JP2008232902A - 回転センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板やホルダの廃止を可能にして，部品点数が少なく構造が簡単であり，しかも検出感度が良好な回転センサを提供する。
【解決手段】リードフレーム１と，このリードフレーム１の一端部１ａ，それに実装される磁電変換素子２及びそれらを埋封する第１パッケージ５よりなる磁電変換ユニット６と，リードフレーム１の他端部１ｂ，それに実装される電子回路部品３及びそれら埋封する第２パッケージ７よりなる電子回路ユニット８と，第１パッケージ５の側面に形成した磁石保持部１０に保持されるバイアス磁石１１とでＩＣモジュールＭを構成し，リードフレーム１には磁電変換ユニット６及び前記電子回路ユニット８間で磁電変換ユニット６がバイアス磁石１１の外側にくるようにする折曲部１ｃａを形成し，ＩＣモジュールＭを合成樹脂製でセンサボディ１５により埋封した。
【選択図】図３

Description

本発明は，エンジンのクランク軸やカム軸，自動車の車輪等の回転体の回転位置や回転速度等を検出する回転センサ及びその製造方法に関する。

かゝる回転センサは，一般に，パルサープレートやギヤ等の被検出回転体にホール素子等の磁電変換素子，この磁電変換素子に一定の磁気バイアスをかけるバイアス磁石，磁電変換素子を制御すると共に，磁電変換素子の検出信号を処理する電子回路部品を主要な構成要素としている。

ところで，従来の回転センサでは，下記特許文献１に開示されるように，上記構成要素の他に，電子回路部品を実装する回路基板と，この回路基板，磁電素子及びバイアス磁石を位置決め保持するホルダと，このホルダ及び上記要素を収容する金属製もしくは合成樹脂製又はそれらの組合せよりなるセンサボディとを更に必要としており，部品点数の多いものとなっている。その上，磁電素子及びバイアス磁石間には，それらの位置決めのためにホルダと一体の隔壁が介在しているため，この隔壁により磁電変換素子の検出感度が多少とも損なわれることになる。
特開２００３−３０７５２３号公報

本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，回路基板やホルダの廃止を可能にして，部品点数が少なく構造が簡単であり，しかも検出感度が良好な回転センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために，本発明の回転センサは，リードフレームと，このリードフレームの長手方向一端部，この一端部に実装される磁電変換素子，並びに前記一端部及び前記磁電変換素子を埋封する第１パッケージよりなる磁電変換ユニットと，前記リードフレームの長手方向他端部，この他端部に実装される電子回路部品，並びに前記他端部及び前記電子回路部品を埋封する第２パッケージよりなる電子回路ユニットと，前記第１パッケージの側面に形成した磁石保持部に保持されるバイアス磁石とでＩＣモジュールを構成し，前記リードフレームには，前記磁電変換ユニット及び前記電子回路ユニットが相互に略直角をなして前記磁電変換素子を外部の被検出回転体側に向けるように折曲部を形成し，前記ＩＣモジュールを合成樹脂製のセンサボディにより埋封してなることを第１の特徴とする。

尚，前記リードフレームの一端部及び他端部は，本発明の後述する実施例中の第１実装部１ａ及び第２実装部１ｂにそれぞれ対応する。

また本発明は，第１の特徴に加えて，前記リードフレームの前記折曲部を，前記磁電変換ユニット及び電子回路ユニットが円柱状に形成される前記センサボディの略中心線上に来るように形成したことを第２の特徴とする。

さらに本発明は，第１の特徴に加えて，前記磁電変換ユニットが円柱状のセンサボディの略中心線上に配置されると共に前記電子回路ユニットが前記中心線からのオフセットして配置されるように前記折曲部を形成し，前記電子回路ユニットでは，前記リードフレームの，前記中心線側の側面に前記電子回路部品を実装したことを第３の特徴とする。

さらにまた本発明は，第１の特徴を持つ回転センサを製造するに当たり，前記ＩＣモジュールの製造時に，前記リードフレームに前記第１パッケージ及び前記第２パッケージのそれぞれ外方に突出する第１及び第２支持片を一体に形成しておき，金型装置による前記センサボディの成形時，金型装置に前記第１及び第２支持片を保持して，金型装置内のキャビティの定位置に前記ＩＣモジュールを配置し，前記キャビティに合成樹脂を充填して前記センサボディを成形した後，該センサボディから突出状態にある前記第１及び第２支持片を切除することを第４の特徴する。

