JP4256978B2 - 周対向型ホールモータ - Google Patents
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- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
- Die Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周対向型ホールモータ用ホール素子および周対向型ホールモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型周対向型ホールモータとしては、例えば、図３に示すものが知られている。この周対向型ホールモータは、ロータ５５とステータ５０とを有し、ロータ５５は円周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されたマグネット５３を有し、ステータ５０はステータコア５２にステータコイル５４を捲回してなる電磁石を、ロータ５５のマグネット５３に対向させて配置してあり、ロータ５５が軸５７を中心にして回転可能になっている。
【０００３】
この周対向型ホールモータの基板５６には、ロータ５５のマグネット５３の磁束密度に応じた検出電圧を出力しモータ制御器に信号を送るホール素子５１が、ステータ５０のステータコア５２の先端付近で、ステータコアとステータコアの間に配置されている。
【０００４】
このホール素子５１は小型の表面実装タイプのものであって、図４に示すように、感磁部ペレット３２がパッケージ３５の中央部のダイパッド３６に配置されている。このホール素子５１は、基板５６に取り付けられた場合に感磁部ペレット３２の感磁部３４が基板５６に対向するように、リードフォーミングが施されている（図５参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ホール素子５１がステータ５０のステータコア５２の先端付近でステータコアとステータコアの間に配置されているので、ステータ５０を構成するステータコイル５４により発生された磁界がノイズとして検出され、ホールモータの回転を安定させる上で不具合が生じるという問題点があった。
【０００６】
また、感磁部３４が基板５６側に向けられているので、ホール素子パッケージ内での磁気的なギャップによりロータと感磁部３４との距離が相対的に大きくなるため、感磁部３４での磁束密度を大きくするには限界があり、従って、ホール素子５１の出力電圧をより大きくするには限界があった。
【０００７】
本発明の第１の目的は、このような問題点を解決し、周対向型ホールモータに取り付けた場合に、ステータの磁界に起因するノイズを低減させることができるとともに、出力電圧をより大きくすることができる周対向型ホールモータ用ホール素子を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、このような問題点を解決し、より円滑に回転させることができる周対向型ホールモータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の周対向型ホールモータは、円周方向にＮ極とＳ極を交互に着磁してなるロータと、巻き線を捲回したステータコアを所定の個数だけ前記ロータに対向させて配置してなるステータとを備え、ダイパッド上にホール素子ペレットを設け、該ホール素子ペレットのボンディングパッドをリードと電気的に接続し、モールドパッケージ化した周対向型ホールモータ用ホール素子において、前記ホール素子ぺレットを設けた前記ダイパッドをパッケージの中心部からその長手方向にずらして設けたことを特徴とする周対向型ホールモータ用ホール素子を、所定の取り付け位置に、そのパッケージ内のホール素子ペレットとの距離が短い側のパッケージ端を前記ロータ側に向けて取り付けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の周対向型ホールモータは、円周方向にＮ極とＳ極を交互に着磁してなるロータと、巻き線を捲回したステータコアを所定の個数だけ前記ロータに対向させて配置してなるステータとを備え、ダイパッド上にホール素子ペレットを設け、該ホール素子ペレットのボンディングパッドをリードと電気的に接続し、モールドパッケージ化した周対向型ホールモータ用ホール素子において、前記ホール素子ぺレットを設けた前記ダイパッドをパッケージの中心部からその長手方向にずらして設け、前記リードを前記ダイパッド上のホール素子ペレット上面に対して逆向きに設けたことを特徴とする周対向型ホールモータ用ホール素子を、所定の取り付け位置に、そのパッケージ内のホール素子ペレットとの距離が短い側のパッケージ端を前記ロータ側に向けて取り付けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明で用いるペレットは、アルミナやフェライトのようなセラミック，ガラス，有機物，あるいはＳｉやＧａＡｓなどの半導体単結晶などの物質で作られる。