JP2017096822A

JP2017096822A - 磁気センサ装置

Info

Publication number: JP2017096822A
Application number: JP2015230301A
Authority: JP
Inventors: 田島　聖也; Kiyonari Tajima; 聖也田島
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-11-26
Also published as: JP6608255B2

Abstract

【課題】製造コストを抑制することができる磁気センサ装置を提供する。【解決手段】磁気センサ装置１は、例えば、並んで配置された複数のリードフレームと、少なくとも１つのリードフレームの表面に配置され、バイアス磁場３０の変化を検出する磁気センサ２と、磁気センサ２と共に少なくとも１つのリードフレームの表面に配置され、バイアス磁場３０を生成するバイアス磁石３と、磁気センサ２を制御する制御ＩＣ４と、を備えて概略構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、磁気センサ装置に関する。

従来の技術として、円板状に形成された蓋材と、蓋材から突出する舌部と、舌部と一体とされたリードフレームと、リードフレームの露出面の裏面に配置され、バイアス磁場を生成する磁石と、リードフレームの端部より先である舌部の先端部に配置されると共にリードフレームとワイヤボンディングにより電気的に接続され、バイアス磁場の変化を検出する第１のセンサチップと、を備えたセンサ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このセンサ装置は、円筒形の磁石を用い、当該磁石の中空部内に舌部を配置する構成と比べて、磁石が小型化される。

特開２００７−４０９６５号公報

しかし、従来のセンサ装置は、舌部の裏面に磁石を取り付けた後、第１のセンサチップなどを舌部の表面に取り付けると共にワイヤボンディングを行わなければならないので、同一面に取り付ける場合と比べて工程が多くなって製造コストが増す問題がある。

従って、本発明の目的は、製造コストを抑制することができる磁気センサ装置を提供することにある。

本発明の一態様は、並んで配置された複数のリードフレームと、少なくとも１つのリードフレームの表面に配置され、バイアス磁場の変化を検出する磁気センサと、磁気センサと共に少なくとも１つのリードフレームの表面に配置され、バイアス磁場を生成するバイアス磁石と、を備えた磁気センサ装置を提供する。

本発明によれば、製造コストを抑制することができる。

図１（ａ）は、実施の形態に係る磁気センサ装置の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、磁気センサ装置の一例を示す上面図である。図２（ａ）は、実施の形態の磁気センサ装置のバイアス磁場の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、変形例に係るバイアス磁石の着磁の一例であり、図２（ｃ）は、他の実施の形態に係るバイアス磁石の形状の一例を示す概略図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る磁気センサ装置は、並んで配置された複数のリードフレームと、少なくとも１つのリードフレームの表面に配置され、バイアス磁場の変化を検出する磁気センサと、磁気センサと共に少なくとも１つのリードフレームの表面に配置され、バイアス磁場を生成するバイアス磁石と、を備えて概略構成されている。

この磁気センサ装置は、リードフレームの表面に磁気センサとバイアス磁石とが配置されるので、裏面側にバイアス磁石を配置する構成と比べて、一方を取り付けてからリードフレームを裏返して他方を取り付ける必要がないので、工程数が減って製造コストを抑制することができる。

[実施の形態]
（磁気センサ装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係る磁気センサ装置の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、磁気センサ装置の一例を示す上面図である。図２（ａ）は、実施の形態の磁気センサ装置のバイアス磁場の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、変形例に係るバイアス磁石の着磁の一例であり、図２（ｃ）は、他の実施の形態に係るバイアス磁石の形状の一例を示す概略図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

磁気センサ装置１は、一例として、検出対象の接近によるバイアス磁場の変化を検出する。この磁気センサ装置１は、一例として、車両に搭載され、シートベルト装置のタングプレートの装着の検出、ブレーキペダル及びアクセルペダルなどの操作量の検出、各種スイッチのオン、オフの検出などに用いられる。

磁気センサ装置１は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、並んで配置された複数のリードフレームと、少なくとも１つのリードフレームの表面に配置され、バイアス磁場３０の変化を検出する磁気センサ２と、磁気センサ２と共に少なくとも１つのリードフレームの表面に配置され、バイアス磁場３０を生成するバイアス磁石３と、を備えて概略構成されている。

本実施形態の磁気センサ装置１は、一例として、複数のリードフレームとしてリードフレーム１１〜リードフレーム１４を備えている。また磁気センサ装置１は、磁気センサ２を制御する制御ＩＣ（Integrated Circuits）４を有している。そして磁気センサ装置１は、封止体１０によって封止されている。

（封止体１０の構成）
封止体１０は、磁気センサ２、バイアス磁石３、制御ＩＣ４、及びリードフレーム１１〜リードフレーム１４の一部を樹脂によって封止するように形成されている。この樹脂による封止は、例えば、エポキシ樹脂を主成分に、シリカ充填材などを加えた熱硬化性成形材料を用いて行われる。