本発明の第１の特徴によれば，リードフレーム，磁電変換ユニット，バイアス磁石及び電子回路ユニットにより，全体的に高剛性のＩＣモジュールを構成するので，このＩＣモジュールを，モールド成形される合成樹脂製のセンサボディに直接埋封しても，高剛性のＩＣモジュールは合成樹脂の流れにより変形，破損することがなく，したがって，従来のような回路基板やホルダの廃止を可能にして，部品点数が少なく構成簡素な回転センサを得ることができる。しかも磁電変換ユニットにはバイアス磁石を直接保持させると共に，リードフレームには磁電変換ユニット及び電子回路ユニット間で磁電変換ユニットがバイアス磁石の外側にくるようにする折曲部を形成したので，回転センサの使用時，被検出回転体に近接対向させる磁電変換ユニットの検出感度を高めることができる。

本発明の第２の特徴によれば，磁電変換ユニット及び電子回路ユニットは円柱状のセンサボディの略直径線上に配置されることになり，センサボディの小径化を充分に図ることができる。

本発明の第３の特徴によれば，リードフレームの折曲部を単純なＬ字状に形成するだけで足り，しかも電子回路ユニットでは，リードフレームの，円柱状センサボディ中心線側の側面に電子回路部品を実装したことで，電子回路ユニットは，全体的にリードフレームからセンサボディの中心線側に寄ることになり，それだけセンサボディの小径化を図ることができる。

本発明の第４の特徴によれば，センサボディのモールド成形時，第１及び第２支持片を金型装置に支持させることで，金型装置のキャビティ内の定位置にＩＣモジュールを位置決め保持することができるから，ＩＣモジュールが高剛性であることゝ相俟って，ＩＣモジュールを変形，破損させることなくセンサボディの成形を容易，確実に行うことができる。しかも，その成形後，センサボディから突出している第１及び第２支持片は切除されるので，回転センサの使用に支障を来さない。

本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図１は本発明の実施例に係る回転センサの使用状態を示す側面図，図２は同回転センサの平面図，図３は図２の３−３線断面図，図４は図３の４矢視図，図５は図３の５−５線断面図，図６は同回転センサにおけるＩＣモジュールの多数取り工程を示す平面図，図７（Ａ）は図６の工程から切り出した１個のＩＣモジュールの平面図，図７（Ｂ）は同ＩＣモジュールの側面図，図７（Ｃ）は同ＩＣモジュールの前端面図，図８（Ａ）は図７のＩＣモジュールのリードフレームの接続部に屈折加工を施した状態を示す平面図，図８（Ｂ）は同ＩＣモジュールの側面図，図８（Ｃ）は同ＩＣモジュールの前端面図，図９（Ａ）は図８のＩＣモジュールにバイアス磁石を装着した状態を示す平面図，図９（Ｂ）は同ＩＣモジュールの側面図，図９（Ｃ）は同ＩＣモジュールの前端面図，図１０は図９のＩＣモジュールを埋封するセンサボディの射出成形用金型装置の縦断面図，図１１は図１０の１１−１１線断面図，図１２は成形されたセンサボディから支持片を切除することを示す斜視図，図１３は本発明の別の実施例を示す，図３との対応図，図１４は図１３の１４矢視図である。

先ず，図１において，例えばエンジンのクランク軸や車軸に取り付けられるパルサープレートＰは，歯車の歯のような多数の突起Ｐａが外周面に刻設されており，その外周面に前端を近接対向させるように配置される本発明の回転センサＳがクランクケースや車体の固定構造体Ｃに取り付けられる。

尚，回転センサＳに関する説明において，前側とは，パルサープレートＰ側，後側とはパルサープレートＰと反対側を指すものとする。

図１〜図５に示すように，回転センサＳは，全体的パルサープレートＰに対し前後方向に延びる帯板状のリードフレーム１を備える。このリードフレーム１は，第１実装部１ａと，この第１実装部１ａの後方に位置する第２実装部１ｂと，これら第１及び第２実装部１ａ，１ｂ間を一体に接続する多極の接続部１ｃと，第２実装部１ｂの後方へ延出する多極の接続端子部１ｄとからなっており，第１実装部１ａの一側面にはホール素子等の磁電変換素子２が実装され，また第２実装部１ｂの一側面には，磁電変換素子２を制御しながらその出力信号を処理する各種電子回路部品３が実装される。

