JP7448092B2 - 角度センサ及び角度センサモジュール - Google Patents

Description

本発明は、角度センサ及び角度センサモジュールに関する。

従来、角度センサは、モータのシャフト、歯車やプーリーなどの様々な機器におけるターゲットの角度の検出に用いられている。下記の特許文献１には、渦電流を利用して、ターゲットの角度または位置を検出するセンサの例が開示されている。特許文献１に記載のセンサは、駆動コイル及び２相の検出コイルを有する。駆動コイルは、一定の周波数において信号を発信する。駆動コイルにより発信された信号を検出コイルが受信する。検出コイルの表面に導体であるターゲットが近づくと、ターゲットに渦電流が流れ、電力の損失が生じる。そのため、検出される電圧に変化が生じる。２相の検出コイルの空間的な位置の位相がずれていると、ターゲットの位置に応じて、信号の振幅に差が生じる。２相の検出コイルにおける空間的な位置の位相のずれを９０°にすると、ｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号を反映し得る。これを利用して、ターゲットの位置に対する振幅の差から、ターゲットの絶対位置を算出し得る。

さらに、特許文献１には、円板状の基板に２相の検出コイルを配置した角度センサの例が開示されている。この場合においてターゲットを回転させると、ターゲットの角度に応じて、２相の検出コイルにより検出する信号の振幅に差が生じる。これにより、ターゲットの絶対角度を測定し得る。

特許文献２には、角度センサにおける駆動コイル及び２相の検出コイルの形状や配置の例が開示されている。

米国特許第４７３７６９８号明細書 米国特許第１０５８５１４９号明細書

しかしながら、特許文献１及び２に記載の角度センサにおいては、駆動コイル及び検出コイルの短絡を防ぐために、駆動コイルは、一定のギャップを隔てて、検出コイルの外側に位置している。そのため、駆動コイルの外径を小さくすることは困難であり、角度センサを小型にすることは困難である。

本発明の目的は、小型化を効果的に進めることができる、角度センサ及び角度センサモジュールを提供することにある。

本発明に係る角度センサは、複数の層を有する積層基板と、前記積層基板に設けられている駆動コイルと、前記積層基板に設けられている２相の検出コイルとを備え、前記積層基板の前記複数の層がそれぞれ、対向し合う主面を有し、前記駆動コイルと、前記検出コイルとが、前記複数の層の複数の前記主面のうち、互いに異なる主面に設けられている。

本発明に係る角度センサモジュールは、実装基板と、前記実装基板上に設けられている、本発明に従い構成されている角度センサと、前記実装基板上に設けられており、前記角度センサと電気的に接続されている角度検出用回路とを備える。

本発明に係る角度センサ及び角度センサモジュールによれば、小型化を効果的に進めることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る角度センサの模式的正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係る角度センサの分解斜視図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る角度センサ及びターゲットの一例を示す正面図である。 図４は、比較例における駆動コイル、第１の検出コイル及び第２の検出コイルの電極構成を略図的に示す図である。 図５は、本発明の第１の実施形態における第１の検出コイル及び第２の検出コイルの電極構成を示す図である。 図６は、本発明の第１の実施形態の変形例における第１の検出コイル及び第２の検出コイルの電極構成を示す図である。 図７は、本発明の第２の実施形態に係る角度センサの模式的正面断面図である。 図８は、本発明の第３の実施形態に係る角度センサの模式的正面断面図である。 図９は、本発明の第４の実施形態に係る角度センサの斜視図である。 図１０は、本発明の第４の実施形態の第１の変形例に係る角度センサの斜視図である。 図１１は、本発明の第４の実施形態の第２の変形例に係る角度センサの斜視図である。 図１２は、本発明の第５の実施形態に係る角度センサモジュールの斜視図である。 図１３は、本発明の第６の実施形態に係る角度センサモジュールの略図的断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る角度センサの模式的正面断面図である。図２は、第１の実施形態に係る角度センサの分解斜視図である。図３は、第１の実施形態に係る角度センサ及びターゲットの一例を示す正面図である。

図１及び図２に示す角度センサ１は、ターゲットの回転角度を検出する。図１に示すように、角度センサ１は、積層基板２と、２相の検出コイルである第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂと、駆動コイル８とを有する。駆動コイル８及び２相の検出コイルは、積層基板２に設けられている。駆動コイル８は、外部のＬＣ発振回路に接続される。駆動コイル８は定常的に磁束を生成する。図３に示すターゲット１００は、回転シャフト１０２に取り付けられている。ターゲット１００を角度センサ１に近づけると、ターゲット１００には渦電流が流れる。そして、ターゲット１００の回転角度に基づいて、渦電流が増減する。図１に示す第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂは、それぞれの相において、渦電流の増減を検出する。それによって、ターゲット１００の回転角度を検出する。なお、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂのうち、一方がｓｉｎ波としての検出を行い、他方がｃｏｓ波としての検出を行うことが好ましい。以下において、角度センサ１の具体的な構成を説明する。

