JP3695088B2

JP3695088B2 - 磁気センサ

Info

Publication number: JP3695088B2
Application number: JP26211597A
Authority: JP
Inventors: 健治戸蒔
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: JPH11101658A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサ、例えば磁気インクで印刷された文字、記号、パターン等を検出したり、磁性体歯車の歯をカウントして回転速度を検出したりする際に使用される磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の磁気センサの一例を図４に示す。この磁気センサ１は、磁性体基板２上に形成された樹脂層３に、導電膜４ａ，４ｂ及び磁気抵抗素子パターン５ａ，５ｂがつづら折り状もしくは蛇行して形成され、これら導電膜４ａ，４ｂ及び磁気抵抗素子パターン５ａ，５ｂが保護膜６で被覆されてなるチップ状の磁気抵抗素子７を備えている。導電膜４ａ，４ｂは、その端面が保護膜６から露出して磁気抵抗素子７の両端面にそれぞれ形成された外部接続用電極８，９に電気的に接続されている。
【０００３】
磁気抵抗素子７は配線基板１１上に配置され、外部接続用電極８，９が配線基板１１の回路パターン１２に半田１３により接続されている。配線基板１１は磁石１４の一方の磁極上に固定されている。さらに、磁石１４は、絶縁性の樹脂材料からなる支持体１５に形成された凹部１５ａ内に嵌合されている。この磁石１４は、磁気抵抗素子７に所定の磁気バイアスを加えている。磁気抵抗素子７及び磁石１４は、支持体１５とともにケース１６内に収容されている。磁気抵抗素子７は配線基板１１の回路パターン１２に半田１３により半田付けされた端子１７を介して外部回路と電気的に接続される。
【０００４】
磁気センサ１は、磁気抵抗素子パターン５ａ，５ｂを、図５に示すように、直流電源１８に直列に接続し、磁気抵抗素子パターン５ｂの両端から出力を得ている。そして、例えば被検出体１９上の磁気インクが矢印Ａで示すように、磁気抵抗素子パターン５ｂ上を通過し、次いで磁気抵抗素子パターン５ａ上を通過すると、先ず、磁気抵抗素子パターン５ｂの抵抗値が高くなり、次いで、磁気抵抗素子パターン５ａの抵抗値が高くなる。これにより、二つの磁気抵抗素子パターン５ａ，５ｂの各抵抗値が交番的に変化するので、出力端子Ｔ１，Ｔ２間には、図６に示すような出力電圧が出力される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、被検出体１９が磁気インクで描かれた図柄を有していて、それを磁気センサ１を用いて読み取るような場合、一般に、磁気抵抗素子７の幅より、被検出体１９の幅の方が広いので、磁気抵抗素子７は被検出体１９の図柄の一部を通過するにすぎない。このため、磁気抵抗素子７の位置が、被検出体１９の移動方向Ａに対して直交する方向に、正規の位置からずれていると、磁気抵抗素子７は被検出体１９の図柄の正規読み取り位置からずれた位置を読み取ることになる。従って、磁気センサ１の出力波形も正規の出力波形と異なったものとなって照合が一致しなくなる。
【０００６】
従来の磁気センサ１では、磁気抵抗素子７は、配線基板１１に特に位置決めされることなく、単に半田付けで固定されるだけであったため、磁気抵抗素子７の位置精度は比較的低かった。従って、ケース１６内で磁気抵抗素子７の位置が被検出体１９の移動方向Ａに対して直交する方向にずれることがあり、正規の出力波形を出力することができる磁気センサを安定して製造することができないという問題があった。
【０００７】
