JP3460424B2 - 磁気センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、バイアス磁石お
よび磁電変換素子を用いて被検出対象の運動を検出する
磁気センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のセンサとして、特開昭６３−２
０５５１５号公報等に記載されているものがある。この
センサにおいては、バイアス磁石のＮ極着磁面またはＳ
極着磁面にブリッジ構成した磁気抵抗素子（ＭＲＥ）を
近接配置し、バイアス磁界内での磁性体よりなる被検出
体の動作に伴う磁界の乱れを利用して位置を検出してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、バイアス磁
石の磁極中心に対し素子の設置位置がばらつくと、ブリ
ッジを組んでいる各素子における初期バイアス磁界に不
均衡が生じ、ブリッジの中点電位として発生するセンサ
出力のオフセット値（直流成分）がばらついてしまう。
さらに、極低速での被検出体の運動を検出するための直
流結合型センサ（より詳しくは、コンデンサ等により直
流成分をカットせずに当該直流成分についてもそのまま
出力するセンサ）の場合、この直流成分のばらつきが信
号処理上の大きな問題となり、センサ検出感度や精度を
向上する際の制約となっている。

【０００４】そこで、この発明の目的は、バイアス磁石
の磁極中心と、磁電変換素子との位置関係を安定させる
ことができる磁気センサを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１によると、磁電
変換素子と共にモールド材にてモールドされたリードフ
レームの一部をモールド材からバイアス磁石に向かって
突出させ、この突出部とバイアス磁石とを凹凸関係によ
り嵌合させたことを特徴としている。それによって、バ
イアス磁石とモールドＩＣとを分離した状態から、リー
ドフレームの突出部とバイアス磁石とを凹凸関係により
嵌合させることによりバイアス磁石とモールドＩＣとが
位置決めされつつ組付けられる。その結果、凹凸関係に
よりバイアス磁石とモールドＩＣとを位置決めするとい
う簡易な手法にてバイアス磁石の磁極中心と磁電変換素
子とが位置合わせされ、バイアス磁石の磁極中心と磁電
変換素子との位置関係を安定させることができる。

【０００６】特に、請求項２のように、リードフレーム
に形成した突出部を、バイアス磁石に形成した凹部内に
おいて折り曲げ、かつ、自身のバネ力により付勢された
状態で配置することにより、リードフレームを塑性変形
した状態で、かつバネ力によりガタが無く安定した状態
となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に従って説明する。本実施の形態における磁気センサ
は、例えば、自動車の車速センサとして、車輪等の回転
に伴って回転する磁性体ギヤの運動を検出し、その回転
速度に対応した電気信号を出力するセンサとして構成さ
れている。

【０００８】図３に示すように、磁気センサは上記車輪
等の回転に伴って回転する磁性体ギヤ（被検出対象）１
の歯１ａの接近を検出するものであり、センサ本体２は
ギヤ１の近傍に装着されている。つまり、ギヤ１から距
離（エアギャップ）Ｘを隔ててセンサ本体２が配置され
ており、ギヤ１の回転角がセンサ本体２にて検出され、
センサ本体２から電気信号を出力する。

【０００９】図１にはセンサ本体２の平面図を示し、図
２には図１のＡ−Ａ断面を示す。センサ本体２は、バイ
アス磁石３と、磁電変換素子を内蔵したモールドＩＣ４
とからなる。バイアス磁石３とモールドＩＣ４とが組付
けられ一体化されている。

【００１０】バイアス磁石３は直方体をなし、プラスチ
ックマグネット（プラマグ）で形成されている。バイア
ス磁石３の一端面がＮ極に着磁されるとともに他端面が
Ｓ極に着磁されている。そして、Ｎ極着磁面３ａがギヤ
１と対向しており、ギヤ１に向けてバイアス磁界を発生
している。ここで、図１，２において、バイアス磁石３
の磁極中心をＬc にて示す。

