JP4453520B2 - 回転検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車両におけるエンジン回転の検出や車輪回転（車輪速）の検出など、各種機械の回転検出を行う装置に関し、特に磁気抵抗素子やホール素子などを用いて回転検出を行う回転検出装置に関する。

従来、この種の回転検出装置としては、例えば特許文献１に記載されている装置が知られている。この回転検出装置は、例えばエンジンのクランク軸などに設けられた被検出回転体である磁性体からなるロータの回転に起因して生ずる磁界の変化を検出することにより同ロータの回転情報、すなわちクランク軸の回転情報を得るための回転検出装置として設けられている。図６に、この特許文献１に記載されている回転検出装置の概要を示す。

同図６に示すように、この回転検出装置は、磁界の変化を検出するセンサ部およびその処理回路の一部が１つのＩＣチップ１として集積回路化され、被検出回転体である磁性体からなるロータＲＴに対向するように設けられている。そして、このＩＣチップ１は、樹脂などからなるモールド材２によってシームレスにモールドされた状態でその電源端子Ｔ１、出力端子Ｔ２、およびＧＮＤ（接地）端子Ｔ３といった各端子が引き出される構造となっている。これら各端子のうち、上記出力端子Ｔ２は、例えば車両の点火時期制御を行う電子制御装置に接続され、該制御装置に上記ロータＲＴの回転情報を提供する。

また、このＩＣチップ１の内部に組み込まれている上記センサ部は同特許文献１にも記載のように、付与される磁気ベクトルの向きにより抵抗値が変化する磁気抵抗素子（ＭＲＥ）から構成されている。そして、この磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与するかたちで、上記ＩＣチップ１の周囲には円筒状のバイアス磁石ＭＧが配設されている。

このような構成により、上記ロータＲＴの回転に伴ってその突起部がＩＣチップ１内に組み込まれた上記センサ部近傍を通過するたびに、上記バイアス磁石ＭＧから付与されている磁気ベクトルが同突起部に引きづられるかたちで変化するようになる。そして、こうした磁気ベクトルの変化が上記磁気抵抗素子を備えるセンサ部を通じて抵抗値の変化として検出され、その対応する電気信号が適宜に増幅されるなどして、上記出力端子Ｔ２から出力される。

一方、図７は、このような回転検出装置を構成するＩＣチップ１の特に上記センサ部の等価回路を示したものであり、以下、同図７を併せ参照して、上記センサ部の電気的な動作をさらに説明する。

同図７に示されるように、上記センサ部は、電気的には磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４からなるブリッジ回路３として構成されている。このブリッジ回路３の一方端には図示しない定電圧回路から定電圧「＋Ｖ」が印加され、他方端は接地されている。そして、上述した磁気ベクトルの変化に伴う各磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４の抵抗値変化は、このブリッジ回路３における各中点電位ＶａおよびＶｂの変化として取り出され、これら中点電位ＶａおよびＶｂの変化が、差動増幅器４によって差動増幅される。また、この差動増幅された信号（ポイントＰ２の信号）は比較器５を通じて２値化され、この２値化信号（パルス信号）がクランク軸の位置に対応する信号として上記出力端子Ｔ２を介して取り出される。そして、この２値化信号が上記電子制御装置内で適宜に処理されることにより上記車両の点火時期制御が行われることとなる。
特開平２００１−１５３６８３号公報

ところで、このような回転検出装置にあって、上記センサ部、より正確には磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４とロータＲＴとの距離Ｌ（図６）の誤差は、上記ロータＲＴの回転に対する検出精度を低下させる要因の１つとなる。すなわち、上記ロータＲＴの回転に伴う磁気ベクトルの角度変化は通常、磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４とロータＲＴとの距離Ｌが大きいほど小さく現われる。このことは、このような磁気ベクトルの角度変化を感知する上記磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４の抵抗値変化、ひいては上記ブリッジ回路３から取り出される中点電位ＶａおよびＶｂの差動増幅信号となるポイントＰ２の信号の値（出力波形）が上記距離Ｌに依存することを意味する。このため、磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４とロータＲＴとの距離Ｌに誤差が生じ、特に距離Ｌが設計時に想定される長さＬ’よりも大きいとされる場合、上記中点電位ＶａおよびＶｂの差動増幅信号となるポイントＰ２の信号値（出力波形）は、設計時に想定される同ポイントＰ２における信号値よりも小さい値となる。そして、このようなポイントＰ２における信号が比較器５を通じて２値化される場合、該比較器５に設定される閾値電圧Ｖｔｈとのかね合いいかんでは誤パルスが生じかねない。