図１に戻り、積層基板２は、第１の層３と、第２の層４と、第３の層５とを含む。第１の層３は第１の主面３ａ及び第２の主面３ｂを有する。第１の主面３ａ及び第２の主面３ｂは互いに対向している。同様に、第２の層４は第１の主面４ａ及び第２の主面４ｂを有し、第３の層５も第１の主面５ａ及び第２の主面５ｂを有する。第３の層５の第１の主面５ａに第２の層４が積層されている。第２の層４の第１の主面４ａに第１の層３が積層されている。もっとも、積層基板２の層数は３層には限定されず、４層以上であってもよい。

なお、積層基板２は、一方主面及び他方主面と、側面２ｃとを有する。本実施形態では、積層基板２の一方主面は第１の層３の第１の主面３ａである。積層基板２の他方主面は第３の層５の第２の主面５ｂである。積層基板２の一方主面及び他方主面は互いに対向している。積層基板２の側面２ｃは、積層基板２の一方主面及び他方主面に接続されている。積層基板２は、平面視において矩形である。もっとも、積層基板２の平面視における形状は上記に限定されず、例えば、矩形以外の多角形、円形または楕円形などであってもよい。本明細書において平面視とは、図２における上方から見る方向をいう。より具体的には、例えば、第１の層３側から第３の層５側を見る方向が平面視である。

駆動コイル８は、複数のコイル部と貫通電極７とを有する。より具体的には、複数のコイル部は、第１のコイル部８Ａ及び第２のコイル部８Ｂである。第１のコイル部８Ａは、第１の層３の第１の主面３ａに設けられている。他方、第２のコイル部８Ｂは、第３の層５の第２の主面５ｂに設けられている。なお、駆動コイル８は３層以上のコイル部を有していてもよい。第１のコイル部８Ａ及び第２のコイル部８Ｂは、貫通電極７により接続されている。ここで、貫通電極７は、第１の層３、第２の層４及び第３の層５を貫通している。もっとも、貫通電極７は、コイル部同士を接続するように、複数の層のうち少なくとも１層を貫通していればよい。駆動コイル８は複数の貫通電極７を有していてもよい。

第１の検出コイル６Ａは、第１の層３及び第２の層４の層間に設けられている。よって、第１の検出コイル６Ａは、第１の層３の第２の主面３ｂに設けられていると同時に、第２の層４の第１の主面４ａに設けられている。他方、第２の検出コイル６Ｂは、第２の層４及び第３の層５の層間に設けられている。よって、第２の検出コイル６Ｂは、第２の層４の第２の主面４ｂに設けられていると同時に、第３の層５の第１の主面５ａに設けられている。第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂは、平面視において重なっている。

積層基板２には、貫通孔２ｄが設けられている。より具体的には、貫通孔２ｄは、平面視において、駆動コイル８の中央、及び２相の検出コイルの中央に位置している。もっとも、貫通孔２ｄの位置は上記に限定されない。あるいは、積層基板２には、貫通孔２ｄは必ずしも設けられていなくともよい。

本実施形態の特徴は、駆動コイル８と、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂとが、積層基板２における複数の層の複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられていることにある。それによって、小型化を効果的に進めることができる。これを、本実施形態と比較例とを比較することにより、以下において説明する。

図４に略図的に示す比較例は、積層基板における同じ層の同じ主面に、駆動コイル１０８と、第１の検出コイル１０６Ａ及び第２の検出コイル１０６Ｂとが設けられている点において、第１の実施形態と異なる。比較例においては、駆動コイル１０８と、第１の検出コイル１０６Ａ及び第２の検出コイル１０６Ｂとの接触を回避するため、駆動コイル１０８と、第１の検出コイル１０６Ａ及び第２の検出コイル１０６Ｂとの間にギャップが設けられている。そのため、駆動コイル１０８の直径は大きくなる。

これに対して、図１に示すように、第１の実施形態においては、駆動コイル８と、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂとが、積層基板２における複数の層の複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられている。これにより、駆動コイル８と、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂとを、平面視において重なるように配置することができる。よって、駆動コイル８の直径を小さくすることができ、小型化を効果的に進めることができる。

