專利名稱：一種驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及磁傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種驗(yàn)鈔機(jī)磁頭。
技術(shù)背景 日常生活中，驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的應(yīng)用非常廣泛。通常，紙幣的磁性非常弱，因此，用于識(shí)別紙幣磁性的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭需要具有高靈敏度、低噪聲和高信噪比?，F(xiàn)有技術(shù)中，用于識(shí)別紙幣磁性的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭通常采用銻化銦(InSb)霍爾元件。該種驗(yàn)鈔機(jī)磁頭具有如下缺點(diǎn)(I)銻化銦霍爾元件的靈敏度和信噪比非常低，導(dǎo)致該種驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的靈敏度和信噪比非常低；(2)銻化銦霍爾元件的制作工藝復(fù)雜，且受溫度和應(yīng)力的影響非常明顯，成品率低,導(dǎo)致該種驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的加工工藝復(fù)雜,成本高；(3)由于該種驗(yàn)鈔機(jī)磁頭輸出引針的一端直接固定在印刷線路板(PCB)上，且輸出引針不能直接穿過(guò)永磁體，因此輸出引針的位置限制了永磁體的體積，導(dǎo)致芯片所在位置處的磁場(chǎng)沿銻化銦霍爾元件敏感方向的分量較大；(4)由于該種驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的永磁體為長(zhǎng)方體形，當(dāng)芯片采用磁隧道結(jié)(MTJ)元件時(shí)，長(zhǎng)方形永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿MTJ元件敏感方向的分量很大，導(dǎo)致MTJ元件的工作點(diǎn)偏離其線性工作區(qū)，甚至導(dǎo)致MTJ元件的電阻對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)達(dá)到飽和，從而影響驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的性能，甚至導(dǎo)致驗(yàn)鈔機(jī)磁頭無(wú)法正常工作。非常需要一種靈敏度和信噪比高的用于識(shí)別紙幣磁性的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種驗(yàn)鈔機(jī)磁頭。本實(shí)用新型提供的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，包括芯片、印刷線路板、輸出引針、永磁體、柔性線路板，所述芯片的輸入端和輸出端分別與所述印刷線路板上的相應(yīng)接線端焊接，所述永磁體位于所述印刷線路板的下方并與所述印刷線路板平行，所述柔性線路板的一端與所述印刷線路板的相應(yīng)接線端電連接，所述柔性線路板的另一端與所述輸出引針電連接，使得所述輸出引針與所述芯片的輸入端和輸出端導(dǎo)通，所述芯片包括至少一個(gè)電橋，該電橋的每一個(gè)橋臂包括至少一個(gè)MTJ (磁性隧道結(jié)Magnetic Tunel Junction)元件或GMR (巨磁阻磁頭 Giant Magneto Resistive)兀件。進(jìn)一步的，所述永磁體的中部設(shè)有凹槽，并且凹槽朝向印刷線路板。進(jìn)一步的，還包括第一注塑模具，所述第一注塑模具設(shè)于遠(yuǎn)離所述永磁體的凹槽的一側(cè)，所述輸出引針固定于所述第一注塑模具上。進(jìn)一步的，還包括金屬外殼，用以將所述芯片、印刷線路板、輸出引針、永磁體、柔性線路板容置于其中，所述金屬外殼的一端開(kāi)口，與該開(kāi)口端相對(duì)的一端為檢測(cè)面。進(jìn)一步的，所述金屬外殼上設(shè)有接地弓I針。[0015]進(jìn)一步的，所述金屬外殼的材質(zhì)為非磁性耐磨材料，并且所述金屬外殼的檢測(cè)面的厚度小于或等于O. 2mm。進(jìn)一步的，還包括設(shè)于所述印刷線路板與所述永磁體之間的第二注塑模具，用于將所述印刷線路板和所述永磁體隔離，并將所述芯片、所述印刷線路板和所述永磁體固定。所述第二注塑模具的形狀和尺寸分別與所述芯片、所述印刷線路板、所述金屬外殼和所述永磁體的形狀和尺寸匹配，是一種用于固定元件的異型結(jié)構(gòu)件。進(jìn)一步的，所述電橋?yàn)樘荻劝霕?，所述電橋中兩個(gè)橋臂的MTJ元件/GMR元件的靈敏度方向相同，并且兩個(gè)橋臂的兩個(gè)MTJ元件/GMR元件分別位于磁場(chǎng)值不同的位置。