したがって、このような回転検出装置にあって、上記ロータＲＴの回転に対する検出精度の向上を図る上では、磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４（センサ部）とロータＲＴとの距離Ｌの設定精度をより高くすることが要求される。また、磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４（センサ部）とロータＲＴとの距離Ｌに誤差があるとしても、このような誤差に起因して生ずる上記ロータＲＴの回転に対する検出精度の低下の抑制策を容易に講じることが可能であれば、同検出精度の向上を図る上で利便である。しかしながら、こうした要求を満たす磁気抵抗素子などの磁気感知素子を用いて回転検出を行う回転検出装置は未だ提案されていない。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁界の変化を感知する磁気感知素子とロータとの距離の設定精度が高く、またたとえ磁気感知素子とロータとの距離に誤差があるような場合であれ、該誤差に起因するロータの回転に対する検出精度の低下の抑制策や改善策を容易に講じることが可能である回転検出装置を提供することにある。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、軸受を有するハウジングにより支持されつつ回転する回転軸に該回転の検出対象として設けられるロータと、該ロータの近傍にて磁界の変化を感知する磁気感知素子を有する半導体チップと、前記磁気感知素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、前記ロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁界の変化を前記磁気感知素子により感知することに基づき前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置にあって、前記軸受および前記半導体チップを、前記ハウジングに対して一体に形成することとした。具体的には、前記軸受は前記ハウジングに直接形成されることで前記ハウジングと一体化され、前記半導体チップは前記ハウジング上に組み付けられるかたちで前記ハウジングと一体化されてなることとした。

上記構成によれば、上記軸受および上記半導体チップがハウジングに対して一体に形成されるため、このような軸受に支持されつつ回転する回転軸に設けられるロータと上記半導体チップが有する磁気感知素子との間に生ずる組付け公差も小さくなり、これらロータと磁気感知素子との距離の設定精度が高くなる。また、このような回転検出装置では通常、ロータの回転態様を示す信号として例えば当該回転検出装置や上記半導体チップなどから取り出される検出信号の出力波形の調整が図られるが、こうした調整も上記ロータと上記磁気感知素子（半導体チップ）とが配設され、すなわち上記ロータと上記磁気感知素子との距離が設定された状態で行われることとなる。したがって、たとえ上記磁気感知素子と上記ロータとの距離に誤差があったとしても、上記検出信号の出力波形の調整を通常通り行うだけで、該誤差に起因するロータの回転に対する検出精度の低下も自ずと抑制、改善されるようになる。

このように、上記構成では、磁界の変化を感知する磁気感知素子とロータとの距離の設定精度をより高くすることができるようになる。また、たとえ磁気感知素子とロータとの距離に誤差があるような場合であれ、該誤差に起因するロータの回転に対する検出精度の低下の抑制策や改善策を容易に講じることが可能である。

なお、上記半導体チップと上記ハウジングとの一体形成に関しては、前記半導体チップを、前記ハウジング上に組み付けるかたちで前記ハウジングに対して一体に形成するため、上記半導体チップと上記ハウジングとの一体形成がより容易に実現されるようになる。

なお、前記磁気感知素子としては、例えば、請求項２に記載の発明によるように、
（イ）前記ロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの角度変化を抵抗値の変化として感知する磁気抵抗素子。
あるいは、
（ロ）前記ロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁界強度の変化をホール電圧の変化として感知するホール素子。
若しくは、
（ハ）前記ロータの回転によって前記バイアス磁界と協働して磁界が変化するときに該磁界の変化に対して逆起電力を発生するピックアップ素子（コイル素子）。
等々を採用することができる。要は、磁界の変化を何らかの物理的な変化として感知することのできるものであれば、上記磁気感知素子として採用することが可能である。

ただし、磁気感知素子として上記（イ）を採用する場合には、請求項３に記載の発明によるように、前記ロータが磁性体からなる歯車型のロータであるとき、前記半導体チップを、前記回転軸の軸方向に直交し、且つ、前記ロータの中心部を通る面と重なるかたちで形成された前記ハウジングの組付面に組み付けるようにすることが、上記ロータの回転に対する検出精度のさらなる向上を図る上で実用上より望ましい。

すなわち、上述の通り、磁気感知素子として磁気抵抗素子を採用する場合、当該回転検出装置は、ロータが回転するときにバイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの角度変化を磁気抵抗素子の抵抗値の変化として感知することとなる。ただし、こうした磁気抵抗素子の抵抗値変化は、ロータが回転するときにバイアス磁界と協働して磁気ベクトルが角度変化する面上に同磁気抵抗素子が配置されるときに、最も大きく現われる。この点、ロータが磁性体からなる歯車型のロータであるとき、上記半導体チップが、上記回転軸の軸方向に直交し、且つ、上記ロータの中心部を通る面と重なるかたちで形成された上記ハウジングの組付面に組み付けられる上記構成によれば、ロータが回転するときに磁気ベクトルが角度変化する面上に上記半導体チップの磁気抵抗素子が配置されることとなり、ロータの回転に対する磁気抵抗素子の抵抗値変化をより好適に得ることができるようになる。