さらに、図４に示す比較例では、駆動コイル１０８と、第１の検出コイル１０６Ａ及び第２の検出コイル１０６Ｂとの間のギャップに、異物が挟み込まれるおそれがある。このとき、角度センサの小型化のために各コイルの配線を細くしている場合には、配線が異物に接触することによって断線するおそれがある。これに対して、第１の実施形態では、比較例のようなギャップは設けられていないため、該ギャップに異物が挟み込まれるということは生じない。よって、配線を細くしても断線し難く、かつ角度センサ１の小型化を効果的に進めることができる。

図２に示すように、第１の実施形態では、平面視において、駆動コイル８の最内周部は、２相の検出コイルと重なる部分に位置している。もっとも、平面視において、駆動コイル８の最内周部が、２相の検出コイルと接するように配置されていてもよい。この場合においても、角度センサ１を小型にすることができる。一方で、第１の実施形態では、平面視において、駆動コイル８の最外周部は、２相の検出コイルの外側に位置する。もっとも、平面視において、駆動コイル８の最外周部は、２組の検出コイルと重なるように配置されていてもよい。この場合には、角度センサ１の小型化をより一層進めることができる。

なお、本明細書において最内周部及び最外周部とは、平面視における最内周部及び最外周部をいう。図１に示すように、駆動コイル８が複数のコイル部を有する場合、駆動コイル８の最内周部は、複数のコイル部のうち最も内側に位置する内周部をいう。同様に、駆動コイル８の最外周部は、複数のコイル部のうち最も外側に位置する外周部をいう。第１の実施形態では、平面視において、第１のコイル部８Ａの内周部は第２のコイル部８Ｂの内周部と重なっている。平面視において、第１のコイル部８Ａの外周部は第２のコイル部８Ｂの外周部と重なっている。よって、駆動コイル８の最内周部及び最外周部は、第１のコイル部８Ａ及び第２のコイル部８Ｂの内周部及び外周部である。

以下において、本実施形態における好ましい構成を示す。第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂが、積層基板２における複数の層の複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられていることが好ましい。それによって、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂの接触を回避するための貫通電極が不要となり、角度センサ１の小型化をより一層効果的に進めることができる。この詳細を以下において説明する。

図５は、第１の実施形態における第１の検出コイル及び第２の検出コイルの電極構成を示す図である。図５においては、第２の層４の第２の主面４ｂに設けられた電極を破線により示す。

第１の検出コイル６Ａの配線の一部は、１対の貫通電極９ａ及び接続電極９ｂによって接続されている。これにより、第１の検出コイル６Ａの配線同士の接触が回避されている。より具体的には、１対の貫通電極９ａは、積層基板２の第２の層４を貫通している。１対の貫通電極９ａは、接続電極９ｂにより接続されている。なお、接続電極９ｂは、第２の層４の第２の主面４ｂ及び第３の層５の第１の主面５ａに設けられているが、第２の検出コイル６Ｂには接触していない。

同様に、第２の検出コイル６Ｂの配線の一部は、１対の貫通電極９ｃ及び接続電極９ｄによって接続されている。これにより、第２の検出コイル６Ｂの配線同士の接触が回避されている。より具体的には、１対の貫通電極９ｃは、積層基板２の第２の層４を貫通している。１対の貫通電極９ｃは、接続電極９ｄにより接続されている。なお、接続電極９ｄは、第１の層３の第２の主面３ｂ及び第２の層４の第１の主面４ａに設けられているが、第１の検出コイル６Ａには接触していない。一方で、上記のように、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂの接触を回避するための貫通電極は不要である。よって、第１の実施形態では、２対の貫通電極が設けられていればよい。そのため、貫通電極を設けるために要する部分を少なくすることができる。従って、角度センサ１の小型化をより一層効果的に進めることができる。

第１の検出コイル６Ａは、接続部６ａ及び接続部６ｂを有する。第１の実施形態の接続部６ａ及び接続部６ｂは、外部に電気的に接続される部分である。接続部６ａ及び接続部６ｂのうち一方から信号が入力され、他方から信号が出力される。同様に、第２の検出コイル６Ｂは、接続部６ｃ及び接続部６ｄを有する。接続部６ｃ及び接続部６ｄのうち一方から信号が入力され、他方から信号が出力される。

