一種芯片磁傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種芯片磁傳感器包括芯片和線路板，其中，芯片包括基體以及設于所述基體表面的磁感應膜、芯片焊盤和導電通路，所述磁感應膜通過所述導電通路與所述芯片焊盤電連接，所述磁感應膜用于感應設于被檢測物體內的磁標識的磁場；線路板用于固定所述芯片，其上設有線路板焊盤，所述芯片焊盤與所述芯片焊盤對應電連接；所述芯片焊盤設于所述基體的側面或下表面。該芯片磁傳感器可以減小芯片與被測物體之間的磁間隙，從而提高靈敏度高。
【專利說明】一種芯片磁傳感器

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于精密測量領域，具體涉及一種芯片磁傳感器。

【背景技術】
[0002] 磁傳感器被廣泛應用于驗鈔機等鑒偽裝置，其通過檢測設置于被檢測物體內的磁 標識來辨別被測物體的真?zhèn)?。近年來發(fā)展的芯片式磁傳感器，由于具有靈敏度高、成本低、 體積小、易集成等諸多優(yōu)點，逐漸取代了傳統(tǒng)的線圈式磁傳感器。
[0003] 圖1為現(xiàn)有的芯片磁傳感器的結構示意圖。如圖1所示，芯片磁傳感器包括芯片 1、線路板2和殼體4,芯片1和線路板2置于殼體4內。線路板2用于承載和電連接芯片 1，芯片1包括基體11、磁感應膜12和芯片焊盤13,芯片焊盤13和磁感應膜12設于基體 11的同一水平面。芯片焊盤13通過焊線3與設于線路板2的線路板焊盤電連接。在應用 過程中，這種現(xiàn)有芯片式磁傳感器靈敏度不足，無法感應場強較弱的磁標識，因此，需要提 供靈敏度高的芯片式磁傳感器。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題就是針對精密測量儀中存在的上述缺陷，提供一種高靈 敏度的芯片磁傳感器。
[0005] 為此，本發(fā)明提供一種芯片磁傳感器，包括：
[0006] 芯片，其包括基體以及設于所述基體表面的磁感應膜、芯片焊盤和導電通路，所述 磁感應膜通過所述導電通路與所述芯片焊盤電連接，所述磁感應膜用于感應設于被檢測物 體內的磁標識的磁場；線路板，用于固定所述芯片，其上設有線路板焊盤，所述芯片焊盤與 所述芯片焊盤對應電連接；所述芯片焊盤設于所述基體的側面或下表面。
[0007] 其中，還包括焊線，所述線路板焊盤與所述芯片焊盤通過所述焊線對應電連接。
[0008] 其中，所述導電通路包括導電槽、導電孔或導電柱，所述導電槽設于所述基體的側 面；所述導電孔設于所述基體內；所述導電柱設于所述基體的側面或所述基體內。
[0009] 其中，所述芯片焊盤自所述基體依次包括銅層、過渡層和鍍金層；或者依次包括銀 層、過渡層和鍍金層。
[0010] 其中，所述基體采用硅或氧化硅或氧化鎂制作。
[0011] 其中，還包括疊置地導磁體和永磁體，所述導磁體位于所述被檢測物體一側； [0012] 所述導磁體設有對稱設置的凸部，所述凸部位于所述被檢測物體一側，所述芯片 設于所述凸部之間；
[0013] 在所述線路板上設有與所述凸部匹配的通孔，所述導磁體的插入所述通孔。
[0014] 其中，還包括：
[0015] 永磁體，所述永磁體設有第一容腔；
[0016] 導磁體，所述導磁體上設有凹部，所述芯片設于所述凹部，所述導磁體嵌套于所述 第一容腔。
[0017] 其中，設置在所述永磁體上的第一容腔為凹槽、凹坑或通孔。
[0018] 其中，設置在所述導磁體上的凹部凹槽、凹坑或通孔。
[0019] 其中，所述導磁體采用硅鋼片材料、坡莫合金或鐵氧體制作。
[0020] 其中，還包括殼體，所述芯片、所述永磁體、所述導磁體和所述線路板設于所述殼 體內，所述芯片位于所述被檢測物體一側。
