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JPH08220200A - 磁場センサ - Google Patents

磁場センサ

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Publication number
JPH08220200A
JPH08220200A JP5210595A JP5210595A JPH08220200A JP H08220200 A JPH08220200 A JP H08220200A JP 5210595 A JP5210595 A JP 5210595A JP 5210595 A JP5210595 A JP 5210595A JP H08220200 A JPH08220200 A JP H08220200A
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JP
Japan
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magnetic field
magnetic
hall
package
conversion element
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Application number
JP5210595A
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English (en)
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JP3517015B2 (ja
Inventor
Hideo Seki
英男 関
Kenichi One
健一 大根
Katsunori Aoyanagi
勝典 青柳
Takumi Kimura
巧 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HADOSHISU KK
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
HADOSHISU KK
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホールセンサに対する磁力線の集中と組立て
工程の簡素化を図る。 【構成】 ホールセンサ1,2は樹脂パッケージ5で封
止されている。パッケージ5の表面にはホールセンサに
対応する位置に凹部51,52が形成されていて、この
凹部には集磁用のピース8の凸部が符合している。磁石
7による磁力線はピース8の凸部に集中し、その集中さ
れた磁力線がホールセンサ1,2に作用する。この結
果、ホールセンサでの磁場変化の検出精度が向上すると
ともに、センサの組立てに際しても前記凹凸を符合させ
るだけで位置の精度を確保できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁場センサに関するもの
であり、特に、該磁場センサに対する磁力線の集中作用
を向上させるのに好適な差動式磁場センサに関する。
【0002】
【従来の技術】軸の回転量や移動体の変位量を検出する
ために磁気抵抗素子(MR素子)やホール素子等の磁電
変換素子が使用される。例えば、図7に示す差動式磁場
センサ100は、回転状態の検出対象物である歯車3に
対向して配置され、検知素子として一対のホールセンサ
1および2を有している。該ホールセンサ1および2は
ベース4上に配置され、樹脂製パッケージ5で封止され
たホールIC6を形成している。磁石7はホールセンサ
1および2、ならび該ホールセンサ1および2と対向す
る歯車3の一部を包む磁場を形成している。
【0003】前記ホールIC6と歯車3との間には、前
記磁場における磁力線をホールIC6に集中させるため
の透磁率の高い鉄系材料からなるピース8が設けられて
いる。さらに、該ピース8の前面つまり歯車側には、同
じく透磁率の高い鉄系材料からなるキャップ9が固定さ
れている。
【0004】このような構成において、歯車3が矢印D
の方向に回転すると、その歯先がホールセンサ1,2と
順次近接し、ホールセンサ1,2は、該ホールセンサ
1,2に対する前記歯先の近接程度に応じたレベルの信
号を出力する。一般に、回転体つまり歯車3の回転位置
を判断することができるように、ホールセンサ1,2の
出力差つまり差動出力が最終的なセンサ出力として使用
される。
【0005】また、磁力線をより効率的にホールICに
集中させる手段として前記ピース8に代わるものも提案
されている。例えば、実公平3−47236号公報およ
び実開昭56−4877号公報に記載された磁気近接ス
イッチや磁気検出装置では、凸部を有する集磁部品を、
該凸部がホールICまたは磁気検出器に対向するように
配置している。すなわち、集磁部品の凸部をホールIC
等に対応させることによって、該ホールICに対する磁
力線集中の効率の向上を図っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記磁気スイッチ等に
は、次のような問題点があった。前記磁力線集中のため
の集磁部品の凸部はホールIC全体をカバーするほどの
寸法となっている。したがって、ワンチップの中に2つ
のホールセンサを小さい間隔で配置して図7に示したよ
うなホールICを構成しているような場合に、磁力線を
各ホールセンサのそれぞれに正確に集中させることがで
きない。そのために、結果的には、前記公報に記載され
た集磁部品によっても、図7に記載した凸部を有してい
ないピース8と同程度の磁力線集中効果しか得られない
という問題点があった。
