JP3613340B2 - 移動物体検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体磁気抵抗素子を用いて被検出体の移動状態を検出する移動物体検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
物体の回転や位置の変位を検出する移動物体検出装置として、磁気変換作用を用いる半導体磁気抵抗素子が使用されている。前記半導体磁気抵抗素子は、検出出力の大きいインジユウムアンチモン（ＩｎＳｂ）を半導体磁気抵抗膜としたものが多く用いられ、磁性体材料からなる被検出体、例えば歯車の回転状態（正点及び逆転）を検出する移動物体検出装置としての回転検出装置に採用されている。
【０００３】
この回転検出装置Ａの構造としては、例えば図６に示すように、ケース体１と、磁気ヘッド２と、硬質回路基板３とから構成されている。
【０００４】
ケース体１は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の樹脂材料からなり、車両における被検出体となるミッションギア等の歯車Ｇの凹凸を検出するための検出面（底部）１ａを有する筒状形状から構成され、回転検出装置Ａを構成する各部を収納する。
【０００５】
磁気ヘッド２は、永久磁石４と、磁石ホルダー５と、後で詳述する半導体磁気検出素子６と、フレキシブル回路基板７とから構成されている。
【０００６】
磁気ヘッド２は、樹脂材料から構成される磁石ホルダー５が有する凹部５ａに、円柱状もしくは角柱状の永久磁石４の一部分が突出する状態にて永久磁石４を配設し、突出した永久磁石４上の平坦部となる載置面４ａに、半導体磁気抵抗素子６をエポキシ系接着剤を介して配置し、この半導体磁気抵抗素子６の磁気検出面に形成される素子電極とフレキシブル回路基板７とを異方性導電フィルムもしくは異方性導電接着剤を介して電気的に接合することによって構成される。
【０００７】
硬質回路基板３は、ガラス繊維入り樹脂等の硬質材料から構成される。硬質回路基板３は、表裏面に所定の配線パターンを有し、この配線パターンの所定位置に設けられる各ランドに、半導体磁気抵抗素子６からの出力を増幅したり、あるいは外来ノイズを吸収するための複数の電子部品８が実装されるとともに、フレキシブル回路基板７が半田等の手段によって電気的に接続固定される。また、硬質回路基板３の歯車４側には、磁石ホルダー５が配設されるものであるが、磁石ホルダー５は、半導体磁気抵抗素子６の磁気検出面がケース体１の検出面１ａに沿うように硬質回路基板３に配設される。
【０００８】
また、半導体磁気抵抗素子６からの出力信号や半導体磁気抵抗素子６への電源供給にあっては、外部機器と電気的につながる電気コード９によってなされる。
【０００９】
半導体磁気抵抗素子６は、図７に示すように、シリコン等の高抵抗材料からなる長方形形状の半導体基板６ａに半導体磁気抵抗膜６ｂを形成し、半導体基板１の長手方向に対する両端にそれぞれ引き出し形成された一対の素子電極（電極部）６ｃを有している。磁気ヘッド２としては、第１〜第４の半導体磁気抵抗素子６１，６２，６３，６４を有し、この各半導体磁気抵抗素子６１，６２，６３，６４は、永久磁石４上にエポキシ系接着剤を介して列状に配設固定される。そして、それぞれ隣り合う各半導体磁気抵抗素子同士、即ち対をなす第１，第２の半導体磁気抵抗素子６１，６２及び第３，第４の半導体磁気抵抗素子６３，６４が直列接続されて第１，第２の磁気検出素子６５，６６を構成し、前記各磁気検出素子６５，６６に駆動電圧Ｖｉｎを印加し、前記各磁気検出素子６５，６６の中点電位Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２をそれぞれ取り出し可能とするため、各半導体磁気抵抗素子６１，６２，６３，６４とフレキシブル基板７とを電気的に接続するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
かかる回転検出装置Ａにおける磁気ヘッド２は、第１〜第４の半導体磁気抵抗素子６１，６２，６３，６４における素子電極６ｃが半導体基板６ａにおける両端部に引き出し形成され、これらの素子電極６ｃとフレキシブル基板７に形成される接続ランド部とが異方性導電フィルムや異方性導電接着剤を介して電気的に接着固定される構造が採用され、更に磁気ヘッド２におけるフレキシブル基板７は、一方が硬質回路基板３に接続され、他端が各半導体磁気抵抗素子６１，６２，６３，６４を介して永久磁石４に固定される構造となる。このような構造を用いた回転検出装置Ａは、使用環境が厳しい車両用として適用した場合には、周囲環境の温度変化によって回転検出装置Ａの構成部品に膨張，収縮作用が発生する。
【００１１】
