(57)【要約】【課題】コストを増大させることなく、感磁部の傾きを防止可能な磁気センサ装置を提供すること。【解決手段】磁気センサ装置１を構成するにあたって、剛性基板１０の主面には、その中央部分に磁気抵抗パターンを備えた感磁部２５を形成し、一方側端部１１に第１の端子部２１を形成し、他方側端部１２に第２の端子部２２を形成する。また、剛性基板１０の一方側端部１１に第１の可撓性基板３１を接続し、他方側端部１２に第２の可撓性基板３２を接続し、第１の可撓性基板３１および第２の可撓性基板３２において、剛性基板１０と接続されている部分のベースフィルムの裏面側をセンサホルダ６の基準面６０と一致するように、センサホルダ６内に剛性基板１０、第１の可撓性基板３１および第２の可撓性基板３２を固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗素子を構成する磁気抵抗パターンを備えた感磁部と、前記磁気抵抗パターンに接続する端子部とが形成された剛性基板を有する磁気センサ装置において、
前記端子部は、前記剛性基板のうち、前記感磁部を間に挟む一方側端部および他方側端部の各々に第１の端子部および第２の端子部として形成され、
前記剛性基板の前記一方側端部には第１の可撓性基板が接続され、前記他方側端部には第２の可撓性基板が接続されていることを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１の可撓性基板と前記第２の可撓性基板との間では、ベースフィルムの厚さおよび導電パターンの厚さが同一であることを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項３】
請求項２において、前記第１の可撓性基板と前記第２の可撓性基板とは、一体の可撓性基板として構成されていることを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記感磁部の表面は、前記可撓性基板において前記第１の可撓性基板と前記第２の可撓性基板との間に形成された樹脂保護層で被覆されていることを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記剛性基板と前記第１の可撓性基板との隙間、および前記剛性基板と前記第２の可撓性基板との隙間には封止樹脂が充填されていることを特徴とする磁気センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗素子を構成する磁気抵抗パターンおよび端子部が剛性基板上に形成された磁気センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械などにおいて可動部材の位置検出などを行う場合には、例えば、可動部材側に磁気スケールを固定し、磁気スケールの位置を磁気センサ装置によって検出する方法が採用される。このような用途に使用される磁気センサ装置では、剛性基板の主面に、磁気抵抗素子を構成する磁気抵抗パターンを備えた感磁部が形成され、剛性基板の一方側端部には磁気抵抗パターンに接続する端子部が形成される。ここで、端子部には可撓性基板が接続され、磁気抵抗素子での検出結果は、端子部および可撓性基板の導電パターンを介してプリアンプなどに出力される。
【０００３】
このように構成した磁気センサ装置において、感磁部を保護カバーで覆った場合、剛性基板の一方側端部に可撓性基板が接続されている分だけ、厚さのアンバランスが発生し、保護カバーが傾いてしまう。このような保護カバーの傾きはセンサ面の傾きとなるため、感度低下の原因となり、好ましくない。
【０００４】
そこで、可撓性基板において、導電パターンの形成されていないベースフィルムの部分を剛性基板との接合部分よりもさらに感磁部の側方や周囲まで延長し、厚さのアンバランスを補正することにより保護カバーの傾きを防止する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−２２１８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の構成では、ベースフィルムを感磁部の周りや側方にまで延長しているため、可撓性基板が大型化し、コストが嵩むという問題点がある。