JPH01250084A - 磁気センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は非接触式の変位センサ等として使用される磁気
センサの改良に関する。

（従来の技術） 各種ＯＡ機器、家電機器等々において可動部分の位置を
検知し、検知した情報を電気信号に変換するセンサとし
て、磁気抵抗素子を用いた非接触式の変位センサが知ら
れている。

第２図（ａ）　　（ｂｌ及び（ｃｌ　は従来の非接触変
位センサとしての磁気抵抗素子の一例であり、アルミナ
、ガラス等の基板ＩＬには互いに直列接続された受感部
２，３が隣接して−・体化固定されるとともに各受感部
２．３の各外側端部及び中間の接続部には夫々第１乃至
第３のリード端Ｔ４．５．６が接続されている。各受感
部素子（象限素子）２．３は例えばＩｎ−３ｂ薄膜ラス
タープレート形磁気抵抗素Ｔであり、その磁気的特性を
同・に設定されている。

２つの受感部素子２．３に対して夫々大きさの異なる磁
界が加えられると、電気的中点が移動する。そして磁極
の直−トに位置する受感部素子２．３部分の抵抗だけが
磁気抵抗効果によって増加する。この性質を利用して、
固定された受感部素Ｔに対して磁石７を非接触状態でＸ
方向へ移動自在に配置することによって磁石７の移動を
受感部素子２．３と磁石７との相対変位として検出する
ことができる。

また、第３図（ａｌ　は従来の磁気センサにおける受感
部素子２周辺の断面図であり、基板Ｉ上の電極パターン
１０上に受感部素子２を固着するとともに、電極パター
ンｌＯに対してハンダ１）によってリード端子４を固着
し、さらにガラス薄板等の保護板１２で全面を覆って樹
脂接着剤等によって固着している。しかしながら、この
ような保護板の構成であると、受感部素子２及び半田付
は部１）に対して保護板１２を密着させることが困難で
あり、保護板１２下方に形成される間隙から外気が侵入
し易いため、湿気による素子の酸化を防ぐことができな
かった。また、各リード端子４．５．６は半田付けによ
って固定されてはいるが、半田付けでは充分な強度を得
ることが出来なかった。

第３図（ｂｌ　は素子２上面だけを保護板１２によって
覆う　方、半田付は部１）をエポキシ樹脂１３で被覆し
ている。このため、半田付は部１）における接続強度を
向上することができる。しかしながら、この場合も湿気
の侵入による素子２の酸化を防止することが出来ないば
かりか、また、各リード端子４．５，６は半田付けによ
って固定されてはいるが、実際に端子の接続強度を担う
のは接着剤１３であるため、大きな端子強度を必要とす
る用途には不向きであった。

また、」−記いずれの実施例においても基板１トから素
子等が突出しているため、センサの全体厚が増加して小
型化に対する障害となっている。

さらに、−・対の受感部素子２．３の配列位置決めに際
しては、基準となるものが存していないため、磁石７の
移動方向Ｘに沿って正確に配列することが困難であった
。

（発明の目的） 本発明は上記に鑑みてなされたものであり、全体厚を薄
くするとともに、耐湿性を向ヒさせることができる磁気
センサを提供することを目的としている。

（発明の概要） 本発明はＥ記目的を達成するため、磁気抵抗効果を何し
だ受感部素子と、該受感部素子を収納する凹所を有した
基板とから成る磁気センサであって、前記基板はモール
ド成型により形成された樹脂材等から成り、モールド成
型時に同時成型される＋ｉｉｌ記四所は凹所記受感部素
子と整合密着する形状であることを特徴としている。

