JP4539521B2 - 回転検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車載されるエンジンの回転検出や一般機械における各種被検出回転体の回転検出に用いられる回転検出装置に関し、特に磁気抵抗素子の抵抗値変化を利用してそれら被検出回転体の回転情報を検出する回転検出装置に関する。

従来、このように磁気抵抗素子の抵抗値変化を利用して回転検出を行う回転検出装置としては、例えば特許文献１あるいは特許文献２に記載されている装置が知られている。図９に、これら特許文献１あるいは特許文献２に記載されている回転検出装置も含めて、例えばエンジンのクランク角センサ等の回転検出用として従来一般に用いられている回転検出装置の平面構造を示す。

同図９に示されるように、この回転検出装置では、磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２からなる磁気抵抗素子対１と磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４からなる磁気抵抗素子対２とを備えるセンサチップ１０１が、被検出対象であるロータＲＴと対向するように配設されている。上記センサチップ１０１はその処理回路とともに集積回路化され、モールド樹脂１０２にて一体にモールドされている。具体的には、上記センサチップ１０１は、上記モールド樹脂１０２の内部で図示しないリードフレームの一端に搭載され、その他端から給電端子Ｔ１、出力端子Ｔ２およびＧＮＤ（接地）端子Ｔ３といった各端子がそれぞれ外部へと引き出される構造となっている。また、上記センサチップ１０１の近傍には、モールド樹脂１０２を囲繞するように、上記磁気抵抗素子対１および２にバイアス磁界を付与する磁石（バイアス磁石）３０が配設されている。上記磁石３０は、その長手方向に中空部３１を有する中空円筒状に形成されており、その中空部３１に、上記センサチップ１０１を内蔵するモールド樹脂１０２が挿入されるかたちとなる。

また、こうした構成からなる回転検出装置の実用に際しては一般に、上記センサチップ１０１等をモールドしたモールド樹脂１０２と磁石３０とを適宜のケース部材に収容し、同装置全体を納めた状態でエンジン等に搭載される。図１０に、このような構造を有してエンジン等に搭載される回転検出装置についてその一例を示す。なお、この図１０において、先の図９に示した各要素と機能的に同一の要素については、便宜上、それぞれ同一の符号を付して示している。

図１０に示されるように、この回転検出装置では、モールド樹脂１０２および磁石３０が有底筒状のキャップ部材４０に収容されるとともに、センサ本体となるハウジング樹脂１２０と一体に形成されている。このハウジング樹脂１２０は、例えばエンジン本体との接続に用いられるフランジ１２３を備えるとともに、このフランジ１２３から延設される部分には外部の電子制御装置等とのワイヤリングによる接続コネクタとして機能するコネクタ部１２４を備えている。また、上記各端子Ｔ１〜Ｔ３は、このハウジング樹脂１２０内に一体に設けられて上記コネクタとしての端子をも兼ねる金属ターミナル１００ａ〜１００ｃにそれぞれ電気的に接続されている。

次に、上記センサチップ１０１の上記処理回路をも含めた電気的な構成について、図１１に示す等価回路を併せ参照して説明する。
この図１１に示されるように、磁気抵抗素子対１および２は、電気的にはそれぞれ２つの磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２、あるいは磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４が各々直列接続されたハーフブリッジとして構成されている。そして、磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２の中点電位Ｖａが磁気抵抗素子対１の出力とされ、磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４の中点電位Ｖｂが磁気抵抗素子対２の出力とされる。これら２つの出力は、それぞれ差動増幅器１２ａに入力され、上記中点電位Ｖａと中点電位Ｖｂとの差動出力がさらに比較器１２ｂに入力される。この比較器１２ｂは、所定の閾値電圧Ｖｔｈに基づいて上記差動増幅出力の２値化処理を行う部分であり、この２値化された信号（パルス信号）が出力端子Ｔ２から出力される。このように、上記回転検出装置では磁気抵抗素子対１および２の差動出力と、所定の閾値電圧Ｖｔｈとの交点でセンサ出力の論理レベルが切り替わることに基づいて、ロータＲＴの回転角度等の検出が行われている。

一方、この回転検出装置では、先の図１０にその詳細を示すように、上記キャップ部材４０の内底面４３に上記磁石３０の先端面３３が当接されており、この内底面４３に形成された突起部４５に上記センサチップ１０１が内蔵されたモールド樹脂１０２の先端部が当接されている。そして、これらの当接によって、磁気抵抗素子対１および２と磁石３０との距離であるＭ（ＭＲＥ）−Ｍ（Ｍａｇｎｅｔ）距離ｄが決定されている。すなわちこの回転検出装置においては、上記キャップ部材４０の内底面４３に設けられた上記突起部４５の突出長を通じてロータＲＴとの関係も含めた上記磁気ベクトルの振れ角、換言すれば当該回転検出装置としてのセンシング感度の最適化が図られるようになっている。
特開２００１−１１６８１５号公報 特許第３１０２２６８号公報

