CN103003711B

CN103003711B - 磁传感器装置

Info

Publication number: CN103003711B
Application number: CN201180037420.1A
Authority: CN
Inventors: 尾込智和; 白花良治; 庄司俊明; 武舎武史; 井上甚; 冈田正明
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2015-03-04
Anticipated expiration: 2031-07-28
Also published as: KR20130018984A; CN103003711A; EP2600164A4; US20130119980A1; US9234947B2; EP2600164A1; KR101376987B1; WO2012015012A1

Abstract

通过在输送纸币（5）的中空部（2）的壁面设置将不同极相向配置的第一磁铁（6）和第二磁铁（7），从而在中空部（2）形成在磁铁的相向方向的磁场分量和纸币（5）的输送方向的磁场分量中分别包含零点的梯度磁场。在纸币（5）与第一磁铁（6）之间设置AMR元件（10）。AMR元件（10）被多层基板包围并且被树脂包覆。AMR元件（10）设置在上述输送方向的梯度磁场的磁场强度为零点附近的弱磁场强度区域中。纸币（5）在梯度磁场的强磁场强度区域中通过。

Description

磁传感器装置

技术领域

本发明涉及对形成于纸币等的被感测物的微小磁性图案进行检测的磁传感器装置。

背景技术

磁传感器装置是为了对形成于纸币的磁性图案等的微小磁性图案进行检测而被使用的。在磁传感器装置中，有使用具有电阻值根据所施加的磁场的强度而发生变化的特性的磁阻元件的磁传感器装置。在纸币等的纸页状介质中包含的磁性图案的剩余磁化弱。因此，为了检测磁性图案，必须将磁阻效应元件设置在磁场强的环境中，进而在磁阻效应元件的附近输送纸币。

可是，在非接触型的磁传感器装置中，将被感测物与磁阻效应元件分离地配置。因此，存在磁阻效应元件的电阻值的变化量小、包含在被感测物中的磁性图案的检测灵敏度低的问题。此外，在现有的磁传感器装置中，存在由于磁传感器装置的组装误差或被感测物的通路位置的偏差导致检测灵敏度偏差的问题。

在专利文献1中公开了使被感测物的检测灵敏度提高的技术。根据专利文献1中公开的技术，磁传感器装置由分别具备高电位侧磁阻元件和低电位侧磁阻元件的2个磁传感器构成。2个磁传感器以一方的高电位侧磁阻元件与另一方的低电位侧磁阻元件相面对的方式相对地配置，以输出反转信号的方式进行接线。而且，对从各磁传感器输出的信号以放大器进行差动放大。其结果是，在各磁传感器的输出信号中，同相噪声分量被除去，信号分量被放大，S/N比变大。

此外，在专利文献2中，公开了通过在保护壳体的表面使被感测物压接移动而使被感测物的通路位置的偏差小的磁传感器装置。在该磁传感器装置中，为了露出磁阻元件芯片的引线，使用形成有露出引线的绝缘膜。绝缘膜的露出引线在除去了磁阻元件芯片面上的绝缘层的器件孔内与磁阻元件芯片的电极连接。此外，为了保护磁阻元件芯片、露出引线，设置有保护壳体。为了使磁阻元件芯片和保护壳体绝缘，在磁阻元件芯片与保护壳体之间形成空气间隙（air gap）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001–21631号公报；

专利文献2：日本特开平8–86848号公报。

发明内容

发明要解决的课题

可是，在专利文献1所公开的磁传感器装置中，需要隔着被感测物相向配置的2个磁传感器。此外，为了改善从磁传感器输出的信号的S/N比并且使被感测物的检测灵敏度提高，需要对各磁传感器的输出信号进行差动放大的差动放大电路。此外在专利文献1中，为了使被感测物的检测灵敏度提高，设置有使被感测物的输送路径的磁场强度提高的偏置磁铁，但是被感测物在与半导体磁阻效应元件相比更远离偏置磁铁的位置通过。由此，由被感测物产生的磁场强度的变化小，不能谋求磁传感器的高输出化。

此外，在专利文献2中，在磁阻元件芯片的电路整体形成了绝缘层之后，为了对磁阻元件芯片的电极和露出引线进行连接，需要从磁阻元件芯片除去绝缘层的工序。因此，制造工序变得复杂。此外，通过形成空气间隙，从而配置在磁传感器装置的外侧（保护壳体的外侧）的被检测物与磁阻元件芯片之间的距离变大。因此，产生被感测物的检测灵敏度降低的问题。

本发明正是鉴于上述事项而完成的，其目的在于提供一种磁传感器装置，即使具有磁性图案的被感测物与磁阻效应元件分离，也灵敏度良好地检测出被感测物的磁性图案。

此外，本发明的另一目的在于提供一种高灵敏度的非接触型磁传感器装置。

用于解决课题的方案

为了实现上述目的，本发明的第一观点的磁传感器装置具备：

框体，具备作为被感测物的插入口的第一狭缝、作为从所述第一狭缝插入的所述被感测物的输送路径的中空部、以及作为在所述中空部中输送的所述被感测物的排出口的第二狭缝；

第一磁铁，设置在所述中空部，沿着所述被感测物的输送方向彼此交替地配置磁极；

第二磁铁，在所述中空部中设置在隔着所述输送路径与所述第一磁铁相向的位置，沿着所述输送方向相向地配置与所述第一磁铁的磁极不同的磁极，由此在与所述第一磁铁之间在所述输送方向形成连续的梯度磁场；