さらに、従来の磁気センサ１では、磁気バイアス用の磁石１４も、支持体１５に形成された凹部１５ａに特に位置決めされることなく、単に嵌合しているだけであるので、位置ずれが生じやすく、それにより、出力が一定の磁気センサ１を安定して製造することができないという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ケース内での磁気検出素子や磁石の位置決めを精度良くできる磁気センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、本発明に係る磁気センサは、磁気検出素子及び該磁気検出素子に磁気バイアスを加える磁石が非磁性体材料からなる保持部材に保持されるとともに、該保持部材がケース内にて該ケースと前記磁気検出素子との間に間隔を有して樹脂ホルダにより保持され、かつ、前記保持部材が磁気検出素子を弾性的に保持する磁気検出素子用保持片を備えていることを特徴とする。
【００１０】
以上の構成により、磁気検出素子は磁気検出素子用保持片にて直接保持されるため、ケース内における磁気検出素子の位置が、磁気検出素子用保持片を基準にして常に一定になり、磁気検出素子の位置決め精度が向上する。
【００１１】
また、本発明に係る磁気センサは、保持部材が磁石を保持する磁石用保持片を備えることにより、磁石の位置が磁石用保持片を基準にして常に一定になり、磁石は磁気検出素子に対して常に一定の位置関係を確保して組み立てられる。
【００１２】
さらに、本発明に係る磁気センサは、樹脂ホルダがケースに設けられた係合窓に係合する係合突起を有し、かつ、前記保持部材が前記ケースに接合される接合部を有している。これにより、磁気センサの組立の際、樹脂ホルダの係合突起をケースの係合窓に係合させ、樹脂ホルダやそれに保持された磁気検出素子及び磁石がケースから脱落するのを防止する。
【００１３】
また、本発明に係る磁気センサは、磁気検出素子にフレキシブル回路基板が電気的に接続され、該フレキシブル回路基板が保持部材に沿ってケース外部に引き出されていることを特徴とする。以上の構成により、フレキシブル銅張積層板は、保持部材に沿って自在に屈曲し、磁気検出素子と外部回路とを電気的に接続する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る磁気センサの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１５】
図１及び図２に示す磁気センサ２０は、ケース２１の内部に、磁気抵抗素子２２、該磁気抵抗素子２２を保持する保持部材２３、磁石２４、フレキシブル銅張積層板２５及び樹脂ホルダ２６を内蔵している。磁気抵抗素子２２は、温度の急激な変化、磁性体粉塵の付着、湿気や水、塩水等によって、出力変動やノイズの混入、寿命の短縮等の障害が発生し易いので、これを防止するためにケース２１に収納され、密閉されている。ケース２１は、厚さ約８０μｍのベリリウム銅、燐青銅、黄銅、洋白、非磁性ステンレス、セラミック等の非磁性材料からなり、外側面は硬質クロムメッキ処理して耐摩耗性を得るようにしている。
【００１６】
磁気抵抗素子２２の表面とケース２１の上部内壁面との間には、空隙ｄが設けられている。仮に、磁気抵抗素子２２がケース２１と接触していると、ケース２１に衝撃力が加えられたときに、この衝撃力が磁気抵抗素子２２に伝わり、磁気抵抗素子２２からピエゾ信号が出力され雑音となるので、これを防止するためである。ただし、ケース２１への衝撃力が比較的小さい場合には、磁気抵抗素子２２の表面とケース２１の上部内壁面との間に樹脂板が配設されることもある。
【００１７】
磁気抵抗素子２２は、アルミナ、フェライト等の磁性体材料からなる磁性体基板２７の上に、樹脂層２８を介して、つづら折り状もしくは蛇行して形成された導電膜２９ａ，２９ｂ及びＩｎＳｂの半導体材料からなる磁気抵抗素子パターン３１ａ，３１ｂが形成されている。導電膜２９ａ，２９ｂ及び磁気抵抗素子パターン３１ａ，３１ｂ上には保護膜３２が形成されており、導電膜２９ａ，２９ｂは、その端面が保護膜３２から露出して磁気抵抗素子２２の両端面にそれぞれ形成された外部接続用電極３３ａ，３３ｂに電気的に接続されている。磁気抵抗素子２２は保持部材２３上に保持されている。
【００１８】
