JP6160920B2 - 磁気センサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、板バネが取り付けられたセンシング基板を有する磁気センサの製造方法に関する。

可動部材の変位や速度を精密に検出して帰還制御を行う装置の一例として、オートフォーカスカメラ用のレンズ鏡筒がある。このレンズ鏡筒は、合焦用レンズの回転筒を回転させるモータをフォーカス機構内部に備えていて、回転筒の回転変位を磁気式エンコーダが検出し、フォーカスの帰還制御を行っている。

特許文献１は、上記フォーカス機構に用いられる磁気式エンコーダの一例を開示していて、センサ基板を搭載した支持基板（以降、センシング基板と称する）にフレキシブル配線基板と板バネとを接続した磁気センサを開示している。この磁気センサは、板バネの弾性変形で磁気媒体上におけるセンシング基板の摺動姿勢を安定させることができ、エンコーダ信号を安定して出力することができる。

国際公開第２０１１／１４５５６３号

特許文献１に記載された磁気センサでは、フレキシブル配線基板と板バネとの間隙の、センシング基板から離れた所定の位置に樹脂を配して、両部材を樹脂で接続している。また、上記間隙は狭い間隔であるので、上記間隙に樹脂を配する際、液状樹脂を上記間隙に注入し、硬化させることが有効になる。しかし、液状樹脂は注入の際に濡れ広がり易く、樹脂が設計上定めた所定の位置からはみ出してしまうことがある。

図６は、樹脂が設計上定めた所定の位置からはみ出してしまった際に生じる問題点の一例を説明する図である。
図６の磁気センサ６０では、センシング基板６１の表面にフレキシブル配線基板６２の一端を接続し、裏面に変形部６３ａと支持部６３ｂを有する板バネ６３を取り付けていて、両部材の間隙のセンシング部６１から離れた所定の位置に樹脂６４を配し、両部材を樹脂で接続している。そして、板バネ６３の変形部６３ａを弾性変形させることにより、センシング基板６１が移動できるようにしている。

図６（ａ）は、樹脂６４を設計上定めた所定の位置に配した磁気センサ６０を示したものである。センシング基板６１は、不図示の磁気媒体に押し当てられると、太矢印の方向に力を受け、変形部６３ａが弾性変形することにより、太矢印と略平行の細矢印の方向に移動する。これは、変形部６３ａの設計に起因するものであり、樹脂６４を所定の位置に配したときに、センシング部６１が磁気媒体の押し当て方向と略平行に移動するよう、変形部６３ａを設計している為である。

一方、図６（ｂ）は、樹脂６４が設計上定めた所定の位置からはみ出てしまった磁気センサ６０を示したものである。このように樹脂６４を配すると、センシング基板６１を支持するフレキシブル配線基板６２の支点位置が変わってしまい、センシング基板６１は、太矢印の力に対して平行に移動しなくなり、例えば、細矢印のように回転移動してしまうことがある。このようにセンシング基板６１が移動すると、磁気媒体上におけるセンシング基板６１の摺動姿勢が不安定になることがあり、磁気センサ６０の出力信号が不安定になる可能性がある。

このような濡れ広がりは、液体樹脂とフレキシブル基板と板バネとの濡れ性に依存する。厄介なことに濡れ性は、対象の表面状態に影響されるため、制御が難しい。
また、このような液状樹脂の濡れ広がり等を抑制するために、上記間隙に注入する液状樹脂の量を少なくすることが考えられる。しかし、液状樹脂の量を少なくすると、樹脂の高さが低くなり、フレキシブル配線基板６２と板バネ６３が接続できなくなる可能性がある。

そこで本発明では、フレキシブル配線基板と板バネとの間隙に注入する液状樹脂の濡れ広がりを抑制できる磁気センサの製造方法を提供する。

本発明の磁気センサの製造方法は、センシング基板の一面にフレキシブル配線基板の一端を接続すると共に、該センシング基板の他面に板バネを取り付け、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとの間隙の前記センシング基板から離れた所定の位置に樹脂を配して、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとを接続する、磁気センサの製造方法であって、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとを治具により仮固定して、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとの間に所定の間隔の間隙を形成する工程と、前記板バネを拡張具により弾性変形させて前記間隙を拡張すると共に、前記間隙の前記センシング基板から離れた所定の位置に樹脂注入具を上方に移動させつつ液状樹脂を注入して該液状樹脂を前記所定の間隔以上の高さにする工程と、前記拡張具を前記間隙から離して前記弾性変形を回復させ、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとの間に前記液状樹脂を架橋させる工程と、前記液状樹脂を硬化させて、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとを樹脂で接続する工程とを有する。

