JP4301555B2 - Small magnetic sensor module - Google Patents

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Description

本発明は低背型で、且つ、磁気感知方向が側面方向である小型磁気センサモジュールに関する。   The present invention relates to a small magnetic sensor module having a low profile and a magnetic sensing direction being a lateral direction.

従来、小型の磁気センサはホール効果を応用した半導体によって成るホール素子を用いたものが多く、フロッピーディスク(登録商標)、CD−ROM、DVD等のスピンドルモータの回転位置検出センサやロータリエンコーダ用センサ等として幅広く利用されている。また、近年の電子機器の小型化薄型化要求に伴い、モータやエンコーダの小型化薄型化の技術開発が進み、磁気センサに対しても益々小型化薄型化の要求が高まっている。これらの要求に応じて、ホール素子をリードフレーム上に実装し、樹脂封止した表面実装可能な小型の磁気センサモジュールが提案されている。(例えば特許文献1参照)。以下、図10と図11に基づいて従来の磁気センサモジュールを説明する。   Conventionally, many small magnetic sensors use a Hall element made of a semiconductor to which the Hall effect is applied. Spindle motor rotation position detection sensors such as floppy disks (registered trademark), CD-ROMs, and DVDs, and rotary encoder sensors Etc. are widely used. Further, along with recent demands for miniaturization and thinning of electronic devices, technological development for miniaturization and thinning of motors and encoders has progressed, and there is an increasing demand for miniaturization and thinning of magnetic sensors. In response to these requirements, a small-sized magnetic sensor module capable of surface mounting, in which a Hall element is mounted on a lead frame and sealed with a resin, has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). Hereinafter, a conventional magnetic sensor module will be described with reference to FIGS.

図10は従来のリードフレームを用いた磁気センサモジュールの平面透視図であり、図11は同じく従来の磁気センサモジュールの側面透視図である。図10と図11に於いて、1は従来の表面実装可能な磁気センサモジュールである。2は磁気センサとしてのホール素子であり、3a〜3dは導電性部材によって成るリードフレームである。ホール素子2はリードフレーム3a上に実装され固着されている。4a〜4dは金属細線によってなるワイヤーであり、ホール素子2の4つの電極(図示せず)とリードフレーム3a〜3dを電気的に接続する。5はホール素子2とワイヤー4a〜4dとリードフレーム3a〜3dの一部を封止する封止部材である。6はプリント基板であり、7はプリント基板6の表面に形成される導電パターンである。ここで、磁気センサモジュール1はリードフレーム3a〜3dを用いて半田8によってプリント基板6に表面実装することが出来るので、比較的小型で実装が容易な磁気センサモジュールを実現している。   FIG. 10 is a plan perspective view of a magnetic sensor module using a conventional lead frame, and FIG. 11 is a side perspective view of the conventional magnetic sensor module. 10 and 11, reference numeral 1 denotes a conventional surface mountable magnetic sensor module. Reference numeral 2 denotes a hall element as a magnetic sensor, and reference numerals 3a to 3d denote lead frames made of a conductive member. The Hall element 2 is mounted and fixed on the lead frame 3a. 4a to 4d are wires made of fine metal wires, and electrically connect the four electrodes (not shown) of the Hall element 2 and the lead frames 3a to 3d. Reference numeral 5 denotes a sealing member that seals part of the hall element 2, the wires 4a to 4d, and the lead frames 3a to 3d. Reference numeral 6 denotes a printed circuit board, and reference numeral 7 denotes a conductive pattern formed on the surface of the printed circuit board 6. Here, since the magnetic sensor module 1 can be surface-mounted on the printed circuit board 6 by the solder 8 using the lead frames 3a to 3d, a magnetic sensor module that is relatively small and easy to mount is realized.

特開平11−121830号公報(特許請求の範囲、第1図、第2図)Japanese Patent Laid-Open No. 11-121830 (Claims, FIGS. 1 and 2)

しかしながら、図10と図11で示した磁気センサモジュール1は更に小型化を実現しようとすると、封止部材5より大きく露出しているリードフレーム3a〜3dの先端部が障害となり、更なる小型化は困難である。また、リードフレーム3a〜3dの材料は、一般的に鉄ニッケル系合金が幅広く使用されているが、これらの材料は強磁性体であるためにホール素子2の磁気検出特性に少なからず悪影響を及ぼすので、磁気センサモジュールとしては好ましい構成ではない。   However, if the magnetic sensor module 1 shown in FIGS. 10 and 11 is to be further reduced in size, the leading ends of the lead frames 3a to 3d exposed to be larger than the sealing member 5 become an obstacle, and further downsizing is achieved. It is difficult. The lead frames 3a to 3d are generally made of iron-nickel alloys. However, since these materials are ferromagnetic, they have a considerable adverse effect on the magnetic detection characteristics of the Hall element 2. Therefore, it is not a preferable configuration as a magnetic sensor module.

また、磁気センサモジュール1の磁気感知方向は図8の矢印Aで図示する如く実装するプリント基板6に対して垂直方向、すなわち、磁気センサモジュール1に対して上面方向である。しかし、薄型化を実現したスピンドルモータ用にこの磁気センサモジュールを用いる場合等では、磁気感知方向が実装するプリント基板に対して水平方向、すなわち、磁気センサモジュールに於いては側面方向であることが望ましい。   Further, the magnetic sensing direction of the magnetic sensor module 1 is perpendicular to the printed circuit board 6 mounted as shown by the arrow A in FIG. However, when this magnetic sensor module is used for a spindle motor that has been reduced in thickness, the magnetic sensing direction may be horizontal with respect to the printed circuit board to be mounted, that is, the side direction in the magnetic sensor module. desirable.

図12と図13は、従来のリードフレームを用いた側面方向の磁気感知方向を有する磁気センサモジュールの一例を示しており、図12は側面方向の磁気感知方向を有する磁気センサモジュールの平面透視図であり、図13は同じく側面方向の磁気感知方向を有する磁気センサモジュールの側面透視図である。ここで、図10と図11で示した磁気センサモジュール1と同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。   12 and 13 show an example of a magnetic sensor module having a magnetic sensing direction in a lateral direction using a conventional lead frame, and FIG. 12 is a plan perspective view of the magnetic sensor module having a magnetic sensing direction in a lateral direction. FIG. 13 is a side perspective view of the magnetic sensor module having the same magnetic sensing direction as the side direction. Here, the same number is attached | subjected to the same element as the magnetic sensor module 1 shown in FIG. 10 and FIG. 11, and the description which overlaps is partially omitted.