前述した固定構造のフレキシブル基板７にあっては、フレキシブル基板７の一端が半田によって、また他端がエポキシ系接着剤によって強固に固定される構造であるため、前記膨張，収縮作用によって生じる応力が、接着強度の弱いフレキシブル基板７の接続ランドと各半導体磁気抵抗素子６１，６２，６３，６４の素子電極６ｃとの接合個所、特にフレキシブル基板７の折り曲げ方向に位置する接合個所に応力が集中することになるため、前記接合個所に剥がれが生じる恐れがあり、電気的接続の信頼性が低下してしまうといった問題点を有している。
【００１２】
そこで、本願発明は前述した問題点に着目し、フレキシブル基板と半導体磁気抵抗素子との電気的な接続関係の信頼性を向上させることが可能な構造を有する移動物体検出装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、請求項１に記載したように、永久磁石に接着剤を介して配設される少なくとも二つの半導体磁気抵抗素子と、一端に前記各半導体磁気抵抗素子と電気的に接続するための接続ランド部を有し、また他端に回路基板と電気的に接続するための接続部を有するフレキシブル基板と、を備えてなる移動物体検出装置であって、前記各半導体磁気抵抗素子の一方の端部に前記接続ランドと電気的に接続する一対の電極部を備え、前記フレキシブル基板は、前記永久磁石と前記回路基板との間において折り曲げられた状態でケース体内に配設されるとともに、前記各半導体磁気抵抗素子の前記各電極部が前記フレキシブル基板の折り曲げ方向でない自由端部側に位置するように前記接続ランド部を備えるものである。
【００１４】
また、請求項２に記載したように、前記各半導体磁気抵抗素子の前記電極部と、前記フレキシブル基板の前記接続ランド部とは、異方性導電フィルムもしくは異方性導電接着剤によって接着されてなるものである。
【００１５】
また、請求項３に記載したように、前記フレキシブル基板は、第１，第２，第３，第４の半導体磁気抵抗素子を配設するための列状の前記接続ランド部を備えてなるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づき説明するが、従来例と同一もしくは相当箇所には同一符号を付してその詳細な説明は省く。尚、本発明の実施の形態における移動物体検出装置として、車両等に搭載される回転検出装置を挙げ説明する。
【００２０】
回転検出装置Ａの磁気ヘッド２は、図１から図３に示すように、第１，第２の磁気検出素子１１，１２を備える構成である。第１，第２の磁気検出素子１１，１２は、高抵抗材料であるシリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板１３の表面側に、インジウム（Ｉｎ）とアンチモン（Ｓｂ）とを含む半導体磁気抵抗膜１４を所定形状にて形成し、半導体磁気抵抗膜１４上に、例えばクロム（Ｃｒ）と銅（Ｃｕ）との２層構造の金属薄膜からなる電気信号の取り出し用の素子電極（電極部）１５及び抵抗値調整用の短絡電極１６を形成し、素子電極１５の一部分が外部に露出するように半導体基板１３上をポリイミド等の絶縁材料からなる保護膜１７によって覆ってなる第１，第２，第３，第４の半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂによって構成され、永久磁石４にエポキシ系接着剤を介して配設する際、直線的に一列に並ぶよう配列される。尚、各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂは、大きさ及び形状は全て同等である。また、各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂは、素子電極１５が半導体基板１３の長手方向に対して一端側にそれぞれ引き出し形成された２端子構造をなし、各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂの半導体磁気抵抗膜１４の形成面側が磁気検出面１８となる。
【００２１】
各磁気検出素子１１，１２を構成する各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは、半導体基板１３の長手方向が互いに対向する状態で、かつ各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの配設位置が、配列方向（横方向）において揃えられる状態にて後で詳述するフレキシブル基板１９に配設される。
【００２２】
第１の磁気検出素子１１は、第１の半導体磁気抵抗素子１１ａの素子極部１５と、第２の半導体磁気抵抗素子１２ａを隔てて配設される第３の半導体磁気変換素子１１ｂの素子電極１５との配設方向を同一とするとともに、第１の半導体磁気抵抗素子１１ａと第３の半導体磁気抵抗素子１１ｂとで対をなすように各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１１ｂが直列接続される。
【００２３】
