(57)【要約】【課題】小型化が可能な位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置を提供すること。【解決手段】第一磁気パターンによる磁場を検出する第一磁場検出部が実装された第一チップと、当該第一チップとの間で互いに面を対向させた状態で接合され、第一磁気パターンとは異なる第二磁気パターンによる磁場を検出する第二磁場検出部が実装された第二チップとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一磁気パターンによる磁場を検出する第一磁場検出部が実装された第一チップと、
前記第一チップとの間で互いに面を対向させた状態で接合され、前記第一磁気パターンとは異なる第二磁気パターンによる磁場を検出する第二磁場検出部が実装された第二チップと
を備える位置情報検出センサ。
【請求項２】
前記第一チップ及び前記第二チップのうち少なくとも一方に設けられ、前記第一磁場検出部による検出結果及び前記第二磁場検出部による検出結果を処理する制御回路
を備える請求項１に記載の位置情報検出センサ。
【請求項３】
前記制御回路は、一回転情報と多回転情報とを含む位置情報を出力する
請求項２に記載の位置情報検出センサ。
【請求項４】
前記第一磁場検出部による検出結果及び前記第二磁場検出部による検出結果のうち一方は前記一回転情報に関する情報であり、他方は前記多回転情報に関する情報である
請求項３に記載の位置情報検出センサ。
【請求項５】
前記第一磁場検出部は、前記第一チップの一面に形成されており、
前記第二チップは、前記第一チップの前記一面に接合されている
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項６】
前記第一チップに一対の前記第二チップが接合されている、
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項７】
前記第一磁気パターン及び前記第二磁気パターンは、測定対象の回転子と一体的に回転するように設けられており、
前記回転子の中心軸方向視において、前記中心軸から前記第一磁場検出部へ向けて伸びる基準線分を０°とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から一対の前記第二チップの一方へ向けて伸びる第一線分とで形成される角度をθ１とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から一対の前記第二チップの他方へ向けて伸びる第二線分とで形成される角度をθ２とすると、
一対の前記第二チップは、
０°＜θ１＜９０°、かつ、０°＜θ２＜９０°
を満たすように配置されている
請求項５又は請求項６に記載の位置情報検出センサ。
【請求項８】
一対の前記第二チップは同心円の円周上に配置され、
前記同心円の中心点から一対の前記第二チップの一方へ向けて伸びる直線と前記同心円の中心点から一対の前記第二チップの他方へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
前記同心円の中心点から一対の前記第二チップの一方までの距離をＬ１とし、
前記同心円の中心点から一対の前記第二チップの他方までの距離をＬ２とし、
一対の前記第二チップの距離をＬ３とすると、
一対の前記第二チップは、
（Ｌ３）２＝（Ｌ１）２＋（Ｌ２）２−２・Ｌ１・Ｌ２・ｃｏｓθ３
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置される
請求項５から請求項７のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項９】
一対の前記第二チップは同じ円の円周上に配置され、
前記円の中心点から一対の前記第二チップの一方へ向けて伸びる直線と前記円の中心点から一対の前記第二チップの他方へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
前記円の半径をＲとし、
前記角度θ３によって規定される円弧の長さをＲａとすると、
一対の前記第二チップは、
Ｒａ＝２πＲ×（θ３／３６０°）  （０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置される
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１０】
前記第一チップと前記第二チップとの間は、線状部材を介して接続されている
請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１１】
前記第一チップと前記第二チップとの間は、導電性接着剤を介して接続されている
請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１２】
第一磁気パターンによる磁場を検出する第一磁場検出部を第一チップに実装する第一磁場検出部形成工程と、
第二磁気パターンによる磁場を検出する第二磁場検出部を第二チップに実装する磁場検出部形成工程と、
前記第一チップと前記第二チップとの間を互いに面を対向させた状態で接合する接合工程と
を含む位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１３】
前記第一磁場検出部による検出結果及び前記磁場検出部による検出結果を処理する制御回路を前記第一チップ又は前記第二チップに形成する制御回路形成工程
を含む請求項１２に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１４】
前記第一磁場検出部形成工程は、前記第一磁場検出部を前記第一チップの一面に形成することを含み、
前記接合工程は、前記第二チップを、前記第一チップの前記一面に接合することを含む
請求項１２又は請求項１３に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１５】
前記接合工程は、一対の前記第二チップを、前記第一チップに接合することを含む、