その表面上に真空蒸着などの手法で、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＩｎＳｂなどの高電子移動度を示す半導体薄膜を形成したのちパターニングを行い、あるいはＧａＡｓなどの基板にシリコンなどをイオン注入して活性層を形成した後パターニングを行ってなる感磁部が配置されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
本発明は、ホールモータのステータの磁界に起因するノイズを低減させるとともに、ホール素子の出力電圧をより大きくするため、ホール素子パッケージ内で、感磁部ペレットの感磁部の中心を、ホール素子パッケージの中心からロータ側にずらすようにした。
【００１６】
ホール素子パッケージ内で、感磁部ペレットの感磁部の中心を、ホール素子パッケージの中心からロータ側にずらすには、（１）感磁部ペレット上で感磁部の中央部をシフトさせるか、（２）感磁部ペレットそのものの位置をホール素子パッケージ内でホール素子パッケージ中心からシフトさせるか、（３）上記（１），（２）の方法を同時に行うかが考えられる。
【００１７】
上記（１）のようにしたホール素子を作製する場合、感磁部ペレット内にむだな面積が生じることになり、感磁部ペレット、ひいてはホール素子を小型化することが困難になり、その上、コスト的にも好ましくない。
【００１８】
上記（２）のようにしたホール素子を作製する場合、感磁部ペレットのコストは同一である上、他の製造工程も通常の表面実装型ホール素子と同一もしくは非常に近いものとすることができ、安定した生産が可能である。
【００１９】
そこで、上記（２）のようにしたホール素子を第１の実施の形態で詳細に説明する。
【００２０】
本発明で用いるホール素子の感磁部の材料としては、III−V族化合物半導体が用いられ、特に、ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ，ＧａＡｓが好ましい。
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示す。図１において、１１はリードフレームであって、その厚さが０．１５ｍｍであり、リード間隔は規格通りであるが、ダイパッド１６のみが中心部からリードフレームの長手方向にずらして設けてある。１２はＩｎＡｓホール素子ペレット（以下、単にペレットという）であって、０．３６ｍｍ角であり、その厚さが０．３ｍｍである。
【００２２】
このペレット１２は慣用の方法により得られたものである。直径５０．８ｍｍの半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、ＩｎＡｓを蒸着し、ついで、パターニングを施して感磁部を形成し、さらに、電極パターンおよびボンディングパッドを形成することにより当該基板上に所定数のホール素子が得られ、その後、所定数のホール素子が形成された半絶縁性ＧａＡｓ基板をダイシングすることにより所定数のホール素子ペレットが得られる。
【００２３】
ペレット１２は、慣用の方法により、リードフレーム１１のダイパッド１６上にダイボンディングされ、ダイボンディングされたペレット１２は４つのボンディングパッドがワイヤ１３により所定のリードにワイヤボンディングされる。ワイヤボンディングが終了すると、リードフレーム１１は従来例と同一のモールド金型でトランスファモールドによりエポキシ樹脂封止され、その後、図５に示すようにリードフォーミングが施される。
【００２４】
パッケージングされたホール素子の感磁部１５の中心は、ホール素子パッケージの中心部より０．６ｍｍだけ端にずれた位置、すなわち、ホール素子パッケージ側端から０．４ｍｍの位置に感磁部１５の中心が位置するようになった。
