JP3598705B2 - 磁気センサの製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界の変化を電気信号に変換する磁気センサの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の磁気センサは、実願平3−68887号(実開平5−15459号)のマイクロフィルムに記載されたものが知られている。
【0003】
図5は従来の磁気センサの断面図である。
図において、1は結晶化ガラス等の非磁性材料からなる方形の基板である。2は基板1の上面にスパッタリング等の工法で設けられたニッケル、鉄等の強磁性体が、フォトリソグラフィ等の工法で櫛歯状等の形状に加工されたパターンである。3は基板1の下面にスパッタリング、蒸着、メッキ、印刷等の工法で設けられ、バイアス磁界をかけて着磁されたコバルト鉄、ニッケルコバルト等の硬質磁性材料からなる薄膜層である。4は薄膜層3の下面に設けられ、薄膜層3と電気的に接続されたリード端子である。5はリード端子4の一部である引出部6を除いて基板1、パターン2および薄膜層3を全面を封止するように設けられた樹脂モールドである。
【0004】
以上のように、構成された従来の磁気センサについてその動作を説明する。
図6は従来の磁気センサの使用例を示す斜視図である。
【0005】
図において、11は外周部12にN極およびS極が交互に所定のピッチで着磁されたロータリーエンコーダである。13はロータリーエンコーダ11の外周部12に対向して所定の間隔を隔てて平行に配置された磁気センサである。14はロータリーエンコーダ11の外周部12および磁気センサ13の表面と平行になるように磁気センサ13の内部に封止されたニッケル、鉄等の強磁性体からなるパターンである。
【0006】
まず、ロータリーエンコーダ11が回転すると、N極およびS極が交互に所定のピッチで着磁された外周部12により磁気センサ13を横切る磁界が変化するため、この磁界を磁気センサ13の内部のパターン14で感磁して電気信号に変換し、回転処理手段(図示せず)に電気信号を送信して被検出体であるロータリーエンコーダ11の回転速度を制御していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、リード端子4の引出部6を除く全面が樹脂モールド5により完全に封止されているため、磁気センサ13の上面がロータリーエンコーダ11の外周部12と平行に配置されたとしても、基板1が樹脂モールド5の内部で斜めになって封止された場合、基板1上のパターン2の上面と磁気センサ13の表面とが平行にならず、ロータリーエンコーダ11から発生する磁界をパターン14で正確に感磁することが難しく、出力波形に歪みが生じやすいという課題を有していた。
【0008】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、第2の保護層の上面が露出しているため磁気センサの表面とパターンの上面とが平面となり、このパターン上面と被検出体とを平行に配置することができる磁気センサの製造方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、方形の基板の上面に強磁性体からなるパターンを設けるとともに前記基板の角部に前記パターンと電気的に接続するように電極層を設けかつ少なくとも前記パターンを覆うように前記基板の上面に第1、第2の保護層を設けて素子を形成する工程と、前記素子の下面に前記電極層と電気的に接続するようにリード端子を形成する工程と、底面にピンを有する下金型に磁石を挿入し前記リード端子と前記素子とを前記下金型の上面に被せる工程と、前記下金型に挿入された前記磁石をピンで押し上げるとともに前記素子およびリード端子を上金型の上面から加圧する工程と、前記上金型と下金型とを保持した状態で前記上金型と下金型との間に樹脂を流し込み前記素子の前記第2の保護層の上面と前記リード端子の一部である引出部とを除いて前記素子、リード端子および磁石を一体成形する工程とを有するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、方形の基板の上面に強磁性体からなるパターンを設けるとともに前記基板の角部に前記パターンと電気的に接続するように電極層を設けかつ少なくとも前記パターンを覆うように前記基板の上面に第1、第2の保護層を設けて素子を形成する工程と、前記素子の下面に前記電極層と電気的に接続するようにリード端子を形成する工程と、底面にピンを有する下金型に磁石を挿入し前記リード端子と前記素子とを前記下金型の上面に被せる工程と、前記下金型に挿入された前記磁石をピンで押し上げるとともに前記素子およびリード端子を上金型の上面から加圧する工程と、前記上金型と下金型とを保持した状態で前記上金型と下金型との間に樹脂を流し込み前記素子の前記第2の保護層の上面と前記リード端子の一部である引出部とを除いて前記素子、リード端子および磁石を一体成形する工程とを有するものである。
【0012】
上述した請求項により、磁気センサの表面とパターンの上面とが平面となり、このパターン上面と被検出体とを平行に配置することができるため、磁気センサのパターンに対して被検出体の磁界を正確に感磁できるという作用を有するものである。
