Brevet FR2874433A1 — publié le 20060224

DISPOSITIF A CAPTEUR MAGNETIQUE AYANT DES COMPOSANTS MONTES SUR UN AIMANT La présente invention concerne un dispositif à capteur magnétique tel qu'un capteur magnétique qui comprend un élément à magnéto- résistance pour détecter un mouvement d'un organe magnétique. Le document JP-9-196701 décrit un exemple d'un capteur magnétique. Une partie pertinente du capteur magnétique est illustrée sur les figures 9 et 10 ci-jointes. Le capteur magnétique comprend une puce de capteur 31 ayant une première paire d'éléments à magnétorésistance (MRE) 1 consistant en éléments à magnétorésistance MRE1 et MRE2, et une seconde paire de MRE 2 consistant en éléments à magnétorésistance MER3 et MRE4. La puce de capteur 31 est positionnée de façon à faire face à un rotor RT ayant des dents constituées d'un matériau magnétique. La puce de capteur 31 et une puce de circuit 32 qui amplifie des signaux provenant de. la puce de capteur 31 et/ou convertit les signaux en signaux binaires, sont montées sur un cadre de montage 33 et sont moulées ensemble avec une résine de moulage 34, pour former un bloc moulé. Une borne de source d'alimentation Ti, une borne de sortie T2 et une borne de masse T3 sortent du bloc moulé. Le capteur magnétique comprend également un aimant de polarisation 35 qui a une encoche 35a s'étendant dans la direction longitudinale de l'aimant de polarisation 35. Le bloc moulé incluant la puce de capteur 31 et le circuit 32 est monté sur une surface inférieure de l'encoche 35a et est collé avec un adhésif. Ainsi, des éléments à magnétorésis- tance dans la puce de capteur 31 sont placés dans un champ magnétique de polarisation. Un champ magnétique, dans lequel les éléments à magnétorésistance MRE1 MRE4 sont placés, change conformément à la rotation du rotor RT. Des résistances électriques de ces éléments varient en réponse à des changements du champ magnétique. Une vitesse de rotation du rotor RT est détectée sous la forme de changements des résistances électriques des éléments à magnétorésistance. MRE1 - MRE4 forment un circuit en pont, et des signaux de sortie du circuit en pont sont traités par la puce de circuit 32 et fournis à l'extérieur par la borne de sortie T2. Des composants du capteur magnétique tels que la puce de capteur 31 et la puce de circuit 32 sont montés sur un cadre de montage 33 et moulés ensemble, en formant un bloc moulé. Ensuite, le bloc moulé est monté sur l'aimant 35. Selon une variante, les composants sont connectés à une plaquette de circuit imprimé, et ensuite la plaquette de circuit est montée sur l'aimant 35. Dans une telle structure classique, un cadre de montage ou une plaquette de circuit prévus pour le montage de composants est de toute manière nécessaire, ce qui entraîne une aug- mentation du coût de fabrication. La présente invention a été faite en considération du problème mentionné ci-dessus, et un but de la présente invention est de procurer un dispositif à capteur magnétique perfectionné dans lequel le nombre de composants utilisés dans le dispositif à capteur est réduit, tout en procu- rant une structure pour monter aisément ces composants. Le dispositif à capteur magnétique est utilisé pour détecter des changements dans un champ magnétique occasionnés par un organe magnétique en mouvement. Par exemple, le dispositif à capteur magnétique est positionné à proximité d'un rotor magnétique pour détecter une vi- tesse de rotation du rotor magnétique. Le dispositif à capteur magnétique comprend un aimant pour générer un champ magnétique de polarisation, des composants électroniques montés sur l'aimant et un câblage formé sur l'aimant pour connecter électriquement les composants électroniques. Le câblage est formé sur une surface de l'aimant par impres- sion ou une technique similaire. Les composants électroniques incluant une puce de capteur et une puce de circuit pour traiter des signaux de sortie de la puce de capteur sont montés sur la surface de l'aimant et sont connectés électriquement au câblage formé sur la surface de l'aimant. La puce de capteur comprend un pont formé par des éléments à magnétorésistance pour détecter des changements d'un champ magnéti- que. Les composants électroniques peuvent être montés directement sur le câblage et connectés directement au câblage. Selon une variante, ils peuvent être montés sur l'aimant et connectés électriquement au câblage par l'intermédiaire de fils de connexion. Une encoche s'étendant vers le rotor magnétique dont on doit détecter la vitesse de rotation, peut être formée sur l'aimant. Dans ce cas, le câblage est formé sur une surface de fond de l'encoche, et les composants électroniques sont montés sur la surface de fond et connectés électriquement au câblage. Après que les composants électroniques ont été disposés