【００１１】バイアス磁石３の上面にはモールドＩＣ装
着用の溝部（凹条）５が設けられ、この溝部５は長方形
をなすバイアス磁石３の上面において長手方向に延びて
いる。又、溝部５の一方の側壁５ａにおいては位置決め
用の凹部６，７が設けられ、凹部６，７はバイアス磁石
３の上面に開口している。同様に、溝部５の他方の側壁
５ｂにおいては位置決め用の凹部８，９が設けられ、凹
部８，９はバイアス磁石３の上面に開口している。ここ
で、凹部６，８の幅方向（図１，２では左右方向）にお
ける間隔および凹部７，９の幅方向における間隔を、Ｌ
ｍで示す。

【００１２】モールドＩＣ４において、銅製のリードフ
レーム（１０，１１，１２）の上にＩＣチップ１３，１
４がマウントされ、このリードフレーム１０，１１，１
２およびＩＣチップ１３，１４がモールド材であるエポ
キシ樹脂１５にてモールドされている。より詳しくは、
帯板状のリードフレーム１０の上にはセンサＩＣ（チッ
プ）１３と波形処理回路ＩＣ（チップ）１４とがマウン
トされ、樹脂１５にてモールドされている。センサＩＣ
１３はリードフレーム１０の先端部に配置されている。
センサＩＣ１３において、基板の上面に強磁性体薄膜か
らなる磁電変換素子１６，１７が「ハ」の字状に配置さ
れている。本実施の形態においては、磁電変換素子１
６，１７として磁気抵抗素子（ＭＲＥ）を用いている。

【００１３】尚、磁電変換素子（ＭＲＥ）１６，１７は
上記バイアス磁石３のＮ極着磁面３ａから発せられるバ
イアス磁界に対し互いに４５°傾き、かつ、バイアス磁
石３の着磁面３ａに垂直に配置されている。

【００１４】又、３枚の帯板状のリードフレーム１０，
１１，１２は所定の間隔を隔てた状態で樹脂１５にてモ
ールドされている。各リードフレーム１０，１１，１２
はセンサＩＣ１３および波形処理回路ＩＣ１４と電気的
に接続され、このリードフレーム１０，１１，１２の一
部が樹脂１５から露出しており、この露出部１０ａ，１
１ａ，１２ａが外部との電気的接続をとるための端子と
なっている。ここで、３つの端子（露出部１０ａ，１１
ａ，１２ａ）とは、電源電圧印加用端子と、アース用端
子と、センサ信号出力用端子である。

【００１５】リードフレーム１１の側面には前記凹部
６，７に対応する位置決め用突起（突出部）１８，１９
が形成されるとともに、リードフレーム１２の側面には
前記凹部８，９に対応する位置決め用突起（突出部）２
０，２１が形成されている。このように、リードフレー
ムには左右対称に２つずつの突起１８，１９，２０，２
１が設けられている。各突起１８，１９，２０，２１は
基端部を除きモールド材である樹脂１５からバイアス磁
石３に向かって突出している。

【００１６】そして、樹脂１５がバイアス磁石３の溝部
５内に挿入・配置されるとともに、リードフレーム１
１，１２の突起１８，１９，２０，２１が凹部６，７，
８，９内において折り曲げられ、かつ、自身のバネ力に
より付勢された状態で配置されている。即ち、リードフ
レーム１１の突起１８が凹部６内において斜め上方に延
び先端部が凹部６の内壁面を押圧している。同様に、リ
ードフレーム１１の突起１９が凹部７内において斜め上
方に延び先端部が凹部７の内壁面を押圧している。又、
リードフレーム１２の突起２０が凹部８内において斜め
上方に延び先端部が凹部８の内壁面を押圧している。さ
らに、リードフレーム１２の突起２１が凹部９内におい
て斜め上方に延び先端部が凹部９の内壁面を押圧してい
る。

