WO2015194605A1 - 磁気センサ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

　磁気センサ装置（１００）は、磁界を形成する磁気回路（３０）と、磁気抵抗効果素子（４）と、放熱部材（１１）と、を備える。磁気抵抗効果素子（４）は、磁界の変化を抵抗値の変化として出力し、磁気回路（３０）の搬送路側の面（＋Ｚ側の面）に載置されている。放熱部材（１１）は、磁気回路（３０）の搬送路と反対側（－Ｚ側）に密着して配置されている。

Description

磁気センサ装置及びその製造方法

　本発明は、磁気センサ装置及びその製造方法に関する。

　特許文献１には、磁石と、磁気抵抗効果素子とを備え、搬送路を搬送される被検知物を検知する磁気センサ装置が開示されている。磁石は、被検知物が搬送される一方の面側に磁極が配置され、被検知物に交差する交差磁界を生成する。磁気抵抗効果素子は、磁石と被検知物との間に設けられている。磁気抵抗効果素子は、出力端子を有し、交差磁界内を搬送される被検知物の磁気成分による前記交差磁界の搬送方向成分の変化を抵抗値の変化として出力する。また、特許文献１では、交差磁界を生成する磁気回路の構成として、被検知物を挟んで磁石を対向配置する構成、被検知物の一方の面に磁石を配置し他方の面に磁性体を対向配置する構成、が記載されている。

　特許文献２には、磁気抵抗素子と、導体層と、抵抗と、を備えたことを特徴とする磁気センサが記載されている。磁気抵抗素子は、素子基板と、該素子基板上に一定の間隔を持って互いに平行に配置された一対の感磁部とを有する。導体層は、一対の前記感磁部の各々に対して等距離となる位置に配置されている。抵抗は、導体層に対して電気的に直列に接続されている。

特開２０１２－２５５７７０号公報 特開平０８－２０１４９３号公報

　磁気センサ装置において、最も発熱する部材は磁気抵抗効果素子である。特許文献１及び特許文献２のような従来の磁気センサ装置では、分解能が低く、磁気抵抗効果素子の数が少ない。このため、発熱量が少なく、放熱を考慮した構造にする必要がなかった。しかし、磁気センサ装置を高分解能にすると、磁気抵抗効果素子を数多く配置するため、発熱量が多くなり、磁気センサ装置が高温になりやすくなる。磁気センサ装置が高温になると、磁気センサ装置に利用している磁石が減磁するため、磁気センサ装置の能力が低下するおそれがある。

　この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、放熱性に優れ、磁気抵抗効果素子の発熱による能力の低下を抑制することができる磁気センサ装置及びその製造方法を得ることを目的とする。

　本発明に係る磁気センサ装置は、磁界を形成する磁気回路と、磁気抵抗効果素子と、放熱部材と、を備える。磁気抵抗効果素子は、磁界の変化を抵抗値の変化として出力し、磁気回路の検知対象物の搬送路側の面に載置されている。放熱部材は、磁気回路の搬送路側の面を除く面に密着して配置されている。

　この発明によれば、放熱部材が、磁気回路の搬送路側の面を除く面に密着して配置されている。これにより、磁気センサ装置の熱上昇が抑制されるため、磁石の熱による減磁作用を抑制できる。結果として、磁気抵抗効果素子の能力の低下を抑制できる磁気センサ装置及びその製造方法を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の断面図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置の斜視図（カバー側を上方にした斜視図）である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置の斜視図（信号処理基板側を上方にした斜視図）である。 実施の形態１に係るケースの断面図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置における金属キャリアの斜視図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置における金属キャリアの断面図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置におけるセンサ基板、キャリア、磁気抵抗素子及び信号増幅ＩＣを組み立てた状態の斜視図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置におけるセンサ基板、キャリア、磁気抵抗素子及び信号増幅ＩＣを組み立てた状態の断面図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置におけるセンサ基板の平面図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置における永久磁石とヨークを接着させた状態の斜視図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置における図４の状態に、一体化した永久磁石とキャリアを接着した状態の断面図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置におけるケースに図６の状態のものを取り付けた状態の断面図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置における図７の状態に放熱部材を取り付けた状態の断面図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置における図８の状態にカバーを取り付けた状態の断面図である。 実施の形態１に係る磁気センサ装置におけるケースの断面図である。 比較例に係る磁気センサ装置の断面図である。 この発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置の断面図である。 この発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置におけるケースを一部を断面として示した斜視図である。 実施の形態３に係る磁気センサ装置におけるケースの断面図である。 実施の形態３に係る磁気センサ装置の断面図である。 この発明の実施の形態４に係る磁気センサ装置におけるケースの斜視図である。 実施の形態４に係る磁気センサ装置の断面図である。 この発明の実施の形態５に係る磁気センサ装置における放熱部材の斜視図である。 実施の形態５に係る磁気センサ装置の断面図である。 この発明の実施の形態６に係る磁気センサ装置における放熱部材の斜視図である。 実施の形態６に係る磁気センサ装置の断面図である。 この発明の実施の形態７に係る磁気センサ装置の断面図である。

　実施の形態１．
　この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置及びそれらの製造方法について説明する。なお、全ての実施の形態において、検知対象物の搬送とは、検知対象物自体が搬送される場合に加え、検知対象物は動かずに、磁気センサ装置自体が搬送方向（図１のＹ方向）に動く場合も含むものとする。また、Ｘ方向を読み取り幅方向と称する。