進(jìn)一步的，所述電橋?yàn)樘荻热珮?，所述梯度全橋中所有橋臂的MTJ元件的靈敏度方向相同，并且全橋中相對(duì)位置橋臂的兩個(gè)MTJ兀件/GMR兀件位于磁場(chǎng)值的同 一位置,相鄰位置橋臂的兩個(gè)MTJ元件/GMR元件位于磁場(chǎng)值不同的位置。進(jìn)一步的，所述MTJ元件/GMR元件的敏感方向與所述金屬外殼的檢測(cè)面平行，且所述MTJ元件/GMR元件的敏感方向與所述永磁體的凹槽方向垂直。本實(shí)用新型具有如下有益效果(I)所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭既適用于識(shí)別紙幣上由硬磁性材料制成的磁介質(zhì)的磁性，又適用于識(shí)別紙幣上由軟磁性材料制成的磁介質(zhì)的磁性；(2)所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭采用MTJ元件,與鋪化銦霍爾元件相比,MTJ元件的靈敏度和信噪比高，因此所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的靈敏度和信噪比高；(3)MTJ元件的制作工藝與現(xiàn)有的半導(dǎo)體微加工制造工藝相兼容，可以采用現(xiàn)有的微加工技術(shù)進(jìn)行加工，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，成本低；(4) MTJ元件的制作工藝較簡(jiǎn)單，且不易受溫度和應(yīng)力的影響，成品率高，因此所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的加工工藝較簡(jiǎn)單，成本較低；(5)由于所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭采用柔性線路板連接印刷線路板和輸出引針，柔性線路板不限制永磁體的體積，芯片所在位置處的永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿MTJ元件敏感方向的分量較小，使得MTJ元件的工作點(diǎn)處于其線性工作區(qū)，從而能夠保證所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭能夠正常工作；(6)由于所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的永磁體為凹槽形，凹槽形永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿MTJ元件敏感方向的分量很小或趨近于零，使得MTJ元件的工作點(diǎn)處于其線性工作區(qū)，從而能夠保證所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭能夠正常工作；(7)由于所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的芯片采用梯度電橋結(jié)構(gòu)，使得所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭能夠有效抑制來(lái)自所述待檢測(cè)的紙幣磁介質(zhì)之外的共模磁場(chǎng)的干擾。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)的比較例提供的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)用新型內(nèi)容作進(jìn)一步的描述。首先結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)的比較例，具體說(shuō)明本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題，并用于與即將給出的本實(shí)用新型的各實(shí)施例進(jìn)行對(duì)比以說(shuō)明本實(shí)用新型的有益效果?，F(xiàn)有技術(shù)的比較例如圖I所示，比較例提供的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭包括芯片11、印刷線路板(PCB) 12、輸出引針13、金屬外殼14、永磁體15和注塑模具(圖中未不出)。金屬外殼14的一端開(kāi)口，與該開(kāi)口端相對(duì)的一端為檢測(cè)面。芯片11靠近金屬外殼14的檢測(cè)面安裝。芯片11和永磁體15分別設(shè)于印刷線路板12的兩側(cè)。永磁體15的充磁方向如圖I所示。印刷線路板12與永磁體15之間不直接接觸。芯片11的輸入端和輸出端分別與印刷線路板12上的相應(yīng)接線端焊接，使得印刷線路板12能夠支撐和固定芯片11。輸出引針13的一端與印刷線路板12的相應(yīng)接線端焊接，使得輸出引針13與芯片11的輸入端和輸出端導(dǎo)通。輸出引針13的另一端用于將來(lái)自芯片11的信號(hào)輸出供使用。