請求項１２から請求項１４のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１６】
前記第一磁気パターン及び前記第二磁気パターンは、測定対象の回転子と一体的に回転するように設けられており、
前記回転子の中心軸方向視において、前記中心軸から前記第一磁場検出部へ向けて伸びる基準線分を０°とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から一対の前記第二チップの一方へ向けて伸びる第一線分とで形成される角度をθ１とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から一対の前記第二チップの他方へ向けて伸びる第二線分とで形成される角度をθ２とすると、
前記磁場検出部形成工程は、
０°＜θ１＜９０°、かつ、０°＜θ２＜９０°
を満たすように、一対の前記第二チップを配置することを含む
請求項１４又は請求項１５に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１７】
一対の前記第二チップは同心円の円周上に配置され、
前記同心円の中心点から一対の前記第二チップの一方へ向けて伸びる直線と前記同心円の中心点から一対の前記第二チップの他方へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
前記同心円の中心点から一対の前記第二チップの一方までの距離をＬ１とし、
前記同心円の中心点から一対の前記第二チップの他方までの距離をＬ２とし、
一対の前記第二チップの距離をＬ３とすると、
前記磁場検出部形成工程は、
（Ｌ３）２＝（Ｌ１）２＋（Ｌ２）２−２・Ｌ１・Ｌ２・ｃｏｓθ３
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように、一対の前記第二チップを配置することを含む
請求項１４から請求項１６のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１８】
一対の前記第二チップは同じ円の円周上に配置され、
前記円の中心点から一対の前記第二チップの一方へ向けて伸びる直線と前記円の中心点から一対の前記第二チップの他方へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
前記円の半径をＲとし、
前記角度θ３によって規定される円弧の長さをＲａとすると、
前記磁場検出部形成工程は、
Ｒａ＝２πＲ×（θ３／３６０°）  （０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように、一対の前記第二チップを配置することを含む
請求項１４から請求項１６のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１９】
前記接合工程は、前記第一チップと前記第二チップとの間を、線状部材を介して接続することを含む
請求項１２から請求項１８のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２０】
前記接合工程は、前記第一チップと前記第二チップとの間を、導電性接着剤を介して接続することを含む
請求項１２から請求項１９のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２１】
測定対象の回転子に固定され、第一磁気パターン及び磁気パターンが形成された回転部と、
前記第一磁気パターンによる磁場及び前記第二磁気パターンによる磁場を検出する検出部と
を備え、
前記検出部として、請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサが用いられている
エンコーダ。
【請求項２２】
前記検出部は、前記第一チップ及び前記第二チップのうち少なくとも一方に設けられ、前記第一磁場検出部による検出結果及び前記第二磁場検出部による検出結果を処理して一回転情報と多回転情報とを含む位置情報を出力する制御回路を有し、
前記第一磁気パターン及び前記第二磁気パターンのうち一方は前記一回転情報に関するパターンであり、他方は前記多回転情報に関するパターンである
請求項２１に記載のエンコーダ。
【請求項２３】
回転子と、
前記回転子を回転させる駆動部と、
前記回転子に固定され、前記回転子の位置情報を検出するエンコーダと
を備え、
前記エンコーダとして、請求項２１又は請求項２２に記載のエンコーダが用いられている
モータ装置。
【請求項２４】
回転部材と、
前記回転部材を回転させるモータ装置と
を備え、
前記モータ装置として、請求項２３に記載のモータ装置が用いられている
ロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸など回転体の回転数や位置情報を検出する装置として、エンコーダが知られている（例えば、特許文献１）。エンコーダは、例えばモータの回転軸に取り付けられて用いられる。エンコーダの構成として、例えば所定の光反射パターン及び磁気パターンが形成された回転部を回転軸と一体的に回転させ、例えば光反射パターンに光を照射して反射光を読み取ると共に、例えば磁気パターンの変化を検出することで、モータの回転軸の回転情報を検出できるようになっている。
【０００３】
上記のような構成のエンコーダにおいては、上記回転部と、例えば反射光や磁気パターンの変化を検出する検出部などを有する本体部とを備えている。光反射パターンを介した光を読み取るセンサとして、例えば発光部及び受光部を有する受発光センサが用いられている。また、磁気パターンの変化を検出するセンサとして、磁気センサが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、受発光センサ及び磁気センサは、それぞれ独立した部品として形成されており、本体部の異なる位置に実装されていた。このため、本体部には受発光センサ及び磁気センサをそれぞれ実装するためのスペースを確保する必要があり、本体部を小型化する上での課題となっていた。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、小型化が可能な位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置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】
