基于磁电阻技术的磁头制造技术

本实用新型专利技术公布了一种基于磁电阻技术的磁头，其包括至少一个或多个磁场感应方向相同的传感单元以及输出引针；所述传感单元用以检测磁性介质的漏磁场；所述输出引针的输入端和输出端分别与所述传感器的相应端口电连接，用以将传感器与系统连接；所述传感单元的敏感元件为巨磁电阻元件或磁性隧道结元件，所述巨磁电阻元件和磁性隧道结元件为纳米级厚度的多层膜结构，所述纳米级多层膜结构至少包含自由层、非磁性层以及钉扎层三层纳米级薄膜。传感器具有高灵敏度，高精度，小体积，高性噪比，抗干扰能力强的特点，实现了非接触测量且能够内置于移动终端中，适用于移动支付并有效地解决了JitterShift现象，适用于工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公布了一种基于磁电阻技术的磁头，其包括至少一个或多个磁场感应方向相同的传感单元以及输出引针；所述传感单元用以检测磁性介质的漏磁场；所述输出引针的输入端和输出端分别与所述传感器的相应端口电连接，用以将传感器与系统连接；所述传感单元的敏感元件为巨磁电阻元件或磁性隧道结元件，所述巨磁电阻元件和磁性隧道结元件为纳米级厚度的多层膜结构，所述纳米级多层膜结构至少包含自由层、非磁性层以及钉扎层三层纳米级薄膜。传感器具有高灵敏度，高精度，小体积，高性噪比，抗干扰能力强的特点，实现了非接触测量且能够内置于移动终端中，适用于移动支付并有效地解决了JitterShift现象，适用于工业化大规模生产。【专利说明】基于磁电阻技术的磁头
本技术涉及磁传感器
，特别涉及一种用于识别如磁卡、保密纸、票据以及支票等介质磁性的传感器。
技术介绍
日常生活中，磁性介质广泛应用于磁卡、保密纸、支票等领域。以磁卡为例，其记录介质具有以下特点:(I)磁性信号随着距离的衰减非常剧烈；(2)具有多个磁记录条，且需要信息加密；同时，由于现代生活和工作中对该类传感器提出了新的要求，即移动支付，要求传感器内置于如手机等移动终端中。针对以上特点，用于识别介质磁性介质的传感器需要具有以下特点:(I)高灵敏度、高精度、高信噪比、体积小和抗干扰能力强以适用于磁性介质的信号测量以及移动设备中复杂的干扰信号；(2)体积要足够小从而可以集成解码和加密芯片并可以内置于移动设备中；(3)功耗要足够低以适用于移动设备的要求；(4)需要非接触式检测(即传感器距离检测面有一定距离)以适用于移动支付。以POS机磁头为例，现有的磁性介质识别类传感器的结构为:(I)采用单个电感线圈或多个电感线圈阵列为敏感元件，灵敏度和精度非常低，不具备抗干扰能力，且功耗大，体积很大无法内置于移动设备中；(2)测量时必须紧密贴近磁卡使用，不能非接触使用。从上述可以看出，现有的传感器无法满足现代生活和工作的需要。目前磁性传感器的敏感元件有除电感线圈外，还有霍尔元件以及各向异性磁电阻元件。霍尔元件的灵敏度非常低，且体积大，但是难以实现轻薄化且由于本身的物理性能差导致其测量精度也很低。在磁卡的应用中，磁性介质的漏磁场在介质表面是比较强的，而各项异性磁电阻的饱和场(即工作场)非常低，因此磁介质的漏磁场很容易使各向异性磁电阻元件饱和，故使其无法成为介质识别类传感器的敏感元件。近年来，以巨磁电阻元件(Giant Magneto-resistance, GMR)和磁性隧道结元件(Magnetic Tunnel Junction, MTJ)为代表的磁电阻式传感元件较之现有的传感元件具有更小的体积，更高的精度和灵敏度，更好的温度特性以及高信噪比，由于该技术被集中应用在信息存储
中，在其它领域的应用还处于探索和小规模生产阶段，未能实现工业化大规模生产，同时在实际研发中，由于传感器和磁性介质之间距离的提升，会出现JitterShift现象，使输出信号严重失真。
技术实现思路
