JP3304278B2

JP3304278B2 - 磁気検出装置

Info

Publication number: JP3304278B2
Application number: JP01108697A
Authority: JP
Inventors: 克也森山
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2002-07-22
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: JPH10206514A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界の変化を検出
して電気的変化に変換する磁電変換素子を平板状の基板
に実装し、この基板を樹脂製のケースに収納してなる磁
電変換装置に関するもので、例えば、流量センサ、ある
いはオイルシリンダ等のアクチュエータの動作位置を検
出するアクチュエータセンサなどとして適用可能なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】流量センサ、あるいはアクチュエータセ
ンサなどとして、磁界の変化を検出して電気的変化に変
換する磁電変換素子と、この磁電変換素子を実装した平
板状の基板と、この基板を収納した樹脂製のケースとを
備えた磁気検出装置が用いられることが多い。図７は、
流量センサとして用いられる従来の磁気検出装置の例を
示す。図７において、磁気検出装置２１は、磁界の変化
を検出して電気的変化に変換する磁電変換素子９を実装
した平板状の基板８と、この基板８を収納した樹脂製の
ケース２２とを有してなる。磁電変換素子９はＭＲ素子
すなわち磁気抵抗効果素子からなり、感磁面が基板８と
平行に実装されている。基板８には磁電変換素子９のほ
かに検出信号処理用のＩＣ１８や抵抗１９などがフリッ
プチップ実装されている。基板８には外部接続用のリー
ド線１３が半田付けによって接続されている。

【０００３】磁電変換素子９、その他の回路素子を実装
した基板８はケース２２内に収納される。基板８は、例
えばケース２２の内側壁に形成された溝に嵌めるなどの
手段によって位置決めされ、位置決めされた状態でケー
ス２２内に封止樹脂を充填することにより防水等を図り
ながら固定される。上記磁電変換素子９はケース２２の
前側の突出部２４の内側面に近接してこの内側面に直交
する方向に、かつ、感磁面が水平になるように収納され
る。

【０００４】上記磁気検出装置２１は、例えば流量セン
サとして用いることができる。図７に示す例では、ケー
ス２２が、その突出部２４を回転軸１６と一体に回転す
ることができる羽根車１５の回転通路に対向させて配置
されている。羽根車１５はそれ自体が永久磁石で作ら
れ、または永久磁石が固着されていて、水、油、その他
の流体の流路に配置されている。羽根車１５は流体の流
量に応じた速度で回転する。羽根車１５の回転によりそ
の周辺の磁界が変化する。この磁界の変化を磁電変換素
子９が検出し、磁界の変化を電気的変化に変換して電気
的信号として出力する。この電気的出力信号を所定の処
理回路で処理することにより流体の流量を測定すること
ができる。