芯片11采用銻化銦霍爾元件，且銻化銦霍爾元件的敏感方向17垂直于金屬外殼14的檢測(cè)面。金屬外殼14上設(shè)有接地引針16。設(shè)有接地引針16的金屬外殼14用于屏蔽來(lái)自金屬外殼14之外的電磁干擾，并用于消除靜電。永磁體15的形狀為例如長(zhǎng)方體形。注塑模具的形狀和尺寸分別與芯片11、印刷線路板12、金屬外殼14和永磁體15的形狀和尺寸匹配,用于固定芯片11、印刷線路板12和永磁體15,·并用于將印刷線路板12和永磁體15隔開(kāi)。由于比較例的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的芯片采用銻化銦霍爾元件，所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的靈敏度和信噪比非常低。由于銻化銦霍爾元件的制作工藝復(fù)雜，且受溫度和應(yīng)力的影響非常明顯，成品率低，導(dǎo)致比較例的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的加工工藝復(fù)雜，成本高。由于比較例的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭輸出引針的一端直接固定在印刷線路板上，且輸出引針不能直接穿過(guò)永磁體，因此輸出引針的位置限制了永磁體的體積。導(dǎo)致芯片所在位置處的永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)分量較小，不利于驗(yàn)鈔機(jī)磁頭工作時(shí)對(duì)紙幣的有效磁化和穩(wěn)定工作。由于比較例的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的永磁體為長(zhǎng)方體形，當(dāng)芯片采用MTJ元件時(shí)，由于輸出引針限制了永磁體的體積，使得長(zhǎng)方形永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿MTJ元件敏感方向的分量很大，導(dǎo)致MTJ元件的工作點(diǎn)偏離其線性工作區(qū)，甚至導(dǎo)致MTJ元件的電阻對(duì)磁場(chǎng)的響應(yīng)達(dá)到飽和，從而影響驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的性能，甚至導(dǎo)致驗(yàn)鈔機(jī)磁頭無(wú)法正常工作。本實(shí)用新型的實(shí)施例如圖2所示，以MTJ元件為例，在本實(shí)施例中所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，包括芯片21、印刷線路板22、輸出引針23、金屬外殼24、凹槽形的永磁體25、柔性線路板(FPC) 26、第一注塑模具27和第二注塑模具(圖中未示出)。金屬外殼24采用非磁性耐磨材料，且其一端開(kāi)口，與該開(kāi)口端相對(duì)的一端為檢測(cè)面，檢測(cè)面的厚度小于或等于O. 2_。芯片21靠近金屬外殼24的檢測(cè)面安裝。芯片21和永磁體25分別設(shè)于印刷線路板22的兩側(cè)，永磁體25的凹槽朝向印刷線路板22。永磁體25的充磁方向如圖2所示。第二注塑模具設(shè)于印刷線路板22與永磁體25之間(圖中未不出)，用于將印刷線路板22和永磁體25隔離。芯片21的輸入端和輸出端分別與印刷線路板22上的相應(yīng)接線端焊接，使得印刷線路板22能夠支撐和固定芯片21。第一注塑模具27設(shè)于永磁體25的與凹槽相對(duì)的一側(cè)。輸出引針23的一端固定于第一注塑模具27上。柔性線路板26的一端與印刷線路板22的相應(yīng)接線端電連接，柔性線路板26的另一端與輸出引針23電連接，使得輸出引針23與芯片21的輸入端和輸出端導(dǎo)通。輸出引針23的另一端用于將來(lái)自芯片21的信號(hào)輸出供使用。芯片21包括至少一個(gè)電橋，該電橋?yàn)樘荻劝霕蚧蛱荻热珮?，且該電橋的每一個(gè)橋臂包括至少一個(gè)例如磁隧道結(jié)(MTJ,Magnetic Tunel Junction)元件。在本實(shí)施例中，芯片21包括例如一個(gè)梯度全橋，該梯度全橋的每一個(gè)橋臂包括例如一個(gè)MTJ元件。所述梯度全橋中所有橋臂的MTJ元件的靈敏度方向相同，并且全橋中相對(duì)位置橋臂的兩個(gè)MTJ元件位于磁場(chǎng)值的同一位置，相鄰位置橋臂的兩個(gè)MTJ兀件位于磁場(chǎng)值不同的位置。MTJ兀件的敏感方向29與金屬外殼24的檢測(cè)面平行,且MTJ兀件的敏感方向與永磁體25的凹槽方向垂直。金屬外殼24上設(shè)有接地引針28。設(shè)有接地引針28的金屬外殼24用于屏蔽來(lái)自金屬外殼24之外的電磁干擾，并用于消除靜電。第二注塑模具的形狀和尺寸分別與芯片21、印刷線路板22、金屬外殼24和永磁體25的形狀和尺寸匹配，用于固定芯片21、印刷線路板22和永磁體25。在本實(shí)施例中，第一注塑模具27與第二注塑模具能夠扣合。