JP5996393B2

JP5996393B2 - 磁気センサ

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Publication number: JP5996393B2
Application number: JP2012255042A
Authority: JP
Inventors: 直宏西脇; 谷口　政弘; 政弘谷口
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-11-21
Also published as: JP2014102180A

Description

本発明は、磁気センサに関する。

従来の技術として、間隔をあけて対向する一対の対向部を有し、該一対の対向部の間に無磁束の領域が形成されたＵ字形磁石と、通過する磁束密度に応じて出力電圧が変化するホール素子と、を備えたセンサが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このセンサは、検出対象物が近づくと、Ｕ字形磁石が作る磁場が変化するため、無磁束の領域に磁束が生じる。センサは、当該磁束をホール素子により検出するので、検出対象物を検出することができる。

特開２００６−３１７３５２号公報

しかし、従来のセンサは、ホール素子が無磁束の領域に配置されるので、検出対象物が近づくことによる磁束の増加が十分でなく、必要な出力が得られない可能性がある。

従って、本発明の目的は、検出対象物の検出精度を向上させることができる磁気センサを提供することにある。

本発明の一態様は、対向する第１の基部及び第２の基部と、第１の基部の一方側及び他方側から延びて形成され、第２の基部に面した第１の基部の第１の内壁よりも、一方側の第１の端部及び他方側の第２の端部が第２の基部側に位置する第１の延長部及び第２の延長部と、第２の基部の一方側及び他方側から延びて形成され、第１の基部に面した第２の基部の第２の内壁よりも、一方側の第３の端部及び他方側の第４の端部が第１の基部側に位置する第３の延長部及び第４の延長部と、対向する第１の端部及び第３の端部により形成された第１のスリットと、対向する第２の端部及び第４の端部により形成された第２のスリットと、第１の基部、第２の基部、第１の延長部乃至第４の延長部を含んで構成されて筒形状となる本体の端部に設けられ、筒形状を有する第３の基部と、を有する磁石を備え、磁石は、本体の端部に第３の基部が設けられることによって全体が貫通孔を有する筒形状となり、本体は、第３の基部側の端部の反対の端部が第１の磁極を有し、第３の基部は、本体側の端部の反対の端部が第１の磁極と異なる第２の磁極を有すると共に貫通孔が延びる方向と直交する方向に本体を切断した断面よりも小さい断面を有する磁気センサを提供する。

本発明によれば、検出対象物の検出精度を向上させることができる。

図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサの斜視図であり、（ｂ）は、磁気センサの正面図、（ｃ）は、磁気センサの側面図、（ｄ）は、磁気センサの後面図、（ｅ）は、磁性体と磁気センサとの位置関係を示す斜視図である。図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサの磁石を図１（ｂ）に示すII（ａ）-II（ａ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｂ）は、磁石を図１（ｂ）に示すII（ｂ）-II（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサの磁石が形成する磁場の磁気ベクトルの概略図であり、（ｃ）は、第１の磁気センサ素子が配置される領域の磁気ベクトルの変化を示す概略図であり、（ｄ）は、第１の磁気センサ素子及び第２の磁気センサ素子の回路図であり、（ｅ）は、第１の磁気センサ素子及び第２の磁気センサ素子の出力を示すグラフである。図４（ａ）は、第２の実施の形態に係る磁気センサの斜視図であり、（ｂ）は、磁石に磁気センサＩＣを挿入した場合の斜視図であり、（ｃ）は、磁気センサＩＣの後方側の斜視図であり、（ｄ）は、磁気センサＩＣの正面図であり、（ｅ）は、磁気センサＩＣが挿入された磁石の側面図である。図５（ａ）は、第３の実施の形態に係る磁気センサの磁石の斜視図であり、（ｂ）は、第４の実施の形態に係る磁気センサの磁石の斜視図である。

（実施の形態の要約）
実施の形態に係る磁気センサは、対向する第１の基部及び第２の基部と、第１の基部の一方側及び他方側から延びて形成され、第２の基部に面した第１の基部の第１の内壁よりも、一方側の第１の端部及び他方側の第２の端部が第２の基部側に位置する第１の延長部及び第２の延長部と、第２の基部の一方側及び他方側から延びて形成され、第１の基部に面した第２の基部の第２の内壁よりも、一方側の第３の端部及び他方側の第４の端部が第１の基部側に位置する第３の延長部及び第４の延長部と、対向する第１の端部及び第３の端部により形成された第１のスリットと、対向する第２の端部及び第４の端部により形成された第２のスリットと、を有する磁石を備える。