一方、剛性基板では、感磁部の周りや側方にベースフィルムを重ねるスペースを確保する必要がある分、剛性基板が大型化し、コストが嵩むという問題点がある。また、可撓性基板において、剛性基板において電極部が形成されている端部に重なっている部分には導電パターンが形成されているため、ここでは、剛性基板上に端子部、導電パターン、ベースフィルムが重なっているのに対して、感磁部まで延びている部分は、導電パターンの形成されていないベースフィルムのみである。このため、磁気スケールに対向する側には、端子部および導電パターンの厚さの和に相当する段差が形成されてしまい、保護カバーの傾きを確実に防止することができないという問題点がある。なお、特許文献１には、剛性基板においてベースフィルムが重なっている部分に、導電パターンの厚さ分を補正する捨てパターンを形成した構成、およびカバーフィルムを重ねた構成も記載されているが、この場合でも、端子部の厚さ分の段差が発生することを避けることができない。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、コストを増大させることなく、感磁部の傾きを防止可能な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】
上記課題を解決するために、本発明では、磁気抵抗素子を構成する磁気抵抗パターンを備えた感磁部と、前記磁気抵抗パターンに接続する端子部とが形成された剛性基板を有する磁気センサ装置において、前記端子部は、前記剛性基板のうち、前記感磁部を間に挟む一方側端部および他方側端部の各々に第１の端子部および第２の端子部として形成され、前記剛性基板の前記一方側端部に第１の可撓性基板が接続され、前記他方側端部に第２の可撓性基板が接続されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、剛性基板の一方側端部および他方側端部の各々に第１の端子部と第２の端子部とを形成し、剛性基板の一方側端部に第１の可撓性基板を接続し、他方側端部に第２の可撓性基板を接続している。このため、感磁部の両側は略同一の構成である。このため、感磁部を保護カバーで覆った場合でも、保護カバーが傾くことがないので、基準面の傾きを確実に防止することができる。また、保護カバーを被せない場合でも、第１の可撓性基板および第２の可撓性基板において剛性基板に接続されている箇所を基準に剛性基板の姿勢を決めるだけで、感磁部が傾くことを防止することができる。また、可撓性基板では、ベースフィルムの延長部分を設ける必要がないので、可撓性基板のサイズを信号の伝達に必要な最小サイズにとどめることができ、コストを低減することができる。一方、剛性基板では、感磁部の周りや側方にベースフィルムを重ねるスペースを確保する必要がない分、剛性基板を小型化でき、コストを低減することができる。
【０００９】
本発明において、前記第１の可撓性基板と前記第２の可撓性基板との間では、ベースフィルムの厚さおよび導電パターンの厚さが同一であることが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記第１の可撓性基板と前記第２の可撓性基板とは、一体の可撓性基板として構成されていることが好ましい。このように構成すると、部品点数および組み立て工数の削減を図ることができるので、製造コストを低減することができる。
【００１１】
本発明において、前記感磁部の表面は、前記可撓性基板において前記第１の可撓性基板と前記第２の可撓性基板との間に塗布された樹脂保護層で被覆されていることが好ましい。このように構成すると、感磁部を水分などから保護することができる。
【００１２】
本発明において、前記剛性基板と前記第１の可撓性基板との隙間、および前記剛性基板と前記第２の可撓性基板との隙間には封止樹脂が充填されていることが好ましい。このように構成すると、可撓性基板と剛性基板との固定強度を高めることができ、さらに、剛性基板上に形成された端子部などを水分などから保護することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のセンサ装置では、感磁部の両側は略同一の構成であるため、例えば、第１の可撓性基板および第２の可撓性基板において剛性基板に接続されている箇所を基準に剛性基板の姿勢を決めるだけで、感磁部が傾くことを防止することができる。また、可撓性基板では、ベースフィルムの延長部分を設ける必要がないので、可撓性基板のサイズを信号の伝達に必要な最小サイズにとどめることができ、コストを低減することができる。一方、剛性基板では、感磁部の周りや側方にベースフィルムを重ねるスペースを確保する必要がない分、剛性基板を小型化でき、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面を参照して、本発明を適用した磁気センサ装置について説明する。
