JPH01250083A

JPH01250083A - 磁気センサ

Info

Publication number: JPH01250083A
Application number: JP63144123A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fukunaka; 敏昭福中; Teruo Onishi; 輝夫大西; Yoshiyuki Yokoyama; 善行横山
Original assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Current assignee: Toyo Communication Equipment Co Ltd
Priority date: 1987-12-25
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1989-10-05
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JP2668239B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は非接触式の変位センサ等として使用される磁気
センサの改良に関する。

（従来の技術）各種ＯＡ種機器家電機器等々において可動部分の位置を
検知し、検知した情報を電気信号に変換するセンサとし
て、磁気抵抗素子を用いた非接触式の変位センサが知ら
れている。

第２図（ａｌ　　（ｂｌ及び（ｃ）は従来の非接触変位
センサとしての磁気抵抗素子の一例であり、アルミナ、
ガラス等の基板ｌ上には互いに直列接続された受感部２
．３が隣接して一体化固定されるとともに各受感部２．
３の各外側端部及び中間の接続部には夫々第１乃至第３
のリード端子４．５．６が接続されている。各受感部素
子（象限素子）２．３は例えばＩｎ−３ｂ薄膜ラスター
プレート形磁気抵抗素子であり、その磁気的特性を同一
に設定されている。

２つの受感部素子２．３に対して夫々大きさの異なる磁
界が加えられると、電気的中点が移動する。そして磁極
の直下に位置する受感部素子２．３部分の抵抗だけが磁
気抵抗効果によって増加する。この性質を利用して、固
定された受感部素子に対して磁石７を非接触状態でＸ方
向へ移動自在に配置することによって磁石７の移動を受
感部素子２．３と磁石７との相対変位として検出するこ
とができる。

また、第３図（ａｌ　は従来の磁気センサにおける受感
部素子２周辺の断面図であり、基板１上の電極パターン
１０上に受感部素子２を固着するとともに、電極パター
ン１０に対してハンダＩ＋によってリード端子４を固着
し、さらにガラス薄板等の保護板１２で全面を覆って樹
脂接着剤等によって固着している。しかしながら、この
ような保護板の構成であると、受感部素子２及び半田付
は部１１に対して保護板１２を密着させることが困難で
あり、保護板１２下方に形成される間隙から外気が侵入
し易いため、湿気による素子の酸化を防ぐことができな
かった。また、各リード端子４．５．６は半田付けによ
って固定されてはいるが、半田付けでは充分な強度を得
ることが出来なかった。

第３図（ｂｌ　は素子２上面だけを保護板１２によって
覆う一方、半田付は部１１をエポキシ樹脂１３で被覆し
ている。このため、半田付は部１１における接続強度を
向上することができる。しかしながら、この場合も湿気
の侵入による素子２の酸化を防止することが出来ないば
かりか、また、各リード端子４．５．６は半田付けによ
って固定されてはいるが、実際に端子の接続強度を担う
のは接着剤１３であるため、大きな端子強度を必要とす
る用途には不向きであった。

また、上記いずれの実施例においても基板！、ｈから素
子等が突出しているため、センサの全体厚が増加して小
型化に対する障害となっている。

さらに、一対の受感部素子２．３の配列位置決めに際し
ては、基準となるものが存していないため、磁石７の移
動方向Ｘに沿って正確に配列することが困難であった。

（発明の目的）本発明は上記に鑑みてなされたものであり、全体厚を薄
くするとともに、耐湿性を向上させることができる磁気
センサを提供することを目的としている。

（発明の概要）本発明は上記目的を達成するため、磁気抵抗効果を有し
た受感部素子を用いた磁気センサにおいて、が１記受感
部素子はプリント基板上に形成された凹所内に位置決め
されるとともに該プリント基板上面から該凹所内壁にか
けて密着して配設されたリード端子を介して外部と接続
され、更に該凹所内の該受感部素子上には耐湿剤と封止
剤とを順次積層充填してなることを特徴としている。