（リードフレーム１１〜リードフレーム１４の構成）
リードフレーム１１〜リードフレーム１４は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、打ち抜きなどにより同じ幅の細長い板形状に形成されている。またリードフレーム１１〜リードフレーム１４は、例えば、アルミニウム、銅などの導電性を有する金属材料、又は真鍮などの合金材料を用いて形成される。なおリードフレーム１１〜リードフレーム１４は、例えば、その表面に、錫、ニッケル、金、銀などの金属材料を用いたメッキ処理が施されていても良い。

このリードフレーム１１〜リードフレーム１４は、封止体１０から露出する端部が相手側のコネクタと接続する端子となっている。一例として、リードフレーム１１〜リードフレーム１４の端部は、給電端子、接地端子及び出力端子などとして機能する。

なお変形例としてリードフレームは、例えば、同じ幅の細長い形状ではなく、幅が他の部分より広くて磁気センサ２などが搭載される搭載部を有する形状であっても良い。

（磁気センサ２の構成）
磁気センサ２は、例えば、リードフレーム１２の表面１２０、及びリードフレーム１３の表面１３０上に接着剤や粘着シートなどを介して取り付けられている。

磁気センサ２は、例えば、ホールセンサやＭＲセンサ（Magneto Resistive Sensor）などのバイアス磁場３０の変化に応じた検出信号を出力するセンサである。この磁気センサ２は、一例として、図１（ｂ）に示すように、制御ＩＣ４とワイヤ５によって電気的に接続されている。なお磁気センサ２は、例えば、ベアチップでも良いし、パッケージングされていても良い。

この磁気センサ２と接続されたワイヤ５は、一例として、一方が電圧供給用であり、他方が検出信号出力用である。このワイヤ５、及び後述するワイヤ６は、一例として、金などの金属の細線である。このワイヤ５及びワイヤ６は、一例として、熱圧着方式や超音波（Ultra Sonic）熱圧着方式などを用いたワイヤボンディング法によって接続される。

磁気センサ２には、図２（ａ）に示すように、表面２０に対して垂直方向の成分が平行方向の成分より大きいバイアス磁場３０が作用するようにリードフレーム１２の表面１２０、及びリードフレーム１３の表面１３０に配置されている。また磁気センサ２は、バイアス磁石３の貫通孔３５内に配置されている。

なお磁気センサ２の感磁面２００は、表面２０と平行であるものとする。従ってバイアス磁場３０は、感磁面２００を貫通する磁路を形成する。

磁気センサ２がホールセンサである場合、感磁面２００におけるバイアス磁場３０の垂直方向の成分に基づいて検出信号を出力する。また磁気センサ２がＭＲセンサである場合、感磁面２００におけるバイアス磁場３０の平行方向の成分の変化に基づいて検出信号を出力する。

（バイアス磁石３の構成）
バイアス磁石３は、例えば、リードフレーム１１の表面１１０〜リードフレーム１４の表面１４０上に接着剤や粘着シートなどを介して取り付けられている。このバイアス磁石３は、一例として、絶縁性を有するフェライト磁石やプラスティックマグネットなどによって形成されている。

なおバイアス磁石３は、例えば、接着剤や粘着シート、リードフレームの被膜などによってリードフレーム１１〜リードフレーム１４との絶縁が保たれている場合、導電性を有するネオジム磁石やアルニコ磁石などであっても良い。

このバイアス磁石３は、貫通孔３５を有するドーナツ形状を有している。バイアス磁石３は、例えば、ワイヤボンディングが可能な大きさであれば良く、可能な範囲で小さくされることが望ましい。

また本実施の形態のバイアス磁石３は、上面視において真円となる円筒形状を有するがこれに限定されず、上面視において楕円形状の円筒であっても良い。またバイアス磁石３の着磁方向は、図２（ａ）の紙面において下側がＳ極、上側がＮ極である。この着磁方向は、逆でも良い。

バイアス磁石３が生成するバイアス磁場３０は、Ｎ極から湧き出てＳ極に吸い込まれる磁路を形成し、磁気センサ２を貫通する。

なお変形例としてバイアス磁石３は、図２（ｂ）に示すように、着磁方向が、一方の側部がＮ極、対向する他方の側部がＳ極であり、磁気センサ２の表面２０のおよそ平行方向にバイアス磁場３０が作用するように構成されても良い。

また他の変形例としてバイアス磁石３は、貫通孔３５を有する形状であれば円筒形に限定されない。一例として、バイアス磁石３は、磁気センサ２に適切なバイアス磁場３０を生成する形状であれば、角柱の中央に貫通孔３５を有する形状であっても良い。

またバイアス磁石３の上面３１の位置は、一例として、磁気センサ２の感磁面２００より高い方が望ましい。

（制御ＩＣ４の構成）
制御ＩＣ４は、一例として、記憶されたプログラムに従って、取得したデータに演算、加工などを行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリであるＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などから構成されるマイクロコンピュータである。このＲＯＭには、例えば、制御ＩＣ４が動作するためのプログラムが格納されている。ＲＡＭは、例えば、一時的に演算結果などを格納する記憶領域として用いられる。