【0007】また、仮に、ホールセンサの間隔に合わせ
て寸法の小さい微細な凸部を2つ有する集磁部品を製作
したとしても、上記公報に記載された磁気近接スイッチ
等においては、該集磁部品はホールICと別部品である
ため、それぞれの凸部を各ホールセンサに正確に対向さ
せて組立てることは極めて困難である。特に、ホールI
Cの面内でのX−Y方向のみでなく、面内での回転方向
つまりθ方向の位置合わせも行わなければならないとい
う困難さがある。
【0008】前記凸部とホールセンサとが正確に対向せ
ず、組立て誤差によってずれが生じると、磁力線が所望
の位置に集束されず、反ってホールセンサ上での磁力が
低下するという問題点がある。
【0009】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、ホールセンサに確実に
磁力線を集中させることができ、かつ組立ての容易な磁
場センサを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、目
的を達成するための本発明は、磁電変換素子と、該磁電
変換素子を内部に封止した非磁性材料からなるパッケー
ジとを具備し、前記パッケージの表面には、該磁電変換
素子を動作させる磁場強度を増大させる集磁部材を嵌合
するため、前記磁電変換素子の配置位置に対応させて凹
部を形成した点に第1の特徴がある。また、本発明は、
前記パッケージに形成された凹部に対応する凸部を有
し、前記パッケージに密着配置された集磁部材を具備し
た点に第2の特徴がある。
【0011】さらに、本発明は、前記磁電変換素子を動
作させる磁場を形成するための磁石を設けた点に第3の
特徴があり、前記パッケージ内に磁電変換素子が複数個
封止された点に第4の特徴がある。
【0012】
【作用】第1の特徴を有する本発明によれば、磁電変換
素子に作用する磁場強度を増大させるための集磁部材
を、磁電変換素子を内部に封止したパッケージに設けら
れた凹部に嵌合することができる。また、第2および第
3の特徴を有する本発明によれば、磁電変換素子に作用
する磁場強度を増大させるための集磁部材の凸部が、パ
ッケージに設けられた凹部に嵌合されている。したがっ
て、第1ないし第4の特徴を有する本発明によれば、集
磁部材の凸部をパッケージの凹部に嵌合させられるの
で、該凹部と対応する位置にある磁電変換素子に確実に
磁力線が集中される。
【0013】さらに、第3の特徴を有する本発明では、
磁石によって磁電変換素子に対するバイアス磁界が形成
されるので、被検出体に設けられた磁石によって動作す
るセンサおよび磁性体の接近によって動作するセンサに
おいても、磁電変換素子に対して磁力線を確実に集中さ
せることができる。また、第4の特徴によれば、複数個
の磁電変換素子により差動出力を得る場合にも、各磁電
変換素子に対して磁力線を確実に集中させることができ
る。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。図1は本発明に係る差動式磁場センサの正面断面
図、図2は同側面断面図であり、図7と同符号は同一ま
たは同等部分を示す。図1および図2において、ホール
IC6、磁石7、ピース8およびキャップ9は接着剤ま
たはねじ止め等、適宜の固着手段によって一体化されて
いる。ホールIC6はエポキシ樹脂やシリカ等非磁性材
料からなるパッケージ5およびその中に封止されたホー
ルセンサ1,2からなり、かつ、該ホールセンサ1,2
はベースつまりリードフレーム4上の予定位置に位置決
めして接着(ボンディング)されている。パッケージ5
には、前記ホールセンサ1,2の位置にその頂部を対応
させた凹部51および52が形成されている。一方、ピ
ース8には、前記パッケージ4の凹部51,52と一致
する凸部(図面の繁雑回避のため符号は付与していな
い)が形成されている。なお、ピース8およびキャップ
9は高透磁性の鉄系材料で製作される。前記パッケージ
5を成型する金型には、前記凹部51,52に対応する
形状の凸部を設けておき、ホールセンサ1,2を樹脂で
封止する際に、該樹脂封止用の金型によって凹部51,
52を形成する。
【0015】IC製造の分野では、例えば100μm四
方のICのパッドとリードフレーム上の端子とを自動的
にワイヤボンディングで接続する等の必要性から、IC
とリードフレームとの位置精度は高いことが知られてい
る。一般に、1つのパッド分すなわち100μm以内の
位置精度を維持することは可能である。このような技術
背景から、ホールセンサ1,2とリードフレーム4との
位置関係を前記精度に維持することは容易である。した
がって、このリードフレーム4を金型との位置関係を固
定して前記エポキシ樹脂等を注入することにより、パッ
ケージ5内でのホールセンサ1,2の位置を精度良く維
持することができる。
【0016】上記差動式磁場センサによる磁場の集中の
様子を従来のセンサと比較して説明する。図3(a)は
従来のセンサによる磁力線の分布を示す模式図であり、
図3(b)は本実施例に係るセンサによる磁力線の分布
を示す模式図である。この模式図にみられるように、本
実施例のセンサではホールセンサ1(2)に磁力線10
を集中させることができる。
【0017】磁場シミュレーションにより効果を計算し
たところ、ピースに凸部がない従来のセンサと比較して
ホールセンサ1(2)の位置で10%程度の磁場強度の
向上することがわかった。但し、凹部51,52の深さ
を0.5mm、ピース8の厚さは2.0mm(凸部は除
く)とし、ピース8は透磁率μ0 =200〜300の鉄
とする。
【0018】次に、本発明の第2実施例を説明する。図
4は第2実施例を示す差動式磁場センサの要部断面図で
ある。図示のように、この第2実施例では前記ピース8
を省き、パッケージ5の凹部51,52と一致する凸部