磁阻效应元件，设置在所述被感测物与所述第一磁铁之间，具有输出端子，检测在所述梯度磁场内通过的所述被感测物的磁分量，由此电阻值发生变化；

基板，将来自所述磁阻效应元件的所述输出端子的电阻值变化从焊盘输出至外部，并且包围所述磁阻效应元件；以及

电连接单元，对所述基板的所述焊盘和所述磁阻效应元件的所述输出端子进行电连接，

所述磁阻效应元件设置在所述梯度磁场的磁场强度为零点附近的弱磁场强度区域中，

所述被感测物在与所述弱磁场强度区域相比磁场强度强的所述梯度磁场的磁场强度区域中通过。

本发明的第二观点的磁传感器装置具备：

框体，形成有作为被感测物的插入口的第一狭缝、作为从所述第一狭缝插入的所述被感测物的输送路径的中空部、以及作为在所述中空部中输送的所述被感测物的排出口的第二狭缝；

第二磁铁，在所述中空部中设置在隔着所述输送路径与所述第一磁铁相向的位置，沿着所述输送方向相向地配置与所述第一磁铁的磁极不同的磁极，由此在与所述第一磁铁之间形成在与所述第一磁铁的相向方向的磁场分量和所述输送方向的磁场分量中分别包含零点的梯度磁场；

磁阻效应元件，设置在所述被感测物和所述第一磁铁之间，具有输出端子，检测在所述梯度磁场内通过的所述被感测物的磁分量，由此电阻值发生变化；

所述磁阻效应元件设置在所述输送方向上的所述梯度磁场的磁场强度为零点附近的弱磁场强度区域中，

本发明的第三观点的磁传感器装置具备：

所述磁阻效应元件设置在如下区域中，即所述梯度磁场在所述输送方向的磁场分量为零点附近的强度，并且所述梯度磁场在所述相向方向的磁场分量为强磁场强度的区域，

所述被感测物通过所述梯度磁场在所述相向方向的磁场分量为强磁场强度的区域。

本发明的第四观点的磁传感器装置具备：

第二磁铁，在所述中空部中设置在隔着所述输送路径与所述第一磁铁相向的位置，沿着所述输送方向相向地配置与所述第一磁铁的磁极不同的磁极，由此在与所述第一磁铁之间在所述输送方向上形成连续的梯度磁场；

多个磁阻效应元件，在所述被感测物与所述第一磁铁之间，在与所述输送方向正交的方向上设置成阵列状，具有输出端子，检测在所述梯度磁场内通过的所述被感测物的磁分量，由此电阻值发生变化；

基板，将来自所述多个磁阻效应元件的所述输出端子的电阻值变化从多个焊盘输出至外部，并且将所述多个磁阻效应元件包围在一起；以及

电连接单元，对所述基板的各个所述焊盘和所述磁阻效应元件的各个所述输出端子进行电连接，

所述多个磁阻效应元件设置在所述梯度磁场的磁场强度为零点附近的弱磁场强度区域中，

本发明的第五观点的磁传感器装置具备：

各所述磁阻效应元件设置在如下区域中，即所述梯度磁场在所述输送方向的磁场分量为零点附近的强度，并且所述梯度磁场在所述相向方向的磁场分量为强磁场强度的区域，

发明效果

根据本发明，第一磁铁和第二磁铁以使不同磁极相向的方式进行配置。因此，被感测物的输送方向的磁场强度与第一磁铁和第二磁铁的相向方向上的磁场强度变成包含零点的梯度磁场。而且，被感测物在该梯度磁场的磁场强度强的区域通过，由此即使磁阻效应元件与被感测物分离，也灵敏度良好地检测出被感测物的磁性图案。