【００１７】つまり、図４に示すように、バイアス磁石
３とモールドＩＣ４とを組付ける前の状態において、リ
ードフレーム１１，１２の突起１８，１９，２０，２１
が水平状態となっており（同一面に延びている状態とな
っており）、このときの突起１８，２０の先端での幅寸
法および突起１９，２１の先端での幅寸法（リード幅寸
法）は、Ｌｉとなっている。このリード幅寸法Ｌｉは、
前述の凹部６，８（７，９）の幅間隔Ｌｍより大きくな
っている（Ｌｉ＞Ｌｍ）。そして、バイアス磁石３とモ
ールドＩＣ４を組付ける時においては、樹脂１５をバイ
アス磁石３の溝部５内に挿入する際に、リードフレーム
１１，１２の突起１８，１９，２０，２１を変形させ折
り曲げながら凹部６，７，８，９内に圧入している。

【００１８】このようにリードフレーム１１，１２の突
起１８，１９，２０，２１が凹部６，７，８，９内にお
いて、塑性変形した状態で嵌入支持されている。このと
き、リードフレーム１１，１２のバネ性の釣り合う箇
所、即ち、バイアス磁石３の磁極中心線（Ｌc ）上にセ
ンサＩＣ１３が配置され、その位置で保持される。この
ように、バイアス磁石３とセンサＩＣ１３の位置関係が
自動的に修正された状態で固定される。

【００１９】図５には、センサの電気的構成を示す。２
つの磁電変換素子（磁気抵抗素子；ＭＲＥ）１６，１７
にてハーフブリッジ回路が組まれている。即ち、素子１
６，１７は直列接続され、その一端がアースされるとと
もに、他端には電源電圧Ｖccが印加される。磁電変換素
子１６と磁電変換素子１７との間の中間点２２における
中点電位が外部に取り出される。そして、磁電変換素子
（磁気抵抗素子；ＭＲＥ）１６，１７の各抵抗変化に対
応した直流のセンサ信号Ｖs が出力される。つまり、図
３において矢印にて示す方向にギヤ１が回転すると歯１
ａが順次、センサ本体２の前を通過していくが、このと
き、バイアス磁界の向きが変化し、このバイアス磁界の
状態変化が磁電変換素子１６，１７により電気信号にし
て取り出される。この出力されるセンサ信号Ｖsは、波
形処理回路ＩＣ１４にて固定の閾値電圧Ｖt との比較の
基に２値信号に波形整形される。そして、この波形整形
された２値信号がギヤ１の歯１ａの運動（回転）に対応
した最終出力Ｖout としてマイクロコンピュータ等に送
られる。

【００２０】このとき、リードフレーム１１，１２の突
起１８，１９，２０，２１が凹部６，７，８，９内にお
いて塑性変形した状態で嵌入支持され、センサＩＣ１３
が所定の位置に保持されており、バイアス磁石３の磁極
中心Ｌc とセンサＩＣ１３の中心（磁電変換素子１６，
１７の中心）とを合わせることができているので、セン
サ出力のオフセット値（直流成分）を安定化することが
できる。即ち、バイアス磁石３とセンサＩＣ１３の位置
関係が自動的に修正された状態で固定されるので、セン
サＩＣ１３に内蔵されるブリッジ回路の中点電位のバラ
ツキが低減される。又、折り曲げられたリードフレーム
の突起１８，１９，２０，２１によってバイアス磁石３
からセンサＩＣ４が抜け落ち難くなる。このように、簡
易的な固定の効果が得られる。

