JP2021099264A

JP2021099264A - 磁気センサ

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Publication number: JP2021099264A
Application number: JP2019231210A
Authority: JP
Inventors: 順哉若林; Junya Wakabayashi
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2021-07-01
Anticipated expiration: 2039-12-23
Also published as: CN113093064A; US20210190540A1; DE102020133075A1; JP7321075B2; US11237019B2

Abstract

【課題】センサパッケージと磁石との位置決め精度を高めることが可能な磁気センサが提供すること。【解決手段】磁気センサ１は、センサパッケージ１００と、磁石２００と、を備える。センサパッケージ１００は、複数のリードフレーム１１０と、磁気センサ素子１２０と、封止体１３０と、を有する。複数のリードフレーム１１０は、第１アウターリード１１１と、第２アウターリード１１２と、を含む。第１アウターリード１１１は、第１本体１１１ａと、第１突出部１１１ｂと、を有する。第２アウターリード１１２は、第２本体１１２ａと、第２突出部１１２ｂと、を有する。磁石２００は、磁石本体２０２と、第１規制部２１０ａと、第２規制部２２０ａと、第１受け部２１０ｂと、第２受け部２２０ｂと、を有する。【選択図】図５

Description

この開示は、磁気センサに関する。

従来、非接触センサとして磁気センサが知られている。例えば、特開２０１８−３６１４０号公報には、磁気センサ素子と、磁石と、を備える磁気センサ装置が開示されている。磁気センサ素子は、複数のリードフレーム及び磁気センサを含む電子回路部と、電子回路部を封止する封止体と、を有している。磁石は、磁気センサ素子を包囲している。磁気センサ素子は、磁石内に挿入されている。

複数のリードフレームにおける一のリードフレームは、第１突出部及び第２突出部を有している。第１突出部は、磁気センサ素子の磁石内への挿入方向と直交する方向における一方側に向かって封止体から突出しており、第２突出部は、前記挿入方向と直交する方向における他方に向かって封止体から突出している。

磁石は、第１の被挿入部及び第２の被挿入部を有している。各被挿入部は、磁石の前面から後面に向かって切り欠かれたスリットで構成されている。第１の被挿入部には、磁気センサ素子の磁石内への挿入時に第１突出部が挿入され、第２の被挿入部には、磁気センサ素子の磁石内への挿入時に第２突出部が挿入される。これにより、第１の突出部が第１の被挿入部の端面に接触するとともに、第２の突出部が第２の被挿入部の端面に接触する。この接触によって磁気センサ素子と磁石との相対的な位置関係が決定される。

特開２０１８−３６１４０号公報

特許文献１に記載されるような磁気センサでは、前記挿入方向と直交する方向についての磁気センサ素子と磁石との位置決め精度に改善の余地がある。

本開示の目的は、センサパッケージと磁石との位置決め精度を高めることが可能な磁気センサを提供することである。

この開示に従った磁気センサは、センサパッケージと、前記センサパッケージの一部を包囲する磁石であって当該磁石内への前記センサパッケージの挿入を許容する形状を有する前記磁石と、を備え、前記センサパッケージは、複数のリードフレームと、前記複数のリードフレームのいずれかのリードフレームに接続されており、前記磁石が生成する磁場の変化を検出する磁気センサ素子と、前記複数のリードフレームの一部を露出させるように前記複数のリードフレーム及び前記磁気センサ素子を封止する封止体と、を有し、前記複数のリードフレームは、前記封止体から露出しており、前記磁石内への前記センサパッケージの挿入方向と直交する直交方向における一方側の端部に配置された第１アウターリードと、前記封止体から露出しており、前記直交方向における他方側の端部に配置された第２アウターリードと、を含み、前記第１アウターリードは、前記挿入方向に沿って延びる形状を有する第１本体と、前記第１本体から前記直交方向における外向きに突出する第１突出部と、を有し、前記第２アウターリードは、前記挿入方向に沿って延びる形状を有する第２本体と、前記第２本体から前記直交方向における外向きに突出する第２突出部と、を有し、前記磁石は、前記封止体の少なくとも一部を包囲する磁石本体と、前記磁石本体に対して前記第１本体が前記直交方向における外向きに相対変位するのを規制する第１規制部と、前記磁石本体に対して前記第２本体が前記直交方向における外向きに相対変位するのを規制する第２規制部と、前記挿入方向と反対側から前記第１突出部を受ける第１受け部と、前記挿入方向と反対側から前記第２突出部を受ける第２受け部と、を有する。