一般に、回転検出装置に用いられている上記磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４をはじめとする検出素子や、上記センサチップ１０１とともに集積化される各種処理回路等は、その電気的特性が温度依存性を有するものが多い。このため、例えば回転検出装置が高温環境下におかれて温度が上昇すると、磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４により感知される抵抗値変化は小さくなり、上述した差動増幅信号の出力の振幅も小さくなる。そしてこの場合、上述した差動増幅信号と閾値電圧Ｖｔｈとの交点にばらつきが生じることとなり、ひいてはロータの回転角度等の検出感度の低下も避けられないものとなる。なお従来の回転検出装置では、上述のように磁気抵抗素子対１および２と磁石３０との距離であるＭ（ＭＲＥ）−Ｍ（Ｍａｇｎｅｔ）距離ｄを高精度に調整することにより、回転検出装置としてのセンシング感度の最適化が図られてはいる。しかしながら、こうしたＭ−Ｍ距離の調整は、それら磁石３０とセンサチップ１０１が内蔵されたモールド樹脂１０２との組付け時、すなわち室温において行われるため、上述した温度変化に伴って生じる検出感度の低下が無視できない実情にある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、たとえ温度変化を伴う環境におかれる場合であれ、そのセンシング感度を適正に維持することのできる回転検出装置を提供することを目的とする。

こうした目的を達成するため、請求項１に記載の回転検出装置では、磁気抵抗素子を有するセンサチップと、該センサチップの前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与する磁石とを備え、前記センサチップの近傍にてロータが回転するときに前記磁石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変化を前記磁気抵抗素子を通じて感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置として、前記センサチップはその給電端子および出力端子がリードフレームに接続された状態で非磁性体材料からなるケース本体の舌部に一体に配設されるとともに、前記磁石は筒状に形成されて前記センサチップ共々前記ケース本体の舌部を覆う態様で挿入され、有底筒状の非磁性体材料からなるキャップ部材が前記ケース本体の舌部導出面を塞ぐ態様で同キャップ部材の開口端が前記ケース本体に接合されることによって前記センサチップ共々前記舌部および前記磁石が外部雰囲気から保護される構造を有し、前記磁石の先端面は、温度の上昇に伴って前記磁気抵抗素子と磁石先端との相対距離が短縮される方向に同磁石の位置を調整する調整部材に接合される構造とした。

このように磁気抵抗素子を用いてロータの回転検出を行う回転検出装置では、磁気抵抗素子により感知される抵抗変化率が、上述したＭ−Ｍ距離に依存して２つの極大値（ピーク）を有するかたちで変化することが知られている（例えば特許文献２参照）。そして、回転検出装置のセンサとして検出可能な抵抗変化率は「０．２％」以上であり、同センサとしての検出感度を上げるためには、上記抵抗変化率がより極大値に近づくようにＭ−Ｍ距離を設定することが望ましい。一方、こうした抵抗変化率は、磁気抵抗素子とロータの歯との距離（エアギャップ）や磁石の形状等の諸条件によってその極大値（ピーク）の位置がシフトするため、上記望ましいＭ−Ｍ距離もこれら条件に応じて変化することとなる。しかしながら、これらを一般的に見た場合、エアギャップが「１．１ｍｍ」〜「３．１ｍｍ」の範囲では、上記Ｍ−Ｍ距離を抵抗変化率の極大値のひとつである「０ｍｍ」近傍の値に、換言すれば同Ｍ−Ｍ距離が短縮されるように調整することが望ましいといった結論に至る。すなわち、こうしたかたちでＭ−Ｍ距離の調整が図られることにより、結果的にほぼ全てのエアギャップ範囲において、確実に磁気抵抗素子の抵抗変化率が拡大されるようになる。

この点、回転検出装置としての上記構造によれば、例えば車載エンジンや一般機械等に搭載されて高温環境下におかれる場合であれ、温度上昇に伴う上記調整部材の寸法変化を利用して、該調整部材と接合される磁石と上記磁気抵抗素子との相対距離、すなわち上述したＭ−Ｍ距離を磁気抵抗素子の抵抗変化率が拡大される方向に変化させることができるようになる。そしてこれにより、回転検出装置としての検出感度も、温度変化による影響が抑制されるかたちで高く維持されるようになる。また、上記Ｍ−Ｍ距離の調整は、上記回転検出装置を構成するセンサチップ、ケース本体、磁石およびキャップ部材といった各部品が一体に組み付けられた状態でいわば自動的に行われるため、その実現も容易である。

またこの場合、前記調整部材は、前記ケース本体よりも線膨張係数の大きい非磁性体材料によって形成されることとすれば、上記調整部材としての材料選択の自由度、並びにその配設にかかる自由度が高められるようになる。

なお、この構造に関しては、前記磁気抵抗素子が前記磁石先端から突き出す態様で前記センサチップが前記ケース本体の舌部に配設されている前提のもとに、前記調整部材として前記キャップ部材そのものを用い、同キャップ部材の内底面の一部に前記磁石の先端面を接合する構造が有効である。

この構造は、磁気抵抗素子が磁石先端から突き出すかたちで配設される、いわば上記Ｍ−Ｍ距離が正の値をとる場合に有効な構造であり、特に上記構造では、上記調整部材であるキャップ部材と上記ケース本体との線膨張差により、温度が上昇したときにはキャップ部材の方がより大きく寸法変化して、上記Ｍ−Ｍ距離の短縮が図られるようになる。しかもこの場合、上記調整部材がキャップ部材そのものとして形成されることから、部品数の増加や各部品の組付け工数等の変更を伴うことなく、より容易に上記構造の実現を図ることが可能となる。

また、上記請求項１に記載の構造において、請求項２に記載の発明によるように、前記非磁性体材料としてポリアミド樹脂を用い、同樹脂に含まれるガラス繊維の含有率および形状および大きさおよびガラス繊維の種類の少なくとも１つを通じて前記線膨張係数を調整することとすれば、所望の線膨張係数を有する調整部材を容易に得ることができるようになる。

