[实用新型]一种单磁阻TMR磁场传感器芯片及验钞机磁头

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁场传感器领域，尤其是涉及一种单磁阻TMR磁场传感器芯片和基于此芯片制成的验钞机磁头。 

背景技术

在日常生活中，验钞机磁头的应用非常广泛，如自动售货机、点钞机等设备中均需要验钞机磁头。目前主流的验钞机磁头技术中，使用的是以锑化铟为敏感材料的磁头，磁力线垂直于检测面，在纸币经过磁头时，磁场会发生变化，通过检测磁场的变化，实现这种纸币真伪的鉴别。但是这种磁头的灵敏度低、信噪比低、体积大、温度稳定性差，可靠性较差。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种单磁阻TMR磁场传感器芯片以及验钞机磁头，以提高灵敏度、信噪比、温度稳定性以及可靠性，减小磁头的体积。 

本实用新型提供了一种单磁阻TMR磁场传感器芯片，包括： 

一种单磁阻TMR磁场传感器芯片，安装在磁激励元件上方，该芯片的感应方向与芯片表面平行，磁激励元件在芯片处产生的激励磁场的方向垂直于芯片表面，单磁阻TMR磁场传感器芯片包括: 

基片、沉积在基片上的磁偏置结构、磁电阻元件以及输入、输出接线端； 

磁电阻元件由至少一个MTJ单元构成； 

所述MTJ单元由至少一个MTJ串构成； 

所述MTJ串由至少一个MTJ构成； 

所述磁电阻元件的感应方向、所述MTJ的感应方向均与所述芯片 的感应方向相同； 

所述磁偏置结构在所述芯片处产生的偏置磁场的方向垂直于所述芯片的感应方向。 

优选的， 

所述磁电阻元件由至少两个MTJ单元并联或串联构成,所述MTJ单元沿着垂直或平行于所述单磁阻TMR磁场传感器芯片的感应方向排列，两个相邻MTJ单元之间的中心距为200-800μm； 

和/或; 

所述MTJ单元由至少两个MTJ串并联或串联构成,所述MTJ串沿着垂直或平行于所述单磁阻TMR磁场传感器芯片的感应方向排列，两个相邻MTJ串之间的中心距为20-100μm； 

和/或； 

所述MTJ串由至少两个MTJ并联或串联构成,所述MTJ沿着垂直或平行于所述单磁阻TMR磁场传感器芯片的感应方向排列，两个相邻MTJ之间的中心距为1-20μm。 

优选的，所述MTJ的俯视形状呈椭圆形，其长轴与短轴的长度之比大于3，且所述MTJ的短轴平行于所述芯片的感应方向。 

优选的，在没有外加磁场时，所述MTJ中自由层的磁化方向在所述磁偏置结构的作用下，平行于所述MTJ的长轴方向。 

优选的，所述磁偏置结构为块状或层状，其材料为磁偏置合金。 

优选的，所述磁偏置结构由两个相邻MTJ串之间的永磁体构成；沿着所述永磁体的磁化方向，在所述MTJ的两侧均放置有所述永磁体；所述磁激励元件在所述永磁体处产生的磁场小于所述永磁体的矫顽力的一半，并且要小于0.1T。 

优选的，所述磁偏置结构由沉积在所述MTJ上的磁性薄膜构成；所述磁激励元件在所述磁性薄膜处产生的磁场小于所述磁性薄膜的矫顽力的一半，并且要小于0.1T。 

优选的，所述磁偏置结构由沉积在所述MTJ上的交换作用层构成，所述交换作用层包括反铁磁层和与反铁磁层弱耦合的铁磁层。 

优选的，所述输入、输出接线端均至少包括两个引线键合焊盘，各引线键合焊盘位于所述单磁阻TMR磁场传感器芯片的两端。 

优选的，多个单磁阻TMR磁场传感器芯片之间通过所述引线键合焊盘电连接，形成传感器芯片组合，所述传感器芯片组合的感应区域面积大于单一所述单磁阻TMR磁场传感器芯片的感应区域面积。 

优选的，所述引线键合焊盘的长度为15-2000μm，宽度为15-1000μm。 

优选的，所述基片上设置有电连接导体，用于实现电连接，所述电连接导体的宽度不小于10μm。 

优选的，所述单磁阻TMR磁场传感器芯片的长度为500-3000μm，宽度为20-1500μm。 

本实用新型还对应提供了一种验钞机磁头，该磁头包括： 

至少一个如上面任一项所述的单磁阻TMR磁场传感器芯片、信号处理电路、磁激励元件、输出引脚以及线路板； 

所述磁激励元件安装在所述单磁阻TMR磁场传感器芯片的下方，用于提供一个激励磁场，使得在被测空间产生一个在芯片感应方向上的外加磁场； 

所述单磁阻TMR磁场传感器芯片感应外加磁场，并将其转化成电信号；