阅读说明：本技术 磁场传感器 (Magnetic field sensor ) 是由 田边圭 于 2018-03-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种使用更小型的传感器芯片,并且能够在宽的范围检测磁的磁传感器。其具备在x方向上排列的多个单位磁传感器(10),多个单位磁传感器(10)各自包含：传感器芯片(30),其具有形成有磁检测元件的元件形成面；以及磁性体(40),其配置于元件形成面上,并且使磁通集中于磁检测元件。磁性体(40)的x方向上的长度比传感器芯片(30)的x方向上的长度长。根据本发明,由于具有排列有多个具备比传感器芯片(30)长的磁性体(40)的单位磁传感器(10)的结构,因此,能够使传感器芯片(30)的尺寸小型化。因此,能够由1个集合基板制作更多的传感器芯片(30),使大幅削减部件成本成为可能。(The invention provides a magnetic sensor which uses a smaller sensor chip and can detect magnetism in a wide range. The magnetic sensor device is provided with a plurality of unit magnetic sensors (10) arranged in the x direction, wherein each of the plurality of unit magnetic sensors (10) comprises: a sensor chip (30) having an element formation surface on which a magnetic detection element is formed; and a magnetic body (40) which is disposed on the element formation surface and concentrates the magnetic flux on the magnetic detection element. The length of the magnetic body (40) in the x direction is longer than the length of the sensor chip (30) in the x direction. According to the present invention, since the sensor chip (30) has a structure in which a plurality of unit magnetic sensors (10) each including a magnetic body (40) longer than the sensor chip (30) are arranged, the sensor chip (30) can be downsized. Therefore, more sensor chips (30) can be produced from 1 aggregate substrate, and a significant reduction in component cost is possible.)

磁场传感器

技术领域

本发明涉及一种磁场传感器，特别是涉及一种适于嵌入于纸币的磁图形的读取的长型的磁传感器。

背景技术

在磁传感器中，由于用于读取嵌入于纸币的磁图形的磁传感器其应当检测磁的范围比较广，因此，有时使用多个传感器芯片。例如，在专利文献1中，公开了一种在一个方向上排列多个具有磁检测元件的传感器芯片而成的长型磁传感器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2005/083457号

发明内容

发明想要解决的技术问题

然而，在专利文献1所记载的磁传感器中，由于需要在一个方向上排列多个传感器芯片以不产生大的间隙，因此，需要多个大型的传感器芯片。因此，存在部件成本增加的问题。特别地，在短边方向扫描纸币的类型的磁传感器中，由于需要将传感器芯片排列在纸币的长边，因此，上述的问题更加显著。

因此，本发明的目的在于提供一种使用更小型的传感器芯片，并且能够在宽的范围检测磁的磁传感器。

用于解决技术问题的技术手段

本发明的磁传感器其特征在于，具备在规定方向上排列的多个单位磁传感器，所述多个单位磁传感器各自包含：传感器芯片，其具有形成有磁检测元件的元件形成面；以及磁性体，其配置于所述元件形成面上，并且使磁通集中于所述磁检测元件，所述磁性体的所述规定方向上的长度比所述传感器芯片的所述规定方向上的长度长。

根据本发明，由于具有排列有多个具备比传感器芯片长的磁性体的单位磁传感器的结构，因此，能够使传感器芯片的尺寸小型化。因此，能够由1个集合基板制作更多的传感器芯片，使大幅削减部件成本成为可能。

在本发明中，优选磁检测元件包含第1和第2磁检测元件，磁性体配置于第1磁检测元件和第2磁检测元件之间。由此，能够将由磁性体集磁的磁通均等地分配至第1磁检测元件和第2磁检测元件。

本发明的磁传感器也可以进一步具备固定在规定方向上邻接的磁性体彼此的非磁性构件。由此，能够不产生磁干扰，而互相支持邻接的磁性体彼此。

发明的效果

由此，根据本发明，能够使用更小型的传感器芯片，并且在宽的范围检测磁。因此，如果适用于如在短边方向扫描纸币的类型的磁传感器那样的长型磁传感器，则能够大幅地削减部件成本。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的磁传感器100的结构的大致立体图。