[第１の実施の形態]
（磁気センサ１の構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサの斜視図であり、（ｂ）は、磁気センサの正面図、（ｃ）は、磁気センサの側面図、（ｄ）は、磁気センサの後面図、（ｅ）は、磁性体と磁気センサとの位置関係を示す斜視図である。図１（ｃ）に示す二点鎖線は、第１のスリット２８及び第２のスリット２９の間を貫通する仮想の平面２ａを示している。なお、以下に記載する各実施の形態に係る各図において、描かれた画像と画像の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。

磁気センサ１は、例えば、検出対象物の接近及び離脱に基づく磁場の変化を電気信号として出力するように構成されている。

この磁気センサ１は、図１（ａ）〜（ｅ）に示すように、主に、対向する第１の基部２１及び第２の基部２２と、第１の基部２１の一方側及び他方側から延びて形成され、第２の基部２２に面した第１の基部２１の第１の内壁２１０よりも、一方側の第１の端部２４０及び他方側の第２の端部２５０が第２の基部２２側に位置する第１の延長部２４及び第２の延長部２５と、第２の基部２２の一方側及び他方側から延びて形成され、第１の基部２１に面した第２の基部２２の第２の内壁２２０よりも、一方側の第３の端部２６０及び他方側の第４の端部２７０が第１の基部２１側に位置する第３の延長部２６及び第４の延長部２７と、対向する第１の端部２４０及び第３の端部２６０により形成された第１のスリット２８と、対向する第２の端部２５０及び第４の端部２７０により形成された第２のスリット２９と、を有する磁石２を備えて概略構成されている。

また磁気センサ１は、例えば、図１（ａ）〜（ｅ）に示すように、磁石２の生成する磁場に基づく磁気ベクトルの向きの変化を検出する第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２を備えている。

（磁石２の構成）
図２（ａ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサの磁石を図１（ｂ）に示すII（ａ）-II（ａ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図であり、（ｂ）は、磁石を図１（ｂ）に示すII（ｂ）-II（ｂ）線で切断した断面を矢印方向から見た断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサの磁石が形成する磁場の磁気ベクトルの概略図であり、（ｃ）は、第１の磁気センサ素子が配置される領域の磁気ベクトルの変化を示す概略図であり、（ｄ）は、第１の磁気センサ素子及び第２の磁気センサ素子の回路図であり、（ｅ）は、第１の磁気センサ素子及び第２の磁気センサ素子の出力を示すグラフである。

図３（ａ）及び（ｂ）は、図１（ｃ）に示す第１のスリット２８及び第２のスリット２９の間を貫通する平面２ａにおける磁気ベクトル２００をシミュレーションした結果を示している。また図３（ａ）は、磁性体６が検出されない程度に磁気センサ１から離れている場合の磁気ベクトル２００を示している。図３（ｂ）は、磁性体６が検出される程度に磁気センサ１に接近している場合の磁気ベクトル２００を示している。この磁気ベクトル２００は、例えば、磁場２ｂの平面２ａの成分であり、長さは、磁気ベクトル２００の大きさに比例している。

磁石２は、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石等の永久磁石を所望の形状に成形したもの、又は、フェライト系、ネオジム系、サマコバ系、サマリウム鉄窒素系等の磁性体材料と、合成樹脂材料と、を混合して所望の形状に成形したものである。

この磁石２は、例えば、細長い筒形状に形成されている。この筒の孔に相当する貫通孔３０は、例えば、図１（ｂ）に示すように、その輪郭が多角形状を有し、第１の基部２１及び第２の基部２２の方向に押しつぶれたような形状を有している。

言い換えるなら、第１の基部２１、第２の基部２２、第１の延長部２４〜第４の延長部２７により形成される貫通孔３０の輪郭は、例えば、第１のスリット２８及び第２のスリット２９方向が第１の基部２１及び第２の基部２２方向よりも長くなるような形状を有している。

また磁石２は、図１（ａ）〜（ｅ）に示すように、第１の基部２１、第２の基部２２、第１の延長部２４〜第４の延長部２７を含んで構成される本体２０の貫通孔３０が延びる方向と直交する方向に切断した断面よりも小さい断面を有し、本体２０の端部２０ｂに設けられた第３の基部２３を備えている。

この第３の基部２３は、例えば、図１（ａ）〜（ｄ）、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本体２０を小さくしたような形状を有している。