なお、２相の検出コイルは、積層基板２における複数の主面のうち、同じ主面に設けられていてもよい。図６に示す第１の実施形態の変形例においては、第１の層３の第２の主面３ｂ及び第２の層４の第１の主面４ａに、第１の検出コイル１６Ａ及び第２の検出コイル１６Ｂの双方が設けられている。本変形例においても、第１の検出コイル１６Ａの配線同士、及び第２の検出コイル１６Ｂの配線同士が接触することを回避するため、２対の貫通電極及び２個の接続電極が設けられている。さらに、本変形例では、第１の検出コイル１６Ａ及び第２の検出コイル１６Ｂが接触することを回避するため、８対の貫通電極１９ａ及び８個の接続電極１９ｂが設けられている。すなわち、合計１０対の貫通電極及び１０個の接続電極が設けられている。

本変形例においても、第１の実施形態と同様に、駆動コイル８と、２相の検出コイルとが、積層基板２における複数の層の複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられている。よって、駆動コイル８と、第１の検出コイル１６Ａ及び第２の検出コイル１６Ｂとを、平面視において重なるように配置することができる。従って、駆動コイル８の直径を小さくすることができ、小型化を効果的に進めることができる。もっとも、第１の実施形態のように、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂが、積層基板２における複数の層の複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられていることが好ましい。この場合には、上記貫通電極１９ａ及び上記接続電極１９ｂが不要となる。

駆動コイル８は複数のコイル部を有することが好ましい。さらに、複数のコイル部が、積層基板２における複数の層の複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられており、かつ複数のコイル部が、平面視において重なっていることが好ましい。それによって、駆動コイル８の外径を大きくせずして、磁場を強くすることができる。より詳細には、例えば、５回巻きであり、外径が１０ｍｍのコイル部が１層設けられており、該コイル部の磁場の強さが約０．５２５μＨであるとする。このコイル部が２層設けられているとする。そして、２層のコイル部が平面視において重なっている場合には、磁場の強さは約２．０２μＨとなる。なお、この例においては、コイル部間の距離を０．１ｍｍとしている。このように、コイル部を２層とすることにより、磁場の強さを約４倍とすることができる。

他方、上記のコイル部と同様の配線を用いて、１０回巻きであり、外径が１０ｍｍのコイル部を１層設けたとすると、該コイル部の磁場の強さは約１．９２μＨとなる。よって、１層のコイル部の巻き数を多くするよりも、複数のコイル部を設けることにより、磁場を強くできることがわかる。

別の例としては、２回巻きであり、外径が１０ｍｍのコイル部が１層設けられており、該コイル部の磁場の強さが約０．１μＨであるとする。このコイル部が、２層または４層設けられているとする。２層のコイル部が平面視において重なっている場合には、磁場の強さは約０．３６４μＨとなる。さらに、４層のコイル部が平面視において重なっている場合には、磁場の強さは約１．２７２μＨとなる。なお、これらの例においては、コイル部間の距離を０．２ｍｍとしている。上記の例からも、コイル部を２層とすることにより、磁場の強さを約４倍にできることがわかる。さらに、コイル部を４層とすることにより、磁場の強さを約１０倍にできることがわかる。よって、駆動コイル８の外径を大きくせずして、磁場を強くすることができる。そして、所望の磁場の強さを得るための駆動コイル８の外径を小さくすることができる。従って、角度センサ１の小型化を効果的に進めることができる。

なお、複数のコイル部のうち２層のコイル部の間に、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂが設けられていることが好ましい。それによって、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂにより、渦電流の増減を好適に検出することができる。

積層基板２の複数の層は、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）またはガラスセラミックスからなることが好ましい。この場合には、積層基板２を得るに際し、エッチングを要しないため、エッチングを考慮した箇所を設ける必要がない。よって、積層基板２及び角度センサ１の小型化を容易に進めることができる。なお、角度センサ１を得るに際し、大型の積層基板に複数の駆動コイル８、複数の第１の検出コイル６Ａ及び複数の第２の検出コイル６Ｂを形成した後に、上記積層基板を分割することが好ましい。それによって、１度に複数の角度センサ１を得ることができ、生産性を高めることができる。

図７は、第２の実施形態に係る角度センサの模式的正面断面図である。

本実施形態は、積層基板２２が５層である点、駆動コイル２８が４層のコイル部を有する点、及び複数の貫通電極７が設けられている点において第１の実施形態と異なる。これに伴い、各コイル部及び２相の検出コイルの配置も第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の角度センサは第１の実施形態の角度センサ１と同様の構成を有する。

より具体的には、積層基板２２は、第１の層２３、第２の層２４、第３の層２５、第４の層２６及び第５の層２７を有する。積層基板２２においては、第１の層２３、第２の層２４、第３の層２５、第４の層２６及び第５の層２７の順序において積層されている。積層基板２２の各層はそれぞれ、第１の主面及び第２の主面を有する。

