JPH0235921B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、少なくとも一方の磁極がその表面の
少なくとも一部分を平坦に構成されている磁石
と、集積された回路を設けられている半導体チツ
プと、磁石の一方の磁極から他方の磁極へ磁束を
導く継鉄板とを含んでおり、検出対象の通過を磁
気的に検出するのに用いられ得る磁気式ゲートお
よびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

上記種類の磁気式ゲートを、集積された回路を
設けられているシリコンチツプがいわゆるフリツ
プ・チツプ技術により、すなわちそのバンプによ
りセラミツク基板上に取付けられかつカバーによ
りおおわれるように製作することは既に試みられ
た。セラミツク基板上に、一方ではシリコンチツ
プのバンプに通じ他方ではセラミツク基板の縁に
ろう付接続線を設けられている導電帯が取付けら
れている。磁石およびシリコンチツプは予め製作
されたケース内に、磁極の平坦面部分がシリコン
チツプの両最大表面部分に対して平行に延びるよ
うに、かつシリコンチツプが平行に延びる磁極面
部分と同じ高さに位置するように取付けられる。
さらに、予め製作されたケース内に、シリコンチ
ツプのカバーと向かい合いその個所に隆起部を設
けられている継鉄板が取付けられる。使用される
磁石はアルニコから成る。使用されるケースはセ
ラミツク基板に対して平行に側面から入り込んだ
スリツトを有する。このスリツトは、その後の樹
脂成型の際に予めおおわれなければならず、この
ことは技術的に困難を伴い、追加的な作業費用を
必要とする。

ケース外壁の一部分面を成し樹脂成型によりそ
の他のケースと結合されているセラミツク基板を
用いることは、継ぎ目に使用材料の熱膨脹係数の
相違のためにしばしば亀裂を生じ、そのためにこ
の種の磁気式ゲートは腐食に対して確実に保護さ
れない。

さらに、上記種類の厚さ0.6mmのセラミツク基
板を使用することは、磁石と半導体チツプとの間
に比較的大きな間隙を必要とし、磁気回路の構成
上不利である。

上記種類の磁気式ゲートは一連の欠点を有す
る。機械的な堅牢性が十分でない。さらに、磁石
および継鉄板の位置に対するセラミツク基板、従
つてまたシリコンチツプの位置が不確実である。
その結果、シリコンチツプを貫く磁束が変動し、
磁気式ゲートの作動に誤りを生ずる可能性があ
る。また上記の構造では、一方では磁極とシリコ
ンチツプとの間の間隙が大きく、約３mmであり、
他方ではシリコンチツプと継鉄板との間の間隙が
大きく約0.8mmである。そのために、得られる磁
束が小さい。十分な磁束を得るためには、特にア
ルニコ磁石を使用する場合、磁石はそれなりに大
きなものでなければならない。さらに、間隙が大
きく磁石が大きいことは、磁気式ゲートの最小可
能寸法に制約を与える。しかし、用途によつては
磁気式ゲートの寸法が大きいことは不利であり、
または全く使用不能である。

さらに、セラミツク基板を使用することは、衝
撃・破壊強度の不足のほかに、その製造の点でも
不利を伴う。セラミツク基板を使用する場合には
作業費用がかさむ。特に、セラミツク基板の使用
はその後の磁気式ゲート製造工程の自動化を実際
上不可能にする。

加えて、アルニコ磁石を使用する場合、長期に
わたり一定な磁界の強さが得られないので、磁気
式ゲートの作動特性に経年変化が生ずる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、寸法が小形であると同時に機
械的に堅牢でありかつ長期にわたり一定の作動特
性を有する磁気式ゲートおよびその製造方法を提
供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明の磁気式ゲ
ートにおいては、磁石と半導体チツプとを備え、
半導体チツプは磁石から発する磁界に感応する集
積回路を含み、磁石と半導体チツプは共にケース
内に収納されており、ケースは半導体チツプと磁
石との間に存在し且つ半導体チツプに加わる磁束
を外部媒体により一時的に遮断するのに用いられ
るスリツト状の凹みを有し、この凹みの半導体チ
ツプと対向する側には磁石の平らな表面を有する
一方の極が配置され、磁石の他方の極は半導体チ
ツプを通る経路上で磁束を橋絡するのに用いられ
る継鉄板に接している磁気式ゲートにおいて、半
導体チツプに向く側の端部に平らな表面部分を有
する磁石２を支持する継鉄板が２つの部分から構
成され、その磁石と結合される第１の部分はスリ
ツト状の凹み１８の一方の側にあり、第２の部分
は凹みの他方の側にあり、半導体チツプは中間保
持体の欠除部内において継鉄板の第２の部分の欠
除部１０内へ突出する部分６上に載せられ、半導
体チツプ４の電気接続部は指状の接触構造により
中間保持体上に設けられた電気接続部と結合され
ており、さらに中間保持体は絶縁材料からなる保
持板により保持され、この保持板は中間保持体上
に設けられた電気接続部を外部接続線と結合し、
ケース内部は絶縁性モールド材で充填されている
ものである。