また、前記凹所は所定深さと所定の径を有した凹所本体
と、該凹所本体の下端から下方へ向けて連続形成された
すり鉢状のすり鉢部とから成ることを特徴としている。

（実施例）以下、本発明の磁気センサを添付図面を参照して詳細に
説明する。

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例の構成を示
すｆ面図及びＡ−Ａ断面図であり、この磁気センサはプ
リント基板２０と、基板２０上に形成された凹所２Ｉと
、凹所２１内底面に収納された磁気センサチップ（受感
部素子）２２と、このセンサチップ２２上面から凹所２
１内壁を経て基板２０上面に配線されたリード端子２３
ａ、２３ｂ、２３ｃと、凹所２Ｉ内に充填されてセンサ
チップ２２上を被覆するシリコン等の耐湿剤２５と、耐
湿剤２５上及び凹所周縁に積層されて凹所開口部全体を
密封するエポキシ樹脂封止剤２６とを有する。プリント
基板２０上には各リード端子２３ａ、２３ｂ、２３ｃに
接続されるパターン配線２７ａ、２７ｂ、２７ｃがアー
トワークによって形成されている。各リード端子２３ａ
、２３ｂ、２３ｃと各パターン配ＩＱ２７ａ、２７ｂ、
２７ｃとの接続は、半田付け２８によって行われる。

各パターン配線２７ａ、２７ｂ、２７ｃの端部には夫々
スルーホール３０が形成され、このスルーホール３０は
プリント基板２０の裏面に貫通されるとともに、その内
壁に蒸着された導電性金属３１を介して基板２０裏面の
電極３２と接続される。

各リード端子２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、図示のように
基板２Ｏｈ面から凹所２１内に入り込むところにおいて
直角に屈曲し、凹所２１内壁に密着しながら素Ｆ２２に
接続される。このため、リード端子を介した外部からの
機械的力等によって素ｒ−２２に浮きや傾き等が発生す
ることを防止することができる。

プリント基板に凹所２１を形成する手段としては、ＮＧ
、ルータ−、ボール盤等々いずれの手段であってもよい
。

凹所２１の形状としては、円筒形が最も簡単であるが、
いかなる形状であっても差し支えない。

また素子を埋め込む深さも種々設定可能であり、感度を
低下させない程度であれば自由に設定できる。

センサチップ２２としては、半導体磁気抵抗素子、強磁
性体磁気抵抗素子、各種ホール素子簿々を適用可能であ
る。

なお、耐湿剤２５として封止効果を有するものがあれば
耐湿剤２６を省略することができ、封ＩＬ剤２６として
耐湿性を有したものを用いる場合には、耐湿剤を省略す
ることができる。

以１−のような構成を有した磁気センサの加工手順を説
明する。例えば、２Ｘ５ｍｍのサイズのセンサチップ２
２を使用する場合には、厚さ１．６ｍｍで、２０Ｘ１０
ｍｍの面積のプリント基板２０の所定の位置にルータ−
等の加工具を使用して例えば深さ０．５ｍｍ、幅２ｍｍ
、長さ５ｍｍの凹所２１を形成する。この凹所の形状及
び形成方向を所定にすることによってセンサチップ２２
のｘ、ｙ方向の位置精度を高度にすることができる。

このようにして作成された磁気センサは、センサチップ
２２が凹所底部に位置するとともにそのト面は耐湿剤２
５、エポキシ樹脂２６によって順次積層被覆されている
ので充分な耐湿性を得ることができる。

また、センサチップ２２、耐湿剤２５、エポキシ樹脂２
６は、プリント基板２０と面一か、或は僅かしか突出し
ないので、センサ全体の厚を必要最小限にまで小型化す
ることができる。このため、各種小型機器に適用し易い
利点を有する６四所の形状、方向をｘ、ｙ方向に対′し
て正確に設定しておくことによって、凹所内に装着され
るセンサチップの位置精度を高度にすることができる。

換言すれば、センサチップの位置精度は凹所内に埋め込
むだけで確保される。

センサチップ２２がプリント基板２０と一体の構成であ
るため、基板２０上の配線パターン２７ａ、２７ｂ、２
７ｃをアートワークによって任意に形成することによっ
て、外部回路に対して磁気センサを接続する位置の選択
範囲が広がり、回路設計の自由度を増すことができる。

本発明の磁気センサのリード端子は全体とじて基板２０
表面及び凹所２１内壁に密着しており。

従来の磁気センサのリード端子のように基板から遊端状
に突出した品分が存しないため、充分な端子強度を有す
る。このため、適用可能な機器の種類が大幅に広がり、
市場性を拡大することができる。

