(57)【要約】【課題】封止による内部応力の発生を抑制して冗長性を確保することができる磁気センサ装置を提供する。【解決手段】磁気センサ装置１は、磁場８０の変化を検出する磁気センサ（磁気センサ２４及び磁気センサ３４）を有する第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３と、第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３のそれぞれの封止体（封止体２９及び封止体３９）によって一部が封止されて第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３を一体とする接続フレーム４と、を備えて概略構成されている。【選択図】図１
2020020624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場の変化を検出する磁気センサを有する第１の磁気センサパッケージ及び第２の磁気センサパッケージと、
前記第１の磁気センサパッケージ及び前記第２の磁気センサパッケージのそれぞれの封止体によって一部が封止されて前記第１の磁気センサパッケージ及び前記第２の磁気センサパッケージを一体とする接続フレームと、
を備えた磁気センサ装置。
【請求項２】
前記第１の磁気センサパッケージ及び前記第２の磁気センサパッケージは、一部が接続端子となる複数のリードフレームと前記磁気センサを含む電子部品とによって第１の電子回路及び第２の電子回路が形成され、
前記接続フレームは、前記第１の電子回路及び前記第２の電子回路と独立した、
請求項１に記載の磁気センサ装置。
【請求項３】
前記接続フレームは、並んだ２本のリードフレームの両端部が繋がった形状を有し、
前記両端部は、前記第１の磁気センサパッケージ及び前記第２の磁気センサパッケージのそれぞれの封止体によって封止されると共に前記２本のリードフレームの一部が前記それぞれの封止体から露出する、
請求項１又は２に記載の磁気センサ装置。
【請求項４】
前記接続フレームは、前記第１の磁気センサパッケージ及び前記第２の磁気センサパッケージのそれぞれの封止体、及び当該封止体から露出する前記２本のリードフレームによって形成される挿入開口を有し、
前記挿入開口は、二次成形に使用される金型の位置決め用の突起が挿入可能な形状を有する、
請求項３に記載の磁気センサ装置。
【請求項５】
前記第１の磁気センサパッケージ及び前記第２の磁気センサパッケージによって二重系が構成された、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、ワンチップ上に二重系が構成された磁気ベクトル検出型ホールＩＣ（Integrated Circuit）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この磁気ベクトル検出型ホールＩＣは、２つの磁気センサが１つのパッケージ内に封止され、二重系が構成されている。この２つの磁気センサは、回転する磁石の軸心部と対向する基板上の部位に配置され、磁石の回転を検出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１０４８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし従来の磁気ベクトル検出型ホールＩＣは、２つの磁気センサを一緒に封止するので、封止による内部応力が磁気センサに作用して検出精度が低下し、冗長性が確保できない可能性がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、封止による内部応力の発生を抑制して冗長性を確保することができる磁気センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、磁場の変化を検出する磁気センサを有する第１の磁気センサパッケージ及び第２の磁気センサパッケージと、第１の磁気センサパッケージ及び第２の磁気センサパッケージのそれぞれの封止体によって一部が封止されて第１の磁気センサパッケージ及び第２の磁気センサパッケージを一体とする接続フレームと、を備えた磁気センサ装置を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、封止による内部応力の発生を抑制して冗長性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、実施の形態に係る磁気センサ装置の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、接続フレームの一例を示す概略図であり、図１（ｃ）は、磁気センサ装置を切り出す前のマトリクスフレームの一部の一例を示す概略図である。