【００１５】
（全体構成）
図１は、本発明を適用した磁気センサ装置を用いたエンコーダの説明図である。図２（Ａ）、（Ｂ）は、図１に示す磁気センサ装置の底面図、および要部の縦断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本形態における磁気センサ装置１を磁気式リニアエンコーダに用いた場合には、磁気センサ装置１の底面（センサ面）に対して、可動部材に固定された磁気スケール３を対向させる。磁気スケール３には、例えば、長手方向（移動方向）に沿ってＮ極とＳ極とが交互に配列されている。従って、可動部材が磁気スケール３とともに磁気スケール３の長手方向に移動した際の磁気センサ装置１からの出力信号を検出すれば、可動部材の位置や移動速度などを検出することができる。
【００１７】
磁気センサ装置１は、略直方体形状の枡状のアルミニウムダイカスト品からなるセンサホルダ６と、このセンサホルダ６の開口を覆う矩形のカバー６８と、センサホルダ６から延びたケーブル７とを備えている。センサホルダ６にはその側面にケーブル挿通穴６９が形成されており、このケーブル挿通穴６９からケーブル７が引き出されている。
【００１８】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、センサホルダ６には、磁気スケール３と対向する底面に段差を介してセンサホルダ６の底面から突出した平坦面からなる基準面６０が形成されている。この基準面６０には開口部６５が形成されており、開口部６５に対して、シリコン基板やセラミックグレース基板などの剛性基板１０上に形成された感磁部２５（磁気抵抗素子）が配置される。
【００１９】
（剛性基板１０および可撓性基板の構成）
図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明を適用した磁気センサ装置において、剛性基板に可撓性基板が接続されている様子を示す平面図、その縦断面図、および剛性基板に樹脂保護層を形成した状態を示す断面図である。
【００２０】
図２（Ａ）、（Ｂ）および図３（Ａ）、（Ｂ）において、本形態の磁気センサ装置１では、剛性基板１０の一方側の面からなる主面に、磁気抵抗素子を構成する磁気抵抗パターンを備えた感磁部２５が形成されている。ここで、感磁部２５は、剛性基板１０における走査方向（図１に示す磁気スケール３の長手方向）の略中央領域に形成されている。また、剛性基板１０の主面には、感磁部２５を走査方向の両側から挟む両端部のうち、一方側端部１１には、磁気抵抗パターンの一方端が接続された複数の端子を備えた第１の端子部２１が形成され、他方側端部１２には、磁気抵抗パターンの他方端が接続された複数の端子を備えた第２の端子部２２が形成されている。ここで、磁気抵抗パターンは、剛性基板１０の主面に半導体プロセスにより形成された強磁性体ＮｉＦｅ等の磁性体膜からなり、ホイートストン・ブリッジなどを構成している。端子は、磁気抵抗パターンと同時形成された導電膜などからなる。
【００２１】
このように構成した剛性基板１０に対しては、その一方側端部１１に第１の可撓性基板３１が接続され、この第１の可撓性基板３１においてベースフィルム３６上に形成された導電パターン３７（信号線）の端部は第１の端子部２１にハンダ接合、合金接合、異方性導電膜などを用いた接合などの方法で接続されている。また、剛性基板１０において、その他方側端部１２には第２の可撓性基板３２が接続され、この第２の可撓性基板３２においてベースフィルム３６上に形成された導電パターン３７（信号線）の端部は第２の端子部２２にハンダ接合、合金接合、異方性導電膜などを用いた接合などの方法で接続されている。ここで、第１の可撓性基板３１および第２の可撓性基板３２においてベースフィルム３６上に形成された導電パターン３７のうち、第１の端子部２１および第２の端子部２２に接合される部分にはＳｎ−Ｃｕ系のメッキなどが施されている。