第２の磁気検出素子１２は、第２の半導体磁気抵抗素子１２ａの素子極部１５と、第３の半導体磁気抵抗素子１１ｂを隔てて配設される第４の半導体磁気変換素子１２ｂの素子電極１５との配設方向を第１の磁気検出素子１１と同一方向とし、第２の半導体磁気抵抗素子１２ａと第４の半導体磁気抵抗素子１２ｂとで対をなすように各半導体磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂが直列接続される。
【００２４】
従って、第１，第２の磁気検出素子１１，１２を構成する各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂは、各素子電極１５の向きを全て同一方向として後で詳述するフレキシブル基板１９上に配設される。
【００２５】
フレキシブル基板１９は、図４に示すように、硬質回路基板３と電気的に接続するための第１の接続ランド部（接続部）１９ａと、各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂと電気的に接続するための第２の接続ランド部１９ｂとをフレキシブル基板１９の両端部にそれぞれ形成し、第１の接続ランド部１９ａと第２の接続ランド部１９ｂとは、配線部１９ｃによって電気配線されている。かかる各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１１２ａ，１１ｂ，１２ｂは、各素子電極１５の向きを全て同一方向として、フレキシブル基板１９の自由端部１９ｄ側に位置する第２接続ランド部１９ｂ上に各素子電極１５を異方性導電膜もしくは異方性導電接着剤を介して配設することで、各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂとフレキシブル基板１９との電気的接続が図られる。尚、フレキシブル基板１９の自由端部１９は、ケース体１の各部を収納する収納空間Ｓ内において、何らかの部材によって固定されない個所である。
【００２６】
そして、各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂの半導体基板１３をエポキシ系接着剤を介して永久磁石４上に配設することで、フレキシブル基板１９は、永久磁石４と硬質回路基板３との間に略Ｌ字状に折り曲げられた状態にて配設固定されることになる。
【００２７】
フレキシブル基板１９の配線部１９ｃは、第１の半導体磁気抵抗素子１１ａの一方側の素子電極１５に駆動電圧Ｖｉｎを接続し、第１の半導体磁気抵抗素子１１ａの他方側の素子電極１５と第３の半導体磁気抵抗素子１１ｂの一方側の素子電極３２とを接続するとともに、その中点をＶｏｕｔ１として取り出し、第３の半導体磁気抵抗素子１１ｂの他方側の素子電極３２にグランドレベル（ＧＮＤ）を接続して第１の磁気検出素子１１を構成する。
【００２８】
また、配線部１９ｃは、第２の半導体磁気抵抗素子１２ａの一方側の素子電極１５に駆動電圧Ｖｉｎを接続し、第２の半導体磁気抵抗素子１２ａの他方側の素子電極１５と第４の半導体磁気抵抗素子１２ｂの一方側の素子電極１５とを接続するとともに、その中点をＶｏｕｔ２として取り出し、第４の半導体磁気抵抗素子１２ｂの他方側の素子電極１５にグランドレベルを接続して第２の磁気検出素子１２を構成する。
【００２９】
また、フレキシブル回路基板１９の第１の接続ランド部１９ａである各端子Ｖｉｎ，ＧＮＤ，Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２は、フレキシブル回路基板２６の一端側に列状に配設される。
【００３０】
尚、図５は、フレキシブル基板１９の配線部１９ｃによって構成される第１，第２の磁気検出素子１１，１２の回路構成を示している。
【００３１】
かかる回転検出装置Ａにおいて特徴となる点は、半導体基板１３の一方の端部に引き出し形成された一対の素子電極１５を有する各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂを形成し、この各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂをフレキシブル基板１９に配設した際に、各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂの素子電極１５のフレキシブル基板１９に対する向きが、フレキシブル基板１９の硬質回路基板３との接続個所である第１の接続ランド部１９ｂの非形成側である自由端部１９ｄ側になるように、各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂの素子電極１５と当接する第１の接続ランド部１９ａをフレキシブル基板１９に形成してなる点である。
【００３２】
従って、周囲環境の温度変化によって生じるフレキシブル基板１９の膨張，伸縮作用によって生じる応力歪みが集中しない個所、即ち各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂの素子電極１５と異方性導電フィルムもしくは異方性導電性接着剤を介して電気的に接続する第２の接続ランド部１９ｂを、フレキシブル基板１９の自由端部１９ｄ側に設けることにより、接着強度的に弱い異方性導電フィルムもしくは異方性導電接着剤を介して接続されるフレキシブル基板１９の接続ランド部と各半導体磁気抵抗素子１１ａ，１２ａ，１１ｂ，１２ｂの素子電極１５との接着領域において、剥がれを防止することが可能となることから電気的接続における信頼性を向上させることができる。
