JP5881925B1 - 磁気センサ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

磁気抵抗効果素子（１）が実装された基板（２）と、磁気抵抗効果素子（１）のバイアス磁界を形成する磁石（３）と、磁気成分を含む被検知物（６）が搬送される搬送路側に開口（４ａ）が形成され、搬送路側に磁気抵抗効果素子（１）を配置して基板（２）および磁石（３）を収容部（４ｈ）に収容する筐体（４）と、収容部（４ｈ）の開口（４ａ）側の面を覆うカバー（５）と、を備える。筐体（４）は、開口（４ａ）の搬送路側に基板（２）を被検知物（６）の搬送方向（７）に架橋して保持する段差部（４ｂ）、および、段差部（４ｂ）に連続して開口（４ａ）から搬送方向側の外側面に通じる溝（４ｃ）が形成されている。

Description

この発明は、紙幣などに印刷されている磁気パターンを検出する磁気センサ装置およびその製造方法に関するものである。

紙幣などの真贋を判定するために、紙幣に印刷されている磁気パターンを検出する磁気センサ装置が用いられている。磁気センサ装置は、磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加する磁石、磁気抵抗効果素子および磁石を保持する筐体、ならびに、磁気抵抗効果素子を保護するカバーを備える。磁気センサ装置は、筐体に磁石および磁気抵抗効果素子を固定し、カバーで被覆される。

特許文献１には、簡易な工程で金属カバーを形成し、かつ、容易に金属カバーと本体部との抜け止め固定できる磁気センサの構造が開示されている。特許文献１の磁気センサでは、金属カバーに設けられた金属カバー側係合部と、絶縁性ケースに設けられた絶縁性ケース側係合部とが互いに係合することにより、金属カバーが絶縁性ケースに固定されている。

特許文献２の磁気センサでは、ケースの側面に爪部係合溝を設け、カバーに爪部係合溝に係合されるカバー固定爪部を設けるとともに、爪部係合溝に、その内部に突出する凸部を設け、カバーに切欠部を設ける。ケースに対してカバーを所定位置にスライドさせたとき、凸部に切欠部が係合して、両者が位置決め固定される。

特開平１１−６６５１７号公報 特開２００１−５９８６０号公報

特許文献１および特許文献２に記載の磁気センサは、磁気センサを構成する本体部と金属カバーとの固定に際して、金属カバーに設けられた係止片を用いて金属カバーを絶縁性ケースに固定する構造である。それらの磁気センサでは、従来必要としていた固定用の封止樹脂を用いずに、ケースに金属カバーを固定する手段に特化している。特許文献１および特許文献２に記載の磁気センサでは、磁気抵抗効果素子は封止されない。

ケースに、磁気抵抗効果素子が実装された基板と、金属カバーとを接着固定する場合、すなわちケースに独立な２つの物品を接着固定する場合、たとえば、ケースと基板とをはじめに接着固定し、その後、基板が接着固定されたケースと金属カバーとを固定するので、固定作業を分けなければならない課題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、磁気センサ装置において、磁気抵抗効果素子が実装された基板と磁気抵抗効果素子を保護するカバーとを、同時に筐体に接着固定することを目的とする。

上述の目的を達成するためこの発明に係る磁気センサ装置は、磁気抵抗効果素子が実装された基板と、磁気抵抗効果素子のバイアス磁界を形成する磁石と、磁気成分を含む被検知物が搬送される搬送路側に開口が形成され、搬送路側に磁気抵抗効果素子を配置して基板および磁石を収容する筐体と、筐体の開口側の面を覆うカバーと、を備える。筐体は、開口の搬送路側に基板を被検知物の搬送方向に架橋して保持する段差部、および、段差部に連続して開口から搬送方向側の外側面に通じる溝が形成されている。