また、これら請求項１または２に記載の構造において、請求項３に記載の発明によるように、前記ケース本体の舌部には前記センサチップによる検出信号を電気的に処理するとともに、調整用のデータを記憶する不揮発性メモリを有する処理回路チップを併せて配設することとし、この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いて前記センサチップによる検出信号の出力波形を調整する構成とすれば、当該回転検出装置による検出信号としてより適正に調整された出力波形に対して、上述したＭ−Ｍ距離の温度変化に伴う自動補正が施されることとなり、同回転検出装置としてのさらなるセンシング感度の向上が期待できるようになる。

（第１の比較例）
以下、この発明にかかる回転検出装置の実施の形態の説明に先立ち、第１の比較例について、図１〜図４を参照して説明する。なお、先の図９〜図１１に示した従来の回転検出装置の各要素と機能的に同一の要素については、便宜上、それぞれ同一の符号を付して示すこととする。

図１は、この比較例にかかる回転検出装置が、先の図１０に例示した装置と同様、例えば車載エンジンのクランク角センサ等の回転検出用に用いられる回転検出装置に適用される場合について、その一部断面側面構造を模式的に示したものである。また、図２は図１のＡ−Ａに沿った断面構造を模式的に示したものである。

これら図１および図２に併せ示すように、この比較例にかかる回転検出装置は、ベアチップからなるセンシングチップ１０および磁石（バイアス磁石）３０がケース本体２０およびキャップ部材４０により構成されるハウジング内に密閉されて外部雰囲気から保護される構造となっている。

このうち、上記センシングチップ１０は、磁気抵抗素子対１および２を有するセンサチップ１１と、集積回路化されてこれら磁気抵抗素子対１および２により検出される信号の各種処理を行う処理回路チップ１２とから構成されている。

また、上記ケース本体２０は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂等の非磁性体材料からなり、その側壁に例えばエンジン本体と締結されるフランジ２３を備えるとともに、上記フランジ２３から延設される部分には外部の電子制御装置などと接続されるコネクタ部２４を備えている。また、このケース本体２０は上記キャップ部材４０の内方に突出する態様で延設される板状の舌部２１を備えている。この舌部２１には、リードフレーム１３をはじめ、センサチップ１１や処理回路チップ１２の実装面が一体に鋳込まれている。そしてこの舌部２１に、これらセンサチップ１１および処理回路チップ１２が上記リードフレーム１３と電気的に接続されるかたちでそれぞれ実装（搭載）されている。具体的には、上記センサチップ１１と処理回路チップ１２とはボンディングワイヤＷ１によって、また上記処理回路チップ１２とリードフレーム１３の一端とはボンディングワイヤＷ２によってそれぞれ電気的に接続されている。なおこの比較例において、上記リードフレーム１３は、上記コネクタ部２４の端子をもかねる金属ターミナルの一部として形成されており、これら金属ターミナルがそれぞれ、センシングチップ１０の給電端子Ｔ１、出力端子Ｔ２、およびＧＮＤ（接地）端子Ｔ３となる。

一方、上記磁石３０は、例えば円柱の長手方向内部に四角形状の中空部３１を有する筒状に形成されており、上記センシングチップ１０共々、ケース本体２０の舌部２１を覆う態様で挿入されている。この磁石３０は、センサチップ１１に組み込まれている上記磁気抵抗素子対１および２に対してバイアス磁界を付与するものであり、先の図９等に例示したロータの回転時にこのバイアス磁界と協働して生じる磁気ベクトルの変化が上記磁気抵抗素子対１および２の抵抗値変化として感知される。

また、上記キャップ部材４０は有底筒状に形成されており、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂等の非磁性体材料からなる。そして、このキャップ部材４０は、上記ケース本体２０の舌部２１が導出される舌部導出面２２を塞ぐ態様で同キャップ部材４０の開口端４１が上記ケース本体２０に接合されて一体に組み付けられることで、上記センシングチップ１０共々、舌部２１および磁石３０を外部雰囲気から保護する。

図３は、上記センシングチップ１０の内部の等価回路の一例を示したものであり、以下、この図３を参照して、上記回転検出装置の電気的な構成、主に信号処理回路の構成について説明する。

図３に示されるように、そして上述のように、センシングチップ１０はセンサチップ１１とその処理回路である処理回路チップ１２とを備えて構成される。このうち、センサチップ１１は、上述のように磁気抵抗素子対１および２を備え、これら磁気抵抗素子対１および２は、電気的にはそれぞれ磁気抵抗素子ＭＲＥ１およびＭＲＥ２、あるいは磁気抵抗素子ＭＲＥ３およびＭＲＥ４が各々直列接続されたハーフブリッジとして構成されている。そして、磁気抵抗素子ＭＲＥ１とＭＲＥ３との共通接続部には定電圧「＋Ｖ」が印加され、磁気抵抗素子ＭＲＥ２とＭＲＥ４の共通接続部は接地されている。

ここで、上記ブリッジ接続されている磁気抵抗素子対１の中点電位Ｖａと磁気抵抗素子対２の中点電位Ｖｂとはそれぞれ処理回路チップ１２内の差動増幅器１２ａに入力される。そして、この差動増幅器１２ａの出力である上記中点電位Ｖａと中点電位Ｖｂとの差動増幅出力はさらに比較器１２ｂを通じて２値化処理される。こうして２値化処理された２値化信号（パルス信号）が、当該回転検出装置による回転検出信号として上記出力端子Ｔ２を介してから出力される。なお、この比較器１２ｂでは、上記定電圧「＋Ｖ」の抵抗Ｒ１およびＲ２による分圧電圧である閾値電圧Ｖｔｈを基準として上記差動増幅出力の２値化が行われる。