[0021] 其中，還包括焊針，所述焊針的一端借助所述線路板與對應的所述芯片焊盤電連 接，另一端自所述殼體內伸出。
[0022] 其中，所述焊線為金線、銀線、銅線或錫線。
[0023] 其中，所述磁感應膜為霍爾效應薄膜、各向異性磁電阻薄膜、巨磁電阻薄膜、隧道 磁電阻薄膜、巨磁阻抗薄膜或巨霍爾效應薄膜。
[0024] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0025] 本發(fā)明提供的芯片磁傳感器，將芯片焊盤設于基體的側面或下表面，徹底消除了 焊點尾部的凸起和線彎對磁感應膜與被測物體之間距離的影響，從而可以減小芯片與被測 物體之間的磁間隙，進而提高芯片磁傳感器的靈敏度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為典型的芯片磁傳感器的結構示意圖；
[0027] 圖2a為本發(fā)明實施例提供的芯片磁傳感器的立體圖；
[0028] 圖2b為本發(fā)明實施例提供的芯片磁傳感器的結構示意圖；
[0029] 圖2c為本發(fā)明實施例芯片和線路板連接后的俯視圖；
[0030] 圖3a為本發(fā)明一實施例芯片的俯視圖；
[0031] 圖3b為沿圖3a中A-A線的截面圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明另一實施例芯片和線路板連接后的俯視圖；
[0033] 圖5為本發(fā)明又一實施例芯片和線路板的俯視圖；
[0034]
[0035] 圖6為本發(fā)明再一實施例芯片的結構示意圖；
[0036] 圖7為本發(fā)明實施例芯片磁傳感器的制造方法的流程框圖。

【具體實施方式】
[0037] 為使本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖對本發(fā)明提 供的芯片磁傳感器進行詳細描述。
[0038] 經研究發(fā)現(xiàn)，磁感應膜與殼體之間的距離是影響芯片磁傳感器靈敏度的原因之 一。如圖1所示，在焊接焊線3和芯片焊盤13時，焊點的尾部會形成凸起（圖中未示出），而 且在焊點的尾部至芯片12的表面形成線彎，焊點尾部的凸起和線彎增大了磁感應膜與外 殼頂端之間的距離，導致磁感應膜12與被測物體之間的距離增加，即增大了芯片與被測物 體之間的磁間隙，從而降低了芯片磁傳感器的靈敏度。根據(jù)上述分析，以下實施例意在消除 焊點尾部的凸起和線彎對芯片傳感器靈敏度的影響。
[0039] 如圖2a和圖2b所示，芯片磁傳感器包括芯片11、線路板12、殼體13以及焊針14。 芯片11和線路板12設于殼體13內，焊針14作為芯片磁傳感器的輸入輸出端，其一端與芯 片11電連接，另一端自殼體13內伸出。
[0040] 使用時，殼體13的頂面(與開口相對的面)靠近被檢測物體，因此將殼體13的頂面 定義為芯片磁傳感器的檢測面131。芯片11固定于線路板12,且芯片11設于靠近芯片磁 傳感器的檢測面131 -側。將樹脂灌入殼體13,待樹脂凝固即可將芯片11和線路板12固 定于殼體13內。在殼體13上還可設置接地端18,用以消除靜電和外界磁場對芯片11的干 擾，從而提高芯片磁傳感器的抗干擾能力。
[0041] 如圖3a和圖3b所示，芯片11包括基體111、磁感應膜112和芯片焊盤113,磁感 應膜112設于基體111的上表面，用以感應設于被檢測物體內的磁信號；芯片焊盤113作為 芯片11的輸入端、輸出端設于基體111的下表面，并通過導電通道116與對應的磁感應膜 112電連接。導電通道116為設置在基體111厚度方向的導電孔，當然，導電通道116也可 以是設置在基體111厚度方向的導電柱或導電槽。需要指出的是，導電孔和導電柱通常設 置在基體111內，導電柱和導電槽通常設置在基體111的側面。