附图说明

图1是将本发明的实施方式1的磁传感器装置以与被检测体的输送方向平行的垂直面切断后的剖视图。

图2是图1所示的磁传感器装置的II-II线的剖视图。

图3是表示AMR元件向多层基板的安装状态的放大图。

图4是表示从中空部观察多层基板侧的AMR元件的安装状态的俯视图。

图5是表示实施方式1的磁传感器装置的AMR元件与外部电路的连接状态的概略图。

图6是表示由第一磁铁和第二磁铁生成的输送方向的磁场分布的概略图。

图7是表示图6所示的X轴方向的磁场强度在第一磁铁与第二磁铁的相向方向的强度变化的图表。

图8是表示施加于AMR元件的磁场与AMR元件的电阻变化率的关系的图表。

图9是实施方式1的具有曲折形状的电阻图案的AMR元件的俯视图。

图10是表示将AMR元件粘接在第一磁铁的表面的安装状态的放大图。

图11是表示本发明的实施方式2的磁传感器装置的从中空部观察多层基板侧的AMR元件的安装状态的俯视图。

图12是表示实施方式2的磁传感器装置的AMR元件与外部电路的连接状态的概略图。

图13是实施方式2的具有曲折形状的电阻图案的AMR元件的俯视图。

图14是表示本发明的实施方式3的线型磁传感器装置的从中空部观察多层基板侧的AMR元件的安装状态的俯视图。

图15A是表示本发明的实施方式4的线型磁传感器装置的构造的正视图。

图15B是表示实施方式4的线型磁传感器装置的构造的放大图，表示图15A的范围A。

图16是表示本发明的实施方式5的线型磁传感器装置的构造的放大图，表示相当于图15A的范围A的部位。

图17是表示本发明的实施方式6的线型磁传感器装置的构造的放大图，表示相当于图15A的范围A的部位。

图18A是表示本发明的实施方式7的线型磁传感器装置的构造的正视图。

图18B是表示实施方式7的线型磁传感器装置的构造的放大图，表示图18A的范围B。

图19是表示本发明的实施方式8的包含输送单元的磁传感器装置的构造的正视图。

图20是从被检测体的输送方向观察本发明的实施方式9的磁传感器装置的剖视图。

图21是表示在实施方式9中由第一磁铁和第二磁铁生成的被检测体的输送方向以及第一磁铁和第二磁铁的相向方向的磁场分布的概略图。

图22A是表示图21中的X轴方向和Z轴方向的磁场强度的强度变化的图表，表示输送方向（X轴方向）的磁场在相向方向（Z轴方向）的强度变化。

图22B是表示图21中的X轴方向和Z轴方向的磁场强度的强度变化的图表，表示相向方向（Z轴方向）的磁场在输送方向（X轴方向）的强度变化。

图23A是说明实施方式9的磁传感器装置的检测原理的磁力线矢量图。

图23B是说明实施方式9的磁传感器装置的检测原理的磁力线矢量图。

图23C是说明实施方式9的磁传感器装置的检测原理的磁力线矢量图。

图24是从被检测体（被感测物）的输送方向观察本发明的实施方式10的磁传感器装置的剖视图。

图25是表示在实施方式10中由第一磁铁用磁轭和第二磁铁用磁轭生成的输送方向（X轴方向）以及相向方向（Z轴方向）的磁场分布的概略图。

图26是从被检测体（被感测物）的输送方向观察本发明的实施方式11的磁传感器装置的剖视图。

具体实施方式

（实施方式1）

以下，参照图1和图2对本发明的实施方式1的磁传感器装置201进行说明。在这里，图1是将磁传感器装置201以与被检测体（被感测物）的输送方向平行的垂直面切断后的剖视图。图2是图1所示的磁传感器装置201的II–II线剖视图。

如图示那样，磁传感器装置201具备框体1。框体1由分别为矩形状态的上框体1u和下框体1s构成。上框体1u和下框体1s由例如磁性体等构成。

在上框体1u的内部形成有作为被感测物的输送路径以及磁铁收容部而发挥作用的中空部2。在框体1的一个侧面（侧壁）形成有作为被感测物的插入口的与中空部2连通的第一狭缝3。第一狭缝3在读取宽度的方向（与被检测体的输送方向正交的方向）上延伸。在框体1的与上述一个侧面相向的侧面（侧壁）形成有作为被感测物的排出口的与中空部2连通的第二狭缝4。第二狭缝4与第一狭缝3平行地延伸。在本实施方式中，从第一狭缝3插入作为被检测体的包含磁性图案的纸币5，将中空部2作为输送路径对纸币5进行输送并从第二狭缝4排出。

下框体1s具有上表面开口了的容器形状，从下方支承多层基板9。

在框体1的中空部2（上框体1u的中空部2与下框体1s的中空部2）中，第一磁铁6和第二磁铁7从纸币5分离地设置。第一磁铁6和第二磁铁7设置在隔着纸币5的输送路径彼此相向的位置。

第一磁铁6和第二磁铁7沿着纸币5的输送方向以使不同的磁极相向的方式进行配置。即，第一磁铁6和第二磁铁7分别具有沿着纸币5的输送方向配置的N极S极，第一磁铁6的N极与第二磁铁7的S极相向配置，第一磁铁6的S极与第二磁铁7的N极相向配置。由此，在第二磁铁7与第一磁铁6之间，在输送方向形成连续的梯度磁场。

在第一磁铁6的输送路径（中空部2）侧，从纸币5分离地设置有多层基板9。多层基板9以玻璃环氧树脂（glass epoxy）等树脂形成。在多层基板9安装有各向异性磁阻效应元件（AMR元件）10。AMR元件10设置在纸币5（纸币5的输送位置）与第一磁铁6之间。AMR元件10在基板表面具备电阻体。AMR元件10具有如下特性：对在梯度磁场内通过的纸币5的磁分量进行检测，由此电阻值发生变化。该电阻值的变化是通过与在AMR元件10的电阻体中流过的电流的方向正交的磁场发生变化而产生的。

图3是表示AMR元件10向多层基板9的安装状态的放大图。图4是表示从中空部2观察多层基板9侧的AMR元件10的安装状态的俯视图。如图3及图4所示，多层基板9由第一层基板91、第二层基板92、以及第三层基板93构成。在多层基板9设置有孔部9a。孔部9a通过第一层基板91的孔部91a与第二层基板92的孔部92a连通而构成。孔部91a的开口具有比孔部92a的开口大的凹构造。

以粘接材料将AMR元件10固定在露出于孔部92a的第三层基板93的表面。AMR元件10被多层基板9包围。在AMR元件10设置有电极101a~101c。电极101a~101c与电极111a~111c分别以金属线12连接。电极111a~111c设置在露出于孔部91a的第二层基板92的表面。电极111a~111c通过传输线路11与外部焊盘112a~112c连接。外部焊盘112a~112c设置在多层基板9的外部的背面。在外部焊盘112a~112c连接有信号处理电路、偏置电压等的外部电路。第一层基板91的孔部91a与第二层基板92的孔部92a被树脂13密封。以不超过第一层基板91的表面的方式将树脂13填充在孔部91a和孔部92a中。多层基板9将来自AMR元件10的输出端子的电阻值变化从外部焊盘112a~112c输出至外部。

如图4所示，在AMR元件10，以长边在与输送方向（X轴方向）正交的方向、即读取宽度方向（Y轴方向）上延伸的方式邻接地配置有电阻体图案102a和电阻体图案102b。电阻体图案102a、102b分别呈矩形形状。电阻体图案102a、102b以矩形形状的长边在读取宽度方向（Y轴方向）上延伸的方式平行地配置。电阻体图案102a、102b的一个端部彼此串联连接。该串联连接的连接点与作为AMR元件10的输出端子的电极101b连接。电阻体图案102a的另一个端部连接于电极101a。电阻体图案102b的另一个端部连接于电极101c。

图5是表示本发明的实施方式1的磁传感器装置201的AMR元件10与外部电路的连接状态的概略图。电极101a通过金属线12（电连接单元）连接于电极111a，进而经由外部焊盘112a连接于直流电源电压Vcc。电极101b通过金属线12连接于电极111b，进而经由外部焊盘112b连接于信号处理用的处理电路15。电极101c通过金属线12连接于电极111c，进而经由外部焊盘112c被直流接地（GND）。