　なお、図中でＸ、Ｙ、Ｚと記されている３軸は、直交３軸である。Ｘ軸は、磁気センサ装置の読み取り幅方向（磁気センサ装置の長手方向）を示す。Ｙ軸は、磁気センサ装置の搬送方向（搬送される検知対象物の搬送方向、磁気センサ装置の短手方向）を示す。Ｚ軸は、磁気センサ装置の高さ方向を示す。また、検知対象物が搬送方向に搬送される箇所を、検知対象物の搬送路と称する。ここで、Ｘ軸の原点は、磁気センサ装置のＸ軸方向の長さの中心であり、図中で矢印の方向が、＋方向（正方向）である。Ｙ軸の原点は、磁気センサ装置のＹ軸方向の長さの中心であり、図中で矢印の方向が、＋方向（正方向）である。Ｚ軸の原点は、磁気センサ装置のＺ軸方向の長さの中心であり、図中で矢印の方向が、＋方向（正方向）である。図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

　図１は、この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置のＺＹ平面での断面図である。図１に示す磁気センサ装置１００は、例えば、磁性インクによる印刷物（紙幣など）の識別装置や磁気カードリーダーに用いられる。磁気センサ装置１００は、紙幣などの検知対象物２０の搬送方向２１（Ｙ方向）に直交するＺ方向に沿って、磁気回路３０と、放熱部材１１とを備えている。磁気回路３０は、磁石９と、磁気抵抗効果素子４を載置し、磁性キャリア７ａと非磁性キャリア７ｂとを有する金属キャリア７と、ヨーク１０とを備える。磁気回路３０を構成する磁石９と磁性キャリア７ａとは、磁石９の一方の極から出た磁束が、磁性キャリア７ａを通って、搬送路側の空間に流出し、一巡して、ヨーク１０を通って、磁石９の他方の極に戻ることにより、磁界を形成する。検知対象物２０は、この磁界が形成された空隙（空間）を通過するように搬送路を搬送される。
　また、磁気センサ装置１００は、カバー１と、ケース２と、センサ基板３と、信号増幅ＩＣ（Integrated Circuit）５と、ワイヤ６と、締結部材８と、信号処理基板１３とを備えている。
　図１では、搬送方向２１は＋Ｙ方向であるが、－Ｙ方向でもよい。

　図２Ａ及び図２Ｂは、この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の斜視図である。図２Ａはカバー１を上方にした斜視図である。図２Ｂは信号処理基板１３を上方にした斜視図である。カバー１は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、磁気センサ装置１００の検査対象物搬送面を構成する部材である。カバー１は、Ｘ方向に延在している。カバー１は、ケース２の搬送路側に配置されている。カバー１は、テーパ１ａと、搬送路に沿って延びる搬送面１ｂとを有している。テーパ１ａは、搬送方向２１における搬送面１ｂの上端と下端で、搬送面１ｂと連続し、搬送路側と反対の方向に傾斜しているものである。カバー１は、磁気抵抗効果素子４を覆う形状に形成されている。

　ケース２は、図１に示すように、枠体からなる。ケース２には、磁気センサ装置１００を構成する各部材を収納及び保持するための穴部２ｂ，２ｃ、位置決めをするための穴、及び基板取付面２ｆが形成されている。

　センサ基板３は、カバー１と金属キャリア７との間に配置されている。センサ基板３は、非導通部３ａと、配線パターンが形成された導通部３ｂと、がＺ方向に積層された構造を有する。非導通部３ａは、カバー１に両面テープ、接着剤などで固定されている。導通部３ｂは、金属キャリア７に両面テープ、接着剤などで固定されている。

　磁気抵抗効果素子４は、磁石９の搬送路側（＋Ｚ側）に配置されている。また、磁気抵抗効果素子４は、磁性キャリア７ａの＋Ｚ側（搬送路側）の面に接着剤などにより固定されている。磁気抵抗効果素子４は、ワイヤ６を介してセンサ基板３の導通部３ｂに電気的に接続されている。

　信号増幅ＩＣ（Integrated Circuit）５は、非磁性キャリア７ｂの＋Ｚ側（搬送路側）の面に接着剤などにより固定されている。信号増幅ＩＣ５は、ワイヤ６を介してセンサ基板３の導通部３ｂと電気的に接続されている。これにより、信号増幅ＩＣ５は、磁気抵抗効果素子４と電気的に接続される。

　図３Ａは、金属キャリアの斜視図であり、図３Ｂは、金属キャリアの断面図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、金属キャリア７は、磁石９の搬送路側の面（磁石９の＋Ｚ側の面）に密着し磁気抵抗効果素子４を載置している。金属キャリア７は、磁性キャリア７ａと非磁性キャリア７ｂとがＹ方向（搬送方向２１）に接合されることで一体に形成されている。金属キャリア７は、ケース２の穴部２ｂの開口部（搬送路側の開口部）から嵌め込まれ、接着剤などにより固定されている。

　磁石９は、図１に示すように、永久磁石から構成されている。磁石９は、金属キャリア７のセンサ基板３と接している面の反対側の面（金属キャリア７の－Ｚ側の面）に接着剤などにより固定されている。

　ヨーク１０は、磁石９の金属キャリア７との密着面と反対側の面（磁石９の－Ｚ側の面）に密着している。ヨーク１０は、磁石９の金属キャリア７と接している面の反対側の面（磁石９の－Ｚ側の面）に接着剤などにより固定されている。ヨーク１０は、磁性を持つ金属板である。

　放熱部材１１は、ヨーク１０の磁石９との密着面との反対側の面（ヨーク１０の－Ｚ側の面）に密着している。この放熱部材１１は、磁気センサ装置１００内部の熱を外気に逃がすための部材である。放熱部材１１は、ケース２の穴部２ｅの開口部（搬送路側と反対側の開口部）から嵌め込まれて、ヨーク１０の磁石９と接している面の反対側の面（ヨーク１０の－Ｚ側の面）に接着剤などにより取り付けられている。放熱部材１１は、搬送路側と反対側に突出するフィン１１ｂを有する。フィン１１ｂは、Ｙ方向に複数列配列され、放熱部材１１の本体に一体的に形成されている。
　すなわち、放熱部材１１は、磁気回路３０の搬送路側の面を除く面である、磁気回路３０の搬送路側と反対側の面に密着している。