この発明に係る磁気センサ装置の製造方法は、磁気成分を含む被検知物が搬送される搬送路側に開口が形成され、かつ、搬送路側に磁気抵抗効果素子を配置して、磁気抵抗効果素子が実装された基板、および、磁気抵抗効果素子のバイアス磁界を形成する磁石を収容するよう形成された筐体の、開口の搬送路側に基板を被検知物の搬送方向に架橋して保持しうる段差部、および、段差部に連続して開口から搬送方向側の外側面に通じる溝、に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、開口の段差部に基板を被検知物の搬送方向に架橋して載置する基板載置工程と、筐体の開口側の面に、筐体の開口側の面を覆うカバーを載置するカバー載置工程と、基板載置工程およびカバー載置工程の後に、接着剤を硬化する接着剤硬化工程と、を備える。

この発明に係る磁気センサ装置およびその製造方法は、基板を被検知物の搬送方向に架橋して保持する開口に形成した段差部に連続して、開口から搬送方向側の外側面に通じる溝部を設けたので、磁気抵抗効果素子が実装された基板と磁気抵抗効果素子を保護するカバーとを、同時に筐体に接着固定することができる。

基本的な構造の磁気センサ装置を主走査方向に見た断面図である。 この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置を主走査方向に見た断面図である。 図２の接着部を拡大した断面図である。 実施の形態１に係る筐体の斜視図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置の分解断面図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置の筐体に接着剤を塗布した状態を示す断面図である。 基板を段差部に載置した状態を示す断面図である。 カバーを筐体に載置した状態を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置を主走査方向に見た断面図である。 この発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置を主走査方向に見た断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

実施の形態１．
図１は、基本的な構造の磁気センサ装置を主走査方向に見た断面図である。磁気センサ装置は、筐体４と、磁気抵抗効果素子１が実装された金属キャリアを含む基板２と、磁気抵抗効果素子１を保護するカバー５と、を備えている。基板２は、筐体４の開口４ａに形成された段差部４ｂに接着剤１１ａで接着される。カバー５は、筐体の開口外縁４ｄに接着剤１１ｂで接着される。

筐体４に、基板２とカバー５とを接着固定するには、まず基板２が接着される筐体４の段差部４ｂおよび開口外縁４ｄならびに溝４ｃに塗布および伸展した接着剤１１ａによって、基板２を筐体４の段差部４ｂに接着固定する。次に、カバー５を筐体４の開口外縁４ｄに接着固定する。なお、接着剤１１の厚みは、カバー５と筐体４の開口外縁４ｄとの間よりも大きいが、カバー５と筐体４の溝４ｃとが接着固定されているといってもよい。図１の磁気センサ装置では、基板２を接着する工程とカバー５を接着する工程の２段階となっている。

図２は、この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置を主走査方向に見た断面図である。磁気成分を含む紙幣等の被検知物６は、磁気センサ装置のカバー５側を搬送方向７に沿って搬送される。磁気センサ装置は、磁気抵抗効果素子１、磁気抵抗効果素子１が実装された基板２、磁気抵抗効果素子１のバイアス磁界を形成する磁石３、基板２および磁石３を収納し保持する筐体４、および、磁気抵抗効果素子１を覆って筐体４に固定されるカバー５を備えている。

磁石３は、搬送路が横切る空間に磁界を形成している。磁気センサ装置は、被検知物６の磁気成分によって磁界が変化するのを検知し、被検知物６の磁気パターンを検出する。磁気抵抗効果素子１は、基板２の上に、図２の紙面に直交する方向に並んで配置されている。この磁気抵抗効果素子１が配列されている方向を主走査方向という。主走査方向は、一般に被検知物６の搬送路の面に平行で、搬送方向７に直交する方向である。

磁石３の磁極の配置は１種類に決まっているわけではないが、磁石３の一方の磁極から出た磁力線は、被検知物６が搬送される搬送路を鎖交して他方の磁極に入る。カバー５は非磁性であって、磁石３の磁力線はカバー５に影響されることなくそれを透過する。磁気抵抗効果素子１は、磁石３の磁界中に配置され、磁石３は、磁気抵抗効果素子１のバイアス磁界を形成している。