【００２２】
本形態において、第１の可撓性基板３１と第２の可撓性基板３２は、１枚の可撓性基板３０の一部により構成されている。すなわち、可撓性基板３０は、図１に示すケーブル７との接続が行われる矩形部３３と、この矩形部３３の下端縁から左右両側に延びた一対のコの字形状の延設部分３４、３５とを備えており、一対の延設部分３４、３５のうち、一方の延設部分３４によって第１の可撓性基板３１が構成され、他方の延設部分３５によって第２の可撓性基板３２が構成されている。このため、第１の可撓性基板３１と第２の可撓性基板３２との間では、ベースフィルム３６の厚さおよび導電パターン３７の厚さが同一である。また、可撓性基板３０は左右対称であり、第１の可撓性基板３１と第２の可撓性基板３２は同一の平面形状を有している。
【００２３】
なお、一対の延設部分３４、３５の幅方向に位置する両端縁には、半円形の小さな切り欠き３９が複数、形成されており、かかる切り欠き３９が形成されている部分を谷折部分（一点鎖線で示す）および山折部分（二点鎖線で示す）として折り曲げた状態で、可撓性基板および剛性基板１０は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、剛性基板１０の主面を外側（下向き）にしてセンサホルダ６の底面に配置される。
【００２４】
このような構成の可撓性基板３０（第１の可撓性基板３１および第２の可撓性基板３２）を接続した剛性基板１０をセンサホルダ６内に固定するまでの手順を、図２（Ａ）、（Ｂ）および図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照して説明しながら、本形態の磁気センサ装置１の構成をさらに詳述する。
【００２５】
本形態では、まず、半導体プロセスにより剛性基板１０の主面に対して感磁部２５、第１の端子部２１、および第２の端子部２２を形成した後、剛性基板１０の一方側端部１１に第１の可撓性基板３１を接続し、剛性基板１０の他方側端部１２に第２の可撓性基板３２を接続する。
【００２６】
次に、剛性基板１０の主面と第１の可撓性基板３１との間、および剛性基板１０の主面と第２の可撓性基板３２との間には、可撓性基板３０において導電パターンが形成されていない部分、および剛性基板１０において端子が形成されていない部分に起因して隙間３８ａ、３８ｂが発生しているので、かかる隙間３８ａ、３８ｂに対しては、エポキシ樹脂などの封止樹脂４１を充填する。なお、剛性基板１０に対して第１の可撓性基板３１および第２の可撓性基板３２の接合に異方性導電膜を用いた場合には、その樹脂部分で隙間を埋めることができるので、隙間に対する樹脂の充填を別途、行う必要はない。
【００２７】
次に、可撓性基板３０を図３（Ａ）に一点鎖線で示す谷折部分、および二点鎖線で示す山折部分に沿って折り曲げた後、剛性基板１０の主面を外側（下向き）にして、可撓性基板３０および剛性基板１０をセンサホルダ６内の底部に配置する。その際、第１の可撓性基板３１および第２の可撓性基板３２において、剛性基板１０と接続されている部分のベースフィルム３６の裏面側３６１をセンサホルダ６の基準面６０と一致するように、センサホルダ６内に剛性基板１０、第１の可撓性基板３１および第２の可撓性基板３２を固定する。
【００２８】
次に、図３（Ｃ）に示すように、剛性基板１０の主面において、第１の可撓性基板３１と第２の可撓性基板３２とによって挟まれた領域にエポキシ樹脂などの樹脂を充填した後、硬化させ、図３（Ａ）に右上がりの点線で示すように、感磁部２５を覆う樹脂保護層４０を形成する。その際、センサホルダ６の開口部６５において、第１の可撓性基板３１および第２の可撓性基板３２と開口部６５との間の隙間にも樹脂を充填してもよい。以上の工程により、磁気センサ装置１において、センサホルダ６への剛性基板１０の固定が完了する。
【００２９】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の磁気センサ装置１では、剛性基板１０の一方側端部１１および他方側端部２２の各々に第１の端子部２１と第２の端子部２２とを形成し、剛性基板１０の一方側端部１１に第１の可撓性基板３１を接続し、他方側端部２２に第２の可撓性基板３２を接続している。このため、感磁部２５の両側は略同一の構成であるため、第１の可撓性基板３１および第２の可撓性基板３２において剛性基板１０に接続されている箇所のベースフィルム３６の裏面側３６１をセンサホルダ６の基準面６０と一致するように剛性基板１０の姿勢を決めるだけで、感磁部２５を基準面６０に平行に配置することができる。それ故、センサホルダ６の底面を磁気スケール３に対向配置した際、感磁部２５と磁気スケール３とを平行、かつ、近接した状態に配置できるので、感度を向上することができる。