　信号処理基板１３は、ケーブル３ｃを介してセンサ基板３と電気的に接続されている。信号処理基板１３は、ケース２のカバー１と接している側と反対側（ケース２の－Ｚ側）に取り付けられている。これにより、信号処理基板１３は、放熱部材１１を覆う。

　図２Ａ及び図２Ｂに示すように、カバー１は、磁気センサ装置１００の検知対象搬送面を構成する部材である。カバー１は、金属製の薄板を曲げて作製される。カバー１は、検知対象物２０の搬送路側から、この搬送路側に反対の方向（－Ｚ方向）に傾斜するテーパ１ａを有する。テーパ１ａは、搬送ガイドとして機能する。このテーパ１ａにより、搬送時に検知対象物２０はテーパ１ａに沿って流れる。これにより、検知対象物２０が搬送方向（Ｙ方向）以外の方向に流れることを防ぐことができる。

　カバー１は、検知対象物２０が磁気センサ装置１００上を搬送される際、衝突したり擦れたりすることによる衝撃や磨耗から、磁気センサ装置１００を保護する役割を有する。また、信号増幅ＩＣ５は光に反応してノイズが発生してしまうため、カバー１は、外部の光が信号増幅ＩＣ５に届かないように遮光する役割を有する。カバー１は、検知対象物２０と磁気抵抗効果素子４との間に配置されている。このため、磁気センサ装置１００の感磁能力に影響を与えないように、カバー１の材料は、非磁性材料であることが望ましい。

　カバー１は、この発明の実施の形態１では、金属製の薄板を曲げて作製されている。しかしながら、上記材料及び製造方法に限られない。カバー１は、上記の役割を有するものであれば、金属製の薄板を曲げて作製されるもの以外のものでもよい。

　図２Ｃは、磁気センサ装置のケースの断面図である。図２Ａ～図２Ｃに示すように、ケース２は、他部材を内部に収納するための部材である。ケース２は、黒色の樹脂で成形されている。ケース２には、段２ａと、穴部２ｂ，２ｃ，２ｅと、基板取付面２ｆと、基板取付穴２ｇとが形成されている。
　段２ａは、センサ基板３、磁気抵抗効果素子４、信号増幅ＩＣ５及びワイヤ６と一体化された金属キャリア７をＺ方向に支えるために用いられる。段２ａは、ケース２の搬送路側に設けられている。
　穴部２ｂは、＋Ｚ側の面に形成された開口部を有し、センサ基板３、磁気抵抗効果素子４、信号増幅ＩＣ５及びワイヤ６と一体化された金属キャリア７をＸＹ方向に位置決めするために用いられる。穴部２ｂは、段２ａを底部としてケース２の搬送路側（＋Ｚ側）に設けられている。
　穴部２ｃは、一体化された磁石９及びヨーク１０を配置し、ＸＹ方向の位置決めをするために用いられる。穴部２ｃは、穴部２ｂから穴部２ｅに貫通する貫通穴である。
　穴部２ｅは、－Ｚ側の面に形成された開口部を有し、放熱部材１１をヨーク１０に取り付けた際に放熱部材１１のＸＹ方向の位置決めをするために用いられる。穴部２ｅは、ケース２の搬送路側とは反対側（－Ｚ側）の面に設けられている。
　基板取付面２ｆは、検知対象物２０の搬送路側とは反対側（－Ｚ側）の面に設けられている。基板取付面２ｆは、信号処理基板１３を取り付けるために用いられる。
　基板取付穴２ｇは、信号処理基板１３の位置決めしてケース２に固定するために用いられる。

　信号増幅ＩＣ５は光に反応してノイズが発生してしまうため、ケース２は、外部の光が信号増幅ＩＣ５に届かないように遮光する役割を有する。

　ケース２は、この発明の実施の形態１では、黒色の樹脂から成形されている。しかしながら、上記材料に限られない。ケース２は、上記の役割を有するものであれば、黒色の樹脂以外の素材から形成されていてもよい。

　図１に示すように、センサ基板３は、非導通部３ａと導通部３ｂとを有する。非導通部３ａは、カバー１が磁気抵抗効果素子４や信号増幅ＩＣ５、ワイヤ６に接触しないように空間を設けるために用いられる。導通部３ｂには、磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５の電気信号を伝える配線が配設されている。ケーブル３ｃは、センサ基板３からの電気信号を信号処理基板１３に伝えるために用いられる。

　センサ基板３は、金属キャリア７の＋Ｚ側（検知対象物２０の搬送路側）の面に取り付けられている。センサ基板３は、金属キャリア７と接することで位置が決められている。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、センサ基板３には、位置決め穴３ｄが形成されている。位置決め穴３ｄは、センサ基板３のＸ方向の両端部近傍に形成されている。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、金属キャリア７には、位置決め穴７ｃが形成されている。位置決め穴７ｃは、金属キャリア７のＸ方向の両端部近傍に形成されている。図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、位置決め穴３ｄ，７ｃには、ピンが挿入される。これにより、位置決め穴３ｄ，７ｃが同軸上に重ねられることで、センサ基板３は、金属キャリア７に対して位置決めされる。位置決め穴３ｄ及び位置決め穴７ｃは、少なくとも２箇所ずつ形成されている。