在實(shí)施的過(guò)程中，根據(jù)需要將所述第二注塑模具的形狀和尺寸分別與所述芯片、所述印刷線路板、所述金屬外殼和所述永磁體的形狀和尺寸匹配，即將所述第二注塑模具設(shè)計(jì)成一種用于固定元件的異型結(jié)構(gòu)件。使用驗(yàn)鈔機(jī)磁頭時(shí)，紙幣靠近所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的檢測(cè)面且相對(duì)于該檢測(cè)面運(yùn)動(dòng)，驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的永磁體所產(chǎn)生的磁場(chǎng)將紙幣磁介質(zhì)進(jìn)行磁化,芯片感測(cè)到紙幣的磁性介質(zhì)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化并通過(guò)輸出引針輸出電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)紙幣磁性的識(shí)別。 (I)所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭既適用于識(shí)別紙幣上由硬磁性材料制成的磁介質(zhì)的磁性，又適用于識(shí)別紙幣上由軟磁性材料制成的磁介質(zhì)的磁性；所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭既適用于識(shí)別紙幣上由硬磁性材料制成的紙幣的磁性，又適用于識(shí)別紙幣上由軟磁性材料制成的磁介質(zhì)的磁性。所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭采用MTJ元件，與銻化銦霍爾元件相比，MTJ元件的靈敏度和信噪比高，因此所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的靈敏度和信噪比高。MTJ元件的制作工藝與現(xiàn)有的半導(dǎo)體微加工制造工藝相兼容，可以采用現(xiàn)有的微加工技術(shù)進(jìn)行加工，適合大規(guī)模批量生產(chǎn)，成本低。MTJ元件的制作工藝較簡(jiǎn)單，且不易受溫度和應(yīng)力的影響，成品率高，因此所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的加工工藝較簡(jiǎn)單，成本較低。由于所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭采用柔性線路板連接印刷線路板和輸出引針，柔性線路板不限制永磁體的體積，芯片所在位置處的永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿MTJ元件敏感方向的分量較小，使得MTJ元件的工作點(diǎn)處于其線性工作區(qū)，從而能夠保證所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭能夠正常工作。由于所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的永磁體為凹槽形，凹槽形永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)沿MTJ元件敏感方向的分量很小或趨近于零,使得MTJ元件的工作點(diǎn)處于其線性工作區(qū)，從而能夠保證所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭能夠正常工作。由于所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭的芯片采用電橋結(jié)構(gòu)，使得所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭能夠有效抑制來(lái)自所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭之外的共模磁場(chǎng)的干擾。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，所述MTJ元件可以用GMR元件進(jìn)行替換，其發(fā)揮的作用和效果相同，在必要的情況下可以組合使用，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本實(shí)用新型創(chuàng)造不會(huì)構(gòu)成障礙，申請(qǐng)人不必要增加新的實(shí)施例進(jìn)行舉例實(shí)施。