第１実装部１ａ及び磁電変換素子２は合成樹脂製の第１パッケージ５に埋封され，これらにより磁電変換ユニット６が構成される。また第２実装部１ｂ及び電子回路部品３は合成樹脂製の第２パッケージ７により埋封され，これらにより電子回路ユニット８が構成される。磁電変換ユニット６及び電子回路ユニット８はそれぞれ方形板状に形成される。

第１パッケージ５には，磁電変換素子２と反対側に，磁石保持部としての欠円状の位置決め凹部１０が形成され，この位置決め凹部１０に，磁電変換素子２にバイアス磁気をかけるバイアス磁石１１が嵌合され，その嵌合状態は，バイアス磁石１１の第１実装部１ａに対する磁気吸引力により保持される。

前記接続部１ｃにはコ字状の折曲部１ｃａが形成され，これにより前記磁電変換ユニット６及び前記電子回路ユニット８は相互に略直角をなして前記磁電変換素子２を外部の被検出回転体Ｐ側に向けるように配置される。さらに磁電変換ユニット６及び電子回路ユニット８が後述する円柱状のセンサボディ１５の中心線Ｙ上に配置される。前記接続端子部１ｄには，カプラ端子１３が溶接される。

而して，前記リードフレーム１，磁電変換ユニット６，バイアス磁石１１及び電子回路ユニット８は，全体的に高剛性のＩＣモジュールＭを構成するものであり，このＩＣモジュールＭは，モールド成形される合成樹脂製で円柱状のセンサボディ１５により直接埋封される。そのモールド成形時，高剛性のＩＣモジュールＭは合成樹脂の流れに抗することができる。こうして，従来のような回路基板やホルダの廃止を可能にして，部品点数が少なく構成簡素な回転センサＳを得ることができる。しかも磁電変換ユニット６にはバイアス磁石１１を直接保持させると共に，リードフレーム１には，磁電変換ユニット６及び電子回路ユニット８間で磁電変換ユニット６がバイアス磁石１１の外側にくるように折曲部１ｃａを形成したので，回転センサＳの使用時，パルサープレートＰに近接対向させる磁電変換ユニット６の検出感度を高めることができる。

またＩＣモジュールＭでは，リードフレーム１の接続部１ｃにコ字状の折曲部１ｃａを形成して，磁電変換ユニット６及び電子回路ユニット８がセンサボディ１５の略中心線Ｙ上にくるようにしたので，磁電変換ユニット６及び電子回路ユニット８は円柱状のセンサボディ１５の略直径線上に配置されることになり，センサボディ１５の小径化を充分に図ることができる。

センサボディ１５の後端には，カプラ端子１３を収容保持する合成樹脂製の角筒状カプラ１４が一体に連設される。またセンサボディ１５の一側には，金属ブッシュ１７付きの合成樹脂製のブラケット１６が一体に突設される。回転センサＳの使用時，このブラケット１６が図１で示すように固定構造体Ｃにボルト結合されるのである。

次に，このような回転センサＳの製造方法について，図６〜図１２を参照しながら説明する。

最初に，ＩＣモジュールＭを次の手順で製造する。即ち，先ず，図６に示すように，リードフレーム素材２０から，帯板状の多数のリードフレーム１，１…を連続させた状態で打ち抜く。各リードフレーム１は，隣接するリードフレーム１との境界を形成する矩形の枠部２１に囲まれと共に，第１実装部１ａの先端部が第１支持片２２を介して枠部２１に一体に連結され，また第２実装部１ｂの左右両側部が第２支持片２３を介して枠部２１に一体に連結される。

各リードフレーム１の第１及び第２実装部１ａ，１ｂには前述のように磁電変換素子２及び電子回路部品３（図２，図３参照）をそれぞれ実装した後，これらを埋封する第１及び第２パッケージ５，７を成形する。その際，第１及び第２支持片２２，２３は，第１及び第２パッケージ５，７のそれぞれの外方に突出した状態に置かれる。

次に，前記枠部２１から，図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すようにリードフレーム１を打ち抜く。その際，第１及び第２支持片２３はリードフレーム１側に残存させる。したがって，第１支持片２２は，第１パッケージ５から前方に突出し，第２支持片２３は，第２パッケージ７から左右方向に突出することになる。