（実施例） 以下、本発明の磁気センサを添付図面を参照して詐細に
説明する。

第１図（ａｌ及び（ｂｌは本発明の一実施例の構成を示
す平面図及びＡ−Ａ断面図であり、この磁気センサはプ
リント基板２０と、基板２０上に形成された凹所２１と
、凹所２１内底面に収納された磁気センサチップ（受感
部素子）２２と、このセンサチップ２２）−、而から凹
所２１内壁を経て基板２０上面に配線されたリード端ｆ
　２３　ａ、２３ｂ、２３ｃと、凹所２Ｉ内に充填され
てセンサチップ２２−ヒを被覆するシリコン専の耐湿剤
２５と、耐湿剤２５上及び凹所周縁に積層されて凹所開
口部全体を密封するエポキシ樹脂封ｌＦ剤２６とを有す
る。プリント基板２０にには各リード端子２３ａ、２３
ｂ、２３ｃに接続されるパターン配線２７ａ、２７ｂ、
２７ｃがアートワークによって形成されている。各リー
ド端子２３ａ、２３ｂ、２３ｃと各バ・ターン配線２７
ａ、２７ｂ、２７ｃとの接続は、半田２８付けによって
行われる。

各パターン配線２７ａ、２７ｂ、２７ｃの端部には夫々
スルーホール３０が形成されている。このスルーホール
３０を介してプリント基板２０の裏面の７１ｉ極３２と
接続されるつ 各リード端Ｔ−２３ａ、２３ｂ、２３ｃは１図示のよう
に基板２０１面から凹所２Ｉ内に入り込むところにおい
て直角に屈曲し、凹所２１内壁に密着しながら素子２２
に接続される。このため、リード端子を介した外部から
の機械的力等によって素子２２に浮きや傾き等が発生す
ることを防止することができる。

プリント基板に凹所２１を形成する手段としては、ＮＣ
，ルータ−、ボール盤雰々いずれの手段であってもよい
。

凹所２１の形状としては５円筒形が最も簡単であるが、
いかなる形状であっても差し支えない。

また素子を埋め込む深さも種々設定可能であり、感度を
低下させない程度であれば自由に設定できる。

センサチップ２２としては、゛１）導体磁気抵抗素−ｒ
・１強磁性体磁気抵抗素子、各種ホール素子等々を適用
可能である。

なお、耐湿剤２５として封止効果を有するものがあれば
封止剤２６を省略することができ、封止剤２６として耐
湿性を有したものを用いる場合には、耐湿剤を省略する
ことができる。

以上のような構成を有した磁気センサの加工手順を説明
する。例えば、２Ｘ５ｍｍのサイズのセンサデツプ２２
を使用する場合には、厚さ１．６ｍｍで、２０ＸＩＯｍ
ｍの面積のプリント基板２０の所定の位置にルータ−等
の加工具を使用して例えば深さ０．５ｍｍ、幅２ｍｍ、
長さ５ｍｍの凹所２１を形成する。この凹所の形状及び
形成方向を所定にすることによってセンサチップ２２の
ｘ、ｙ方向の位置精度を高度にすることができる。

このようにして作成された磁気センサは、センサチップ
２２が凹所底部に位置するとともにその上面は耐湿剤２
５．エポキシ樹脂２６によって順次積層被覆されている
ので充分な耐湿性を得ることができる。

また、センサチップ２２、耐湿剤２５、エポキシ樹脂２
６は、プリント基板２０と面一・か、或は僅かしか突出
しないので、センサ全体の厚を必要最小限にまで小型化
することができる。このため、各種小型機器に適用し易
い利点を有する。

凹所の形状、方向をｘ、ｙ方向に対して正確に設定して
おくことによって、凹所内に装着されるセンサチップの
位置精度を高度にすることができる。換言すれば、セン
サチップの位置精度は凹所内に埋め込むだけで確保され
る。

センサチップ２２がプリント基板２０と　・体の構成で
あるため、基板２０上の配線パターン２７ａ、２７ｂ、
２７ｃをアートワークによって任意に形成することによ
って、外部回路に対して磁気センサを接続する位置の選
択範囲が広がり、回路設計の自由度を増すことができる
。

本発明の磁気センサのリード端子は全体として基板２０
表面及び凹所２１内壁に密着しており。

従来の磁気センサのリード端子のように基板から遊端状
に突出した部分が存しないため、充分な端子強度を有す
る。このため、適用可能な機器の種類が大幅に広がり、
市場性を拡大することができる。