【００２５】
このようにして作製したホール素子を図３に示すホールモータ内の従来と同一取り付け位置に取り付けた場合、ホール素子の感磁部１５のみが従来例に比較して０．６ｍｍだけロータ５５側にずれた位置に位置するようになった。よって、感磁部１５における磁束密度が従来例に比較して増加した。
【００２６】
実施例を説明すると、このホール素子をホールモータに取り付け、ロータを回転させて出力電圧波形を観測したところ、ロータからの磁界による出力電圧が２０ｍＶp-pであり、ステータコイルからのノイズ磁界による出力電圧が５ｍＶp-pであり、従って、Ｓ／Ｎ比は４であった。このようにＳ／Ｎ比が従来例に比較して向上したので、ホールモータがより円滑に回転するようになった。
【００２７】
これに対して、従来の技術の項で説明したタイプのホール素子は、ホール素子の感磁部の中心が、ホール素子パッケージの中心部、すなわち、ホール素子パッケージ側端から１．０ｍｍの位置に位置している。このホール素子をホールモータに取り付け、ロータを回転させて出力電圧波形を観測したところ、ロータからの磁界による出力電圧が１０ｍＶp-pであり、ステータコイルからのノイズ磁界による出力電圧が１０ｍＶp-pであり、従って、Ｓ／Ｎ比が１であった。
【００２８】
従って、本実施の形態のホール素子は、ステータの磁界に起因するノイズを低減させることができるとともに、出力電圧をより大きくすることができた。
【００２９】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は第１の実施の形態との比較でいえば、リードの方向が異なる。すなわち、第１の実施の形態では、図５に示すように、リードが感磁部側にくるように、すなわち、感磁部がホール素子パッケージの下面側にくるようにリードフォーミングを施した。その結果、感磁部１５がホール素子パッケージ上面から０．５５ｍｍの位置に位置するようになった。これに対して、本実施の形態では、図２に示すように、リードが感磁部１５と逆側にくるように、すなわち、感磁部１５がホール素子パッケージの上面側にくるようにリードフォーミングを施した。その結果、感磁部１５がホール素子パッケージ上面から０．２５ｍｍの位置に位置するようになった。
【００３０】
実施例を説明すると、このように作製したホール素子をホールモータ内の第１の実施の形態と同一の取り付け位置に取り付け、ロータを回転させて出力電圧波形を観測したところ、ロータからの磁界による出力電圧が２８ｍＶp-pとなり、ステータコイルからのノイズ磁界による出力電圧は７ｍＶp-pとなって、Ｓ／Ｎ比は４であった。このように従来例に比較して出力電圧が高くなり、またＳ／Ｎ比が向上したので、ホールモータがより円滑に回転するようになった。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、本発明に係る周対向型ホールモータ用ホール素子を周対向型ホールモータ内の取り付け位置に取り付けた場合、ステータの磁界に起因するノイズを低減させることができるとともに、出力電圧をより大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す一部破断平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図３】周対向型ＤＣブラシレスモータの構造の一例を示すとともにホール素子の取り付け位置を示す断面図である。
【図４】従来例におけるリードフレームの形状およびダイパッドの位置を示す平面図である。
【図５】従来例における感磁部ペレットのモールドパッケージ内での配置例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ リードフレーム
１２ ホール素子ペレット
１３ ワイヤ
１４ モールドパッケージ
１５ 感磁部
１６ ダイパッド
５１ ホール素子
５２ ステータコア
５３ マグネット
５４ ステータコイル
５５ ロータ
５６ 基板
５７ 軸
【発明の属する技術分野】
この発明は、周対向型ホールモータ用ホール素子および周対向型ホールモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型周対向型ホールモータとしては、例えば、図３に示すものが知られている。この周対向型ホールモータは、ロータ５５とステータ５０とを有し、ロータ５５は円周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されたマグネット５３を有し、ステータ５０はステータコア５２にステータコイル５４を捲回してなる電磁石を、ロータ５５のマグネット５３に対向させて配置してあり、ロータ５５が軸５７を中心にして回転可能になっている。