なお貫通孔３０は、図１（ｂ）、（ｄ）及び図２（ａ）に示すように、第３の基部２３を貫通するように形成され、その輪郭が変化しないように構成されている。この輪郭は、例えば、８角形を上下に押しつぶしたような、つまり、第１のスリット２８及び第２のスリット２９方向が、第１の基部２１及び第２の基部２２方向よりも長くなるような形状を有している。

第１のスリット２８は、第１の端部２４０の端面と、第３の端部２６０の端面と、が向かい合うことで形成されている。また第２のスリット２９は、第２の端部２５０の端面と、第４の端部２７０の端面と、が向かい合うことで形成されている。

なお本実施の形態では、第１のスリット２８及び第２のスリット２９は、一例として、本体２０を上部と下部に分けるように形成されているが、これに限定されず、当該上部と当該下部の途中まで形成されても良い。つまり、第１のスリット２８及び第２のスリット２９は、例えば、第１の延長部２４と第３の延長部２６とが繋がり、第２の延長部２５と第４の延長部２７とが、途中で繋がる構成であっても良い。また、第１のスリット２８及び第２のスリット２９は、例えば、第３の基部２３にも形成されても良い。

後述する第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２は、例えば、第１のスリット２８及び第２のスリット２９の間を通る平面２ａに検出面が含まれるように配置される。

第１の基部２１の第１の内壁２１０の両側の内壁２４１及び内壁２５１は、図１（ｂ）に示すように、貫通孔３０の内側に傾斜している。また第２の基部２２の第２の内壁２２０の両側の内壁２６１及び内壁２７１は、図１（ｂ）に示すように、貫通孔３０の内側に傾斜している。

図２（ａ）に示すように、貫通孔３０の内部では、主に、第１の基部２１と第２の基部２２の端部から湧き出した磁場２ｂが反発し合い、磁気ベクトル２００の平面２ａの成分が大きくなる。また貫通孔３０のつぶれたような形状と、内壁２４１、内壁２５１、内壁２６１及び内壁２７１と、が、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２が配置された領域における、磁気ベクトル２００の平面２ａの成分を高めている。

言い換えるなら、磁石２は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の延長部２４〜第４の延長部２７が形成されること、及び第１のスリット２８及び第２のスリット２９方向を長くする形状に形成されることで、貫通孔が真円形であったり正多角形であったりする場合よりも、第１のスリット２８及び第２のスリット２９側に、磁気ベクトル２００の平面２ａの成分が高い領域を作り出すことが可能となっている。

磁石２の本体２０は、例えば、図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第３の基部２３側の端部２０ｂの反対の端部２０ａが第１の磁極を有するように構成されている。また第３の基部２３は、例えば、図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、本体２０側の端部２３ｂの反対の端部２３ａが、第１の磁極と異なる第２の磁極を有するように構成されている。なお、第１の磁極が、Ｎ極である場合は、第２の磁極がＳ極となり、第１の磁極が、Ｓ極である場合は、第２の磁極がＮ極となる。本実施の形態では、一例として、第１の磁極をＮ極、第２の磁極をＳ極としている。

（第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２の構成）
第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２は、例えば、磁気センサ１に対する磁性体６の接近及び離脱により変化する、磁場２ｂに基づく磁気ベクトル２００の向きの変化を検出して電気信号を出力するように構成されている。

本実施の形態に係る第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２は、一例として、磁気抵抗素子４０ａと磁気抵抗素子４０ｂとを直列に接続したＭＲ（Magnetic Resistance）素子４０を含んで構成されている。磁気抵抗素子４０ａ及び磁気抵抗素子４０ｂは、例えば、図３（ｄ）に示すように、磁気ベクトルの向きの変化に応じて磁気抵抗が変化する感磁部４００が直交するように配置されている。

なお、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２の構成は、例えば、磁気抵抗素子４０ａ及び磁気抵抗素子４０ｂにより形成されるハーフブリッジ回路に限定されず、それぞれがフルブリッジ回路を有する構成であっても良い。この場合、磁気センサ１は、冗長性を備えた二重系の磁気センサとして構成される。

この磁気抵抗素子４０ａ及び磁気抵抗素子４０ｂは、一例として、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の強磁性体金属を主成分とした膜を用いて形成される。磁気ベクトル２００が作用していない場合の磁気抵抗素子４０ａ及び磁気抵抗素子４０ｂの抵抗値は、等しいものとする。