【００２１】このように本実施の形態は、下記（イ），
（ロ）の特徴を有する。 （イ） 磁電変換素子１６，１７と共に樹脂１５（モー
ルド材）にてモールドされたリードフレームの一部を樹
脂１５からバイアス磁石３に向かって突出させ、この突
起（突出部）１８，１９，２０，２１とバイアス磁石３
とを凹凸関係により嵌合させた。それによって、図４に
示すように、バイアス磁石３とモールドＩＣ４とを分離
した状態から、リードフレームの突起（突出部）１８，
１９，２０，２１とバイアス磁石３とを凹凸関係により
嵌合させることによりバイアス磁石３とモールドＩＣ４
とが位置決めされつつ組付けられる。その結果、凹凸関
係によりバイアス磁石３とモールドＩＣ４とを位置決め
するという簡易な手法にてバイアス磁石３の磁極中心Ｌ
c と磁電変換素子１６，１７とが位置合わせされ、バイ
アス磁石３の磁極中心Ｌc と磁電変換素子１６，１７と
の位置関係を安定させることができる。

【００２２】つまり、磁極中心Ｌc に対し素子１６，１
７の設置位置がばらつくと、各素子１６，１７における
初期バイアス磁界に不均衡が生じ、ブリッジの中点電位
として発生するセンサ出力のオフセット値（直流成分）
がばらついてしまうが、本実施の形態においては磁極中
心Ｌc に対し素子１６，１７の設置位置がばらつくこと
が抑制される。特に、極低速でのギヤ１の回転を検出す
るための直流結合型センサの場合、この直流成分のばら
つきが信号処理上の大きな問題となり、センサ感度や精
度を向上する際の制約となっているが、そのようなこと
が未然に防止できる。

【００２３】その結果、センサ出力の直流成分を安定化
し、センサ検出感度や精度の向上を図ることができるこ
ととなる。 （ロ） 特に、リードフレームに形成した突起（突出
部）１８，１９，２０，２１を、バイアス磁石３に形成
した凹部６，７，８，９内において折り曲げ、かつ、自
身のバネ力により付勢された状態で配置することによ
り、リードフレームを塑性変形した状態で、かつバネ力
によりガタが無く安定した状態となる。

【００２４】これまで説明したものの他にも、図６，７
に示すように実施してもよい。つまり、リードフレーム
（２３，２４，２５）の一側面にのみ一対の突起２６，
２７を設けるとともに、この突起２６，２７をバイアス
磁石３に設けられた溝部（凹部）２８内に圧入してい
る。このとき、磁電変換素子（磁気抵抗素子；ＭＲＥ）
１６，１７のリードフレームへのマウント位置Ｌ２はバ
イアス磁石３にモールドＩＣ４を組付けた時にバイアス
磁石の着磁中心にくるように予めモールドＩＣ４の中心
位置Ｌ１からずらしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 発明の実施の形態におけるセンサ本体の平面
図。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】 磁気センサの平面図。

【図４】 取付けを説明するための断面図。

【図５】 磁気センサの電気的構成を示す図。

【図６】 別例におけるセンサ本体の平面図。

【図７】 別例におけるセンサ本体の側面図。

【符号の説明】

１…被検出対象としてのギヤ、３…バイアス磁石、３ａ
…着磁面、４…モールドＩＣ、６，７，８，９…凹部、
１０，１１，１２…リードフレーム、１５…モールド材
としての樹脂、１６，１７…磁電変換素子、１８，１
９，２０，２１…突出部を構成する突起。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 着磁面が被検出対象と対向し、当該被検
   出対象に向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石
   と、 前記バイアス磁界の状態変化を電気信号にして取り出す
   磁電変換素子をモールド材にてモールドしたモールドＩ
   Ｃとを備えた磁気センサであって、 前記磁電変換素子と共に前記モールド材にてモールドさ
   れたリードフレームの一部を前記モールド材から前記バ
   イアス磁石に向かって突出させ、この突出部と前記バイ
   アス磁石とを凹凸関係により嵌合させたことを特徴とす
   る磁気センサ。
2. 【請求項２】 前記リードフレームに形成した突出部
   は、前記バイアス磁石に形成した凹部内において折り曲
   げられ、かつ、自身のバネ力により付勢された状態で配
   置されているものである請求項１に記載の磁気センサ。