また、この比較例においては、上記処理回路チップ１２は、例えばＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを内部に有して構成されるメモリ回路１２ｃを備えている。このメモリ回路１２ｃは、上記不揮発性メモリに記憶されている調整用のデータをＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換、もしくはデコードした信号をここでは例えば上記差動増幅器１２ａに与えてそのオフセット調整等を行う回路である。ちなみに、この調整用のデータとしては、ａ．処理回路チップ１２中に組み込まれる差動増幅器１２ａのオフセット調整のためのデータ。
ｂ．処理回路チップ１２中に組み込まれる比較器１２ｂの閾値電圧Ｖｔｈを調整するためのデータ。ｃ．処理回路チップ１２中に組み込まれる回路全体の温度補償を行うためのデータ。
等々があるが、図３では便宜上、上記ｂ．や上記ｃ．のデータに基づく調整に関してはそのための詳細な図示を割愛している。

なお、このメモリ回路１２ｃでは、例えば図３に例示するようなクロックによる電圧変調信号が上記調整用のデータとしてデータ用端子Ｔ４（図３、図２）に印加されることにより、これをクロック成分とデータ成分とに復調してそのデータ内容（デジタル信号）を上記不揮発性メモリの該当するアドレスに書き込む。そして、この書き込んだデータを上述のようにＤ／Ａ変換やデコードして生成した信号に基づき、上記差動増幅器１２ａのオフセット調整や比較器１２ｂの閾値調整、温度補償等を行うこととなる。処理回路チップ１２においてこのような調整や温度補償を行うことで、上記磁気抵抗素子ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４と磁石３０やロータ（図９、図１０）との位置関係に応じて定まる検出精度が改善されるようになる。

一方、この比較例にかかる回転検出装置では、先の図１および図２に示されるように、磁石３０の上記ケース本体２０と対向する基端面３２と、ケース本体２０の上記舌部導出面２２との間に調整部材５０が介装されている。この調整部材５０は、上記ケース本体２０よりも線膨張係数の大きい例えばＰＡ６６（ポリアミド６６）樹脂等の非磁性体材料からなる。具体的には、ケース本体２０は上述のようにＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂からなり、その線膨張係数は例えば「２０×１０−６／℃」であり、これに対し上記調整部材５０としては、その線膨張係数が例えば「８０×１０−６／℃」であるポリアミド樹脂（ＰＡ６６）を用いている。そして、これらケース本体２０および調整部材５０は、磁石３０およびキャップ部材４０共々、室温（例えば２５℃）付近で一体に組付けられ、この組付け時に上記磁気抵抗素子対１および２と上記磁石３０の先端との距離であるＭ−Ｍ距離ｄが設定されて、これら磁石３０と磁気抵抗素子対１および２との相対位置が位置決めされる。

そして、この比較例にかかる回転検出装置では、上記磁気抵抗素子対１および２が上記磁石３０の先端面３３から突き出す態様で上記センサチップ１１が上記ケース本体２０の舌部２１に搭載されており、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが例えば「＋０．５ｍｍ」に設定された状態で上述の調整等を通じた最適化が図られているとする。ここで、通常であれば、回転検出装置がその使用に際して高温環境下におかれ、装置全体の温度が例えば「１５０℃」まで上昇したとすると、上記磁気抵抗素子対１および２自体の温度特性によりその抵抗変化率が低下し、ひいては検出感度が低下する。しかしこの比較例にあっては、上記調整部材５０と上記ケース本体２０の舌部２１との上述した線膨張差により、調整部材５０は長さＬ１が舌部２１の寸法変化に対しより大きく変化する。これにより、この調整部材５０に接合されている磁石３０がキャップ部材４０の内底面４３側に移動し、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが短縮されるように、すなわち「０ｍｍ」に近づくように変化するようになる。

図４は、例えば先の特許文献２の記載をもとに、こうした回転検出装置におけるＭ−Ｍ距離と磁気抵抗素子の抵抗変化率との関係を示したものであり、一例としてエアギャップが「１．１ｍｍ」に設定される場合について示したものである。この図４に実線で示されるように、磁気抵抗素子により感知される抵抗変化率は、Ｍ−Ｍ距離に依存して２つの極大値（ピーク）を有するかたちで変化する。なお、上記ピーク間の抵抗変化率の小さい領域は、磁気抵抗素子としての抵抗値変化が不安定な領域であって、当該回転検出装置の使用に際しても信頼のおけない領域となっている。また一般に、こうした回転検出装置による回転検出には、磁気抵抗素子の抵抗変化率が「０．２％」以上である必要がある。そして、磁気抵抗素子のこうした抵抗変化率は温度の上昇に伴って低下（下方にシフト）し、例えば「１５０℃」における抵抗変化率は同図４に点線で示されるようになる。すなわち、室温付近におけるＭ−Ｍ距離が「＋０．５ｍｍ」である場合には、抵抗変化率は室温では点ａに対応する変化率であるのに対して、温度が上昇した「１５０℃」においては点ｂに対応する変化率まで低下するようになる。しかしこの比較例にあっては、温度の上昇に伴い上記調整部材５０が上述の態様で寸法変化することによってＭ−Ｍ距離が「＋０．３ｍｍ」となり、抵抗変化率も点ｃに対応する変化率に維持されるようになる。このように、温度の上昇に伴って、磁石３０と磁気抵抗素子対１および２との相対位置（Ｍ−Ｍ距離ｄ）がいわば自動調整されることで、磁気抵抗素子としての抵抗変化率が補償されるようになり、ひいては回転検出装置としてのセンシング感度も高く維持されるようになる。