【図２】図２（ａ）は、実施の形態に係る磁気センサ装置を二次成形することで作成された回転検出装置の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、回転検出装置の一例をコネクタ部から見た概略図であり、図２（ｃ）は、回転検出装置の一例を示す側面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施の形態に係る磁気センサ装置の二次成形の一例について説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る磁気センサ装置は、磁場の変化を検出する磁気センサを有する第１の磁気センサパッケージ及び第２の磁気センサパッケージと、第１の磁気センサパッケージ及び第２の磁気センサパッケージのそれぞれの封止体によって一部が封止されて第１の磁気センサパッケージ及び第２の磁気センサパッケージを一体とする接続フレームと、を備えて概略構成されている。
【００１１】
この磁気センサ装置は、２つの磁気センサを一緒に封止するのではなく、封止した２つの磁気センサパッケージを接続フレームによって一体とするので、２つの磁気センサを一緒に封止する場合に比べて、それぞれの磁気センサに作用する内部応力が小さくなる。従って磁気センサ装置は、封止による内部応力の発生を抑制して冗長性を確保することができる。
【００１２】
[実施の形態]
（磁気センサ装置１の概要）
図１（ａ）は、実施の形態に係る磁気センサ装置の一例を示す概略図であり、図１（ｂ）は、接続フレームの一例を示す概略図であり、図１（ｃ）は、磁気センサ装置を切り出す前のマトリクスフレームの一部の一例を示す概略図である。図２（ａ）は、実施の形態に係る磁気センサ装置を二次成形することで作成された回転検出装置の一例を示す概略図であり、図２（ｂ）は、回転検出装置の一例をコネクタ部から見た概略図であり、図２（ｃ）は、回転検出装置の一例を示す側面図である。なお、以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１３】
磁気センサ装置１は、例えば、図１（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、磁場８０の変化を検出する磁気センサ（磁気センサ２４及び磁気センサ３４）を有する第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３と、第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３のそれぞれの封止体（封止体２９及び封止体３９）によって一部が封止されて第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３を一体とする接続フレーム４と、を備えて概略構成されている。
【００１４】
この磁気センサ装置１は、冗長性を持たせるために２つの磁気センサ２４及び磁気センサ３４を有している。また磁気センサ装置１は、例えば、磁気センサ２４及び磁気センサ３４をまとめて封止することによる内部応力によって剥がれなどが生じることを抑制するため、磁気センサごとに封止した磁気センサパッケージを接続フレーム４によって繋げた形状を有している。
【００１５】
また磁気センサ装置１は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３が、一部が接続端子１０となる複数のリードフレームと磁気センサを含む電子部品とによって第１の電子回路２０及び第２の電子回路３０が形成されている。そして接続フレーム４は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、第１の電子回路２０及び第２の電子回路３０と独立している。
【００１６】
この第１の電子回路２０は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、リードフレーム２１〜リードフレーム２３と、磁気センサ２４と、制御ＩＣ２５と、複数の電子部品２６と、を備えて構成されている。
【００１７】
また第２の電子回路３０は、例えば、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、リードフレーム３１〜リードフレーム３３と、磁気センサ３４と、制御ＩＣ３５と、複数の電子部品３６と、を備えて構成されている。
【００１８】
この第１の電子回路２０及び第２の電子回路３０は、互いに独立している。従って磁気センサ装置１は、第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３によって高い冗長性を有している。なお第１の電子回路２０及び第２の電子回路３０は、例えば、図１（ａ）に示すように、第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３の間を通る直線に対して線対称となっている。
【００１９】
磁気センサ装置１は、例えば、図１（ｃ）に示すように、まずマトリクスフレーム５にリードフレーム２１〜リードフレーム２３、リードフレーム３１〜リードフレーム３３、及び接続フレーム４を有する単位フレーム５１を形成し、この単位フレーム５１に制御ＩＣや電子部品を配置すると共にワイヤによって接続し、配置した制御ＩＣや電子部品、そして接続フレーム４の一部を封止して封止体を形成した後、タイバー５２やリードフレームの端部を切断して作成される。