本開示によれば、センサパッケージと磁石との位置決め精度を高めることが可能な磁気センサが提供される。

本開示の一実施形態の磁気センサの左側面図である。図１に示される磁気センサの平面図である。磁石に対するセンサパッケージの組付け方法を示す図である。センサパッケージの正面図である。磁気センサの断面を概略的に示す斜視図である。第１突出部及び第２突出部の近傍を概略的に示す図である。

本開示の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、本開示の一実施形態の磁気センサの左側面図である。図２は、図１に示される磁気センサの平面図である。図３は、磁石に対するセンサパッケージの組付け方法を示す図である。以下、磁石２００内にセンサパッケージ１００が挿入される方向（図３において矢印で示される方向）を「挿入方向」と表記する。

図１〜図３に示されるように、磁気センサ１は、センサパッケージ１００と、磁石２００と、を備えている。

センサパッケージ１００は、複数のリードフレーム１１０と、磁気センサ素子１２０と、封止体１３０と、を有している。

各リードフレーム１１０は、導電性を有する金属からなり、板状に形成されている。

図３〜図５に示されるように、封止体１３０は、複数のリードフレーム１１０の一部を露出させるように複数のリードフレーム１１０を封止している。封止体１３０は、例えば、樹脂からなる。

複数のリードフレーム１１０のうち封止体１３０から露出した部位は、アウターリードを構成している。具体的に、複数のリードフレーム１１０は、第１アウターリード１１１と、第２アウターリード１１２と、第３アウターリード１１３と、第４アウターリード１１４と、連結リード１１５と、を有している。

第１アウターリード１１１は、挿入方向と直交する直交方向（図４の左右方向）における一方側（図４における左側）の端部に配置されている。第１アウターリード１１１は、第１本体１１１ａと、第１突出部１１１ｂと、を有している。

第１本体１１１ａは、挿入方向と平行な方向（図４における上下方向）に沿って延びる形状を有している。第１本体１１１ａは、接続先のコネクタに接続される。具体的に、第１本体１１１ａは、コネクタの回路のうちグランド電位に設定された端子に接続される。つまり、第１本体１１１ａは、コネクタに接続されることによってグランド端子となる。

第１突出部１１１ｂは、第１本体１１１ａから直交方向における外向き（図４における左向き）に突出する形状を有している。第１突出部１１１ｂの突出寸法は、第１本体１１１ａの長さよりも小さい。

第２アウターリード１１２は、直交方向における他方側（図４における右側）の端部に配置されている。第２アウターリード１１２は、第２本体１１２ａと、第２突出部１１２ｂと、を有している。

第２本体１１２ａは、挿入方向と平行な方向に沿って延びる形状を有している。挿入方向における第２本体１１２ａの長さは、挿入方向における第１本体１１１ａの長さよりも小さい。第２本体１１２ａは、コネクタに接続されない。

第２突出部１１２ｂは、第２本体１１２ａから直交方向における外向き（図４における右向き）に突出する形状を有している。本実施形態では、第２突出部１１２ｂは、第２本体１１２ａのうち直交方向に第１突出部１１１ｂと重なる部位から直交方向における外向きに突出している。ただし、第２突出部１１２ｂは、第２本体１１２ａのうち直交方向に第１突出部１１１ｂと重なる部位から挿入方向と平行な方向に離間した部位から直交方向における外向きに突出していてもよい。第２突出部１１２ｂの突出寸法は、第２本体１１２ａの長さよりも小さい。

第３アウターリード１１３は、直交方向に第２アウターリード１１２に隣接する位置に配置されている。第３アウターリード１１３は、コネクタの回路のうち基準電圧Ｖｃｃを供給する端子に接続される。

第４アウターリード１１４は、直交方向に第３アウターリード１１３に隣接する位置に配置されている。第４アウターリード１１４は、コネクタの回路に対して出力電圧Ｖｏｕｔを出力する端子である。