なお、こうした抵抗変化率は、磁気抵抗素子とロータの歯との距離（エアギャップ）や磁石の形状等の諸条件によってその極大値（ピーク）の位置がシフトするため、上記望ましいＭ−Ｍ距離もこれら条件に応じて変化する。しかしながら、これらを一般的に見た場合、エアギャップが「１．１ｍｍ」〜「３．１ｍｍ」の範囲では、上記Ｍ−Ｍ距離を抵抗変化率の極大値のひとつである「０ｍｍ」近傍の値に、換言すれば同Ｍ−Ｍ距離が短縮されるように調整することが望ましい。すなわち、こうしたかたちでＭ−Ｍ距離の調整が図られることにより、結果的にほぼ全てのエアギャップ範囲において、確実に磁気抵抗素子の抵抗変化率が拡大（補償）されるようになる。

以上説明したように、この比較例にかかる回転検出装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）磁気抵抗素子対１および２が磁石３０の先端面３３から突き出す態様でセンサチップ１１が上記ケース本体２０の舌部２１に搭載されるときに、調整部材５０を上記ケース本体２０の舌部導出面２２と磁石３０の基端面３２との間に介装することとした。これにより、調整部材５０とケース本体２０との線膨張差により温度が上昇したときに上記調整部材５０の方がより大きく寸法変化することで、上記Ｍ−Ｍ距離の短縮、すなわち磁気抵抗素子における抵抗変化率の拡大（補償）が図られるようになる。また、上記Ｍ−Ｍ距離の調整は、回転検出装置を構成するセンサチップ１１、ケース本体２０、磁石３０およびキャップ部材４０といった各部品が一体に組み付けられた状態でいわば自動的に行われるため、その実現も容易である。

（２）上記調整部材５０として、ケース本体２０よりも線膨張係数の大きい非磁性体材料であるポリアミド樹脂を用いることとした。これにより、上記調整部材５０としての材料選択の自由度、並びにその配設にかかる自由度が高められるようになる。

（３）ケース本体２０の舌部２１には上記センサチップ１１による検出信号を電気的に処理するとともに、調整用のデータを記憶するための不揮発性メモリを内蔵して構成されるメモリ回路１２ｃを有する処理回路チップ１２を併せて配設することとした。これにより、上記メモリ回路１２ｃに記憶されている調整用のデータに基づいて上記センサチップ１１による検出信号の出力波形が調整されるとともに、こうして適正に調整された出力波形に対して上述したＭ−Ｍ距離の温度変化に伴う自動補正が施されることとなり、同回転検出装置としてのさらなるセンシング感度の向上が期待できるようになる。

（４）センシングチップ１０、特に上記センサチップ１１が、上記ケース本体２０の舌部２１にいわゆるベアチップの状態で実装されることとした。このように、センサチップ１１としてベアチップ構造を採用したことで、上記舌部２１上での実装位置を高精度に位
置決めすることができる。また、従来の回転検出装置のように、このセンサチップ１１を樹脂モールドした場合には、モールド時の内部応力による応力歪みも無視できない。この点、この比較例のように、同センサチップ１１をベアチップとして舌部２１上に実装するようにしたことで、このような応力歪みに起因するセンシング特性への影響も回避されるようになる。

（５）こうしてセンサチップ１１をベアチップとして舌部２１に実装しつつも、同センシングチップ１０や磁石３０は舌部２１と共々、ケース本体２０およびキャップ部材４０により密閉された状態におかれるため、外部雰囲気との遮断性も好適に確保されるようになる。

（実施の形態）
次に、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、図５を参照して説明する。この実施の形態にかかる回転検出装置も、回転検出装置としての基本的な部分の構成は先の第１の比較例と同様であるが、この回転検出装置は、前記調整部材、並びにその配設態様が第１の比較例とは異なる装置として構成されている。

すなわち、第１の比較例では、磁石３０の基端面３２と、ケース本体２０の舌部導出面２２との間に調整部材が介装されることとしたが、この実施の形態では、図５に示すように、調整部材をキャップ部材４０ａそのものとして形成するようにしている。このキャップ部材４０ａも、先の第１の比較例にかかる装置と同様、有底筒状に形成されており、その内底面４３が磁石３０の先端面３３と当接して、磁石３０を覆うかたちで配設されている。そして、この実施の形態においては、上記キャップ部材４０ａの内底面４３のうち、該磁石３０と当接する部分が選択的に肉厚に形成されるとともに、この内底面４３の中央には凹部４４が形成されている。そして、キャップ部材４０ａは例えばＰＡ６６（ポリアミド６６）樹脂等の上記ケース本体２０よりも線膨張係数の大きい非磁性体材料からなっている。具体的には、ケース本体２０は、先の第１の比較例と同様、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂からなり、その線膨張係数は例えば「２０×１０−６／℃」であり、これに対しキャップ部材４０ａとしては、その線膨張係数が例えば「８０×１０−６／℃」であるポリアミド樹脂（ＰＡ６６）を用いている。そして、これらケース本体２０およびキャップ部材４０は、磁石３０共々、室温（例えば２５℃）付近で一体に組み付けられ、この組付け時に上記磁気抵抗素子対１および２と上記磁石３０の先端との距離であるＭ−Ｍ距離ｄが設定されて、これら磁石３０と磁気抵抗素子対１および２との相対位置が位置決めされる。