図12と図13に於いて、10は側面方向の磁気感知方向を有する磁気センサモジュールである。リードフレーム3a〜3dは封止樹脂5の一方の側面より一列に並んで露出し、その先端はフォーミング加工によってほぼ直角に曲げられている。6はプリント基板であり、7はプリント基板6の表面に形成される導電パターンである。ここで、ほぼ直角に曲げられたリードフレーム3a〜3dの先端を半田8によってプリント基板6の導電パターン7に実装すれば、磁気センサモジュール10はプリント基板6に対してほぼ垂直に実装される。この結果、磁気センサモジュール10の磁気感知方向は矢印Bで示すように側面方向となり、磁気感知方向が側面方向の磁気センサモジュールを実現出来る。   12 and 13, reference numeral 10 denotes a magnetic sensor module having a magnetic sensing direction in the side surface direction. The lead frames 3a to 3d are exposed in a row from one side surface of the sealing resin 5, and the tips thereof are bent at a substantially right angle by forming. Reference numeral 6 denotes a printed circuit board, and reference numeral 7 denotes a conductive pattern formed on the surface of the printed circuit board 6. Here, if the tips of the lead frames 3 a to 3 d bent at substantially right angles are mounted on the conductive pattern 7 of the printed circuit board 6 by the solder 8, the magnetic sensor module 10 is mounted substantially perpendicular to the printed circuit board 6. As a result, the magnetic sensing direction of the magnetic sensor module 10 is the side surface direction as indicated by the arrow B, and a magnetic sensor module having the magnetic sensing direction of the side surface direction can be realized.

しかし、磁気センサモジュール10の部品高さは、リードフレーム3a〜3dをフォーミング加工するために高さが増える結果となり、低背型の磁気センサモジュールを実現することは出来ない。また、リードフレーム3a〜3dの曲げ角度はある程度の誤差を有し、更には、プリント基板6への実装作業に於いて、リードフレーム3a〜3dの曲げ角度が変化してしまう可能性があるので、矢印Bで示す磁気感知方向の角度は磁気センサモジュール毎にばらつきが生じ、この結果、磁気センサモジュール10の磁気検出感度特性は不安定となる危険性がある。   However, the component height of the magnetic sensor module 10 increases as the lead frames 3a to 3d are formed, and a low-profile magnetic sensor module cannot be realized. Further, the bending angle of the lead frames 3a to 3d has a certain amount of error, and further, the bending angle of the lead frames 3a to 3d may change during the mounting work on the printed circuit board 6. The angle of the magnetic sensing direction indicated by the arrow B varies from one magnetic sensor module to another, and as a result, the magnetic detection sensitivity characteristic of the magnetic sensor module 10 may become unstable.

本発明の目的は、上記課題を解決して、磁気感知方向が側面方向でありながら低背型で、且つ、量産性に優れた磁気センサモジュールを提供することである。また、他の目的は磁気検出特性に悪影響を及ぼさないためにリードフレームを使用しない磁気センサモジュールを提供することである。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a magnetic sensor module having a low profile and excellent mass productivity while the magnetic sensing direction is a side surface direction. Another object is to provide a magnetic sensor module that does not use a lead frame in order not to adversely affect the magnetic detection characteristics.

上記課題を解決するために、本発明の小型磁気センサモジュールは、下記記載の構成を採用する。   In order to solve the above problems, the small magnetic sensor module of the present invention employs the following configuration.

本発明の小型磁気センサモジュールは、複数の導電部材を配設した略直方体形状の絶縁性基板を有し、該絶縁性基板に磁電変換手段としての磁気センサを固着し、該磁気センサと前記複数の導電部材を電気的接続部材によって接続すると共に、前記複数の導電部材は、前記絶縁性基板の長手方向に一列に並んで配設されると共に、該複数の導電部材は前記絶縁性基板の両面に対となって配設され、該対となる複数の導電部材は複数の接続導電部材によって電気的に接続されて一体化し、該一体化した複数の導電部材の片面側の複数の導電部材は前記磁気センサと前記電気的接続部材によって接続され、前記一体化した複数の導電部材の他の片面側の前記複数の導電部材と前記複数の接続導電部材は、前記絶縁性基板の外周の2面に露出して略直角に配設され、更に、前記磁気センサを封止部材で封止するように構成したことを特徴とする。
The small magnetic sensor module of the present invention has a substantially rectangular parallelepiped insulating substrate on which a plurality of conductive members are arranged, and a magnetic sensor as a magnetoelectric conversion means is fixed to the insulating substrate. And the plurality of conductive members are arranged in a line in the longitudinal direction of the insulating substrate, and the plurality of conductive members are arranged on both sides of the insulating substrate. The plurality of conductive members forming a pair are electrically connected and integrated by a plurality of connection conductive members, and the plurality of conductive members on one side of the plurality of integrated conductive members are The plurality of conductive members and the plurality of connection conductive members on the other side of the plurality of integrated conductive members connected to the magnetic sensor by the electrical connection member are two outer peripheral surfaces of the insulating substrate. Almost exposed It is disposed in a corner, further characterized by being configured the magnetic sensor so as to seal with the sealing member.

本発明の小型磁気センサモジュールにより、磁気センサを絶縁性基板に直接実装して封止部材で封止するので、小型、低背型、且つ、量産性に優れた磁気センサモジュールを提供することが出来る。また、磁気センサの電極となる複数の導電部材は、絶縁性基板の長手方向に一列に並び、且つ、絶縁性基板の両面に対となり一体化して配設されるので、電極構造が簡単で量産性に優れた小型磁気センサモジュールを実現できる。
According to the small magnetic sensor module of the present invention, a magnetic sensor is directly mounted on an insulating substrate and sealed with a sealing member. Therefore, it is possible to provide a small, low-profile magnetic sensor module with excellent mass productivity. I can do it. In addition, the plurality of conductive members that serve as the electrodes of the magnetic sensor are arranged in a line in the longitudinal direction of the insulating substrate and are arranged in pairs on both sides of the insulating substrate so that the electrode structure is simple and mass production is possible. A small magnetic sensor module with excellent performance can be realized.