筐体４は、基板２および磁石３を収容する収容部４ｈが形成されている。収容部４ｈは搬送路側に開口４ａが形成されている。筐体４は、搬送路側に開口４ａが形成され、開口４ａから磁石３が収容部４ｈに挿入されて収容される。収容部４ｈには、搬送面に対向して開口４ａに基板２を架橋して保持する段差部４ｂが形成されている。なお、図２に示す収容部４ｈでは、磁石３が開口４ａから収容部４ｈに挿入されるように描かれている。もちろん、筐体４の搬送路とは反対側の筐体４の底部に底部開口を設け、この底部開口から磁石３を挿入し、収容部４ｈに磁石３を収容してもよい。この場合の磁石３の固定は、底部開口を封止する封止部材によって固定するなどの手法が考えられる。また、主走査方向における筐体４の端部まで収容部４ｈを連通させて筐体４の側方に側方開口を形成し、この側方開口から主走査方向に磁石３を挿入し、収容部４ｈに磁石３を収容してもよい。

搬送路側のカバー５が接触する筐体４の開口外縁４ｄは、開口４ａから搬送方向側の外側面（側壁４ｇ）に近づくにつれて搬送路から遠ざかる方向に傾斜している。このように傾斜している開口外縁４ｄは、筐体４の主走査方向に延在する側壁４ｇと連続している。同じく、筐体４の溝４ｃは、開口４ａから搬送方向側の外側面に近づくにつれて搬送路から遠ざかる方向に傾斜している。このように傾斜している溝４ｃは、筐体４の主走査方向に延在する側壁４ｇと連続している。つまり、開口外縁４ｄ及び溝４ｃは、開口４ａと側壁４ｇとの間であって、主走査方向に延在しているものである。詳しくは、開口外縁４ｄと溝４ｃは、主走査方向に沿って、交互に複数形成されているといえる。また、溝４ｃは、主走査方向に沿って形成された開口外縁４ｄの上に、搬送方向７に沿う窪みとして複数形成されているともいえる。さらに、開口外縁４ｄは、主走査方向に沿って形成され、搬送方向７に沿う突起部として複数形成されているともいえる。この複数の突起部の間に形成されたものが溝４ｃである。カバー５は、筐体４の開口外縁４ｄに沿うように、形成されている。基板２およびカバー５は、接着剤１１で筐体に固定される。カバー５と溝４ｃとの間にも接着剤１１が介在している。

図３は、図２の接着部を拡大した断面図である。筐体４には、段差部４ｂに連続して、開口４ａから搬送方向側の外側面に通じる溝４ｃが形成されている。詳しくは、搬送方向７において段差部４ｂと溝４ｃとは連続している。段差部４ｂと溝４ｃとの接続部分は同じ高さ、もしくは、段差部４ｂよりも溝４ｃの方が高ければよい。但し、段差部４ｂよりも溝４ｃの方が高い場合、溝４ｃの高さは、基板２が段差部４ｂに載置されたとき、段差部４ｂから押し出される接着剤１１が、溝４ｃへ流れ込める程度の高さである必要がある。溝４ｃは、開口４ａから搬送方向側の外側面に近づくにつれて搬送路から遠ざかる方向に傾斜している。基板２は、接着剤１１で段差部４ｂに接着される。基板２が段差部４ｂに載置されたとき、段差部４ｂから押し出された余剰分の接着剤１１が、溝４ｃに入り込む。すなわち、溝４ｃは接着剤１１の接着剤溜まりとして作用する。予め、接着剤１１は溝４ｃにも塗布されている。よって、カバー５を筐体４に固定したとき、段差部４ｂにある余剰分の接着剤１１と予め塗布されている接着剤１１とが、溝４ｃとカバー５との間に存在することになる。予め、溝４ｃに充填されるように接着剤１１を塗布するが、その塗布量は、段差部４ｂから押し出されてできる余剰分の接着剤１１を考慮しておく必要がある。カバー５は、筐体４の傾斜面と搬送方向側の外側面に接着剤１１で接着固定されている。段差部４ｂと溝４ｃとが連続している部分に接着剤１１が残存している場合、基板２を固定する接着剤１１とカバー５を固定する接着剤１１は、溝４ｃの接着剤１１を介して連続している。カバー５及び開口外縁４ｄを固定する接着剤１１と、カバー５及び溝４ｃを固定する接着剤１１とは連続している。