dans l'encoche et connectés au câblage, ces composants sont moulés avec une résine de moulage, conjointement au câblage. On utilise de préférence un aimant en polymère magnétique pour l'aimant destiné à produire le champ magnétique de polarisation. Dans ce cas, une partie du câblage peut être noyée dans le polymère magnétique dans un processus de moulage du polymère magnétique. On peut donner à l'aimant une forme ayant un espace creux à l'intérieur. Dans ce cas, le câblage est formée sur une paroi intérieure de l'espace creux et les composants électroniques sont montés sur la paroi intérieure et sont connectés électriquement au câblage formé sur la paroi intérieure. Conformément à la présente invention, il est possible d'éliminer un cadre de montage ou une plaquette de circuit imprimé sur lequel les composants électroniques sont montés, ce qui réduit le nombre de corn- 25 posants formant le dispositif à capteur magnétique. En outre, les compo- sants électroniques sont aisément montés sur le câblage formé sur la sur- face de l'aimant, et sont aisément connectés électriquement au câblage. D'autres buts et caractéristiques de la présente invention res- sortiront davantage d'une meilleure compréhension du mode de réalisa- 30 tion préféré, décrit ci-dessous en référence aux dessins suivants: - la figure 1 est une vue en plan montrant un dispositif à cap- teur magnétique conforme à la présente invention; - la figure 2 est une coupe selon une ligne II-II de la figure 1, montrant le dispositif à capteur magnétique; la figure 3 est une coupe selon une ligne III-III de la figure 1, montrant le dispositif à capteur magnétique; - la figure 4 est une coupe, correspondant à la figure 2, montrant une forme modifiée du dispositif à capteur magnétique; - la figure 5 est une coupe, correspondant à la figure 2, mon-5 trant une forme modifiée du dispositif à capteur magnétique; - la figure 6 est une coupe, correspondant à la figure 3, mon- trant une forme modifiée du dispositif à capteur magnétique; - la figure 7A est une vue en plan montrant une forme modifiée d'un aimant sur lequel un câblage est formé; - la figure 7B est une coupe selon une ligne VIIB- VIIB de la figure 7A, montrant l'aimant; - la figure 8A est une vue en plan montrant une forme modifiée d'un aimant incluant un câblage noyé; - la figure 8B est une coupe selon une ligne VIIIB- VIIIB de la 15 figure 8A, montrant l'aimant; - la figure 9 est une vue en plan montrant un capteur magnétique classique pour détecter une vitesse de rotation d'un rotor constitué d'un matériau magnétique; et - la figure 10 est une coupe selon une ligne X-X de la figure 9, 20 montrant le capteur magnétique. On décrira un mode de réalisation préféré de la présente invention en référence aux figures 1-3. Un capteur magnétique représenté sur la figure 1 est utilisé, par exemple, comme un capteur pour détecter une vitesse de rotation d'un objet magnétique tournant. Le capteur magnéti- que est positionné de façon à faire face à l'objet tournant. Comme représenté sur la figure 1, le capteur magnétique comprend une puce de capteur 1 1, une puce de circuit 12, un condensateur C, un aimant de polarisation 13 et d'autres composants associés. Tous ces composants sont contenus dans un boîtier 14. La puce de capteur 11 est constituée d'une première paire 1 d'éléments à magnétorésistance MRE1, MRE2 et d'une seconde paire 2 d'éléments à magnétorésistance MRE3, MRE4. La puce de circuit 12 amplifie des signaux électriques émis par la puce de capteur 11 et/ou convertit les signaux en signaux binaires. Le condensateur C réduit l'in- fluence de bruits sur la puce de capteur 11 et la puce de circuit 12. L'ai- mant de polarisation 13 applique un champ de polarisation à la puce de capteur 11. L'aimant de polarisation 13 a une section ayant une forme en U, et une encoche 15 définissant la forme en U s'étend vers un rotor magnétique dont la vitesse de rotation doit être détectée par le dispositif à capteur. Le pôle N de l'aimant de polarisation 13 est dans une position proche du rotor magnétique, et son pôle S se trouve d'un côté éloigné. L'aimant de polarisation 13 est un aimant en polymère magnétique dans ce mode de réalisation particulier, bien qu'on puisse utiliser d'autres types d'aimants. Comme représenté sur les figures 1-3, un câblage 16 consistant en plusieurs conducteurs est formé sur une surface de fond 15a de l'en-coche 15 formée dans l'aimant de polarisation 13, et il suit cette surface. La puce de capteur 11, la puce de circuit 12 et d'autres composants sont connectés électriquement par le câblage 16. Le câblage 16 est formé par impression, dépôt en phase vapeur, revêtement, jet d'encre ou autres. Une borne de source d'alimentation T1, une borne de sortie T2 et une borne de masse T3 sont formées sur le boîtier 14 et