また、この場合には特に、請求項４に記載の発明によるように、前記バイアス磁石を、前記組付面に組み付けられた半導体チップの周囲を囲繞するかたちで配設される永久磁石とするようにすることが、上記組付面に組み付けられた半導体チップの磁気抵抗素子に対してバイアス磁界を付与する上で実用上より望ましい。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転検出装置において、調整用のデータを記憶する不揮発性メモリをさらに備え、前記不揮発性メモリに記憶されている調整用のデータに基づき、前記ロータの回転態様を示す信号として出力される検出信号の出力波形を調整するようにした。このため、上記不揮発性メモリに上記調整用のデータを書き込むだけで、上記ロータの回転態様を示す信号として出力される検出信号の出力波形を所望に調整することができるようになる。
ところで、このような回転検出装置では通常、上記バイアス磁石の配設が上記ロータの配設に先立って行われる。したがって、永久磁石が上述の如く配設される上記構成にあっては、ロータが配設された状態、すなわちロータと磁気感知素子との距離が設定された状態で、同ロータの回転態様を示す信号として出力される検出信号の出力波形を調整することが困難ともなりかねない。しかも、上記半導体チップ及び上記永久磁石に対し、これらの配設状態を保持するキャップが装着されることもあり、このような場合、上記検出信号の出力波形の調整がさらに困難となる。そこで、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、前記不揮発性メモリに前記調整用のデータを書き込むためのデータ用端子を前記ハウジングにインサート成形するとともに、同ハウジングに、前記データ用端子を露出させる露出溝を形成することとした。

このような構成では、上記半導体チップの周囲を囲繞するかたちで永久磁石が配設され、さらには半導体チップと永久磁石との配設状態を保持するキャップが装着される場合であれ、露出溝によってハウジングの外部に露出されるデータ用端子を通じて上記不揮発性メモリに上記調整用のデータを書き込むことができるようになり、上記磁気感知素子（磁気抵抗素子）と上記ロータとの距離の誤差に起因する上記ロータの回転に対する検出精度の低下の改善策をさらに容易に講じることが可能となる。なお、上記ハウジングの露出溝については、上記検出精度の調整の後、樹脂などの絶縁性材料を用いて埋めるようにすることが、上記ロータの回転検出の信頼性を確保する上でより望ましい。

また、請求項７に記載の発明によるように、上記ハウジングおよび上記軸受として、絶縁性の樹脂材料を採用するようにすれば、上記軸受および上記半導体チップの上記ハウジングに対する一体形成がさらに容易なものとなる。すなわち、上記軸受を、上記ハウジングに対して一体に形成する際、樹脂成形などの方法を用いることで、たとえ複雑な構造であってもこれらを容易に一体形成することができるようになる。また、半導体チップが上記ハウジング上に組み付けられる場合であれ、同ハウジングが絶縁性を有することにより半導体チップの電気的特性も好適に確保されるようになる。

図１〜図４に、この発明にかかる回転検出装置についてその一実施の形態を示す。なお、この回転検出装置も、エンジンのクランク軸などに設けられたロータの回転に起因して生ずる磁界の変化を感知することにより同ロータの回転情報、すなわちクランク軸の回転情報を得るための回転検出装置として設けられている。ただし、前述の通り、このような回転検出装置では、上記磁界の変化を感知する磁気感知素子とロータとの距離の誤差が上記ロータの回転に対する検出精度を低下させる要因の１つとなり、同検出精度の向上を図る上で上記磁気感知素子とロータとの距離の設定精度が高く要求される。そこで、この実施の形態にかかる回転検出装置では、上記ロータを支持する軸受と上記磁気感知素子を有する半導体チップとを、ハウジングに対して一体に形成することで、このような要求に対応するようにしている。

図１は、この実施の形態にかかる回転検出装置の全体構成を示す斜視図であり、図２は、同回転検出装置の断面構造を示している。
すなわち、図１及び図２に併せて示すように、この回転検出装置は、大きくは、ハウジング１０と、磁性体からなる歯車型のロータ２０と、該ロータ２０の回転を感知する半導体チップ３０と、該半導体チップ３０にバイアス磁界を付与するバイアス磁石４０と、上記ハウジング１０に装着されるカバー体５０とを備えて構成されている。