図４は、実施の形態１に係る筐体の斜視図である。筐体４には、主走査方向に沿って複数箇所、開口４ａから搬送方向側の外側面に通じる溝４ｃが形成されている。以下、実施の形態１に係る磁気センサ装置の製造方法について、図５から図８を用いて説明する。

図５は、実施の形態１に係る磁気センサ装置の分解断面図である。図５では、磁石３が省略されている。筐体４に基板２とカバー５を固定するには、段差部４ｂに接着剤１１を塗布し、溝４ｃに接着剤１１が充填されるように段差部４ｂに接着剤を塗布する。接着剤１１の塗布後に、基板２を段差部４ｂに載置する。そして、カバー５を開口外縁４ｄに載置して密着させ、接着剤を硬化させる。

図６は、実施の形態１に係る磁気センサ装置の筐体に接着剤を塗布した状態を示す断面図である。筐体４の搬送方向前後両側の段差部４ｂおよび開口外縁４ｄに接着剤１１を塗布する。このとき、接着剤溜まりの溝４ｃにも接着剤１１が充填されるように塗布する。溝４ｃへの塗布量は、前述のとおりである。図６では、磁石３が省略されているが、接着剤１１を塗布して基板２を載置するときには、磁石３は収容部４ｈに収容固定されている。少なくとも、基板２を段差部４ｂに接着剤１１で固定したときには、磁石３と基板２とが接触している。

磁石３と基板２とを接触させることで、基板２の反りやたわみを軽減することができる。また、磁石３と基板２とを接触させることで、磁気抵抗効果素子１や基板３の回路素子などからの発熱を逃すヒートシンクとして磁石３を機能させることができる。これは、基板２を搬送方向７に対向している段差部４ｂに架橋して固定することで、基板２と磁石３との接触面積を広く取ることが容易であるからである。また、段差部４ｂから押し出されてできる余剰分の接着剤１１が、磁石３側に流れ込みにくい。そのため、磁石３の搬送方向７における長さを長くすることができ、基板２と磁石３との接触面積をさらに広く取ることが容易である。磁石３をヒートシンクとして機能させる場合は、磁石３から筐体４の外部へ排熱できるような、磁石３と熱的に連続したバスバーなどの熱伝導性の良い排熱部材を採用してもよい。さらに、基板２から磁石３への熱伝導効率を上げるために、熱伝導シートや熱伝導ジェルなどの熱伝導部材を基板２と磁石３との間に挟んでもよい。

図７は、基板を段差部に載置した状態を示す断面図である。図７でも、磁石３は省略されている。被検知物６の搬送方向７に対向している段差部４ｂに基板２を架橋して載置する。このとき、基板２を段差部４ｂに押圧することにより、段差部４ｂに塗布されている接着剤１１のうち、一部が接着剤溜まりの溝４ｃに流れ込む。この流れ込んだ余剰分の接着剤１１と予め溝４ｃに塗布されていた接着剤１１とで、溝４ｃに接着剤１１が十分充填される。搬送路側のカバー５が接触する筐体４の開口外縁４ｄ、および溝４ｃは、開口４ａから搬送方向側の外側面に近づくにつれて搬送路から遠ざかる方向に傾斜しているので、開口外縁４ｄと溝４ｃの接着剤１１は、一箇所に留まることなく、開口外縁４ｄと溝４ｃに満遍なく塗布される。

