JP2018072251A - センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑制することができるセンサ装置を提供する。
【解決手段】センサ装置１は、磁場２６を生成する磁石２と、検出対象９の接近に伴って変化する磁場２６を検出する磁気センサ３５を有し、磁気センサ３５を封止する封止体３０の端面３０１から複数のリードフレーム３１が露出するセンサパッケージ３と、複数のリードフレーム３１のそれぞれと接続する複数の端子４と、磁石２、センサパッケージ３及び複数の端子４を一体とすると共に、複数のリードフレーム３１と複数の端子４の接合部６が露出する開口５５を有する一次モールド体５と、を備えて概略構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサ装置に関する。

従来の技術として、リードフレーム上に搭載されるＩＣ（Integrated Circuit）チップとリードフレームの一部とを第一のモールド樹脂により一次モールドしたモールドＩＣと、当該モールドＩＣに装着され、ＩＣチップに内蔵される磁気抵抗素子にバイアス磁界を与える磁石と、リードフレームに接続されるターミナルと、モールドＩＣとターミナルの一部とを二次モールドする第二のモールド樹脂と、を備えた回転検出磁気センサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この回転検出磁気センサのモールドＩＣは、第一のモールド樹脂によって被覆されていないリードフレームの一端に、ターミナルが溶接により機械的かつ電気的に接続され、成形型のキャビティ内に配置される。そしてターミナルが接続されたモールドＩＣは、保持ピンにより位置決め・固定される。この状態のキャビティ内にＰＰＳ（Polyphenylenesulfide）などからなる第二のモールド樹脂が射出され、回転検出磁気センサが形成される。

特開２００４−２３３１０３号公報

しかし従来の回転検出磁気センサは、ターミナルが溶接されたモールドＩＣを保持ピンによってキャビティに位置決めするので、第二のモールド樹脂の射出圧によって硬化した第二のモールド樹脂とモールドＩＣとの位置がずれて調整が必要となり、製造コストが増加する可能性がある。

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センサ装置を提供することにある。

本発明の一態様は、磁場を生成する磁石と、検出対象の接近に伴って変化する磁場を検出する磁気センサを有し、磁気センサを封止する封止体の端面から複数のリードフレームが露出するセンサパッケージと、複数のリードフレームのそれぞれと接続する複数の端子と、磁石、センサパッケージ及び複数の端子を一体とすると共に、複数のリードフレームと複数の端子の接合部が露出する開口を有する一次モールド体と、を備えた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、実施の形態に係るセンサ装置の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、二次モールド体を形成する前の一次モールド体の一例を示す斜視図であり、図１（ｃ）は、一次モールド体の一例を示す上面図である。 図２（ａ）は、実施の形態に係るセンサ装置の一次モールド体の一例を示す透視図であり、図２（ｂ）は、磁石とセンサパッケージとの隙間の一例を示す概略図である。 図３（ａ）は、実施の形態に係るセンサ装置のセンサパッケージと磁石との位置関係の一例を説明するための上面図であり、図３（ｂ）は、位置関係の一例を説明するための側面図である。 図４（ａ）は、実施の形態に係るセンサ装置の磁石の一例を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、センサパッケージの一例を示す斜視図であり、図４（ｃ）は、二次モールド体を射出成形する際に用いる金型の一例を示す模式図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係るセンサ装置は、磁場を生成する磁石と、検出対象の接近に伴って変化する磁場を検出する磁気センサを有し、磁気センサを封止する封止体の端面から複数のリードフレームが露出するセンサパッケージと、複数のリードフレームのそれぞれと接続する複数の端子と、磁石、センサパッケージ及び複数の端子を一体とすると共に、複数のリードフレームと複数の端子の接合部が露出する開口を有する一次モールド体と、を備えて概略構成されている。

このセンサ装置は、リードフレームと端子の接合部が開口において露出するので、一次モールド体を形成した後に溶接などにより両者を接合することができる。従ってセンサ装置は、この構成を採用しない場合と比べて、接合時にセンサパッケージと複数の端子とを保持する治具を必要とせず、また二次モールド体を形成する際のモールド樹脂の射出圧による位置ずれが抑制されて調整などが必要ないので、製造コストを抑制することができる。

