(57)【要約】【課題】線膨張係数の影響を極力回避して確実に実装することで検出精度の低下を招くことのない移動体検出装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】移動体検出装置は、被検出体の移動に応じた電気信号を出力する磁気検出素子１１を有する磁気検出部１０と、磁気検出部１０が収容されるケースと、を備える移動体検出装置であって、磁気検出部１０は、磁気検出素子１１を含む電子部品１２が実装されて電気的に接続される配線パターン部３０と、配線パターン部３０と一体に設けられる外部接続用のリード端子部４０とを備え、配線パターン部３０には、電子部品１２の一部が嵌まる凹部３１が形成され、凹部３１の上縁部には、電子部品１２を配線パターン部３０が延びる方向から挟み込むように電子部品１２の側面に当接する側壁部３１ａが形成されて構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体の移動に応じた電気信号を出力する磁気検出素子を有する磁気検出部と、
前記磁気検出部が収容されるケースと、を備える移動体検出装置であって、
前記磁気検出部は、
前記磁気検出素子を含む電子部品が実装されて電気的に接続される配線パターン部と、
前記配線パターン部と一体に設けられる外部接続用のリード端子部とを備え、
前記配線パターン部には、前記電子部品の一部が嵌まる凹部が形成され、
前記凹部の上縁部には、前記電子部品を前記配線パターン部が延びる方向から挟み込むように前記電子部品の側面に当接する側壁部が形成されている、
ことを特徴とする移動体検出装置。
【請求項２】
前記側壁部は、前記凹部の周囲において、前記凹部が開口する上方向に突き出した突き出し部が形成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の移動体検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の移動体検出装置を製造するに際し、
前記配線パターン部に凹部を前記側壁部とともにレーザー加工で形成する工程と、
前記凹部に保持した前記電子部品を前記凹部の側壁部にレーザー溶着して前記側壁部を前記電子部品の側面に当接させる工程と、を備える、
ことを特徴とする移動体検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体検出装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直線運動や回転運動する移動体の移動を検出するため移動体検出装置が用いられている。例えば、特許文献１に開示されている回転角度の検出装置は、磁気検出素子と、磁気検出素子に磁界を加える磁石と、磁気検出素子に接続される回路基板とを備え、磁気検出素子や電子部品が回路基板に実装され、ケースに収容されて構成されており、移動体の移動に伴う磁界の変化を検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−００２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている回転角度の検出装置では、回路基板に実装される磁気検出素子や電子部品は、半田にて電気的な接続および機械的な固定がなされている。このため回路基板と半田との線膨張係数の違いにより、回転角度の検出装置が設置される機器の温度変化（冷熱サイクル）や経時変化によって半田にクラックが生じる恐れがあり、磁気検出素子による検出精度が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、線膨張係数の影響を極力回避して確実に実装することで検出精度の低下を招くことのない移動体検出装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る移動体検出装置は、
被検出体の移動に応じた電気信号を出力する磁気検出素子を有する磁気検出部と、
前記磁気検出部が収容されるケースと、を備える移動体検出装置であって、
前記磁気検出部は、
前記磁気検出素子を含む電子部品が実装されて電気的に接続される配線パターン部と、
前記配線パターン部と一体に設けられる外部接続用のリード端子部とを備え、
前記配線パターン部には、前記電子部品の一部が嵌まる凹部が形成され、
前記凹部の上縁部には、前記電子部品を前記配線パターン部が延びる方向から挟み込むように前記電子部品の側面に当接する側壁部が形成されている、
ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の第２の観点に係る移動体検出装置の製造方法は、
移動体検出装置を製造するに際し、
前記配線パターン部に凹部を前記側壁部とともにレーザー加工で形成する工程と、