また、本発明の磁気センサの製造方法では、前記樹脂注入具を、前記拡張具と兼用することが好ましい。

本発明の磁気センサの製造方法では、フレキシブル配線基板と板バネとの間隙に注入する液状樹脂の濡れ広がりを、表面張力の作用を利用して抑制し、樹脂を設計上定めた所定の位置に精度良く配することができる。また、板バネを仮固定位置から弾性変形させることにより、フレキシブル配線基板と板バネとの間隙を、予め仮固定した間隔にして樹脂硬化させることができるので、上記間隙を設計上定めた所定の間隔にしてフレキシブル配線基板と板バネとを確実に樹脂で接続することができる。

本発明により製造する磁気センサの一例を示す模式図である。 本発明の実施形態において、中間部品をセットする治具の側面模式図である。 本発明の実施形態において、中間部品をセットする治具の上面模式図である。 本発明の第１実施形態について、フレキシブル配線基板と板バネとを樹脂接続する手順を示す図である。 本発明の第２実施形態について、フレキシブル配線基板と板バネとを樹脂接続する手順を示す図である。 樹脂が設計上定めた所定の位置からはみ出てしまった際に生じる問題点の一例を説明する図である。

以下、本発明の磁気センサの製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

［第１実施形態］
図１は、本発明により製造する磁気センサの一例を示す模式図であり、図１（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は分解斜視図である。
磁気センサ１は、センシング基板２と、フレキシブル配線基板３と、板バネ４と、樹脂５、６を備えている。
センシング基板２は、支持基板２ｂにセンサ基板２ａを搭載したものであり、表面に、フレキシブル配線基板３の一端を接続し、底面に板バネ４が取付けている。
板バネ４は、支持基板２ｂを取り付ける載置面を有する台座部４ｃと、台座部４ｃの両側に一端が接続するミアンダ形状を有する一対の変形部４ａと、一対の変形部４ａのミアンダ形状の他端が接続するとともに、他の機器との接続部となる支持部４ｂを有している。
フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙のセンシング基板２から離れた所定の位置には、樹脂５を配し、フレキシブル配線基板３と板バネ４の支持部４ｂとを樹脂接続している。また、センシング基板２とフレキシブル配線基板３の接続部上には、接続部を保護する樹脂６を配している。

次に、本実施形態の製造方法について説明する。
まず本実施形態では、センシング基板２を構成する支持基板２ｂの表面に、フレキシブル配線基板３の一端を接続し、支持基板２ｂの裏面に、板バネ４を取り付ける。支持基板２ｂとフレキシブル配線基板３との接続は、両部材の電気的接続と兼ねることができ、接続端子間の半田接合により接続することができる。また、板バネ４をセンシング基板２に取り付ける際、センシング基板２の裏面は台座部４ｃに樹脂或いは半田等を用いて接続することができる。
また、フレキシブル配線基板３と板バネ４を接続したセンシング基板２（以降、中間部品１’と称す）は、一定の厚みの支持基板２ｂを有する為、フレキシブル配線基板３と板バネ４がセンシング基板２から離れる方向に延び、両部材間に間隙が形成される。

次に、中間部品１’を、専用の治具にセットし、フレキシブル配線基板３と板バネ４とをそれぞれ仮固定する。
図２は、中間部品１’を仮固定する治具７の側面模式図であり、図３は、中間部品１’をセットした状態の上面模式図である。治具７は、上治具７ａと下治具７ｂを備え、両治具間に中間部品１’を配することができる。そして、中間部品１’を配した両治具を、不図示の押し付け具により押し付けることで、フレキシブル配線基板３と板バネ４とを仮固定することができ、両部材間を設計上定めた所定の間隔にすることができる。

また、図３に示すように、治具７は、板バネ４の支持部４ｂを上治具７ａと下治具７ｂの間に挟んで仮固定すると共に、変形部４ａの端部（図のＡ部）も両治具間に挟んで仮固定する。しかし、変形部４ａのＡ部と台座部４ｃを接続するバネは、Ａ部を支点に弾性変形することができ、台座部４ｃに接続するセンシング基板２を、僅か上方に移動させることができる。これにより、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙を、所定の間隔から拡張することができ、また弾性により元の間隔に戻すことができる。