ピエゾ効果を生じない半導体チツプを使用する
ことにより、これを対応する継鉄板の上に載せる
ことができる。この対策により半導体チツプとそ
れに対向する磁石の磁極との間および半導体チツ
プと継鉄板との間の間隙を最小にすることができ
る。間隙の最小化は所望のの磁束を得るために必
要な磁石の最小化、従つてまた磁気式ゲートの最
小化を可能にする。

磁石がサマリウム・コバルト磁石であることは
有利である。サマリウム・コバルト磁石によれ
ば、従来一般に用いられた磁石たとえばアルニコ
磁石にくらべて、同じ大きさの磁石で一層大きな
磁界の強さが得られる。さらにサマリウム・コバ
ルト磁石では長期にわたり一定な磁界の強さが得
られる。それにより磁気式ゲートの一層の小形化
および品質向上を有利に達成し得る。

本発明により、本発明による構成以外は同一の
条件のもとに、磁気式ゲートの磁束を大きくする
ことができる。他方、磁束の大きさを特定の値に
保てば、この対策により磁石を小形化し得るので
磁気式ゲートの一層の小形化が達成される。

間隔が１mmないし４mm、特に２mmないし３mmの
空隙が一方の磁極と半導体チツプとの間に存在す
ることは有利である。また継鉄板が半導体チツプ
内に生じた熱を放出し得るように熱伝導性を有す
ることは有利である。

半導体チツプ内に生じた熱の放出が良好である
ことは、特定の応用分野における使用を可能とす
るための重要な要素である。磁気式ゲートは種々
の応用分野において150℃の使用温度で支障なく
作動しなければならないので、熱放出が良好であ
ることは本発明による磁気式ゲートの使用を可能
とするための前提条件である。一方の面、背面、
まで閉じられているケースが取付けられているこ
とも有利である。

このようなケースを取付けることにより、その
後にケースを適当なモールド材料たとえば合成樹
脂でモールドする際に構成部品がただ１回の作業
工程で完全に密封されるという利点が得られる。
この密封により構成部品は腐食に対して最適に保
護され、このことは自動車用として、特に冬期に
おける塩散布を考慮に入れる場合に重要である。

また上述の目的を達成するため、本発明の磁気
式ゲートの製造方法においては、 (a) マイクロパツク構成方式の半導体チツプが、
指状の接触構造を設けられたとえば合成樹脂帯
から成る薄い中間保持体上にろう付けされ、 (b) 継鉄板の突出する部分を有する第２の部分上
に、突出する部分と適合する欠除部を有する保
持板が設けられ、 (c) 半導体チツプが保持板の欠除部内に位置する
ように、中間保持体が保持板上に取り付けら
れ、 (d) 中間保持体および保持板上に設けられた電気
接続部が互いにろう付けされ、 (e) 保持板と外部接続線とが電気接続され、 (f) 一方では磁石、継鉄板の第１の部分が、他方
では保持板、中間保持体および半導体チツプを
有する継鉄板の第２の部分がそれぞれ別個にケ
ース内に挿入され、磁石と半導体チツプとがケ
ースに形成されたスリツト状の凹みを介して相
対向するようにし、 (g) ケースの内部に絶縁材がモールドされ、外部
接続線と保持板の電気接続部との間の接合個所
も絶縁材で覆われるものである。

この方法の利点は、構成要素が成型材による成
型以前に既に作動可能な状態となつているので、
成型に先立つて種々の機能試験を行なうことがで
き、不良部品または不良に組立てられた部品をこ
の時点で検出し交換することができるので、成型
後の完成品における不良率をできるかぎり小さく
とどめ得ることである。この利点は、特に高価な
サマリウム・コバルト磁石を使用する場合に非常
に重要である。さらに、適当なモールド材料を用
いた上記の製造方法によれば、モールド材料が接
着剤としての役割もするので、半導体チツプおよ
び場合によつては保持板を継鉄板の第２の部分の
上に接着する作業工程を省略することができる。
しかし、上記の製造方法において、合成樹脂モー
ルド以前に半導体チツプを適当な接着剤により継
鉄板に接着しておくこともできる。この製造方法
の他の利点はその自動化が可能なことである。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例について図面により一層
詳細に説明する。図面は本発明によるホール・磁
気式ゲートの断面図である。