【００２０】
（第１の電子回路２０及び第２の電子回路３０の構成）
リードフレーム２１〜リードフレーム２３、及びリードフレーム３１〜リードフレーム３３は、例えば、細長い板形状に形成されている。このリードフレーム２１〜リードフレーム２３、及びリードフレーム３１〜リードフレーム３３は、例えば、アルミニウム、銅などの金属材料、又は真鍮などの合金材料を用いて形成されている。なおリードフレーム２１〜リードフレーム２３、及びリードフレーム３１〜リードフレーム３３の数や形状は、磁気センサ装置１の仕様に応じて任意である。
【００２１】
リードフレーム２１〜リードフレーム２３、及びリードフレーム３１〜リードフレーム３３は、例えば、薄板を打ち抜いたり、エッチングしたりして形成される。
【００２２】
リードフレーム２１〜リードフレーム２３、及びリードフレーム３１〜リードフレーム３３は、例えば、図１（ｃ）に示すように、マトリクスフレーム５から切り出される前は、マトリクスフレーム５の外枠５０とタイバー５２などによって繋がってマトリクスフレーム５に支持されている。リードフレーム２１〜リードフレーム２３、及びリードフレーム３１〜リードフレーム３３は、マトリクスフレーム５及びタイバー５２で繋がった部分が切断される。
【００２３】
磁気センサ装置１は、接続端子１０に相手方コネクタが接続された場合、第１の電子回路２０のリードフレーム２１から検出情報を出力し、リードフレーム２２が接地され、リードフレーム２３には電圧が供給される。
【００２４】
また磁気センサ装置１は、接続端子１０に相手方コネクタが接続された場合、第２の電子回路３０のリードフレーム３１には電圧が供給され、リードフレーム３２が接地され、リードフレーム３３から検出情報を出力する。
【００２５】
このように磁気センサ装置１は、第１の電子回路２０と第２の電子回路３０からそれぞれ検出情報が出力される。
【００２６】
磁気センサ２４は、例えば、図１（ａ）に示すように、リードフレーム２２の搭載部２２ｂに配置されている。この搭載部２２ｂは、例えば、図１（ａ）の紙面において封止体２９の右側に位置している。
【００２７】
また磁気センサ３４は、例えば、図１（ａ）に示すように、リードフレーム３２の搭載部３２ｂに配置されている。この搭載部３２ｂは、例えば、図１（ａ）の紙面において封止体３９の左側に位置している。
【００２８】
また磁気センサ２４及び磁気センサ３４は、例えば、複数の磁気抵抗素子により構成されている。そして磁気センサ２４及び磁気センサ３４は、例えば、この磁気抵抗素子によってフルブリッジ回路又はハーフブリッジ回路が形成されている。なお変形例として磁気センサ２４及び磁気センサ３４は、例えば、ホール素子などであっても良い。
【００２９】
磁気センサ２４は、複数のワイヤ２７によって制御ＩＣ２５と電気的に接続されている。同様に、磁気センサ３４は、複数のワイヤ３７によって制御ＩＣ３５と電気的に接続されている。このワイヤ２７及びワイヤ３７は、例えば、金、アルミニウム、銅などの細線である。
【００３０】
制御ＩＣ２５は、例えば、図１（ａ）に示すように、リードフレーム２２の搭載部２２ａに配置されている。この搭載部２２ａは、例えば、搭載部２２ｂと隣接している。そして制御ＩＣ２５は、ワイヤ２７を介して磁気センサ２４と電気的に接続されると共に、リードフレーム２１〜リードフレーム２３と電気的に接続されている。
【００３１】
この制御ＩＣ２５は、例えば、磁気センサ２４から出力された検出信号に基づいて予め定められた基準からの磁場８０の角度を算出し、算出した角度を示す検出情報を、リードフレーム２１を介して出力する。
【００３２】
制御ＩＣ３５は、例えば、図１（ａ）に示すように、リードフレーム３２の搭載部３２ａに配置されている。この搭載部３２ａは、例えば、搭載部３２ｂと隣接している。そして制御ＩＣ３５は、ワイヤ３７を介して磁気センサ３４と電気的に接続されると共に、リードフレーム３１〜リードフレーム３３と電気的に接続されている。
【００３３】
この制御ＩＣ３５は、例えば、磁気センサ３４から出力された検出信号に基づいて予め定められた基準からの磁場８０の角度を算出し、算出した角度を示す検出情報を、リードフレーム３１を介して出力する。
【００３４】
電子部品２６は、例えば、リードフレーム２１とリードフレーム２２に跨って配置されると共に、リードフレーム２２とリードフレーム２３に跨って配置される。また電子部品３６は、例えば、リードフレーム３１とリードフレーム３２に跨って配置されると共に、リードフレーム３２とリードフレーム３３に跨って配置される。この電子部品２６及び電子部品３６は、例えば、保護回路を形成するツェナーダイオードである。
【００３５】
（封止体２９及び封止体３９の構成）
封止体２９及び封止体３９は、例えば、エポキシ樹脂を主成分に、シリカ充填材などを加えた熱硬化性成形材料が硬化して形成される。この封止体２９及び封止体３９は、例えば、第１の電子回路２０及び第２の電子回路３０を光、熱及び湿度などの環境から保護することを目的として形成される。