ここで、上記ハウジング１０は、ロータ２０が設けられる回転軸２１の回転の円滑性を維持しつつこれを支持する軸受１１を一体に形成して有している。また、同ハウジング１０には、上記回転軸２１の軸方向に直交し、且つ、上記ロータ２０の中心部を通る仮想面ｘと重なるように組付面１０ａが形成されており、上記半導体チップ３０は、この組付面１０ａ上に直接組付けられるかたちで当該ハウジング１０に対して一体に形成されている。なお、同ハウジング１０は、絶縁性の樹脂材料とされ、上記軸受１１を含めて例えば樹脂成形等の周知の方法を用いて形成されている。

上記軸受１１および上記半導体チップ３０が上記ハウジング１０に対して一体に形成される上記構成では、このような軸受１１に支持されつつ回転する回転軸２１に設けられるロータ２０と上記半導体チップ３０が有する磁気感知素子との距離の設定精度が高くなり、ロータの回転に対する検出精度の向上が図られるようになる。また、このような回転検出装置では通常、ロータ２０の回転態様を示す信号として例えば上記半導体チップ３０などから取り出される検出信号の出力波形の調整が図られるが、こうした調整も上記ロータ２０と上記半導体チップ３０とが配設され、すなわち上記ロータ２０と上記磁気感知素子との距離が設定された状態で行われることとなる。したがって、たとえ半導体チップ３０が有する磁気感知素子と上記ロータとの距離に誤差があったとしても、上記検出信号の出力波形の調整を通常通り行うことで、該誤差に起因するロータ２０の回転に対する検出精度の低下も自ずと抑制、改善されるようになる。

また、上記回転軸２１に設けられるロータ２０は、例えばギア等から構成される連結部２２を介して上記回転軸２１と上記クランク軸（便宜上、図示略）とが連結されることで、上記クランク軸の回転情報を提供するようになる。そしてこの場合、当該回転検出装置は、ロータ２０の回転態様を示す信号として例えば上記半導体チップ３０などから取り出される検出信号に基づきクランク軸の回転情報を得ることができるようになる。

また、上記半導体チップ３０は、ロータ２０が回転するときに上記バイアス磁石４０から付与されるバイアス磁界と協働して生じる磁界の変化を感知する磁気感知素子を有するセンサチップ３１と、該磁気感知素子による感知を演算処理する処理回路チップ３２とから構成されている。このうち、センサチップ３１は、上記磁気感知素子として、上記ロータ２０が回転するときに上記バイアス磁石４０から付与されるバイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの角度変化を抵抗値の変化として感知する磁気抵抗素子を備えている。一方、処理回路チップ３２は、同磁気抵抗素子の抵抗値変化に対して２値化等の演算処理を行う信号処理回路を備えている。このような２値化等の演算処理を通じて、上記ロータ２０の回転情報を示す信号である検出信号がこの処理回路チップ３２から取り出されるようになる。

なおここで、上記センサチップ３１が上記磁気感知素子として採用する磁気抵抗素子の抵抗値変化は、ロータ２０が回転するときに上記バイアス磁界と協働して磁気ベクトルが角度変化する面上に同磁気抵抗素子が配置されるときに、最も大きく現われることが知られている。この点、この実施の形態では、上述の通り、上記回転軸２１の軸方向に直交し、且つ、上記ロータ２０の中心部を通る仮想面ｘと重なる上記組付面１０ａ上に上記センサチップ３１を組み付けるようにしている。このため、該センサチップ３１の磁気抵抗素子は、ロータ２０の回転に伴って上記磁気ベクトルが角度変化する面上に配置されることとなり、当該回転検出装置は、ロータ２０の回転に対する磁気抵抗素子の抵抗値変化を好適に得ることができるようになる。

また、この実施の形態にかかる処理回路チップ３２は、不揮発性メモリを備え、該不揮発性メモリに記憶されている調整用のデータに基づき上記検出信号の出力波形を調整して出力するようにしている。なお後述するが、この不揮発性メモリに記憶されている調整用のデータは、ハウジング１０にインサート成形されているデータ用端子Ｔ１４（図１）を通じて書き込みされたものである。

ちなみに、これらセンサチップ３１および処理回路チップ３２は、ハウジング１０の外部に導出されるかたちでインサート成形されている電源端子Ｔ１１、出力端子Ｔ１２、およびＧＮＤ（接地）端子Ｔ１３といった各端子に接続されている。そして、これら各端子のうち、上記出力端子Ｔ１２は、例えば車両の点火時期制御を行う電子制御装置に接続され、該制御装置に上記処理回路チップ３２にて演算処理される信号（検出信号）を提供する。