磁気抵抗素子４０ａは、図３（ｄ）に示すように、一方端部には基準電圧Ｖ_ｃｃが印加され、他方端部が磁気抵抗素子４０ｂと電気的に接続されている。また磁気抵抗素子４０ｂは、図３（ｄ）に示すように、一方端部が磁気抵抗素子４０ａの他方端部と電気的に接続され、他方端部が接地回路に電気的に接続されている。この磁気抵抗素子４０ａ及び磁気抵抗素子４０ｂからは、中間電位が電気信号として出力される。ここで、第１の磁気センサ素子４１から出力される中間電位は、Ｖ_１と記載し、第２の磁気センサ素子４２から出力される中間電位は、Ｖ_２と記載するものとする。

第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２は、一例として、図３（ａ）及び（ｂ）示すように、磁石２の端部２０ａから少し外側に出た領域に配置される。また第１の磁気センサ素子４１のＭＲ素子４０は、例えば、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、端部２０ａを投影した直線と、感磁部４００と、が４５°となり、また磁気抵抗素子４０ａと磁気抵抗素子４０ｂとの接続点が、第２のスリット２９の方向に向くように配置される。また、第２の磁気センサ素子４２のＭＲ素子４０は、例えば、第１の磁気センサ素子４２のＭＲ素子４０と同じ方向で配置される。なお、ＭＲ素子４０の向きは、上記の例に限定されない。

このように配置されることで、第１の磁気センサ素子４１が検出する磁気ベクトル２００と、第２の磁気センサ素子４２が検出する磁気ベクトル２００と、が、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、貫通孔３０の中心線を対称線として実質的に対称となる。しかし、磁気センサ１は、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２のＭＲ素子４０が同じ向きに配置されるので、磁気抵抗素子４０ａ及び磁気抵抗素子４０ｂが同じ磁気抵抗となる場合以外は、中間電位Ｖ_１及び中間電位Ｖ_２が異なる値となる。

磁気センサ１は、例えば、この中間電位Ｖ_１及び中間電位Ｖ_２を出力するように構成されている。磁気センサ１が電気的に接続された外部装置は、一例として、この中間電位Ｖ_１及び中間電位Ｖ_２から差分値を算出する。図３（ｅ）は、この算出された差分値をグラフ化したものである。外部装置は、一例として、図３（ｅ）に示すように、磁石２と磁性体６との距離が、ａ（ｍｍ）以下となった場合、つまり、差分値がゼロ（ｍＶ）以下となった場合、磁性体６を検出したと判定するように構成されている。

第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２は、図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、磁性体６の接近及び離脱により、磁気ベクトル２００の向きが大きく変化する領域に配置されることが好ましい。また、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２は、平面２ａの成分が大きい磁気ベクトル２００が存在する領域に配置されることが好ましい。

図３（ｃ）では、第２の磁気センサ素子４２近傍の磁気ベクトル２００の変化を示しており、実線が図３（ａ）に示すように、磁性体６が磁石２と離れている場合の磁気ベクトル２００、点線が図３（ｂ）に示すように、磁性体６が磁石２に接近している場合の磁気ベクトル２００を示している。この図３（ｃ）に示す磁気ベクトル２００の方向の大きな変化が、磁性体６の検出精度を高めている。

この磁気ベクトル２００の向きが大きく変化する領域は、一例として、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）及び（ｂ）において一点鎖線で示す配置可能領域４１０及び配置可能領域４２０である。図３（ａ）及び（ｂ）の紙面中央付近の磁気ベクトル２００は、向きの変化に乏しい領域が、第１のスリット２８及び第２のスリット２９側の領域に比べて多い。従って、当該中央付近に磁気センサを配置する際には、磁石と磁気センサとの位置精度が、検出精度に大きく関係する。

しかし、配置可能領域４１０及び配置可能領域４２０では、磁性体６が離脱している図３（ａ）に示す磁気ベクトル２００の向きと、磁性体６が接近している図３（ｂ）に示す磁気ベクトル２００の向きと、が、大きく変化しているため、磁石２と第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２との位置がずれたとしても、検出精度の低下を抑制することが可能となる。

この磁気ベクトル２００の変化は、第１のスリット２８及び第２のスリット２９を設けたことが、主に影響している。例えば、磁石にスリットを設けていない場合、磁石の端部付近の磁気ベクトルは、端部方向から端部の側面に向う方向の変化が小さいので、側面近くの磁気ベクトルは、中央付近の磁気ベクトルよりも方向の変化に乏しい。

