JP6475941B2

JP6475941B2 - 磁気検出器及びその製造方法

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Publication number: JP6475941B2
Application number: JP2014194704A
Authority: JP
Inventors: 勲甲斐
Original assignee: センサテック株式会社
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2019-02-27
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: JP2016063996A

Description

本発明は、パチンコ遊技機において、磁石を用いた不正行為を安定かつ広範囲に監視し、その不正行為を防止するために使用される主にパチンコ台用の磁気検出器並びにその製造方法に関する。

磁気検出器には、色々な特性を持たせたものがあり用いられている。例えば、特異な形状をした磁性体を磁気センサに近接させて用い、検知角度を広げるもの（例えば、特許文献５参照。）、複数の磁気センサを用い、それぞれの磁気センサの検出方向を変え検出方向を広げたもの（例えば、特許文献４参照。）、セラミック超伝導体磁気抵抗素子を用いて小型で高感度にするもの（例えば、特許文献３参照。）、パチンコ台の裏面に磁性板を設け、その角部又は縁部に磁気検出器を設置したもの（例えば、特許文献２参照。）、パチンコ機械の穴受函部に純鉄励磁版を取り付けて、磁石を用いた球の誘導を監視するもの（例えば、特許文献７参照。）、ケースとカバーに棒状の磁性体を取り付け、その磁性体を磁気センサに圧接させて高感度に磁気を検出するもの（例えば、特許文献１参照。）、プリント基板実装表面と平行する磁束を検出する面実装型の磁気センサの実装面と同一面に、熱硬化性樹脂或いは弾性体により磁性体を固着したもの（例えば、特許文献６参照。）などがある。

パチンコ台は、およそ４００ｍｍ×４００ｍｍの遊戯面に大きなディスプレーで楽しく美しい映像を出し、複数個の入賞口が設けられ、その入賞口に遊戯者が発射した球を入れることにより、多数の球を出し、その球を現金化したり、或いは色々なゲームのストーリーを構成して遊戯者を楽しませることにより成り立っている。ところが、最近では、多額の賞金を得るため、強力なネオジウム磁石を用いて、発射した球を直接入賞口にガイドして入れたり、或いは磁石の吸引力を用いて発射球の通路で球の移動を止め、葡萄の房状に球を固定し、この房状の球の塊で後から発射される球を不自然な方向にガイドして多くの球を入賞口に入れる不正が多発している。

このため、パチンコ台メーカーは、磁気検出器を台の裏面に設置し、不正の発見に努めている。その磁気検出器を設置したパチンコ台の具体例を、図１６にパチンコ台の要部断面図にて示す。図１６には、パチンコ台の盤１００に球ガイド釘１０１が打ち込まれ、その球ガイド釘１０１の間を球Ｐが移動する様子が示されている。盤１００の前面側には、球Ｐの通路用空間１１５を隔てて保護用の内面ガラス板１１１と外面ガラス板１１２が設けられ、遊戯者は、磁石Ｍを外面ガラス板１１２に接触させて球Ｐを意図する方向へ誘導する、といった不正行為を行う。

パチンコ台にとっては、遊戯性を最大にすることと構成の美しさとが最も重要であるため、磁気検出器１２０は、盤１００の裏面に設置される。このため、磁石Ｍと磁気検出器１２０との間には２枚のガラス板１１１、１１２、球Ｐの通路用空間１１５及び盤１００の厚さがあるので、一般のパチンコ台では磁石Ｍと磁気検出器１２０との間隔は、６０ｍｍ〜７０ｍｍと非常に大きな距離となる。しかし、磁石Ｍの磁束密度はおよそ距離の２乗で減衰するため、磁気検出器１２０の設置された位置では、外面ガラス板１１２から球の操作が可能であるような強力な磁石でも非常に小さな磁束密度となる。このため、磁気検出器１２０の検出感度は、非常に高感度が要求される。

このような要求に対する磁気検出器の一例を、図１７及び図１８に外観斜視及び内部構造斜視図にてそれぞれ示す。この磁気検出器９０は、長尺状を呈し、細長いケース９１及びこのケース９１から現出するコネクタ９２を有する。磁気検出器９０の内部においては、細長いプリント基板９５の一端部にコネクタ９２が取り付けられ、プリント基板９５の長辺に沿ってリードスイッチ９７を取り付けるための切欠９６が形成され、この切欠９６にリードスイッチ９７が配置され、その両端子９８がプリント基板９５の裏面に半田付けされるとともに、裏面のパターンによりコネクタ９２に接続されている。

ところが、リードスイッチ９７は、これを構成する磁性金属線の両端を磁力線の力により吸着させ、接点を接触させ出力するようになっている。したがって、磁力による吸引で金属同士を応力により曲げるには一定の限度があるため、リードスイッチ９７を用いる場合、高感度な磁気検出器を作ることができない。また、リードスイッチ９７を用いた磁気検出器は、機械的な作用であって電気的な作用ではないため、増幅などの電気的な処理も行うことできないという欠点がある。さらに、リードスイッチ９７の接点間は極めて距離が短いため、パチンコゲーム中遊戯者が台を叩くと、リードスイッチ９７の接点が振動して接触しやすく、これにより、リードスイッチを用いた磁気検出器では、磁石の接近が無いにもかかわらず磁気の検出信号を出力する、といった誤作動による事故を起こす問題が多発している。