【0013】
以下、本発明の一実施の形態における磁気センサについて、図面を参照しながら説明する。
【0014】
図1(a)は本発明の一実施の形態における磁気センサの断面図、図1(b)は同背面図である。
【0015】
図において、21は上面にガラスグレーズ層22を有するアルミナ等からなる方形の基板である。23はガラスグレーズ層22の上面に短冊形状に設けられたニッケルコバルト等の強磁性体からなるパターンである。24は基板21の角部にパターン23と電気的に接続するように設けられた銀パラジウム等からなる電極層である。25は少なくともパターン23を覆うように基板21の上面に設けられたフェノール系の樹脂等からなり、柔軟性を有しかつパターン23との密着性の良い鉛筆硬度が約3Hの第1の保護層である。26は第1の保護層25の上面に第1の保護層25より面積が小さくなるように設けられたフェノール系の樹脂等からなり、第1の保護層25よりも硬く鉛筆硬度が約7Hで強度の大きい第2の保護層である。
【0016】
27は上述した基板21、パターン23、電極層24、第1の保護層25および第2の保護層26で構成された素子である。28は基板21の下面に電極層24と電気的に接続するように設けられたリン青銅等からなるリード端子である。29は素子27のリード端子28の下面に設けられたフェライト等からなる磁石である。30は素子27の第2の保護層26の上面とリード端子28の一部である引出部31とを除いて素子27、リード端子28および磁石29を覆うように設けられたポリフェニレンサルファイド(以下、「PPS」と記す。)等からなる成形樹脂で、素子27の第2の保護層26の上面とリード端子28の引出部31とを成形樹脂30から露出するように設けられるものである。
【0017】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における磁気センサの製造方法について以下に説明する。
【0018】
図2、図3は本発明の一実施の形態における磁気センサの工程図である。
まず、図2(a)に示すように、方形の基板32の上面に必要に応じて印刷等の工法でガラスペーストを塗布してガラスグレーズ層33を設ける。
【0019】
次に、基板32の角部に銀パラジウム等の金属ペーストを用いて電極層34を形成するとともに、ガラスグレーズ層33の上面に電極層34と電気的に接続するように蒸着等でニッケルコバルト等の強磁性体薄膜を着膜し、フォトリソグラフィー等の工法を用いて短冊形状等の平行な形状に加工し、パターン35を形成する。このパターン35は、強磁性薄膜を短冊形状に加工することで形状異方形を持ち、短冊状の長手方向と直角に磁界が加わると磁界の変化によってその抵抗値が変化するので回転速度等が制御できるものであり、被検出体から発生する磁界が弱くても十分に感磁することができるものである。
【0020】
次に、図2(b)に示すように、少なくともパターン35を覆うように前工程で得られた基板32の上面に、フェノール樹脂に無機質フィラー等を混合してなる柔軟性を有しかつパターン35と密着性の良いフェノール系の樹脂等を印刷し、約150〜200℃の温度で約60〜90分乾燥させて鉛筆硬度が約3Hの第1の保護層36を形成した後、第1の保護層36の上面に第1の保護層36より面積が小さくなるように第1の保護層よりも硬く鉛筆硬度が7Hで強度の大きいフェノール系の樹脂等を印刷し、約80〜100℃の温度で約30〜60分乾燥させて第2の保護層37を形成し、素子38を完成させる。第1の保護層36および第2の保護層37にはフェノール樹脂に無機質フィラー等を混合した樹脂を用いているが、パターン35との密着性を向上させるために第1の保護層36にはフェノール樹脂:無機質フィラーの比が約5:3である柔軟な樹脂を用い、外部からの衝撃に対して強度をもたせるために第2の保護層37にはフェノール樹脂:無機質フィラーの比が約1:1である硬い樹脂を用いるものである。
【0021】
さらに、第2の保護層37の面積を第1の保護層36の面積より小さく形成すれば、基板上に複数個のパターン35を同時に形成後、ダイシング等のカッターで個々の素子38に分割して製造する場合でも、第2の保護層37を切断することなく第1の保護層36と基板32のみを切断するため、第2の保護層37を傷つけることなく分割することができるものである。
【0022】
次に、図2(c)に示すように、素子38の下面に電極層34と電気的に接続するようにリン青銅等からなる金属をはんだ付けし、リード端子39を形成する。
【0023】
次に、図3(a)に示すように、中空でかつ底面に孔(図示せず)を有しその孔に貫通するように設けられたピン41を備えた下金型42に磁石43を挿入後、磁石43の真上に前工程で得られたリード端子44に接続された素子45を移動させ、素子45の下面に磁石43が装着されるように下金型42の上面に被せる。この磁石43の位置決めは、磁石43を囲む下金型42の4ヶ所に予め設けられたツメ(図示せず)によって磁石43の寸法に合わせて前後左右を規定し、下金型42に納めるようにして行う。
【0024】