【０００５】上記従来の磁気検出装置２１に用いられる
ケース２２は、適宜のエンジニアリングプラスチックを
成形型内に注入することによって作られる。図８は上記
ケース２２を正面から見た図であって、符号２７、２８
で示す２個のゲート跡がケース２２の前壁の対角位置に
ある。ゲート跡２７、２８はプラスチックを成形型内に
注入する際の注入口のなごりで、成形されるケース２２
の寸法安定性、プラスチックの流動性などを考慮して、
上記のように複数個所にゲートが設けられている。成形
の最終段階において、プラスチックがケース２２の前面
の対角位置にあるゲートからそれぞれ矢印２９、３０で
示すように点対称に回り込み、最後に突出部２４でプラ
スチックが左右から迫ってきて中央で接合し、図８にお
いて上下方向にウェルド面２６が生じる。ここで、ウェ
ルド面とは、上記のように、成形型内に注入された樹脂
が複数方向から流れてきて接合することにより形成され
る面のことをいう。図８に示すような従来の磁気検出装
置の例では、ウェルド面２６の方向が前記基板８の面に
対して直交する方向になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ケース
２２に基板８を収納した状態でケース２２内には封止材
が充填され硬化される。そのため、磁気検出装置２１を
高温高湿の環境下にさらすと、封止材が膨張してケース
２１に割れが発生し、また、基板８に応力が加わる。特
に、図８に示すような従来の磁気検出装置２１では、ウ
ェルド面２６が基板８の面に対して垂直方向に形成され
るため、封止材の膨張によって発生する外部応力がウェ
ルド面２６に集中し、この応力が基板８に実装されてい
る磁電変換素子９にも磁電変換素子９の面に対し垂直方
向に加わり、磁電変換素子９が割れて断線したり、物理
的な歪みによって出力波形が歪むなどの問題を生じる。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、樹脂製のケースのウェルド面の
方向を工夫することにより、ケースに加わる応力の磁電
変換素子に及ぼす影響が少なくなるようにした磁気検出
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、磁界の変化を電気的変化
に変換する磁電変換素子と、この磁電変換素子を実装し
た平板状の基板と、この基板を収納した樹脂製のケース
とを備え、移動する磁界に近接して配置される磁気検出
装置において、上記ケースのウェルド面を、上記基板の
平面部とほぼ平行にしたことを特徴とする。請求項２記
載の発明のように、上記ケースは、主成分である樹脂に
ガラス繊維を添加したもので形成するとよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１ないし図６を参照しな
がら本発明にかかる磁気検出装置の実施の形態について
説明する。なお、図７、図８について説明した従来例の
構成部分と同じ構成部分には共通の符号を付してある。

【００１０】図１ないし図４において、磁気検出装置１
は、磁界の変化を検出して電気的変化に変換する磁電変
換素子９を実装した平板状の基板８と、この基板８を収
納した樹脂製のケース２とを有してなる。磁電変換素子
９はＭＲ素子すなわち磁気抵抗効果素子などからなり、
感磁面が基板８と平行に実装されている。基板８には磁
電変換素子９のほかに検出信号処理用のＩＣや抵抗など
が実装されているが、図示されていない。基板８には外
部接続用のリード線１３が半田付けによって接続されて
いる。基板８はガラスエポキシ樹脂などからなる板をベ
ースとしてこれに配線パターンが形成されている。

【００１１】磁電変換素子９、その他の回路素子を実装
した基板８はケース２の内部空間１１に収納される。基
板８は、例えばケース２の内側壁に形成された溝に嵌め
るなどの手段によって位置決めされ、位置決めされた状
態でケース２の内部空間１１にエポキシ樹脂等の封止樹
脂１４が充填されることにより固定され、また、磁電変
換素子９が気密にシールされ、磁電変換素子９の防水が
図られている。上記磁電変換素子９はケース２の前側の
突出部４の内側面に近接し、この内側面に直交する方向
に、かつ、感磁面が水平になるように収納されている。

【００１２】ケース２には、図において下面側に弾性力
を利用したクリップ状のリード押さえ１２がケース２の
本体と一体に成形されている。基板８に接続され、ケー
ス２の本体から引き出されたリード１３は、ケース２の
本体外側面に沿って引き回され、上記リード押さえ１２
によって押さえられたあと外部に引き出されている。ケ
ース２にはまた、磁気検出装置１を適宜の取付け部に取
り付けるための取付け突起７が一体成形されている。

【００１３】上記磁気検出装置１の組立工程の例を図５
に示す。図５において、まず、基板８にＭＲ素子等の磁
電変換素子や、ＩＣ、抵抗などの回路素子を実装し、次
に、リード線１３を基板８の所定の端子に半田付する。
次に、基板８を洗浄した後、この基板８をケース２に組
み込み、位置決めし、さらに封止樹脂１４をケース２に
充填して回路素子を含む基板８全体をケース２内に封止
する。上記封止樹脂１４を硬化させれば磁気検出装置１
の組立が完了する。