他の磁気検出器の例として、磁気センサをプリント基板上に実装し、プリント基板のパターンにより磁気センサをコネクタに配線接続したものがある。しかしながら、経済的なことを考えると、磁気センサの検出感度は、現在の技術では検出磁束密度でおよそ１ｍＴ（ミリテスラ）が限界となっている。この１ｍＴの検出感度の場合、現在一般に不正使用されているネオジウム製、表面磁束密度が４５０ｍＴで、形状が２０ｍｍ×２０ｍｍ×厚さ１０ｍｍである磁石では、検出距離を８０ｍｍ程度しか確保することができない。実際には、パチンコ台の４００ｍｍ×４００ｍｍの盤面には至る所に入賞口があるが、その検出距離による監視エリアは、磁気検出器前面の３０ｍｍφ程度しか確保できない。このため、盤面の全面を監視するためには多数の磁気検出器を必要とするという欠点がある。

これらの問題を解決するために発明された磁気検出器が、特許文献６に公開されている。しかしながら、特許文献６に記載の磁気検出器においては、接着剤を塗布するディスペンサが大変高価であり、投資費用が膨大であるにもかかわらず塗布速度が遅いため、生産性が悪いという欠点がある。その上、磁性体を実装する実装機においては、磁気検出センサと磁性体間の実装ポイントのバラツキが大きく、それはそのまま磁気検出器の検出感度のバラツキとなり、品質上の問題点があり、接着剤が硬化した後は磁性体取付けポイントの修正を行うことができないため、規格外のものは廃棄しなければならず、ひいては製品価格の上昇となるという欠点がある。

特開平５−２１２１５２号公報特開昭６２−０６８４７３号公報特開平１−１９６５８６号公報特開２００９−２２５４４号公報国際公開第０９／０４８０１８号公報特開２０１１−１０１７１６号公報実公昭３６−０２０９７１号公報

上記特許文献６に記載の磁気検出器において、例えば電子パーツ実装前、クリーム半田が印刷された後、ディスペンサにより熱硬化性樹脂や弾性接着剤がプリント基板の磁性体実装部に塗布され、電子部品がクリーム半田印刷部に実装されるとともに、磁性体も実装機により接着剤塗布部に実装された後、リフロー炉に入り電子部品の半田付けと同時に接着剤も熱により硬化されて接着されるのであるが、リフロー炉内でプリント基板を搬送するコンベアの振動や、接着剤内部に含まれる小さな気砲がリフロー炉の熱により膨張するために、実装ポイントからずれたり、或いは、実装機の実装座標の基準点であるフィデューシャルマークの読み取り誤差がそのまま磁性体の実装ポイントの誤差となり実装位置にバラツキが生じる。実装位置にバラツキが生じると、磁気センサ素子と磁性体間のギャップがばらつき、そのまま検出感度のバラツキとなり、検出感度が一定でないため品質が大変劣ることとなっている。

また、これらの磁性体の実装ポイントのずれは、熱硬化性樹脂や弾性接着材を用いて接着が行われているため、一旦硬化接着した後の補正や修正を全く行うことができず、製品が規格外になると廃棄しなければならず、歩留まりの低下を来たし、結果として大変高価な製品となるため、実用上は採用され難い欠点がある。

パチンコ業界においては多数のメーカーが参入しているため、価格競争が極めて激しく、検出感度の低いものは監視エリアが狭くなり、磁気検出器を多く使わなければならないため、全く採用されることはなく、また安価で品質にバラツキの無い高感度のものが要求されるようになってきており、より低コストで小型の磁気検出器の要望が高いといった実情がある。

本発明は、そのような実情に鑑み、特に上記特許文献６記載の磁気検出器の問題点を解決するため、
イ）生産工程において大変長時間を要する磁性体固定用のディスペンス作業工程を廃止し、生産作業時間を短縮することにより生産性を高め、また高価な設備投資も不要にし、
ロ）実装機による実装ポイントのずれや、リフロー工程においてコンベアでのプリント基板搬送時の振動による磁性体のずれを自動的に補正することを可能にし、
ハ）磁気センサと磁性金属体のギャップを一定にし、検出感度が一定で、品質のバラツキを少なくし、
ニ）磁性体の取付け固定後の位置修正を安易に行うことに伴い、検出感度の変更を可能にして不良品の廃棄を皆無にし、
ホ）結果として製品価格を安価にすることが可能となる、
といったことを実現する磁気検出器を提供することを目的にする。

