于永磁体13上的第一容腔131不仅 限于凹槽或通孔，还可以是凹坑。设置于第一导磁体14上的凹部141也不仅限于通孔，还 可以是凹坑或凹槽。而且，除上述实施例披露的不同结构的第一容腔131和凹部141组合 夕卜，第一容腔131和凹部141可以任意组合，如第一容腔131为凹坑，凹部141为凹坑；或 者，第一容腔131为通孔，凹部141为凹坑。但在实际应用过程中，优选第一容腔131的各 侧面被第一导磁体14遮挡，如，当第一容腔131为通孔时，优选凹部141为通孔和凹坑；再 如，当第一容腔131为凹坑时，优选凹部141为通孔和凹坑；这样可以更好地减小、甚至消除 凹部141内平行于芯片感应面的磁场分量的强度。因此，将芯片11和线路板12设于凹部 141，可以减少永磁体13对芯片11灵敏度的影响，从而提高磁传感器的灵敏度和精度。更 优选地，第一导磁体14的顶面不低于永磁体13的顶面，以将永磁体13产生的平行于芯片 感应面的磁场分量屏蔽，从而减少永磁体13对芯片11灵敏度的影响。
[0038] 在制作本实施例磁传感器时，一方面，芯片11的感应面与传感器的检测面之间的 距离影响磁传感器的灵敏度，因此应尽可能地减小芯片11的感应面与传感器检测面之间 的距离。另一方面，为避免永磁体13对芯片11灵敏度的影响，芯片11应设于第一导磁体 14的凹部141。如图2所示，将芯片11和线路板12设于凹部141，而且芯片11的感应面 (即芯片11的上表面，也称芯片感应面）与第一导磁体14的顶面齐平。当然，芯片11的感 应面也可以高于第一导磁体14的顶面，但芯片11的感应面不宜太高于第一导磁体14的顶 面，以防止永磁体13干扰芯片11的灵敏度。实际上，在装配传感器时，优选芯片11的感应 面不低于第一导磁体14的顶面，这样既可以使芯片11的感应面尽可能地靠近传感器的检 测面，又可避免永磁体13干扰芯片11。
[0039] 在本发明的再一实施例中，磁传感器还包括第二导磁体，第二导磁体17采用硅钢 片、坡莫合金或铁氧体制作。如图3所示，在第二导磁体17上设有第二容腔171，永磁体13 嵌于第二容腔171内，第二容腔171的开口与第一容腔131的开口方向一致，而且第二导磁 体17的顶面与永磁体13的顶面齐平。第二导磁体17将永磁体13周边发散的磁场约束在 其内传导，尤其是将永磁体13周边平行于芯片感应面的磁场约束在第二导磁体17内传导。 第二导磁体17并不削弱永磁体13产生的垂直于芯片感应面的磁场，相反，第二导磁体17 不仅不会削弱永磁体13磁化防伪标识，反而会增强垂直于芯片感应面的磁场强度，更有 利于磁化防伪标识。第二容腔171可以是凹槽、凹坑或通孔。不难理解，当永磁体13的结 构为"U"形结构时，第二容腔171采用凹槽，将永磁体13底面与侧面包裹，仅保留永磁体13 的顶面，使永磁体13产生的磁场从其顶面射出，磁化防伪标识。当第一容腔131为凹坑时， 第二容腔171也采用凹坑，将将永磁体13底面与侧面包裹，仅保留永磁体13的顶面。当第 一容腔131为通孔时，即永磁体13为环状结构时，第二容腔171也为通孔，形成环状的第二 导磁体，第二导磁体17嵌套于永磁体13的外侧。借助第一导磁体14和第二导磁体17约 束永磁体13产生的磁场，不仅削弱了凹部141内平行于芯片感应面的磁场强度，而且不影 响永磁体13磁化防伪标识。第二导磁体17还可屏蔽外界的磁场，减少外界磁场对芯片的 干扰，从而提高磁传感器的抗干扰能力。
[0040] 本实施例中，壳体15可以采用坡莫合金或铁氧体等屏蔽材料制作，也可以采用铜 等非屏蔽材料制作。当采用屏蔽材料制作壳体15时，在壳体15的顶面（即检测面）还设有 开口，芯片11正对开口。永磁体13产生的磁场穿过开口磁化防伪标识，同时防伪标识产生 的磁场穿过开口被芯片11感应。当采用非屏蔽材料制作壳体15时，壳体15上可以不设置 开口，永磁体13产生的磁场透过壳体15磁化防伪标识，同时，防伪标识产生的磁场也可以 透过壳体15被芯片11感应。
[0041] 本实施例提供的磁传感器，将第一导磁体嵌套于永磁体的第一容腔，第一导磁体 约束了所述永磁体所产生的位于所述第一容腔内侧的磁场分布，即将所述第一容腔内侧的 磁场基本上被吸引在所述第一导磁体内传导，从而在凹部形成磁真空，将芯片置于凹部可 以减少永磁体对芯片的影响，提高磁传感器的灵敏度；同时，第一导磁体还可以屏蔽外界的 磁场，从而提高磁传感器的抗干扰能力。
[0042] 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。
【权利要求】
1. 一种磁传感器，包括： 芯片，用于感应被测物体内防伪标识的磁场； 永磁体，用于磁化所述防伪标识，在所述永磁体上设有第一容腔； 其特征在于，还包括第一导磁体，在所述第一导磁体上设有凹部，所述芯片设于所述凹 部，所述第一导磁体嵌套于所述第一容腔。
2. 根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第一容腔为凹槽、凹坑或通孔。
3. 根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述凹部为凹槽、凹坑或通孔。
4. 根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第一导磁体的顶面不低于所述 永磁体的顶面。
5. 根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述芯片的感应面与所述第一导磁 体的顶面齐平或高于所述第一导磁体的顶面。
6. 根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，还包括第二导磁体，所述第二导磁体 设有第二容腔，所述永磁体嵌于所述第二容腔，而且所述第二容腔的开口与所述第一容腔 的开口方向一致。
7. 根据权利要求6所述的磁传感器，其特征在于，所述第二容腔为凹槽、凹坑或通孔。
8. 根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述导磁体采用硅钢片、坡莫合金或 铁氧体制作。
9. 根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述芯片包括磁敏感膜和芯片焊盘， 所述芯片焊盘作为所述芯片的输入端和输出端与所述磁感应膜对应电连接； 所述磁敏感膜为霍尔效应薄膜、各向异性磁电阻薄膜、巨磁电阻薄膜、隧道磁电阻薄 膜、巨磁阻抗薄膜或巨霍尔效应薄膜。
10. 根据权利要求9所述的磁传感器，其特征在于，进一步包括线路板和焊针，所述芯 片固定于所述线路板，而且所述芯片焊盘与设于所述线路板的第一线路板焊盘对应电连 接，所述线路板和所述芯片设于所述第一导磁体的凹部； 所述焊针与设于所述线路板的第二线路板焊盘对应电连接，所述第一线路板焊盘和所 述第二线路板焊盘通过设于所述线路板的布线对应电连接，所述线路板将所述芯片的输入 端、输出端与所述焊针对应电连接。
11. 根据权利要求10所述的磁传感器，其特征在于，进一步包括壳体，所述芯片、所述 永磁体、所述第一导磁体以及所述线路板置于所述壳体内，所述焊针作为传感器的输入输 出端。
【文档编号】G07D7/04GK104157068SQ201310176587
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2013年5月14日 优先权日:2013年5月14日
【发明者】刘乐杰, 时启猛, 曲炳郡 申请人:北京嘉岳同乐极电子有限公司