图6是表示由第一磁铁6和第二磁铁7生成的输送方向（X轴方向）的磁场分布的概略图。图7是表示图6所示的X轴方向的磁场强度在第一磁铁6与第二磁铁7的相向方向（Z轴方向）的强度变化的图表。再有，在图6中记载了图1所示的结构要素中的为了说明磁场分布所需要的结构要素，其它省略。

图6中示出由第一磁铁6和第二磁铁7生成的磁力线17。磁力线17从第一磁铁6的N极朝向第一磁铁6的S极，从第二磁铁7的N极朝向第二磁铁7的S极。在第一磁铁6和第二磁铁7的相向方向（Z轴方向）上，磁力线17的强度在第一磁铁6、第二磁铁7的表面附近变为最大，在第一磁铁6与第二磁铁7的间隙G的中间地点变为零。

图7是表示计算了在第一磁铁6和第二磁铁7的间隙G处的磁场强度的X轴方向分量在Z轴方向的强度变化的结果的图表。在图7的图表中，横轴表示从第一磁铁6起的距离Z。纵轴表示上述磁场的X轴方向分量的磁场强度Bx。上述强度变化的计算是在如下条件下进行的：将第一磁铁6和第二磁铁7的输送方向的长度A设为10mm，将第一磁铁6和第二磁铁7的厚度B设为5mm，将间隙G设为5mm，将第一磁铁6和第二磁铁7的材质设为钕烧结磁铁。

如图7所示，在间隙G中，在其中间地点（Z=2.5mm=G/2）产生X轴方向分量的磁场强度Bx变为零的梯度磁场。AMR元件10设置在梯度磁场的磁场强度Bx为零点附近的弱磁场强度区域中。

图8是表示施加于AMR元件10的磁场与AMR元件10的电阻变化率的关系的图表。例如，如图7所示，在Z=2.55mm附近磁场强度Bx变为5mT的状况下，如图8所示，在使用饱和磁场为5mT的AMR元件10的情况下，AMR元件10配置在从第一磁铁6离开Z=2.5~2.55mm左右的弱磁场强度区域中。由此，对AMR元件10施加输出不饱和的适当的偏置磁场。最优选的是，将AMR元件10配置在从第一磁铁6离开了Z=2.52mm左右的位置。由此，对AMR元件10施加磁场强度Bx=2.5mT左右的偏置磁场。因此，AMR元件10的灵敏度斜率变得最大，AMR元件10的输出变得最高。

此外在实施方式1中，以与AMR元件10相比对纸币5施加更大的磁场的方式设定纸币5的通过位置。以下，针对其理由和具体的纸币5的通过位置进行说明。

在对AMR元件10施加了偏置磁场的状态下在X轴方向上输送纸币5的情况下，首先，纸币5的磁性图案搭在电阻体图案102a上，由此电阻体图案102a附近的磁场Bx发生变化。另一方面，电阻体图案102b附近的磁场Bx不变化。因此，仅电阻体图案102a的电阻值发生变化，电极101b的电位发生变化。

之后，进一步在X轴方向上输送纸币5，当纸币5的磁性图案搭在电阻体图案102a、102b这两者上时，电阻体图案102a、102b的电阻值均发生变化。因此，电极101b的电位变为与中空部2中不存在纸币5时相同的电位。

进一步输送纸币5，当纸币5的磁性图案仅搭在电阻体图案102b上时，仅电阻体图案102b的电阻值发生变化。因此，电极101b的电位向与上述相反的方向变化。由此，AMR元件10检测纸币5的磁性图案的边缘。

纸币5搭在电阻体图案102a、102b上时的磁场变化与纸币5周围的磁场（施加于纸币5的磁场）成比例，以AMR元件10检测该磁场变化。因此，为了谋求AMR元件10的高输出化，需要与AMR元件10相比对纸币5施加更大的磁场。因此在实施方式1中，纸币5的通过位置被设定在与设置AMR元件10的弱磁场强度区域相比磁场强度强的磁场强度区域中。

在纸币5的通过位置处于Z=3mm附近的情况下，如图7所示，施加于纸币5的磁场为大约77mT。在纸币5与AMR元件10离开距离并且纸币5的通过位置处于Z=4mm附近的情况下，如图7所示，施加于纸币5的磁场为大约240mT。即，在AMR元件10与纸币5分离并且纸币5的通过位置从Z=3mm变更到Z=4mm的情况下，对纸币5施加大约3倍的磁场，因此即使AMR元件10与纸币5分离，也灵敏度良好地检测出纸币5的磁性图案。

此外，在将AMR元件10设置在Z=2.5~2.55mm的位置的状况下将纸币5的通过位置设定在Z=4mm附近的情况下，AMR元件10与纸币5的间隔变为1.5mm左右。因此，AMR元件10与纸币5变为非接触的状态。因此AMR元件10被保护。

如上所述，在将AMR元件10设置在Z=2.5~2.55mm的位置并且将纸币5的通过位置设定在Z=4mm附近的情况下，磁传感器装置201例如如以下那样进行制造。

AMR元件10的厚度通常为0.5mm左右，为了使电阻体图案102a、102b位于Z=2.52mm的地点，将第三层基板93的厚度设定为2.02mm。

将第二层基板92的厚度设定为与AMR元件10的厚度相同的0.5mm。通过这样做，从而能够将对第二层基板92的电极111a~111c与AMR元件10的电极101a~101c进行连接的金属线12的线弧高度（loop height）抑制为最小。

将第一层基板91的厚度设定为与金属线12的线弧高度相同程度的0.3mm。在第一层基板91的孔部91a和第二层基板92的孔部92a以不从第一层基板91的表面突出的方式涂敷粘性低的环氧类树脂13，由此利用树脂13保护AMR元件10和金属线12。此外，没有妨碍纸币5的输送的突起物，多层基板9的表面与纸币5的间隔被稳定地维持在1.2mm左右。