上記目的を達成するために、請求項１及び請求項２に係る発明の磁気検出器は、プリント基板と、このプリント基板の一方の表面上に実装されその実装面に沿った方向の磁束を検出する面実装型の磁気センサと、この磁気センサへ前記磁束を導く棒状の磁性金属体とを備えたものであって、前記プリント基板における前記磁気センサ実装面と同一面において、前記磁性金属体を１つ又は２つ、その長手方向を磁気検出方向に沿わせ、かつ、前記磁気センサの、磁気検出方向に対して直交する２つの側面のうちの一方の側面に又は両方の側面にそれぞれ接触又は近接させて配置し、半田付けして固定したことを特徴とする。そして、請求項１に係る発明では、前記プリント基板に、磁気検出方向における両端間の長さが前記磁性金属体の磁気検出方向における長さと同一寸法である磁性金属体用の半田付け用パッドが設けられ、請求項２に係る発明では、前記プリント基板に、前記磁性金属体が基板に接する面の全体に磁性金属体用の半田付け用パッドが設けられ、前記磁性金属体は、前記プリント基板に設けられた磁性金属体用の半田付け用パッドにクリーム半田印刷して実装されたものであって、リフロー炉内における溶融半田と磁性金属体との比重差及び溶融半田の表面張力を利用して溶融半田上にその磁性金属体を浮かせ、半田付け用パッドに精密に位置を合わせて半田付けして実装されてなる。

磁性金属体は、半田付けを可能にするため、パーマロイなどの金属製磁性体、或いは、フェライト等の磁性体の表面の全面又はその一部の半田付けを行う面に、金属メッキ又は金属蒸着等を行い金属を付着させて半田付け可能にした金属体を含むものであることが望ましい。以下、これらを「磁性金属体」という。

また、磁性金属体をプリント基板上の所定位置に実装しても、プリント基板はリフロー炉の通過時に色々な振動を受ける。この振動を受けた場合に、磁性金属体が所定の位置からずれやすい。しかしながら、磁性体を角柱形とすることで、そのような問題に対処することができる。すなわち、磁性体の一平坦面とプリント基板の平面とが接触し、磁性体がプリント基板に確実に固定されて移動し難くなる。

さらにまた、磁気検出器を安価にするには、磁性体にも安価な材料を用いる必要がある。一般的に、磁性体は強力な磁気を与えると、印加した磁気を除いても残留磁気を帯びる。残留磁気を帯びた磁性体が磁気センサに密着した場合、密着の程度によっては、磁気センサは、磁気が無いにもかかわらず磁気を検出したかのような信号を出力する。
また、磁性体に残留磁気が多少でも残った場合、磁性体の残留磁気の極性と異なる磁極の磁石が磁性体に近づくと、磁性体の残留磁気と磁石の磁気が相殺されて、磁気検出器の磁石の検出距離が大きく低下する。或いは、磁性体の残留磁気と同一磁極の磁石が磁性体に近づくと、残留磁気に磁石の磁気が加算されて、磁気検出器の検出距離が非常に長くなり、誤動作の原因となる。
したがって、磁性体としては、加工が容易で、材料も安価で、残留磁気の極めて小さなパーマロイや、マンガン系フェライトに金属体をメッキ或いは蒸着等を行い金属を付着させた半田付けが可能なものを用いるのが好ましい。

一方、請求項４及び請求項５に係る発明の磁気検出器の製造方法は、プリント基板の表面と平行する磁束を検出する面実装型の磁気センサと棒状の磁性金属体とを用い、プリント基板の同一面において磁性金属体の長手方向を磁気検出方向に向けて当該磁性金属体を磁気センサの磁気検出方向の片側面又は両側面に接触又は近接させて実装するように、プリント基板の同一面の所定位置に、磁気センサや電子パーツの半田付け用パッドを設けるとともに、請求項４に係る発明では、磁気検出方向における両端間の長さが磁性金属体の磁気検出方向における両端間の長さと同一寸法である磁性金属体用の半田付け用パッドを設け、請求項５に係る発明では、磁性金属体がプリント基板に接する面の全体に磁性金属体用の半田付け用パッドを設け、その個所に磁気センサや電子パーツ用のクリーム半田及び磁性金属体用のクリーム半田を印刷し、半田印刷部に磁気センサや電子パーツを実装すると同時に磁性金属体を実装し、リフロー炉により磁気センサや電子パーツ及び磁性金属体をプリント基板の同一面に固着することを特徴とする。