プリント基板にスルーホール３０を形成することによっ
てプリント基板の裏面からリード線を導出することがで
きるため、この磁気センサを一つの独立した部品とする
ことができる。独立した部品とした結果、ハイブリッド
ＩＣに搭載する電子部品として使用することができる。

次に第４図（ａ）及び（ｂｌは本発明の第２の実施例の
構成を示す平面図及び断面図であり、前記第１の実施例
と同一の部分は同一・の符号で表し重複した説明は省略
する。上記第１の実施例においては凹所２１底而を平面
状に加工しているのに対して、第２の実施例では底面を
すり鉢状（或は円錐状）に構成している点において相違
している。また、第２の実施例の凹所２１は゛Ｖ面形状
が円形である構成においても相違している。

凹所２１の底面の加工精度は、センサチップ２２の取付
位置開度に影響を及ぼすため、前記第１の実施例のよう
な平坦な底面を有した凹所２１を簡易な工作機械を用い
て形成することは難しい。

例えば、エンドミル等の加工手段によって凹所底面を平
坦に加工する場合、ドリルの摩耗の進行によって凹所底
面コーナ一部の曲面化が甚だしくなる。特に、磁気セン
サのうちでも変位を検出する用途のものにおいては、ｘ
−ｙ−ｚ軸に対する公差を厳密に設定して素子の取付開
度を向上させる必要があるため、上記のような加工精度
の低下は磁気センサの性能を著しく低下させる原因とな
る。

この第２の実施例は、簡単な加工手段を用いた精度の低
い加工により凹所２１を形成することによって、設置さ
れるセンサチップの位置精度を向」ユさせることができ
る磁気センサを提供することを目的としている。

第５図（ａ）及び（ｂｌ　は第４図（ｂ）の一部拡大図
及びセンサチップの設置状態を示す平面図であり、凹所
２１はストレートな壁面から成る凹所本体（上部凹所）
２１ａと、凹所本体２１ａの下方にすり鉢状に形成され
たすり鉢部（下部凹所）２１ｂとから構成され、凹所本
体２１ａの上端から下端部までの距ｔｌ＋を一定に設定
するとともに、凹所本体２１ａの直径ｄをセンサチップ
２２の４つの角部が凹所本体の壁面に線接触して係止さ
れるように寸法設定している。換言すれば、センサチッ
プ２２の底面が凹所本体２＋ａとすり鉢部２１ｂとの境
界線に沿って定置されるように凹所の直径ｄを設定する
ことによってセンサチップのＺ−ｙ方向位置決めを適確
に行うことができるとともに、凹所本体の深さｉを一定
に設定することによってセンサチップ２２の設置深さ（
Ｚ軸方向位置）を一定にすることができる。

第４図（ａｌ　　（ｂ）における符号３１．３２はプリ
ント基板２０を外部装置に精度良く取り付けるためのガ
イド孔である。

このように本発明の第２の実施例によれば、ストレート
な壁面を有する凹所本体２＋ａの深さと、直径の精度さ
え厳密に設定することができれば、凹所底面を平坦に加
工することなく、適当なテーパーを有したすり鉢状に形
成することによって、センサチップ２２の適正な位置決
め精度を得ることができる。つまり、ｆ？！ＤＩな加工
手段を用いた切削によって凹所形成が可能となる。

また、直方体形状のセンサチップ２２の４つの角部にて
凹所本体２］ａの内壁と線接触するとともに、センサチ
ップ底面はすり鉢部２１ｂとの境界部において係１ヒさ
れるため、センサチップ全体を水平に保つことができる
。

第２の実施例の磁気センサを製造する工程は、例えばま
ず片面鋼箔プリント板に配線パターンをエツチングによ
り形成してから所定の寸法に型抜きする。次にこのプリ
ント板上の所定位置に凹所２１　　（２１ａ、２＋ｂ）
を所定の深さ及び所定の直径で形成する。次いでセンサ
チップ２２を凹所２１内に定置してからパターン配線２
７ａ、２７ｂ、２７ｃとセンサチップ２２とをリード端
子２３ａ、２３ｂ、２３ｃを介して接続し、最後にシリ
コン等の耐湿剤２５とエポキシ樹脂封止剤２６とを順次
充填する。

なお、受感部素子２２としては半導体磁気抵抗素子、強
磁性体磁気抵抗素子のいずれでもよい。

素子の厚み等の条件に応じてプリント基板２０の厚さ及
び凹所２１の深さは変更可能である。プリント基板の材
質にも限定はないが、熱膨張率と耐湿性の点で優れたも
のが好ましい。