根据实施方式1，使纸币5在梯度磁场的强磁场强度区域中通过，由此即使AMR元件10与纸币5分离，也灵敏度良好地检测出纸币5的磁性图案。

此外，通过在多层基板9的凹形状的孔部9a安装AMR元件10，在孔部9a中填充树脂13，从而保护AMR元件10。此外，通过以不从第一层基板91的表面突出的方式填充树脂13，从而获得没有突出部的纸币5的输送路径。

再有，在实施方式1中，将AMR元件10的电阻体图案102a、102b做成矩形形状，但是也可以如图9所示那样，做成长边在读取宽度方向（Y轴方向）上延伸的曲折形状。通过这样做，从而与电阻体图案102a、102b为矩形形状的情况相比，电阻体图案102a、102b的电阻值增加。因此，AMR元件10的磁场变化的检测灵敏度提高，磁传感器装置201的检测灵敏度增加。

此外，在实施方式1中，将AMR元件10粘接在多层基板9的第三层基板93的表面，但是AMR元件10的电阻变化率或饱和磁场强度与实施方式1不同，此外，在使AMR元件10与第一磁铁6接近的情况下，也可以如图10所示那样，将多层基板9的孔部9a做成贯通构造（第一磁铁6的表面露出的构造），将AMR元件10粘接于第一磁铁6的输送路径（中空部2）侧的表面。

此外在实施方式1中，作为磁阻效应元件，使用了AMR元件10，但是也可以代替其使用巨磁阻效应（GMR）元件或隧道磁阻效应（TMR）元件。

（实施方式2）

图11是表示本发明的实施方式2的磁传感器装置202的从中空部2观察多层基板9侧的AMR元件10的安装状态的俯视图。图12是表示本发明的实施方式2的磁传感器装置202的AMR元件10与外部电路的连接状态的概略图。在图11和图12中，对与图4相同的结构要素标注同一附图标记，省略其说明。在图11中，AMR元件10的电阻体图案102a以矩形形状的长边在与输送方向（X轴方向）正交的方向、即读取宽度方向（Y轴方向）上延伸的方式进行配置。电阻体图案102c以矩形形状的长边在输送方向（X轴方向）上延伸的方式进行配置。电阻体图案102a与电阻体图案102c的一个端部彼此串联连接。该串联连接的连接点与AMR元件10的电极101b连接。此外，电阻体图案102a的另一个端部连接于电极101a。电阻体图案102c的另一个端部连接于电极101c。

在磁传感器装置202中，电极101a通过金属线12连接于电极111a，进而经由外部焊盘112a连接于直流电源电压Vcc。电极101b通过金属线12连接于电极111b，进而经由外部焊盘112b连接于信号处理电路15。电极101c通过金属线12连接于电极111c，进而经由外部焊盘112c被直流接地（GND）。

在实施方式2中，与实施方式1同样地，在X轴方向施加偏置磁场，由此对电阻体图案102a施加偏置磁场。另一方面，由于偏置磁场不在磁敏感方向上，所以不会对电阻体图案102c施加偏置磁场。在该状态下在X轴方向上输送纸币5，当纸币5的磁性图案搭在电阻体图案102a上时，电阻体图案102a附近的磁场发生变化。其结果是，电阻体图案102a的电阻值发生变化。另一方面，如上述那样，即使电阻体图案102c附近的磁场发生变化，由于电阻体图案102c不对该变化磁敏感，所以电阻体图案102c的电阻值总是固定。在该状态下的电极101b的电位在纸币5的磁性图案位于AMR元件10上的情况下发生变化，在纸币5的磁性图案不位于AMR元件10上的情况下不发生变化。由此，AMR元件10不是检测纸币5的磁性图案的边缘，而是检测纸币5的磁性图案的存在本身。

在实施方式2中，AMR元件10对纸币5的磁性图案的存在本身进行检测，由此不依赖于纸币5的磁性图案的边缘形状，也不被电磁噪声等的影响所左右，能够稳定地检测纸币5的磁性图案。此外，外来噪声的影响小，能够稳定地获得纸币5的磁性图案的检测信号。

再有，如图13所示，也可以将电阻体图案102a形成为长边在读取宽度方向（Y轴方向）上延伸的曲折形状，将电阻体图案102c形成为长边在输送方向（X轴方向）上延伸的曲折形状。通过这样做，从而与电阻体图案102a、102c为矩形形状的情况相比，电阻体图案102a、102c的电阻值增加。因此，AMR元件10的磁场变化的检测灵敏度提高，磁传感器装置的检测灵敏度增加。

（实施方式3）

图14是表示本发明的实施方式3的线型磁传感器装置203的从中空部2观察多层基板9侧的AMR元件10的安装状态的俯视图。在图14中，对与图11相同的结构要素标注同一附图标记，省略其说明。在线型磁传感器装置203中，在多层基板9的孔部9a中，在与输送方向（X轴方向）正交的方向、即读取宽度方向（Y轴方向）上呈阵列状地安装有AMR元件10。线型磁传感器装置203进行与实施方式2的磁传感器装置202同样的工作。再有，在图14的例子中，作为AMR元件10的电阻体图案，使用图11所示的实施方式2的电阻体图案102a、102c，但是也可以使用图13所示的电阻体图案102a、102c或图4及图9所示的实施方式1的电阻体图案102a、102b。

