JP2005164494A - 回転検出センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バイアス用磁石の脱落を防止できる回転検出センサ装置を提供すること。
【解決手段】 溝部２１を有するバイアス用磁石２０の一部がモールド樹脂３０により被覆された後、溝部２１に磁気抵抗素子を有するＭＲＥチップ１０を固定してなる回転検出センサ装置１００において、バイアス用磁石２０におけるモールド樹脂３０と接する部位の少なくとも一部に、凸部２２及び凹部２３の少なくとも一方を設けた。従って、バイアス用磁石２０とモールド樹脂３０との接触面積増加と、バイアス用磁石２０の凸部２２又は凹部２３内に充填されたモールド樹脂３０によるアンカー効果とにより、バイアス用磁石２０がモールド樹脂３０に安定して固定される。すなわち、モールド樹脂３０からのバイアス用磁石２０の脱落が防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、溝部を有するバイアス用磁石の一部がモールド樹脂により被覆された後、溝部に磁気抵抗素子を有するＩＣチップが固定されてなる回転検出センサ装置に関するものである。

本出願人は、樹脂モールドされていないＩＣチップを、バイアス用磁石に設けられた溝部に、直接ベアチップ実装してなる回転検出センサ装置を、非特許文献１にて出願している。

この回転検出センサ装置（以下センサ装置）は、次のように形成することができる。先ず、溝部（略Ｕ字状の断面）を有するバイアス用磁石（フェライトマグネット）を準備し、当該磁石をインサート部品として、溝部が被覆されないようにモールド樹脂（第１のケース）にインサート成形する。そして、インサート成形後、露出している溝部底面に、モールドされていないＩＣチップ（ＭＲＥチップ）を直接接着する。

このように、バイアス用磁石に直接ＩＣチップを固定するので、ＩＣチップをバイアス用磁石に精度良く搭載することができ、磁気抵抗素子とバイアス用磁石との位置ずれを小さく（すなわちセンサ装置の感度を向上）できる。また、部品点数を削減（製造工程を削減）することができる。
特願２００３−９６３７９号

しかしながら、上述のセンサ装置を小型化する場合、バイアス用磁石とモールド樹脂との接触面積が減少（例えば、バイアス用磁石の溝部底面の対向面（平坦面）のみがモールド樹脂と接触）する。従って、センサ装置の製造過程における衝撃等により、モールド樹脂からバイアス磁石が脱落する恐れがある。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、バイアス用磁石の脱落を防止できる回転検出センサ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に請求項１に記載の回転検出センサ装置は、溝部を有するバイアス用磁石の一部がモールド樹脂により被覆（インサート成形）された後、溝部に磁気抵抗素子を有するＩＣチップが固定（ベアチップ実装）されてなるものである。そして、バイアス用磁石が、モールド樹脂と接する部位の少なくとも一部に、凸部及び凹部の少なくとも一方を有することを特徴とする。

本発明によると、バイアス用磁石が、モールド樹脂と接する部位の少なくとも一部に、凸部及び凹部の少なくとも一方を有しているので、バイアス用磁石がモールド樹脂と接する面積が増加する。また、バイアス用磁石の凸部又はバイアス用磁石の凹部内に充填されたモールド樹脂がアンカーとしての機能を果たす。従って、バイアス用磁石がモールド樹脂と接する部位に凸部及び凹部を有していない場合よりも、バイアス用磁石がモールド樹脂に安定して固定されるので、バイアス用磁石の脱落を防止することができる。

請求項２に記載の回転検出センサ装置は、溝部を有するバイアス用磁石の一部がモールド樹脂により被覆（インサート成形）された後、溝部に磁気抵抗素子を有するＩＣチップが固定（ベアチップ実装）されてなるものである。そして、モールド樹脂が、バイアス用磁石の溝部底面及び当該溝部底面の対向面と接していることを特徴とする。

本発明によると、モールド樹脂がバイアス用磁石の溝部底面及び当該溝部底面の対向面と接している。すなわち、バイアス用磁石がモールド樹脂に挟み込まれて固定されている。従って、バイアス用磁石がモールド樹脂に安定して固定されるので、バイアス用磁石の脱落を防止できる。

請求項３に記載のように、バイアス用磁石は略コの字状の断面を有しており、モールド樹脂はバイアス用磁石の溝部周囲の突起先端面と接していても良い。

この場合、突起先端面は溝部底面の対向面と対向しており、モールド樹脂との接触箇所及び接触面積が増加するので、バイアス用磁石がモールド樹脂に、より強固に固定される。

尚、バイアス用磁石の溝部底面にモールド樹脂が配置されている場合、請求項４に記載のように、モールド樹脂上に磁気抵抗素子を有するＩＣチップを含む複数のＩＣチップが固定されていても良い。