保持部材２３は非磁性の金属材料からなり、図３に示すように、同じ方向に伸びる二つの磁石用保持片３４，３５をその各一端側で結合する基部３６に、磁気抵抗素子２２を挟持する二つの磁気抵抗素子用保持片３７，３８を備えている。これら二つの磁気抵抗素子用保持片３７，３８は、磁石用保持片３４，３５とは逆の方向に突出している。磁気抵抗素子用保持片３７は平板形状とされ、磁気抵抗素子２２の位置決めの基準とされる。磁気抵抗素子用保持片３８は弾性を持たせるべく湾曲形状とされ、磁気抵抗素子用保持片３７に対向して平行に配置されている。そして、磁気抵抗素子用保持片３７，３８の挟着面は、被検出体の移動方向Ａに対して平行に設定されている。
【００１９】
磁気抵抗素子２２は、図２に示すように、その外部接続用電極３３ａ，３３ｂが形成されていない側面にて、磁気抵抗素子用保持片３７，３８の間に挟持される。保持片３８は湾曲されて弾性が付与されているので、磁気抵抗素子２２は保持片３７に付勢される。保持片３７は磁気抵抗素子２２を受け止め、被検出体の移動方向Ａに対して直交する方向（以下Ｂ方向とする）における磁気抵抗素子２２の保持部材２３上での位置を常に一定位置に規定することができる。
【００２０】
また、磁石用保持片３５の先端部には、図３に示すように、磁気センサ２０のアース端子３５ａが形成されている。このアース端子３５ａには、外部回路との接続を容易にするための接続孔３５ｂを形成している。
【００２１】
さらに、保持部材２３は、基部３６から磁石用保持片３４，３５の幅方向に伸びる四つの接合部３９を有している。これら接合部３９の各々は、その先端部３９ａがほぼ直角に折れ曲がり、図２に示すようにケース２１の内面に当接し、ケース２１に接着あるいは溶接されている。
【００２２】
磁石２４はＳｍＣｏ等の希土類の磁性材料からなるもので、磁石２４の極性を有する面を保持部材２３の基部３６に対向させて、保持部材２３の磁石用保持片３４，３５と後述の樹脂ホルダ２６とによって形成される凹部４１に嵌入されて樹脂４２により固定されている。この磁石２４は磁気抵抗素子２２に所定の磁気バイアスを加えている。
【００２３】
フレキシブル銅張積層板２５は、銅箔等からなる４本の導体パターン２５ａをポリイミド樹脂等からなる保護皮膜２５ｂで被覆したものである。フレキシブル銅張積層板２５の一端は、保持部材２３の基部３６上に配置され、磁気抵抗素子２２が載置される部分において、保護皮膜２５ｂが削除され導体パターン２５ａを露出させ、半田３０により磁気抵抗素子２２の外部接続用電極３３ａ，３３ｂに半田付けされている。フレキシブル銅張積層板２５は保持部材２３に樹脂により接着固定されている。
【００２４】
保持部材２３及びフレキシブル銅張積層板２５は、樹脂ホルダ２６の成形の際にインサートモールドされる。樹脂ホルダ２６は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性樹脂からなるものである。樹脂ホルダ２６には、ケース２１に形成された二つの係合窓２１ａに対応する位置に、これら係合窓２１ａに係合して樹脂ホルダ２６が脱落するのを防止する、係合突起２６ａを突出させている。
【００２５】
以上の構成からなる磁気センサ２０は、図１に示すように、例えば被検出体上の磁気インクが矢印Ａで示した方向に移動し、磁気抵抗素子パターン３１ｂ上を通過すると、磁石２４のバイアス磁場が磁気抵抗素子パターン３１ｂに集中するので、磁気抵抗素子パターン３１ｂの抵抗値が高くなる。このとき、磁気抵抗素子パターン３１ａの抵抗値は変化しない。さらに、被検出体上の磁気インクが矢印Ａ方向に移動して磁気抵抗素子パターン３１ａ上を通過すると、磁気抵抗素子パターン３１ｂの抵抗値が元の抵抗値まで下がり、磁気抵抗素子パターン３１ａの抵抗値が高くなる。これにより、磁気抵抗素子パターン３１ａ，３１ｂのそれぞれの抵抗値が交番的に変化するので、磁気センサ２０は図６に示している出力電圧と同様の出力電圧を出力する。
【００２６】