前記凹部に保持した前記電子部品を前記凹部の側壁部にレーザー溶着して前記側壁部を前記電子部品の側面に当接させる工程と、を備える、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、線膨張係数の影響を極力回避して確実に実装することができ検出精度の低下を招くことのない移動体検出装置およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の移動体検出装置の一実施の形態に係る分解状態の斜視図である。
【図２】本発明の移動体検出装置の一実施の形態に係り、（ａ）は移動体検出装置の平面図、（ｂ）は移動体検出装置の縦断面図、（ｃ）は被検出体の縦断面図である。
【図３】本発明の移動体検出装置の製造方法の一実施の形態に係り、（ａ）は第１の工程の部分斜視図、（ｂ）は第２の工程の部分斜視図、（ｃ）は第３の工程の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態に係る移動体検出装置およびその製造方法を、図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明では、図１に示した移動体検出装置１００の状態を基準として、前後方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向を示す矢印が向く方向を＋（プラス）方向、その反対方向を−（マイナス）方向として説明する。
本発明の移動体検出装置１００は、図１〜図３に示すように、被検出体１０１の移動に応じた電気信号を出力する磁気検出素子１１を有する磁気検出部１０と、磁気検出部１０が収容されるケース５０と、を備えており、磁気検出部１０は、磁気検出素子１１を含む電子部品１２が実装されて電気的に接続される配線パターン部３０と、配線パターン部３０と一体に設けられる外部接続用のリード端子部４０とを備えている。配線パターン部３０には、電子部品１２の一部が嵌まる凹部３１が形成され、凹部３１の上縁部には、電子部品１２の側面に当接する側壁部３１ａが形成されて構成される。被検出体１０１は、磁気検出素子１１に磁界を加える磁石２０を備えている。
【００１１】
本実施の形態に係る移動体検出装置１００は、磁気検出部１０、配線パターン部３０およびリード端子部４０と、これらを収容するケース５０を備えて構成される。
移動体検出装置１００は、例えば被検出体１０１のシャフトの移動量（Ｘ方向の直線移動量）の検出に用いられ、被検出体１０１に磁石２０が取り付けられ、磁石２０の移動量を磁気検出部１０で検出する。
【００１２】
磁気検出部１０は、磁気検出素子１１を含む電子部品１２と、これら電子部品１２を実装する配線パターン部３０と、リード端子部４０を備えている。
磁気検出素子１１は、被検出体１０１である移動体の移動に伴う磁界の変化を感知するホールＩＣなどで構成される。
電子部品１２は、磁気検出素子１１を含むほか、磁気検出素子１１の出力信号を処理するＩＣチップや保護回路を構成するコンデンサなどの部品で構成される。
磁気検出素子１１を含む電子部品１２は、これまでの回路基板に相当する配線パターン部３０の−Ｚ方向の表面の略中央部に実装され、ケース５０を構成する本体ケース５１内に収容される（図２，３参照）。
【００１３】
磁石２０は、磁気検出素子１１に磁界を加えるためのものである。磁石２０は、例えば円柱状に形成されたフェライト磁石で構成され、磁石ホルダ２１に一方の円柱端面（＋Ｚ方向の端面）を露出させてインサート成形などによって収容されている。磁石２０は、ケース５０の本体ケース５１に−Ｚ方向に向けて収容された磁気検出素子１１に、露出した＋Ｚ方向の端面を対向させて磁石ホルダ２１を介して被検出体１０１に取り付けられる（図２参照）。
【００１４】
磁気検出部１０が備える配線パターン部３０は、これまでの回路基板に相当するものであり、銅合金などの導電性の板材に配線パターン３２が打ち抜き溝３２ａを設けることで電気的に絶縁されて形成される。配線パターン３２は、例えば電源用の２本の配線３３，３４および磁気検出部１０からの信号取り出し用の２本の配線３５，３６を備えて４本の配線が３本の打ち抜き溝３２ａを設けることで形成されている（図３（ａ）参照）。
４本の配線３３〜３６は、打ち抜き溝３２ａの途中に隣接する配線３３〜３６同士を連結して板状の形状を保持する連結部３２ｂを形成し、本体ケース５１の１次ケース５１ａにインサート成形された後、連結部３２ｂが切り離されて絶縁される。
【００１５】
１次ケース５１ａにインサート成形された配線パターン部３０には、磁気検出素子１１を含む電子部品１２の一部が嵌まる凹部３１が、例えば溝状に形成される。
凹部３１は、例えばレーザー加工によって形成され、凹部３１の上縁部には、配線パターン部３０が延びる方向から挟みこむ（Ｙ方向両側から挟みこむ）ように電子部品１２の側面に当接する側壁部３１ａが形成される（図３（ｃ）参照）。