【００３６】
封止体２９及び封止体３９は、例えば、図１（ｃ）に示すように、マトリクスフレーム５に形成された単位フレーム５１ごとに形成される。
【００３７】
（接続フレーム４の構成）
接続フレーム４は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、並んだ２本のリードフレーム（リードフレーム４０及びリードフレーム４１）の両端部が繋がった形状を有し、両端部は、第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３のそれぞれの封止体（封止体２９及び封止体３９）によって封止されると共に２本のリードフレーム（リードフレーム４０及びリードフレーム４１）の一部がそれぞれの封止体（封止体２９及び封止体３９）から露出する。
【００３８】
接続フレーム４は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、平行するリードフレーム４０とリードフレーム４１の端部を平行する接続部４２及び接続部４３で繋いだ形状を有している。つまり接続フレーム４は、中央に開口４４が形成された矩形状、言い換えるならロ字形状を有しているがこれに限定されない。
【００３９】
また接続フレーム４は、第１の磁気センサパッケージ２及び第２の磁気センサパッケージ３のそれぞれの封止体（封止体２９及び封止体３９）、及び当該封止体から露出する２本のリードフレーム（リードフレーム４０及びリードフレーム４１）によって形成される挿入開口４５を有し、挿入開口４５は、二次成形に使用される後述する金型９の位置決め用の突起９５が挿入可能な形状を有している。
【００４０】
接続フレーム４は、例えば、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、リードフレーム２１〜リードフレーム２３、リードフレーム３１〜リードフレーム３３と電気的にも物理的にも接続されず、独立している。つまり接続フレーム４は、ダミーフレームである。
【００４１】
従って切り出す前の接続フレーム４は、タイバー５２を介してマトリクスフレーム５の外枠５０に支持されている。またリードフレーム２２とリードフレーム２３、及びリードフレーム３２とリードフレーム３３は、接続フレーム４が独立しているため、接続フレーム４と一定の距離、離れる形状を有している。
【００４２】
（回転検出装置７の構成）
回転検出装置７は、例えば、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、検出対象に取り付けられた磁石８の磁場８０の方向の変化を検出することで、検出対象の回転角を検出するように概略構成されている。この回転検出装置７は、磁気センサ装置１を二次成形することによって作成される。
【００４３】
磁気センサ装置１は、例えば、図１（ａ）に示すように、回転検出装置７の本体７０に配置されている。そして磁気センサ装置１の接続端子１０は、本体７０と繋がるコネクタ部７５の挿入部７６に露出している。このコネクタ部７５の挿入部７６には、相手方コネクタが挿入される。
【００４４】
本体７０の表面７０ａ側には、フランジ部７１と、フランジ部７１から立ち上がる円筒ガイド部７２と、が設けられている。フランジ部７１の両端部には、取付開口部７３が設けられている。回転検出装置７は、取付開口部７３に挿入されたねじを介して、取付先に取り付けられる。
【００４５】
磁気センサ装置１は、例えば、図２（ａ）に示すように、円筒ガイド部７２の開口７２ａの底面７２ｂの下方に配置されている。この円筒ガイド部７２には、例えば、図２（ｃ）に示すように、円柱形の磁石８が挿入される。なお円筒ガイド部７２は、例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、側面の一部が切り欠かれた形状を有している。
【００４６】
この磁石８は、例えば、図２（ｃ）の紙面の左右方向に着磁されると共に、一点鎖線で示す回転軸Ｐの回りを回転する。この磁石８は、例えば、底面７２ｂに対して一方向を向く磁場８０を生成し、磁気センサ２４及び磁気センサ３４に対し、回転によって作用する磁場８０の方向が変わるように構成されている。
【００４７】
磁気センサ２４及び磁気センサ３４は、例えば、図２（ａ）に示すように、双方を結んだ直線の中心が磁石８の回転軸Ｐとなるように並んで配置されている。従って磁気センサ２４及び磁気センサ３４は、回転軸Ｐを中心とする位置に配置されるので、作用する磁場８０の方向がほぼ等しくなり、双方の検出結果のずれが小さい二重系を構築することができる。
【００４８】
（二次成形について）
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施の形態に係る磁気センサ装置の二次成形の一例について説明する概略図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）は、部分的に拡大した図が追加されている。