ホール効果を利用して検出対象の通過を磁気的
に検出する磁気式ゲート１は、継鉄板の第１の部
分３に接着されておりたとえばサマリウム・コバ
ルトから成る永久磁石２と、継鉄板の第２の部分
５に取付けられておりホール効果素子を含む集積
回路を設けられている半導体チツプ４とを含んで
いる。継鉄板の第２の部分５はその隆起部８によ
り保持板７の欠除部６のなかに突き入るように形
成されている。継鉄板の隆起部８の上に半導体チ
ツプ４が直接載つている。半導体チツプ４は指状
の接触構造９により、半導体チツプ４が中間保持
体１１の欠除部１０の内側に位置するように中間
保持体１１と結合されている。指状の接触構造９
はチツプ４の電気接続部を、中間保持体１１と保
持板７との間の平面内に位置し図面には示されて
いない中間保持体１１の電気接続部と接続する。
中間保持体１１の電気接続部はさらに保持板７の
電気接続部と接続されている。保持板７の接触構
造は、構成要素から電気的に絶縁されて外部に導
き出される外部接続線１２を設けられている。ケ
ース１３は面１４まで全面的に閉じられている。
ケース内部空間１５は絶縁材料たとえば合成樹脂
により、外部接続線１２と保持板７との間の接合
個所をおおうようにモールドされている。磁石２
と半導体チツプ４との間の間隔１７は約１mmない
し４mm、特に２mmないし３mmである。ケースのス
リツト状の凹み１８のなかを、欠除部を設けられ
た強磁性板（図示せず）が回転して、本発明によ
るホール・磁気式ゲートを開閉する。

本発明による磁気式ゲートを組立てるために
は、磁石２は継鉄板の第１の部分３とたとえば接
着により結合されてケース１３のなかに差込まれ
る。継鉄板の第２の部分５は先ず保持板７を取付
けられ、続いて、半導体チツプ４が継鉄板の第２
の部分５の隆起部８の上に接着または単に押付け
られかつ中間保持体１１の電気接続部が保持板７
の対応する電気接続部とろう付けされるように中
間保持体１１を取付けられる。保持板７には外部
接続線１２を設けられる。こうして部分組立を終
えた継鉄板の第２の部分５はケース１３のなかに
差込まれる。こうして一体に組込まれた構成要素
は既に作動可能な状態にあるので、それ自体で、
たとえば完成後における不良率を小さくするた
め、試験が行なわれ得る。続いてケース内部空間
１５が適当なモールド材料で、外部接続線１２と
保持板７との間の接合個所１６もおおわれるよう
に充填される。半導体チツプ４が継鉄板の隆起部
８に押付けられているだけの場合には、モールド
材料が同時に半導体チツプ４と隆起部８との接着
をも行なう。

ケース１３はたとえばポリブチレンテレフタレ
ートから製作される。磁石２は本発明による磁気
式ゲートの小形化のためにはサマリウム・コバル
トから製作されるが、磁石の材料がこれに限定さ
れるわけではない。他の磁石材料たとえばアルニ
コの使用も可能である。継鉄板３および５は
RFE120形の鉄から成つてよい。しかし継鉄板の
材料がこれに限定されるわけではなく、良好な透
磁率と同時に半導体チツプ４に生じた熱を放出す
るのに十分な熱伝導性を有する材料でさえあれば
よい。保持板７はたとえば銅被覆エポキシド硬質
布から成るが、これに限定されるわけではなく、
硬質紙からも製作され得る。半導体チツプはたと
えばシリコンから製作されるが、これに限定され
るわけではない。中間保持体１１はたとえばカプ
トンからなる合成樹脂帯で製作されるが、これに
限定されるわけではない。

ケース内部空間１５に充填するモールド材料と
しては、たとえばエポキシド樹脂が適している
が、それ以外の材料を使用することもできる。

継鉄板５の磁極面が図面に示されているように
隆起部８を有し、保持板７が費用のかかる接着を
行なわなくても磁極面にかぶせられ得ること、ま
た中間保持体１１のろう付個所が保持板７の対応
するろう付個所とろう付けされ、半導体チツプ４
が継鉄板の隆起部８の上に直接に載ることは製造
技術上特に有利である。半導体チツプ４と隆起部
８との接着をケースへの差込み以前に行なわなく
ても、それらの接着はケース内部空間のモールド
の際にモールド材料により自動的に行なわれる。
しかし、必要があれば、半導体チツプ４と隆起部
８との接着をケース内部空間のモールドに先立つ
て行なうこともできる。