そして、この実施の形態にかかる回転検出装置でも、先の比較例と同様、上記磁気抵抗素子対１および２が上記磁石３０の先端面３３から突き出す態様で上記センサチップ１１が上記ケース本体２０の舌部２１に搭載されており、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが例えば「＋０．５ｍｍ」に設定された状態でその最適化が図られているとする。すなわち、例えば上記ケース本体２０とキャップ部材４０ａとの接合面から磁気抵抗素子対１および２までの長さ
Ｌ２が「２０．０ｍｍ」に、また上記接合面から磁石３０の先端と接合するキャップ部材４０ａの内底面４３までの長さＬ３が「１９．５ｍｍ」にそれぞれ設定されている。ここで、回転検出装置がその使用に際して高温環境下におかれ、装置全体の温度が例えば「１５０℃」まで上昇したとすると、上記キャップ部材４０ａと上記ケース本体２０の舌部２１との線膨張差により、キャップ部材４０ａは舌部２１の寸法変化に対しより大きく変化する。具体的には、上記長さＬ３が「１９．６９５ｍｍ」と変化するのに対して、上記長さＬ２は「２０．０５ｍｍ」と変化し、このキャップ部材４０ａに接合されている磁石３０がキャップ部材４０の内底面４３側に移動し、上記Ｍ−Ｍ距離ｄは「＋０．３５５ｍｍ」に変化するようになる。このような構造によっても、温度の上昇に伴って、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが短縮されるように、すなわち「０ｍｍ」に近づくように自動調整されることで、磁気抵抗素子としての抵抗変化率が補償されるようになり、ひいては回転検出装置としてのセンシング感度も高く維持されるようになる。

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っても、先の第１の比較例による前記（１）〜（５）の効果と同様、もしくはそれに準じた効果が得られるとともに、さらに以下のような効果が得られるようになる。

（６）調整部材としてキャップ部材４０ａそのものを用い、同キャップ部材４０ａの内底面４３の一部を磁石３０の先端面３３を接合することとした。これにより、部品数の増加や上記回転検出装置にかかる各部品の組付け工数等の大きな変更を伴うことなく、容易にその実現を図ることが可能となる。

（第２の比較例）
次に、こうした回転検出装置の第２の比較例について、図６を参照して説明する。この比較例にかかる回転検出装置も、回転検出装置としての基本的な部分の構成は先の比較例、実施の形態と同様であるが、この回転検出装置も、前記調整部材の形状、並びに配設態様が上記比較例、実施の形態とは異なる装置として構成されている。

すなわち、第１の比較例では、磁石３０の基端面３２と、ケース本体２０の舌部導出面２２との間に調整部材が介装されることとしたが、この第２の比較例では、図６に示すように、調整部材６０を上記キャップ部材４０の内底面４３と上記磁石３０の先端面３３との間に介装するようにしている。そして、この調整部材６０は上記ケース本体２０およびキャップ部材４０よりも線膨張係数の大きい材料からなる。具体的には、ケース本体２０およびキャップ部材４０は、先の第１の比較例と同様、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂からなり、その線膨張係数は例えば「２０×１０−６／℃」であるのに対し、調整部材６０としては、その線膨張係数が例えば「８０×１０−６／℃」であるポリアミド樹脂（ＰＡ６６）を用いている。そして、これらケース本体２０、キャップ部材４０および調整部材６０は、磁石３０共々、室温（例えば２５℃）付近で一体に組付けられ、この組付け時に上記磁気抵抗素子対１および２と上記磁石３０の先端との距離であるＭ−Ｍ距離ｄが設定されて、これら磁石３０と磁気抵抗素子対１および２との相対位置が位置決め
される。

そして、この比較例にかかる回転検出装置では、上記磁気抵抗素子対１および２が上記磁石３０の先端面３３の内側に収まる態様で上記センサチップ１１が上記ケース本体２０の舌部２１に配設されており、このＭ−Ｍ距離ｄが例えば「−０．５ｍｍ」に設定された状態でその最適化が図られているとする。ここで、回転検出装置がその使用に際して高温環境下におかれ、装置全体の温度が例えば「１５０℃」まで上昇したとすると、上記調整部材６０と上記ケース本体２０の舌部２１との線膨張差、および上記調整部材６０と上記キャップ部材４０との線膨張差により、調整部材６０の長さＬ４が舌部２１の寸法変化に対しより大きく変化する。これにより、この調整部材６０に接合されている磁石３０がケース本体２０側に移動し、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが短縮されるように、すなわち「０ｍｍ」に近づくように変化するようになる。このような構造によっても、温度の上昇に伴って、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが短縮されるように自動調整されることで、磁気抵抗素子としての抵抗変化率が補償されるようになり、ひいては回転検出装置としてのセンシング感度も高く維持されるようになる。

以上説明したように、この第２の比較例にかかる回転検出装置によっても、先の第１の比較例による前記（１）〜（５）の効果と同様、もしくはそれに準じた効果が得られるとともに、さらに以下のような効果が得られるようになる。

（７）磁気抵抗素子対１および２が磁石３０の先端面３３の内側に収まる態様でセンサチップ１１が上記ケース本体２０の舌部２１に搭載されるときに、調整部材６０を上記キャップ部材４０の内底面４３と上記磁石３０の先端面３３との間に介装することとした。これにより、調整部材６０とキャップ部材４０との線膨張差、および調整部材６０とケース本体２０との線膨張差により温度が上昇したときに上記調整部材６０のほうが大きく寸法変化することで、上記Ｍ−Ｍ距離の短縮、すなわち磁気抵抗素子における抵抗変化率の拡大が図られるようになる。