[実施の形態]
（センサ装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係るセンサ装置の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、二次モールド体を形成する前の一次モールド体の一例を示す斜視図であり、図１（ｃ）は、一次モールド体の一例を示す上面図である。図２（ａ）は、実施の形態に係るセンサ装置の一次モールド体の一例を示す透視図であり、図２（ｂ）は、磁石とセンサパッケージとの隙間の一例を示す概略図である。図３（ａ）は、実施の形態に係るセンサ装置のセンサパッケージと磁石との位置関係の一例を説明するための上面図であり、図３（ｂ）は、位置関係の一例を説明するための側面図である。図４（ａ）は、実施の形態に係るセンサ装置の磁石の一例を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、センサパッケージの一例を示す斜視図であり、図４（ｃ）は、二次モールド体を射出成形する際に用いる金型の一例を示す模式図である。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。

このセンサ装置１は、図１（ａ）〜図１（ｂ）に示すように、磁場２６を生成する磁石２と、検出対象９の接近に伴って変化する磁場２６を検出する磁気センサ３５を有し、磁気センサ３５を封止する封止体３０の端面（端面３０１）から複数のリードフレーム３１が露出するセンサパッケージ３と、複数のリードフレーム３１のそれぞれと接続する複数の端子４と、磁石２、センサパッケージ３及び複数の端子４を一体とすると共に、複数のリードフレーム３１と複数の端子４の接合部６が露出する開口５５を有する一次モールド体５と、を備えて概略構成されている。またセンサ装置１は、例えば、図１（ａ）に示すように、さらに二次モールド体７を備えている。

このセンサ装置１は、例えば、図１（ｃ）に示すように、磁石２の前面２０に接近する検出対象９を検出してオン、オフを示す信号を出力する非接触スイッチや検出対象９との距離（ストローク）に応じた出力を行うストロークセンサなどとして機能する。センサ装置１は、例えば、シーベルト装置のタングとバックルの結合の検出、ブレーキペダルやアクセルペダルのストロークの検出などを行う用途に用いられる。

なおセンサ装置１は、取り付け時には磁石２及び一次モールド体５を覆うキャップが装着される。

（磁石２の構成）
磁石２は、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石などの永久磁石、又はフェライト系、ネオジム系、サマコバ系、サマリウム鉄窒素系などの磁性体材料と、ポリスチレン系、ポリエチレン系、ポリアミド系、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）などの合成樹脂材料と、を混合して所望の形状に成形したプラスチックマグネットである。本実施の形態の磁石２は、プラスチックマグネットである。

この磁石２は、例えば、図２（ａ）〜図４（ａ）に示すように、四角柱形状を有し、さらに側面２３及び側面２４の上下が面取りされたような形状を有している。そして磁石２は、前面２０から後面２１に貫通する貫通孔２２を備えている。

この貫通孔２２は、開口部分が横に細長い矩形状となっている。この貫通孔２２には、対向する側面２３及び側面２４に、貫通孔２２の前面２０側から後面２１側に向かって切り欠いた対向する一対の切欠部２５が形成されている。

この磁石２は、例えば、図２（ａ）に示すように、前面２０側がＮ極、後面２１側がＳ極に着磁されている。なお着磁は、逆であっても良い。

検出対象９が十分離れている場合、磁場２６の磁気ベクトルは、側面２３及び側面２４に近い領域では、貫通孔２２を通る中心線２００を基準にすると、それぞれの切欠部２５側に傾いている。しかし検出対象９が磁石２に十分近づいた場合、磁場２６は、検出対象９を通る磁路となるため、切欠部２５側に向いていた磁気ベクトルが検出対象９に向かって中心線２００に沿うような磁気ベクトルとなる。センサパッケージ３の磁気センサ３５は、この磁気ベクトルの傾きの変化に基づいて検出対象９の接近を検出するように構成されている。

（センサパッケージ３の構成）
センサパッケージ３は、図４（ｂ）に示すように、磁気センサ３５を封止する封止体３０の端面３０１から複数のリードフレーム３１が露出している。この封止体３０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形成されている。

磁気センサ３５は、例えば、４つの磁気抵抗素子を備えている。そして磁気センサ３５は、４つの磁気抵抗素子によってブリッジ回路が形成されている。この４つの磁気抵抗素子は、複数のリードフレーム３１と電気的に接続されている。