【００１４】上記磁気検出装置１は、前述の従来例と同
様に、例えば流量センサとして用いることができる。図
３に示す例では、ケース２が、その突出部４を回転軸１
６と一体に回転することができる羽根車１５の回転通路
に対向させて配置されている。羽根車１５はそれ自体が
永久磁石で作られ、または永久磁石が固着されていて、
水、油、その他の流体の流路に配置されている。羽根車
１５は流体の流量に応じた速度で回転する。羽根車１５
の回転によりその周辺の磁界が変化する。磁電変換素子
９は上記磁界と平行に配置されていて、磁界の変化を検
出して電気的変化に変換し、電気的信号として出力す
る。この電気的出力信号を所定の処理回路で処理するこ
とにより流体の流量を測定することができる。

【００１５】上記磁気検出装置１に用いられるケース２
は、適宜のエンジニアリングプラスチック、例えば、ポ
リブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）などを成形型内に注入すること
によって作られる。これらの樹脂は、耐摩耗性、絶縁性
などの電気特性、耐熱性、耐候性が良好であり、吸水性
が低いという長所があり、磁電変換素子９を保護するケ
ースの材質として適している。

【００１６】図１、図２は上記ケース２を正面側から見
たもので、ケース２の正面の一偶部に１個のゲート跡５
がある。このゲート位置から樹脂を成形型内に注入して
ケース２を成形する。成形の最終段階において、ケース
２の前面の一隅部にあるゲート位置から樹脂が矢印で示
すように上下に回り込み、最後に突出部４で樹脂が上下
から迫ってきて中央で接合し、図１において左右方向に
ウェルド面６が生じる。ウェルド面とは、前述のよう
に、成形型内に注入された樹脂が複数方向から流れてき
て接合することにより形成される面のことをいう。図
１、図２に示す例では、上記のように樹脂が上下から迫
ってきて接合するため、ウェルド面６の方向が前記基板
８の面とほぼ平行になっている。

【００１７】図６は、基板９に対する本発明の場合のウ
ェルド面６の方向と、前記従来例におけるウェルド面２
６の方向との違いを示している。従来例では、すでに説
明したとおり、ウェルド面２６が基板８の面に対して垂
直方向に形成されるため、封止材の膨張によって発生す
るケースの割れ等の外部応力がウェルド面２６に集中
し、この応力が基板８に実装されている磁電変換素子９
の面に対して垂直方向に加わり、磁電変換素子９が割れ
て断線したり、物理的な歪みによって出力波形が歪むな
どの問題を生じる。これに対して本発明の上記実施の形
態によれば、ケース２のウェルド面６の方向が基板８の
面とほぼ平行になっているため、封止材の膨張によって
発生するケース２の割れ等の外部応力がウェルド面６に
加わっても、基板８に沿って応力が分散し、基板８に実
装されている磁電変換素子９に対する物理的な影響はほ
とんどない。従って、磁電変換素子９の断線、出力波形
の歪みなどの問題はほとんど解消される。

【００１８】ちなみに、磁気検出装置を高温、高湿度環
境下に置き、２気圧に加圧して耐久テストを行ったとこ
ろ（これを「プレッシャー・クッカー・テスト」とい
う）、従来の磁気検出装置は２４時間以下で動作しなく
なったのに対し、本発明の上記実施の形態にかかる磁気
検出装置は９６時間以上経過しても正常に動作した。こ
のように、本発明の上記実施の形態によれば、信頼性が
大幅に向上した。本発明の上記実施の形態によれば、ヒ
ートショックを与え、すなわち温度を高温から低温まで
急激に変化させることによって収縮、膨張させて動作試
験を行っても、良好な結果を得ることができた。

【００１９】樹脂製ケース２のウェルド面６の方向をコ
ントロールしてこれを基板８の面とほぼ平行にすること
は、樹脂によるケース２の成形時のゲート位置を各種工
夫することによって実現することができる。また、必ず
しもゲート位置を１個所にすることによってのみウェル
ド面６の方向をコントロールすることができるものでも
ない。例えば、図１に符号５ａ，５ｂで示すように、ケ
ース２の上下にゲートを設け、これらのゲート５ａ，５
ｂからそれぞれ左右方向に樹脂を回り込ませれば、樹脂
の回り込みの最後に樹脂が上下から迫って接合し、基板
８の面と平行な水平方向にウェルド面６が形成されるこ
とになり、前述のような作用効果を奏する磁気検出装置
を得ることができる。