また、前記絶縁性基板の外周の2面に露出して略直角に配設される他の片面側の前記複数の導電部材と前記複数の接続導電部材は、外部の基板部材に実装する為に電気的機械的接続面として機能し、略直角に配設される該電気的機械的接続面のいずれか一方を選択して前記外部の基板部材に実装することにより、前記外部の基板部材に対して上面向き実装と側面向き実装のいずれかの実装方向を選択出来るように構成したことを特徴とする。   In addition, the plurality of conductive members and the plurality of connection conductive members on the other one side exposed on the two outer peripheral surfaces of the insulating substrate and disposed substantially at right angles are mounted on an external substrate member. By selecting any one of the electromechanical connection surfaces that function as an electromechanical connection surface and arranged at substantially right angles and mounting the selected surface on the external substrate member, The mounting direction can be selected from either a top-facing mounting or a side-facing mounting.

これにより、本発明の小型磁気センサモジュールは外部の基板部材に対して上面向き実装と側面向き実装を選択出来るので、磁気センサの磁気感知方向は上面方向又は側面方向の二つの方向を任意に選択することが出来る。   As a result, the small magnetic sensor module of the present invention can be selected from the top-side mounting and the side-side mounting with respect to the external substrate member, so that the magnetic sensing direction of the magnetic sensor can be arbitrarily selected from two directions, the top surface direction or the side surface direction. I can do it.

また、前記絶縁性基板に配設される前記複数の導電部材と前記複数の接続導電部材は、前記外部の基板部材に対して表面実装によって固着されることを特徴とする。   Further, the plurality of conductive members and the plurality of connection conductive members disposed on the insulating substrate are fixed to the external substrate member by surface mounting.

これにより、本発明の小型磁気センサモジュールは、外部の基板部材に対して表面実装で固着できるので、実装面積の縮小や実装コストの低減を実現できる。   As a result, the small magnetic sensor module of the present invention can be fixed to the external substrate member by surface mounting, so that the mounting area can be reduced and the mounting cost can be reduced.

また、前記絶縁性基板は、ガラスエポキシ基材、又はBTレジン基材によって成ることを特徴とする。   The insulating substrate is made of a glass epoxy base material or a BT resin base material.

これにより、強度や耐熱性に優れ、コストダウン可能な小型磁気センサモジュールを提供できる。   Thereby, the small magnetic sensor module which is excellent in strength and heat resistance and can reduce the cost can be provided.

また、前記磁気センサは前記絶縁性基板の表面素地に非導電性接着剤によって直接固着されることを特徴とする。   The magnetic sensor may be directly fixed to the surface substrate of the insulating substrate with a non-conductive adhesive.

これにより、磁気センサの周辺には導電性部材や磁性体が存在しないので、磁気検出特性に悪影響を及ぼさない小型磁気センサモジュールを提供することが出来る。   Thereby, since there is no conductive member or magnetic body around the magnetic sensor, it is possible to provide a small magnetic sensor module that does not adversely affect the magnetic detection characteristics.

また、前記磁気センサはホール素子によって成ることを特徴とする。   The magnetic sensor may be a hall element.

これにより、小型で低背型の高性能な磁気センサモジュールを提供することが出来る。   Thereby, a small and low-profile high-performance magnetic sensor module can be provided.

また、前記絶縁性基板は、薄板形状の集合基板上に多数個形成され、前記接続導電部材に沿ってダイシング加工することにより分離し単体化されることを特徴とする。   In addition, a plurality of the insulating substrates are formed on a thin plate-like aggregate substrate, and are separated and united by dicing along the connecting conductive member.

これにより、絶縁性基板が多数個形成された集合基板に、一括してホール素子を実装し、その後、接続導電部材に沿ってダイシング加工で絶縁性基板を分離し単体化出来るので、量産性に優れ品質の安定した小型磁気センサモジュールを提供できる。   As a result, it is possible to mount Hall elements on a collective substrate on which a large number of insulating substrates are formed, and then separate the insulating substrate by dicing along the connecting conductive member, so that mass production is possible. A small magnetic sensor module with excellent quality and stability can be provided.

上記の如く本発明によれば、磁気センサであるホール素子を絶縁性基板の表面素地に直接実装し、絶縁性基板に配設された複数の導電部材はホール素子と電気的に接続されると共に、外部の基板部材に直接実装される構成であるので、低背型で、且つ、磁気感知方向が側面方向である小型磁気センサモジュールを提供することが出来る。   As described above, according to the present invention, the Hall element which is a magnetic sensor is directly mounted on the surface substrate of the insulating substrate, and the plurality of conductive members disposed on the insulating substrate are electrically connected to the Hall element. Since it is configured to be directly mounted on an external substrate member, it is possible to provide a small magnetic sensor module having a low profile and a magnetic sensing direction being a side surface direction.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の実施形態である小型磁気センサモジュールの背面斜視図であり、図2は本発明の実施形態である小型磁気センサモジュールの正面斜視図である。図3は図2の矢印Cから封止部材25を透視して見た小型磁気センサモジュール20の正面透視図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a rear perspective view of a small magnetic sensor module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a front perspective view of the small magnetic sensor module according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a front perspective view of the small magnetic sensor module 20 seen through the sealing member 25 from the arrow C in FIG.

図1と図2に於いて、20は本発明の小型磁気センサモジュールである。21は略直方体形状のガラスエポキシ又はBTレジン等によって成る絶縁性基板としての基板である。22a〜22dは、略正方形形状の銅箔等によって成る導電部材としての電極であり、基板21の長手方向の片面に一列に並んで固着し配設される。   1 and 2, reference numeral 20 denotes a small magnetic sensor module of the present invention. Reference numeral 21 denotes a substrate as an insulating substrate made of glass epoxy or BT resin having a substantially rectangular parallelepiped shape. Reference numerals 22 a to 22 d denote electrodes as conductive members made of a substantially square copper foil or the like, and are fixedly arranged in a line on one side of the substrate 21 in the longitudinal direction.