磁気センサ３５は、例えば、２つの磁気抵抗素子によってハーフブリッジ回路が形成されている。このハーフブリッジ回路は、センサパッケージ３が貫通孔２２に挿入された場合、磁石２の中心線２００よりも切欠部２５側に位置するように配置されている。つまり磁気センサ３５は、２つのハーフブリッジ回路が中心線２００を対称軸とした線対称となるように配置されている。

なお磁気センサ３５は、磁気抵抗素子を用いた磁気抵抗センサに限定されず、ホールセンサなどであっても良い。

リードフレーム３１は、例えば、細長い板形状に形成されている。このリードフレーム３１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。リードフレーム３１は、例えば、図４（ｂ）に示すように、封止体３０の端面３０１から直線的に突出している。

センサパッケージ３は、例えば、図２（ａ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、先端部３００が貫通孔２２から突出している。この突出した部分は、一次モールド体５の先端部５３によって覆われている。

（端子４の構成）
複数の端子４は、例えば、図３（ｂ）に示すように、リードフレーム３１よりも厚みがある、細長い板形状に形成され、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。

この複数の端子４は、例えば、図３（ａ）に示すように、相手側コネクタの仕様に応じて外側の端子が外方向に曲げられている。つまり複数の端子４は、センサパッケージ３のリードフレーム３１の間隔を相手側コネクタの端子の間隔に変換する役割を有している。

この複数の端子４は、例えば、図１（ａ）に示すように、二次モールド体７のコネクタ部７２内に露出して挿入された相手側コネクタと接続する。

なおリードフレーム３１及び端子４の本数は、３本に限定されず、センサ装置１に要求される仕様に応じて変わるものである。

（一次モールド体５の構成）
一次モールド体５は、例えば、ＰＰＳなどの樹脂材料を用いた射出成形によって形成されている。この一次モールド体５は、磁石２、センサパッケージ３及び複数の端子４を一体とするものである。なお一次成形時には、センサパッケージ３のリードフレーム３１と端子４とは電気的に接続されていない。

一次モールド体５は、図２（ａ）に示すように、複数のリードフレーム３１と複数の端子４とを一体とする本体５０と、封止体３０と磁石２とを一体とする先端部５３と、を備えて概略構成されている。

この本体５０には、図２（ａ）に示すように、上面５１から下面５２に貫通する開口５５が形成されている。この開口５５には、上述のように、リードフレーム３１と端子４とが重なる部分である接合部６が露出している。

リードフレーム３１と端子４とは、例えば、抵抗溶接法によって接合される。この抵抗溶接法に用いる電極は、例えば、第１の電極が上面５１側から開口５５に挿入されると共に、第２の電極が下面５２側から開口５５に挿入される。そして第１の電極と第２の電極によって挟まれて加圧された状態で電流が流され、接合部６の接触抵抗によって発生するジュール熱により、リードフレーム３１と端子４とが溶融し、両者が接合される。

この抵抗溶接法では、第１の電極と第２の電極によって加圧されるので、リードフレーム３１と端子４とが、一次モールド体５が形成された時点で接触している必要はない。またセンサ装置１は、一次モールド体５によってリードフレーム３１と端子４とが保持されているので、製造時においてこれらを保持する治具が必要ないという利点がある。

一次モールド体５は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、貫通孔２２に挿入されたセンサパッケージ３と貫通孔２２との隙間２２０、及び一対の切欠部２５にも形成されている。これが先端部５３である。このように隙間２２０及び切欠部２５に樹脂が充填されているため、磁石２及び一次モールド体５を覆うような二次成形を行う際の樹脂の射出圧を受けても磁石２及びセンサパッケージ３が一次モールド体５によって保持される。

一次モールド体５の複数の端子４が露出する端面５４は、二次成形の際の金型（第３の金型８３）との接触面となる。つまりセンサ装置１は、一例として、図４（ｃ）に示すように、端子４が第３の金型８３の挿入孔８３０に挿入されると共に、端面５４が第３の金型８３と接触して第３の金型８３に保持される。つまり端面５４は、コネクタ部７２に露出する。従ってセンサ装置１は、端子のみで金型に保持される場合と比べて、第３の金型８３による保持力を向上させることができ、二次成形時の射出圧による各部材の位置ずれが抑制される。