图2是用于说明磁传感器100的内部结构的模式图，图2(a)是大致侧视图，图2(b)是大致俯视图。

图3是用于说明单位磁传感器10的结构的大致立体图。

图4是用于说明单位磁传感器10的结构的大致俯视图。

图5是用于说明磁检测元件R1～R4的连接关系的电路图。

图6是用于说明第2实施方式的磁传感器200的内部结构的模式图，图6(a)是大致侧视图，图6(b)是大致俯视图。

图7(a)～(c)是示出磁性体40的形状的几个变形例的图。

具体实施方式

在下文中，一边参照附图，一边对本发明的优选实施方式进行详细地说明。

图1是示出本发明的第1实施方式的磁传感器100的结构的大致立体图。

本实施方式的磁传感器100是将x方向设为长边方向的长型磁传感器，具有构成xy面的检测头110。而且，当在y方向上移动的被测构件(未图示)通过检测头110时，可以扫描设置于被测构件的磁图案。作为被测构件没有特别地限制，但是可以列举纸币。纸币的扫描方向可以是短边方向和长边方向中的任一种，但是为了在短边方向扫描，需要将检测头110的x方向上的长度设为纸币的长边方向的长度以上。在这种情况下，检测头110的x方向上的长度设为例如十几厘米左右。

如图1所示，本实施方式的磁传感器100在壳体120的内部具有在x方向上排列有多个单位磁传感器10的结构。在图1中作为一个例子图示了6个单位磁传感器10，但是当然本发明不限于此。构成磁传感器100的单位磁传感器10的个数可以根据检测头110的x方向上的长度和每1个单位磁传感器10的x方向上的长度来适当地确定。例如，如果检测头110的x方向上的长度为约18cm，每1个单位磁传感器10的x方向上的长度为约1cm，则可以使用18个单位磁传感器10。检测头110的x方向上的长度由作为对象的被测构件的尺寸来确定，每1个单位磁传感器10的x方向上的长度由要求的分辨率来确定。

图2是用于说明磁传感器100的内部结构的模式图，图2(a)是大致侧视图，图2(b)是大致俯视图。

如图2所示，将x方向设为长边方向的基板20配置于磁传感器100的内部，多个单位磁传感器10搭载于基板20的表面。单位磁传感器10由具有磁检测元件的传感器芯片30和固定于传感器芯片30的磁性体40构成。磁性体40是由铁氧体等的高导磁率材料制成的板状的长方体，起到使磁通集中于传感器芯片30的作用。在此，x方向上邻接的2个磁性体40不接触，经由微小间隙G而被分开。另一方面，传感器芯片30的x方向上的长度与磁性体40的x方向上的长度相比足够小，因此，在x方向上邻接的2个传感器芯片30彼此充分地分开。另外，磁性体40的y方向上的宽度与传感器芯片30的y方向上的宽度相比足够小。

间隙G是不能检测磁图形，或者检测灵敏度大幅降低的部分。因此，间隙G的x方向上的宽度优选设计为尽可能地窄。但是，当在x方向上邻接的2个磁性体40接触时，由于在单位磁传感器10间产生磁干扰，因此，必须布置成使两者不直接接触。

图3以及图4是用于说明单位磁传感器10的结构的图，图3是大致立体图，图4是大致俯视图。

如图3和图4所示，基板20具有安装区域21，在安装区域21安装有单位磁传感器10。单位磁传感器10由具有大致长方体形状的传感器芯片30和将x方向设为长边方向的板状的磁性体40构成。在作为传感器芯片30的上表面的元件形成面31，形成有4个磁检测元件R1～R4和多个端子电极32，这些端子电极32经由键合线BW与设置于基板20的端子电极22连接。作为磁检测元件R1～R4，优选使用电阻根据磁场的方向而变化的磁阻效应元件(MR元件)。磁检测元件R1～R4的磁化固定方向全部与图4的箭头P所示的方向(y方向)一致。

在传感器芯片30的元件形成面31固定有板状的磁性体40。磁性体40配置于磁检测元件R1、R3和磁检测元件R2、MR4之间。此处，磁检测元件R1、R3在y方向上的位置相同，磁检测元件R2、R4在y方向上的位置相同。另外，磁检测元件R1、R4在x方向上的位置相同，磁检测元件R2、R3在x方向上的位置相同。磁性体40起到使垂直方向(z方向)的磁通集中的作用，并且由磁性体40集磁的磁通基本均等地分配于y方向。因此，垂直方向的磁通基本均等地被给予至磁检测元件R1～R4。