駆動コイル２８は、第１のコイル部２８Ａ、第２のコイル部２８Ｂ、第３のコイル部２８Ｃ及び第４のコイル部２８Ｄを有する。第１のコイル部２８Ａは、第１の層２３の第１の主面２３ａに設けられている。第２のコイル部２８Ｂは、第１の層２３の第２の主面２３ｂに設けられていると同時に、第２の層２４の第１の主面２４ａに設けられている。第３のコイル部２８Ｃは、第４の層２６の第２の主面２６ｂに設けられていると同時に、第５の層２７の第１の主面２７ａに設けられている。第４のコイル部２８Ｄは、第５の層２７の第２の主面２７ｂに設けられている。

第１のコイル部２８Ａ及び第２のコイル部２８Ｂは貫通電極７により接続されている。同様に、第２のコイル部２８Ｂ及び第３のコイル部２８Ｃ、並びに第３のコイル部２８Ｃ及び第４のコイル部２８Ｄもそれぞれ、各貫通電極７により接続されている。

第１の検出コイル６Ａは、第２の層２４の第２の主面２４ｂに設けられていると同時に、第３の層２５の第１の主面２５ａに設けられている。第２の検出コイル６Ｂは、第３の層２５の第２の主面２５ｂに設けられていると同時に、第４の層２６の第１の主面２６ａに設けられている。

本実施形態においても、駆動コイル２８と、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂとが、積層基板２２における複数の層の複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられている。さらに、駆動コイル２８が４層のコイル部を有し、かつ４層のコイル部が平面視において重なっている。それによって、角度センサの小型化をより一層効果的に進めることができる。

図８は、第３の実施形態に係る角度センサの模式的正面断面図である。

本実施形態は、積層基板３２が５層である点、積層基板３２の１対の最外層が１対の保護層である点、並びに駆動コイル８、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂが１対の保護層よりも内側に設けられている点において、第１の実施形態と異なる。なお、最外層は、積層基板３２の積層方向において最も外側の層である。積層基板３２においては、第１の層が第１の最外層であり、かつ第１の保護層３３である。第５の層が第２の最外層であり、かつ第２の保護層３７である。上記の点以外においては、本実施形態の角度センサは第１の実施形態の角度センサ１と同様の構成を有する。

駆動コイル８の第１のコイル部８Ａは、第１の保護層３３の第２の主面３３ｂに設けられていると同時に、第２の層２４の第１の主面２４ａに設けられている。第２のコイル部８Ｂは、第４の層２６の第２の主面２６ｂに設けられていると同時に、第２の保護層３７の第１の主面３７ａに設けられている。

第１の検出コイル６Ａは、第２の層２４の第２の主面２４ｂに設けられていると同時に、第３の層２５の第１の主面２５ａに設けられている。第２の検出コイル６Ｂは、第３の層２５の第２の主面２５ｂに設けられていると同時に、第４の層２６の第１の主面２６ａに設けられている。

このように、駆動コイル８、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂは、１対の保護層よりも内側に設けられている。それによって、各コイルが外部と接触し難く、各コイルが破損し難い。

もっとも、保護層は１層であってもよい。積層基板３２は、第１の保護層３３を有し、第２の保護層を有しなくともよい。この場合、第５の層は第２の最外層ではあるが、第２の保護層ではない。第１の保護層３３としての第１の最外層よりも第２の最外層側に、駆動コイル８、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂが設けられていればよい。この場合においても、各コイルが外部と接触し難く、各コイルが破損し難い。例えば、第１の保護層３３側をターゲットに近づける場合に、上記の例が好適である。

本実施形態においても、駆動コイル８と、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂとが、積層基板３２における複数の層の複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられている。それによって、角度センサの小型化を効果的に進めることができる。

図９は、第４の実施形態に係る角度センサの斜視図である。

本実施形態は、第１の保護層３３の第１の主面３３ａに、複数の電極ランドが設けられている点において第３の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の角度センサ４１は第３の実施形態の角度センサと同様の構成を有する。

より具体的には、複数の電極ランドは、第１の電極ランド４５Ａ、第２の電極ランド４５Ｂ、第３の電極ランド４５Ｃ、第４の電極ランド４５Ｄ、第５の電極ランド４５Ｅ、第６の電極ランド４５Ｆ、第７の電極ランド４５Ｇ及び第８の電極ランド４５Ｈである。角度センサ４１は、例えば、実装基板などに実装される。角度センサ４１は、複数の電極ランドにより、実装基板に電気的に接続される。