（８）調整部材６０として、ケース本体２０およびキャップ部材４０よりも線膨張係数の大きい材料を用いることとした。これにより、ケース本体２０とキャップ部材４０とで同一の材料を使用することができるようになるため、調整部材６０としての材料選択の自由度、並びにその配設にかかる自由度がさらに高められるようになる。

（第３の比較例）
次に、こうした回転検出装置の第３の比較例について、図７を参照して説明する。この比較例にかかる回転検出装置も、回転検出装置としての基本的な部分の構成は先の各比較例、実施の形態と同様であるが、この回転検出装置は、２つの調整部材を用いて前記Ｍ−Ｍ距離を調整する装置として構成されている。

すなわち、第３の比較例では、図７に示されるように、上記ケース本体２０の舌部導出面２２と上記磁石３０の基端面３２との間に第１の調整部材５１を、また上記キャップ部材４０の内底面４３と上記磁石３０の先端面３３との間に第２の調整部材６１をそれぞれ介装するようにしている。そして、これら調整部材５１および６１も、先の第１の比較例
と同様、例えばＰＡ６６（ポリアミド６６）樹脂からなるが、この比較例では、それぞれにガラス繊維が含まれており、その含有率および形状および大きさおよびガラス繊維の種類の少なくとも１つを通じてそれらの線膨張係数が調整されている。具体的には、調整部材５１としてはその線膨張係数が例えば「１１０×１０−６／℃」あるポリアミド樹脂（ＰＡ６６）を用い、調整部材６１としてはその線膨張係数が例えば「８０×１０−６／℃」であるポリアミド樹脂（ＰＡ６６）を用いている。また、ケース本体２０は、先の第１の比較例と同様、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂からなり、その線膨張係数は例えば「２０×１０−６／℃」であるが、キャップ部材４０は、やはりポリアミド樹脂（ＰＡ６６）からなって、上記調整部材５１および６１の線膨張係数を吸収し得る線膨張係数に設定されているとする。そして、これらケース本体２０、調整部材５１および６１は磁石３０およびキャップ部材４０共々、室温（例えば２５℃）付近で一体に組み付けられ、この組付け時に上記磁気抵抗素子対１および２と上記磁石３０の先端との距離であるＭ−Ｍ距離ｄが設定されて、これら磁石３０と磁気抵抗素子対１および２との相対位置が位置決めされる。

そして、この比較例にかかる回転検出装置でも、先の第１の比較例と同様、上記磁気抵抗素子対１および２が上記磁石３０の先端面３３から突き出す態様で上記センサチップ１１が上記ケース本体２０の舌部２１に搭載されており、このＭ−Ｍ距離ｄが例えば「＋０．５ｍｍ」に設定された状態でその最適化が図られているとする。ここで、回転検出装置がその使用に際して高温環境下におかれ、装置全体の温度が例えば「１５０℃」まで上昇したとすると、上記調整部材５１と調整部材６１との線膨張差により、調整部材５１の長さＬ５が調整部材６１の長さＬ６の寸法変化に対しより大きく変化する。これにより、これら調整部材５１および６１に接合されている磁石３０がキャップ部材４０の内底面４３側に移動し、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが短縮されるように、すなわち「０ｍｍ」に近づくように変化するようになる。このような構造によっても、温度の上昇に伴って、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが短縮されるように自動調整されることで、磁気抵抗素子としての抵抗変化率が補償されるようになり、ひいては回転検出装置としてのセンシング感度も高く維持されるようになる。

以上説明したように、この第３の比較例にかかる回転検出装置によっても、先の第１の比較例による前記（１）〜（５）の効果と同様、もしくはそれに準じた効果が得られるようになる。

（変形例）
上記第３の比較例にかかる回転検出装置では、上記磁気抵抗素子対１および２が上記磁
石３０の先端面３３から突き出す態様でセンサチップ１１が上記ケース本体２０の舌部２１に搭載されることとした。これに代えて図８に示すように、上記磁気抵抗素子対１および２が上記磁石３０の先端面３３の内側に収まる態様で上記センサチップ１１が搭載される装置に適用してもよい。この場合、第１の調整部材５２の線膨張係数は第２の調整部材６２の線膨張係数よりも小さくなるように設定する必要がある。具体的には、調整部材５２としてはその線膨張係数が例えば「８０×１０−６／℃」であるポリアミド樹脂（ＰＡ６６）を用い、調整部材６２としてはその線膨張係数が例えば「１１０×１０−６／℃」であるポリアミド樹脂（ＰＡ６６）を用いている。また、キャップ部材４０もポリアミド樹脂（ＰＡ６６）からなって、これら調整部材５２および６２の線膨張係数を吸収し得る線膨張係数に設定されることは上記第３の比較例と同様である。そして、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが例えば「−０．５ｍｍ」に設定されている状態でその最適化が図られているとする。ここで、回転検出装置がその使用に際して高温環境下におかれ、装置全体の温度が例えば「１５０℃」まで上昇したとすると、上記調整部材５２と調整部材６２との線膨張差により調整部材６２の長さＬ６が調整部材５２の長さＬ５の寸法変化に対しより大きく変化する。これにより、これら調整部材５２および６２に接合されている磁石３０がケース本体２０側に移動し、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが短縮されるように、すなわち「０ｍｍ」に近づくように変化するようになる。このような構造によっても、温度の上昇に伴って、上記Ｍ−Ｍ距離ｄが短縮されることで、上記と同様の効果が得られるようになる。