[0042] 如圖2c所示，在線路板12上設有第一線路板焊盤121a和第二線路板焊盤121b， 第一線路板焊盤121a和第二線路板焊盤121b通過布線125對應電連接。芯片焊盤113與 對應的第一線路板焊盤121a電連接，焊針14與對應的第二線路板焊盤121b電連接，從而 將芯片焊盤113與對應的焊針14電連接。焊針14作為芯片傳感器的輸入輸出端與其它外 圍部件電連接，同時可用于支撐芯片傳感器。
[0043] 本實施例將芯片焊盤113設置在基體111的下表面，避免了焊線尾端的凸起和線 彎影響磁感應膜與殼體之間的距離，從而可以減小芯片與被測物體之間的磁間隙，提高芯 片磁傳感器的靈敏度。另外，將芯片焊盤113設于基體111的下表面時，不利用焊線也可將 芯片焊盤113與對應的第一線路板焊盤電連接。具體地，將芯片11和線路板12疊置，并使 芯片焊盤113和第一線路板焊盤121a相對，通過點焊等方式即可將芯片焊盤113和第一線 路板焊盤121a焊接，這樣既能使芯片焊盤113和第一線路板焊盤121a電連接，又能將芯片 11固定于線路板12。
[0044] 本實施例中，基體111采用氧化硅、硅、氧化鎂等材料制作。磁感應膜112可以為 霍爾效應薄膜、各向異性磁電阻薄膜、巨磁電阻薄膜、隧道磁電阻薄膜、巨磁阻抗薄膜或巨 霍爾效應薄膜。芯片焊盤113自基體111由下至上依次包括銅層或銀層、過渡層和鍍金層。 芯片焊盤113的形狀為圓形、方形、棱形或其它形狀。
[0045] 在另一實施例中，如圖4所示，將芯片焊盤113設于基體111的側面，導電通道116 也對應地設于基體111的側面，導電通道116為導電槽。將芯片焊盤113設于基體111的 側面，同樣可避免焊線尾端的凸起和線彎影響磁感應膜與殼體之間的距離，從而減小芯片 與被測物體之間的磁間隙，提高了芯片磁傳感器的靈敏度。
[0046] 上述實施例提供的芯片磁傳感器只能用于檢測強磁防偽標識。在另一實施例中， 芯片磁傳感器可以用于檢測弱磁防偽標識，如含有弱磁防偽標識的鈔票。如圖5所示，芯片 磁傳感器還包括導磁體21和永磁體22,導磁體21和永磁體22上下疊置，而且，導磁體21 位于靠近被檢測物體一側,永磁體22位于遠離被檢測物體一側。導磁體21和永磁體22可 以直接接觸，即將導磁體21和永磁體22直接疊置，或在導磁體21和永磁體22之間設置諸 如膠層等結構件。永磁體22用于預磁化弱磁防偽標識，導磁體21采用硅鋼片材料、坡莫合 金或鐵氧體制作，用于調整永磁體22產生的磁力線的分布。
[0047] 在導磁體21靠近被檢測物體一側設有位置對稱的兩個凸部211，芯片11設于兩個 凸部211之間。導磁體21具有吸引磁力線的特性，能夠改變永磁體22產生的磁場的磁力 線分布。具體地，磁力線被設于導磁體21的兩個凸部211吸引，減弱了凸部211之間的磁 場，尤其是減小了兩個凸部211之間平行于芯片11的感應面的磁場分量，從而減小了永磁 體22對芯片11的影響。
[0048] 本實施例在導磁體21上設有兩個凸部211，而且凸部211設于導磁體21的邊緣位 置。實際上，在導磁體21上可以設置三個或更多個凸部，而且，凸部211也可以設于導磁體 21靠近中間位置。另外，凸部211也可以為整體結構，在導磁體21上形成凸環(huán)。使用時，將 芯片設于凸環(huán)內。