連結リード１１５は、第１アウターリード１１１と第２アウターリード１１２とを連結している。連結リード１１５は、封止体１３０内に配置されている。つまり、連結リード１１５は、インナーリードを構成している。

なお、上記では、複数のリードフレーム１１０が３つのアウターリード１１１，１１３，１１４を有する例について説明したが、複数のリードフレーム１１０の構成は、上記の例に限られない。

磁気センサ素子１２０は、複数のリードフレーム１１０のいずれかのリードフレーム１１０に接続されている。具体的に、磁気センサ素子１２０は、連結リード１１５に接続されている。磁気センサ素子１２０は、磁石２００が生成する磁場の変化を検出する。

本実施形態では、磁気センサ素子１２０の他、制御ＩＣ１２２等も連結リード１１５に接続されている。磁気センサ素子１２０や制御ＩＣ１２２等は、封止体１３０によって封止されている。制御ＩＣ１２２は、磁気センサ素子１２０、複数のリードフレーム１１０のうち第３アウターリード１１３につながるインナーリード、第４アウターリード１１４につながるインナーリード及び連結リード１１５に、ワイヤ（図示略）によって接続されている。

磁石２００は、センサパッケージ１００の一部を包囲している。磁石２００は、筒状に形成されている。磁石２００は、第１開口ｈ１と、第２開口ｈ２と、を有している。図３に示されるように、センサパッケージ１００は、第１開口ｈ１から第２開口ｈ２に向かう挿入方向（図３において矢印で示される方向）に沿って磁石２００内に挿入される。磁石２００として、永久磁石や、プラスチックマグネットが挙げられる。図５に示されるように、磁石２００は、磁石本体２０２と、第１張出部２１０と、第２張出部２２０と、を有している。

磁石本体２０２は、センサパッケージ１００のうち封止体１３０によって封止されている部位の少なくとも一部を包囲している。磁石本体２０２のうち第１開口ｈ１が形成されている側の端部の一部は、切り欠かれている。

第１張出部２１０は、磁石本体２０２の挿入方向における先端部のうち直交方向に第１アウターリード１１１と対向する部位から第１アウターリード１１１に向かって張り出す形状を有している。第１張出部２１０は、第１規制部２１０ａと、第１受け部２１０ｂと、を有している。

第１規制部２１０ａは、第１張出部２１０のうち直交方向に第１本体１１１ａと対向する部位で構成されている。第１規制部２１０ａは、磁石本体２０２に対して第１本体１１１ａが直交方向における外向きに相対変位するのを規制している。

第１受け部２１０ｂは、第１張出部２１０のうち挿入方向に第１突出部１１１ｂと対向する部位で構成されている。第１受け部２１０ｂは、挿入方向と反対側から第１突出部１１１ｂを受けている。

第２張出部２２０は、磁石本体２０２の挿入方向における先端部のうち直交方向に第２アウターリード１１２と対向する部位から第２アウターリード１１２に向かって張り出す形状を有している。第２張出部２２０は、第１張出部２１０とともに、第２開口ｈ２を規定する部位の一部を構成している。第２張出部２２０は、第２規制部２２０ａと、第２受け部２２０ｂと、を有している。

第２規制部２２０ａは、第２張出部２２０のうち直交方向に第２本体１１２ａと対向する部位で構成されている。第２規制部２２０ａは、磁石本体２０２に対して第２本体１１２ａが直交方向における外向きに相対変位するのを規制している。第１規制部２１０ａ及び第２規制部２２０ａは、磁石本体２０２に対してセンサパッケージ１００が直交方向に相対変位するのを規制している。

第２受け部２２０ｂは、第２張出部２２０のうち挿入方向に第２突出部１１２ｂと対向する部位で構成されている。第２受け部２２０ｂは、挿入方向と反対側から第２突出部１１２ｂを受けている。第１受け部２１０ｂ及び第２受け部２２０ｂは、挿入方向における磁石本体２０２に対するセンサパッケージ１００の相対位置を決定する部位である。第１突出部１１１ｂの第１受け部２１０ｂへの当接及び第２突出部１１２ｂの第２受け部２２０ｂへの当接により、磁石２００は、グランド電位となる。

