CN104915614B - 磁头及读卡器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁头，包括芯片、线路板和附件，所述芯片包括衬底、磁感应膜和芯片焊盘，所述磁感应膜和所述芯片焊盘设于所述衬底的表面，所述芯片焊盘作为所述芯片的输入输出端与所述磁感应膜对应电连接；在所述线路板上设有布线和线路板焊盘，所述线路板焊盘与所述布线对应电连接；所述附件固定于所述线路板，所述芯片固定于所述附件的侧面，而且，所述芯片的顶面与所述附件的顶面的朝向一致，所述磁感应膜设于所述芯片的侧面；所述芯片的输入输出端与设于所述附件的附件焊盘对应电连接，所述线路板焊盘与所述附件焊盘对应电连接。该磁头灵敏度高，使用寿命长。此外，本发明还提供一种读卡器。

Description

磁头及读卡器

技术领域

本发明涉及一种磁头及包含该磁头的读卡器。

背景技术

磁卡通过设于其内的磁条可用于记录客户信息、个人认证等，极大地方便了人们的日常生活。与此同时，用于重现记录于磁卡内的磁信息的读卡器也被广泛地使用。磁头为读卡器的关键部件，即读卡器是借助磁头来读取磁卡内的磁信息，磁头的灵敏度决定了读卡器的灵敏度。在实际使用时，磁头的检测面与磁卡之间的距离越小，读卡器的灵敏度越高。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是针对读卡器中存在的上述缺陷，提供一种磁头及读卡器，其灵敏度高，而且制作方便、成本低。

为此，本发明提供一种磁头，包括：

芯片，所述芯片包括衬底、磁感应膜和芯片焊盘，所述磁感应膜和所述芯片焊盘设于所述衬底的表面，所述芯片焊盘作为所述芯片的输入输出端与所述磁感应膜对应电连接；

线路板，在所述线路板上设有布线和线路板焊盘，所述线路板焊盘与所述布线对应电连接；

还包括附件，所述附件固定于所述线路板，所述芯片固定于所述附件的侧面，而且，所述芯片的顶面与所述附件的顶面的朝向一致，所述磁感应膜设于所述芯片的侧面；所述芯片的输入输出端与设于所述附件的附件焊盘对应电连接，所述线路板焊盘与所述附件焊盘对应电连接。

其中，所述磁感应膜紧靠所述芯片的顶面设置。

其中，所述芯片的顶面不低于所述附件的顶面。

其中，所述芯片焊盘与所述磁感应膜设于所述芯片的同一面，所述芯片焊盘与所述附件焊盘通过导电金属线电连接。

其中，所述磁感应膜与所述芯片的顶面之间的最短距离小于50微米。

其中，所述芯片包括2n条磁感应膜，每两条所述磁感应膜形成一惠斯通半桥，共形成n个惠斯通半桥；或者，所述芯片包括4m条所述磁感应膜，每四条所述磁感应膜形成一惠斯通全桥，共形成m个惠斯通全桥；或者，所述芯片包括L条磁感应膜，每条所述磁感应膜形成一单臂电阻或阻抗元件，共形成L个单臂电阻或阻抗元件；其中，n、m、L为≥1的整数。

其中，所述磁感应膜包括GMR膜、巨磁阻抗膜、霍尔效应膜、各向异性磁阻膜、隧道效应磁阻膜或巨霍尔效应膜。

其中，还包括外壳，所述芯片、所述线路板和所述附件设于所述外壳内。

其中，在所述外壳的检测面还设有窗口，设于所述外壳内的所述芯片与所述窗口的位置相对。

其中，还包括封装层，用于封装所述芯片、所述附件和所述支撑体。

其中，所述附件采用陶瓷材料制作。

本发明还提供一种读卡器，包括磁头，所述磁头采用本发明提供的磁头。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的磁头，包括附件，芯片设于附件的侧面，而且磁感应膜设于所述芯片的侧面，这样可以使磁感应膜靠近磁头的检测面，缩小磁感应膜与被测介质之间的距离，从而提高磁头的灵敏度；而且，使芯片焊盘与导电金属线的焊接不影响磁感应膜与被测介质之间的距离，以及可避免芯片焊盘与导电金属线的焊接点的脱落，提高磁头的使用寿命。

本发明提供的读卡器灵敏度高，而且使用寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例磁头的结构示意图；

图2为本发明实施例芯片的结构示意图；

图3为本发明实施例另一种附件的结构示意图；

图4为本发明另一实施例磁头的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的磁头及读卡器进行详细描述。

如图1所示，磁头包括芯片1、线路板2和附件3，芯片1固定于附件3的侧面，附件3固定于线路板2的顶面。需要说明的是，在本实施例所提及的顶面是图1中所示的上表面，如附件3的顶面就是指图1所示的附件3的上表面；底面是与顶面相对的面，即图1中所示的下表面，如附件3的底面就是指图1所示的附件3的下表面；侧面是夹在顶面和底面之间的面。芯片1的顶面和附件3的顶面与被测介质之间的距离最小。