次に，図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示すように，リードフレーム１の接続部１ｃにコ字状の折曲部１ｃａを形成した後，図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示すように，リードフレーム（ ）の接続端子部１ｄにカプラ端子１３を溶接し，また第１パッケージ５の背面の位置決め凹部１０にバイアス磁石１１を嵌合して保持させる。このようにしてＩＣモジュールＭを製造する。その結果，第１支持片２２及び第２支持片２２，２３は，互いに直角をなす関係に配置される。

次に，ＩＣモジュールＭを埋封する合成樹脂のセンサボディ１５を射出成形する。その成形に使用される金型装置３０は，図１０及び図１１に示すように，下型３１と，この下型３１に対して上下方向に開閉される上型３２と，下型３１及び上型３２に離脱可能に支持される第１補助型３３と，下型３１に離脱可能に支持される第２補助型３４とより構成され，これらの型閉め時には，カプラ１４及びブラケット１６付きのセンサボディ１５の外形に対応するキャビティ３５が形成されるようになっている。また下型３１には，第１支持片２２を受容，保持する保持孔３７が設けられ，第１補助型３３には，カプラ端子１３を受容，保持する保持孔３９が設けられ，第２補助型３４の上面には，上型３２の下面と協働して第２支持片２３を受容，保持する保持凹部３８が設けられる。また第２補助型３４には，金属ブッシュ１７を保持する保持ピン４０が抜き差し可能に取り付けられる。

而して，図１０及び図１１に示すように，金型装置３０にＩＣモジュールＭをセットすれば，第１支持片２２と保持孔３７との嵌合，第２支持片２３と保持凹部３８の嵌合，並びにカプラ端子１３と保持孔３９の嵌合により，ＩＣモジュールＭは上下及び左右方向に位置決め保持され，キャビティ３５の所定位置に配置されることになる。そこで，下型３１及び上型３２の合わせ面に設けられる不図示のゲートからキャビティ３５に溶融状態の合成樹脂を射出充填すれば，ＩＣモジュールＭを埋封するセンサボディ１５のみならず，カプラ１４及びブッシュ１７付きブラケット１６を一体成形することができる。

このように，センサボディ１５のモールド成形時，第１，第２支持片２２，２３及びカプラ端子１３を金型装置３０に支持させることで，金型装置３０のキャビティ３５内の定位置にＩＣモジュールＭを位置決め保持することができるから，ＩＣモジュールＭが高剛性であることゝ相俟って，ＩＣモジュールＭを変形，破損させることなくセンサボディ１５の成形を容易，確実に行うことができるのである。

この成形後，型開きして成形品を取り出した後，図１２に示すように，センサボディ１５から突出した第１及び第２支持片２２，２３を切除すれば，所望の回転センサＳを得ることができる。

次に，図１３及び図１４に示す本発明の別の実施例について説明する。この別の実施例では，リードフレーム１において，磁電変換ユニット６及び電子回路ユニット８間を接続する接続部１ｃにＬ字状の折曲部１ｃａが形成され，これにより磁電変換ユニット６が円柱状のセンサボディ１５の略中心線Ｙ上に配置されると共に電子回路ユニット８が前記中心線Ｙからオフセットして配置されるようになる。そこでリードフレーム１の第２実装部１ｂでは，前記中心線Ｙ側の側面に電子回路部品３を実装し，第１パッケージ５を成形して電子回路ユニット８を構成しておく。その他の構成は前実施例と略同様であるので，図１３及び図１４中，前実施例との対応部分には同一の参照符号を付して，重複する説明を省略する。

この別の実施例によれば，リードフレーム１の折曲部１ｃａを単純なＬ字状に形成するだけで足り，しかも電子回路ユニット８では，リードフレーム１の，円柱状センサボディ１５中心線Ｙ側の側面に電子回路部品３を実装したことで，電子回路ユニット８は，全体的にリードフレーム１からセンサボディ１５の中心線Ｙ側に寄ることになり，それだけセンサボディ１５の小径化を図ることができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