図６に示されるように、直交方向における第１規制部２１０ａ及び第２規制部２２０ａ間の距離Ｌ２は、直交方向における第１本体１１１ａの外端部及び第２本体１１２ａの外端部間の距離Ｌ１よりも僅かに大きく設定されている。ただし、距離Ｌ２は、距離Ｌ１と同じに設定されてもよい。なお、図６では、第３アウターリード１１３及び第４アウターリード１１４の図示は、省略されている。

以上に説明したように、本実施形態の磁気センサ１では、第１突出部１１１ｂが挿入方向に第１受け部２１０ｂに当接するとともに、第２突出部１１２ｂが挿入方向に第２受け部２２０ｂに当接するため、挿入方向におけるセンサパッケージ１００と磁石２００との位置関係が有効に決定され、さらに、磁石２００の第１規制部２１０ａが磁石本体２０２に対して第１本体１１１ａが直交方向における外向きに相対変位するのを規制するとともに、第２規制部２２０ａが磁石本体２０２に対して第２本体１１２ａが直交方向における外向きに相対変位するのを規制しているため、直交方向におけるセンサパッケージ１００と磁石２００との位置関係が有効に決定される。よって、センサパッケージ１００と磁石２００との位置決め精度が高まる。

以上に説明した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例である。

一態様に係る磁気センサは、センサパッケージと、前記センサパッケージの一部を包囲する磁石であって当該磁石内への前記センサパッケージの挿入を許容する形状を有する前記磁石と、を備え、前記センサパッケージは、複数のリードフレームと、前記複数のリードフレームのいずれかのリードフレームに接続されており、前記磁石が生成する磁場の変化を検出する磁気センサ素子と、前記複数のリードフレームの一部を露出させるように前記複数のリードフレーム及び前記磁気センサ素子を封止する封止体と、を有し、前記複数のリードフレームは、前記封止体から露出しており、前記磁石内への前記センサパッケージの挿入方向と直交する直交方向における一方側の端部に配置された第１アウターリードと、前記封止体から露出しており、前記直交方向における他方側の端部に配置された第２アウターリードと、を含み、前記第１アウターリードは、前記挿入方向に沿って延びる形状を有する第１本体と、前記第１本体から前記直交方向における外向きに突出する第１突出部と、を有し、前記第２アウターリードは、前記挿入方向に沿って延びる形状を有する第２本体と、前記第２本体から前記直交方向における外向きに突出する第２突出部と、を有し、前記磁石は、前記封止体の少なくとも一部を包囲する磁石本体と、前記磁石本体に対して前記第１本体が前記直交方向における外向きに相対変位するのを規制する第１規制部と、前記磁石本体に対して前記第２本体が前記直交方向における外向きに相対変位するのを規制する第２規制部と、前記挿入方向と反対側から前記第１突出部を受ける第１受け部と、前記挿入方向と反対側から前記第２突出部を受ける第２受け部と、を有する。

また、前記第２突出部は、前記第２本体のうち前記直交方向に前記第１突出部と重なる部位から前記直交方向における外向きに突出していることが好ましい。

このようにすれば、所望の磁場の生成が容易になる。

また、前記磁石は、前記磁石本体の前記挿入方向における先端部のうち前記直交方向に前記第１アウターリードと対向する部位から前記第１アウターリードに向かって張り出す第１張出部と、前記磁石本体の前記挿入方向における先端部のうち前記直交方向に前記第２アウターリードと対向する部位から前記第２アウターリードに向かって張り出す第２張出部と、をさらに有していてもよい。この場合において、前記第１張出部のうち前記直交方向に前記第１本体と対向する部位が前記第１規制部を構成しており、前記第１張出部のうち前記挿入方向に前記第１突出部と対向する部位が前記第１受け部を構成しており、前記第２張出部のうち前記直交方向に前記第２本体と対向する部位が前記第２規制部を構成しており、前記第２張出部のうち前記挿入方向に前記第２突出部と対向する部位が前記第２受け部を構成していることが好ましい。