導電性を有するバイアス用磁石（例えば希土類磁石）の溝部に、複数のＩＣチップを固定する場合、複数のＩＣチップに同一の基板バイアスを印加しなければならないため、ＩＣチップを構成する基板材料の導電型（ｐ型／ｎ型）を統一する必要がある。

しかしながら、本発明において、複数のＩＣチップは、非導電性であるモールド樹脂を介してバイアス磁石の溝部に固定されるので、基板材料の導電型に関係なくＩＣチップを自由に組み合わせることができる。

また、請求項２〜４に記載の回転検出センサ装置において、請求項５に記載のように、バイアス用磁石がモールド樹脂と接する部位の少なくとも一部に、凸部及び凹部の少なくとも一方を有していると良い。

この場合、請求項１に記載した発明の効果と合わせて、バイアス用磁石がモールド樹脂に、より安定して固定される。

以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施の形態における回転検出センサ装置（以下センサ装置と示す）の一例を示す図であり、（ａ）は部分断面図（矢印より右側が断面図）、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。尚、本センサ装置は、例えば車両用として、エンジン回転センサ、クランク角センサ、カム角センサ、車速センサ、車輪速センサ等、回転を行う被検体の回転数及び回転方向の検出に適用される。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態におけるセンサ装置１００は、磁気抵抗素子を有するＭＲＥチップ１０と、バイアス磁界用磁石２０（以下磁石）と、磁石２０をインサート部品とするモールド樹脂３０とにより構成される。

ＭＲＥチップ１０は、Ｎｉ−ＣｏやＮｉ−Ｆｅ等の材料を用い、パターニングにより、所定形状に形成された磁気抵抗素子（図示せず）を有している。本実施形態においては、それぞれが中心軸に対して４５度傾いた２本の磁気抵抗素子からなるセンサが２対配置され、差動動作が可能なように構成されている。磁気抵抗素子の配置及び磁気抵抗素子による回転体の回転数及び回転方向の検出原理については、特開平１３−１５３６８３号公報等により開示されているので、ここではその説明を省略する。

また、本実施形態におけるセンサ装置１００は、ＩＣチップとして、上記ＭＲＥチップ１０以外にも、例えばセンサ出力のオフセット調整を行うための処理回路用のＣＭＯＳチップ１１を有している。ＣＭＯＳチップ１１は、ＭＲＥチップ１０同様、磁石２０の溝部２１に固定されており、ボンディングワイヤ１２によりＭＲＥチップ１０と電気的に接続されている。また、ＣＭＯＳチップ１１はボンディングワイヤ１３により、ターミナル１４と電気的に接続されている。

磁石２０は、ＭＲＥチップ１０の磁気抵抗素子にバイアス磁界を与えるものである。本実施形態における磁石２０は、フェライトからなり、所定深さの溝部２１を有している。そして、当該溝部２１の底面に、ＭＲＥチップ１０及びＣＭＯＳチップ１１が例えば接着剤により直接固定されている。すなわち、ＩＣチップ１０，１１が磁石２０にベアチップ実装されている。従って、磁石２０は、ＩＣチップ１０，１１のケースとしての役割も果たしている。

また、磁石２０は、後述するモールド樹脂との接触部位の少なくとも一部に、凸部及び凹部の少なくとも一方を有している。本実施形態においては、図１（ｂ）に示すように、磁石２０が略コの字状の断面を有しており、溝部２１の底面に対向する下面に凸部２２が形成されている。

モールド樹脂３０は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の樹脂材料からなり、溝部２１を除く磁石２０の一部と、ターミナル１４の一部を被覆保護するハウジングである。尚、図１（ａ）に示すように、モールド樹脂３０のうち、符号３０ａは固定用のホルダ部を示し、符号３０ｂは外部接続用のコネクタ部を示している。上述したターミナル１４は、ボンディングワイヤ１３との接続部の他端が、センサ装置１００の一端であるコネクタ部３０ｂの開口部内に突出している。従って、ターミナル１４は、図示されない被検体の回転に伴う磁気抵抗素子の抵抗値変化に応じたセンサ出力を、外部に出力可能となっている。

尚、センサ装置１００において、コネクタ部３０ｂの他端側に位置するＩＣチップ１０，１１及び磁石２０は、磁石２０の溝部２１周囲及びターミナル１４のボンディングワイヤ１３との接続部周囲が、モールド樹脂３０により被覆されず、露出しているため、ケース４０により被覆保護されている。