【０００３】
この周対向型ホールモータの基板５６には、ロータ５５のマグネット５３の磁束密度に応じた検出電圧を出力しモータ制御器に信号を送るホール素子５１が、ステータ５０のステータコア５２の先端付近で、ステータコアとステータコアの間に配置されている。
【０００４】
このホール素子５１は小型の表面実装タイプのものであって、図４に示すように、感磁部ペレット３２がパッケージ３５の中央部のダイパッド３６に配置されている。このホール素子５１は、基板５６に取り付けられた場合に感磁部ペレット３２の感磁部３４が基板５６に対向するように、リードフォーミングが施されている（図５参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ホール素子５１がステータ５０のステータコア５２の先端付近でステータコアとステータコアの間に配置されているので、ステータ５０を構成するステータコイル５４により発生された磁界がノイズとして検出され、ホールモータの回転を安定させる上で不具合が生じるという問題点があった。
【０００６】
また、感磁部３４が基板５６側に向けられているので、ホール素子パッケージ内での磁気的なギャップによりロータと感磁部３４との距離が相対的に大きくなるため、感磁部３４での磁束密度を大きくするには限界があり、従って、ホール素子５１の出力電圧をより大きくするには限界があった。
【０００７】
本発明の第１の目的は、このような問題点を解決し、周対向型ホールモータに取り付けた場合に、ステータの磁界に起因するノイズを低減させることができるとともに、出力電圧をより大きくすることができる周対向型ホールモータ用ホール素子を提供することにある。
【０００８】
本発明の第２の目的は、このような問題点を解決し、より円滑に回転させることができる周対向型ホールモータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の周対向型ホールモータは、円周方向にＮ極とＳ極を交互に着磁してなるロータと、巻き線を捲回したステータコアを所定の個数だけ前記ロータに対向させて配置してなるステータとを備え、ダイパッド上にホール素子ペレットを設け、該ホール素子ペレットのボンディングパッドをリードと電気的に接続し、モールドパッケージ化した周対向型ホールモータ用ホール素子において、前記ホール素子ぺレットを設けた前記ダイパッドをパッケージの中心部からその長手方向にずらして設けたことを特徴とする周対向型ホールモータ用ホール素子を、所定の取り付け位置に、そのパッケージ内のホール素子ペレットとの距離が短い側のパッケージ端を前記ロータ側に向けて取り付けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の周対向型ホールモータは、円周方向にＮ極とＳ極を交互に着磁してなるロータと、巻き線を捲回したステータコアを所定の個数だけ前記ロータに対向させて配置してなるステータとを備え、ダイパッド上にホール素子ペレットを設け、該ホール素子ペレットのボンディングパッドをリードと電気的に接続し、モールドパッケージ化した周対向型ホールモータ用ホール素子において、前記ホール素子ぺレットを設けた前記ダイパッドをパッケージの中心部からその長手方向にずらして設け、前記リードを前記ダイパッド上のホール素子ペレット上面に対して逆向きに設けたことを特徴とする周対向型ホールモータ用ホール素子を、所定の取り付け位置に、そのパッケージ内のホール素子ペレットとの距離が短い側のパッケージ端を前記ロータ側に向けて取り付けたことを特徴とする。
【００１３】
本発明で用いるペレットは、アルミナやフェライトのようなセラミック，ガラス，有機物，あるいはＳｉやＧａＡｓなどの半導体単結晶などの物質で作られる。その表面上に真空蒸着などの手法で、ＩｎＡｓ，ＧａＡｓ，ＩｎＳｂなどの高電子移動度を示す半導体薄膜を形成したのちパターニングを行い、あるいはＧａＡｓなどの基板にシリコンなどをイオン注入して活性層を形成した後パターニングを行ってなる感磁部が配置されている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