しかし、磁石２は、第１のスリット２８及び第２のスリット２９が形成されているので、第１のスリット２８及び第２のスリット２９を通過して第３の基部２３に向かう磁場２ｂが形成される。従って、磁性体６が磁石２と離れている場合は、第１のスリット２８及び第２のスリット２９を通過する磁場が生じ、磁性体６が磁石２に接近している場合は、磁場が磁性体６に引っ張られるので、スリット方向に向いていた磁気ベクトル２００が磁性体６方向に向くこととなり、大きな方向の変化を生じる。

従って、配置可能領域４１０及び配置可能領域４２０は、図２（ａ）に示すように、第１のスリット２８及び第２のスリット２９の間の領域であることが好ましい。当該領域では、磁気ベクトル２００の方向の変化が大きいからである。

さらに、磁石２は、第１の延長部２４〜第４の延長部２７を有することから、配置可能領域４１０及び配置可能領域４２０では、磁場２ｂの平面２ａの成分である磁気ベクトル２００が中央近傍よりも大きくなり、検出精度が向上する。従って、図２（ｂ）に示すように、配置可能領域４１０は、第１のスリット２８側となり、配置可能領域４２０は、第２のスリット２９側となる。

またさらに、磁石２は、本体２０よりも断面積が小さい第３の基部２３を備えていることで、磁性体６が接近した場合に、磁場２ｂが、第１の基部２１及び第２の基部２２の方向に引っ張られるのを抑制している。従って、磁気センサ１は、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２の検出面における磁気ベクトル２００の大きさの変化が小さく、検出精度の低下が抑制される。

以下に、本実施の形態に係る磁気センサ１の動作について説明する。

（動作）
磁気センサ１は、基準電圧Ｖ_ｃｃが印加されると、第１の磁気センサ素子４１が検出する磁気ベクトル２００に応じた中間電位Ｖ_１、及び第２の磁気センサ素子４２が検出する磁気ベクトル２００に応じた中間電位Ｖ_２を出力する。

磁気センサ１に電気的に接続された外部装置は、この中間電位Ｖ_１及び中間電位Ｖ_２に基づいて差分値を算出し、磁性体６を検出しているか否かを判定する。

（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る磁気センサ１は、検出対象物の検出精度を向上させることができる。具体的には、磁気センサ１は、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２が配置される平面２ａを間に挟むように、第１のスリット２８及び第２のスリット２９が形成されているので、磁性体６の接近及び離脱により、磁気ベクトル２００の向きが大きく変化する。従って、磁気センサ１は、磁気ベクトル２００の向きの変化が、中央近傍で検出する場合よりも大きく、検出精度が向上する。

また磁気センサ１は、磁石２が第１の延長部２４〜第４の延長部２７を備えているので、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２が配置された領域の磁気ベクトル２００の大きさを、中央近傍に比べて高めることができるので、検出精度が向上する。

さらに、磁気センサ１は、磁石２が、第３の基部２３を備えているので、磁性体６の接近による磁場２ｂの第１の基部２１及び第２の基部２２方向の偏りを抑制し、磁気ベクトル２００の大きさの変化を抑えつつ磁気ベクトル２００の方向の変化を大きくすることができるので、検出精度が向上する。

磁気センサ１は、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２の配置を可能とする配置可能領域４１０及び配置可能領域４２０が、中央近傍に配置する場合と比べて大きいので、磁石２と第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２との位置ずれに起因する精度の低下を抑制することができる。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、磁気センサＩＣ（Integrated Circuit）が磁石２の貫通孔３０に挿入されて保持される点で、第１の実施の形態と異なっている。

図４（ａ）は、第２の実施の形態に係る磁気センサの斜視図であり、（ｂ）は、磁石に磁気センサＩＣを挿入した場合の斜視図であり、（ｃ）は、磁気センサＩＣの後方側の斜視図であり、（ｄ）は、磁気センサＩＣの正面図であり、（ｅ）は、磁気センサＩＣが挿入された磁石の側面図である。なお、以下に記載する各実施の形態では、第１の実施の形態と同じ機能及び構成を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

本実施の形態に係る磁気センサ１は、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｅ）に示すように、磁石２と、磁気センサＩＣ４と、を備えて概略構成されている。この磁石２は、一例として、第１の実施の形態の磁石と同じものである。

（磁気センサＩＣ４の構成）
磁気センサＩＣ４は、図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、貫通孔３０の中央よりも第１のスリット２８側に配置された第１の磁気センサ素子４１と、中央よりも第２のスリット２９側に配置された第２の磁気センサ素子４２と、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２を封止する封止体４３と、を備えて概略構成されている。