（その他の実施の形態）
その他、上記各比較例、実施の形態、ならびに上記変形例に共通して変更可能な要素としては以下のようなものがある。

・上記第１及び第２の比較例、上記実施の形態では、調整部材として、ＰＡ６６（ポリアミド６６）樹脂を用いることとしたが、これに代えて上記第３の比較例および変形例と同様、樹脂中にガラス繊維を含有するようにしてもよい。上記樹脂中に含有されるガラス繊維の含有率、形状、大きさあるいはガラス繊維の種類の少なくとも１つを変更することによって、所望の線膨張係数を有する調整部材が得られるようになる。

・上記各比較例および実施の形態およびそれらの変形例では、調整部材としてＰＡ６６（ポリアミド６６）樹脂を用いることとしたが、その他樹脂やセラミックス等の非磁性体材料を用いてもよいし、磁性体材料を用いてもよい。ただし、上記調整部材（５０〜５２、６０〜６２）として磁性体材料を用いる場合には、磁石３０から磁気抵抗素子に付与されるバイアス磁界に影響を及ぼさない領域にて用いることが望ましい。

・上記調整部材として温度の上昇に伴って形状変化するバイメタルや形状記憶合金を用いることも可能である。要は、回転検出装置の磁気検出に影響を及ぼさない範囲内で、温度の上昇に伴って寸法変化する部材であれば、調整部材として採用することができる。

・上記各比較例および実施の形態およびそれらの変形例では、調整部材が少なくともケース本体２０よりも線膨張係数の大きい材料からなることとした。しかしながら、温度の上昇に伴うこれら各部材間の線膨張差による寸法変化を利用して磁気抵抗素子と磁石３０先端との相対距離（Ｍ−Ｍ距離ｄ）の短縮を図ることが可能であれば、調整部材の線膨張係数は上記範囲内に限定されない。

回転検出装置の第１の比較例について、その全体構造を模式的に示す一部断面側面図。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す模式的に示す断面図。 同比較例にかかる回転検出装置を構成するセンシングチップ内部の等価回路を示す回路図。 回転検出装置における磁気抵抗素子対と磁石との距離に対する抵抗変化率の関係を示すグラフ。 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、その全体構造を模式的に示す一部断面側面図。 この発明にかかる回転検出装置の第２の比較例について、その全体構造を模式的に示す一部断面側面図。 この発明にかかる回転検出装置の第３の比較例について、その全体構造を模式的に示す一部断面側面図。 同第３の比較例の変形例について、その全体構造を示す一部断面側面図。 従来の回転検出装置の平面構造を、被検出回転体との関係も含めてその概要を模式的に示す平面図。 同従来の回転検出装置の一例についてその断面構造を模式的に示す断面図。 同従来の回転検出装置について、そのセンシングチップ内部の等価回路の一例を示す回路図。

符号の説明

１、２…磁気抵抗素子対、１０…センシングチップ、１１…センサチップ、１２…処理回路チップ、１２ａ…差動増幅器、１２ｂ…比較器、１２ｃ…メモリ回路、１３…リードフレーム、２０…ケース本体、２１…舌部、２２…舌部導出面、２３…フランジ、２４…コネクタ部、３０…磁石、３１…中空部、３２…基端面、３３…先端面、４０、４０ａ…キャップ部材、４１…開口端、４３…内底面、４４…凹部、４５…突起部、５０〜５２、６０〜６２…調整部材、１０１…センサチップ、１０２…モールド樹脂、１２０…ハウジング樹脂、１２３…フランジ、１２４…コネクタ部、１００ａ〜１００ｃ…金属ターミナル、Ｔ１…給電端子、Ｔ２…出力端子、Ｔ３…ＧＮＤ（接地）端子、Ｔ４…データ用端子、Ｗ１、Ｗ２…ボンディングワイヤ、ＭＲＥ１〜ＭＲＥ４…磁気抵抗素子、ＲＴ…ロータ。

Claims (3)

1. 磁気抵抗素子を有するセンサチップと、該センサチップの前記磁気抵抗素子にバイアス磁界を付与する磁石とを備え、前記センサチップの近傍にてロータが回転するときに前記磁石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変化を前記磁気抵抗素子を通じて感知して前記ロータの回転態様を検出する回転検出装置において、
   前記センサチップはその給電端子および出力端子がリードフレームに接続された状態で非磁性体材料からなるケース本体の舌部に一体に配設されるとともに、前記磁石は筒状に形成されて前記センサチップ共々前記ケース本体の舌部を覆う態様で挿入され、有底筒状の非磁性体材料からなるキャップ部材が前記ケース本体の舌部導出面を塞ぐ態様で同キャップ部材の開口端が前記ケース本体に接合されることによって前記センサチップ共々前記舌部および前記磁石が外部雰囲気から保護される構造を有し、前記磁気抵抗素子は、前記磁石先端から突き出す態様で前記センサチップが前記ケース本体の舌部に配設されてなり、前記磁石の先端面は、前記ケース本体よりも線膨張係数の大きい非磁性体材料によって前記キャップ部材として形成されて温度の上昇に伴い前記磁気抵抗素子と磁石先端との相対距離が短縮される方向に同磁石の位置を調整する調整部材に接合されてなる
   ことを特徴とする回転検出装置。
2. 前記非磁性体材料はポリアミド樹脂からなり、ガラス繊維の含有率および形状および大きさおよびガラス繊維の種類の少なくとも１つを通じて前記線膨張係数が調整されてなる
   請求項１に記載の回転検出装置。
3. 前記ケース本体の舌部には前記センサチップによる検出信号を電気的に処理するとともに調整用のデータを記憶する不揮発性メモリを有する処理回路チップが配設されてなり、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いて前記センサチップによる検出信号の出力波形を調整する
   請求項１または２に記載の回転検出装置。

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