また、上記バイアス磁石４０は、ハウジング１０上に組付けられた半導体チップ３０に対して効率的にバイアス磁界を付与すべく、上記組付面１０ａも含めて該半導体チップ３０の周囲を囲繞するかたちで配設される永久磁石として設けられている。また、この実施の形態では、このような半導体チップ３０及び上記バイアス磁石４０に対し、これらの配設状態を保持するキャップ４１が上記ハウジング１０と係合するかたちで装着されている。

ところで、このような回転検出装置では通常、上記バイアス磁石４０の配設が上記ロータの配設に先立って行われる。したがって、バイアス磁石４０が上述の如く配設される上記構成にあっては、上記センサチップ３１（半導体チップ３０）に対して上記ロータが配設された状態、すなわち上記ロータ２０と上記磁気感知素子との距離が設定された状態で、同ロータ２０の回転態様を示す信号として出力される検出信号の出力波形を調整することが困難ともなりかねない。しかも、この実施の形態にかかる半導体チップ３０及びバイアス磁石４０には、上記キャップ４１が装着されており、上記ロータ２０の回転態様を示す検出信号の出力波形の調整がさらに困難なものとなっている。

そこで、当該回転検出装置の側面構造を図３に示すように、この実施の形態では、上記処理回路チップ３２の不揮発性メモリに上記調整用のデータを書き込むためのデータ用端子Ｔ１４を、ハウジング１０に形成されている露出溝１２によって外部に露出させるようにしている。

すなわち、ハウジング１０には、上記電源端子Ｔ１１、出力端子Ｔ１２、接地端子Ｔ１３、データ用端子Ｔ１４といった各端子を該ハウジング１０の外部に露出させるための露出溝１２が形成されている。これにより、この露出溝１２によって露出される電源端子Ｔ１１、出力端子Ｔ１２、接地端子Ｔ１３、データ用端子Ｔ１４といった各端子を通じて、上記処理回路チップ３２の不揮発性メモリに調整用のデータを書き込むことができるようになる。なお、上記ハウジング１０の露出溝１２については、図２に示すように、上記調整用のデータの書き込みの後、樹脂などの絶縁性材料からなる部材１２ａを用いて埋めるようにすることが、上記ロータの回転検出の信頼性を確保する上でより望ましい。

そして、このようなハウジング１０に対し、上記カバー体５０が図２及び図３に示されるかたちで装着されることで、上記ロータ２０の回転態様、すなわちクランク軸の回転態様の検出が行われるようになる。なお、このカバー体５０も、上記回転軸２１を支持する軸受５１を有しており、上記ロータ２０は、この軸受５１と上記ハウジング１０の軸受１１とによって挟まれるかたちで支持されつつ回転する。なお、ハウジング１０及びカバー体５０については、例えばそれらの側面等に、当該回転検出装置の冷却効果を得るための孔を適宜設けるようにしてもよい。

図４は、半導体チップ３０の内部の等価回路の一例を示す回路図である。以下、図４を参照して、この実施の形態にかかる回転検出装置の電気的な構成、並びにその動作を説明する。なお、この実施の形態では、半導体チップ３０をセンサチップ３１及び処理回路チップ３２から設けることとしたが、同半導体チップ３０を一つのチップとして設けるようにしてもよい。

同図４に示すように、この回路は、大きくは、センサチップ３１内に形成されて上記磁界の変化を検出するセンサ部と、処理回路チップ３２内に形成されて同センサ部から取り出される信号に対して増幅や比較等の演算処理を行う処理回路部とを有して構成されている。

ここで、センサ部（センサチップ３１）は、電気的にブリッジ回路として形成されている磁気抵抗素子ＭＲＥ１１〜ＭＲＥ１４を備えている。このうち、磁気抵抗素子ＭＲＥ１１およびＭＲＥ１３の共通接続部には、上記電源端子Ｔ１１から定電圧「＋Ｖ（例えば５Ｖ）」が印加され、また磁気抵抗素子ＭＲＥ１２およびＭＲＥ１４の共通接続部は接地されている。このような構成により、ロータ２０の回転に起因して生ずる磁界の変化、すなわちここでは、磁気ベクトルの角度変化は、このセンサ部において、磁気抵抗素子ＭＲＥ１１〜ＭＲＥ１４の抵抗値の変化として感知されるようになる。そして、磁気抵抗素子ＭＲＥ１１〜ＭＲＥ１４のこうした抵抗値の変化が、ブリッジ回路における中点電位ＶａおよびＶｂの変化として当該センサ部（センサチップ３１）から取り出され、上記処理回路部（処理回路チップ３２）の差動増幅器３２ａの各入力端子にそれぞれ出力される。そして、同差動増幅器３２ａにて上記中点電位ＶａおよびＶｂが差動増幅され、その差動増幅信号が比較器３２ｂを通じて２値化されることで、その２値化信号（パルス信号）がクランク軸の位置に対応する上記検出信号として上記出力端子Ｔ２を介して取り出されるようになる。なお、この比較器３２ｂでは、上記定電圧「＋Ｖ（例えば５Ｖ）」の抵抗Ｒ１およびＲ２の分圧値Ｖｔｈを基準として、上記差動増幅信号の２値化が行われる。