図８は、カバーを筐体に載置した状態を示す断面図である。カバー５を、接着剤溜まりの溝４ｃが形成されている筐体４の開口外縁４ｄに載置することにより、開口外縁４ｄに塗布されている接着剤１１により、開口外縁４ｄとカバー５とが接着される。このとき、開口外縁４ｄに塗布されている接着剤１１のうち、余剰分の接着剤１１は、接着剤溜まりの溝４ｃに流れ込むと共に、筐体４の主走査方向に延在する側壁４ｇに流れ出す。もちろん、基板２の載置時に段差部４ｂから押し出されてできる余剰分の接着剤１１が、側壁４ｇに流れ出してもよい。側壁４ｇに流れ出した接着剤１１により、側壁４ｇとカバー５とが接着される。加えて、接着剤溜まりの溝４ｃに充填されている接着剤１１により、カバー５と接着剤溜まりの溝４ｃとが接着される。このようにして、カバー５と筐体４とが接着される。このとき、筐体４と基板２およびカバー５とは接着剤１１により仮固定されているので、この後、加熱硬化等により接着剤１１を硬化して、筐体４に基板２およびカバー５を固定する。

図１に示す磁気センサ装置では、例えば、筐体４へ基板２を加熱硬化等により接着固定した後、カバー５を加熱硬化等により接着固定する。それに対して、実施の形態１に係る磁気センサ装置は、筐体４へ基板２およびカバー５を仮固定した後、加熱硬化等により筐体４に基板２およびカバー５を固定している。すなわち、基板２およびカバー５は、同時に接着固定される。ここで、同時にとは、接着剤の塗布と加工硬化がそれぞれ１回で行われることをいう。その結果、加熱硬化等の硬化工程が削減され、製造工程が簡略化される。加熱工程が１回で済むので、磁気抵抗効果素子１への熱ストレスが削減され、磁気センサ装置の信頼性が向上する。また、段差部４ｂに基板２を架橋して載置したときにはみ出た接着剤１１は、接着剤溜まりの溝４ｃへ流れ込むので、接着剤除去の作業の必要が無く、作業が軽減される。同じく、カバー５を開口外縁４ｄに載置したときにはみ出た接着剤１１は、接着剤溜まりの溝４ｃへ流れ込むので、接着剤除去の作業の必要が無く、作業が軽減される。

実施の形態２．
図９は、この発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置を主走査方向に見た断面図である。実施の形態２では、基板２とカバー５の間に両面粘着テープ２１を備える。両面粘着テープ２１は、カバー５と基板２とを接着するために用いられる。基板２は、基板２の磁気抵抗効果素子１が実装された側と同じ側に、磁気抵抗効果素子１を囲むようにダム基板２ａを備えている。磁気抵抗効果素子１を含む、ダム基板２ａに囲まれた領域は、必要に応じて樹脂モールドされる。そのとき、樹脂モールドの高さは、ダム基板２ａの高さと同一である。

図８に示される工程において、カバー５を筐体４の開口外縁４ｄに載置する際に、カバー５の基板２側にあらかじめ両面粘着テープ２１が貼り付けられた状態で、カバー５を筐体４に載置する。両面粘着テープ２１により、カバー５と基板２のダム基板２ａとが接着される。なお、ダム基板２ａに囲まれた領域が樹脂モールドされているときは、樹脂モールドも同時に両面粘着テープ２１により、カバー５と接着される。

以上のように、実施の形態２の磁気センサ装置によれば、磁気抵抗効果素子１が搭載された基板２とカバー５とは、実施の形態１以上に密着した固定が可能となる。両面粘着テープ２１をカバー５に貼付するのは、段差部４ｂに接着剤１１を塗布する前に行われるので、基板２およびカバー５の接着工程が影響されることはない。