如以上那样，在实施方式3中，通过在读取宽度方向上呈阵列状地配置多个AMR元件10，从而AMR元件10的感测宽度扩大。

再有，在图14的例子中，将所有的AMR元件10收容在1个孔部9a中，但是也可以在与输送方向（X轴方向）正交的方向（Y轴方向）上呈阵列状地配置多个AMR元件10和多层基板9，在1个多层基板9的孔部9a中收容1个AMR元件10。在该情况下，各多层基板9将来自作为AMR元件10的输出端子的电极101b的电阻值变化从外部焊盘112a~112c分别输出至外部。即使这样做，AMR元件10的感测宽度也扩大。

（实施方式4）

图15A是表示本发明的实施方式4的线型磁传感器装置204的构造的正视图。图15B是表示本发明的实施方式4的线型磁传感器装置204的构造的放大图，表示图15A的A范围。在图15A和图15B中，对与图1相同的结构要素标注同一附图标记，省略其说明。在线型磁传感器装置204中，在金属托架（carrier）191的中空部2侧的表面呈阵列状邻接地安装有多个AMR元件10。金属托架191以热阻小的铝等的非磁性体的金属形成。以粘接剂将各AMR元件10粘接于金属托架191的表面。在AMR元件10的阵列周围，在金属托架191的中空部2侧的表面粘接有基板192。基板192以玻璃环氧树脂等树脂形成。AMR元件10的表面被环氧树脂等非导电性树脂13密封。以不超过基板192的表面的方式涂敷树脂13。在金属托架191的另一个面设置有第一磁铁6。

框体1由设置有第一磁铁6的第一框体1a和设置有第二磁铁7的第二框体1b构成。第一框体1a和第二框体1b具有能够以中空部2为界而离合的构造。将金属托架191固定于第一框体1a。使用嵌合销18来对第一框体1a和第二框体1b进行定位。

如以上那样，在实施方式4中，因为将AMR元件10安装在热阻小的金属托架191的表面，所以高效率地将AMR元件10的热排热至金属托架191。因此AMR元件10的温度上升被抑制。

（实施方式5）

图16是表示本发明的实施方式5的线型磁传感器装置的构造的放大图，表示相当于图15A的A范围的部位。在图16中，对与图15A和图15B相同的结构要素标注同一附图标记，省略其说明。在实施方式5的线型磁传感器装置中，利用树脂13对基板192的中空部2侧的表面整体和AMR元件10进行密封。树脂13的中空部2侧的表面整体被电屏蔽板31覆盖。电屏蔽板31以铝等的非磁性体的金属形成。

如以上那样，在实施方式5中，因为在作为纸币5的输送路径的中空部2与AMR元件10之间配置有电屏蔽板31，所以，AMR元件10被保护而免受由纸币5的带电引起的静电噪声或配置在磁传感器装置的周围的装置产生的电噪声的影响。

（实施方式6）

图17是表示本发明的实施方式6的线型磁传感器装置的构造的放大图，表示相当于图15A的A范围的部位。在图17中，对与图15相同的结构要素标注同一附图标记，省略其说明。在实施方式6的线型磁传感器装置中，与实施方式5同样地，利用树脂13对基板192的中空部2侧的表面整体与AMR元件10进行密封。树脂13的中空部2侧的表面整体被维护板（maintenance plate）32覆盖。维护板32以树脂或非磁性体的金属形成。维护板32将AMR元件10的在阵列方向的两端部固定于金属托架191或第一框体1a。使用螺丝等进行该固定，维护板32能够从金属托架191或第一框体1a拆装。

根据上述结构，进入到中空部2中的磁性体的异物被吸引到第一磁铁6侧，附着在维护板32的表面。在维护板32的表面附着有异物的情况下，将第一框体1a和第二框体1b分离，之后，取下固定维护板32的螺丝。然后，清扫维护板32或者更换维护板32，由此从中空部2除去异物。

在实施方式6中，通过使用维护板32，从而能够一次除去进入到中空部2中的异物。因此，中空部2的清扫变得简单。

再有，通过将维护板32设置在第二框体1b的中空部2侧的表面，从而进一步获得上述效果。此外，在以铝等的非磁性体的金属形成维护板32时，也获得实施方式5的效果。

（实施方式7）

图18A是表示本发明的实施方式7的线型磁传感器装置207的构造的正视图。图18B是表示线型磁传感器装置207的构造的放大图，表示图18A的B范围。在图18A和图18B中，对与图15A和图15B相同的结构要素标注同一附图标记，省略其说明。在实施方式7的线型磁传感器装置207中，第一框体1a由支承第一磁铁6的保持块1d和支承保持块1d并与第二框体1b嵌合的嵌合块1c构成。经由调节器41将保持块1d以在上下可动的状态固定于嵌合块1c。

在实施方式7中，通过保持块1d在上下移动，从而能够调整第一磁铁6与第二磁铁7的间隔。因此，能够调整由组装公差引起的磁场分布的偏差或者调整第一磁铁6与第二磁铁7的间隔以使从AMR元件10获得最优的输出。

（实施方式8）

图19是表示本发明的实施方式8的包含输送单元的磁传感器装置208的构造的正视图。在图19中，对与图1和图15相同的结构要素标注同一附图标记，省略其说明。在磁传感器装置208中，以越靠外侧第一狭缝3的上下方向的宽度变得越大的方式在第一狭缝3形成锥形部3a。作为上述输送单元的输送辊61由上下的辊构成，以高速输送纸币5，向第一狭缝3输送。输送辊61以纸币5在中空部2的上下方向的中央附近通过的方式送出纸币5。

在实施方式8中，因为在第一狭缝3形成锥形部3a，所以纸币5从第一狭缝3顺利地输送至中空部2。

再有，优选的是，在输送辊61设置磁化功能。在该情况下，将纸币5在被磁化后的状态下输送至磁传感器装置208，因此AMR元件10的检测灵敏度提高。

（实施方式9）

图20是从被检测体（被感测物）的输送方向观察本发明的实施方式9的磁传感器装置209的剖视图。在图20中，对与图1相同的结构要素标注同一附图标记，省略其说明。在实施方式9中，从图1所示的位置（N极与S极的边界线上的位置）起在输送方向（X轴方向）上挪动地配置AMR元件10。