また、この実施の形態において、処理回路部（処理回路チップ３２）は、不揮発性メモリ（例えばＥＰＲＯＭ）を内部に有して構成されるメモリ回路３２ｃを備えている。このメモリ回路３２ｃは、上記電源端子Ｔ１１からの定電圧「＋Ｖ（例えば５Ｖ）」をその駆動電力として入力し、不揮発性メモリに記憶されている調整用のデータに基づくアナログ信号（電圧信号）を上記差動増幅器３２ａに出力するようになっている。すなわち、該メモリ回路３２ｃは、差動増幅器３２ａに対する上記電圧信号の出力によって同差動増幅器３２ａから出力される上記差動増幅信号のオフセット値やこのオフセット値の温度特性を調整する回路として設けられている。したがって、上記不揮発性メモリに、データ用端子Ｔ１４を通じて調整用のデータを書き込むことで、出力端子Ｔ１２から取り出される上記検出信号の出力波形が調整され、こうした調整を通じて上記磁気抵抗素子ＭＲＥ１１〜ＭＲＥ１４と上記ロータ２０との距離の誤差に起因する検出精度の低下を改善することもできるようになる。

ここで、メモリ回路３２ｃの不揮発性メモリに上記調整用のデータを書き込む際に、上記データ用端子Ｔ１４に入力されるシリアルデータの一例を同図４に示すように、データ用端子Ｔ１４には、クロックに関する情報と調整用のデータに関する情報とを含む変調信号（電圧変調信号）が入力される。そして、上記メモリ回路３２ｃが、この変調信号をクロック信号と調整用のデータとに復調することにより、クロックに対して変化する上記調整用のデータが上記不揮発性メモリの各アドレスに書き込まれるようになる。

具体的には、まず、クロックに対して変化する調整用のデータを、上記不揮発性メモリのアドレス毎に対応させてラッチしておく。そして、こうして調整用のデータがラッチされている状態で、データ用端子Ｔ１４を通じて、上記メモリ回路３２ｃの不揮発性メモリに書き込み電圧（例えば１２．６Ｖ）を印加する。これにより、ラッチされているデータがその対応するアドレス毎に書き込まれる（記憶される）ようになる。

なお、この不揮発性メモリは、調整用のデータを読み出す機能も有しており、この機能を用いるようにすれば、該不揮発性メモリに書き込まれているデータ値と上記差動増幅信号のオフセット等の調整量との対応関係を把握することが可能となる。

次に、図５（ａ）〜（ｆ）は、センサチップ３１及び処理回路チップ３２の上記ハウジング１０に対する組み付けから、ロータ２０の回転態様を示す信号として上記出力端子Ｔ１２から取り出される検出信号の出力波形を調整するまでの各手順を模式的に示す斜視図である。

センサチップ３１及び処理回路チップ３２の上記ハウジング１０に対する組み付けに際しては、まず、図５（ａ）に示すように、ハウジング１０に上記組付面１０ａを予め形成しておく。なお、この組付面１０ａは、ハウジング１０に対して上記軸受１１が一体形成されるとき、すなわちハウジング１０を樹脂成形するときにそれらとともに形成される。また、電源端子Ｔ１１、出力端子Ｔ１２、接地端子Ｔ１３、データ用端子Ｔ１４といった各端子や上記露出溝１２も、ハウジング１０の樹脂成形の際に併せて形成される。

そして、こうして形成される組付面１０ａに対し、上記センサチップ３１及び処理回路チップ３２の組み付けが以下の手順にて行われる。
すなわち、まず、図５（ｂ）に示すように、上記センサチップ３１及び処理回路チップ３２を、Ａｇペースト等の接着剤を用いて上記ハウジング１０の組付面１０ａに接着させるチップマウント工程を行う。次いで、図５（ｃ）に示すように、これらセンサチップ３１及び処理回路チップ３２と、上記電源端子Ｔ１１、出力端子Ｔ１２、接地端子Ｔ１３、データ用端子Ｔ１４といった各端子とをボンディングワイヤを介して電気的に接続させるワイヤボンディング工程を行う。そして次に、こうして上記ハウジング１０の組付面１０ａ上に設けられる各部材、すなわちセンサチップ３１、処理回路チップ３２、また電源端子Ｔ１１などの各端子やボンディングワイヤに対して保護膜を塗布する保護膜塗布工程を行う。これによって、上記センサチップ３１及び処理回路チップ３２（半導体チップ３０）が、上記ハウジング１０に対して一体に形成されるようになる。