本発明の実施例に係る回転センサの使用状態を示す側面図。 同回転センサの平面図。 図２の３−３線断面図。 図３の４矢視図。 図３の５−５線断面図。 同回転センサにおけるＩＣモジュールの多数取り工程を示す平面図。 図６の工程から切り出した１個のＩＣモジュールの平面図。 同ＩＣモジュールの側面図。 同ＩＣモジュールの前端面図。 図７のＩＣモジュールのリードフレームの接続部に屈折加工を施した状態を示す平面図。 本発明の回転センサの使用状態を示す側面図。 同ＩＣモジュールの前端面図。 図８のＩＣモジュールにバイアス磁石を装着した状態を示す平面図。 同ＩＣモジュールの側面図。 同ＩＣモジュールの前端面図。 図９のＩＣモジュールを埋封するセンサボディの射出成形用金型装置の縦断面図。 図１０の１１−１１線断面図。 成形されたセンサボディから支持片を切除することを示す斜視図。 本発明の別の実施例を示す，図３との対応図。 図４の５−５線断面図。

符号の説明

Ｐ・・・・非検出回転体（パルサープレート）
Ｓ・・・・回転センサ
１・・・・リードフレーム
１ａ・・・リードフレームの一端部（第１実装部）
１ｂ・・・リードフレームの他端部（第２実装部）
１ｃａ・・リードフレームの折曲部
２・・・・磁電変換素子
５・・・・第１パッケージ
６・・・・磁電変換ユニット
７・・・・第２パッケージ
８・・・・電子回路ユニット
１０・・・磁石保持部（位置決め凹部）
１１・・・バイアス磁石
１５・・・センサボディ
２２・・・第１支持片
２３・・・第２支持片
３０・・・金型装置
３５・・・キャビティ

Claims (4)

1. リードフレーム（１）と，このリードフレーム（１）の長手方向一端部（１ａ），この一端部（１ａ）に実装される磁電変換素子（２），並びに前記一端部（１ａ）及び前記磁電変換素子（２）を埋封する第１パッケージ（５）よりなる磁電変換ユニット（６）と，前記リードフレーム（１）の長手方向他端部（１ｂ），この他端部（１ｂ）に実装される電子回路部品（３），並びに前記他端部（１ｂ）及び前記電子回路部品（３）を埋封する第２パッケージ（７）よりなる電子回路ユニット（８）と，前記第１パッケージ（５）の側面に形成した磁石保持部（１０）に保持されるバイアス磁石（１１）とでＩＣモジュール（Ｍ）を構成し，前記リードフレーム（１）には，前記磁電変換ユニット（６）及び前記電子回路ユニット（８）が相互に略直角をなして前記磁電変換素子（２）を外部の被検出回転体（Ｐ）側に向けるように折曲部（１ｃａ）を形成し，前記ＩＣモジュール（Ｍ）を合成樹脂製のセンサボディ（１５）により埋封してなることを特徴とする回転センサ。
2. 請求項１記載の回転センサにおいて，
   前記リードフレーム（１）の前記折曲部（１ｃａ）を，前記磁電変換ユニット（６）及び電子回路ユニット（８）が円柱状に形成される前記センサボディ（１５）の略中心線（Ｙ）上に来るように形成したことを特徴とする回転センサ。
3. 請求項１記載の回転センサにおいて，
   前記磁電変換ユニット（６）が円柱状のセンサボディ（１５）の略中心線（Ｙ）上に配置されると共に前記電子回路ユニット（８）が前記中心線（Ｙ）からオフセットして配置されるように前記折曲部（１ｃａ）を形成し，前記電子回路ユニット（８）では，前記リードフレーム（１）の，前記中心線（Ｙ）側の側面に前記電子回路部品（３）を実装したことを特徴とする回転センサ。
4. 請求項１記載の回転センサを製造するに当たり，
   前記ＩＣモジュール（Ｍ）の製造時に，前記リードフレーム（１）に前記第１パッケージ（５）及び前記第２パッケージ（７）のそれぞれ外方に突出する第１及び第２支持片（２２，２３）を一体に形成しておき，金型装置（３０）による前記センサボディ（１５）の成形時，金型装置（３０）に前記第１及び第２支持片（２２，２３）を保持して，金型装置（３０）内のキャビティ（３５）の定位置に前記ＩＣモジュール（Ｍ）を配置し，前記キャビティ（３５）に合成樹脂を充填して前記センサボディ（１５）を成形した後，該センサボディ（１５）から突出状態にある前記第１及び第２支持片（２２，２３）を切除することを特徴とする回転センサの製造方法。

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