23a〜23dは、銅箔等によってなる導電部材としての電極であり、基板21の長手方向の他の片面に一列に並んで固着し、電極22a〜22dと対となって基板21の両面に配設される。尚、電極23a〜23dの形状は後に図3で説明する。24a〜24dは基板21の円弧部の内面を覆う接続導電部材としてのスルホール電極であり、基板21の両面に対となって配設される電極22a〜22dと電極23a〜23dを電気的に接続する。   Reference numerals 23a to 23d denote electrodes as conductive members made of copper foil or the like, which are fixed in a row on the other side of the substrate 21 in the longitudinal direction and arranged on both surfaces of the substrate 21 in pairs with the electrodes 22a to 22d. Established. The shapes of the electrodes 23a to 23d will be described later with reference to FIG. Reference numerals 24a to 24d denote through-hole electrodes as connection conductive members that cover the inner surface of the arc portion of the substrate 21, and electrically connect the electrodes 22a to 22d and the electrodes 23a to 23d arranged in pairs on both surfaces of the substrate 21. To do.

この結果、電極22aと電極23aとスルホール電極24a、電極22bと電極23bとスルホール電極24b、電極22cと電極23cとスルホール電極24c、及び電極22dと電極23dとスルホール電極24dは、基板21を挟んで電気的に接続されて一体化した電極となる。25は絶縁性樹脂によって成る封止部材であり、基板21の片面側を覆い、図示しないが後述する磁気センサを封止する。また、基板21の表面に露出している電極22a〜22dとスルホール電極24a〜24dは、基板21の外周の2面に略直角で配設されており、後述する外部の基板部材と電気的機械的に接続するための電気的機械的接続面として機能する。   As a result, the electrode 22a, the electrode 23a, the through-hole electrode 24a, the electrode 22b, the electrode 23b, the through-hole electrode 24b, the electrode 22c, the electrode 23c, the through-hole electrode 24c, and the electrode 22d, the electrode 23d, and the through-hole electrode 24d sandwich the substrate 21. The electrodes are electrically connected and integrated. Reference numeral 25 denotes a sealing member made of an insulating resin, which covers one side of the substrate 21 and seals a magnetic sensor (not shown) which will be described later. Further, the electrodes 22a to 22d and the through-hole electrodes 24a to 24d exposed on the surface of the substrate 21 are disposed substantially at right angles to the two outer peripheral surfaces of the substrate 21. It functions as an electromechanical connection surface for connection.

次に図3に於いて、26は略立方体形状の磁気センサとしてのホール素子であり、基板21の表面素地に非導電性接着剤としての非導電ペースト27によって直接固着される。電極23a〜23dは図1と図2で説明した如く基板21の片面に配設される複数の電極であり、それぞれの電極23a〜23dの先端は図示する如くホール素子26に近接している。28a〜28dは電気的接続部材としての金属細線によって成るワイヤーであり、電極23a〜23dの先端とホール素子26の4つの端子電極(図示せず)を電気的に接続する。   Next, in FIG. 3, reference numeral 26 denotes a Hall element as a substantially cubic magnetic sensor, which is directly fixed to the surface substrate of the substrate 21 by a non-conductive paste 27 as a non-conductive adhesive. The electrodes 23a to 23d are a plurality of electrodes disposed on one side of the substrate 21 as described in FIGS. 1 and 2, and the tips of the electrodes 23a to 23d are close to the Hall element 26 as shown. 28a to 28d are wires made of fine metal wires as electrical connection members, and electrically connect the tips of the electrodes 23a to 23d and the four terminal electrodes (not shown) of the hall element 26.

次に本発明の実施形態である小型磁気センサモジュール20の動作を説明する。図3に於いて、ホール素子26はホール効果によって二つの入力端子間に電圧を印加して電流を流すと、ホール素子26に垂直に作用する磁界の強さに比例して他の二つの出力端子間にホール電圧Vhが発生する。例えば、ホール素子26の4つの端子電極(図示せず)にそれぞれ接続する基板21の電極23a〜23dに於いて、電極23bと電極23dがホール素子26入力端子であり、電極23aと電極23cがホール素子26の出力端子であるとする。   Next, the operation of the small magnetic sensor module 20 according to the embodiment of the present invention will be described. In FIG. 3, when the Hall element 26 applies a voltage between two input terminals by the Hall effect and causes a current to flow, the other two outputs are proportional to the strength of the magnetic field acting perpendicularly to the Hall element 26. Hall voltage Vh is generated between the terminals. For example, in the electrodes 23a to 23d of the substrate 21 connected to the four terminal electrodes (not shown) of the Hall element 26, the electrodes 23b and 23d are the Hall element 26 input terminals, and the electrodes 23a and 23c are Assume that this is the output terminal of the Hall element 26.

ここで、入力端子である基板21の電極23bと電極23dの間に電圧を印加して電流を流すと、ホール素子26に垂直に作用する磁界の強さに比例して出力端子である電極23aと電極23c間にホール電圧Vhが発生する。この結果、このホール電圧Vhの値を知ることにより、磁界の強さや磁界の有無を検出することが出来る。   Here, when a voltage is applied between the electrodes 23b and 23d of the substrate 21 serving as the input terminal and a current flows, the electrode 23a serving as the output terminal is proportional to the strength of the magnetic field acting perpendicularly to the Hall element 26. And the electrode 23c generate a Hall voltage Vh. As a result, by knowing the value of the Hall voltage Vh, it is possible to detect the strength of the magnetic field and the presence or absence of the magnetic field.

次に図4と図5に基づいて、本発明の実施形態である小型磁気センサモジュールの二つの実装方式を説明する。図4は本発明の実施形態である小型磁気センサモジュール20を側面向き実装した側面透視図である。図4に於いて30は外部の基板部材としてのプリント基板であり、31はプリント基板30の表面に配設される導電パターンである。   Next, based on FIG. 4 and FIG. 5, two mounting methods of the small magnetic sensor module which is the embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a side perspective view in which the small magnetic sensor module 20 according to the embodiment of the present invention is mounted facing the side. In FIG. 4, 30 is a printed board as an external board member, and 31 is a conductive pattern disposed on the surface of the printed board 30.