なお本実施の形態の二次モールド体７を形成するための金型は、一例として、図４（ｃ）に示すように、上側の金型である第１の金型８１、下側の金型である第２の金型８２、及び端子４を保持すると共に端面５４に接触する金型である第３の金型８３から概略構成されている。この第１の金型８１〜第３の金型８３によって形成されるキャビティ８４内に溶融樹脂が射出されて二次モールド体７が形成される。

（二次モールド体７の構成）
二次モールド体７は、例えば、ＰＰＳなどの樹脂材料を用いた射出成形によって形成されている。この二次モールド体７は、例えば、図１（ａ）に示すように、一次モールド体５の端面５４側に形成される。なお一次モールド体５の開口５５は、二次成形前に樹脂によって埋められても良いし、二次成形時に埋められても良い。

二次モールド体７は、図１（ａ）に示すように、フランジ７０と、凸部７１と、コネクタ部７２と、爪部７３と、を備えて概略構成されている。フランジ７０は、円板形状を有している。凸部７１は、円柱形状を有し、フランジ７０から突出するように形成されている。この凸部７１には、磁石２及び一次モールド体５を覆うキャップが嵌め込まれ、フランジ７０が挿入の際のストッパとなっている。

コネクタ部７２は、相手側コネクタに挿入される形状を有している。このコネクタ部７２の上面には、図１（ａ）に示すように、爪部７３が形成されている。この爪部７３は、相手側コネクタの凹部と結合して相手側コネクタからの抜けを防止する。そしてコネクタ部７２には、一次モールド体５の端面５４が露出すると共に複数の端子４が露出する。

（実施の形態の効果）
本実施の形態に係るセンサ装置１は、製造コストを抑制することができる。具体的には、センサ装置１は、リードフレーム３１と端子４の接合部６が開口５５において露出するので、一次モールド体５を形成した後に溶接などにより両者を接合することができる。従ってセンサ装置１は、この構成を採用しない場合と比べて、接合時にセンサパッケージ３と複数の端子４とを保持する治具を必要とせず、また二次モールド体７を形成する際のモールド樹脂の射出圧による位置ずれが抑制されて調整などが必要ないので、製造コストを抑制することができる。

センサ装置１は、磁石２とセンサパッケージ３の隙間２２０、及び一対の切欠部２５に樹脂が充填されて一次モールド体５の先端部５３が形成されるので、この構成を採用しない場合と比べて、一次モールド体５による磁石２及びセンサパッケージ３の保持力が高い。

センサ装置１は、二次形成の際、端子のみで金型に保持されるのではなく、第３の金型８３に端子４が挿入されると共に、第３の金型８３と端面５４とが接触して保持されるので、第３の金型８３による保持力を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、この実施の形態は、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、この実施の形態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、この実施の形態は、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…センサ装置、２…磁石、３…センサパッケージ、４…端子、５…一次モールド体、６…接合部、７…二次モールド体、９…検出対象、２０…前面、２１…後面、２２…貫通孔、２３…側面、２４…側面、２５…切欠部、２６…磁場、３０…封止体、３１…リードフレーム、３５…磁気センサ、５０…本体、５１…上面、５２…下面、５３…先端部、５４…端面、５５…開口、７０…フランジ、７１…凸部、７２…コネクタ部、７３…爪部、８１〜８３…第１の金型〜第３の金型、８４…キャビティ、２００…中心線、２２０…隙間、３００…先端部、３０１…端面、８３０…挿入孔

Claims (3)

1. 磁場を生成する磁石と、
   検出対象の接近に伴って変化する前記磁場を検出する磁気センサを有し、前記磁気センサを封止する封止体の端面から複数のリードフレームが露出するセンサパッケージと、
   前記複数のリードフレームのそれぞれと接続する複数の端子と、
   前記磁石、前記センサパッケージ及び前記複数の端子を一体とすると共に、前記複数のリードフレームと前記複数の端子の接合部が露出する開口を有する一次モールド体と、
   を備えたセンサ装置。
2. 前記磁石は、貫通孔と、前記貫通孔の前面から後面に向かって形成された対向する一対の切欠部と、を有し、
   前記一次モールド体は、前記貫通孔に挿入された前記センサパッケージと前記貫通孔との隙間、及び前記一対の切欠部にも形成される、
   請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記一次モールド体の前記複数の端子が露出する端面は、二次モールドの際の金型との接触面である、
   請求項１又は２に記載のセンサ装置。

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