第１の電極ランド４５Ａは、図５に示す第１の検出コイル６Ａの接続部６ａに電気的に接続されている。第２の電極ランド４５Ｂは、第１の検出コイル６Ａの接続部６ｂに電気的に接続されている。第１の電極ランド４５Ａ及び第２の電極ランド４５Ｂは、本発明における第１の外部接続電極である。本実施形態では、第１の電極ランド４５Ａ側から信号が入力され、第２の電極ランド４５Ｂ側から信号が出力される。なお、第１の電極ランド４５Ａ及び接続部６ａは、例えば、貫通電極などにより接続されていてもよい。他の電極ランド及びコイルの接続も同様である。

第３の電極ランド４５Ｃは、第２の検出コイル６Ｂの接続部６ｃに電気的に接続されている。第４の電極ランド４５Ｄは、第２の検出コイル６Ｂの接続部６ｄに電気的に接続されている。第３の電極ランド４５Ｃ及び第４の電極ランド４５Ｄは、本発明における第２の外部接続電極である。本実施形態では、第３の電極ランド４５Ｃ側から信号が入力され、第４の電極ランド４５Ｄ側から信号が出力される。

第５の電極ランド４５Ｅは、駆動コイル８の入力側の接続部に電気的に接続されている。第６の電極ランド４５Ｆは、駆動コイル８の出力側の接続部に電気的に接続されている。第５の電極ランド４５Ｅ及び第６の電極ランド４５Ｆは、本発明における第３の外部接続電極である。他方、第７の電極ランド４５Ｇ及び第８の電極ランド４５Ｈは、駆動コイル８、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂには接続されていない。第７の電極ランド４５Ｇ及び第８の電極ランド４５Ｈは、本発明における第４の外部接続電極である。

角度センサ４１は、複数の電極ランドを有するため、実装基板などに好適に実装することができる。本実施形態では、２個ずつの電極ランドが、平面視における積層基板３２の四隅に均等に配置されている。それによって、角度センサ４１を安定的に実装することができる。もっとも、複数の電極ランドの配置は上記に限定されない。

本実施形態においても、駆動コイル８と、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂとが、積層基板３２における複数の層の複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられている。それによって、角度センサ４１の小型化を効果的に進めることができる。

ところで、第１～第４の外部接続電極は、電極ランドには限定されない。以下において、第１～第４の外部接続電極の構成のみが第４の実施形態と異なる、第４の実施形態の第１の変形例及び第２の変形例を示す。第１の変形例及び第２の変形例においても、角度センサの小型化を効果的に進めることができ、かつ角度センサを実装基板などに好適に実装することができる。

図１０に示す第１の変形例においては、積層基板３２の一方主面、側面２ｃ及び他方主面にわたり、第１の外部接続電極としての第１の外部電極５５Ａ及び第２の外部電極５５Ｂが設けられている。第２～第４の外部接続電極も同様に設けられている。

図１１に示す第２の変形例においては、積層基板３２の一方主面、側面２ｃ及び他方主面にわたり、第１の外部接続電極としての第１のハーフスルーホール電極６５Ａ及び第２のハーフスルーホール電極６５Ｂが設けられている。第２～第４の外部接続電極も同様に設けられている。なお、本発明に係る角度センサは、上記各外部接続電極を有しない場合においても、例えばワイヤなどによって実装基板に電気的に接続されてもよい。

図１２は、第５の実施形態に係る角度センサモジュールの斜視図である。

角度センサモジュール７０は、実装基板７３と、角度センサ４１とを有する。角度センサモジュール７０における角度センサ４１は、厳密には、複数の電極ランドの配置において第４の実施形態と異なる部分を含むが、第４の実施形態と同様の符号を付するものとする。なお、角度センサモジュール７０に用いられる角度センサは、角度センサ４１に限られず、本発明に係る角度センサであればよい。

実装基板７３は第３の主面７３ａ及び第４の主面７３ｂを有する。第３の主面７３ａ及び第４の主面７３ｂは互いに対向している。実装基板７３は、平面視において矩形である。より具体的には、実装基板７３は第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙを有する。第１の方向Ｘ及び第２の方向Ｙは直交している。実装基板７３の第１の方向Ｘに沿う寸法は、第２の方向Ｙに沿う寸法よりも大きい。もっとも、実装基板７３の平面視における形状は上記に限定されず、例えば、矩形以外の多角形、円形または楕円形などであってもよい。

角度センサ４１は実装基板７３の第３の主面７３ａに設けられている。角度センサ４１の複数の電極ランドは、実装基板７３に電気的に接続されている。実装基板７３には、貫通孔７３ｄが設けられている。貫通孔７３ｄは、平面視において角度センサ４１と重なっている。貫通孔７３ｄは、ターゲットを通すことができるように設けられている。これにより、ターゲットを実装基板７３の第４の主面７３ｂ側から角度センサ４１に近接させることができる。もっとも、貫通孔７３ｄは設けられていなくともよい。この場合には、例えば、第３の主面７３ａ側をターゲットに向けた状態において、ターゲットを角度センサ４１に近接させてもよい。