小型磁気センサモジュール20は内蔵するホール素子26がプリント基板30に対して垂直になるように配置され、接続導電部材であるスルホール電極24a〜24dが電気的機械的接続面として機能し、半田32によって導電パターン31と電気的機械的に結合される。尚、ホール素子26は前述した如く、封止部材25によって封止され機械的に保護されている。   The small magnetic sensor module 20 is disposed so that the built-in Hall element 26 is perpendicular to the printed circuit board 30, and the through-hole electrodes 24 a to 24 d that are connection conductive members function as electromechanical connection surfaces, The conductive pattern 31 is electrically and mechanically coupled. The Hall element 26 is sealed and mechanically protected by the sealing member 25 as described above.

この結果、小型磁気センサモジュール20の磁気感知方向は、ホール素子26がプリント基板30に対して垂直に配置されているので、矢印Dで示すようにプリント基板30に対して水平方向、すなわち、小型磁気センサモジュール20の磁気感知方向は側面方向となる。また、小型磁気センサモジュール20の部品高さは、図示する如くプリント基板30の導電パターン31から0.6mm程度とすることが出来た。これは、基板21に配設されるスルホール電極24a〜24dを用いて、プリント基板30の導電パターン31に表面実装することが出来るからである。   As a result, the magnetic sensing direction of the small magnetic sensor module 20 is the horizontal direction with respect to the printed circuit board 30 as shown by the arrow D, that is, the small size, because the Hall elements 26 are arranged perpendicular to the printed circuit board 30. The magnetic sensing direction of the magnetic sensor module 20 is the side surface direction. Further, the component height of the small magnetic sensor module 20 could be about 0.6 mm from the conductive pattern 31 of the printed circuit board 30 as shown in the figure. This is because surface mounting can be performed on the conductive pattern 31 of the printed circuit board 30 using the through-hole electrodes 24 a to 24 d disposed on the substrate 21.

以上のように、本発明の実施形態に於ける実装方式によれば、ホール素子26がプリント基板30に対して垂直になるように小型磁気センサモジュール20を表面実装できるので、磁気感知方向を側面方向とすることが出来、プリント基板30に対して水平方向の磁界を効率良く検出することが可能となる。また、図12で示した従来例のようなリードフレームを使用せず、基板21に配設されるスルホール電極24a〜24dを電気的機械的接続面としてプリント基板30に直接実装できるので、低背型の小型磁気センサモジュールを実現することが出来る。   As described above, according to the mounting method in the embodiment of the present invention, the small magnetic sensor module 20 can be surface-mounted so that the Hall element 26 is perpendicular to the printed circuit board 30. The magnetic field in the horizontal direction with respect to the printed circuit board 30 can be detected efficiently. Further, without using the lead frame as in the conventional example shown in FIG. 12, the through-hole electrodes 24a to 24d disposed on the substrate 21 can be directly mounted on the printed circuit board 30 as electromechanical connection surfaces. A small-sized magnetic sensor module can be realized.

図5は本発明の実施形態である小型磁気センサモジュール20を上面向き実装した側面透視図である。図4と同一要素には同一番号を付加し、重複する説明は省略する。図5に於いて小型磁気センサモジュール20はホール素子26がプリント基板30に対して水平になるように配置され、電極22a〜22dが電気的機械的接続面として機能し、半田32によって導電パターン31と電気的機械的に結合される。   FIG. 5 is a side perspective view of the small magnetic sensor module 20 according to the embodiment of the present invention mounted on the top surface. The same elements as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In FIG. 5, the small magnetic sensor module 20 is arranged such that the Hall element 26 is horizontal with respect to the printed circuit board 30, the electrodes 22 a to 22 d function as an electromechanical connection surface, and the conductive pattern 31 by the solder 32. And electrically and mechanically coupled.

この結果、小型磁気センサモジュール20の磁気感知方向は、ホール素子26がプリント基板30に対して水平に配置されているので、矢印Eで示すようにプリント基板30に対して垂直方向、すなわち、小型磁気センサモジュール20の磁気感知方向は上面方向となる。また、小型磁気センサモジュール20の部品高さは、図示する如くプリント基板30から0.65mm程度にすることが出来た。これは、基板21に配設される電極22a〜22dを用いて、プリント基板30の導電パターン31に表面実装することが出来るからである。   As a result, the magnetic sensing direction of the small magnetic sensor module 20 is perpendicular to the printed circuit board 30 as shown by an arrow E, that is, small in size, because the Hall element 26 is disposed horizontally with respect to the printed circuit board 30. The magnetic sensing direction of the magnetic sensor module 20 is the upper surface direction. Further, the component height of the small magnetic sensor module 20 could be about 0.65 mm from the printed board 30 as shown in the figure. This is because the electrodes 22 a to 22 d provided on the substrate 21 can be surface-mounted on the conductive pattern 31 of the printed circuit board 30.

以上のように、本発明の実施形態に於ける実装方式よれば、ホール素子26がプリント基板30に対して水平になるように小型磁気センサモジュール20を表面実装できるので、磁気感知方向を上面方向とすることが出来、プリント基板30に対して垂直方向の磁界を効率良く検出することが可能となる。また、基板21に配設される電極22a〜22dを電気的機械的接続面としてプリント基板30に直接実装できるので、低背型の小型磁気センサモジュールを実現することが出来る。   As described above, according to the mounting method in the embodiment of the present invention, the small magnetic sensor module 20 can be surface-mounted so that the Hall element 26 is horizontal with respect to the printed circuit board 30. Thus, a magnetic field perpendicular to the printed circuit board 30 can be efficiently detected. Further, since the electrodes 22a to 22d disposed on the substrate 21 can be directly mounted on the printed circuit board 30 as an electromechanical connection surface, a low profile type small magnetic sensor module can be realized.

次に図6は、本発明の実施形態である小型磁気センサモジュールを側面向き実装した場合の応用例を示す。40は図示しないが回転機構と直結する回転軸であり、41は回転軸40に直結するロータリエンコーダであって、円周に沿ってN極42とS極43が多数交互に配設されている。小型磁気センサモジュール20はプリント基板45に側面実装され、ロータリエンコーダ41の円周にあるN極42、S極43に近接して配置される。   Next, FIG. 6 shows an application example when the small magnetic sensor module according to the embodiment of the present invention is mounted sideways. Reference numeral 40 denotes a rotary shaft that is not shown, but is directly connected to the rotary mechanism, and 41 is a rotary encoder that is directly connected to the rotary shaft 40, and a large number of N poles 42 and S poles 43 are alternately arranged along the circumference. . The small magnetic sensor module 20 is mounted on the side surface of the printed circuit board 45 and is disposed close to the N pole 42 and the S pole 43 on the circumference of the rotary encoder 41.