そして次に、図５（ｄ）に示すように、バイアス磁石４０を、上記組付面１０ａに組み付けられているセンサチップ３１の周囲を囲繞するかたちで上記ハウジング１０に接着する。また、図５（ｅ）に示すように、このような半導体チップ３０及び上記バイアス磁石４０に対し、これらの配設状態を保持するキャップ４１を上記ハウジング１０に係合させた状態で接着する。そして、キャップ４１が上記ハウジング１０に装着された時点で、軸受１１に上記回転軸２１を挿通させ、上記ロータ２０を配設する。これにより、センサチップ３１が有する磁気感知素子（磁気抵抗素子ＭＲＥ１１〜ＭＲＥ１４）とロータ２０との距離が高い精度をもって設定されることとなる。そしてこの後、上記露出溝１２によって露出されているデータ用端子Ｔ１４を通じて上記処理回路チップ３２の不揮発性メモリに調整用のデータを書き込み、上記出力端子Ｔ１２から取り出される検出信号の出力波形の調整を行う。これにより、たとえ上記センサチップ３１が有する磁気感知素子と上記ロータ２０との距離に誤差があったとしても、該誤差に起因するロータ２０の回転に対する検出精度の低下が改善されるようになる。なお上述の通り、こうして上記検出信号の出力波形の調整が行われた後は、図５（ｆ）に示すように、例えば樹脂材料からなる所定の部材１２ａにて上記露出溝１２を埋めるようにする。

以上説明したように、この実施の形態にかかる回転検出装置によれば、以下に記載するような優れた効果が得られるようになる。
（１）軸受１１および半導体チップ３０（センサチップ３１及び処理回路チップ３２）を、ハウジング１０に対して一体に形成することとしたため、上記ロータ２０と上記センサチップ３１が有する磁気感知素子との距離の設定精度が高くなる。また、たとえ上記磁気感知素子と上記ロータとの距離に誤差があったとしても、上記ロータ２０の回転態様を示す検出信号の出力波形の調整を行うことで、該誤差に起因するロータ２０の回転に対する検出精度の低下も自ずと改善されるようになる。

（２）半導体チップ３０（センサチップ３１及び処理回路チップ３２）を、上記ハウジング１０上に組み付けるかたちで該ハウジング１０に対して一体に形成するようにした。このため、上記半導体チップ３０と上記ハウジング１０との一体形成をより容易に実現できるようになる。

（３）不揮発性メモリに記憶されている調整用のデータに基づき、上記ロータ２０の回転態様を示す信号として出力される検出信号の出力波形を調整するようにした。このため、上記不揮発性メモリに上記調整用のデータを書き込むだけで、上記ロータ２０の回転態様を示す信号として出力される検出信号の出力波形を所望に調整することができるようになる。

（４）ロータ２０として磁性体からなる歯車型のロータを、磁気感知素子として磁気抵抗素子をそれぞれ採用するとともに、上記半導体チップ３０を組み付けるための組付面１０ａを、回転軸２１の軸方向に直交し、且つ、ロータ２０の中心部を通る面と重なるかたちでハウジング１０に形成するようにした。このため、上記ロータ２０の回転に対する検出精度のさらなる向上を図ることができるようになる。

（５）バイアス磁石４０を、組付面１０ａに組み付けられた半導体チップ３０の周囲を囲繞するかたちで配設される永久磁石としたため、センサチップ３１が有する磁気感知素子に対してバイアス磁界を効率的に付与することができるようになる。

（６）不揮発性メモリに調整用のデータを書き込むためのデータ用端子Ｔ１４を上記ハウジング１０にインサート成形するとともに、同ハウジング１０に、上記データ用端子Ｔ１４を露出させるための露出溝１２を形成することとした。このため、上記不揮発性メモリに対する調整用のデータの書き込むがさらに容易なものとなる。

（７）上記ハウジング１０および上記軸受１１として、絶縁性の樹脂材料を採用するようにしたため、上記軸受１１および上記半導体チップ３０の上記ハウジング１０に対する一体形成がさらに容易なものとなる。また、同ハウジング１０が絶縁性を有することにより半導体チップ３０の電気的特性も好適に確保されるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・バイアス磁石４０及びキャップ４１が上記ハウジング１０に装着されている状態で、上記データ用端子Ｔ１４を通じた調整用のデータの書き込みが可能であれば、露出溝１２を省略してもよい。