應(yīng)當(dāng)理解，以上借助優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明是示意性的而非限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上可以對(duì)各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，其特征在于，包括芯片(21)、印刷線路板(22)、輸出引針(23)、永磁體(25)、柔性線路板(26)，所述芯片(21)的輸入端和輸出端分別與所述印刷線路板(22)上的相應(yīng)接線端焊接，所述永磁體(25)位于所述印刷線路板(22)的下方并與所述印刷線路板(22)平行，所述柔性線路板(26)的一端與所述印刷線路板(22)的相應(yīng)接線端電連接，所述柔性線路板(26)的另一端與所述輸出引針(23)電連接，使得所述輸出引針(23)與所述芯片(21)的輸入端和輸出端導(dǎo)通，所述芯片(21)包括至少一個(gè)電橋，該電橋的每一個(gè)橋臂包括至少一個(gè)MTJ (磁性隧道結(jié)Magnetic Tunel Junction)元件或GMR (巨磁阻磁頭Giant Magneto Resistive)兀件。
2.如權(quán)利要求I所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，其特征在于，所述永磁體(25)的中部設(shè)有凹槽，并且凹槽朝向印刷線路板(22)。
3.如權(quán)利要求2所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，其特征在于，還包括第一注塑模具(27)，所述第一注塑模具(27)設(shè)于遠(yuǎn)離所述永磁體(25)的凹槽的一側(cè)，所述輸出引針(23)固定于所述第一注塑模具(27)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，其特征在于，還包括金屬外殼(24)，用以將所述芯片(21)、印刷線路板(22)、輸出引針(23)、永磁體(25)、柔性線路板(26)容置于其中，所述金屬外殼(24)的一端開(kāi)口，與該開(kāi)口端相對(duì)的一端為檢測(cè)面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，其特征在于，所述金屬外殼(24)上設(shè)有接地引針(28)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，其特征在于，所述金屬外殼(24)的材質(zhì)為非磁性耐磨材料，并且所述金屬外殼(24)的檢測(cè)面的厚度小于或等于O. 2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，其特征在于，還包括設(shè)于所述印刷線路板(22)與所述永磁體(25)之間的第二注塑模具，用于將所述印刷線路板(22)和所述永磁體(25)隔離，并將所述芯片(21)、所述印刷線路板(22)和所述永磁體(25)固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，其特征在于，所述電橋?yàn)樘荻劝霕颍鲭姌蛑袃蓚€(gè)橋臂的MTJ元件/GMR元件的靈敏度方向相同，并且兩個(gè)橋臂的兩個(gè)MTJ元件/GMR元件分別位于磁場(chǎng)值不同的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，其特征在于，所述電橋?yàn)樘荻热珮?，所述梯度全橋中所有橋臂的MTJ元件/GMR元件的靈敏度方向相同，并且全橋中相對(duì)位置橋臂的兩個(gè)MTJ元件/GMR元件位于磁場(chǎng)值的同一位置，相鄰位置橋臂的兩個(gè)MTJ元件/GMR元件位于磁場(chǎng)值不同的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，其特征在于，所述MTJ元件/GMR元件的敏感方向與所述金屬外殼(24)的檢測(cè)面平行，且所述MTJ元件/GMR元件的敏感方向與所述永磁體(25)的凹槽方向垂直。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種驗(yàn)鈔機(jī)磁頭，包括芯片、印刷線路板、輸出引針、永磁體、柔性線路板，所述芯片的輸入端和輸出端分別與所述印刷線路板上的相應(yīng)接線端焊接，所述永磁體位于所述印刷線路板的下方并與所述印刷線路板平行，所述柔性線路板的一端與所述印刷線路板的相應(yīng)接線端電連接，所述柔性線路板的另一端與所述輸出引針電連接，使得所述輸出引針與所述芯片的輸入端和輸出端導(dǎo)通，所述芯片包括至少一個(gè)電橋，該電橋的每一個(gè)橋臂包括至少一個(gè)MTJ元件或GMR元件。所述驗(yàn)鈔機(jī)磁頭既適用于識(shí)別紙幣上由硬磁性材料制成的磁介質(zhì)的磁性，又適用于識(shí)別紙幣上由軟磁性材料制成的磁介質(zhì)的磁性。
文檔編號(hào)G07D7/04GK202694446SQ20122028906
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者劉明峰, 白建民, 魏福林 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)