【００３０】
ここで、本形態の磁気センサ装置１は、磁気スケール３での一定方向の磁界の強弱変化を検出して位置検出するエンコーダ、および略飽和感度以上の磁界感度で回転磁界の方向を検出するタイプのエンコーダのいずれにも適用することができる。但し、回転磁界の方向を検出するタイプのエンコーダでは、略飽和感度以上の磁界感度を必要とするため、磁気スケールと磁気センサ装置のセンサ面との間隔を狭めて検出感度を高める必要があることから、本形態の磁気センサ装置１は、回転磁界の方向を検出するタイプのエンコーダへの使用に適している。
【００３１】
また、可撓性基板３０では、ベースフィルム３６を感磁部２５の周りや側方まで延長する必要がないため、可撓性基板３０のサイズを信号の伝達に必要な最小サイズにとどめることができるので、コストを低減することができる。一方、剛性基板１０では、感磁部２５の周りや側方にベースフィルムを重ねるスペースを確保する必要がない分、剛性基板１０を小型化でき、コストを低減することができる。
【００３２】
また、本形態では、感磁部２５の表面を第１の可撓性基板３１と第２の可撓性基板３２との間に塗布した樹脂保護層４０で覆ったため、感磁部２５の耐湿性能などを向上することができる。
【００３３】
さらに、本形態では、剛性基板１０の主面と第１の可撓性基板３１との隙間３８ａ、および剛性基板１０の主面と第２の可撓性基板３２との隙間３８ｂに封止樹脂４１を充填したので、剛性基板１０と可撓性基板３０との接着強度の向上を図ることができ、さらに、剛性基板１０上に形成された端子部２１、２２などを水分などから保護することができる。
【００３４】
[その他の実施の形態]
上記形態において、第１の可撓性基板３１および第２の可撓性基板３２は、一体の可撓性基板３０の一部として構成されていたが、第１の可撓性基板３１と第２の可撓性基板３２とを各々別体の可撓性基板で構成してもよい。この場合には、第１の可撓性基板３１と第２の可撓性基板３２との間では、ベースフィルムの厚さおよび導電パターンの厚さが同一であるものを用いればよい。
【００３５】
また、本形態の磁気センサ装置１は、図１に示す磁気式リニアエンコーダの他、回転ドラム（可動部材）の外周面や端面に配置された磁気スケールにセンサ面が対向するように配置される磁気式ロータリエンコーダとして用いることができる。
【００３６】
さらに、本形態では、剛性基板１０の主面に樹脂保護層４０を形成し、主面の側に保護カバーを配置しない構成であったが、主面の側に保護カバーを配置した磁気センサ装置に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用した磁気センサ装置を用いたエンコーダの説明図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、図１に示す磁気センサ装置の底面図、および要部の縦断面図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明を適用した磁気センサ装置において、剛性基板に可撓性基板が接続されている様子を示す平面図、その縦断面図、および剛性基板に樹脂層を形成した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  磁気センサ装置
３  磁気スケール
６  センサホルダ
１０  剛性基板
１１  剛性基板の一方側端部
１２  剛性基板の他方側端部
２１  第１の端子部
２２  第２の端子部
２５  感磁部
３０  可撓性基板
３１  第１の可撓性基板
３２  第２の可撓性基板
３６  ベースフィルム
３７  導電パターン
４０  樹脂保護層
４１  封止樹脂
６０  基準面
６５  開口部
【図１】
2007225306.tif 000003
【図２】
2007225306.tif 000004
【図３】
2007225306.tif 000005