また磁気センサＩＣ４は、図４（ｃ）及び（ｅ）に示すように、貫通孔方向の位置決めのための位置決め部材４３１ａ及び位置決め部材４３１ｂが、貫通孔３０に挿入された際の封止体４３の第３の基部２３側の面（後面４３１）に設けられている。この貫通孔方向とは、磁気センサＩＣ４を貫通孔３０に挿入する方向である。

この封止体４３は、一例として、エポキシ樹脂を主成分に、シリカ充填材等を加えた熱硬化性成形材料を用いて形成されている。この樹脂による封止は、例えば、主に、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２等を光、熱及び湿度等の環境から保護することを目的としている。

封止体４３は、第１のスリット２８に挿入される第１の挿入部４３２ａと、第２のスリット２９に挿入される第２の挿入部４３３ａと、を備えている。

封止体４３の第１の挿入部４３２ａは、図４（ｄ）の紙面において、磁気センサＩＣ４の左側の側面４３２に形成されている。この側面４３２は、磁石２の内壁２４１及び内壁２６１に対応した斜面が形成されている。

また封止体４３の第２の挿入部４３３ａは、図４（ｄ）の紙面において、磁気センサＩＣ４の右側の側面４３３に形成されている。この側面４３３は、磁石２の内壁２５１及び内壁２７１に対応した斜面が形成されている。この磁石２の内壁２４１及び内壁２６１に対応した斜面、及び内壁２５１及び内壁２７１に対応した斜面は、磁石２と磁気センサＩＣ４との図４（ａ）の紙面の左右方向の位置決めを容易にするために形成されている。

この第１の挿入部４３２ａ及び第２の挿入部４３３ａの厚みｄ_２は、例えば、図４（ａ）に示すように、第１のスリット２８と第２のスリット２９の厚みｄ_１に対応して定められている。

この封止体４３は、例えば、磁石２を正面から見た場合の第１のスリット２８及び第２のスリット２９の輪郭と貫通孔３０の輪郭と、を結合したような形状を有している。つまり封止体４３の前面４３０は、例えば、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、貫通孔３０、第１のスリット２８及び第２のスリット２９に応じた形状を有している。

また、位置決め部材４３１ａ及び位置決め部材４３１ｂは、封止体４３の後面４３１から突出するように形成されている。この位置決め部材４３１ａ及び位置決め部材４３１ｂは、例えば、金属材料を用いて形成される。

図４（ｂ）及び（ｅ）に示すように、封止体４３が磁石２に挿入されると、第１のスリット２８の壁となる第３の基部２３の第１の面２３１が、位置決め部材４３１ａに接触すると共に、第２のスリット２９の壁となる第３の基部２３の第２の面２３２が、位置決め部材４３１ｂに接触する。この接触により、磁石２と磁気センサＩＣ４との貫通孔方向の位置決めが容易となる。

なお、磁気センサＩＣ４の先端は、図４（ｅ）に示すように、磁石２の端部２０ａよりも少し外側に出ている。これは、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２が、磁石２の端部２０ａよりも少し外側に配置されるためである。従って、磁気センサＩＣ４は、例えば、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２が、貫通孔３０の内部に配置されるのであれば、磁気センサＩＣ４の先端が、外側にでないように構成されても良い。

また、封止体４３の後面４３１には、図４（ｃ）に示すように、端子５０及び端子５１が突出するように設けられている。この端子５０及び端子５１は、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２と電気的に接続されている。

この端子５０及び端子５１は、例えば、細長い板形状に形成されている。また、端子５０及び端子５１は、例えば、アルミニウム、銅等の導電性を有する金属材料、又は、真鍮等の合金材料を用いて形成される。なお、端子５０及び端子５１は、例えば、その表面に、錫、ニッケル、金、銀等の金属材料を用いたメッキ処理が施されていても良い。磁気センサ１は、例えば、この端子５０及び端子５１を介して外部装置に電気的に接続されている。

封止体４３が形成される前、例えば、端子５０は、位置決め部材４３１ａと繋がっており、端子５１は、位置決め部材４３１ｂと繋がっている。封止がなされる前に、端子５０と位置決め部材４３１ａ、及び端子５１と位置決め部材４３１ｂは、切断される。

また、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２は、一例として、ベアチップの基材４５０上に形成され、端子５０及び端子５１にワイヤボンディングを用いて電気的に接続されている。