以上のように、磁気抵抗素子２２は保持部材２３の磁気抵抗素子用保持片３７，３８により直接保持されるため、ケース２１内における磁気抵抗素子２２のＢ方向の位置が磁気抵抗素子用保持片３７，３８を基準にして常に一定となり、磁気抵抗素子２２の位置決め精度を高めることができる。また、磁石２４も磁石用保持片３４，３５により挟持され、磁石２４は磁気抵抗素子２２に対して常に、一定位置に保持される。さらに、保持部材２３は樹脂ホルダ２６にインサートモールドされ、しかもその接合部３９の先端部３９ａがケース２１内面に接合されるので、保持部材２３はケース２１に対して常に一定位置に固定されると共に、電気的なシールドを容易に行うことができる。これにより、図１及び図２の構造を有する磁気センサ２０では、常に安定した出力を得ることができる。さらに、フレキシブル銅張積層板２５は自在に屈曲させてケース２１外に引き出すことができる。従って、フレキシブル銅張積層板２５により、ケース２１の内部に存在する保持部材２３等の部品にほとんど制約を受けることがなく容易に、磁気抵抗素子２２をケース２１の外部の回路に電気的に接続することができる。
【００２７】
なお、本発明に係る磁気センサは、前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、前記実施形態では、磁気検出素子として、磁気抵抗素子を例に説明したが、磁気検出素子としてはホール素子を使用することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、磁気検出素子用保持片が磁気検出素子の側面を弾性的に挟み込んで保持するので、磁気検出素子は常に磁気検出素子用保持片を基準として一定の位置に保持され、これにより、常に同じ読み取り波形が得られ、読み取り誤差の少ない高い検出精度を有する磁気センサを得ることができる。
【００２９】
また、磁気バイアス用の磁石は、磁石用保持片と樹脂ホルダとにより構成される凹部に嵌入されているので、磁気検出素子に対する磁石の位置も一定に規定されるので、安定した出力を得ることができる。
【００３０】
また、樹脂ホルダの係合突起をケースに設けた係合窓に係合させるようにすれば、磁気センサの組立時に樹脂ホルダがケースから脱落するのが防止されるので、磁気センサの組立が容易になり、磁気センサの組立効率が向上する。また、保持部材の接合部をケースに接合することにより、保持部材がケースに固定されるとともに電気的なシールドを容易に行うことができる。
【００３１】
さらに、保持部材の表面に沿ってフレキシブル銅張積層板を引き回すようにすれば、樹脂ホルダへのフレキシブル銅張積層板のインサート成形が容易に行えるばかりでなく、フレキシブル銅張積層板が有している屈曲性により、ケース内部の保持部材等の部品の制約を受けずに容易にケース外に引き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気センサの一実施形態を示す断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図３】図１に示されている保持部材の斜視図。
【図４】従来の磁気センサの一例を示す断面図。
【図５】図４に示されている磁気センサの動作を説明するための回路図。
【図６】図５に示されている回路の出力波形の説明図。
【符号の説明】
２０…磁気センサ
２１…ケース
２１ａ…係合窓
２２…磁気抵抗素子
２３…保持部材
２４…磁石
２５…フレキシブル銅張積層板
２６…樹脂ホルダ
２６ａ…係合突起
３４，３５…磁石用保持片
３６…基部
３７，３８…磁気抵抗素子用保持片
３９…接合部

Claims

磁気検出素子及び該磁気検出素子に磁気バイアスを加える磁石が非磁性体材料からなる保持部材に保持されるとともに、該保持部材がケース内にて該ケースと前記磁気検出素子との間に間隔を有して樹脂ホルダにより保持され、かつ、前記保持部材が磁気検出素子を弾性的に保持する磁気検出素子用保持片を備えていることを特徴とする磁気センサ。
前記保持部材が前記磁石を保持する磁石用保持片を備えていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
前記樹脂ホルダが前記ケースに設けられた係合窓に係合する係合突起を有し、かつ、前記保持部材が前記ケースに接合される接合部を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気センサ。
前記磁気検出素子にフレキシブル回路基板が電気的に接続され、該フレキシブル回路基板が前記保持部材に沿ってケース外部に引き出されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の磁気センサ。