【００３３】
また、フレキシブル基板１９は、ケース体１の底面から側壁に沿うように折り曲げられた状態でケース体１内に配設されるとともに、硬質回路基板３と永久磁石４との間に固定されるものであることから前記歪みによる応力の発生が生じやすい配設構造ではあるが、第２の接続ランド部１９ｂを自由端部１９ｄに備えることにより、前記応力による前記接着領域の剥がれを有効的に阻止することが可能となる。
【００３４】
尚、本発明の実施の形態では、回転検出装置Ａを例に挙げて説明した、例えば、一対の半導体磁気抵抗素子からなる磁気検出部を２組備え、左右に移動する被検出体の移動状態を検出する移動物体検出装置であっても良く、本発明は、前述した回転検出装置Ａに限定されなるものではない。
【００３５】
また、本発明の実施の形態では、第１，第２の磁気検出部１１，１２から構成される磁気ヘッド２を用いて説明したが、本発明は、一対の半導体磁気抵抗素子からなる磁気検出部を用いた場合であっても、本発明の実施の形態と同様な効果が得られる。
【００３６】
また、本発明の実施の形態では、フレキシブル基板１９と電気的に接続される回路基板としては、硬質回路基板３を例に挙げているが、導電材料がインサート成型によって得られる樹脂製基板によって構成されるものであっても良く、本発明の回路基板にあっては、電子部品等が実装される回路構成用基板であれば良い。
【００３７】
また、本発明の実施の形態では、従来例で述べたような隣り合う半導体磁気抵抗素子（半導体磁気抵抗素子６１，６２と半導体磁気抵抗素子６３，６４）同士によって磁気検出部６５，６６を構成するものではないが、被検出体である歯車Ｇの凹凸ピッチが細かいものを検出する場合にあっては、本発明の実施の形態で説明した第１，第２の磁気検出部１１，１２の構成が望ましい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、半導体磁気抵抗素子を用いて被検出体の移動状態を検出する移動物体検出装置に関し、フレキシブル基板と半導体磁気抵抗素子との電気的接続における信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の半導体磁気抵抗素子を示す斜視図。
【図２】同上実施の形態の半導体磁気抵抗素子を示す要部断面図。
【図３】同上実施の形態の磁気検出部を示す図。
【図４】同上実施の形態のフレキシブル基板を示す平面図。
【図５】同上実施の形態の磁気検出部の回路構成を示す図。
【図６】従来の回転検出装置を示す要部断面図。
【図７】同上従来の磁気検出部を示す図。
【符号の説明】
Ａ 回転検出装置（移動物体検出装置）
Ｇ 歯車（被検出体）
Ｓ 収納空間
１ ケース体
２ 磁気ヘッド
３ 硬質回路基板
４ 歯車（被検出体）
５ 永久磁石
１１ 第１の磁気検出素子
１１ａ 第１の半導体磁気抵抗素子
１１ｂ 第３の半導体磁気抵抗素子
１２ 第２の磁気検出素子
１２ａ 第２の半導体磁気抵抗素子
１２ｂ 第４の半導体磁気抵抗素子
１３ 半導体基板
１４ 半導体磁気抵抗素膜
１５ 素子電極（電極部）
１６ 短絡電極
１７ 保護膜
１８ 磁気検出面
１９ フレキシブル基板
１９ａ 第１の接続ランド部（接続部）
１９ｂ 第２の接続ランド部
１９ｃ 配線部
１９ｄ 自由端部

Claims (3)

1. 永久磁石に接着剤を介して配設される少なくとも二つの半導体磁気抵抗素子と、一端に前記各半導体磁気抵抗素子と電気的に接続するための接続ランド部を有し、また他端に回路基板と電気的に接続するための接続部を有するフレキシブル基板と、を備えてなる移動物体検出装置であって、
   前記各半導体磁気抵抗素子の一方の端部に前記接続ランドと電気的に接続する一対の電極部を備え、前記フレキシブル基板は、前記永久磁石と前記回路基板との間において折り曲げられた状態でケース体内に配設されるとともに、前記各半導体磁気抵抗素子の前記各電極部が前記フレキシブル基板の折り曲げ方向でない自由端部側に位置するように前記接続ランド部を備えることを特徴とする移動物体検出装置。
2. 前記各半導体磁気抵抗素子の前記電極部と、前記フレキシブル基板の前記接続ランド部とは、異方性導電フィルムもしくは異方性導電接着剤によって接着されてなることを特徴とする請求項１に記載の移動物体検出装置。
3. 前記フレキシブル基板は、第１，第２，第３，第４の半導体磁気抵抗素子を配設するための列状の前記接続ランド部を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の移動物体検出装置。

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