connectées au câblage 16 par l'intermédiaire de fils de connexion 18. Comme représenté sur la figure 2, la puce de capteur 11 et la puce de circuit 12 sont directement montées sur le câblage 16 et sont connectées électriquement à celui-ci. Le condensateur C est directement connecté au câblage 16 avec un adhésif conducteur. La puce de capteur 11, la puce de circuit 12 et le condensateur 16 sont moulés avec une ré-sine de moulage 17, conjointement au câblage 16. Comme représenté sur la figure 3, des électrodes D de la puce de capteur 11 sont directement connectées au câblage 16 au moyen de protubérances de brasure B, semblables à des billes. La puce de circuit 12 est connectée électrique-ment au câblage 16 d'une manière similaire. En d'autres termes, des pu-ces nues de ces composants sont directement connectées au câblage 16 formé sur la surface de fond 15a de l'encoche 15. Le dispositif à capteur magnétique décrit ci-dessus est positionné de façon à faire face à un rotor constitué d'un matériau magnétique, et il détecte des changements dans un champ magnétique qui est établi dans la puce de capteur 11 en coopération avec le champ magnéti- que généré par l'aimant de polarisation 13 et le rotor magnétique. Les changements du champ magnétique sont détectés comme des changements dans la résistance des éléments à magnétorésistance MRE1 - MRE4. Par conséquent, une vitesse de rotation du rotor est détectée. Les signaux de sortie de la puce de capteur 11 sont traités par la puce de circuit 12 et sont émis par la borne de sortie T2. On résumera ci-dessous des avantages du mode de réalisation de la présente invention décrit ci-dessus. Les composants incluant la puce de capteur 11 et la puce de circuit 12 sont directement montés et connectés électriquement sur le câblage 16 formé sur la surface de fond 15a de l'encoche 15. Par conséquent, aucun cadre de montage ou plaquette de circuit imprimé pour le montage des composants, qui était nécessaire dans un capteur magnétique classique, n'est exigé. De plus, une distance entre la puce de capteur 11 et l'aimant de polarisation 13 est raccourcie en montant directement la puce de capteur 11 sur l'aimant de polarisation 13. La sensibilité du capteur magnétique est ainsi améliorée. Le câblage 16 est directement formé sur la surface de fond 15a de l'encoche 15 dans l'aimant de polarisation 13. Par conséquent, le câblage 16 peut aisément être formé par impression, dépôt en phase va-peur, revêtement, jet d'encre ou autres, et les composants peuvent être connectés aisément au câblage 16. L'aimant de polarisation 13 a une section ayant une forme en U définissant l'encoche 15. Par conséquent, des composants du dispositif à capteur sont correctement logés dans l'encoche 15, et la résine de moulage 17 est correctement maintenue dans l'encoche 15. En outre, du fait que l'aimant de polarisation 13 est constitué d'un aimant en polymère magnétique, le câblage 16 formé sur lui est isolé de l'aimant de façon sûre. La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit cidessus, mais peut être modifiée de diverses manières. Quelques exemples de formes modifiées du mode de réalisation décrit ci-dessus sont présentés dans ce qui suit. Comme représenté sur la figure 4, une partie du câblage 19 peut être noyée dans l'aimant en polymère magnétique 13. Le câblage 19 peut être moulé sous la forme d'un insert conjointement à l'aimant en polymère magnétique 13. Les composants incluant la puce de capteur 11 et la puce de circuit 12 sont montés sur la partie du câblage à nu sur la surface de fond 15a de l'encoche 15, et sont connectés à cette partie. Comme représenté sur la figure 5, le câblage 16 peut être formé de façon à s'étendre au voisinage des composants incluant la puce de capteur 11 et la puce de circuit 12, et les composants peuvent être connectés indirectement au câblage 16 par l'intermédiaire de fils de connexion 20. Dans ce cas également, aucun cadre de montage ou plaquette de circuit imprimé sur lequel les composants peuvent être montés n'est exigé. L'aimant de polarisation 13 peut être formé de façon à avoir une forme cylindrique ou de tige ayant un espace creux à l'intérieur. Par exemple, comme représenté sur la figure 6, l'aimant de polarisation ayant un espace creux intérieur 23 peut être formé par une partie ayant une forme en U 21 et par une plaquette plane 22 fermant une ouverture de la partie ayant une forme en U 21. La partie ayant une forme en U 21 corn- prend une encoche 21a, qui est similaire à l'encoche 15 dans le mode de réalisation décrit ci-dessus. Les composants moulés du capteur magnétique incluant la puce de capteur 11 et la puce de circuit 12 sont logés dans l'encoche 21a, et ensuite l'ouverture de l'encoche 21a est fermée avec la plaque plane 22. La présente invention peut également être