（第２の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る磁気センサ１は、検出対象物の検出精度を向上させることができる。具体的には、磁気センサ１の磁気センサＩＣ４は、磁石２の貫通孔３０、第１のスリット２８及び第２のスリット２９との形状に応じた封止体４３を有するので、磁石２との位置決めが容易となり、検出精度を向上させることができる。

また磁気センサＩＣ４は、位置決め部材４３１ａ及び位置決め部材４３１ｂを備えているので、挿入方向の位置決めが容易となり、検出精度を向上させることができる。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、貫通孔の形状が他の実施の形態と異なっている。

図５（ａ）は、第３の実施の形態に係る磁気センサの磁石の斜視図である。

本実施の形態に係る磁石２は、例えば、図５（ａ）に示すように、貫通孔３０ａの形状が、隅が傾斜するように加工され、さらに図５（ａ）の紙面の左右方向に細長い矩形状となっている。そして磁石２は、第１のスリット２８及び第２のスリット２９が形成されているので、磁性体６の接近及び離脱により磁気ベクトル２００の方向が大きく変わる領域が、第１のスリット２８及び第２のスリット２９側に形成される。従って、磁気センサ１は、この領域に第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２を配置することにより、検出対象物の検出精度を向上させることができる。

［第４の実施の形態］
第４の実施の形態は、貫通孔の端部近傍が面取り加工されている点が他の実施の形態と異なっている。

図５（ｂ）は、第４の実施の形態に係る磁気センサの磁石の斜視図である。

本実施の形態に係る磁石２は、図５（ｂ）に示すように、第１の実施の形態の磁石２の第１の基部２１等に対して面取り加工を施したものである。

第１の基部２１には、本体２０の端部２０ａから貫通孔３０ｂの内側に向かって面取り加工が施されて面取部２１ａが形成されている。

第２の基部２２には、本体２０の端部２０ａから貫通孔３０ｂの内側に向かって面取り加工が施されて面取部２２ａが形成されている。

第１の延長部２４には、本体２０の端部２０ａから貫通孔３０ｂの内側に向かって面取り加工が施されて面取部２４ａが形成されている。

第２の延長部２５には、本体２０の端部２０ａから貫通孔３０ｂの内側に向かって面取り加工が施されて面取部２５ａが形成されている。

第３の延長部２６には、本体２０の端部２０ａから貫通孔３０ｂの内側に向かって面取り加工が施されて面取部２６ａが形成されている。

第４の延長部２７には、本体２０の端部２０ａから貫通孔３０ｂの内側に向かって面取り加工が施されて面取部２７ａが形成されている。

第１の端部２４０には、本体２０の端部２０ａから第１のスリット２８に向かって面取り加工が施されて面取部２４０ａが形成されている。

第２の端部２５０には、本体２０の端部２０ａから第２のスリット２９に向かって面取り加工が施されて面取部２５０ａが形成されている。

第３の端部２６０には、本体２０の端部２０ａから第１のスリット２８に向かって面取り加工が施されて面取部２６０ａが形成されている。

第４の端部２７０には、本体２０の端部２０ａから第２のスリット２９に向かって面取り加工が施されて面取部２７０ａが形成されている。

磁気センサ１は、磁石２に面取部が形成されているために、磁性体６の接近及び離脱によって磁気ベクトル２００の角度が大きく変わる配置可能領域４１０及び配置可能領域４２０が、さらに貫通孔３０の内部に移動する。従って磁気センサ１は、さらに、第１の磁気センサ素子４１及び第２の磁気センサ素子４２を貫通孔３０の内部に配置することができるので、外乱磁場等の影響を受け難くなる。

また磁気センサ１は、磁石２の面取部が挿入の際のガイドとなるために、磁気センサＩＣ４の磁石２への取り付けが容易となる。

ここで変形例として、各実施の形態に係る貫通孔の輪郭は、少なくとも１辺が曲線であっても良い。また磁石２は、例えば、第１のスリット２８及び第２のスリット２９を有する本体２０と第３の基部２３が円筒形で、貫通孔が上記の実施の形態の貫通孔のような形状を有していても良い。

また他の変形例として、第１の基部２１、第２の基部２２、第１の延長部２４〜第４の延長部２７の肉厚は、異なるものであっても良い。例えば、第１の基部２１及び第２の基部２２の肉厚を同じとし、第１の延長部２４〜第４の延長部２７の肉厚を第１の基部２１及び第２の基部２２の肉厚と異なるものとしても良い。例えば、第１の延長部２４〜第４の延長部２７の肉厚が、第１の基部２１及び第２の基部２２の肉厚よりも厚い場合、この部分の体積が増加することにより、配置可能領域４１０及び配置可能領域４２０における磁気ベクトル２００の大きさが増加する。