本発明によれば、プリント基板における磁気センサの実装面と同一面において、磁性金属体を、その長手方向を磁気検出方向に向けて磁気センサの磁気検出方向における片側面又は両側面に接触又は近接させて、磁性金属体と溶融半田との比重差を利用し、リフロー炉内の溶融半田上に磁性金属体が浮くようにし、溶融半田の表面張力を利用して実装固定した構成としているため、
１）磁性金属体は、プリント基板の磁性金属体取付け用のパッドに合致して取り付くため、磁気センサと磁性金属体間のギャップは、プリント基板上に設計されたパッドの位置に固定されるので、磁気センサと磁性金属体とのギャップは一定となり、品質のバラツキが無い。
２）プリント基板を移送する、搬送コンベアの振動等による磁性金属体の移動ずれも、磁性体の比重が半田より小さいため、磁性体が溶融半田上に浮きパッドに合わせて半田の表面張力によって自動補正され、磁性体ずれによる不良を発生させない。
３）実装機のフィデューシャルマーク読み取り誤差や、実装機の座標指定ポイント誤差による実装ポイントのずれがあっても、半田溶融時にパッドに合わせて磁性金属体の位置が半田の表面張力によって自動補正され、磁気センサと磁性金属体間のギャップのバラツキや密着取り付け不良等がなくなる。
４）磁性金属体取付け用のプリント基板上のパッドは、磁性金属体がプリント基板面に接する全面と同一になっているため、溶融半田に磁性金属体が浮きやすく、また半田ごてによる磁性金属体の位置修正時、半田ごての熱が伝わりやすく修正作業が容易になる。
５）実装後、リフロー内において、半田固着時に稀に起こることであるが、プリント基板に印加される機械的な衝撃による磁性金属体のずれによる不良品の修正は、半田ごてを当てることにより、半田を溶融させ簡易に磁性金属体を移動させることが可能であるため、検出感度の修理を可能とし、規格外不良による製品の廃棄を皆無にすることができ、磁気検出器の不良製品の廃棄を無くし、トータル価格を安価にすることを可能とする。
６）磁気センサ単体の検出感度のバラツキによる規格はずれ品も、検出感度の高すぎるものは半田ごてを用い磁気センサと磁性金属体間のギャップを広げて検出感度を下げ、また、検出感度の低すぎるものは半田ごてにより磁気センサと磁性金属体間のギャップを少なくして検出感度を高くし、検出感度の修正を可能にするため、規格外品を無くすことが可能となる、
といった磁気検出器を提供することができる。

この発明の実施形態の１例を示す磁気検出器の外観斜視図である。（ａ）は、図１に示した磁気検出器の内部構造を示す斜視図、（ｂ）は、磁気検出器に使用する角柱形の磁性金属体の斜視図である。図１に示した磁気検出器における、２つの磁性金属体と磁石との模式的磁力線図である。この発明の別の実施形態を示し、磁気検出器の内部構造を示す斜視図である。図４に示した磁気検出器の製造方法の１例を示す工程図である。従来例に係る磁気検出器の製造方法の１例を示す工程図である。この発明に係る磁気検出器における、磁気センサ及び磁性金属体部が実装された状態を上部から見た図の例である。図７に示した磁気検出器における、磁気センサ及び磁性金属体部の半田付け用パッドの図である。図７に示した磁気検出器における、磁気センサ及び磁性金属体部の実装状態を示す側面図の例である。この発明に係る磁気検出器における、磁性金属体とその半田付け用パッドの色々な例を示す図である。一般的な電子部品とその半田付け用パッドの例を示す図である。図１１における電子部品実装後の側面の例を示す図である。磁性金属体の両端の長さに対し、半田付け用パッドの両端長さが長い場合における実装後の色々な例を示す図である。磁性金属体の両端の長さに対し、半田付け用パッドの両端長さが短い場合に於ける実装後の色々な例を示す図である。フェライト製磁性体の半田付け面に金属メッキ或いは金属蒸着を行い半田付け可能な磁性金属体としたことを示す図である。パチンコ台の要部断面図である。従来例に係る磁気検出器の外観斜視図である。図１７に示した磁気検出器の内部構造を示す斜視図である。

以下、この発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
この磁気検出器１は、図１に外観斜視図を、図２の（ａ）に内部構造斜視図を示すように、ケース３と、このケース３に嵌合により取り付けられたカバー４とで全体の筐体２が構成され、筐体２の一端部から、接続端子２１を有するコネクタ２０が現出している。

筐体２の内部には、図２の（ａ）に示すような構造体が収容される。この構造体は、長方形状のプリント基板１０の短辺の端部に沿ってコネクタ２０が位置決めされ、そのリード端子２２がプリント基板１０の一方の表面（上面）に半田付けされている。このコネクタ２０は、検出された電気的信号を外部の制御回路とやり取りするためのものである。

プリント基板１０の上面において、その長辺の端部寄りの位置には２つの棒状の磁性金属体Ｆ１、Ｆ２及び面実装型の磁気センサＳが直線状に取り付けられている。磁気センサＳは、プリント基板１０の表面（上面）に沿った方向（平行な方向）の磁束を検出する面実装型であり、一対の対向検出側面を磁気検出方向（矢印方向）に合わせた状態で、プリント基板１０の半田スクリーンで印刷されたクリーム半田上に面実装され、リフロー炉で半田付けされている。