芯片1包括衬底11、磁感应膜12和芯片焊盘13，磁感应膜12和芯片焊盘13设于衬底11的同一面，并且芯片焊盘13作为芯片的输入输出端与磁感应膜12对应电连接。衬底11采用硅衬底或蓝宝石衬底或其它合适的衬底。

在本实施例中，如图2所示，芯片1包括两条磁感应膜12和三个芯片焊盘13，三个芯片焊盘13与两条磁感应膜12对应电连接，以形成惠斯通半桥电路。当芯片1感应磁场时，惠斯通半桥电路会输出差分电压信号。实际上，芯片1可以包括2n条磁感应膜12，每两条磁感应膜12形成一惠斯通半桥，共形成n个惠斯通半桥；或者，每个芯片包括4m条磁感应膜12，每四条磁感应膜12形成一惠斯通全桥，共形成m个惠斯通全桥；或者，芯片包括L条磁感应膜12，每条磁感应膜12形成一单臂电阻或阻抗元件，共形成L个单臂电阻或阻抗元件；其中，n、m、L为≥1的整数。换言之，芯片1可以包括多个输出通道。磁感应膜可以为GMR膜、巨磁阻抗膜、霍尔效应膜、各向异性磁阻膜、隧道效应磁阻膜或巨霍尔效应膜。另外，每个磁头可以包括一个或多个芯片1，每个芯片1可以包括一个或多个输出通道。

附件3采用陶瓷材料制作。在附件3的侧面设有附件焊盘31。如图1所示，芯片1固定于附件3的侧面，并使芯片1设置磁感应膜12的面位于芯片1的侧面。而且，芯片焊盘13和磁感应膜12设于衬底11的同一面，即芯片焊盘13位于芯片1的侧面，以降低芯片1的制作成本。在此还需说明的是，芯片1的侧面是相对于芯片1的顶面而言的，芯片1的顶面是指芯片1中距离被测介质最近的面。芯片1的顶面和附件3的顶面也可被认为是磁头的检测面。在附件3上也可以成对地设置附件焊盘31，每对附件焊盘31电连接，每对附件焊盘31中一个与芯片焊盘13电连接，另一个与线路板焊盘电连接。

附件焊盘31和芯片焊盘13通过导电金属线（如金线）6电连接。在焊接导电金属线6和芯片焊盘13时，导电金属线6的顶端要比芯片焊盘13高出几十甚至上百微米。如果将芯片1设置磁感应膜12的面设置为距离被测介质最近的面，那么导电金属线6与芯片焊盘13的焊接不仅会增加磁感应膜12与被测介质之间的距离，而且导电金属线6与芯片焊盘13的焊接点容易在使用过程中脱落。本实施例芯片焊盘13未设置于距离被测介质最近的面，因此，芯片焊盘13与导电金属线6的电连接不影响磁感应膜12与被测介质的距离；而且，由于导电金属线6与芯片焊盘13的焊接点不在磁头的检测面，在使用过程中导电金属线6与芯片焊盘13的焊接点不容易脱落。

优选地，磁感应膜12紧靠芯片1的顶面设置，即磁感应膜12设于芯片1的侧面并靠近其顶面一侧，而且是尽量靠近芯片1的顶面，以缩小磁感应膜12与被测介质之间的距离，从而提高磁头的灵敏度。更优选地，磁感应膜12与芯片1的顶面之间的最短距离小于50微米，这样既可提高磁头的灵敏度，又可在加工磁头过程中，避免磁感应膜12受损。

在本实施例中，芯片1的顶面与附件3的顶面齐平。然而，本发明并不局限于此。实际上，芯片1的顶面可以高于附件3的顶面，也可以低于附件3的顶面。当芯片1的顶面低于附件3的顶面时，磁感应膜12与被测介质之间的距离较大，磁头的灵敏度较差。因此，优选芯片1的顶面不低于附件3的顶面。

附件焊盘31设于附件3的侧面。实际上，如图3所示，附件焊盘31也可以分为两部分，即一部分附件焊盘31位于附件3的侧面，另一部分附件焊盘31位于附件3的底面。使用时，如图4所示，附件焊盘31位于附件3侧面的部分与芯片焊盘13通过导电金属线6对应电连接，附件焊盘31位于附件3底面的部分直接与设于线路板2的线路板焊盘对应电连接，即，将附件焊盘31位于附件3底面的部分与线路板焊盘叠置并焊接，这样可以省去导电金属线，而且，焊接比较牢固，使用时不易脱落。

在线路板2上设有第一线路板焊盘21a、第二线路板焊盘21b和布线22，而且第一线路板焊盘21a和第二线路板焊盘21b通过布线22对应电连接。附件焊盘31通过导电金属线6与第一线路板焊盘21a对应电连接。第二线路板焊盘21b为标贴焊盘或与焊针7连接，用于磁头与其它部件的电连接。