ここで、ロータリエンコーダ41のN極42からS極43への磁力線(図示せず)はプリント基板45に対して水平に、すなわち、小型磁気センサモジュール20に対して側面方向に放出されるが、小型磁気センサモジュール20は側面向き実装されているのでその磁気感知方向は側面方向であり、この結果、小型磁気センサモジュール20はロータリエンコーダ41からの磁界の変化を効率よく検出することが出来る。   Here, magnetic lines of force (not shown) from the N pole 42 to the S pole 43 of the rotary encoder 41 are emitted horizontally to the printed circuit board 45, that is, in the lateral direction with respect to the small magnetic sensor module 20. Since the small magnetic sensor module 20 is mounted sideways, the magnetic sensing direction is the side surface direction. As a result, the small magnetic sensor module 20 can efficiently detect a change in the magnetic field from the rotary encoder 41.

すなわち、ロータリエンコーダ41が矢印Fの方向に回転すると、小型磁気センサモジュール20のホール素子26には、N極42からS極43への磁力線(図示せず)が交互に通過し、この磁力線の変化に応じてホール素子26からホール電圧Vhがパルス状に出力される。このパルス状のホール電圧Vhの周期を計数すれば、回転軸40の回転速度等を高精度に測定することが出来る。   That is, when the rotary encoder 41 rotates in the direction of the arrow F, a magnetic force line (not shown) from the N pole 42 to the S pole 43 alternately passes through the Hall element 26 of the small magnetic sensor module 20. The Hall voltage Vh is output in a pulse form from the Hall element 26 according to the change. By counting the period of the pulsed Hall voltage Vh, the rotational speed of the rotating shaft 40 can be measured with high accuracy.

また、小型磁気センサモジュール20は前述した如く、側面向き実装されても部品高さが低いので、ロータリエンコーダ41が薄型であれば、エンコーダ全体の薄型化を容易に実現できる。尚、この応用例ではロータリエンコーダを取り上げて説明したが、これに限定されず、例えば、薄型のスピンドルモータに近接して回転位置検出用に本発明の小型磁気センサモジュールを側面向き実装して配置すれば、極めて薄いモータシステムを提供することが可能となる。   Further, as described above, since the small magnetic sensor module 20 has a low component height even when mounted on the side surface, if the rotary encoder 41 is thin, the entire encoder can be easily thinned. In this application example, the rotary encoder has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the small magnetic sensor module of the present invention is mounted side-by-side for detecting the rotational position in the vicinity of a thin spindle motor. This makes it possible to provide an extremely thin motor system.

また、本発明のモジュール構造はホール素子に限定されず、他の方式の磁気センサや、一般的な半導体モジュール構造として幅広く応用することが出来る。また、本発明の実施形態に於いては、磁気センサとしてのホール素子の数を一つとして説明したが、ホール素子数は一つに限定されず複数のホール素子を配設した磁気センサモジュールとしても良い。   The module structure of the present invention is not limited to a Hall element, and can be widely applied as other types of magnetic sensors and general semiconductor module structures. In the embodiment of the present invention, the number of Hall elements as a magnetic sensor has been described as one. However, the number of Hall elements is not limited to one, and a magnetic sensor module in which a plurality of Hall elements are arranged. Also good.

以上のように本発明の実施形態によれば、小型磁気センサモジュールはリードフレームを使用せず、基板の表面素地に直接ホール素子を実装し、また、基板に配設される電極とスルホール電極が基板外周の2面に露出して略直角に配置され、これらの電極を電気的機械的接続面として外部のプリント基板に直接実装する構造であるので、外部のプリント基板に対して上面向き実装又は側面向き実装を選択することが可能であり、この結果、小型磁気センサモジュールの磁気感知方向は上面方向又は側面方向のいずれかを任意に選択することが出来る。   As described above, according to the embodiment of the present invention, the small magnetic sensor module does not use a lead frame, and the Hall element is directly mounted on the surface substrate of the substrate, and the electrode disposed on the substrate and the through-hole electrode are provided. Since the structure is such that these electrodes are directly mounted on an external printed circuit board as an electromechanical connection surface, and exposed to the two surfaces of the outer periphery of the substrate. It is possible to select a side-oriented mounting, and as a result, the magnetic sensing direction of the small magnetic sensor module can be arbitrarily selected from either the top surface direction or the side surface direction.

また、リードフレームを使用せず、基板に配設された電極を電気的機械的接続面として外部のプリント基板に表面実装する構造であるので、側面向き実装であっても極めて低背型の小型磁気センサモジュールを実現できる。また、磁気センサであるホール素子は、絶縁性基板の表面素地に直接非導電ペーストによって実装されるので、ホール素子の近傍には、磁気検出特性に悪影響を及ぼす強磁性体等の導電性材料が存在しないので、優れた磁気検出特性を実現できる。更には、製造が容易な基板ベースのモジュールであるので、量産性に優れてコストの安い小型磁気センサモジュールを提供することが可能である。   In addition, it has a structure that does not use a lead frame and is surface-mounted on an external printed circuit board as an electromechanical connection surface using electrodes arranged on the board. A magnetic sensor module can be realized. In addition, since the Hall element, which is a magnetic sensor, is directly mounted on the surface substrate of the insulating substrate with a non-conductive paste, there is a conductive material such as a ferromagnetic material that adversely affects the magnetic detection characteristics in the vicinity of the Hall element. Since it does not exist, excellent magnetic detection characteristics can be realized. Furthermore, since it is a board-based module that is easy to manufacture, it is possible to provide a small-sized magnetic sensor module that is excellent in mass productivity and low in cost.