图21是表示在实施方式9中由第一磁铁6和第二磁铁7生成的纸币5的输送方向（X轴方向）以及第一磁铁6和第二磁铁7的相向方向（Z轴方向）的磁场分布的概略图。图22A和图22B是表示图21中的X轴方向和Z轴方向的磁场强度的强度变化的图表。图22A表示输送方向（X轴方向）的磁场在相向方向（Z轴方向）的强度变化，图22B表示相向方向（Z轴方向）的磁场在输送方向（X轴方向）的强度变化。图23A、图23B及图23C是说明实施方式9的磁传感器装置209的检测原理的磁力线矢量图，对图21所示的C范围进行放大表示。再有，在图21和图23中记载了图20的结构要素中的为了说明磁场分布所需要的结构要素，其它省略。

在实施方式9中，第一磁铁6和第二磁铁7沿着纸币5的输送方向以使不同的磁极相向的方式进行配置，由此，如图22A和图22B所示，在中空部2形成在第一磁铁6与第二磁铁7相向的方向（Z轴方向）的磁场分量和输送方向（X轴方向）的磁场分量中分别包含零点的梯度磁场。

AMR元件10设置在输送方向（X轴方向）的梯度磁场的磁场强度为零点附近的弱磁场强度区域中。纸币5在与弱磁场强度区域相比磁场强度强的梯度磁场的强磁场强度区域中通过。具体地说，AMR元件10设置在如下区域中，即梯度磁场在输送方向（X轴方向）的磁场分量为零点附近的强度，并且在第一磁铁6与第二磁铁7的相向方向（Z轴方向）的梯度磁场的磁场分量为强磁场强度的区域。纸币5通过梯度磁场在相向方向的磁场分量为强磁场强度的区域。该强磁场强度区域的磁场强度例如是100mT以上400mT以下。

在具有上述结构的磁传感器装置209中，如图21所示，在配置有AMR元件10的区域中的磁力线17从第一磁铁6的N极朝向第二磁铁7的S极。如图23A所示，磁力线17从相向方向（Z轴方向）稍微向输送方向（X轴方向）倾斜，因此其X分量作为AMR元件10的偏置磁场而发挥作用。

当纸币5向AMR元件10靠近过来时，如图23B所示，磁力线17向纸币5侧倾斜，由此输送方向（X轴方向）的磁场变小。另一方面，当纸币5从AMR元件10离开时，如图23C所示，磁力线17向纸币5侧倾斜，由此输送方向（X轴方向）的磁场变大。通过磁场的X轴方向分量像这样发生变化，从而AMR元件10的电阻值根据纸币5的位置而变化，通过该变化能够感测纸币5。

根据实施方式9，对AMR元件10施加的磁场在第一磁铁6与第二磁铁7相向的方向（Z轴方向）上为主分量，对AMR元件10施加的磁场在输送方向（X轴方向）的强度不会根据AMR元件10在相向方向（Z轴方向）的位置而较大地变化。因此，组装精度提高。

此外，磁场的主分量变为AMR元件10不磁敏感的相向方向的分量，由此不用考虑AMR元件10的饱和，能够在相向方向施加大的磁场。因此，能够对纸币5施加大的磁场，能够稳定地获得AMR元件10的输出。

再有，实施方式9的磁传感器装置209能够形成为呈阵列状地安装有AMR元件10的线型磁传感器装置。在该情况下，各AMR元件10设置在如下区域中，即梯度磁场在输送方向的磁场分量为零点附近的强度，并且梯度磁场在上述相向方向的磁场分量为强磁场强度的区域。

（实施方式10）

图24是从被检测体（被感测物）的输送方向观察本发明的实施方式10的磁传感器装置210的剖视图。在图24中，对与图1相同的结构要素标注同一附图标记，省略其说明。实施方式10的磁传感器装置210为以下结构：在图1所示的实施方式1的结构中，在第一磁铁6的输送方向的两侧面新设置由一对磁性体构成的第一磁轭81，此外，在第二磁铁7的输送方向的两侧面新设置由一对磁性体构成的第二磁轭82。

图25是表示在实施方式10中由第一磁铁用磁轭81和第二磁铁用磁轭82生成的输送方向（X轴方向）以及相向方向（Z轴方向）的磁场分布的概略图。再有，在图25中记载了图24的结构要素中的为了说明磁场分布所需要的结构要素，其它省略。

构成第一磁铁用磁轭81的各磁性体是具有规定厚度P（磁铁厚度B＞P）的板状的软磁性体。第一磁铁用磁轭81的各磁性体以相向方向（Z轴方向）的上侧端部从第一磁铁6的上侧端部起具有固定的突出量的方式安装在第一磁铁6的两侧。再有，第一磁铁用磁轭81的各磁性体以相向方向（Z轴方向）的上侧端部与第一磁铁6一致的方式安装在第一磁铁6的两侧也可。

构成第二磁铁用磁轭82的各磁性体是具有规定厚度的板状的软磁性体。第二磁铁用磁轭82的各磁性体以相向方向（Z轴方向）的下侧端部从第二磁铁7的下侧端部起具有固定的突出量的方式安装在第二磁铁7的两侧。再有，第二磁铁用磁轭82的各磁性体以相向方向（Z轴方向）的下侧端部与第二磁铁7一致的方式安装在第二磁铁7的两侧也可。