【００２０】本発明にかかる磁気検出装置は、磁電変換
素子が樹脂製のケースに収納されたものであれば、流量
センサのほか、磁界の変化を検知して電気的変化に変換
する各種センサとして適用可能である。磁電変換素子が
樹脂製のケースで保護されるため、例えば、オイルシリ
ンダ等のアクチュエータの動作位置を検出するアクチュ
エータセンサのように、オイルが飛散しやすい環境のも
とで使用されるセンサとしても適している。本発明は、
磁電変換素子がフリップチップ接続されたもの限られる
ものではなく、リードフレーム接続したものやワイヤボ
ンディング接続されたＭＲＩＣなどを使用したものにも
適用することができ、これによって所期の効果を得るこ
とができる。

【００２１】本発明は、特許請求の範囲に記載された技
術的範囲を逸脱しない範囲で任意に設計変更することが
できる。以下、変更例を列挙する。ケースのウェルド部
の強度を向上させるために、ケースの主成分である樹脂
にガラス繊維を３０％程度添加するとよい。こうするこ
とによって、高温、高湿環境下でのケースの割れを低減
することができる。磁電変換素子の周辺、さらにはウェ
ルド部の周辺にも軟質樹脂を充填し、その周囲をさらに
硬質樹脂で封止する２層構造としてもよい。こうすれ
ば、軟質樹脂のダンパ効果により、外部から応力が加わ
っても応力が分散し、磁電変換素子の割れ、断線等を低
減することができる。磁電変換素子を、半導体パッケー
ジのようにインサートモールドする場合にも本発明の技
術思想を適用し、ウェルド部の方向をコントロールする
ことにより、所期の効果を得ることができる。本発明
は、各種応力によって影響を受けるセンサ、例えば、熱
変動によるストレスがかかる磁気センサにも適用するこ
とができる。また、磁電変換素子は、磁気抵抗効果素子
に限られるものではなく、ホール素子、ホールＩＣ、Ｍ
ＲＩＣなどであってもよい。

【００２２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、磁界の変
化を電気的変化に変換する磁電変換素子と、この磁電変
換素子を実装した平板状の基板と、この基板を収納した
樹脂製のケースとを備え、移動する磁界に近接して配置
される磁気検出装置において、上記ケースのウェルド面
を、上記基板の平面部とほぼ平行にしたため、外部応力
がウェルド面に加わっても、基板に沿って応力が分散
し、基板に実装されている磁電変換素子に対する物理的
な影響はほとんどない。従って、磁電変換素子の断線、
出力波形の歪みなどの問題はほとんど解消される。

【００２３】請求項２記載の発明によれば、上記ケース
は、主成分である樹脂にガラス繊維を添加したものを材
質としたため、ケースのウェルド部の強度が向上し、高
温、高湿環境下でのケースの割れを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる磁気検出装置の実施の形態を示
す正面図である。

【図２】同上実施の形態の斜視図である。

【図３】同上実施の形態の使用例を示す一部断面側面図
である。

【図４】同上実施の形態の背面図である。

【図５】本発明にかかる磁気検出装置の組立手順の例を
示す工程図である。

【図６】上記実施の形態と従来例との作用効果の違いを
模式的に示す正面図である。

【図７】従来の磁気検出装置の例を示す分解側面図であ
る。

【図８】同上従来の磁気検出装置の正面図である。

【符号の説明】

１磁気検出装置２ケース５ゲート位置６ウェルド面８基板９磁電変換素子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁界の変化を電気的変化に変換する磁電変
換素子と、この磁電変換素子を実装した平板状の基板
と、この基板を収納した樹脂製のケースとを備え、移動
する磁界に近接して配置される磁気検出装置において、上記ケースは、上記基板の平面部とほぼ平行のウェルド
面を有していることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】上記ケースは、主成分である樹脂にガラ
ス繊維が添加されたものであることを特徴とする請求項
１記載の磁気検出装置。