以上述べた少なくとも１つの実施の形態の磁気センサ１によれば、検出対象物の検出精度を向上させることが可能となる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…磁気センサ
２…磁石
２ａ…平面
２ｂ…磁場
４…磁気センサＩＣ
６…磁性体
２０…本体
２０ａ…端部
２０ｂ…端部
２１…第１の基部
２１ａ…面取部
２２…第２の基部
２２ａ…面取部
２３…第３の基部
２３ａ…端部
２３ｂ…端部
２４…第１の延長部
２４ａ…面取部
２５…第２の延長部
２５ａ…面取部
２６…第３の延長部
２６ａ…面取部
２７…第４の延長部
２７ａ…面取部
２８…第１のスリット
２９…第２のスリット
３０，３０ａ，３０ｂ…貫通孔
４０…ＭＲ素子
４０ａ…磁気抵抗素子
４０ｂ…磁気抵抗素子
４１…第１の磁気センサ素子
４２…第２の磁気センサ素子
４３…封止体
５０，５１…端子
２００…磁気ベクトル
２１０，２２０…内壁
２３１…第１の面
２３２…第２の面
２４０…第１の端部
２４０ａ…面取部
２４１…内壁
２５０…第２の端部
２５０ａ…面取部
２５１…内壁
２６０…第３の端部
２６０ａ…面取部
２６１…内壁
２７０…第４の端部
２７０ａ…面取部
２７１…内壁
４００…感磁部
４１０…配置可能領域
４２０…配置可能領域
４３０…前面
４３１…後面
４３１ａ…位置決め部材
４３１ｂ…位置決め部材
４３２…側面
４３２ａ…第１の挿入部
４３３…側面
４３３ａ…第２の挿入部
４５０…基材

Claims

対向する第１の基部及び第２の基部と、
前記第１の基部の一方側及び他方側から延びて形成され、前記第２の基部に面した前記第１の基部の第１の内壁よりも、一方側の第１の端部及び他方側の第２の端部が前記第２の基部側に位置する第１の延長部及び第２の延長部と、
前記第２の基部の一方側及び他方側から延びて形成され、前記第１の基部に面した前記第２の基部の第２の内壁よりも、一方側の第３の端部及び他方側の第４の端部が前記第１の基部側に位置する第３の延長部及び第４の延長部と、
対向する前記第１の端部及び前記第３の端部により形成された第１のスリットと、
対向する前記第２の端部及び前記第４の端部により形成された第２のスリットと、
前記第１の基部、前記第２の基部、前記第１の延長部乃至前記第４の延長部を含んで構成されて筒形状となる本体の端部に設けられ、筒形状を有する第３の基部と、
を有する磁石を備え、
前記磁石は、前記本体の端部に前記第３の基部が設けられることによって全体が貫通孔を有する筒形状となり、
前記本体は、前記第３の基部側の端部の反対の端部が第１の磁極を有し、
前記第３の基部は、前記本体側の端部の反対の端部が前記第１の磁極と異なる第２の磁極を有すると共に前記貫通孔が延びる方向と直交する方向に前記本体を切断した断面よりも小さい断面を有する磁気センサ。
前記第１の基部、前記第２の基部、前記第１の延長部乃至前記第４の延長部により形成される前記貫通孔の輪郭は、前記第１のスリット及び前記第２のスリット方向が前記第１の基部及び前記第２の基部方向よりも長くなるような形状を有する請求項１に記載の磁気センサ。
前記貫通孔の中央よりも前記第１のスリット側に配置された第１の磁気センサ素子と、
前記中央よりも前記第２のスリット側に配置された第２の磁気センサ素子と、
前記第１の磁気センサ素子及び前記第２の磁気センサ素子を封止する封止体と、
を有する磁気センサＩＣを備えた請求項１又は２に記載の磁気センサ。
前記封止体は、
前記第１のスリットに挿入される第１の挿入部と、
前記第２のスリットに挿入される第２の挿入部と、
を有する請求項３に記載の磁気センサ。
前記貫通孔方向の位置決めのための位置決め部材が、前記貫通孔に挿入された前記封止体の前記第３の基部側の面に設けられた請求項３又は４に記載の磁気センサ。