実施の形態３．
図１０は、この発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置を主走査方向に見た断面図である。実施の形態３に係る磁気センサ装置は、カバー５を筐体４に固定するねじ３１を備えている。ねじ３１は、カバー５を筐体４に固定するために用いられる。カバー５には、ねじ３１を通す端子穴５ａが形成されている。筐体４には、カバー５が載置された状態で端子穴５ａの位置に、ねじ３１に螺合するめねじが形成されている。

図８に示される工程において、カバー５を筐体４の開口外縁４ｄに載置したときに、ねじ３１をカバー５の端子穴５ａを通して、筐体４に形成されためねじに固定する。筐体４が金属であれば、ねじ３１によって筐体４とカバー５とが電気的に接続される。筐体４が非金属であってもカバー５を他部とＧＮＤ接続をするための中継端子とすることが可能となる。

以上のように、この発明のおける実施の形態３の磁気センサ装置によれば、カバー５を電気的にＧＮＤ接続することが可能となる。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本出願は、２０１４年７月２５日に出願された、日本国特許出願特願２０１４−１５１８４４号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０１４−１５１８４４号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。

１ 磁気抵抗効果素子、２ 基板、２ａ ダム基板、３ 磁石、４ 筐体、４ａ 開口、４ｂ 段差部、４ｃ 溝、４ｄ 開口外縁、４ｇ 側壁、４ｈ 収容部、５ カバー、５ａ 端子穴、６ 被検知物、７ 搬送方向、１１ 接着剤、２１ 両面粘着テープ、３１ ねじ。

Claims (8)

1. 磁気抵抗効果素子が実装された基板と、
   前記磁気抵抗効果素子のバイアス磁界を形成する磁石と、
   磁気成分を含む被検知物が搬送される搬送路側に開口が形成され、前記搬送路側に前記磁気抵抗効果素子を配置して前記基板および前記磁石を収容する筐体と、
   前記筐体の前記開口側の面を覆うカバーと、
   を備え、
   前記筐体は、前記開口の前記搬送路側に前記基板を前記被検知物の搬送方向に架橋して保持する段差部、および、前記段差部に連続して前記開口から前記搬送方向側の外側面に通じる溝、が形成されている磁気センサ装置。
2. 前記搬送路側の前記カバーが接触する前記筐体の面は、前記開口から前記搬送方向側の外側面に近づくにつれて前記搬送路から遠ざかる方向に傾斜している、請求項１に記載の磁気センサ装置。
3. 前記溝の底面は、前記開口から前記搬送方向側の外側面に近づくにつれて前記搬送路から遠ざかる方向に傾斜している、請求項２に記載の磁気センサ装置。
4. 前記基板および前記カバーは、接着剤で前記筐体に固定される、請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
5. 前記筐体は、前記搬送方向に直交する方向に沿って前記筐体に形成された開口外縁に前記カバーが固定され、
   前記溝は、前記開口外縁の上に、前記搬送方向に沿う窪みとして複数形成されているものである、請求項４に記載の磁気センサ装置。
6. 前記カバーと前記溝との間には、前記接着剤が介在している、請求項４または５に記載の磁気センサ装置。
7. 前記段差部と前記溝の前記接着剤は連続している、請求項４から６のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
8. 磁気成分を含む被検知物が搬送される搬送路側に開口が形成され、かつ、前記搬送路側に磁気抵抗効果素子を配置して、前記磁気抵抗効果素子が実装された基板、および、前記磁気抵抗効果素子のバイアス磁界を形成する磁石を収容するよう形成された筐体の、前記開口の前記搬送路側に前記基板を前記被検知物の搬送方向に架橋して保持しうる段差部、および、前記段差部に連続して前記開口から前記搬送方向側の外側面に通じる溝、に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
   前記開口の前記段差部に前記基板を前記被検知物の搬送方向に架橋して載置する基板載置工程と、
   前記筐体の前記開口側の面に、前記筐体の前記開口側の面を覆うカバーを載置するカバー載置工程と、
   前記基板載置工程および前記カバー載置工程の後に、前記接着剤を硬化する接着剤硬化工程と、
   を備える磁気センサ装置の製造方法。

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