本発明は、ホールモータのステータの磁界に起因するノイズを低減させるとともに、ホール素子の出力電圧をより大きくするため、ホール素子パッケージ内で、感磁部ペレットの感磁部の中心を、ホール素子パッケージの中心からロータ側にずらすようにした。
【００１６】
ホール素子パッケージ内で、感磁部ペレットの感磁部の中心を、ホール素子パッケージの中心からロータ側にずらすには、（１）感磁部ペレット上で感磁部の中央部をシフトさせるか、（２）感磁部ペレットそのものの位置をホール素子パッケージ内でホール素子パッケージ中心からシフトさせるか、（３）上記（１），（２）の方法を同時に行うかが考えられる。
【００１７】
上記（１）のようにしたホール素子を作製する場合、感磁部ペレット内にむだな面積が生じることになり、感磁部ペレット、ひいてはホール素子を小型化することが困難になり、その上、コスト的にも好ましくない。
【００１８】
上記（２）のようにしたホール素子を作製する場合、感磁部ペレットのコストは同一である上、他の製造工程も通常の表面実装型ホール素子と同一もしくは非常に近いものとすることができ、安定した生産が可能である。
【００１９】
そこで、上記（２）のようにしたホール素子を第１の実施の形態で詳細に説明する。
【００２０】
本発明で用いるホール素子の感磁部の材料としては、III−V族化合物半導体が用いられ、特に、ＩｎＡｓ，ＩｎＳｂ，ＧａＡｓが好ましい。
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示す。図１において、１１はリードフレームであって、その厚さが０．１５ｍｍであり、リード間隔は規格通りであるが、ダイパッド１６のみが中心部からリードフレームの長手方向にずらして設けてある。１２はＩｎＡｓホール素子ペレット（以下、単にペレットという）であって、０．３６ｍｍ角であり、その厚さが０．３ｍｍである。
【００２２】
このペレット１２は慣用の方法により得られたものである。直径５０．８ｍｍの半絶縁性ＧａＡｓ基板上に、ＩｎＡｓを蒸着し、ついで、パターニングを施して感磁部を形成し、さらに、電極パターンおよびボンディングパッドを形成することにより当該基板上に所定数のホール素子が得られ、その後、所定数のホール素子が形成された半絶縁性ＧａＡｓ基板をダイシングすることにより所定数のホール素子ペレットが得られる。
【００２３】
ペレット１２は、慣用の方法により、リードフレーム１１のダイパッド１６上にダイボンディングされ、ダイボンディングされたペレット１２は４つのボンディングパッドがワイヤ１３により所定のリードにワイヤボンディングされる。ワイヤボンディングが終了すると、リードフレーム１１は従来例と同一のモールド金型でトランスファモールドによりエポキシ樹脂封止され、その後、図５に示すようにリードフォーミングが施される。
【００２４】
パッケージングされたホール素子の感磁部１５の中心は、ホール素子パッケージの中心部より０．６ｍｍだけ端にずれた位置、すなわち、ホール素子パッケージ側端から０．４ｍｍの位置に感磁部１５の中心が位置するようになった。
【００２５】
このようにして作製したホール素子を図３に示すホールモータ内の従来と同一取り付け位置に取り付けた場合、ホール素子の感磁部１５のみが従来例に比較して０．６ｍｍだけロータ５５側にずれた位置に位置するようになった。よって、感磁部１５における磁束密度が従来例に比較して増加した。
【００２６】
実施例を説明すると、このホール素子をホールモータに取り付け、ロータを回転させて出力電圧波形を観測したところ、ロータからの磁界による出力電圧が２０ｍＶp-pであり、ステータコイルからのノイズ磁界による出力電圧が５ｍＶp-pであり、従って、Ｓ／Ｎ比は４であった。このようにＳ／Ｎ比が従来例に比較して向上したので、ホールモータがより円滑に回転するようになった。
【００２７】
これに対して、従来の技術の項で説明したタイプのホール素子は、ホール素子の感磁部の中心が、ホール素子パッケージの中心部、すなわち、ホール素子パッケージ側端から１．０ｍｍの位置に位置している。このホール素子をホールモータに取り付け、ロータを回転させて出力電圧波形を観測したところ、ロータからの磁界による出力電圧が１０ｍＶp-pであり、ステータコイルからのノイズ磁界による出力電圧が１０ｍＶp-pであり、従って、Ｓ／Ｎ比が１であった。
【００２８】