[0049] 需要說明的是，經檢測發(fā)現(xiàn)，在凸部211之間，以及略高于凸部211的區(qū)域內，平行 于芯片11的感應面的磁場分量最小如果將芯片11設于距離凸部211相對較遠的位置，那 么永磁體22對芯片11的影響較大。因此，優(yōu)選芯片11的感應面與導磁體21的上表面齊 平，或略高于導磁體21的上表面。在實際應用中，在線路板12上設有與凸部211位置對應 且尺寸匹配的通孔122,導磁體21的凸部211自線路板12的下方穿過通孔122伸向線路 板12的上方或者與線路板12的上表面齊平，以便于控制芯片11的感應面與導磁體21的 上表面的高度差。
[0050] 在上述實施例中，芯片11包括兩條(個)磁感應膜，電流在芯片11內沿水平方向流 動。實際上，芯片11可以包括三條或更多條磁感應膜，也可以僅包括一條磁感應膜。而且， 電流在芯片11內也可以沿垂直方向流動。
[0051] 下面以芯片包括一條磁感應膜，電流在芯片11內沿垂直方向流動為例進行詳細 說明。如圖6所示，芯片51包括基體511、底電極514、磁感應膜512和芯片焊盤513,底電 極514設于基體511的表面，磁感應膜512設于底電極514的表面。在基體511的表面設 有凹部515a、515b，第一芯片焊盤513a和第二導電焊盤513b分別對應地設于凹部515a、 515b，并分別通過導電通路516a、516b與磁感應膜512的頂端和底端電連接。在導電通路 516a與底電極514之間設有絕緣層517。電流從底電極514流向磁感應膜512，或從磁感應 膜512流向底電極514，實現(xiàn)垂直方向的流動。
[0052] 基體511采用硅或陶瓷材料制作，底電極514采用諸如銅、鋁等導電材料制作，磁 感應膜512為采用導電金屬形成的巨磁阻膜（GMR)、隧穿效應磁阻膜（TMR)或巨磁阻抗效應 膜（GMI)。
[0053] 上述實施例提供的芯片傳感器，將芯片焊盤設于基體的側面或下表面，徹底消除 了焊點尾部的凸起和線彎對磁感應膜與被測物體之間距離的影響，從而可以減小芯片與被 測物體之間的磁間隙，進而提高芯片磁傳感器的靈敏度。
[0054] 本實施例還提供一種芯片磁傳感器的制造方法，如圖7所示，包括以下步驟：
[0055] 步驟S1，提供芯片。
[0056] 芯片包括基體、磁感應膜以及芯片焊盤，磁感應膜設于基體的上表面，用于感應設 于被檢測物體內的磁標識的磁場；芯片焊盤設于基體的下表面或側面，即，芯片焊盤與磁感 應膜設于基體的不同面。磁感應膜和芯片焊盤通過導電通道電連接。
[0057] 步驟S2,提供線路板。
[0058] 將芯片固定于線路板，芯片位于線路板的通孔之間，并使芯片焊盤與設于線路板 的線路板焊盤電連接。
[0059] 步驟S3,通過焊接方式將線路板焊盤與芯片焊盤電連接。
[0060] 本實施例通過焊線電連接線路板焊盤與芯片焊盤，即將焊線的一端與線路板焊盤 電連接，另一端與芯片焊盤電連接。當芯片焊盤設于基體的底部時，可以不利用焊線，直接 將芯片焊盤和線路板焊盤焊接。焊接方式包括導電膠焊接、導電膜焊接或金屬熔焊，也可以 采用包括金球焊接，銀球焊接，錫球焊接等金屬球焊接方式焊接。
[0061] 步驟S4,提供導磁體，將設于導磁體的凸部插入電路板的通孔內，并使凸部的頂端 略高于芯片的頂端或齊平。
[0062] 由于芯片位于通孔之間，將凸部插入電路板的通孔內，即將芯片設于凸部之間。使 凸部的頂端略高于芯片的頂端或齊平，可以盡可能地減小永磁體對芯片的干擾。
[0063] 步驟S5,提供永磁體，永磁體與導磁體疊置，且永磁體設于導磁體的下方，即遠離 芯片一側。
[0064] 步驟S6,提供焊針，將焊針的一端與對應的線路板焊盤電連接。
[0065] 步驟S7,提供殼體，將芯片、線路板、導磁體和永磁體置于殼體內，焊針的另一端自 殼體內伸出，向殼體內灌入樹脂，樹脂凝固即將芯片、線路板、導磁體和永磁體固定。
[0066] 本實施例提供的芯片磁傳感器的制造方法，芯片焊盤設于基體的側面或下表面， 徹底消除了焊點尾部的凸起和線彎對磁感應膜與被測物體之間距離的影響，從而可以減 小芯片與被測物體之間的磁間隙，進而提高芯片磁傳感器的靈敏度。