なお、凹部３１は、溝状に限らず、周囲の四方が側壁部３１ａで囲まれた穴状であっても良く、電子部品１２などの形状によって側壁部３１ａに電子部品１２が嵌まる形状や挟まれる形状であれば良い。
本実施の形態では、凹部３１が開口する側壁部３１ａに、上方向に突き出して突き出し部３１ｂが形成される。この側壁部３１ａの開口の周囲の突き出し部３１ｂは、凹部３１のレーザー加工に伴うバリとして形成される部分を利用している。
これにより、配線パターン部３０の凹部３１に嵌められた磁気検出素子１１を含む電子部品１２が側壁部３１ａによって挟みこまれ、電子部品１２の側面に当接する側壁部３１ａをレーザーなどで溶かして溶着することで電子部品１２が固定される。すなわち、半田などの溶加材を用いることなく、固定することができる。
【００１６】
また、磁気検出素子１１や電子部品１２には、配線パターン３２の配線３３〜３６と電気的に接続する端子が形成され、凹部３１の側壁部３１ａなどを介してレーザーを照射して溶着することで配線３３〜３６と接続される。すなわち、半田などの溶加材を用いることなく、電気的に接続することができる。
なお、凹部３１の側壁部３１ａの周囲に突き出し部３１ｂを形成した場合には、再度レーザーを照射することで、突き出し部３１ｂを電子部品１２との溶着に用いることで、接合面積を増大して一層強固に固定することができる。
すなわち、配線パターン部３０は、凹部３１の側壁部３１ａおよび突き出し部３１ｂと、４本の配線３３〜３６の打ち抜きパターンとが磁気検出素子１１および電子部品１２を凹部３１に嵌め込んだときに両側の側壁部３１ａおよび／または突き出し部３１ｂと電子部品１２の端子とを電気的に接続できるように予め配置しておく。
なお、突き出し部３１ｂは、バリを利用する場合に限らず、側壁部３１ａに連続する部分として形成するようにしても良い。
１次ケース５１ａにインサート成形された配線パターン部３０に、磁気検出素子１１や電子部品１２を実装し、凹部３１の側壁部３１ａと突き出し部３１ｂを溶かして固定および電気的な接続を行った後、１次ケース５１ａの周囲に２次ケース５１ｂが設けられて収容され、本体ケース５１となる。
【００１７】
リード端子部４０は、配線パターン部３０と一体に形成され、外部接続用の例えば４本のリード端子４１〜４４を構成する。リード端子部４０は、配線パターン部３０と同一の銅合金などの板材に配線パターン３２に連続して４つのリード端子４１〜４４が打ち抜き加工で形成されている。リード端子部４０は、配線パターン部３０の板材平面に対し段差部を介して略Ｚ字状にプレス成形された板材平面に、４本のリード端子４１〜４４が平行に配置されるように打ち抜き溝４０ａが形成され、配線パターン部３０の打ち抜き溝３２ａと連続するように形成されている。
リード端子部４０は、ケース５０を構成する本体ケース５１と一体に形成されるコネクタケース５２内にインサート成形されて、外部接続用の接続端子を構成する。
【００１８】
ケース５０は、配線パターン部３０に実装された磁気検出素子１１や電子部品１２を収容する本体ケース５１と、リード端子部４０を収容するコネクタケース５２とを備えて構成され、本体ケース５１とコネクタケース５２とが一体とされて１つのケース５０を構成する。
ケース５０は、図１〜図３に示すように、例えばＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）樹脂など合成樹脂製とされて直方体状の本体ケース５１の−Ｘ方向に中空の略楕円柱状のコネクタケース５２が一体に設けられて略Ｌ字状に形成されている。
【００１９】
本体ケース５１は、既に説明したように、配線パターン部３０をインサート成形して配線パターン３２の形状を保持する１次ケース５１ａと、１次ケース５１ａ内の配線パターン部３０に実装した磁気検出素子１１や電子部品１２を覆う２次ケース５１ｂで構成される。
１次ケース５１ａは、配線パターン部３０の配線パターン３２が露出する開口部５１ｃを備え、開口部５１ｃの−Ｘ方向に連続して−Ｚ方向の垂直部５１ｄとリード端子４１〜４４の保持部５１ｅとを備えて略Ｚ字状に形成されている。
２次ケース５１ｂ（本体ケース５１）には、中間部の両外側（Ｙ方向両側）に突き出してフランジ部５３が形成され、機器などに固定するための固定用のボルト挿通孔５４が設けられ、金属製のカラー５５が装着されて補強されている。
【００２０】
コネクタケース５２は、中空内部に４本のリード端子４１〜４４が突き出すように収容され、図示しないコネクタを接続することで、外部からの電源の供給と出力信号の取り出しとができるようにしてある。
これにより、例えば被検出体１０１であるシャフトを跨いで機器の両側にフランジ部５３を介して移動体検出装置１００を固定し、被検出体１０１に取り付けた磁石ホルダ２１の磁石２０と対向するように磁気検出部１０を設置する。
これにより、被検出体１０１の磁石２０の移動量を磁気検出部１０の磁気検出素子１１で検出し、コネクタケース５２に接続したコネクタで出力信号を外部に取り出す。
【００２１】