角度センサモジュール７０は、角度検出用回路７４と、制御回路７５と、コネクタ７６とを有する。角度検出用回路７４、制御回路７５及びコネクタ７６は、実装基板７３の第３の主面７３ａに設けられている。より具体的には、角度検出用回路７４、制御回路７５及びコネクタ７６は、第１の方向Ｘから見たときに、角度センサ４１と重なるように配置されている。もっとも、角度検出用回路７４、制御回路７５及びコネクタ７６の配置は上記に限定されない。コネクタ７６は、角度センサ４１、角度検出用回路７４及び制御回路７５のうち少なくとも１つを外部と接続する。

角度検出用回路７４は、特に限定されないが、本実施形態では角度検出用ＩＣである。角度検出用回路７４は、角度センサ４１に電気的に接続されている。角度センサ４１の２相の検出コイルから、角度検出用回路７４に信号が入力される。これらの信号に基づいて、角度検出用回路７４により、ターゲットの回転角度が検出される。角度センサモジュール７０において、角度センサ４１及び角度検出用回路７４が一体とされていることにより、角度検出のシステムを全体として小型にすることができる。もっとも、角度センサモジュール７０は、角度検出用回路７４を必ずしも有しなくともよい。この場合には、角度センサ４１は外部の角度検出用回路に電気的に接続されてもよい。

制御回路７５は、ターゲットが配置された機器の制御回路である。角度センサモジュール７０において、角度センサ４１及び制御回路７５が一体とされていることにより、回転角度を検出する対象の制御回路７５を含めた角度検出のシステムを、全体として小型にすることができる。もっとも、角度センサモジュール７０は、制御回路７５を必ずしも有しなくともよい。

実装基板７３上には、角度センサ４１の駆動コイル８用のＬＣ発振回路が設けられていてもよい。この場合においても、角度検出のシステムを全体として小型にすることができる。

なお、上記のように角度センサ４１を小型にすることができるため、実装基板７３を小型にすることができる。従って、角度センサモジュール７０の小型化を効果的に進めることができる。

実装基板７３はフレキシブル基板であってもよい。フレキシブル基板は、例えば、ポリイミドなどの樹脂からなる。この場合には、実装基板７３を折り曲げることができるため、角度センサモジュール７０の小型化をより一層進めることができる。

図１３は、第６の実施形態に係る角度センサモジュールの略図的断面図である。図１３においては、角度検出用回路７４及びコネクタ７６を、矩形に２本の対角線を加えた略図により示す。

本実施形態は、実装基板及び角度センサ８１の構成が第５の実施形態と異なる。より具体的には、角度センサモジュール８０の実装基板は、角度センサ８１における積層基板８２の第２の層８４と一体である。よって、角度センサ８１は、実装基板を第２の層８４として含むように構成されている。上記の点以外においては、本実施形態の角度センサ８１は第１の実施形態の角度センサ１と同様の構成を有する。そして、上記の点以外においては、本実施形態の角度センサモジュール８０は第５の実施形態の角度センサモジュール７０と同様の構成を有する。

第２の層８４における第１の方向Ｘに沿う寸法は、第１の層３及び第３の層５における第１の方向Ｘに沿う寸法よりも大きい。そのため、第２の層８４は、平面視において、第１の層３及び第３の層５と重なっていない部分を有する。該部分に、角度検出用回路７４及びコネクタ７６などが設けられている。図示しないが、該部分には、第５の実施形態と同様の制御回路７５も設けられている。

より具体的には、第２の層８４の第１の主面４ａにおける、平面視において、第１の層３と重なっていない部分に、第１の層状体８６が設けられている。第２の層８４の第２の主面４ｂにおける、平面視において、第３の層５と重なっていない部分に、第２の層状体８７が設けられている。第２の層状体８７上に角度検出用回路７４及びコネクタ７６などが設けられている。第１の層状体８６及び第２の層状体８７は、単層の部材であってもよく、積層体であってもよい。もっとも、第１の層状体８６及び第２の層状体８７は設けられていなくともよい。角度検出用回路７４及びコネクタ７６などは、第２の層８４の第１の主面４ａまたは第２の主面４ｂに直接的に設けられていてもよい。