プリント基板にスルーホール３０を形成することによっ
てプリント基板の裏面からリード線を導出することがで
きるため、この磁気センサを一つの独立した部品とする
ことができる。独立した部品とした結果、ハイブリッド
Ｉｃに搭載する電子部品として使用することができる。

次に第４図（ａｌ及び（ｂ）は本発明の第２の実施例の
構成を示す平面図及び断面図であり、前記第１の実施例
と同一・の部分は同一の符号で表し重複した説明は省略
する。上記第１の実施例においては凹所２１底面を平面
状に加工しているのに対して、第２の実施例では底面を
すり林状（或は円錐状）に構成している点において相違
している。また、第２の実施例の凹所２１は平面形状が
円形である構成においても相違している。

凹所２１の底面の加工精度は、センサチップ２２の取付
位置精度に影響を及ぼすため、前記第１の実施例のよう
な平坦な底面を有した凹所２１を簡易な］ニ作機械を用
いて形成することは難しい。

例えば、エンドミル等の加工手段によって凹所底面を平
坦に加工する場合、ドリルの摩耗の進行によって凹所底
面コーナ一部の曲面化が甚だしくなる。特に、磁気セン
サのうちでも変位を検出する用途のものにおいては、ｘ
−ｙ−ｚ軸に対する公差を厳密に設定して素子の取付精
度を向上させる必要があるため、上記のような加工精度
の低下は磁気センサの性能を著しく低下させる原因とな
る。

この第２の実施例は、簡単な加工手段を用いた精度の低
い加工により凹所２１を形成することによって、設置さ
れるセンサチップの位置精度を向上させることができる
磁気センサを提供することを目的としている。

第５図（ａｌ及び（ｂ）は第４図（ｂｌの一部拡大図及
びセンサチップの設置状態を示すζＦ面図であり、凹所
２１はストレートな壁面から成る凹所本体（下部凹所）
２１ａと、凹所本体２１ａの下方にすり鉢状に形成され
たすり鉢部（下部凹所）２１ｂとから構成され、凹所本
体２１ａの上端から下端部までの距１！ｔｌｉな−・定
に設定するとともに、凹所本体２１ａの直径ｄをセンサ
チップ２２の４つの角部が凹所本体の壁面に線接触して
係止されるように寸法設定している。換言すれば、セン
サチップ２２の底面が凹所本体２１ａとすり鉢部２１ｂ
との境界線に沿って定置されるように凹所の直径ｄを設
定することによってセンサチップの７．−ｙ方向位置決
めを適確に行うことができるとともに、凹所本体の深さ
ｉを一定に設定することによってセンサチップ２２の設
置深さ（Ｚ軸方向位置）を一定にすることができる。

第４図ｆａｌ　　（ｂ）における符号３１．３２はプリ
ント基板２０を外部装置に精度良く取り付けるためのガ
イド孔である。

このように本発明の第２の実施例によれば、ストレート
な壁面を有する凹所本体２１ａの深さと、〆Ｉ径のＭ度
さえＮ＆密に設定することができれば、凹所底面を平坦
に加工することなく、適当なテーパーを有したすり鉢状
に形成することによって、センサチップ２２の適正な位
置決め精度を得ることができる。つまり、簡単な加工手
段を用いた切削によって凹所形成が可能となる。

また、直方体形状のセンサチップ２２の４つの角部にて
凹所本体２＋ａの内壁と線接触するとともに、センサチ
ップ底面はすり鉢部２１ｂとの境界部において係１．さ
れるため、センサチップ全体を水平に保つことができる
。

第２の実施例の磁気センサを製造する工程は、例えばま
ず片面銅箔プリント板に配線パターンをエツチングによ
り形成してから所定の寸法に型抜きする。次にこのプリ
ント板上の所定位置に凹所２＋　　（２１ａ、２１ｂ）
を所定の深さ及び所定の直径で形成する。次いでセンサ
チップ２２を凹所２１内に定置してからパターン配線２
７ａ、２７ｂ、２７ｃとセンサチップ２２とをリード端
子２３ａ、２３ｂ、２３ｃを介して接続し、最後にシリ
コン等の耐湿剤２５とエポキシ樹脂封止剤２６とを順次
充填する。