この制御ＩＣ４は、一例として、磁気センサ２から出力された検出信号に対してＡ/Ｄ変換などを行って「０」か「１」のデジタル信号を出力するように構成されている。

また制御ＩＣ４は、図１（ｂ）に示すように、貫通孔３５内に磁気センサ２と共に配置されている。制御ＩＣ４は、一例として、リードフレーム１２の表面１２０、及びリードフレーム１３の表面１３０上に接着剤や粘着シートなどを介して配置されている。

そして制御ＩＣ４は、磁気センサ２とワイヤ５によって電気的に接続されると共に、リードフレーム１１〜リードフレーム１４とワイヤ６によって電気的に接続されている。

なお磁気センサ装置１は、バイアス磁石３の貫通孔３５内に、磁気センサ２及び制御ＩＣ４以外の電子部品を配置しても良い。

以下に磁気センサ装置１の動作の一例について説明する。ここでは磁気センサ装置１が車両の電子機器と接続され、検出対象の接近を検出するものとする。また磁気センサ装置１は、一例として、リードフレーム１１が電圧供給用の端子であり、リードフレーム１２がデジタル信号出力用の端子であるものとする。

磁気センサ装置１の制御ＩＣ４は、車両の電源が投入されるとリードフレーム１１及びワイヤ６を介して電圧の供給を受け、一方のワイヤ５を介して磁気センサ２に電圧を供給すると共に、他方のワイヤ５から検出信号を取得する。

制御ＩＣ４は、取得した検出信号から検出対象の接近の有無を判定する。制御ＩＣ４は、検出対象の接近が検出されると、「１」を示すデジタル信号を生成してワイヤ６及びリードフレーム１２を介して接続された電子機器に出力する。磁気センサ装置１は、車両の電源が遮断されるまで動作を継続する。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る磁気センサ装置１は、製造コストを抑制することができる。具体的には、磁気センサ装置１は、磁気センサ２、バイアス磁石３及び制御ＩＣ４がリードフレーム１１〜リードフレーム１４の同じ面側に配置されるので、裏面側にバイアス磁石３を配置する構成と比べて、一方を取り付けてからリードフレームを裏返して他方を取り付ける必要がないので、工程数が減って製造コストを抑制することができる。

磁気センサ装置１は、裏面側にバイアス磁石が配置されないので裏面がフラットとなり、ワイヤボンディングを行う際にリードフレーム１１〜リードフレーム１４を載せるステージを加工してバイアス磁石にための凹部を形成する必要がない。ワイヤボンディングが超音波熱圧着方式によって行われる場合、この凹部によって超音波伝播性が悪くなり、接着不良が発生する可能性がある。しかし磁気センサ装置１は、リードフレーム１１〜リードフレーム１４の裏面側に配置される部品がないので、同じ面側に配置された磁気センサ２、制御ＩＣ４などにワイヤボンディングを行うことができ、超音波伝播性が良く、接着不良が発生し難い。

他の実施の形態として、磁気センサ装置１は、例えば、図２（ｃ）に示すように、バイアス磁石３が貫通孔を持たない形状を有している。この磁気センサ装置１は、磁気センサ２、バイアス磁石３及び制御ＩＣ４が同じ面側のリードフレーム上に配置されるので、上述のように、工程数が減って製造コストが抑制されると共に、超音波伝播性が良く、接着不良が発生し難い。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…磁気センサ装置、２…磁気センサ、３…バイアス磁石、４…制御ＩＣ、５…ワイヤ、６…ワイヤ、１０…封止体、１１〜１４…リードフレーム、２０…表面、３０…バイアス磁場、３１…上面、３５…貫通孔、１１０…表面、１２０…表面、１３０…表面、１４０…表面、２００…感磁面

Claims

並んで配置された複数のリードフレームと、
少なくとも１つのリードフレームの表面に配置され、バイアス磁場の変化を検出する磁気センサと、
前記磁気センサと共に少なくとも１つのリードフレームの表面に配置され、前記バイアス磁場を生成するバイアス磁石と、
を備えた磁気センサ装置。
前記バイアス磁石は、貫通孔を有し、
前記磁気センサは、前記貫通孔内に配置される、
請求項１に記載の磁気センサ装置。
前記バイアス磁石は、貫通孔を有するドーナツ形状を有し、
前記磁気センサは、前記バイアス磁石の前記貫通孔内に配置される、
請求項１に記載の磁気センサ装置。
前記磁気センサを制御する制御ＩＣを有し、
前記制御ＩＣは、前記バイアス磁石の前記貫通孔内に前記磁気センサと共に配置される、
請求項２又は３に記載の磁気センサ装置。