をキャップ9に形成した。なお、キャップ9の厚さを前
記ピース8を合わせた厚さと同じにすれば図1に示した
ものと同一程度の磁力線の集中を図ることができる。ま
た、このようにピース8を省くことによって当該差動式
磁場センサの組立て工程を簡素化できる。
【0019】以上の説明のように、本実施例によれば、
2つのホールセンサ1,2に磁力線を確実に集中させて
磁場強度を向上させることができるので、次のような不
具合を解消することができる。粉塵等による空気汚染の
激しい環境で磁場センサが使用された場合、キャップ9
に鉄粉が付着してホールセンサ1,2の出力信号レベル
が変化することがある。例えば、キャップ9の、ホール
センサ1側に鉄粉が付着すると図5のような出力波形と
なることがある。同図において、縦軸がホールセンサ
1,2の出力信号であり、横軸は時間軸である。図示の
ように、鉄粉の付着がないときのホールセンサ1の出力
信号Aに比較して、鉄粉が付着したときのホールセンサ
1の出力信号Cは上方にオフセットしている。その結
果、該信号Cとホールセンサ2の出力信号Bとは交差し
なくなる。
【0020】差動式磁場センサは、例えば2つのホール
センサの出力差が正負に反転することによって、その反
転タイミングで歯車の回転等の被検出体の状態を検出す
る場合に使用される。したがって、信号CとBとが交差
しない場合には所望の反転出力が得られないこととな
る。
【0021】このような事態が発生しても、本実施例の
差動式磁場センサによれば、磁場強度を高くできるた
め、出力信号A,Bの振幅が大きくなる。したがって、
鉄粉が付着することがあってもその付着量が少ない場合
は、オフセットした出力信号Cと信号Bとが交差して差
動出力の正負反転が生じ、所望の検出出力が得られる。
すなわち、付着した鉄粉の厚さをT1とし、ピース8ま
たはキャップ9の凸部の高さをT2とした場合、鉄粉の
付着による磁場強度変化の影響をT1/(T1+T2)
に減少させることができる。図6は、全体に出力信号レ
ベルが上昇して鉄粉の付着による影響が低減した例を示
すホールセンサの出力波形図である。
【0022】なお、本実施例では一対のホールセンサを
設けた差動式磁場センサについて説明したが、単一のホ
ールセンサを封止したセンサであっても同様の効果は得
られる。また、必ずしも磁石7が設けられたものに限ら
ず、被検出物体に設けられた磁石等の磁場で動作するホ
ールセンサを封止した磁場センサにも本発明は適用でき
る。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1ないし請求項4の発明によれば、集磁部材の凸部と磁
電変換素子を内部に封止したパッケージの凹部を嵌合さ
せられるので、前記凸部と凹部つまり磁電変換素子の位
置とを容易に符合させて組立てることができる。その結
果、組立てが容易になるとともに、前記集磁部材の凸部
に集中した磁力線を磁電変換素子に確実に作用させるこ
とができる。
【0024】また、請求項3の発明によれば、磁性体か
らなる被検出体を対象とするセンサにおいて、集磁部材
の凸部に集中した磁力線を磁電変換素子に確実に作用さ
せることができる。
【0025】さらに、請求項4の本発明では、複数個の
磁電変換素子により差動出力を得るセンサにおいても、
各磁電変換素子に対して磁力線を確実に集中させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る磁場センサの正面断面図であ
る。
【図2】 本発明に係る磁場センサの側面断面図であ
る。
【図3】 磁力線の集中の様子を示す模式図である。
【図4】 本発明の第2実施例に係る磁場センサの正面
断面図である。
【図5】 従来のセンサによる出力波形図である。
【図6】 本発明のセンサによる出力波形図である。
【図7】 従来の磁場センサおよびその使用態様を示す
断面図である。
【符号の説明】
1,2…ホールセンサ、 4…リードフレーム、 5…
パッケージ、 6…ホールIC、 7…磁石、 8…ピ
ース、 9…キャップ、 10…磁力線、 51,52
…凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青柳 勝典 宮城県角田市佐倉字宮谷地3番地 株式会 社ハドシス内 (72)発明者 木村 巧 宮城県角田市佐倉字宮谷地3番地 株式会 社ハドシス内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁電変換素子と、 該磁電変換素子を内部に封止した非磁性材料からなるパ
    ッケージとを具備し、前記パッケージの表面には、該磁
    電変換素子を動作させる磁場強度を増大させる集磁部材
    を嵌合するための凹部を、前記磁電変換素子の配置位置
    に対応させて形成したことを特徴とする磁場センサ。
  2. 【請求項2】 磁電変換素子と、 該磁電変換素子を内部に封止し、その表面に、前記磁電
    変換素子の配置位置に対応させて凹部を形成した非磁性
    材料からなるパッケージと、 前記パッケージの凹部に対応する凸部を有し、該パッケ
    ージに密着して配置された高透磁性材料からなる集磁部
    材とを具備したことを特徴とする磁場センサ。
  3. 【請求項3】 前記磁電変換素子を動作させる磁場を形
    成するための磁石を設けたことを特徴とする請求項2記
    載の磁場センサ。
  4. 【請求項4】 パッケージ内に磁電変換素子が複数個封
    止されたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
    に記載の磁場センサ。
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