なお、受感部素子２２としては゛ト導体磁気抵抗素子１
強磁性体磁気抵抗素ｒのいずれでもよい。

素子の厚み等の条件に応じてプリント基板２０の厚さ及
び凹所２Ｉの深さは変更可能である。プリント基板の材
質にも限定はないが、熱膨張率と耐湿性の点で優れたも
のが好ましい。

また、プリント基板として両面鋼箔板を用い、スルーホ
ールによって裏面に外部回路との接続用ランドを作製す
ることもできる。

凹所２Ｉの平面形状は上記第２の実施例のように円形で
なくてもよく、第１の実施例のように楕円形に近い形状
にしてもよい。

センサチップ２２の形状は凹所の形状にあわせて種々変
更可能であり、また角部を曲面状に面取りして凹所壁面
と面接触するようにしてもよい。

史に第６図に示すように受感部近傍に温度補償用のサー
ミスタ４０を実装することによって、サーミスタ４０の
温度補償作用によって受感部素ｒへの流入電流を周辺温
度の変化に対応して増減変動させて、受感部素子の温度
による特性変動を防ｌすることができる。

第７図（ａ）　　ｆｂ）は凹所形状の変形例であり、」
−部門所２１ａとしてチップ２２を適確に係１トするこ
とができる形状のものが形成されていれば、その下方に
形成される下部凹所２１ｂの形状はすり鉢状であろうと
なかろうと問題ではない。要は下部凹所２１ａを形成す
るためのドリルの部分さえ精度良い形状を有してさえい
れば、下部凹所２１ｂを形成するためのドリル部分の形
状は（下部凹所よりも狭幅であれば）如何なるものであ
ってもよい。

第７図（ａ）は下部凹所２＋ａと下部凹所２１ｂとの境
界に段差（チップ係土用段差）２１ｃを設けて下部凹所
をすり杯状空所にしたものであり、ｆｂｌ　は下部凹所
を矩形の空所にしたものである。

なお、下部凹所２１ｂは、空所とすることが好ましいが
、チップ２２の位［ａ決め精度を害さない範囲で、流動
性を有しｎつ充填後固化する充填削淳を充填することは
差し支えない。

次に上記のように凹所２１の平面形状を円形にした場合
に問題となるのは、円形凹所の直径を長方形のセンサチ
ップ２２の対角線の長さと同等に設定することが必要と
なることである。そして。

第５図（ｂｌ第６図に示すように四角形のセンサチップ
２２は４つの角部で円形の凹所の内壁と接しているだけ
であり、センサチップの側壁と凹所の内壁との間には大
きな空所が形成されている。つまり、センサチ・ツブ２
２の収納のために必要なスペースを越えて不要な空所が
凹所内に形成され、その結果基板２０の形状が大型化し
ている。また、センサチップ２２が凹所内において回転
し易くなるため周方向の位置ずれを起こし易く、位置ず
れを起こした状態でリード端子２３ａ、２３ｂ。

２３ｃと接続すると、磁気センサとしての適正な機能を
喪失する結果となる。更に基板の製造に際して工具を使
って基板に凹所な形成する工程が必須となるため工程数
が増大する。

このような問題点を解消するため、本考案の第３の実施
例は収納されるセンサチップの平面形状と整合する平面
形状を有した凹所を形成した点に特徴を有し、この凹所
は基板をモールド成型する際に同時形成するようにした
ものである。

即ち第８図（ａ）及び（ｂ）は本考案の第３の実施例の
乎面図及びＣ−Ｃ断面図であり、長方形の平面形状をイ
１するセンサチップ２２を内周壁に密着して収納させる
ことができる凹所２１を有した基板（スーパーエンプラ
基板）２０を干−ルド成型によって形成した構成におい
てｍｊ記第２の実施例と相違している。

第９図（ａ）　　（ｂ）は基板２０の構成を示すｆ面図
及び断面図であり、この基板２０はエポキシ樹脂等から
構成する。こうして得られた基板２０の上面に一様に導
電性金属膜（銅箔等）を形成してからリード端子２３ａ
、２３ｂ、２３ｃに相当する部分を除く金属膜をエツチ
ング等により除去することによって配線パターンを形成
する。