appliquée à des dis-positifs magnétiques autres que le capteur magnétique, et la forme de l'aimant peut être modifiée de diverses manières. Par exemple, comme représenté sur les figures 7A et 7B, on peut utiliser un aimant en forme de parallélépipède, 24, ayant un câblage 25 formé sur sa surface. Selon une variante, comme représenté sur les figures 8A et 8B, une partie du câblage 27 peut être noyée dans un aimant 26, et une autre partie du câblage 27 peut être formée sur la surface de l'aimant 26. Une partie du câblage 27 s'étendant à l'extérieur à partir de la partie noyée peut être utilisée comme une borne. Les composants du dispositif magnétique sont directement montés sur la partie du câblage 27 formée sur la surface. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, la puce de capteur 11 et la puce de circuit 12 sous la forme de puces nues sont directement montées sur le câblage 16 formé sur l'aimant 13. Il est possible de monter ces composants sous la forme de puces conditionnées en boî- tiers sur le câblage 16. Il est également possible de monter des compo- sants ayant une structure de puce retournée ou "flip-chip". L'aimant n'est pas limité à l'aimant en polymère magnétique. On peut utiliser d'autres types d'aimants à condition que l'aimant ait une surface non conductrice pour former le câblage sur elle. Bien que la présente invention ait représentée et décrite en référence au mode de réalisation préféré précédent, il apparaîtra à l'homme de l'art que des changements de forme et de détail peuvent y être apportés, sans sortir du cadre de l'invention tel qu'il est défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif à capteur magnétique caractérisé en ce qu'il comprend: un aimant (13); un câblage (16) formé sur l'aimant; et des composants électroniques (11, 12, C) montés sur l'aimant et connectés électriquement au câblage. 2. Dispositif à capteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aimant (13) est un aimant en polymère magnétique. 3. Dispositif à capteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le câblage (16) est formé sur une surface de l'aimant (13) et le long de cette surface. 4. Dispositif à capteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie du câblage (19) est noyée dans l'aimant (13) et une autre partie du câblage est à nu sur une surface de l'aimant; et le câblage est formé conjointement à l'aimant lorsque l'aimant est for- mé. 5. Dispositif à capteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les composants électroniques (11, 12, C) sont directement montés sur le câblage (16) et connectés électriquement à celui-ci. 6. Dispositif à capteur magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que: les composants électroniques (11, 12, C) sont directement montés sur une surface de l'aimant (13); le câblage (16) est formé sur la surface de l'aimant (13) jusqu'au voisinage des composants électroniques; et les composants électroni- ques sont connectés électriquement au câblage par l'intermédiaire de fils de connexion (20). 7. Dispositif à capteur magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que: les composants électroniques comprennent une puce de capteur (11) ayant des éléments à magnétorésistance (MRE1-4); l'aimant (13) remplit la fonction d'un aimant de polarisation pour appliquer un champ magnétique aux éléments à magnétorésistance (MRE1-4); et les éléments à magnétorésistance détectent des changements dans le champ magnétique qui sont occasionnés par un organe magnétique en mouvement positionné à proximité des éléments à magnétorésistance. 8. Dispositif à capteur magnétique selon la revendication 7, ca- ractérisé en ce que: l'aimant (13) est formé avec une forme en U ayant une encoche (15) s'étendant vers l'organe magnétique en mouvement pour faire face à celui-ci; au moins une partie du câblage (16) est formée sur une surface de fond (15a) de l'encoche, et le long de cette surface; et la puce de capteur (11) est montée sur la surface de fond (15a) de l'en- coche et est connectée électriquement au câblage (16) formé sur la sur- face de fond de l'encoche. 9. Dispositif à capteur magnétique selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un espace creux (23) est formé à l'intérieur de l'ai- mant; au moins une partie du câblage (16) est formée sur une paroi intérieure de l'espace creux; et la puce de capteur (11) est montée sur la paroi intérieure et est connectée électriquement au câblage formé sur la paroi intérieure. 10. Dispositif à capteur magnétique selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'espace creux (23) de l'aimant est formé en reliant une première partie (21) ayant une section avec une forme en U, et une seconde partie (22) ayant une forme de plaquette plane pour fermer une ouverture de la section ayant une forme en U.