次に、図3(b)に示すように、下金型42に挿入された磁石43をピン41で下から押し上げ当接させるとともに素子45およびリード端子44を上金型46の上面から加圧する。この際、上金型46を加圧すると同時にピン41の下面よりスプリング等の弾性体47により弾性を利用して磁石43をピン41で約7Nの力で押し上げ、磁石43はリード端子44に当接し、素子45は上金型46に当接するように加圧する。弾性体47の弾性を利用して加圧することにより、素子45、リード端子44および磁石43に加える圧力を調整しながら密着させることができる。
【0025】
次に、図3(c)に示すように、上金型46と下金型42とを保持した状態で磁石43がリード端子44に密着するように固定し、上金型46と下金型42との間にPPS等からなる樹脂48を流し込み、素子45の第2の保護層(図示せず)の上面とリード端子44の一部である引出部49とを除いて素子45、リード端子44および磁石43を一体成形する。
【0026】
最後に、図3(d)に示すように、前工程で成形した素子45、リード端子44、磁石43および樹脂48を上金型46と下金型42とからはずし、リード端子44および引出部49を所望の形状に折曲げて磁気センサを製造するものである。
【0027】
以上のように構成、製造された本発明の一実施の形態における磁気センサについて以下にその動作を説明する。
【0028】
図4は本発明の一実施の形態における磁気センサの使用例を示す斜視図である。
【0029】
図において、51は外周部52にN極およびS極が交互に所定のピッチで着磁されたロータリエンコーダである。53はロータリーエンコーダ51の外周部52に対向して所定の間隔を隔てて平行に配置された磁気センサである。54は磁気センサ53の表面に露出するように一体成形された、ニッケル、鉄等の強磁性体からなりその上面に第2の保護層(図示せず)を有するパターンである。
【0030】
まず、ロータリーエンコーダ51が回転すると、N極およびS極が交互に所定のピッチで着磁された外周部52により磁気センサ53を横切る磁界が変化するため、この磁界を磁気センサ53の表面のパターン54で感磁して電気信号に変換し、被検出体であるロータリーエンコーダ51の回転速度を検出する。
【0031】
このとき、パターン54が磁気センサ53の表面に露出しているため、磁気センサ53を配置する際、パターン54の角度が調整しやすく、ロータリーエンコーダ51の外周部52に対向してパターン54は斜めになることがないため平行に配置することができる。
【0032】
上述の、本発明の一実施の形態における磁気センサでは、パターン23の材料にニッケル−コバルトを例に取って説明したが、磁気抵抗効果を有する強磁性材料であれば同様な効果が得られる。また、第1、第2の保護層25,26にフェノール系樹脂を例に取って説明したが、エポキシ系樹脂、酸化シリコン等の無機材料のものであっても同様な効果が得られる。また、磁石29をフェライト系の焼結磁石を例に取って説明したが、必要に応じネオジ系等のプラスチックまたは焼結の磁石でも同様な効果が得られる。また、成形樹脂30にPPS樹脂を例に取って説明したが、ポリブチレンテレフタレートまたは液晶ポリマー等の樹脂でも同様な効果が得られる。また、第1、第2の保護層25,26を印刷で形成する工法を例に取って説明したが、酸化シリコン等の無機材料を、スパッタリング、蒸着等の工法を用いて形成しても良い。
【0033】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、第2の保護層の上面が成形樹脂の表面から露出しているため磁気センサの表面とパターンの表面とが平面となり、このパターン表面と被検出体とを平行に配置することができるため、磁気センサのパターンに対して被検出体の磁界を正確に感磁できるという効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本発明の一実施の形態における磁気センサの断面図
(b)同背面図
【図2】同工程図
【図3】同工程図
【図4】同使用例を示す斜視図
【図5】従来の磁気センサの断面図
【図6】同使用例を示す斜視図
【符号の説明】
21 基板
22 ガラスグレーズ層
23 パターン
24 電極層
25 第1の保護層
26 第2の保護層
27 素子
28 リード端子
29 磁石
30 成形樹脂
31 引出部

Claims (1)

  1. 方形の基板の上面に強磁性体からなるパターンを設けるとともに前記基板の角部に前記パターンと電気的に接続するように電極層を設けかつ少なくとも前記パターンを覆うように前記基板の上面に第1、第2の保護層を設けて素子を形成する工程と、前記素子の下面に前記電極層を電気的に接続するようにリード端子を形成する工程と、底面にピンを有する下金型に磁石を挿入し前記リード端子と前記素子とを前記下金型の上面に被せる工程と、前記下金型に挿入された前記磁石をピンで押し上げるとともに前記素子およびリード端子を上金型の上面から加圧する工程と、前記上金型と下金型とを保持した状態で前記上金型と下金型との間に樹脂を流し込み前記素子の前記第2の保護層の上面と前記リード端子の一部である引出部とを除いて前記素子、リード端子および磁石を一体成形する工程とからなる磁気センサの製造方法。
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