　図１に示すように、磁気抵抗効果素子４は、磁性キャリア７ａのセンサ基板３を取り付けている面と同一の面に、接着剤などにより固定されている。磁気抵抗効果素子４は、磁性キャリア７ａと接することで、Ｚ方向の位置が規定される。また、磁気抵抗効果素子４は、センサ基板３の磁気抵抗効果素子４用の開口部３ｅ内部に配置される。磁気抵抗効果素子４は、図４Ｃに示すように、センサ基板３の両端の位置決め穴３ｄを結ぶ直線Ｌ１に平行な仮想線Ｌ２上に配置される。しかしながら、磁気抵抗効果素子４のＹ方向の固定位置はこれに限られない。検知対象物２０の位置に応じて、仮想線Ｌ２は、Ｘ方向やＹ方向にそれぞれ平行にオフセットされていてもよい。

　磁気抵抗効果素子４は、紙幣等の磁気成分を含む検知対象物２０が搬送方向２１の方向に搬送されることにより生じる磁界の搬送方向成分の変化を検知する。詳しくは、磁気抵抗効果素子４の抵抗値は、磁界の変化に対応して変化する。この抵抗値の変化に基づいて、磁気抵抗効果素子４は、磁界の変化を検知する。そして、磁気抵抗効果素子４は、磁界の変化量に対応した信号を出力する。

　図１に示すように、信号増幅ＩＣ５は、非磁性キャリア７ｂのセンサ基板３を取り付けている面と同一の面に、接着剤などにより固定されている。信号増幅ＩＣ５は、非磁性キャリア７ｂと接することで、Ｚ方向の位置が規定される。また、信号増幅ＩＣ５は、信号増幅ＩＣ５用の開口部３ｆのＸＹ平面における中心近傍に配置されることで、信号増幅ＩＣ５のＸＹ平面における位置が規定される。

　信号増幅ＩＣ５は、磁気抵抗効果素子４から出力された信号を増幅する。

　ワイヤ６は、磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５をセンサ基板３の導通部３ｂに電気的に接続する。

　金属キャリア７は、磁性キャリア７ａと非磁性キャリア７ｂとを有する。金属キャリア７のＺ方向の一方の面（検知対象物２０の搬送路側とは反対側の面、－Ｚ側の面）をケース２の段２ａに接触させることで、金属キャリア７のＺ方向における位置は、規定される。

　金属キャリア７は、センサ基板３をＺ方向に支持する。磁性キャリア７ａは、磁石９の磁界の向きをＺ方向に整える役割を有する。

　磁石９のＺ方向の一方の面（検知対象物２０の搬送路側と反対の面、－Ｚ側の面）がヨーク１０に接着されている。磁石９及びヨーク１０のＸ方向、Ｙ方向の大きさは等しい。一体化された磁石９及びヨーク１０は、磁気抵抗効果素子４に対して平行に配置されている。磁石９とヨーク１０とが接着されている面と対向する磁石９の面（搬送路側における磁石９の面）と、金属キャリア７のセンサ基板３を接着している面と対向する金属キャリア７の面（搬送路側と反対側における金属キャリア７の面）とを接着により固定する。この磁石９の面と金属キャリア７の面との固定により、磁石９のＺ方向の位置が規定される。また、磁気抵抗効果素子４に対する磁石９のＸＹ平面における位置も規定される。なお、磁石９のＹ方向位置が変化すると、磁気抵抗効果素子４と検知対象物２０に与える磁力が変化するため、磁気センサ装置１００の性能に応じて、磁石９のＹ方向の位置を微調整するとよい。

　磁石９は、磁界を発生して検知対象物２０に磁力を与える役割を有する。ヨーク１０は、磁石９の発した磁界を強化する役割を有する。

　放熱部材１１は、ヨーク１０の磁石９と接している面の対向面に接着剤などにより固定される。これにより、放熱部材１１のＺ方向における位置が規定される。また、ケース２の穴部２ｅの内周面に、放熱部材１１のＸＹ方向の面をそれぞれ接触させることで、放熱部材１１のＸＹ方向における位置が規定される。

　放熱部材１１は、主に磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５が発した熱を、磁気センサ装置１００の外部に放射する。放熱部材１１は、磁気センサ装置１００自体の高温化を抑制する役割を有する。

　信号処理基板１３は、センサ基板３に、ケーブル３ｃを介して、電気的に接続されている。信号処理基板１３は、ケース２の基板取付面２ｆに、信号処理基板１３のＺ方向の面の一方（検知対象物２０の搬送路側の面）を接触させることで、Ｚ方向の位置が規定されている。ケース２の基板取付穴２ｇと信号処理基板１３の基板取付穴１３ａの軸とを重ねた状態で、締結部材８によって信号処理基板１３を固定することで、ケース２に対する信号処理基板１３のＸＹ方向の位置が規定される。ここで、締結部材８は、例えば、ネジである。しかしながら、これに限られず、締結部材８は、カシメなど信号処理基板１３をケース２に固定できる手段であれば、ネジ以外のものであってもよい。

　次に、この発明の実施の形態１に係る磁気センサ装置の製造方法を図３Ａ～図４Ｂ、図５～図１０を用いて説明する。磁気センサ装置１００の製造方法は、キャリア組立工程、センサ基板組立工程、永久磁石組立工程、最終組立工程を含む。これらの工程のうち、キャリア組立工程はセンサ基板組立工程よりも前に行い、最終組立工程は他の工程よりも後に行う。

　キャリア組立工程を図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。キャリア組立工程は、磁性キャリア７ａを非磁性キャリア７ｂの開口部７ｄに固定することで金属キャリア７を組み立てる工程である。磁性キャリア７ａは、例えば、樹脂接着剤による接着や、カシメによる接合などによって固定される。このとき、磁性キャリア７ａと非磁性キャリア７ｂの厚さに差がある場合は、Ｚ方向の一方の面を基準として、段差が生じないように面一に、他方の面を配置する。