また、前記第１アウターリード及び前記第２アウターリードは、グランド電位に設定されていることが好ましい。

この態様では、第１アウターリード及び第２アウターリードと接触している磁石もグランド電位となる。よって、磁石がシールドとなるため、センサパッケージの電気雑音耐性が向上する。

また、前記複数のリードフレームは、前記第１アウターリードと前記第２アウターリードとを連結する連結リードを有し、前記磁気センサ素子は、前記連結リードに実装されていることが好ましい。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１磁気センサ、１００センサパッケージ、１１０リードフレーム、１１１第１アウターリード、１１１ａ第１本体、１１１ｂ第１突出部、１１２第２アウターリード、１１２ａ第２本体、１１２ｂ第２突出部、１１３連結リード、１２０磁気センサ素子、１３０封止体、２００磁石、２０２磁石本体、２１０第１張出部、２１０ａ第１規制部、２１０ｂ第１受け部、２２０第２張出部、２２０ａ第２規制部、２２０ｂ第２受け部、ｈ１第１開口、ｈ２第２開口。

Claims

センサパッケージと、
前記センサパッケージの一部を包囲する磁石であって当該磁石内への前記センサパッケージの挿入を許容する形状を有する前記磁石と、を備え、
前記センサパッケージは、
複数のリードフレームと、
前記複数のリードフレームのいずれかのリードフレームに接続されており、前記磁石が生成する磁場の変化を検出する磁気センサ素子と、
前記複数のリードフレームの一部を露出させるように前記複数のリードフレーム及び前記磁気センサ素子を封止する封止体と、を有し、
前記複数のリードフレームは、
前記封止体から露出しており、前記磁石内への前記センサパッケージの挿入方向と直交する直交方向における一方側の端部に配置された第１アウターリードと、
前記封止体から露出しており、前記直交方向における他方側の端部に配置された第２アウターリードと、を含み、
前記第１アウターリードは、
前記挿入方向に沿って延びる形状を有する第１本体と、
前記第１本体から前記直交方向における外向きに突出する第１突出部と、を有し、
前記第２アウターリードは、
前記挿入方向に沿って延びる形状を有する第２本体と、
前記第２本体から前記直交方向における外向きに突出する第２突出部と、を有し、
前記磁石は、
前記封止体の少なくとも一部を包囲する磁石本体と、
前記磁石本体に対して前記第１本体が前記直交方向における外向きに相対変位するのを規制する第１規制部と、
前記磁石本体に対して前記第２本体が前記直交方向における外向きに相対変位するのを規制する第２規制部と、
前記挿入方向と反対側から前記第１突出部を受ける第１受け部と、
前記挿入方向と反対側から前記第２突出部を受ける第２受け部と、を有する、磁気センサ。
前記第２突出部は、前記第２本体のうち前記直交方向に前記第１突出部と重なる部位から前記直交方向における外向きに突出している、請求項１に記載の磁気センサ。
前記磁石は、
前記磁石本体の前記挿入方向における先端部のうち前記直交方向に前記第１アウターリードと対向する部位から前記第１アウターリードに向かって張り出す第１張出部と、
前記磁石本体の前記挿入方向における先端部のうち前記直交方向に前記第２アウターリードと対向する部位から前記第２アウターリードに向かって張り出す第２張出部と、をさらに有し、
前記第１張出部のうち前記直交方向に前記第１本体と対向する部位が前記第１規制部を構成しており、
前記第１張出部のうち前記挿入方向に前記第１突出部と対向する部位が前記第１受け部を構成しており、
前記第２張出部のうち前記直交方向に前記第２本体と対向する部位が前記第２規制部を構成しており、
前記第２張出部のうち前記挿入方向に前記第２突出部と対向する部位が前記第２受け部を構成している、請求項１又は２に記載の磁気センサ。
前記第１アウターリード及び前記第２アウターリードは、グランド電位に設定されている、請求項１から３のいずれかに記載の磁気センサ。
前記複数のリードフレームは、前記第１アウターリードと前記第２アウターリードとを連結する連結リードを有し、
前記磁気センサ素子は、前記連結リードに実装されている、請求項１から４のいずれかに記載の磁気センサ。