ケース４０は例えばＰＰＳ等の樹脂材料からなり、本実施形態においては略円筒形状に設けられている。そして、ＩＣチップ１０，１１及び磁石２０を含む所定範囲のモールド樹脂３０をその内部空間に収納した状態で、その開口端部がモールド樹脂３０に例えば溶着により固定され、ケース４０の内部が封止されている。

次に、本実施形態におけるセンサ装置１００の製造方法について、説明する。

先ず、所定形状の磁石２０を形成する。本実施形態においては、フェライト粉末が添加された樹脂材料を、所定形状の型に流し込み、固化させて、図１（ａ），（ｂ）に示すような溝部２１及び凸部２２を有する略コの字状断面の磁石２０を形成する。尚、凸部２２の形状は、モールド樹脂３０に対してアンカー効果を発揮できる形状であれば特に限定されるものではない。また、センサ装置１００の小型化のため、図１（ｂ）に示すように、磁石２０の側面がケース４０の内壁面に対応した所定形状となるように、磁石２０が形成される。

そして、磁石２０及びターミナル１４をインサート部品とし、両者を型の所定位置に位置決めした状態でハウジングとなるモールド樹脂３０を射出する。これにより、モールド樹脂３０、磁石２０、及びターミナル１４が一体となる。このとき、磁石２０はセンサ装置１００の先端となる位置に配置され、磁石２０における溝部２１及びその上方と、ボンディングワイヤ１２，１３による接続部位及びその上方は、モールド樹脂３０により被覆されずに露出される。また、モールド樹脂３０は、後述するケース４０内に収納された際に、少なくとも一部がケース４０の内壁面に接して位置決めされるように、所定形状に形成される。

ここで、本実施形態におけるセンサ装置１００は小型化されており、図１（ｂ）に示すように、モールド樹脂３０が、略コの字状の断面を有する磁石２０の下面（溝部底面の対向面）のみと接する構成とする。このように、モールド樹脂３０と磁石２０との接する面積が小さいと、センサ装置１００に衝撃が印加された際に、モールド樹脂３０から磁石２０が脱落する恐れがある。しかしながら、図１（ａ），（ｂ）に示すように、磁石２０は凸部２２を有しており、モールド樹脂３０に対する接触面積増加と、凸部２２のアンカー効果により、磁石２０はモールド樹脂３０に安定して固定される。すなわち、磁石２０の脱落を防止することができる。

尚、モールド樹脂３０と接触する磁石２０の範囲及び凸部２２の形成位置は、上記例に限定されるものではない。例えば、磁石２０の溝部２１を除く全ての表面部位がモールド樹脂３０と接する構成にも本発明を適用することができる。すなわち、モールド樹脂３０と接する表面部位の少なくとも一部に凸部２２を設けることにより、凸部２２を有していない場合よりも、磁石２０をモールド樹脂３０に安定して固定することができる。

次に、インサート成形後、モールド樹脂３０から露出している磁石２０の溝部２１にＩＣチップ１０，１１を固定し、ＩＣチップ１０，１１間及びＣＭＯＳチップ１１とターミナル１４間を、ボンディングワイヤ１２，１３によりそれぞれ接続する。本実施形態においては、略コの字状断面を有する磁石２０の溝部底面に、接着剤を用いて、ＭＲＥチップ１０及びＣＭＯＳチップ１１を直接固定する。このように、磁石２０上に、他の部品を介さずにＭＲＥチップ１０を直接実装するので、ＭＲＥチップ１０を磁石２０に精度良く固定することができ、磁気抵抗素子からなるセンサと磁石２０との位置ずれを小さくできる。すなわち、センサ装置１００の検出感度・検出精度を向上できる。

また、ＩＣチップ１０，１１は、モールドＩＣにされずに、直接磁石２０に固定されている。従って、部品点数を削減（製造工程を削減）することができる。

最後に、露出状態にあるＩＣチップ１０，１１及びターミナル１４の一部とボンディングワイヤ１２，１３による各接続部を被覆・保護するために、予め所定形状に加工されたケース４０内に、上記各部位を含むモールド樹脂３０の所定範囲を収納する。そして、ケース４０の開口端部をモールド樹脂３０に溶着して、上記各部位を気密に封止する。以上の工程によりセンサ装置１００が形成される。