２つの磁性金属体Ｆ１、Ｆ２は、パーマロイ板がプレス加工され、或いはマンガン系フェライトの半田付けする一面に半田付け可能な金属が付着された、角柱形であり、磁気センサＳの磁気検出方向における両側面にそれぞれ近接させて、プリント基板１０に半田付けされ固着されている（図７、図８及び図９参照）。磁性金属体Ｆ１、Ｆ２は、図２の（ｂ）に示すように、パーマロイの場合は縦ａ×横ｂ×長さｃ＝０．６ｍｍ×１．２ｍｍ×６ｍｍ、また、フェライトに半田付けが可能な金属が付着されたものの場合は縦ａ×横ｂ×長さｃ＝１．２ｍｍ×１．２ｍｍ×６ｍｍの大きさである。なお、磁性金属体Ｆ１、Ｆ２は必ずしも同一長さである必要はなく、また、それぞれの寸法は、磁気センサの特性や検出する磁束の強さによって決められる。磁性金属体Ｆ２はコネクタ２０の側面まで延在しているが、これは、磁石Ｍ（図１６参照）の検出感度を上げるには磁性金属体Ｆ１、Ｆ２の長さは出来るだけ長い方がよいことと、磁気検出器の小型化を図ることとを両立させるためである。

また、この磁気検出器１では、上記した通り磁気センサＳはプリント基板１０の上面と平行する磁束を検出することが条件であるため、磁気センサＳには、プリント基板１０の上面と平行する磁気を検出すると抵抗値が変化する磁気抵抗と、その変化を増幅するアンプ回路と、一定以上の磁束密度が印加されるとアンプ回路の信号を比較スイッチングするコンパレータ回路とが内蔵され、一定の磁束の強さを検出するとスイッチング信号出力する。図２の（ａ）には特に示していないが、プリント基板１０の上面には、磁気センサＳから出力されたスイッチング信号を増幅するパワートランジスタ、抵抗器、コンデンサ等の電子部品（チップ部品）が半田付けされている。

このように構成した磁気検出器１は、図１６に示すような従来の磁気検出器１２０と同様に、パチンコ台の盤１００の裏面に設置される。この状態において、不正行為をするための磁石Ｍが外面ガラス板１１２に接触或いは接近して、磁気検出器１の磁気検出方向の一定距離内に磁石Ｍが近づくと、図３に示すように、磁石Ｍの磁束は透磁率が高く磁気抵抗の小さな磁性金属体Ｆ１に収束され入力される。磁性金属体Ｆ１に収束された磁束は、磁気抵抗の大きな空中には放出されず、磁性金属体Ｆ１→磁気センサＳ→磁性金属体Ｆ２を通過した後、空中に放出される。このため、磁気センサＳを通過する磁束密度は、磁性金属体Ｆ１、Ｆ２の大きさや長さに影響されるのであるが、それでも磁性金属体Ｆ１、Ｆ２を設けた場合の検出感度は、磁性金属体Ｆ１、Ｆ２の無い場合の数倍〜数十倍となり、非常に高感度の磁気検出が可能となる。したがって、磁気センサと磁性金属体間のギャップのコントロールは磁気検出感度に影響するため、品質或いは歩留まりの大変重要な要因となる。

上記磁気検出器１では、２つの磁性金属体Ｆ１、Ｆ２を使用したが、磁気検出感度が多少低下してもよい場合や、磁気検出器に大きさの制約等がある場合には、磁性金属体Ｆ１又はＦ２のいずれかを省いてもよい。その１つの磁性金属体Ｆだけを用いた例を、図４に内部構造斜視図で示す。１つの磁性金属体Ｆの場合は、検出感度の可及的向上を図るため、磁気センサＳをプリント基板１０の短辺の端部側に配置して、磁気センサＳと磁性金属体Ｆを密着させるとともに、磁性金属体Ｆは、前記と同様にコネクタ２０の側面まで延在する長いものとするのが好ましい。

図４に示したように１つの磁性金属体Ｆだけを使用した磁気検出器の場合は、磁石Ｍの磁束は磁気センサＳ→磁性金属体Ｆを通過してから空中に放出されるが、この磁気検出器でも非常に高感度の磁気検出が可能である。

また、図２の（ａ）に示す磁性金属体Ｆ１、Ｆ２、図４に示す磁性金属体Ｆは、いずれも磁気センサＳの検出側面に近接させて取り付けてあるが、磁気センサＳの検出側面に接触させてもよい。

次に、図２及び図４にそれぞれ示した磁気検出器の製造方法について、工程図を示した図５を参照して説明する。
まずステップＳＴ１において、プリント基板上の電子部品の半田付け用のパッド及び磁性金属体半田付け用のパッドに、クリーム半田が半田スクリーンを用いて自動印刷機により印刷される。

ステップＳＴ２では、プリント基板上のクリーム半田印刷部にコネクタや磁気センサ、トランジスタ、抵抗器、コンデンサ等の電子部品及び磁性金属体が、実装機により実装される。

ステップＳＴ３では、プリント基板がリフロー炉に送られる。リフロー炉ではおよそ２３０℃の炉温が保持され、所定のスピードでプリント基板が炉内を通過することにより、コネクタや電子部品及び磁性金属体が、クリーム半田が印刷されたパッドに半田で固着される。

電子部品や磁性金属体が実装されるプリント基板は、１シートにおよそ１００個分の磁気検出器用基板が集合され、容易に１００個の個片に分割することができるようにＶカットの溝が刻まれており、ステップＳＴ４では、そのＶカット溝に従って分割すると、図２や図４に示すような構造体が完成する。