また、プリント基板として両面銅箔板を用い、スルーホ
ールによって裏面に外部回路との接続用ランドを作製す
ることもできる。

凹所２１の平面形状は上記第２の実施例のように円形で
なくてもよく、第１の実施例のように楕円形に近い形状
にしてもよい。

センサチップ２２の形状は凹所の形状にあわせて種々変
更可能であり、また角部を曲面状に面取りして凹所壁面
と面接触するようにしてもよい。

更に第６図に示すように受感部近傍に温度補償用のサー
ミスタ４０を実装することによって、サーミスタ４０の
温度補償作用によって受感部素子への流入電流を周辺温
度の変化に対応して増減変動させて、受感部素子の温度
による特性変動を防止することができる。

第７図（ａｌ　　（ｂ）は凹所形状の変形例であり、下
部凹所２１ａとしてチップ２２を適確に係止することが
できる形状のものが形成されていれば、その下方に形成
される下部凹所２１ｂの形状はすり鉢状であろうとなか
ろうと問題ではない。要は上部凹所２１ａを形成するた
めのドリルの部分さえ精度良い形状を有してさえいれば
、下部凹所２１ｂを形成するためのドリル部分の形状は
（下部凹所よりも狭幅であれば）如何なるものであって
もよい。

第７図（ａｌ　は上部凹所２１ａと下部凹所２１ｂとの
境界に段差（チップ係止用段差）２１ｃを設けて下部凹
所をすり鉢状空所にしたものであり、（ｂ）は下部凹所
を矩形の空所にしたものである。

なお、下部凹所２１ｂは、空所とすることが好ましいが
、チップ２２の位置決め精度を害さない範囲で、流動性
を有し且つ充填後固化する充填剤等を充填することは差
し支えない。

（発明の効果）以上のように本発明の磁気センサによれば、全体厚を薄
くするとともに、耐湿性を向上させることができ、さら
に受感部素子の位置精度を向上することができる。加工
工程も容易であるので、コスト的にも有利である。

また、上記第２の実施例によれば、凹所の加工を簡単化
しながらも、受感部素子の位置精度を向上することがで
き、磁気センサの信頼性をさらに向トすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ及び（ｂｌは本発明の磁気センサの−・実
施例を示す平面図及びＡ−Ａ断面図、第２図（ａｌ　　
（ｂ）及び（ｃ）は従来の磁気センサの構成を示す平面
図、側面図及び斜視図、第３図（ａ）及び（ｂ）は夫々
従来の磁気センサにおける耐湿構造を示す断面図、第４
図ｆａｌ及びｆｂｌ　は本考案の第２の実施例の構成を
示す平面図及び断面図、第５図ｆａｌ及び（ｂ）は第２
の実施例の一部拡大図及び平面図、第６図は変形実施例
の説明図、第７図（ａ）及びＴｂ）は本考案の変形例の
説明図である。２０・・・プリント基板　２１・・・凹所２１ａ・・・
凹所本体　２１ｂ・・・すり鉢部２２・・・磁気センサ
チップ（受感部素子）２３ａ、２３ｂ、２３Ｃ・・・リ
ード端子２５・・・耐湿剤　２６・・・封止剤２７ａ、２７ｂ、２７ｃ・・・パターン配線２８・・・
半田付は部　３０・・・スルーホール４０・・・サーミ
スタ特許出願人　　東洋通信機株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　磁気抵抗効果を有した受感部素子を用いた磁気
センサにおいて、前記受感部素子はプリント基板上に形成された凹所内に
位置決めされるとともに該プリント基板上面から該凹所
内壁にかけて密着して配設されたリード端子を介して外
部と接続され、更に該凹所内の該受感部素子上には耐湿
効果を有した充填剤を順次積層充填してなることを特徴
とする磁気センサ。
（２）　請求項第１項において、前記凹所は所定深さと
所定の径を有した凹所本体と、該凹所本体の下端から下
方へ向けて連続形成されたすり鉢状のすり鉢部とから成
ることを特徴とする磁気センサ。
（３）　請求項第１項において前記凹所は、凹所本体と
、該凹所本体の下方に形成された係止用段差と、該係止
用段差の下方に連続形成された下部凹所から成ることを
特徴とする磁気センサ。