本発明による磁気式ゲートは並進運動または回
転運動に関する位置発信器として、たとえば工作
機械において終端位置を検出したり、ベルトコン
ベア作業においてベルトコンベアの送りを適当に
制御したりするのに応用される。

また本発明による磁気式ゲートは、複数個の磁
気式ゲートを組合わせた上で、コード読取のため
に利用することができる。

さらに本発明による磁気式ゲートは無接触式ス
イツチとして直ちに応用可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による磁気式ゲートの断面図であ
る。 １……磁気式ゲート（全体）、２……磁石、３
……継鉄板の第１の部分、４……半導体チツプ、
５……継鉄板の第２の部分、６……欠除部、７…
…保持板、８……隆起部、９……接触構造、１０
……欠除部、１１……中間保持体、１２……外部
接続線、１３……ケース、１４……充填面、１５
……ケース内部空間、１６……接合個所、１７…
…間隙、１８……ケースのスリツド状の凹み。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁石と半導体チツプとを備え、半導体チツプ
   は磁石から発する磁界に感応する集積回路を含
   み、磁石と半導体チツプは共にケース内に収納さ
   れており、ケースは半導体チツプと磁石との間に
   存在し且つ半導体チツプに加わる磁束を外部媒体
   により一時的に遮断するのに用いられるスリツト
   状の凹みを有し、この凹みの半導体チツプと対向
   する側には磁石の平らな表面を有する一方の極が
   配置され、磁石の他方の極は半導体チツプを通る
   経路上で磁束を橋絡するのに用いられる継鉄板に
   接している磁気式ゲートにおいて、半導体チツプ
   ４に向く側の端部に平らな表面部分を有する磁石
   ２を支持する継鉄板が２つの部分から構成され、
   その磁石２と結合される第１の部分３はスリツト
   状の凹み１８の一方の側にあり、第２の部分５は
   凹み１８の他方の側にあり、半導体チツプ４は中
   間保持体１１の欠除部１０内において継鉄板の第
   ２の部分５の欠除部１０内へ突出する部分６上に
   載せられ、半導体チツプ４の電気接続部は指状の
   接触構造９により中間保持体１１上に設けられた
   電気接続部と結合されており、さらに中間保持体
   １１は絶縁材料からなる保持板７により保持さ
   れ、この保持板７は中間保持体１１上に設けられ
   た電気接続部を外部接続線と結合し、ケース内部
   １５は絶縁性モールド材で充填されていることを
   特徴とする磁気式ゲート。 ２ 磁石２がサマリウム・コバルト磁石であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気
   式ゲート。 ３ 半導体チツプ４と磁石２の半導体チツプ４に
   向く側の平らな表面部分との間の間隔１７が１〜
   ４mm、特に２〜３mmに設定されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   磁気式ゲート。 ４ 強磁性材料からなる継鉄板が同時に半導体チ
   ツプ内に生じた熱の放出体として形成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項
   のいずれか１項に記載の磁気式ゲート。 ５ (a) マイクロパツク構成方式の半導体チツプ
   ４が、指状の接触構造を設けられたとえば合成
   樹脂帯から成る薄い中間保持体１１上にろう付
   けされ、 (b) 継鉄板の突出する部分６を有する第２の部分
   ５上に、突出する部分６と適合する欠除部を有
   する保持板７が設けられ、 (c) 半導体チツプ４が保持板７の欠除部内に位置
   するように、中間保持体１１が保持板７上に取
   り付けられ、 (d) 中間保持体１１および保持板７に設けられた
   電気接続部が互いにろう付けされ、 (e) 保持板７と外部接続線１２とが電気接続さ
   れ、 (f) 一方では磁石２、継鉄板の第１の部分３が、
   他方では保持板７、中間保持体１１および半導
   体チツプ４を有する継鉄板の第２の部分５がそ
   れぞれ別個にケース内に挿入され、磁石２と半
   導体チツプ４とがケースに形成されたスリツト
   状の凹み１８を介して相対向するようにし、 (g) ケースの内部に絶縁材がモールドされ、外部
   接続線１２と保持板７の電気接続部との間の接
   続個所も絶縁材で覆われる ことを特徴とする磁気式ゲートの製造方法。