图5是用于说明磁检测元件R1～R4的连接关系的电路图。

如图5所示，磁检测元件R1、R2串联连接于提供电源电位Vdd的端子电极32和提供接地电位Gnd的端子电极32之间。同样地，磁检测元件R3、R4也串联连接于提供电源电位Vdd的端子电极32和提供接地电位Gnd的端子电极32之间。而且，磁检测元件R1与磁检测元件R2的连接点的电位Va经由规定的端子电极32输出至外部，磁检测元件R3与磁检测元件R4的连接点的电位Vb经由另一个端子电极32输出至外部。

而且，由于磁检测元件R1、R3在俯视时从磁性体40观察配置于一侧(在图4中为上侧)，并且磁检测元件R2、R4在俯视时从磁性体40观察配置于另一侧(在图4中为下侧)，因此，磁检测元件R1～R4构成差分桥式电路，并且能够以高灵敏度检测对应于磁通密度的磁检测元件R1～R4的电阻变化。即，由于磁检测元件R1～R4全部具有相同的磁化固定方向，因此，在俯视时从磁性体40观察位于一侧的磁检测元件R1、R3的电阻变化量与俯视时从磁性体40观察位于另一侧的磁检测元件R2、R4的电阻变化量之间产生差。该差被图5所示的差分桥式电路放大。但是，在本发明中并非必须使用4个磁检测元件R1～R4，例如也可以使用2个磁检测元件(R1和R4)。

本实施方式的磁传感器100中，在x方向上排列有多个具有这样的结构的单位磁传感器10。而且，由于单位磁传感器10所包含的磁性体40的x方向上的长度与传感器芯片30的x方向上的长度相比足够长，因此，能够使用更小型的传感器芯片30，并且扫描x方向上的整个宽度。通常，由于传感器芯片30使用集合基板而制作，因此，其尺寸越小，由1个集合基板能够取得多个的传感器芯片30的数量增加，从而可以削减成本。而且，根据本实施方式的磁传感器100，由于通过磁性体40来确保单位磁传感器10的x方向上的扫描宽度，因此，能够使传感器芯片30的x方向上的尺寸更加小型。由此，与现有的长型磁传感器相比，能够大幅削减构件成本。

并且，由于由磁性体40集磁的磁通集中于小型的传感器芯片30上的磁检测元件R1～R4，因此，也能够得到更高的检测灵敏度。

图6是用于说明第2实施方式的磁传感器200的内部结构的模式图，图6(a)是大致侧视图，图6(b)是大致俯视图。

如图6所示，本实施方式的磁传感器200，与第1实施方式的磁传感器100的不同之处在于，其进一步具备固定在x方向上邻接的2个磁性体40的非磁性构件50。其它的结构与第1实施方式的磁传感器100相同，因此，对相同的要素赋予相同的符号，并且省略重复的说明。

非磁性构件50例如由树脂制成，并且起到固定并连结在x方向上邻接的2个磁性体40彼此的作用。因此，即使在磁性体40的x方向上的长度较长的情况下，也能够更稳定地支撑磁性体40。此外，由于其由树脂等导磁率低的材料构成，因此，也不会产生不同的单位磁传感器10间的磁干扰。

图7(a)～(c)是示出磁性体40的形状的几个变形例的图。

图7(a)所示的磁性体40具有以下的形状：上表面是平坦的，而下表面有高低差，并且与传感器芯片30接触的部分在z方向的高度高、不与传感器芯片30接触的部分在z方向的高度低。由此，能够使由磁性体40集磁的磁通通过传感器芯片30集中。

图7(b)所示的磁性体40具有以下的形状：下表面是平坦的，而上表面是弯曲的，并且越靠近x方向上的端部则z方向的高度变得越高。由此，由于在x方向上距传感器芯片30的距离越远，则由磁性体40产生的集磁效果越高，因此，期望在x方向上得到平稳的检测特性。

图7(c)所示的磁性体40具有以下的形状：上下表面均是平坦的，而越靠近x方向上的端部，则y方向的厚度增加。由此，由于在x方向上距传感器芯片30的距离越远，则由磁性体40产生的集磁效果越高，因此，期望在x方向上得到平稳的检测特性。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离本发明的要旨的范围内进行各种修改，当然这些也包括在本发明的范围内。

符号的说明

10 单位磁传感器

20 基板

21 安装区域

22 端子电极

30 传感器芯片

31 元件形成面

32 端子电极

40 磁性体

50 非磁性构件

100、200 磁传感器

110 检测头

120 壳体

BW 键合线(bonding wire)

G 间隙(gap)

R1～R4 磁检测元件