従って、本実施の形態のホール素子は、ステータの磁界に起因するノイズを低減させることができるとともに、出力電圧をより大きくすることができた。
【００２９】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は第１の実施の形態との比較でいえば、リードの方向が異なる。すなわち、第１の実施の形態では、図５に示すように、リードが感磁部側にくるように、すなわち、感磁部がホール素子パッケージの下面側にくるようにリードフォーミングを施した。その結果、感磁部１５がホール素子パッケージ上面から０．５５ｍｍの位置に位置するようになった。これに対して、本実施の形態では、図２に示すように、リードが感磁部１５と逆側にくるように、すなわち、感磁部１５がホール素子パッケージの上面側にくるようにリードフォーミングを施した。その結果、感磁部１５がホール素子パッケージ上面から０．２５ｍｍの位置に位置するようになった。
【００３０】
実施例を説明すると、このように作製したホール素子をホールモータ内の第１の実施の形態と同一の取り付け位置に取り付け、ロータを回転させて出力電圧波形を観測したところ、ロータからの磁界による出力電圧が２８ｍＶp-pとなり、ステータコイルからのノイズ磁界による出力電圧は７ｍＶp-pとなって、Ｓ／Ｎ比は４であった。このように従来例に比較して出力電圧が高くなり、またＳ／Ｎ比が向上したので、ホールモータがより円滑に回転するようになった。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、本発明に係る周対向型ホールモータ用ホール素子を周対向型ホールモータ内の取り付け位置に取り付けた場合、ステータの磁界に起因するノイズを低減させることができるとともに、出力電圧をより大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す一部破断平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図３】周対向型ＤＣブラシレスモータの構造の一例を示すとともにホール素子の取り付け位置を示す断面図である。
【図４】従来例におけるリードフレームの形状およびダイパッドの位置を示す平面図である。
【図５】従来例における感磁部ペレットのモールドパッケージ内での配置例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１ リードフレーム
１２ ホール素子ペレット
１３ ワイヤ
１４ モールドパッケージ
１５ 感磁部
１６ ダイパッド
５１ ホール素子
５２ ステータコア
５３ マグネット
５４ ステータコイル
５５ ロータ
５６ 基板
５７ 軸
Claims (2)
- 円周方向にＮ極とＳ極を交互に着磁してなるロータと、
巻き線を捲回したステータコアを所定の個数だけ前記ロータに対向させて配置してなるステータとを備え、
ダイパッド上にホール素子ペレットを設け、該ホール素子ペレットのボンディングパッドをリードと電気的に接続し、モールドパッケージ化した周対向型ホールモータ用ホール素子において、前記ホール素子ぺレットを設けた前記ダイパッドをパッケージの中心部からその長手方向にずらして設けたことを特徴とする周対向型ホールモータ用ホール素子を、所定の取り付け位置に、そのパッケージ内のホール素子ペレットとの距離が短い側のパッケージ端を前記ロータ側に向けて取り付けたことを特徴とする周対向型ホールモータ。 - 円周方向にＮ極とＳ極を交互に着磁してなるロータと、
巻き線を捲回したステータコアを所定の個数だけ前記ロータに対向させて配置してなるステータとを備え、
ダイパッド上にホール素子ペレットを設け、該ホール素子ペレットのボンディングパッドをリードと電気的に接続し、モールドパッケージ化した周対向型ホールモータ用ホール素子において、前記ホール素子ぺレットを設けた前記ダイパッドをパッケージの中心部からその長手方向にずらして設け、前記リードを前記ダイパッド上のホール素子ペレット上面に対して逆向きに設けたことを特徴とする周対向型ホールモータ用ホール素子を、所定の取り付け位置に、そのパッケージ内のホール素子ペレットとの距離が短い側のパッケージ端を前記ロータ側に向けて取り付けたことを特徴とする周対向型ホールモータ。
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