次に、本発明の小型磁気センサモジュールの製造方法の概略を図7〜図9に基づいて説明する。図7に於いて、50はガラスエポキシ又はBTレジン等を材料とした薄板形状の集合基板である。51は接続導電部材としての複数のスルホールであり、集合基板50の長手方向に一定間隔で形成される。52a〜52gは集合基板50の表面に形成される銅箔等によってなる電極であり、各電極52a〜52gの略中央付近に前記複数のスルホール51が配置される。これらの電極52a〜52gは、図3で示した本発明の小型磁気センサモジュール20の電極23a〜23dに相当するものである。また、図示しないが、集合基板50の裏面には、図1で示した小型磁気センサモジュール20の電極22a〜22dに相当する電極が形成される。   Next, the outline of the manufacturing method of the small magnetic sensor module of this invention is demonstrated based on FIGS. In FIG. 7, reference numeral 50 denotes a thin plate-shaped aggregate substrate made of glass epoxy or BT resin. A plurality of through holes 51 as connection conductive members are formed at regular intervals in the longitudinal direction of the collective substrate 50. 52a to 52g are electrodes made of copper foil or the like formed on the surface of the collective substrate 50, and the plurality of through holes 51 are arranged in the vicinity of the approximate center of each of the electrodes 52a to 52g. These electrodes 52a to 52g correspond to the electrodes 23a to 23d of the small magnetic sensor module 20 of the present invention shown in FIG. Although not shown, electrodes corresponding to the electrodes 22a to 22d of the small magnetic sensor module 20 shown in FIG.

次に、図8に於いて、集合基板50に対しホール素子53a〜53dが非導電ペースト(図示せず)によって実装される。すなわち、ホール素子53a、53bは電極52a〜52dが対向するエリアに実装され、ワイヤー54によって電極52a〜52dに電気的に接続される。また、ホース素子53c、53dは電極52d〜52gが対向するエリアに実装され、ワイヤー54によって電極52d〜52gに電気的に接続される。   Next, in FIG. 8, Hall elements 53a to 53d are mounted on the collective substrate 50 with a non-conductive paste (not shown). That is, the Hall elements 53a and 53b are mounted in areas where the electrodes 52a to 52d face each other, and are electrically connected to the electrodes 52a to 52d by the wire 54. The hose elements 53c and 53d are mounted in areas where the electrodes 52d to 52g face each other, and are electrically connected to the electrodes 52d to 52g by the wire 54.

次に、ホール素子53a〜53dの実装が完了したならば、ダイシング加工が実施される。すなわち、図8に示す如く、ダイシングライン55aは一列に形成される複数のスルホール51の略中心に沿った長手方向のラインであり、該ダイシングライン55aを基準としてスルホール51に沿ってダイシング加工が実施される。また、ダイシングライン55b〜55dはダイシングライン55aに対して略直角で、且つ、スルホール51の略中心に沿った短手方向のラインであり、該ダイシングライン55b〜55dを基準として短手方向にダイシング加工が実施される。   Next, when the mounting of the Hall elements 53a to 53d is completed, dicing is performed. That is, as shown in FIG. 8, the dicing line 55a is a longitudinal line along the approximate center of the plurality of through-holes 51 formed in a row, and dicing is performed along the through-holes 51 using the dicing lines 55a as a reference. Is done. The dicing lines 55b to 55d are lines that are substantially perpendicular to the dicing line 55a and are short along the center of the through hole 51. The dicing lines 55b to 55d are diced in the short direction with reference to the dicing lines 55b to 55d. Processing is performed.

次に、図9は集合基板50のダイシング加工後を示し、図示する如く、ホール素子53a〜53dがそれぞれ1つずつ実装された基板21が完成する。ここで、基板21の上面に図示しないが封止部材25(図1、図2参照)を充填し封止すれば、本発明の小型磁気センサモジュール20が完成する。尚、封止部材25は、ダイシング加工前に充填しても良い。また、集合基板50は、基板21を4個形成する大きさであるが、この形態に限定されるものではなく、更に多数の基板21を形成するために大きなサイズの集合基板を用いて良い。以上のように、集合基板にスルホールを形成し、該スルホールに沿ってダイシング加工することにより、多数の基板を完成することが出来るので、量産性に優れ品質の安定した小型磁気センサモジュールを提供することが出来る。   Next, FIG. 9 shows the collective substrate 50 after dicing, and as shown in the drawing, the substrate 21 on which the Hall elements 53a to 53d are mounted one by one is completed. Here, although not shown on the upper surface of the substrate 21, if the sealing member 25 (see FIGS. 1 and 2) is filled and sealed, the small magnetic sensor module 20 of the present invention is completed. The sealing member 25 may be filled before dicing. The aggregate substrate 50 is sized to form four substrates 21, but is not limited to this form, and a large-sized aggregate substrate may be used to form a larger number of substrates 21. As described above, a large number of substrates can be completed by forming through holes in a collective substrate and dicing along the through holes, thereby providing a small magnetic sensor module that is excellent in mass productivity and stable in quality. I can do it.

本発明の実施形態である小型磁気センサモジュールの背面斜視図である。It is a back perspective view of the small magnetic sensor module which is an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態である小型磁気センサモジュールの正面斜視図である。It is a front perspective view of the small magnetic sensor module which is an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態である小型磁気センサモジュールの正面透視図である。It is a front perspective view of the small magnetic sensor module which is an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態である小型磁気センサモジュールを側面向き実装した側面透視図である。1 is a side perspective view of a small magnetic sensor module according to an embodiment of the present invention mounted sideways. 本発明の実施形態である小型磁気センサモジュールを上面向き実装した側面透視図である。It is a side perspective view which mounted the small magnetic sensor module which is an embodiment of the present invention toward the upper surface. 本発明の実施形態である小型磁気センサモジュールを側面向き実装した応用例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the application example which mounted the small magnetic sensor module which is embodiment of this invention facing the side. 本発明の小型磁気センサモジュールを多数個形成する集合基板の斜視図である。It is a perspective view of the aggregate substrate which forms many small magnetic sensor modules of the present invention. 本発明の小型磁気センサモジュールを多数個形成する集合基板の実装工程及びダイシングラインを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the mounting process and dicing line of the assembly board which forms many small magnetic sensor modules of this invention. 本発明の小型磁気センサモジュールを多数個形成する集合基板のダイシング加工後を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the dicing process of the collective substrate which forms many small magnetic sensor modules of this invention. 従来の磁気センサモジュールの平面透視図である。It is a plane perspective view of the conventional magnetic sensor module. 従来の磁気センサモジュールの側面透視図である。It is a side perspective view of the conventional magnetic sensor module. 従来の側面方向の磁気感知方向を有する磁気センサモジュールの平面透視図である。It is a plane perspective view of a conventional magnetic sensor module having a magnetic sensing direction in a lateral direction. 従来の側面方向の磁気感知方向を有する磁気センサモジュールの側面透視図である。FIG. 6 is a side perspective view of a magnetic sensor module having a conventional magnetic sensing direction.