　センサ基板組立工程を図４Ａ及び図４Ｂを用いて説明する。センサ基板組立工程は、金属キャリア７の一方の面にセンサ基板３等を接着する工程である。センサ基板組立工程では、金属キャリア７の磁性キャリア７ａに磁気抵抗効果素子４を、非磁性キャリア７ｂ部に信号増幅ＩＣ５をＸ軸方向に平行に配列する。そして、磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５を、センサ基板３の導通部３ｂに、ワイヤ６を介して、電気的に接続する。

　金属キャリア７に、センサ基板３、磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５を取り付ける際、金属キャリア７の取付面（金属キャリア７の＋Ｚ側の面）は、磁性キャリア７ａと非磁性キャリア７ｂとで段差がない面にする。

　磁気抵抗効果素子４を磁性キャリア７ａに取り付けるとき、磁気抵抗効果素子４がセンサ基板３の開口部３ｅから＋Ｚ方向に突出しないように、磁気抵抗効果素子４を取り付ける。同様に、信号増幅ＩＣ５を非磁性キャリア７ｂに取り付けるとき、信号増幅ＩＣ５がセンサ基板３の開口部３ｆから＋Ｚ方向に突出しないように、信号増幅ＩＣ５を取り付ける。

　磁石組立工程を図５を用いて説明する。磁石組立工程は、磁石９とヨーク１０とを一体化する工程である。なお、磁石９は１つである必要は無く、Ｘ方向（長手方向）に分割された複数の磁石９を一体化してもよい。磁石９はヨーク１０の＋Ｚ側の面に取り付けられ、磁石９及びヨーク１０のＸ方向とＹ方向のそれぞれ側面を揃えることで、ヨーク１０に対する磁石９の位置が規定される。このとき、全ての磁石９のＳ極とＮ極の方向を、同じ方向に揃える。磁石９は、ヨーク１０に対して接着剤などにより固定される。

　最終組立工程を図６～図１０を用いて説明する。最終組立工程は、次のような工程を有している。図６に示すように金属キャリア７に磁石９を固定する。この磁石９を固定した金属キャリア７を図７に示すようにケース２に固定する。さらに、図８に示すように放熱部材１１をヨーク１０に固定する。また、図９に示すようにセンサ基板３にカバー１を固定する。図１０は、センサ基板３を信号処理基板１３に電気的に接続し、信号処理基板１３をケース２に固定した磁気センサ装置を示している。

　図６に示すように、金属キャリア７のセンサ基板３を接着している面の反対側の面（－Ｚ側の面）に、磁石９のヨーク１０が固定されている面と反対側の面（＋Ｚ側の面）を接触させる。このとき、磁石９は磁性キャリア７ａに沿うようにして、磁石９と磁性キャリア７ａのＸ方向の中心を合わせる。なお、磁石９の位置によって磁気センサ装置の性能が変わるため、別途、磁石９の固定位置を調整する治具を用いてもよい。

　図７に示すように、金属キャリア７のセンサ基板３を接着している面の反対側の面（－Ｚ側の面）をケース２の段２ａに接触させる。金属キャリア７の側面をケース２の穴部２ｂの内面に接触させることで、穴部２ｂの開口部から金属キャリア７を嵌め込む。これにより、磁石９は、ケース２の穴部２ｃの内部に配置される。

　図８に示すように、ヨーク１０の磁石９と接着している面の反対側の面（－Ｚ側の面）に放熱部材１１を接着する。このとき、放熱部材１１はケース２の穴部２ｅに嵌め込まれることで、放熱部材１１のＸＹ方向における位置が規定される。

　図９に示すように、カバー１の搬送面１ｂの反対側の面（－Ｚ側の面）を、センサ基板３の金属キャリア７と接触している面の対向面（センサ基板３の＋Ｚ側の面）と接着する。このとき、カバー１が、ケース２の＋Ｙ側及び－Ｙ側の側面（ＸＺ平面に平行な面）の一部を覆うようにして取り付けられる。カバー１のＸ方向の中心と、ケース２のＸ方向と中心を合わせることで、カバー１のＸ方向における位置が規定される。

　図１０に示すように、信号処理基板１３を－Ｚ側からケース２に取り付け、信号処理基板１３の＋Ｚ側の面（Ｚ方向の一方の面）をケース２の基板取付面２ｆに接触させる。そして、信号処理基板１３の基板取付穴１３ａと、ケース２の基板取付穴２ｇとを重ね合わせて、締結部材８を基板取付穴１３ａ及び基板取付穴２ｇに捻じ込む。これにより、信号処理基板１３は、ケース２に対して位置決めされる。また、信号処理基板１３にケーブル３ｃを電気的に接続させる。

　次に、熱が磁気センサ装置１００内部から外気に伝わるまでの経路を、図１を用いて説明する。

　磁気センサ装置１００において主な発熱源は、磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５である。磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５が発した熱は、磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５が接触している金属キャリア７に伝わる。金属キャリア７は、センサ基板３、ケース２及び磁石９に接触している。センサ基板３の非導通部３ａは、ガラスエポキシから形成されており、導通用の金属が含まれていないため、非導通部３ａの熱伝導率は比較的低い（一般的なガラスエポキシの熱伝導率：０．４［Ｗ／ｍ・Ｋ］）。また、ケース２は、樹脂から形成されているため、ケース２の熱伝導率は比較的低い（一般的なポリカーボネート樹脂の熱伝導率：０．２４［Ｗ／ｍ・Ｋ］）。一方、磁石９は、ネオジム焼結磁石から形成されており（一般的なネオジム焼結磁石の熱伝導率：６．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、磁石９の熱伝導率は、金属キャリア７及びケース２の熱伝導率よりも高い。よって、金属キャリア７からの熱の多くは、磁石９（一般的なネオジム焼結磁石の熱伝導率：６．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］）に伝わる。

