一种被磁偏置的敏感方向平行于检测面的验钞磁头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种被磁偏置的敏感方向平行于检测面的验钞磁头。该验钞磁头包括磁阻传感器芯片，与该磁阻传感器芯片耦合的柔性印刷电路板和磁偏置单元。所述磁阻传感器芯片包括具有磁敏元件的电路，所述磁敏元件的敏感方向平行于所述验钞磁头的检测面，所述磁偏置单元具有凹陷结构并在所述磁阻传感器芯片远离验钞磁头检测面一侧与所述磁阻传感器芯片分开放置，该凹陷结构朝向所述磁阻传感器芯片。本实用新型专利技术的验钞磁头具有更高的灵敏度和信噪比。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及磁阻传感器
，特别涉及一种磁阻验钞磁头。
技术介绍
日常生活中，验钞磁头的应用非常广泛，例如自动售货机、点钞机，以及纸币检验设备等。通常，纸币的磁性非常弱，因此，用于识别纸币磁性的验钞磁头需要具有高灵敏度、低噪声和高信噪比的特性。图1示出了一种现有技术的验钞磁头，该验钞磁头中的传感器元件检测的是与磁头检测面垂直的磁场分量，该磁场由纸币上的磁性油墨产生。通常情况下，这种传感器元件所用材料为锑化铟。由这种传感器元件构成的验钞磁头具有如下缺点:(I)锑化铟霍尔元件的灵敏度和信噪比非常低，导致该种验钞磁头的灵敏度和信噪比非常低；(2)锑化铟传感器且受温度的影响非常明显，需要复杂的温度补偿电路；(3)锑化铟传感器固有噪声比较大，因此需要磁偏置元件提供很大的偏置信号，以提高信噪比，由此导致磁偏置元件的体积较大，进而导致验钞磁头体积较大；(4)在磁头检测面附近存在磁偏置元件的一个平面磁极，这个磁极产生与检测面平行的磁场分量。由于这个磁场分量的存在，导致很难精确测量被测物体产生磁场的大小。因此，需要一种能够精确测量被测物体磁场大小的验钞机头。
技术实现思路
为了解决上述的问题，本技术提供了一种磁阻验钞磁头。本技术中所用的磁阻传感器可以测量被测物体产生的平行于检测面的磁场分量，磁阻传感器可以是隧道磁阻传感器，或者是巨磁阻传感器，或者是各向异性磁阻传感器等等。根据本技术的一个方面，提供一种验钞磁头，该验钞磁头包括磁阻传感器芯片，与该磁阻传感器芯片耦合的柔性印刷电路板和磁偏置单元，所述磁阻传感器芯片包括具有磁敏元件的电路，所述磁敏元件的敏感方向平行于所述验钞磁头的检测面，所述磁偏置单元具有凹陷结构并在所述磁阻传感器芯片远离验钞磁头检测面一侧与所述磁阻传感器芯片分开放置，该凹陷结构朝向所述磁阻传感器芯片。优选地，所述磁偏置单元包括具有垂直于检测面的矩形凹槽或凹坑的长方永磁体。优选地，所述磁偏置单元包括永磁长方体和高导磁率磁性材料构成的表面具有矩形凹陷的磁极片。优选地，所述磁偏置单元包括永磁长方体和高导磁率磁性材料构成的矩形环状磁极片。优选地，所述验钞磁头的检测区域位于所述磁偏置元件的凹陷结构的正上方。优选地，所述磁偏置单元被布置为使得其产生的磁场在所述磁敏元件敏感方向的分量小于25高斯。优选地，该验钞磁头进一步包括与柔性电路板连接的验钞磁头输入输出引针。优选地，所述磁敏元件为隧道磁阻TMR元件、巨磁阻GMR元件或各向异性磁阻AMR元件。优选地，所述磁敏元件为串联和/或并联连接的TMR元件、或串联和/或并联连接的GMR元件、或串联和/或并联连接的AMR元件构成单臂结构或者半桥结构或者全桥结构。优选地，所述磁阻传感器芯片为串联连接的TMR磁敏元件芯片、半桥连接的磁敏元件传感器芯片，或者全桥连接的磁敏元件传感器芯片。优选地，所述磁阻传感器芯片是单臂传感器芯片、半桥传感器芯片，或者全桥传感器芯片。优选地，该磁头进一步包括容纳所述磁阻传感器芯片和所述磁偏置单元的金属外壳，所述金属外壳设置有接地端。优选地，所述金属外壳内填充有用于固定和隔离的注塑体。优选地，该磁头进一步包括容纳所述磁阻传感器芯片和所述磁偏置单元的金属外壳，该外壳在磁头检测面相对侧上具有开口。