このような移動体検出装置１００によれば、配線パターン部３０に実装する磁気検出素子１１や電子部品１２を、半田などの溶加材を用いて接続することなく、配線パターン部３０を構成する銅合金を溶かして凹部３１への固定と電気的な接続を行うようにしているので、線膨張係数の差が無く温度変化が生じてもクラックの発生を防止して接続状態を維持することができる。
これにより、検出精度の低下を招くことなく、移動体の移動量を精度良く検出することができる。
また、磁気検出素子１１や電子部品１２を実装するための回路基板を使用する必要がなく、配線パターン部３０およびリード端子部４０を用いることで、部品点数を削減し、構造を簡素化することができる。
【００２２】
次に、このような移動体検出装置１００の製造方法の一実施の形態について、図３により説明する。
移動体検出装置１００の製造方法では、配線パターン部３０に凹部３１を側壁部３１ａとともにレーザー加工で形成する工程と、凹部３１に保持した電子部品１２を凹部３１の側壁部３１ａにレーザー溶着して側壁部３１ａを電子部品１２の側面に当接させる工程と、を備えて構成される。
【００２３】
本実施の形態の移動体検出装置１００の製造方法では、第１の工程は、図３（ａ）に示すように、配線パターン部３０およびリード端子部４０を、銅合金などの導電性の板材を用いてプレス加工で略Ｚ字状に成形するとともに、配線パターン部３０の打ち抜き溝３２ａおよび連結部３２ｂと、リード端子部４０の打ち抜き溝４０ａを形成する。
これにより、配線パターン部３０には、４本の配線３３〜３６が形成されるとともに、隣接する配線３３〜３６の間には、所々が連結部３２ｂで連結されて板状に保持された状態となる。また、配線パターン部３０と一体のリード端子部４０に４本のリード端子４１〜４４が形成された状態となる。
【００２４】
第２の工程は、配線パターン部３０を本体ケース５１の１次ケース５１ａにインサート成形する（反転状態で示す図３（ｂ）など参照）。
この１次ケース５１ａにより、配線パターン部３０は、開口部５１ｃによって露出した状態となり、開口部５１ｃを利用して４本の配線３３〜３６を連結する連結部３２ｂを切り離す。
【００２５】
第３の工程は、１次ケース５１ａ内の配線パターン部３０上に磁気検出素子１１や電子部品１２を実装するための凹部３１を加工する。
凹部３１の加工は、例えばレーザー加工によって行われ、磁気検出素子１１や電子部品１２が嵌まる溝状や底付きの穴状に形成される。この凹部３１の加工では、レーザーの照射条件などの調整により、凹部３１の側壁部３１ａの形成と同時に、側壁部３１ａの上方に突き出した突き出し部３１ｂをバリとして形成する（図３（ｃ）など参照）。
【００２６】
第４の工程は、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、配線パターン部３０上の凹部３１の側壁部３１ａの間に磁気検出素子１１や電子部品１２を嵌め込み、磁気検出素子１１や電子部品１２の側面に側壁部３１ａが当接した状態とする。
この後、凹部３１の側壁部３１ａおよび突き出し部３１ｂにレーザーを照射し、溶かすことでレーザー溶着によって磁気検出素子１１や電子部品１２を固定する。また、レーザーの照射により、配線３３〜３６と磁気検出素子１１や電子部品１２を電気的に接続する。
こうすることで、磁気検出素子１１や電子部品１２の配線パターン部３０上への実装および固定と電気的な接続とが完了する。
【００２７】
第５の工程は、１次ケース５１ａの周囲に本体ケース５１を形成するとともに、本体ケース５１と一体にリード端子部４０をインサート成形して周囲にコネクタケース５２を形成する（図１など参照）。これにより、移動体検出装置１００の製造が完了する。
【００２８】
このような移動体検出装置１００の製造方法によれば、配線パターン部３０とリード端子部４０を一体として、配線パターン部３０に配線３３〜３６を形成することで、これまでの回路基板を必要とせずに磁気検出素子１１や電子部品１２を実装することができる。
また、配線パターン部３０上に凹部３１を設けて側壁部３１ａに磁気検出素子１１や電子部品１２を当接させてレーザーの照射で溶着して固定することができ、半田などの異なる素材の溶加材を用いることなく固定し、電気的に接続することができ、線膨張係数の差を無くして温度差などによるクラックの発生を抑えることができる。
また、凹部３１の側壁部３１ａの上方に突き出す突き出し部３１ｂを形成することで、配線３３〜３６と磁気検出素子１１や電子部品１２との接合面積を増大して固定および電気的な接続ができ、一層強固に固定することができる。
【００２９】