　磁石９は、金属キャリア７に接している。金属キャリア７は、放熱部材１１が取り付けられたヨーク１０に接している。このため、磁石９に伝わった熱は、金属キャリア７及びヨーク１０に伝わり、放熱部材１１から放射される。

　以上、説明したように、本実施の形態１に係る磁気センサ装置１００では、放熱部材１１が、磁気回路３０の－Ｚ側（搬送路と反対側）に密着して配置されている。これにより、磁気センサ装置１００の熱上昇が抑制されるため、磁石９の熱による減磁作用を抑制でき、感度低下の無い、安定した出力を得ることができる。

　例えば、図１１の比較例に示すように、放熱部材１１を有さず、ケース２に穴部２ｅの開口部が形成されていない磁気センサ装置２００の場合、磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５が発した熱は、磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５から、金属キャリア７、磁石９、ヨーク１０の順に伝わる。そして、ヨーク１０からは、熱輻射以外では、磁気センサ装置２００外部に熱を伝えることができない。また、熱輻射によってケース２に熱が伝わっても、ケース２は、樹脂から形成されていることから、放熱の効率は低い。

　そのため、磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５が発した熱が外気に伝わりにくくなり、磁気センサ装置２００が高温になりやすい。磁石９が高温になると、減磁作用により、検知対象物に与える磁気が弱くなり、磁気センサ装置２００の性能が低下する。
　これに対して、本実施の形態１に係る磁気センサ装置１００では、放熱部材１１が、磁気回路３０に密着して配置されているため、磁気センサ装置１００の熱上昇が抑制され、磁石９の熱による減磁作用を抑制でき、感度低下の無い、安定した出力を得ることができる。

　なお、磁気センサ装置１００では、ケース２は、樹脂から形成されている。しかしながら、これに限られない。ケース２は、金属などの熱伝導率が高い素材から形成されていてもよい。この場合、熱は、ケース２を介して外気に放射することができるため、更に放熱効率を高めることができる。

　実施の形態２．
　本発明の実施の形態１では、放熱部材１１が、磁気回路３０の搬送路側の面とは反対側の面に密着している磁気センサ装置について説明した。実施の形態２では、放熱部材１１が、磁気回路３０の搬送路側の面とは反対側の面以外の面に密着している磁気センサ装置について説明する。
　本発明の実施の形態２に係る磁気センサ装置について、図１２を用いて、構成を説明する。図１２は、磁気センサ装置１００Ａの断面図である。図１２において、図１と、同一若しくは相当する構成要素には同一符号を付す。

　図１２に示すように、磁気センサ装置１００Ａでは、放熱部材１１が外部に露出している。また、磁気センサ装置１００Ａのケース２には、放熱部材１１の位置を規定するための穴部２ｅが形成されている。穴部２ｅの開口部は、ケース２の－Ｙ側の側面に形成されている。放熱部材１１は、ケース２の穴部２ｅの開口部から嵌め込まれることで、放熱部材１１のＸＺ方向における位置が規定される。また、放熱部材１１が、磁気回路３０を構成する磁石９とヨーク１０の－Ｙ側の側面に接着することで、放熱部材１１のＹ軸方向における位置が規定されている。
　すなわち、放熱部材１１は、磁気回路３０の搬送路側の面を除く面である、磁気回路３０のＹ方向側の側面に密着している。

　以上、説明したように、本実施の形態２では、磁気抵抗効果素子４及び信号増幅ＩＣ５が発した熱は、金属キャリア７、磁石９に順に伝わり、磁石９から放熱部材１１を介して外部に放射される。熱は、ヨーク１０を介さずに、外部に放射されるため、外部に放射されるまでの熱抵抗を小さくすることができ、放熱の効率を向上させることができる。また、本実施の形態１に係る磁気センサ装置１００とは異なり、放熱部材１１を外部に露出させていることで、信号処理基板１３によって、外部への放熱が阻害されることがない。そのため、本実施の形態２では、より放熱効率を向上させることができる。
　実施の形態２では、放熱部材１１が、磁気回路３０のＹ方向側の側面に密着している磁気センサについて説明した。放熱部材１１は、さらに、磁気回路３０の搬送方向側の面とは反対側の面及び磁気回路３０のＹ方向側の側面の両方に密着する構成としてもよい。

　実施の形態３．
　次に、本発明の実施の形態３に係る磁気センサ装置について、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４を用いて、構成を説明する。図１３Ａは、磁気センサ装置のケース２の一部を断面とした斜視図である。図１３Ｂは、磁気センサ装置のケース２の断面図である。図１４は、磁気センサ装置の断面図である。図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４において、図１と、同一若しくは相当する構成要素には同一符号を付す。

　図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４に示すように、磁気センサ装置１００Ｂの放熱部材１１は、ケース２にインサート成形されている。放熱部材１１は、搬送路側と反対側（－Ｚ側）に突出する複数のフィン１１ｂを有している。フィン１１ｂは、例えば、Ｙ方向に複数、配列されている。放熱部材１１の＋Ｙ側及び－Ｙ側の両端部が、ケース２に埋め込まれることで、放熱部材１１は、ケース２に保持されている。

　以上、説明したように、本実施の形態３では、放熱部材１１は、ケース２にインサート成形されている。このため、磁気センサ装置１００Ｂの部品点数が削減される。また、最終組立工程での、放熱部材１１をヨーク１０に取り付ける作業が不要となる。