尚、本実施形態において、磁石２０がモールド樹脂３０との接触部位に凸部２２を有する例を示した。しかしながら、磁石２０はモールド樹脂３０との接触部位に凸部２２及び凹部の少なくとも一方を有していれば良い。磁石２０が凹部を有する場合も、モールド樹脂３０との接触面積が増加し、凹部内に充填されたモールド樹脂がアンカーとしての機能を果たすので、磁石２０がモールド樹脂３０に安定して固定される。その際、凹部の形状は、凸部２２同様、アンカー効果を発揮できる形状であれば特に限定されるものではない。尚、通常、凸部２２と凹部は対で形成される。例えば図２（ａ），（ｂ）に示すように、磁石２０の下面（溝部２１の底面の対向面）に、線状の細い凹部２３を複数形成すると、結果として凹部２３と凸部２２が交互に形成された構造となる。尚、図２は本実施形態の変形例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は下面の平面図である。

また、本実施形態において、磁石２０の下面のみがモールド樹脂３０と接し、当該下面に凸部２２及び／又は凹部２３が設けられている例を示した。しかしながら、磁石２０における凸部２２及び凹部２３の形成位置は、モールド樹脂３０と接する部位であれば特に限定されるものではない。例えば略コの字状の断面を有する磁石２０に対し、図３に示すように、下面だけでなく、側面部位に凸部２２及び凹部２３が形成されたものであっても良い。この場合、モールド樹脂３０との接触面積が増加するとともに、モールド樹脂３０の上下左右方向の動きに対して、凸部２２及び凹部２３内に充填されたモールド樹脂３０がアンカーの機能を果たすので、磁石２０はモールド樹脂３０に対してより安定して固定され、磁石２０の脱落が防止される。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態におけるセンサ装置１００を示す図であり、（ａ）は部分断面図（矢印より右側が断面）、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。

第２の実施の形態におけるセンサ装置１００は、第１の実施の形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第２の実施の形態において、第１の実施の形態と異なる点は、磁石２０の溝部２１底面にモールド樹脂３０が配置され、磁石２０がモールド樹脂３０により、上下両方向から挟み込まれて固定されている点である。

磁石２０の溝部２１に、ＭＲＥチップ１０をベアチップ実装してなるセンサ装置１００の場合、溝部２１の底面に直接固定するため、インサート成形時に、溝部２１及びその上方にモールド樹脂３０を配置せず、溝部２１の底面まで露出させていた。

それに対し、本実施形態においては、図４（ａ），（ｂ）に示すように、モールド樹脂３０を、磁石２０の下面（溝部２１の底面の対向面）に接するように配置するだけでなく、当該下面の対向面である溝部２１の底面上にも配置している。すなわち、磁石２０がモールド樹脂３０により、上下両方向から挟み込まれて固定されている。従って、磁石２０がモールド樹脂３０に安定して固定されているので、モールド樹脂３０からの磁石２０の脱落を防止することができる。

このようなセンサ装置１００は、第１の実施形態で示した製造方法において、磁石２０の溝部２１の底面上にモールド樹脂３０が配置されるように型を加工してインサート成形し、溝部２１の底面上に配置されたモールド樹脂３０上にＩＣチップ１０，１１を固定することにより形成することができる。

尚、ＭＲＥチップ１０は溝部２１内に配置されていると、磁気抵抗素子からなるセンサを磁石２０に対して近接配置することができるので、センサ装置１００の検出感度を向上させることができる。従って、溝部２１の底面上に配置されるモールド樹脂３０の厚さは、当該モールド樹脂３０上に固定されるＭＲＥチップ１０の上面が、磁石２０の溝部２１内に留まるような厚さであることが好ましい。

尚、磁石２０がフェライトのように非導電性材料からなる場合には、ＩＣチップを構成する基板材料の導電型（ｐ型／ｎ型）に関係なく、ＭＲＥチップ１０を含む複数のＩＣチップを磁石２０に直接固定することができる。しかしながら、希土類磁石のように導電性材料からなる磁石２０に複数のＩＣチップを直接固定する場合、複数のＩＣチップに同一の基板バイアスを印可しなければならないため、ＩＣチップを構成する基板材料の導電型（ｐ型／ｎ型）を統一する必要がある。

それに対し、本実施形態のセンサ装置１００においては、ＭＲＥチップ１０を含む複数のＩＣチップが、非導電性であるモールド樹脂３０を介して磁石２０の溝部２１に固定されている。従って、導電性及び非導電性のいずれの材料からなる磁石２０であっても、ＩＣチップの基板材料の導電型に関係なく、磁石２０に複数のＩＣチップを自由に組み合わせて搭載することができる。