基板２０の凹所２１底部にセンサデツプ２２を載置する
際には凹所２１底而とセンサデツプ２２との接合面をエ
ポキシ樹脂製接着剤等によって接着してから（第１０図
（ａ）　（ｂｌ　）　、各リード端子２３ａ、２３ｂ、
２３ｃとセンサチップ２２上の各１Ｔ！極部とをハンダ
等の接続導体５０によって接続する。

その後第１）図ｆａｌ　　（ｂｌ　に示すように凹所内
部からその周縁にかけて封止用エポキシ樹脂剤２６を充
填し、凹所内部を密封する。

次に第１２図（ａｌ　　（ｂｌ及びｆｃ）は本考案の第
３の実施例の変形例の基板の乎面図、側部断面図及び完
成品の側部断面図であり、凹所２１の前方縁に段差部５
５を形成した構成において前記例と相違している。この
段差部５５は、凹所２１内にセンサチップ２２を収納し
たときに段差面５５とセンサチップ北面とが面一になる
ようにその形成高さを設定する。段差部５５を形成して
リード端子２３ａ、２３ｂ、２３ｃの端部（凹所側端部
）を段差部５５まで延出させることによって、各リード
端子の該端部なチップセンサ２１の直近に位置させるこ
とができる。

ｎいに近接配置されたリード端子の端部とチップセンサ
２１との電気的接続はワイヤボンディング６０によって
実現することができる。

（発明の効果） 以上のように本発明の磁気センサによれば、全体厚を薄
くするとともに、耐湿性を向上させることができ、ざら
に受感部素子の位置精度を向１することができる。加工
工程も容易であるので、コスト的にも有利である。

また、Ｊ―記第２の実施例によれば、凹所の加１−を簡
単化しながらも、受感部素子の位１）精度を向上するこ
とができ、磁気センサの信頼性をさらに向１することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ及び（ｂ）は本発明の磁気センサの−実施
例を示す平面図及びＡ−Ａ断面図、第２図（ａｔ　　（
ｂ）及びｆｃｌ　は従来の磁気センサの構成を示す平面
図、側面図及び斜視図、第３図（ａ）及び（ｂｌ　は夫
々従来の磁気センサにおける耐湿構造を示す断面図、第
４図（ａ）及び（ｂｌ　は本考案の第２の実施例の構成
を示す平面図及び断面図、第５図（ａ）及びＴｂｌは第
２の実施例の・部拡大図及び平面図、第６図は変形実施
例の説明図、第７図（ａ）及びｆｂ）は本考案の変形例
の説明図、第８図（ａｌ及び（ｂｌ　は本考案の第３の
実施例の平面図及びＣ−Ｃ断面図、第９図（ａｌ及び（
ｂｌは基板自体の構成を示す平面図及び断面図、第１Ｑ
図（ａｌ及び（ｂ）はセンサチップを凹所に装むした状
態を示す平面図及び断面図、第１）図（ａｔ及び（ｂ）
は封止剤を充填した状態を示す平面図及び断面図、第１
２図（ａｌ　　（ｂｌ及び（ｃ）は本考案の第３の実施
例の変形例の基板の平面図、側部断面図及び完成品の側
部断面図である。 ２０・・・プリント基板　２１・・・凹所２１ａ・・・
凹所本体　２１ｂ・・・すり鉢部２２・・・磁気センサ
チップ（受感部素−Ｆ）２３ａ、２３ｂ、２３ｃｍ　・
−リード端子２５・・・耐湿剤　２６・・・封止剤 ２７ａ、２７ｂ、２７ｃ・・・パターン配線２８・・・
半田付は部　３０・・・スルーホール４０・・・サーミ
スタ 特許出願人　　東洋通信機株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　磁気抵抗効果を有した受感部素子と、該受感部
   素子を収納する凹所を有した基板とから成る磁気センサ
   であって、 前記基板はモールド成型により形成された樹脂材等から
   成り、モールド成型時に同時成型される前記凹所は前記
   受感部素子と整合密着する形状であることを特徴とする
   磁気センサ。