　また、放熱部材１１は、一般的に、熱伝導率の高い金属から形成されるため、放熱部材１１が、ケース２にインサート成形されることで、ケース２の剛性を高めることができる。なお、実施の形態３では、放熱部材１１は、ケース２にインサート成形されている。しかしながら、これに限られない。放熱部材１１は、インサート成形以外の方法で、ケース２に一体に成形されていてもよい。

　実施の形態４．
　次に、本発明の実施の形態４に係る磁気センサ装置について、図１５、図１６を用いて説明する。図１５は、実施の形態４に係る磁気センサ装置のケースの基板取付面を上側にした斜視図である。図１６は、実施の形態４に係る磁気センサ装置の断面図である。図１５、図１６において、図１と、同一若しくは相当する構成要素には同一符号を付す。

　図１５に示すにおける磁気センサ装置１００Ｃのケース２の－Ｚ側の面には、基板取付面２ｆに加えて、基板取付面２ｆから＋Ｚ方向にオフセットされたオフセット面２ｈが形成されている。オフセット面２ｈが形成されることにより、図１６に示すように、放熱部材１１近傍の空間が、外部に通じる。この結果、放熱の効率を向上させることができる。

　実施の形態５．
　次に、本発明の実施の形態５に係る磁気センサ装置について、図１７及び図１８を用いて説明する。図１７は、実施の形態５に係る磁気センサ装置の放熱部材の斜視図である。図１８は、実施の形態５に係る磁気センサ装置の断面図である。図１７、図１８において、図１と、同一若しくは相当する構成要素には同一符号を付す。

　本実施の形態５では、図１７及び図１８に示すように、磁気センサ装置１００Ｄの放熱部材１１は、－Ｚ側の面にフィン１１ｂが形成された板状の基部１１ｃと、磁石９と及びヨーク１０のＹ方向における位置を規定するための一対の突起１１ａ（側壁部）とを有する。突起１１ａは、放熱部材１１の基部１１ｃのＹ方向の両端部から、＋Ｚ方向に突出して設けられている。

　以上、説明したように、本実施の形態５では、放熱部材１１は、突起１１ａを有する。このため、実施の形態１に係る磁気センサ装置１００の永久磁石組立工程で必要であった磁石９及びヨーク１０を固定するための治具を不要とすることが可能になる。また、突起１１ａの間に、磁石９とヨーク１０を挿入することで、磁石９及びヨーク１０に放熱部材１１を接着する工程を割愛することができる。また、磁石９の＋Ｙ側及び－Ｙ側の側面が突起１１ａに接触しているため、磁石９と放熱部材１１との接触面積が増加する。これにより、放熱の効率を向上させることができる。

　実施の形態６．
　次に、本発明の実施の形態６に係る磁気センサ装置について、図１９、図２０を用いて説明する。図１９は、実施の形態６に係る磁気センサ装置の放熱部材の斜視図である。図２０は、実施の形態６に係る磁気センサ装置の断面図である。図１９、図２０において、図１と、同一若しくは相当する構成要素には同一符号を付す。

　実施の形態６では、放熱部材１１は、－Ｚ側の面にフィン１１ｂが形成された板状の基部１１ｃと、基部１１ｃの＋Ｙ側及び－Ｙ側の端部から延設された２つのフィン１１ｂとを有するＣ型チャンネルの形状に形成されている。

　以上、説明したように、本実施の形態６では、放熱部材１１は、２つのフィン１１ｂを有する。このため、放熱部材１１の形状を簡略化することができ、放熱部材１１の加工費用を低減することができる。

　例えば、実施の形態１に示す磁気センサ装置１００の放熱部材１１は、フィン１１ｂの数が多いため、押し出し成形により成形されるのが一般的である。これに対して、本実施の形態６では、板材を曲げることで製造することができ、適切な製造方法を選択することができる。また、Ｃ型チャンネルの規格品に対応した寸法に設定することで、加工費用を低減することができる。

　実施の形態７．
　次に、発明の実施の形態７に係る磁気センサ装置について、図２１を用いて説明する。図２１は、実施の形態７に係る磁気センサ装置の断面図である。磁気センサ装置１００Ｆは、検知対象物２０が磁性を帯びている場合のみ、検知可能なものである。図２１において、図１と、同一若しくは相当する構成要素には同一符号を付す。

　図２１に示すように、磁気センサ装置１００Ｆの金属キャリア７は、本実施の形態１に係る磁気センサ装置１００の金属キャリア７とは異なり、１枚の非磁性の板から構成されている。磁性キャリア７ａは磁石９の磁界の向きをＺ方向に整える役割を持っている。しかしながら、検知対象物２０が磁性を帯びている場合、金属キャリア７は、磁性キャリア７ａを有さなくてもよい。本発明の実施の形態７では、金属キャリア７は、磁性キャリア７ａを有さないことから、放熱効率を向上させることができる。

　例えば、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態７では、磁性キャリア７ａは、鉄（一般的な熱伝導率：８４［Ｗ／ｍ・Ｋ］）から形成され、非磁性キャリア７ｂは、銅（一般的な熱伝導率：３９８［Ｗ／ｍ・Ｋ］）から形成されている。したがって、本発明の実施の形態７では、金属キャリア７は、熱伝導率が高い非磁性キャリア７ｂのみから構成されていることから、放熱効率を向上させることができる。

　本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

　本出願は、２０１４年６月１８日に出願された、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書を含む、日本国特許出願２０１４－１２５１５９号に基づく優先権を主張するものである。日本国特許出願２０１４－１２５１５９号の開示内容は参照により全体として本出願に含まれる。