第一磁铁用磁轭81向第一磁铁6的安装、第二磁铁用磁轭82向第二磁铁7的安装通过粘接、一体成型、磁力的吸引等方法来进行。

根据实施方式10，如图25所示，将从第一磁铁6、第二磁铁7的侧面发出的磁力线17聚磁到磁轭厚度P。进而，从第一磁铁6、第二磁铁7的N极侧磁轭端发出磁力线19。磁力线19描绘出朝向相对的S极的磁轭端的环。通过该现象，与仅使第一磁铁6与第二磁铁7相向的情况（未设置第一磁铁用磁轭81、第二磁铁用磁轭82的情况）相比，能够对纸币5施加大的磁场。其结果是，稳定地获得AMR元件10的输出。

此外，通过将第一磁铁用磁轭81、第二磁铁用磁轭82分别安装在第一磁铁6、第二磁铁7的两侧面，从而能够使读取宽度方向（Y轴方向）的磁力均匀化。再有，实施方式10的磁传感器装置210能够形成为呈阵列状地安装有AMR元件10的线型磁传感器装置。通过这样做，从而各通道间的偏置磁场的偏差被抑制。其结果是，能够抑制AMR元件10的线间的输出的偏差。因此，能够提高成品率，并且削减制造成本。

（实施方式11）

图26是从被检测体（被感测物）的输送方向观察本发明的实施方式11的磁传感器装置211的剖视图。在图26中，对与图20相同的结构要素标注同一附图标记，省略其说明。在实施方式11中，在图20所示的实施方式9的结构中，在第一磁铁6的输送方向的两侧面新设置由一对磁性体构成的第一磁轭81，此外，在第二磁铁7的输送方向的两侧面新设置由一对磁性体构成的第二磁轭82。

根据实施方式11，与实施方式10同样地，能够稳定地获得AMR元件10的输出。此外，实施方式11的磁传感器装置211也能够形成为呈阵列状地安装有AMR元件10的线型磁传感器装置。通过这样做，从而获得抑制线间的输出偏差的效果。

应当认为本次公开的实施方式在所有方面为例示，而不是限制。本发明的范围不通过上述说明来示出，而是通过专利权利要求书来示出，意图包含与专利权利要求书均等的意思和范围内的所有变更。

本申请基于2010年7月30日申请的日本专利申请2010–172367号、2010年11月16日申请的日本专利申请2010–256025号、以及2011年5月16日申请的日本专利申请2011–109627号。在本说明书中，引入了日本专利申请2010–172367号、日本专利申请2010–256025号、以及日本专利申请2011–109627号的说明书、专利权利要求书、附图整体。

附图标记的说明：

1 框体；

1a 第一框体；

1b 第二框体；

1c 嵌合块；

1d 保持块；

1u 上框体；

1s 下框体；

2 中空部；

3 第一狭缝；

3a 锥形部；

4 第二狭缝；

5 纸币（被感测物）；

6 第一磁铁；

7 第二磁铁；

9 多层基板；

9a 多层基板的孔部；

10 AMR元件（各向异性磁阻效应元件）；

11 传输线路；

12 金属线（电连接单元）；

13 树脂；

15 处理电路；

17、19 磁力线；

18 嵌合销；

31 电屏蔽板；

32 维护板；

41 调节器；

61 输送辊；

81 第一磁铁用磁轭；

82 第二磁铁用磁轭；

91 第一层基板；

91a 第一层基板的孔部；

92 第二层基板；

92a 第二层基板的孔部；

93 第三层基板；

101a、101b、101c AMR元件的电极；

102a、102b、102c 电阻体图案；

111a、111b、111c 传输线路的电极；

112a、112b、112c 传输线路的外部焊盘；

191 金属托架；

192 基板；

201、202、208、209、210、211 磁传感器装置；

203、204、207 线型磁传感器装置。

Claims

1.一种磁传感器装置，其中，具备：

框体，具备作为包含磁性图案的被感测物的插入口的第一狭缝、作为从所述第一狭缝插入的所述被感测物的输送路径的中空部、以及作为在所述中空部中输送的所述被感测物的排出口的第二狭缝；

第一磁铁，设置在所述中空部，沿着所述被感测物的输送方向配置彼此不同的2个磁极；

2.一种磁传感器装置，其中，具备：

框体，形成有作为包含磁性图案的被感测物的插入口的第一狭缝、作为从所述第一狭缝插入的所述被感测物的输送路径的中空部、以及作为在所述中空部中输送的所述被感测物的排出口的第二狭缝；

3.一种磁传感器装置，其中，具备：

4.根据权利要求1至3的任一项所述的磁传感器装置，其中，以不从所述基板的表面突出的方式用树脂覆盖所述磁阻效应元件和所述电连接单元。

5.根据权利要求1至3的任一项所述的磁传感器装置，其中，在所述磁阻效应元件中，在与所述输送方向正交的方向上串联连接地配置矩形形状的第一电阻体图案和矩形形状的第二电阻体图案，串联连接的所述第一电阻体图案与所述第二电阻体图案的连接点连接于所述输出端子。

6.根据权利要求5所述的磁传感器装置，其中，

所述第一电阻体图案以矩形形状的长边在与所述输送方向正交的方向上延伸的方式配置，

所述第二电阻体图案以矩形形状的长边在所述输送方向上延伸的方式配置。

7.根据权利要求5所述的磁传感器装置，其中，所述第一电阻体图案和所述第二电阻体图案分别是曲折形状。

8.根据权利要求1至3的任一项所述的磁传感器装置，其中，

所述磁阻效应元件和所述基板在与所述输送方向正交的方向上呈阵列状地配置有多个，

各所述基板将来自所述磁阻效应元件的所述输出端子的电阻值变化从所述焊盘分别输出至外部。

9.根据权利要求1至3的任一项所述的磁传感器装置，其中，在所述第一磁铁的输送方向的两侧面设置有由一对磁性体构成的第一磁轭，在所述第二磁铁的输送方向的两侧面设置有由一对磁性体构成的第二磁轭。

10.一种磁传感器装置，其中，具备：

11.一种磁传感器装置，其中，具备：