符号の説明Explanation of symbols

1、10 磁気センサモジュール
2、26、53a〜53d ホール素子
3a〜3d リードフレーム
4a〜4d、28a〜28d、54 ワイヤー
5、25 封止部材
6、30、45 プリント基板
7、31 導電パターン
8、32 半田
20 小型磁気センサモジュール
21 基板
22a〜22d、23a〜23d、52a〜52g 電極
24a〜24d スルホール電極
27 非導電ペースト
40 回転軸
41 ロータリエンコーダ
42 N極
43 S極
50 集合基板
51 スルホール
55a〜55d ダイシングライン
1, 10 Magnetic sensor module 2, 26, 53a to 53d Hall element 3a to 3d Lead frame 4a to 4d, 28a to 28d, 54 Wire 5, 25 Sealing member 6, 30, 45 Printed circuit board 7, 31 Conductive pattern 8, 32 Solder 20 Small magnetic sensor module 21 Substrate 22a-22d, 23a-23d, 52a-52g Electrode 24a-24d Through-hole electrode 27 Non-conductive paste 40 Rotary shaft 41 Rotary encoder 42 N-pole 43 S-pole 50 Collective board 51 Through-hole 55a-55d Dicing line

Claims (7)

複数の導電部材を配設した略直方体形状の絶縁性基板を有し、該絶縁性基板に磁電変換手段としての磁気センサを固着し、該磁気センサと前記複数の導電部材を電気的接続部材によって接続すると共に、
前記複数の導電部材は、前記絶縁性基板の長手方向に一列に並んで配設されると共に、該複数の導電部材は前記絶縁性基板の両面に対となって配設され、該対となる複数の導電部材は複数の接続導電部材によって電気的に接続されて一体化し、該一体化した複数の導電部材の片面側の複数の導電部材は前記磁気センサと前記電気的接続部材によって接続され、前記一体化した複数の導電部材の他の片面側の前記複数の導電部材と前記複数の接続導電部材は、前記絶縁性基板の外周の2面に露出して略直角に配設され、更に、前記磁気センサを封止部材で封止するように構成したことを特徴とする小型磁気センサモジュール。
A substantially rectangular parallelepiped insulating substrate having a plurality of conductive members disposed thereon, a magnetic sensor serving as a magnetoelectric conversion means fixed to the insulating substrate, and the magnetic sensor and the plurality of conductive members being connected by an electrical connection member Connect and
The plurality of conductive members are arranged in a line in the longitudinal direction of the insulating substrate, and the plurality of conductive members are arranged as a pair on both surfaces of the insulating substrate. The plurality of conductive members are electrically connected and integrated by a plurality of connection conductive members, and the plurality of conductive members on one side of the integrated plurality of conductive members are connected by the magnetic sensor and the electrical connection member, The plurality of conductive members on the other side of the plurality of integrated conductive members and the plurality of connection conductive members are exposed on two surfaces of the outer periphery of the insulating substrate and arranged substantially at right angles, A small magnetic sensor module, wherein the magnetic sensor is sealed with a sealing member.
前記絶縁性基板の外周の2面に露出して略直角に配設される他の片面側の前記複数の導電部材と前記複数の接続導電部材は、外部の基板部材に実装する為に電気的機械的接続面として機能し、略直角に配設される該電気的機械的接続面のいずれか一方を選択して前記外部の基板部材に実装することにより、前記外部の基板部材に対して上面向き実装と側面向き実装のいずれかの実装方向を選択出来るように構成したことを特徴とする請求項1に記載の小型磁気センサモジュール。 The plurality of conductive members and the plurality of connection conductive members on the other side exposed on the two outer peripheral surfaces of the insulating substrate and arranged substantially at right angles are electrically mounted on an external substrate member. By selecting any one of the electromechanical connection surfaces arranged as substantially right angles and functioning as a mechanical connection surface and mounting it on the external substrate member, the upper surface with respect to the external substrate member 2. The small magnetic sensor module according to claim 1, wherein either one of the orientation mounting and the side orientation mounting can be selected. 前記絶縁性基板に配設される前記複数の導電部材と前記複数の接続導電部材は、前記外部の基板部材に対して表面実装によって固着されることを特徴とする請求項1または2に記載の小型磁気センサモジュール。 Wherein said plurality of conductive members and said plurality of connection conductive member disposed on the insulating substrate, according to claim 1 or 2, characterized in that it is fixed by surface mounting to the external of the substrate member Small magnetic sensor module. 前記絶縁性基板は、ガラスエポキシ基材、又はBTレジン基材によって成ることを特徴とする請求項1乃至いずれかに記載の小型磁気センサモジュール。 The insulating substrate is a glass epoxy substrate, or a small magnetic sensor module according to any of claims 1 to 3, characterized by comprising the BT resin substrate. 前記磁気センサは前記絶縁性基板の表面素地に非導電性接着剤によって直接固着されることを特徴とする請求項1乃至いずれかに記載の小型磁気センサモジュール。 The magnetic sensor is small magnetic sensor module according to any of claims 1 to 4, characterized in that it is secured directly by the non-conductive adhesive on the surface matrix of the insulating substrate. 前記磁気センサはホール素子によって成ることを特徴とする請求項1乃至いずれかに記載の小型磁気センサモジュール。 The magnetic sensor is small magnetic sensor module according to any of claims 1 to 5, characterized by comprising the Hall element. 前記絶縁性基板は、薄板形状の集合基板上に多数個形成され、前記接続導電部材に沿ってダイシング加工することにより分離し単体化されることを特徴とする請求項1乃至いずれかに記載の小型磁気センサモジュール。
The insulating substrate is a large number formed on the aggregate substrate of the thin plate, according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is singulated to separate by dicing along the connecting conductive members Small magnetic sensor module.
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