・バイアス磁石４０は、上記半導体チップ３０の磁気感知素子に対してバイアス磁界を付与するものであればよく、この意味では、必ずしも上記組付面１０ａに組み付けられた半導体チップ３０の周囲を囲繞するものでなくてもよい。

・上述した磁気抵抗素子の抵抗値の変化特性に鑑みれば、ロータ２０が磁性体からなる歯車型のロータであるとき、半導体チップ３０を、回転軸２１の軸方向に直交し、且つ、ロータ２０の中心部を通る仮想面ｘと重なるかたちで形成された上記ハウジング１０の組付面１０ａに組み付けるようにすることが望ましい。ただし、半導体チップ３０の配置態様に関しては、必ずしもこれに限られず、要は上記ロータ２０が回転するときにバイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの角度変化を磁気抵抗素子の抵抗値の変化として検出可能であればよい。

・磁気感知素子は、磁気抵抗素子でなくとも、ホール素子や、磁界の変化に対して逆起電力を発生するピックアップ素子（コイル素子）であってもよい。要は、磁界の変化を何らかの物理的な変化として感知することのできるものであれば、磁気感知素子として採用することが可能である。

・ハウジング１０の材料は限定されない。要は、回転検出装置として、軸受１１および半導体チップ３０が、ハウジング１０に対して一体に形成されるものであればよく、該ハウジング１０についてもこれを必ずしも樹脂材料としなくてよい。

この発明にかかる回転検出装置の一実施の形態についてその全体構成を示す斜視図。 同回転検出装置の断面構造を示す断面図。 同回転検出装置の側面図。 半導体チップ内部の等価回路を示す回路図。 （ａ）〜（ｆ）は、センサチップ及び処理回路チップのハウジングに対する組み付けから、ロータの回転態様を示す信号として出力される検出信号の出力波形を調整するまでの各手順を示す斜視図。 従来の回転検出装置の概要を示す正面図。 同従来の回転検出装置のチップ内部の等価回路を示す回路図。

符号の説明

１０…ハウジング、１０ａ…組付面、１１…軸受、１２…露出溝、１２ａ…部材、２０…ロータ、２１…回転軸、２２…連結部、３０…半導体チップ、３１…センサチップ、３２…処理回路チップ、４０…バイアス磁石、４１…キャップ、５０…カバー体、５１…軸受、Ｔ１１…電源端子、Ｔ１２…出力端子、Ｔ１３…ＧＮＤ（接地）端子、Ｔ１４…データ用端子、ＭＲＥ１１〜ＭＲＥ１４…磁気抵抗素子。

Claims (7)

1. 軸受を有するハウジングにより支持されつつ回転する回転軸に該回転の検出対象として設けられるロータと、該ロータの近傍にて磁界の変化を感知する磁気感知素子を有する半導体チップと、前記磁気感知素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを備え、前記ロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁界の変化を前記磁気感知素子により感知することに基づき前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置であって、
   前記軸受および前記半導体チップが、前記ハウジングに対して一体に形成されてなり、前記軸受は前記ハウジングに直接形成されることで前記ハウジングと一体化され、前記半導体チップは前記ハウジング上に組み付けられるかたちで前記ハウジングと一体化されてなる
   ことを特徴とする回転検出装置。
2. 前記磁気感知素子が、前記ロータが回転するときに前記バイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの角度変化を抵抗値の変化として感知する磁気抵抗素子である
   請求項１に記載の回転検出装置。
3. 前記ロータが磁性体からなる歯車型のロータであり、前記半導体チップは、前記回転軸の軸方向に直交し、且つ、前記ロータの中心部を通る面と重なるかたちで形成された前記ハウジングの組付面に組み付けられてなる
   請求項１または２に記載の回転検出装置。
4. 前記バイアス磁石が、前記組付面に組み付けられた半導体チップの周囲を囲繞するかたちで配設される永久磁石である
   請求項３に記載の回転検出装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転検出装置において、調整用のデータを記憶する不揮発性メモリをさらに備え、
   前記不揮発性メモリに記憶されている調整用のデータに基づき、前記ロータの回転態様を示す信号として出力される検出信号の出力波形を調整する
   ことを特徴とする回転検出装置。
6. 前記不揮発性メモリに前記調整用のデータを書き込む際に用いられるデータ用端子が前記ハウジングにインサート成形されてなり、同ハウジングには、前記データ用端子を露出させる露出溝が形成される
   請求項５に記載の回転検出装置。
7. 前記ハウジングおよび前記軸受として、絶縁性の樹脂材料が採用される
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転検出装置。

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