ステップＳＴ５では、その構造体において磁気センサが正常に仕様通りに働いているかどうかなどの機能検査が行われる。

ステップＳＴ６では、機能検査をパスした構造体について、ケース及びカバーを組み付けることで、ステップＳＴ７において、磁気検出器として製品が完成する。

この製造方法によると、図５の工程図に示したように、ステップＳＴ１〜ＳＴ４（すなわち機能検査の前まで）の工程は自動化され、ディスペンサ工程の時間がかかる作業を省いているので、短時間で処理され、生産効率が飛躍的に上昇し、磁気検出器を極めて安価に生産することができる。

参考までに、特許文献６記載の従来の磁気検出器の製造方法について、工程図を示した図６を参照して概説する。
ステップＳＴ１１は、前記ステップＳＴ１と同じであるが、電子部品用の半田付け用パッドにクリーム半田を印刷し、ステップＳＴ１２では、磁性体用の接着位置にディスペンサにて接着剤を塗布し、ステップＳＴ１３で、クリーム半田が印刷された部分に電子パーツを、ディスペンサで接着材が塗布された部分に磁性体が実装機により実装される。そして、パーツが実装されたプリント基板は、ステップＳＴ１４でリフロー内に送られ、電子パーツが半田付けされるとともに、磁性体は接着剤が熱により硬化されてプリント基板に接着固定される。ステップＳＴ１５では、シート基板がＶカットの溝に従って個々の構造体に分割される。ステップＳＴ１６で、その構造体において磁気センサ等が仕様通り正常に働いているかどうかなどの機能検査が行われる。ステップＳＴ１７では、機能検査をパスした構造体について、ケース及びカバーを組み付けることで、ステップＳＴ１８において、磁気検出器として製品が完成する。この製造方法における、ステップＳＴ１２のディスペンサでの接着剤の塗布工程の問題点について述べる。

一般的に小型のセンサを生産する場合、生産効率を考えて、プリント基板１シートには磁気検出器５０個〜１００個分の基板個片が集合配置されている。このシート基板は、自動半田印刷機を用いてクリーム半田が印刷された後、搬送コンベアを介してディスペンサ機に送られる。

例えばプリント基板１シートに１００個の磁気検出器用基板が集合されている場合において、磁気センサの両端に磁性体各々１個を設けるとすると、磁性体は合計２００個となる。磁性体１個につき２点の接着剤を塗布するので、１シート当たり４００点の接着剤を塗布しなければならない。したがって、接着剤塗布の作業時間は、接着剤の量にもよるが非常に長くなり、生産性が悪いものとなっている。その上、大変高額なディスペンサ投資の減価償却費用が磁気検出器コストを大変高くする、といった問題点となっている。

その後、接着剤の塗布されたプリント基板は、搬送コンベアを介し実装機に送られて、電子パーツや磁性体が実装機により実装される。シート基板の隅には、全てのパーツ実装位置の座標基準点であるフィデューシャルマークが施されているので、マウンターは、このフィデューシャルマークを光センサで読み取り、指定された座標位置に電子部品や磁性体が実装される。

上記した問題点を解決するため、この発明においては、電子パーツ実装用パッドにクリーム半田を印刷すると同時に磁性金属体の取り付けパッドにも半田クリームを印刷し、電子パーツと同様に磁性金属体を実装するようにしている。また、透磁率が高く残留磁束密度の少ない安価なフェライト磁性体は、半田付けすることができずそのまま使用することはできない。しかし、この発明において、フェライト等の非金属の磁性体は、磁性体の表面全域或いはプリント基板に実装されたときに半田付けされる面に、半田付けを可能にするための金属の鍍金或いは蒸着を施して金属を付着させることで磁性金属体にし、半田付けを可能にしている。このような磁性金属体の例を、図１５に概略斜視図で示す。

図１５に示した磁性金属体に５３においては、フェライト磁性体５４の半田付けをされる面のみに金属体５５を付着させ半田付けを可能にしているが、フェライト磁性体５４の全ての面に金属体を付着させてもよい。半田クリームの印刷では、自動印刷機の印刷スキージを１往復するだけの瞬時に、全ての電子パーツ用パッド、及び、磁性金属体用取り付け用のパッドにそれぞれ半田を印刷することが可能である。このため、ディスペンサによって行われていた接着剤の塗布は不要となり、作業時間が大幅に節減されるので、生産性が飛躍的に向上する。その上、ディスペンサのための設備投資も不要となる。

そして、電子部品と磁性金属体とが実装されたプリント基板は、搬送コンベアを介してリフロー炉へ送られ、プリント基板のクリーム半田は、炉の温度で溶融した後、冷却部で冷却されると、電子パーツや磁性金属体を基板上のパッドに固定する。溶融時の半田は、磁性金属体に対し非常に比重が大きく表面張力が大きいため、磁性金属体は溶融半田上に浮き、固着面積を最大にしようとして、実装機のフィデューシャルマーク読み取り誤差や実装機の実装ポイントのずれ或いは搬送コンベア等の振動による磁性金属体の移動ずれに対しても、基板上に設計された磁性金属体用のパッド上に合致して精密に修正され、磁気センサとのギャップや密着性が保たれるので、磁性金属体による検出感度のバラツキは全く無くなる。