以上、実施の形態と共に、具体的に説明したように、本発明の移動体検出装置１００によれば、被検出体１０１の移動に応じた電気信号を出力する磁気検出素子１１を有する磁気検出部１０と、磁気検出部１０が収容されるケース５０と、を備える移動体検出装置１００であって、磁気検出部１０は、磁気検出素子１１を含む電子部品１２が実装されて電気的に接続される配線パターン部３０と、配線パターン部３０と一体に設けられる外部接続用のリード端子部４０とを備え、配線パターン部３０には、電子部品１２の一部が嵌まる凹部３１が形成され、凹部３１の上縁部には、電子部品１２を配線パターン部３０が延びる方向から挟み込むように電子部品１２の側面に当接する側壁部３１ａが形成されて構成されている。
かかる構成により、配線パターン部３０に磁気検出素子１１や電子部品１２を実装することで、これまでのような回路基板を必要とせずに移動体検出装置１００を構成することができる。
また、配線パターン部３０上に凹部３１を設けて側壁部３１ａに磁気検出素子１１や電子部品１２を当接させてレーザーの照射で溶着して固定することができ、半田などの異なる素材の溶加材を用いることなく固定や電気的な接続ができる。
これにより、半田を用いる場合のような溶加材による線膨張係数の差の影響を無くすことができ、温度差などによるクラックの発生を抑えて確実に実装することで、検出精度の低下を招くことのない移動体検出装置１００とすることができる。
【００３０】
本発明の移動体検出装置１００によれば、側壁部３１ａは、凹部３１の周囲において、凹部３１が開口する上方向に突き出した突き出し部３１ｂが形成されて構成されている。
かかる構成により、凹部３１の側壁部３１ａの上方に突き出す突き出し部３１ｂを形成することで、配線パターン部３０と磁気検出素子１１や電子部品１２との接合面積を増大して固定および電気的な接続ができ、一層強固に固定することができる。
これにより、半田を用いる場合のような溶加材による線膨張係数の差の影響を無くすことができ、温度差などによるクラックの発生を抑えて確実に実装することで、検出精度の低下を招くことのない移動体検出装置１００とすることができる。
【００３１】
本発明の移動体検出装置１００の製造方法によれば、移動体検出装置１００を製造するに際し、配線パターン部３０に凹部３１を側壁部３１ａとともにレーザー加工で形成する工程と、凹部３１に保持した電子部品１２を凹部３１の側壁部３１ａにレーザー溶着して側壁部３１ａを電子部品１２の側面に当接させる工程と、を備えて構成される。
かかる構成により、配線パターン部３０上に凹部３１を設けて側壁部３１ａに磁気検出素子１１や電子部品１２を当接させてレーザー照射で溶着して固定することができ、半田などの異なる素材の溶加材を用いることなく固定し、電気的に接続することができ、線膨張係数の差を無くして温度差などによるクラックの発生を抑えることができる。
これにより、回路基板を必要とせずに磁気検出素子１１や電子部品１２を温度差などによるクラックの発生を抑えて確実に実装することができ、検出精度の低下を招くことのない移動体検出装置１００を製造することができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、配線パターン部３０を４本の配線３３〜３６で構成する場合を例に説明したが、これに限らず、３本やさらに本数を増加しても良く、移動体の検出に必要な本数の配線を設けるようにすれば良い。
また、磁気検出素子１１は、ホールＩＣで構成した場合を例に説明したが、他の形式など任意である。
さらに、移動体による検出対象は、直線移動の移動量に限らず、回転する移動体の検出などであっても良く、特に限定するものでない。
また、本発明は、上記実施の形態に何ら限定するものでなく、特に製造方法では、レーザー加工による凹部の形成の工程および溝部の側壁部に電子部品の側面を当接させる工程以外は、他の工程を含んで移動体検出装置を製造する場合に広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１００    移動体検出装置
１０１    被検出体
１０      磁気検出部
１１      磁気検出素子
１２      電子部品
２０      磁石
２１      磁石ホルダ
３０      配線パターン部
３１      凹部
３１ａ    側壁部
３１ｂ    突き出し部
３２      配線パターン
３２ａ    打ち抜き溝
３２ｂ    連結部
３３      配線
３４      配線
３５      配線
３６      配線
４０      リード端子部
４０ａ    打ち抜き溝
４１      リード端子
４２      リード端子
４３      リード端子
４４      リード端子
５０      ケース
５１      本体ケース
５１ａ    １次ケース
５１ｂ    ２次ケース
５１ｃ    開口部
５１ｄ    垂直部
５１ｅ    保持部
５２      コネクタケース
５３      フランジ部
５４      ボルト挿通孔
５５      カラー
【図１】
2019128275.tif 000003
【図２】
2019128275.tif 000004
【図３】
2019128275.tif 000005