本実施形態においても、駆動コイル８と、第１の検出コイル６Ａ及び第２の検出コイル６Ｂとが、積層基板８２における複数の層の複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられている。それによって、角度センサ８１の小型化を効果的に進めることができる。さらに、角度センサ８１が実装基板を第２の層８４として含むため、実装基板もより一層小型にすることができる。従って、角度センサモジュール８０の小型化をより一層進めることができる。

１…角度センサ
２…積層基板
２ｃ…側面
２ｄ…貫通孔
３～５…第１～第３の層
３ａ～５ａ…第１の主面
３ｂ～５ｂ…第２の主面
６Ａ，６Ｂ…第１，第２の検出コイル
６ａ～６ｄ…接続部
７…貫通電極
８…駆動コイル
８Ａ，８Ｂ…第１，第２のコイル部
９ａ…貫通電極
９ｂ…接続電極
９ｃ…貫通電極
９ｄ…接続電極
１６Ａ，１６Ｂ…第１，第２の検出コイル
１９ａ…貫通電極
１９ｂ…接続電極
２２…積層基板
２３～２７…第１～第５の層
２３ａ～２７ａ…第１の主面
２３ｂ～２７ｂ…第２の主面
２８…駆動コイル
２８Ａ～２８Ｄ…第１～第４のコイル部
３２…積層基板
３３…第１の保護層
３３ａ，３３ｂ…第１，第２の主面
３７…第２の保護層
３７ａ…第１の主面
４１…角度センサ
４５Ａ～４５Ｈ…第１～第８の電極ランド
５５Ａ，５５Ｂ…第１，第２の外部電極
６５Ａ，６５Ｂ…第１，第２のハーフスルーホール電極
７０…角度センサモジュール
７３…実装基板
７３ａ，７３ｂ…第３，第４の主面
７３ｄ…貫通孔
７４…角度検出用回路
７５…制御回路
７６…コネクタ
８０…角度センサモジュール
８１…角度センサ
８２…積層基板
８４…第２の層
８６，８７…第１，第２の層状体
１００…ターゲット
１０２…回転シャフト
１０６Ａ，１０６Ｂ…第１，第２の検出コイル
１０８…駆動コイル

Claims (10)

1. 複数の層を有する積層基板と、
   前記積層基板に設けられている駆動コイルと、
   前記積層基板に設けられている２相の検出コイルと、
   を備え、
   前記積層基板の前記複数の層がそれぞれ、対向し合う主面を有し、
   前記駆動コイルと、前記検出コイルとが、前記複数の層の複数の前記主面のうち、互いに異なる主面に設けられている、角度センサ。
2. 前記駆動コイル及び前記検出コイルが、平面視において重なっている、請求項１に記載の角度センサ。
3. 前記２相の検出コイルが、前記複数の層の前記複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられており、前記２相の検出コイルが、平面視において重なっている、請求項１または２に記載の角度センサ。
4. 前記駆動コイルが、複数のコイル部と、貫通電極と、を有し、
   前記複数のコイル部が、前記複数の層の前記複数の主面のうち、互いに異なる主面に設けられており、前記複数のコイル部が、平面視において重なっており、
   前記貫通電極が、前記コイル部同士を接続するように、前記複数の層のうち少なくとも１層を貫通している、請求項１～３のいずれか１項に記載の角度センサ。
5. 前記複数のコイル部のうち２層のコイル部の間に、前記２相の検出コイルが設けられている、請求項４に記載の角度センサ。
6. 前記積層基板の前記複数の層が第１の最外層及び第２の最外層を含み、前記第１の最外層よりも前記第２の最外層側に、前記駆動コイル及び前記検出コイルが設けられている、請求項１～５のいずれか１項に記載の角度センサ。
7. 前記第１の最外層及び前記第２の最外層の間に、前記駆動コイル及び前記検出コイルが設けられている、請求項６に記載の角度センサ。
8. 前記複数の層が低温同時焼成セラミックスまたはガラスセラミックスからなる、請求項１～７のいずれか１項に記載の角度センサ。
9. 前記積層基板に設けられており、前記２相の検出コイルのうち一方と電気的に接続されている第１の外部接続電極と、
   前記積層基板に設けられており、前記２相の検出コイルのうち他方と電気的に接続されている第２の外部接続電極と、
   前記積層基板に設けられており、前記駆動コイルと電気的に接続されている第３の外部接続電極と、
   をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の角度センサ。
10. 実装基板と、
    前記実装基板上に設けられている、請求項１～９のいずれか１項に記載の角度センサと、
    前記実装基板上に設けられており、前記角度センサと電気的に接続されている角度検出用回路と、
    を備える、角度センサモジュール。

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