一般的な電子部品を取り付ける場合におけるプリント基板上のパッドは、図１１及び図１２に示すように、半田付けの信頼性を得るため、電子パーツ３９の長さＬＭより両方の外側にそれぞれＬＤ＝０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に半田付け用パッド４０が長くなるように設計され、その長くなった部分にフィレット４１を発生させる。図１２中の符号４２は、パッドにクリーム半田が印刷された部分を示す。

この場合、実装機による実装ポイント誤差や搬送中の振動による磁性金属体のずれがあると、図１３に示すように、磁性金属体は溶融半田上に浮き、固着面積を最大にしようとしてもその確定したポイントが無いため、パッド上の不定なポイントに固着し、品質のバラツキが大きすぎて実用化することができない。また逆に、図１４に示すような、パッド長が磁性金属体よりも短い場合も、結果としては同様となる。
図１３において、（ａ）は、磁性金属体４３の両端長さと半田付け用パッド４４の両端長さとの関係を説明するための図であり、（ｂ−１）及び（ｂ−２）は、プリント基板１０に磁性金属体４３が実装された状態の１例を示す平面図及び側面図であり、（ｃ−１）及び（ｃ−２）は、プリント基板１０に磁性金属体４３が実装された状態の別の例を示す平面図及び側面図である。図中の符号４５、４７はフィレットを示し、４６、４８は、パッドにクリーム半田が印刷された部分を示す。
また、図１４において、（ａ）は、磁性金属体４９の両端長さと半田付け用パッド５０の両端長さとの関係を説明するための図であり、（ｂ−１）及び（ｂ−２）は、プリント基板１０に磁性金属体４９が実装された状態の１例を示す平面図及び側面図であり、（ｃ−１）及び（ｃ−２）は、プリント基板１０に磁性金属体４９が実装された状態の別の例を示す平面図及び側面図である。図中の符号５１、５２は、パッドにクリーム半田が印刷された部分を示す。

そこで、この発明においては、図７に、磁気センサＳと磁性金属体Ｆ１、Ｆ２とがプリント基板１０に実装された状態の平面図を、図８に、磁気センサＳ用及び磁性金属体Ｆ１、Ｆ２用の半田付け用パッド３０、３１、３２の平面図を、図９に、磁気センサＳと磁性金属体Ｆ１、Ｆ２とがプリント基板１０に実装された状態の側面図をそれぞれ示すように、磁性金属体Ｆ１、Ｆ２の取り付け用のパッド３１、３２の検出方向の長さが、磁性金属体Ｆ１、Ｆ２の長さと同一寸法で設計されているため、リフロー炉内においては、磁性金属体より比重の大きな溶融半田に磁性金属体が浮き、その溶融半田の表面張力によって、実装時の多少の位置ずれがあっても、磁性金属体がパッド上で移動し、パッドに合致して固着し取り付けられる。図９中の符号３３、３４、３５は、パッドにクリーム半田が印刷された部分を示す。

図１０に、磁性金属体３６とその取り付け用パッド３７、３８の例と、その寸法の関連を示す。図において、ＬＰ１＝ＬＭ、ＬＰ２＝ＬＭ、Ｗ１≒ＷＭ、Ｗ２≒ＷＭである。

また、この発明においては、図７〜図９により説明したように磁性金属体の全面をパッドで受けるようにしているため、クリーム半田の印刷厚みが少ない場合でも磁性金属体が溶融半田上に浮くことができ、パッド上に合致して固着されるとともに、磁気センサの検出感度不足時や検出感度が規格をオーバーした場合、半田ごてによる磁性金属体の移動時に半田ごての熱が伝わりやすくなり、その作業が容易となる。

リフロー炉内のプリント基板の移動は、全て搬送コンベアによって行われる。搬送コンベアは、炉が新しいときは振動も少なくスムーズな搬送を行うが、使用年数が経つに従って振動も大きくなったり、搬送スピードによってもその振動が増減したりする。

特許文献６に記載されているような従来型の接着剤による磁性体の取り付けにおいては、搬送コンベアの振動があったり、実装機のフィデューシャルマーク読み取り誤差があったりして、磁性体が位置ずれを起こすと、接着剤硬化後の位置修正を全く行うことができないため、検出感度の外れたものは全て廃棄しなければならず、トータルコストを高いものにしていた。これに対し、この発明に係る方法においては、接着を半田にて行っているため、半田ごてによって容易に移動修正が可能となり、磁性金属体の位置修正により検出感度の修正が可能となり、製品の廃棄処理が全く不要となる。