１　カバー、１ａ　テーパ、１ｂ　搬送面、２　ケース（筐体）、２ａ　段、２ｂ，２ｃ，２ｅ　穴部、２ｆ　基板取付面、２ｇ　基板取付穴、２ｈ　オフセット面、３　センサ基板、３ａ　非導通部、３ｂ　導通部、３ｃ　ケーブル、３ｄ　位置決め穴、３ｅ，３ｆ　開口部、４　磁気抵抗効果素子、５　信号増幅ＩＣ（信号処理部）、６　ワイヤ、７　金属キャリア、７ａ　磁性キャリア（磁性体部）、７ｂ　非磁性キャリア（非磁性体部）、７ｃ　位置決め穴、７ｄ　開口部、８　締結部材、９　磁石、１０　ヨーク、１１　放熱部材、１１ａ　突起（側壁部）、１１ｂ　フィン、１３　信号処理基板、１３ａ　基板取付穴、２０　検知対象物、２１　搬送方向、３０　磁気回路、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，２００　磁気センサ装置。

Claims (16)

1. 　磁界を形成する磁気回路と、
   　前記磁界の変化を抵抗値の変化として出力し、前記磁気回路の検知対象物の搬送路側の面に載置された磁気抵抗効果素子と、
   　前記磁気回路の前記搬送路側の面を除く面に密着して配置された放熱部材と、
   　を備えた磁気センサ装置。
2. 　前記放熱部材は、前記磁気回路の前記搬送路側とは反対側の面に密着して配置された請求項１に記載の磁気センサ装置。
3. 　前記磁気回路は、
   　磁石と、
   　前記磁石の前記搬送路側の面に一方の面が密着し、他方の面に前記磁気抵抗効果素子が載置された金属キャリアと、
   　前記磁石の前記搬送路側とは反対側の面に一方の面が密着し、他方の面に前記放熱部材が密着したヨークと、
   　を備えた請求項２に記載の磁気センサ装置。
4. 　前記金属キャリアは、
   　前記磁気抵抗効果素子を載置した磁性体部と、
   　前記磁性体部に接合され、前記磁気抵抗効果素子に電気的に接続された信号処理部が載置された非磁性体部と、
   　を備えた請求項３に記載の磁気センサ装置。
5. 　前記金属キャリアは、前記磁気抵抗効果素子に電気的に接続された信号処理部が載置された非磁性体部から構成される請求項３に記載の磁気センサ装置。
6. 　前記放熱部材は、
   　前記搬送路側の面に平行、且つ、前記検知対象物の搬送方向に直交する方向に延在する一対の側壁部を備え、
   　一対の前記側壁部の間に前記ヨーク及び前記磁石が配置されている請求項３から５のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
7. 　前記放熱部材は、板状の基部と、前記基部の搬送方向両端から延設される一対のフィンと、を有する請求項３から５のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
8. 　前記搬送路側の面に平行、且つ、搬送方向に直交する方向に貫通する穴部が形成された筐体を備え、
   　前記穴部には、前記磁気回路、前記磁気抵抗効果素子及び前記放熱部材が収納されている請求項１から７のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
9. 　前記筐体の前記搬送路側とは反対側の面に、基板が取り付けられる基板取付面と、前記基板取付面から前記搬送路側にオフセットされたオフセット面と、が形成されている請求項８に記載の磁気センサ装置。
10. 　前記穴部の内周面には、前記放熱部材が接触している請求項８又は９に記載の磁気センサ装置。
11. 　前記放熱部材は、前記筐体にインサート成形されている請求項８から１０のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
12. 　前記磁気回路は、
    　磁石と、
    　前記磁石の前記搬送路側の面に一方の面が密着し、他方の面に前記磁気抵抗効果素子が載置された金属キャリアと、
    　前記磁石の前記搬送路側とは反対側の面に一方の面が密着し、他方の面に前記放熱部材が密着したヨークと、
    　を備え、
    　前記放熱部材は、前記磁石の搬送方向に直交する方向の側面と、前記ヨークの前記搬送方向に直交する方向の側面とに亘って密着している請求項１に記載の磁気センサ装置。
13. 　前記金属キャリアは、
    　前記磁気抵抗効果素子を載置した磁性体部と、
    　前記搬送方向に延在し、前記磁性体部に接合され、前記磁気抵抗効果素子に電気的に接続された信号処理部が載置された非磁性体部と、
    　を備えた請求項１２に記載の磁気センサ装置。
14. 　前記金属キャリアは、前記磁気抵抗効果素子に電気的に接続された信号処理部が載置された非磁性体部から構成される請求項１２に記載の磁気センサ装置。
15. 　前記搬送路側の面に形成された第１の開口部を有する第１穴部と、
    　前記搬送路側と反対側の側に形成された第２の開口部を有する第２穴部と、
    　前記第１穴部から前記第２穴部に通じる第３穴部と、が形成された筐体を備え、
    　前記第２穴部の内部には前記放熱部材が配置され、前記第３穴部には、前記磁気抵抗効果素子及び前記磁気回路が配置されている請求項１、２及び１２から１４のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
16. 　筐体の、検知対象物の搬送路側の面に平行、且つ、前記検知対象物の搬送方向に直交する方向に貫通する穴部の内周面に、金属キャリアを固定するキャリア組立工程と、
    　前記金属キャリアの、前記搬送路側の面に磁気抵抗効果素子を実装するセンサ基板組立工程と、
    　磁石の、前記搬送路側とは反対側の面にヨークを密着させる磁石組立工程と、
    　放熱部材を前記ヨークに密着させる最終組立工程と、
    　を含む磁気センサ装置の製造方法。

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