次に、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて、フレキシブル配線基板３と板バネ４（支持部４ｂ）との間に液状樹脂を注入し、両部材を接続する手順について説明する。なお、図４（ａ）〜（ｃ）は、中間部品１’を仮固定した治具７の断面模式図を示したものであり、各項目の左の図が、図３のＢ−Ｂ断面の模式図を示し、各項目右の図が、図３のＣ−Ｃ断面の模式図を示している。

まず、図４（ａ）において、治具７の仮固定により、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙を所定の間隔にした中間部品１’に対し、樹脂注入具８と拡張具９を配し、樹脂注入具８の先端から上記間隙に対して液状樹脂Ｒの注入を開始する。
樹脂注入具８は、先端からフレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙に液状樹脂Ｒを少量づつ注入可能なものであり、例えば、中空の金属製ニードル等を用いることができる。また、拡張具９には、上記間隙に挿入可能な棒状或いは板状の部材を用いることができる。樹脂注入具８と拡張具９は、不図示の駆動機構に接続して上方に移動可能であり、拡張具９を上記間隙に挿入して、上記間隙を拡張することができる。
また、液状樹脂Ｒには、熱硬化性樹脂や、紫外線硬化性の樹脂を用いることができ、エポキシ系やアクリル系の樹脂等を用いることができる。

次に、図４（ｂ）において、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙に挿入した拡張具９を上方に移動させると共に、樹脂注入具８を上方に移動させつつ、液状樹脂Ｒの注入を継続する。
拡張具９を上方に移動させると、板バネ４の変形部４ａのバネの一部が、Ａ部を支点にして弾性変形するので、センシング部２が、板バネ４の台座部４ｃと共に、図のように傾斜し、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙を、所定の間隔よりも拡張することができる。その状態にして、上記間隙のセンシング基板２から離れた所定の位置に樹脂注入具８を上方に移動させつつ液状樹脂Ｒを注入して液状樹脂Ｒを上記所定の間隔以上の高さにする。このように液状樹脂Ｒを注入すると、表面張力の作用により、液状樹脂Ｒの表面を上方に引き上げつつ液状樹脂Ｒを注入することができ、液状樹脂Ｒが板バネ４上に濡れ広がることを抑制することができる。

最後に、図４（ｃ）において、樹脂注入具８からの液状樹脂Ｒの吐出を止めると共に、樹脂注入具８と拡張具９を、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙から離すと、変形部４ｃのバネの弾性により、拡張した両部材間隙が、仮固定した所定の間隔に回復する。その際、液状樹脂Ｒは、両部材の所定の間隔以上の高さに注入されているので、回復したフレキシブル配線基板３と確実に接触して、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間に液状樹脂Ｒの柱を形成し、上記間隙を所定の間隔にすることができる。
また、液状樹脂Ｒは、表面張力の作用により、フレキシブル配線基板３と板バネ４のそれぞれの表面に濡れ広がることが抑制され、所定の位置に配されるようになる。

上記液状樹脂Ｒの柱を形成した後、図１に示した樹脂６として液状樹脂Ｒ’（不図示）を塗布する。
液状樹脂Ｒ、及び液状樹脂Ｒ’は、液状樹脂の種類に応じた通常の方法で硬化させればよく、熱硬化性樹脂であれば、加熱により硬化させ、紫外線硬化樹脂であれば、紫外線照射により硬化させればよい。液状樹脂Ｒ、及び液状樹脂Ｒ’を同じ種類の樹脂にすれば、同時に硬化させることができるのでより好ましい。
また、液状樹脂Ｒにいずれの種類の液状樹脂を用いる場合でも、中間部品１’を治具７にセットしたまま液状樹脂Ｒを硬化し、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙を、所定の間隔にしたまま液状樹脂Ｒを硬化するようにする。

液状樹脂Ｒ、及び液状樹脂Ｒ’を硬化した後、不図示の押さえつけ具による治具７ａと下治具７ｂの押さえつけを解除する。これにより、中間部品１’のフレキシブル配線基板３と板バネ４とが樹脂で接続された磁気センサ１が得られる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図５を参照しながら説明する。なお、図における第１実施形態と同じ構成については、図５と同じ符号を付している。また、本実施形態は、中間部品１’を、専用の治具７にセットし、フレキシブル配線基板３と板バネ４とをそれぞれ仮固定する点は、第１実施形態と同じであり、以下の実施形態の説明では、フレキシブル配線基板３と板バネ４（支持部４ｂ）との間に樹脂を注入し、両部材を接続する手順についてのみ説明する。