本技术具有如下有益效果:(I)本技术所述的验钞磁头，既适用于识别由硬磁性材料制成的纸币，又适用于识别由软磁性材料制成的纸币；(2)本技术所述的验钞磁头采用包括如隧道磁阻TMR元件、巨磁阻GMR元件或各向异性磁阻AMR元件等磁敏元件的磁阻传感器芯片，与锑化铟霍尔元件相比，上述磁敏元件的灵敏度和信噪比较高，因此本技术的验钞磁头具有更高的灵敏度和信噪比；(3)由于上述磁敏元件的制作工艺较简单，且不易受环境温度和应力的影响，成品率高，因此根据本技术的验钞磁头的加工工艺较简单，成本较低；(4)通过将验钞磁头的磁偏置元件形成凹陷，具有凹陷的磁偏置元件产生的磁场在上述磁敏元件敏感方向的分量很小或趋近于零，使得磁敏元件能够工作在线性区，从而能够保证验钞磁头能够正常工作；(5)由于验钞磁头的传感器芯片采用桥式结构，使得验钞磁头能够有效抑制来自所述验钞磁头之外的共模磁场的干扰；(6)本技术的验钞磁头既可以用于验钞机，又可以用于收银机；(7)根据本技术的验钞磁头采用柔性线路板连接印刷线路板和输出引针，而柔性线路板不会对永磁体的外形产生限制，有利于永磁体的设计。附图说明图1为现有技术比较例I的验钞磁头的示意图；图2(A)为图1所示磁头中矩形永磁体产生的磁场的磁力线分布图；图2(B)为图1所示磁头中矩形永磁体产生的磁场强度分布；图3(A)为现有技术比较例2的磁头中矩形永磁体产生的磁场的磁力线分布图；图3 (B)为现有技术比较例2的磁头中矩形永磁体产生的磁场强度分布；图4为根据本技术实施例的验钞磁头的示意图；图5示出根据本技术实施例的验钞磁头的俯视示意图；图6(A)为根据本技术实例I的磁头中磁偏置单元产生的磁场的磁力线分布图；图6 (B)为根据本技术实例I的磁头中磁偏置单元产生的磁场强度分布；图7(A)为实例2的磁头中磁偏置单元产生的磁场的磁力线分布图；图7(B)为实例2的磁头中磁偏置单兀产生的磁场强度分布；图7(C)为实例2的磁偏置单元中磁极片的透视图；图8(A)为实例3的磁头中磁偏置单元产生的磁场的磁力线分布图；图8(B)为实例3的磁头中磁偏置单元产生的磁场强度分布；图8(C)为实例3的磁头中磁偏置单元的透视图。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本技术的技术方案。在具体实施方式中，相似的附图标记表示相似的特征或元件。比较例I图1示出比较例I的验钞磁头的示意图。该验钞磁头包括传感器芯片11、印刷线路板(PCB) 12、输入输出引针13、金属外壳14、永磁体15和注塑体(图中未不出)。金属外壳14的远离检测面的一个面上有开口，用于装配以及输入输出引针的引出。传感器芯片11靠近金属外壳14的检测面安装,其磁敏方向垂直于磁头检测面。传感器芯片11和永磁体15分别设于印刷线路板12的两侧。永磁体15的充磁方向如图1所示。印刷线路板12与永磁体15之间不直接接触。传感器芯片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，使得印刷线路板12能够支撑和固定传感器芯片11。输入输出引针13的一端与印刷线路板12的相应接线端焊接，使得输入输出引针13与传感器芯片11的输入端和输出端导通。输入输出引针13的另一端作为验钞磁头的输出端。传感器芯片11采用锑化铟霍尔元件，且锑化铟霍尔元件的敏感方向17垂直于磁头的检测面。金属外壳14上设有接地引针16。设有接地引针16的金属外壳14用于屏蔽来自金属外壳14之外的电磁干扰，并消除静电。永磁体15的形状可以是长方体。注塑体的形状和尺寸分别与金属外壳14、印刷线路板12和永磁体15的形状和尺寸匹配，用于固定金属外壳14、印刷线路板12和永磁体15，并实现印刷线路板12和永磁体15的电气隔离。该比较例I中验钞磁头的传感器芯片采用锑化铟霍尔元件，所述验钞磁头的灵敏度和信噪比非常低。由于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，导致比较例的验钞磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种验钞磁头，包括磁阻传感器芯片，与该磁阻传感器芯片耦合的柔性印刷电路板和磁偏置单元，其特征在于，所述磁阻传感器芯片包括具有磁敏元件的电路，所述磁敏元件的敏感方向平行于所述验钞磁头的检测面，所述磁偏置单元具有凹陷结构并在所述磁阻传感器芯片远离验钞磁头检测面一侧与所述磁阻传感器芯片分开放置，该凹陷结构朝向所述磁阻传感器芯片。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·G·迪克，刘明峰，白建民，诸敏，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：