[0067] 可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施 方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精 神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種芯片磁傳感器，包括： 芯片，其包括基體以及設于所述基體表面的磁感應膜、芯片焊盤和導電通路，所述磁感 應膜通過所述導電通路與所述芯片焊盤電連接，所述磁感應膜用于感應設于被檢測物體內 的磁標識的磁場； 線路板，用于固定所述芯片，其上設有線路板焊盤，所述芯片焊盤與所述芯片焊盤對應 電連接； 其特征在于，所述芯片焊盤設于所述基體的側面或下表面。
2. 根據(jù)權利要求1所述的芯片磁傳感器，其特征在于，還包括焊線，所述線路板焊盤與 所述芯片焊盤通過所述焊線對應電連接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的芯片磁傳感器，其特征在于，所述導電通路包括導電槽、導電 孔或導電柱，所述導電槽設于所述基體的側面；所述導電孔設于所述基體內；所述導電柱 設于所述基體的側面或所述基體內。
4. 根據(jù)權利要求1所述的芯片磁傳感器，其特征在于，所述芯片焊盤自所述基體依次 包括銅層、過渡層和鍍金層；或者依次包括銀層、過渡層和鍍金層。
5. 根據(jù)權利要求1所述的芯片磁傳感器，其特征在于，所述基體采用硅或氧化硅或氧 化鎂制作。
6. 根據(jù)權利要求1所述的芯片磁傳感器，其特征在于，還包括疊置地導磁體和永磁體， 所述導磁體位于所述被檢測物體一側； 所述導磁體設有對稱設置的凸部，所述凸部位于所述被檢測物體一側，所述芯片設于 所述凸部之間； 在所述線路板上設有與所述凸部匹配的通孔，所述導磁體的插入所述通孔。
7. 根據(jù)權利要求1所述的芯片磁傳感器，其特征在于，還包括： 永磁體，所述永磁體設有第一容腔； 導磁體，所述導磁體上設有凹部，所述芯片設于所述凹部，所述導磁體嵌套于所述第一 容腔。
8. 根據(jù)權利要求7所述的芯片磁傳感器，其特征在于，設置在所述永磁體上的第一容 腔為凹槽、凹坑或通孔。
9. 根據(jù)權利要求7所述的芯片磁傳感器，其特征在于，設置在所述導磁體上的凹部凹 槽、凹坑或通孔。
10. 根據(jù)權利要求6或7所述的芯片磁傳感器，其特征在于，所述導磁體采用硅鋼片材 料、坡莫合金或鐵氧體制作。
11. 根據(jù)權利要求6和7所述的芯片磁傳感器，其特征在于，還包括殼體，所述芯片、所 述永磁體、所述導磁體和所述線路板設于所述殼體內，所述芯片位于所述被檢測物體一側。
12. 根據(jù)權利要求11所述的芯片磁傳感器，其特征在于，還包括焊針，所述焊針的一端 借助所述線路板與對應的所述芯片焊盤電連接，另一端自所述殼體內伸出。
13. 根據(jù)權利要求1所述的芯片磁傳感器，其特征在于，所述焊線為金線、銀線、銅線或 錫線。
14. 根據(jù)權利要求1所述的芯片磁傳感器，其特征在于，所述磁感應膜為霍爾效應薄膜、 各向異性磁電阻薄膜、巨磁電阻薄膜、隧道磁電阻薄膜、巨磁阻抗薄膜或巨霍爾效應薄膜。
【文檔編號】G07D7/04GK104157070SQ201310177550
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月14日 優(yōu)先權日:2013年5月14日
【發(fā)明者】劉樂杰, 時啟猛, 曲炳郡 申請人:北京嘉岳同樂極電子有限公司