１磁気検出器
２筐体
３ケース
４カバー
１０プリント基板
２０コネクタ
Ｓ磁気センサ
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２磁性金属体
Ｍ磁石
ＬＭ磁性金属体両端の検出方向長さ
ＬＰプリント基板に設けた磁性金属体取り付け用半田付け用パッド両端の検出方向長さ
ＬＤ半田付け信頼性を上げる為のフィレット用パッドの長さ
ＬＷ磁性金属体及び磁性金属体半田付け用パッドの幅

Claims

プリント基板と、このプリント基板の一方の表面上に実装されその実装面に沿った方向の磁束を検出する面実装型の磁気センサと、この磁気センサへ前記磁束を導く棒状の磁性金属体と、を備え、
前記プリント基板における前記磁気センサ実装面と同一面において、前記磁性金属体を１つ又は２つ、その長手方向を磁気検出方向に沿わせ、かつ、前記磁気センサの、磁気検出方向に対して直交する２つの側面のうちの一方の側面に又は両方の側面にそれぞれ接触又は近接させて配置し、
前記プリント基板に、磁気検出方向における両端間の長さが前記磁性金属体の磁気検出方向における両端間の長さと同一寸法である磁性金属体用の半田付け用パッドが設けられ、
前記磁性金属体が、前記プリント基板の磁性金属体用の半田付け用パッドにクリーム半田印刷して実装され、リフロー炉内における溶融半田と磁性金属体との比重差及び溶融半田の表面張力を利用して溶融半田上にその磁性金属体を浮かせ、半田付け用パッドに精密に位置を合わせて半田付けされてなることを特徴とする磁気検出器。
プリント基板と、このプリント基板の一方の表面上に実装されその実装面に沿った方向の磁束を検出する面実装型の磁気センサと、この磁気センサへ前記磁束を導く棒状の磁性金属体と、を備え、
前記プリント基板における前記磁気センサ実装面と同一面において、前記磁性金属体を１つ又は２つ、その長手方向を磁気検出方向に沿わせ、かつ、前記磁気センサの、磁気検出方向に対して直交する２つの側面のうちの一方の側面に又は両方の側面にそれぞれ接触又は近接させて配置し、
前記プリント基板に、前記磁性金属体が溶融半田による大きな浮力及び表面張力を受けるようにするために磁性金属体がプリント基板に接する面の全体に磁性金属体用の半田付け用パッドが設けられ、
前記磁性金属体が、前記プリント基板の磁性金属体用の半田付け用パッドにクリーム半田印刷して実装され、リフロー炉内における溶融半田と磁性金属体との比重差及び溶融半田の表面張力を利用して溶融半田上にその磁性金属体を浮かせ、半田付け用パッドに精密に位置を合わせて半田付けされてなることを特徴とする磁気検出器。
磁性金属体は、金属製磁性体、又は、フェライト表面の一部もしくは全面に、半田付け可能な金属を用いてメッキもしくは蒸着により半田付け可能な金属を付着させたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気検出器。
プリント基板の表面と平行な方向における磁束を検出する面実装型の磁気センサと棒状の磁性金属体とを用い、プリント基板の同一面において、磁性金属体を１つ又は２つ、その長手方向を磁気検出方向に沿わせ、かつ、磁気センサの、磁気検出方向に対して直交する２つの側面のうちの一方の側面に又は両方の側面にそれぞれ接触又は近接させて実装するように、プリント基板の同一面の所定位置に、磁気センサ用の半田付け用パッドを設けるとともに、磁気検出方向における両端間の長さが磁性金属体の磁気検出方向における両端間の長さと同一寸法である磁性金属体用の半田付け用パッドを設け、その磁気センサ用の半田付け用パッド及び磁性金属体用の半田付け用パッドに磁気センサ用のクリーム半田及び磁性金属体用のクリーム半田を印刷し、その半田印刷部に磁気センサを実装すると同時に磁性金属体を実装し、リフロー炉により磁気センサ及び磁性金属体をプリント基板の同一面に固着することを特徴とする磁気検出器の製造方法。
プリント基板の表面と平行な方向における磁束を検出する面実装型の磁気センサと棒状の磁性金属体とを用い、プリント基板の同一面において、磁性金属体を１つ又は２つ、その長手方向を磁気検出方向に沿わせ、かつ、磁気センサの、磁気検出方向に対して直交する２つの側面のうちの一方の側面に又は両方の側面にそれぞれ接触又は近接させて実装するように、プリント基板の同一面の所定位置に、磁気センサ用の半田付け用パッドを設けるとともに、磁性金属体が溶融半田による大きな浮力及び表面張力を受けるようにするために磁性金属体がプリント基板に接する面の全体に磁性金属体用の半田付け用パッドを設け、その磁気センサ用の半田付け用パッド及び磁性金属体用の半田付け用パッドに磁気センサ用のクリーム半田及び磁性金属体用のクリーム半田を印刷し、その半田印刷部に磁気センサを実装すると同時に磁性金属体を実装し、リフロー炉により磁気センサ及び磁性金属体をプリント基板の同一面に固着することを特徴とする磁気検出器の製造方法。