【００４９】
金型９は、例えば、固定側の金型である。この金型９は、例えば、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、表面９０に凹部９２が形成されている。なお表面９０に形成された孔９１は、可動側の金型のピンが挿入される、位置決め用のものである。
【００５０】
凹部９２には、キャビティ９３が形成されている。このキャビティ９３には、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、金型９と磁気センサ装置１との位置決めのための突起９５が設けられている。
【００５１】
この突起９５は、例えば、図３（ｂ）に示すように、細長い板が長手の側面を下にして立てられたような形状を有する基部９５ａと、その基部９５ａから幅を小さくして上方向に突出する凸部９５ｂと、を有している。この凸部９５ｂは、例えば、図３（ｂ）に示すように、磁気センサ装置１の挿入開口４５に挿入される。
【００５２】
この凸部９５ｂが挿入開口４５に挿入されることにより、金型９と磁気センサ装置１との位置決めがなされる。この凸部９５ｂ及び挿入開口４５は、細長い形状を有している。
【００５３】
ここで磁気センサ２４及び磁気センサ３４は、二重系を構築するためには、検出結果のずれが小さくなるように、磁石８の回転軸Ｐまでの距離が等しいことが望ましい。従って磁気センサ２４及び磁気センサ３４は、磁気センサ装置１の長手方向のずれよりも短手方向のずれを抑制した方が良いので、凸部９５ｂ及び挿入開口４５が磁気センサ装置１の長手方向に長く、縦長にされている。なお磁気センサ装置１は、凸部９５ｂと、接続フレーム４のリードフレーム４０又はリードフレーム４１と、が接触するように金型９にセットされる。
【００５４】
磁気センサ装置１が金型９にセットされた後、例えば、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、スライドコア９６がキャビティ９３側に移動させられる。このスライドコア９６は、コネクタ部７５を形成するためのコアである。このスライドコア９６が移動させられた後、可動側の金型が固定側の金型９に取り付けられ、溶融した樹脂がキャビティ９３内に射出される。この射出された樹脂が硬化することで、回転検出装置７が形成される。
【００５５】
（実施の形態の効果）
本実施の形態に係る磁気センサ装置１は、封止による内部応力の発生を抑制して冗長性を確保することができる。具体的には、磁気センサ装置１は、２つの磁気センサを一緒に封止するのではなく、封止した２つの磁気センサパッケージを接続フレーム４によって一体とするので、２つの磁気センサを一緒に封止する場合に比べて、それぞれの磁気センサに作用する内部応力が小さくなる。磁気センサ装置１は、磁気センサに作用する内部応力が小さくなることで、検出結果のずれが小さくなる。従って磁気センサ装置１は、封止による内部応力の発生を抑制して冗長性を確保することができる。
【００５６】
磁気センサ装置１は、接続フレーム４を採用しない場合と比べて、二次成形時の固定側の金型９に対する組み付け作業が容易となると共に固定側の金型９との位置精度を高くすることができる。また磁気センサ装置１は、組み付け作業が容易なので、製造コストを削減することができる。
【００５７】
磁気センサ装置１は、２つの磁気センサを１つの封止体で封止する場合と比べて、２つの磁気センサの位置決めのためにリードフレームの一部を繋いだり、共用したりする必要がなく、２つの電子回路が独立している。従って磁気センサ装置１は、第１の電子回路２０及び第２の電子回路３０が独立しているので、冗長性が良くなる。
【００５８】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１…磁気センサ装置、２…第１の磁気センサパッケージ、３…第２の磁気センサパッケージ、４…接続フレーム、５…マトリクスフレーム、７…回転検出装置、８…磁石、９…金型、１０…接続端子、２０…第１の電子回路、２１〜２３…リードフレーム、２２ａ…搭載部、２２ｂ…搭載部、２４…磁気センサ、２５…制御ＩＣ、２６…電子部品、２７…ワイヤ、２９…封止体、３０…第２の電子回路、３１〜３３…リードフレーム、３２ａ…搭載部、３２ｂ…搭載部、３４…磁気センサ、３５…制御ＩＣ、３６…電子部品、３７…ワイヤ、３９…封止体、４０，４１…リードフレーム、４２，４３…接続部、４４…開口、４５…挿入開口、５０…外枠、５１…単位フレーム、５２…タイバー、７０…本体、７０ａ…表面、７１…フランジ部、７２…円筒ガイド部、７２ａ…開口、７２ｂ…底面、７３…取付開口部、７５…コネクタ部、７６…挿入部、８０…磁場、９０…表面、９１…孔、９２…凹部、９３…キャビティ、９５…突起、９５ａ…基部、９５ｂ…凸部、９６…スライドコア
【図１】
2020020624.tif 000003
【図２】
2020020624.tif 000004
【図３】
2020020624.tif 000005