本技术目的在于针对现有技术的缺点提供一种具有闻灵敏度，闻精度，小体积，高性噪比，抗干扰能力强的识别磁性介质的传感器。本技术为实现上述目的，采用如下技术方案:基于磁电阻技术的磁头，其特征在于:其包括至少一个或多个磁场感应方向相同的传感单元以及输出引针；所述传感单元用以检测磁性介质的漏磁场；所述输出引针的输入端和输出端分别与所述传感器的相应端口电连接，用以将传感器与系统连接；所述传感单元的敏感元件为巨磁电阻元件或磁性隧道结元件,所述巨磁电阻元件和磁性隧道结元件为纳米级厚度的多层膜结构，所述纳米级多层膜结构至少包含自由层、非磁性层以及钉扎层三层纳米级薄膜。其进一步特征在于:所述传感单元为单电阻、半桥或全桥结构。进一步的:所述半桥为推挽半桥、参考半桥或梯度半桥，所述全桥为推挽全桥、参考全桥或梯度全桥。上述半桥、全桥的每个桥臂由一个或多个磁场敏感方向相同的巨磁电阻元件或磁性隧道结元件组成。上述梯度全桥和梯度半桥结构的所有桥臂的巨磁电阻元件或磁性隧道结元件的磁场敏感方向相同，并且全桥中相对位置的两个桥臂位于空间中的同一位置，相邻位置的两个桥臂位于空间中的不同位置。其进一步特征还在于:所述传感器还包括电路模块，所述电路模块的输入输出端分别与传感单元以及输出引针的相应端口电连接，所述电路模块含有信号放大单元、降噪单元和解码单元。上述电路模块还包含防静电单元。 上述电路模块还可以包含加密单元用于加密输出信号。上述电路模块为集成电路芯片，其输入端和输出端通过印刷线路板与传感单元的相应端口电连接。其进一步特征还有:所述巨磁电阻元件或磁性隧道结元件附近设置有软磁体。以上所述传感器包括支架，所述支架为非永磁材料，用以支撑所述传感器的所有部件。上述传感器包括外壳，所述外壳为非永磁材料，包覆于所述支架的外部，用以保护置于支架内的所述传感器的所有部件。本技术是一种采用巨磁电阻元件或磁性隧道结元件的磁性介质识别传感器，该传感器具有高灵敏度，高精度，小体积，高性噪比，抗干扰能力强的特点，实现了非接触测量且能够内置于移动终端中，适用于移动支付并有效地解决了研发过程中遇到的JitterShift现象，适用于工业化大规模生产。【专利附图】【附图说明】图1是基于磁电阻技术的磁头的侧视图。图2是采用多个传感单元的基于磁电阻技术的磁头的俯视图。图3是巨磁电阻元件和磁性隧道结元件的结构示意图。图4是巨磁电阻元件或磁性隧道结元件的输出曲线示意图。图5是多个磁性隧道结元件的串联示意图。图6是多个巨磁电阻元件的串联示意图。图7是是半桥式传感单元的电连接示意图。图8是半桥式传感单元的输出曲线示意图。图9是全桥式传感单元的电连接示意图。图10是全桥式传感单元的输出曲线示意图。图11是梯度全桥式传感单元的磁电阻的物理位置图。图12是多个传感单元的感应部分的电连接示意图。图13是在磁性隧道结(巨磁电阻元件)附近设置软磁体的示意图。【具体实施方式】下面结合附图及实施例对本技术的
技术实现思路
作进一步的描述。图1是本实施例提供的基于磁电阻技术的磁头的侧视图，包括传感单元11、电路模块12、外壳13、输出引针14、支架(图中未示出)以及印刷线路板15。传感单元11和电路模块12为芯片式，通过印刷线路板15将之对应的输出端和输入端电连接。传感单元11用以检测磁性介质21的漏磁场32，其磁场敏感方向为I。传感单元11的输出信号通过电路模块12处理后通过输出引针14传递至系统使用。输出引针14在本文中为一概念性描述，其为传感器和系统的连接单元，其与传感器相对应的输出端口和输入端口电连接，系统通过输出引针的输出端口接受数据，通过其输入端口给传感器供电。外壳13的主要作用是用于支撑容置其内的传感器部件，对材料限制不大，非硬磁材料即可。传感单元11的输入端和输出端分别与电路模块12上的相应端口电连接，输出引针14的相应端口与电路模块12的相应端口电连接，使得系统通过输出引针14与传感器的输入端和输出端导通。上述中的输入端和输出端为概念性描述，以传感单元为例，通过下面的详细阐述可以知道输入端具有Vbias和GND两个端口 ；对于单电阻或半桥，输出端具有V本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于磁电阻技术的磁头，其特征在于：其包括至少一个或多个磁场感应方向相同的传感单元以及输出引针；所述传感单元用以检测磁性介质的漏磁场；所述输出引针的输入端和输出端分别与所述传感器的相应端口电连接，用以将传感器与系统连接；所述传感单元的敏感元件为巨磁电阻元件或磁性隧道结元件，所述巨磁电阻元件和磁性隧道结元件为纳米级厚度的多层膜结构，所述纳米级多层膜结构至少包含自由层、非磁性层以及钉扎层三层纳米级薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白建民，王建国，黎伟，
申请(专利权)人：无锡乐尔科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32