また、本実施形態において、磁石２０の下面及び溝部２１の底面に接するようにモールド樹脂３０が配置されている例を示した。しかしながら、磁石２０の下面に対向する面は、上記溝部２１の底面に限定されるものではない。例えば、本実施形態で示すように、磁石２０が略コの字状の断面を有している場合（突起部先端とケース４０との間に隙間があり、モールド樹脂３０を充填可能な場合）、溝部２１周囲の突起部先端面も磁石２０の下面と対向している。従って、図５に示すように、突起部先端面に接するようにモールド樹脂３０が配置されると、磁石２０とモールド樹脂３０との接触面積が増加し、対向する位置関係にある磁石２０とモールド樹脂３０との接触箇所が増加するので、磁石２０をモールド樹脂３０により安定して固定することができる。すなわち、磁石２０の脱落を防止できる。

さらに、図５において、磁石２０はモールド樹脂３０と接する面（図５において下面）に凸部２２を有している。この場合、上述した効果に、さらに凸部２２のアンカー効果（及び接触面積増加）が加わるので、磁石２０の脱落防止に対してより効果的である。尚、凸部２２に代わって、凹部２３が設けられた構成も同様である。また、凸部２２及び／又は凹部２３は、磁石２０のモールド樹脂３０と接する部位に設けられる。従って、本実施形態で示したように、モールド樹脂３０が磁石２０の溝部２１底面に配置される場合には、溝部２１の底面に凸部２２及び／又は凹部２３を有する構成とすることもできる。しかしながら、ＩＣチップ１０，１１との接触面積やＭＲＥチップ１０の配置位置（凸部２２の高さ）等注意が必要である。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。

本実施形態において、溝部２１の底面と磁石２０の下面がモールド樹脂３０と接し、磁石２０がモールド樹脂３０に挟み込まれて固定される例を示した。しかしながら、磁石２０がモールド樹脂３０に挟み込まれて固定される構成としては上記例に限定されるものではない。例えば、磁石２０の両側面にモールド樹脂３０を配置し、左右両方向からモールド樹脂３０により磁石２０を挟みこんで固定する構成としても良い。また、上下両方向からモールド樹脂３０により固定する構成であって、溝部２１の底面にモールド樹脂３０を配置せず、図５で示した溝部２１周囲の突起先端面と磁石２０の下面に接するようにモールド樹脂３０を配置し、上下両方向から磁石２０を挟みこんで固定する構成であっても良い。

また、本実施形態において、磁石２０にＩＣチップとしてＭＲＥチップ１０とＣＭＯＳチップ１１が固定されている例を示した。しかしながら、磁石２０に固定されるＩＣチップは上記例に限定されるものではない。少なくともＭＲＥチップ１０が固定されている構成であれば良い。

第１実施形態における回転検出センサ装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。 磁石の変形例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は下面の平面図である。 磁石の変形例を示す断面図である。 第２実施形態における回転検出センサ装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。 変形例を示す断面図である。

符号の説明

１０・・・ＭＲＥチップ（ＩＣチップ）
２０・・・バイアス用磁石（磁石）
２１・・・溝部
２２・・・凸部
２３・・・凹部
３０・・・モールド樹脂
４０・・・ケース
１００・・・回転検出センサ装置（センサ装置）

Claims (5)

1. 溝部を有するバイアス用磁石の一部がモールド樹脂により被覆された後、前記溝部に磁気抵抗素子を有するＩＣチップが固定されてなる回転検出センサ装置において、
   前記バイアス用磁石が、前記モールド樹脂と接する部位の少なくとも一部に、凸部及び凹部の少なくとも一方を有することを特徴とする回転検出センサ装置。
2. 溝部を有するバイアス用磁石の一部がモールド樹脂により被覆された後、前記溝部に磁気抵抗素子を有するＩＣチップが固定されてなる回転検出センサ装置において、
   前記モールド樹脂が、前記バイアス用磁石の溝部底面及び当該溝部底面の対向面と接していることを特徴とする回転検出センサ装置。
3. 前記バイアス用磁石は略コの字状の断面を有しており、前記モールド樹脂は、前記バイアス用磁石の溝部周囲の突起先端面と接していることを特徴とする請求項２に記載の回転検出センサ装置。
4. 前記バイアス用磁石の溝部には、前記モールド樹脂を介して、磁気抵抗素子を有する前記ＩＣチップを含む複数のＩＣチップが固定されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の回転検出センサ装置。
5. 前記バイアス用磁石は、前記モールド樹脂と接する部位の少なくとも一部に、凸部及び凹部の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項２〜４いずれか１項に記載の回転検出センサ装置。

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