まず、図５（ａ）において、治具７の仮固定により、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙を所定の間隔にした中間部品１’に対し、樹脂注入具８を配し、樹脂注入具８の先端から上記間隙に対して液状樹脂Ｒの注入を開始する。
その際、樹脂注入具８は、上記間隙に挿入するようにして液状樹脂Ｒを注入し、樹脂注入具８自身により、上記間隙を拡張できるようにする。

次に、図５（ｂ）において、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙に挿入した樹脂注入具８を上方に移動させつつ、液状樹脂Ｒの注入を継続する。
樹脂注入具８を上方に移動させると、板バネ４の変形部４ａのバネの一部が、Ａ部を支点にして弾性変形するので、センシング部２が、板バネ４の台座部４ｃと共に、図のように傾斜し、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙を、所定の間隔よりも拡張することができる。その状態にして、樹脂注入具８を上方に移動させつつ上記間隙に液状樹脂Ｒを注入していくことにより液状樹脂Ｒを上記所定の間隔以上の高さにまで引き上げる。このように液状樹脂Ｒを注入すると、表面張力の作用により、液状樹脂Ｒの表面を上方に引き上げつつ液状樹脂Ｒを注入することができ、液状樹脂Ｒを注入する際の濡れ広がりを抑制することができる。

最後に、図５（ｃ）において、樹脂注入具８からの液状樹脂Ｒの吐出を止めると共に、樹脂注入具８を、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間隙から離すと、変形部４ｃのバネの弾性により、拡張した両部材間隙が、仮固定した所定の間隔に回復する。その際、液状樹脂Ｒは、両部材の所定の間隔以上の高さに注入されているので、回復したフレキシブル配線基板３と確実に接触して、フレキシブル配線基板３と板バネ４との間に液状樹脂Ｒの柱を形成し、上記間隙を所定の間隔にすることができる。

上記液状樹脂Ｒの柱を形成した後、図１に示した樹脂６として液状樹脂Ｒ’を塗布し、液状樹脂Ｒと共に硬化させる。
液状樹脂Ｒ、及び液状樹脂Ｒ’を硬化した後、不図示の押さえつけ具による治具７ａと下治具７ｂの押さえつけを解除する。これにより、中間部品１’のフレキシブル配線基板３と板バネ４とが樹脂接続した、磁気センサ１が得られる。

上記実施形態は、フレキシブル配線基板と板バネとの間隙を拡張するのに、第１実施形態における拡張具を用いずに樹脂注入具を用いるものであり、樹脂注入具と拡張具の動作を気にせずに液状樹脂の注入を行うことができる点において、第１実施形態より好ましいものである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは無い。
例えば、本実施形態では、中間部品を仮固定する治具に、板バネの変形部の一部を挟み込んで仮固定する治具を用いていたが、板バネの支持部のみ仮固定して、板バネの変形部を自由に変形させることができるような、治具を用いて中間部品を仮固定してもよい。

また、本発明の第１実施形態では、フレキシブル配線基板と板バネとの間隙に液状樹脂を注入した後、拡張具を間隙から離すようにしているが、拡張具を上記間隙内に留めるようにして、上記間隙を所定の間隙に戻すようにしても良い。

１ 磁気センサ
１’ 中間部品
２ センシング基板
２ａ センサ基板
２ｂ 支持基板
３ フレキシブル配線基板
４ 板バネ
４ａ 変形部
４ｂ 支持部
４ｃ 台座部
５、６、 樹脂
７ 治具
７ａ 上治具
７ｂ 下治具
８ 樹脂注入具
９ 拡張具

Ｒ 液状樹脂

Claims (2)

1. センシング基板の一面にフレキシブル配線基板の一端を接続すると共に、該センシング基板の他面に板バネを取り付け、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとの間隙の前記センシング基板から離れた所定の位置に樹脂を配して、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとを接続する、磁気センサの製造方法であって、
   前記フレキシブル配線基板と前記板バネとを治具により仮固定して、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとの間に所定の間隔の間隙を形成する工程と、
   前記板バネを拡張具により弾性変形させて前記間隙を拡張すると共に、前記間隙の前記センシング基板から離れた所定の位置に樹脂注入具を上方に移動させつつ液状樹脂を注入して該液状樹脂を前記所定の間隔以上の高さにする工程と、
   前記拡張具を前記間隙から離して前記弾性変形を回復させ、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとの間に前記液状樹脂を架橋させる工程と、
   前記液状樹脂を硬化させて、前記フレキシブル配線基板と前記板バネとを樹脂で接続する工程とを有することを特徴とする磁気センサの製造方法。
2. 前記樹脂注入具を、前記拡張具と兼用することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサの製造方法。