当附件焊盘31包括两部分时，首先将附件3与线路板2叠置，并使附件焊盘31与第一线路板焊盘21a的位置对应；然后将附件焊盘31与第一线路板焊盘21a对应焊接。这种设置方式不仅有利于将附件3和线路板2的电连接，而且由于附件3和线路板2的焊点位于附件和线路板2之间，附件3和线路板2的焊点稳定，不易脱落。

在本实施例中，磁头还包括封装层（图中未示出），用于封装芯片1、线路板2和附件3，封装层既可保护芯片1、线路板2和附件3，提高磁头的使用寿命，又可提高磁头的美观度。

在另一实施例中，磁头可还包括外壳，芯片1、线路板2、附件3设于外壳内，然后用封装胶将其封装固定。在安装时，使芯片1和附件3的顶面要紧贴外壳检测面的内表面，外壳检测面是外壳距离被检测介质最近的面。在外壳的检测面上还可以设置贯穿壳体厚度的窗口，将芯片1置于外壳内时，芯片1与窗口的位置相对。

由于制作成本的限制，芯片1的尺寸较小。但要实现线路板2的功能，如线路板2需要与焊针7电连接，甚至还需要设置放大电路或滤波电路，因此，线路板2的尺寸较大。然而，附件3的功能单一，不需要与焊针电连接，也不需要设置放大电路或滤波电路，附件3的尺寸可以根据设计需要任意放大或缩小。借助附件3可缩小磁头顶端的尺寸，将扩大磁头的应用范围。此外，在将芯片1和线路板2设于外壳内时，固定于线路板2的芯片1很难紧靠外壳检测面，导致芯片1与被测介质之间的距离较大。附件3可缩小芯片1与被测介质之间的距离。

另外，借助附件3可以使芯片焊盘13与导电金属丝的焊接点设于磁头的侧面，这不仅可以减小芯片1与被测介质之间的距离，而且可以提高芯片焊盘13与导电金属丝的焊接的牢固性，提高磁头的使用寿命。

上述实施例提供的磁头包括附件，芯片设于附件的侧面，而且磁感应膜设于所述芯片的侧面，这样可以使磁感应膜靠近磁头的检测面，缩小磁感应膜与被测介质之间的距离，从而提高磁头的灵敏度；而且，使芯片焊盘与导电金属线的焊接不影响磁感应膜与被测介质之间的距离，以及可避免芯片焊盘与导电金属线的焊接点的脱落，提高磁头的使用寿命。

此外，本发明还提供一种读卡器，包括磁头和处理器，磁头采用上述实施例提供的磁头，用于感应被测介质的磁信号而输出电压信号。磁头的输出端与处理器连接，处理器依据磁头输出的电压信号而获得所需的信息。该读卡器灵敏度高，而且使用寿命长。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种磁头，包括：

芯片，所述芯片包括衬底、磁感应膜和芯片焊盘，所述磁感应膜和所述芯片焊盘设于所述衬底的表面，所述芯片焊盘作为所述芯片的输入输出端与所述磁感应膜对应电连接；

线路板，在所述线路板上设有布线和线路板焊盘，所述线路板焊盘与所述布线对应电连接；

其特征在于，还包括附件，所述附件固定于所述线路板，所述芯片固定于所述附件的侧面，而且，所述芯片的顶面与所述附件的顶面的朝向一致，所述磁感应膜和所述芯片焊盘设于所述芯片的侧面，所述磁感应膜紧靠所述芯片的顶面设置；所述芯片焊盘与设于所述附件的附件焊盘对应电连接，所述线路板焊盘与所述附件焊盘对应电连接,而且芯片焊盘未设置于距离被测介质最近的面。

2.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，所述芯片的顶面不低于所述附件的顶面。

3.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，所述芯片焊盘与所述磁感应膜设于所述芯片的同一面，所述芯片焊盘与所述附件焊盘通过导电金属线电连接。

4.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，所述磁感应膜与所述芯片的顶面之间的最短距离小于50微米。

5.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，所述芯片包括2n条磁感应膜，每两条所述磁感应膜形成一惠斯通半桥，共形成n个惠斯通半桥；或者，所述芯片包括4m条所述磁感应膜，每四条所述磁感应膜形成一惠斯通全桥，共形成m个惠斯通全桥；或者，所述芯片包括L条磁感应膜，每条所述磁感应膜形成一单臂电阻或阻抗元件，共形成L个单臂电阻或阻抗元件；其中，n、m、L为≥1的整数。

6.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，所述磁感应膜包括巨磁阻膜、巨磁阻抗膜、霍尔效应膜、各向异性磁阻膜、隧道效应磁阻膜或巨霍尔效应膜。

7.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，还包括外壳，所述芯片、所述线路板和所述附件设于所述外壳内。

8.根据权利要求7所述的磁头，其特征在于，在所述外壳的检测面还设有窗口，设于所述外壳内的所述芯片与所述窗口的位置相对。

9.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，还包括封装层，用于封装所述芯片和所述附件。

10.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，所述附件采用陶瓷材料制作。

11.一种读卡器，包括磁头，其特征在于，所述磁头为权利要求1-10任意一项所述的磁头。