【０００７】
本発明の第一の態様に従えば、第一磁気パターンによる磁場を検出する第一磁場検出部が実装された第一チップと、当該第一チップとの間で互いに面を対向させた状態で接合され、第一磁気パターンとは異なる第二磁気パターンによる磁場を検出する第二磁場検出部が実装された第二チップとを備える位置情報検出センサが提供される。
【０００８】
本発明の第二の態様に従えば、第一磁気パターンによる磁場を検出する第一磁場検出部を第一チップに実装する第一磁場検出部形成工程と、第二磁気パターンによる磁場を検出する第二磁場検出部を第二チップに実装する磁場検出部形成工程と、第一チップと第二チップとの間を互いに面を対向させた状態で接合する接合工程とを含む位置情報検出センサの製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の第三の態様に従えば、測定対象の回転子に固定され、第一磁気パターン及び第二磁気パターンが形成された回転部と、第一磁気パターンによる磁場及び第二磁気パターンによる磁場を検出する検出部とを備え、当該検出部として、本発明の第一の態様に従う位置情報検出センサが用いられているエンコーダが提供される。
【００１０】
本発明の第四の態様に従えば、回転子と、当該回転子を回転させる駆動部と、回転子に固定され回転子の位置情報を検出するエンコーダとを備え、当該エンコーダとして、本発明の第三の態様に従うエンコーダが用いられているモータ装置が提供される。
【００１１】
本発明の第五の態様に従えば、回転部材と、当該回転部材を回転させるモータ装置とを備え、当該モータ装置として、本発明の第四の態様に従うモータ装置が用いられているロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の態様によれば、小型化が可能な位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す平面図。
【図２】本実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す断面図。
【図３】本実施形態に係る位置情報検出センサの処理系を示すブロック図。
【図４】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図５】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図６】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図７】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図８】第二実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す平面図。
【図９】本実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す側面図。
【図１０】第三実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す平面図。
【図１１】本実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す側面図。
【図１２】第四実施形態に係るモータ装置及びエンコーダの構成を示す図。
【図１３】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す図。
【図１４】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す図。
【図１５】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す図。
【図１６】第五実施形態に係るロボット装置の構成を示す図。
【図１７】変形例に係る位置情報検出センサの構成を示す図。
【図１８】変形例に係る位置情報検出センサの構成を示す図。
【図１９】変形例に係る位置情報検出センサの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第一実施形態］  
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。  
図１は、本実施形態に係る位置情報検出センサ１００の構成を示す平面図である。  
図１に示すように、位置情報検出センサ１００は、第一磁場検出部４０が実装された第一チップ５０と、第二磁場検出部６０が実装された第二チップ７０とを有している。
【００１５】
第一チップ５０及び第二チップ７０は、それぞれ外形が矩形の板状に形成されている。第一チップ５０と第二チップ７０とは、互いに第一面５０ｆ及び第一面７０ｆを対向させた状態で接合（チップオンチップ接合：図２等参照）されている。第二チップ７０は、複数、例えば２つ設けられている。２つの第二チップ７０は、第一チップ５０の第一面５０ｆのうち異なる領域に接合されている。本実施形態においては、第一チップ５０と第二チップ７０とは、フリップチップ実装によってチップオンチップ接合されている。
【００１６】
第一磁場検出部４０は、第一チップ５０の第一面５０ｆに実装されている。したがって、第二チップ７０は、第一チップ５０のうち第一磁場検出部４０が実装される実装面に接合されている。第一磁場検出部４０は、所定の磁気パターン（第一磁気パターン）による磁場を検出する。第一磁気パターンとしては、例えばアブソリュートパターンなどが挙げられる。第二チップ７０に実装された第二磁場検出部６０は、第一磁気パターンとは異なる磁気パターン（第二磁気パターン）による磁場を検出する。
【００１７】
以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。第一チップ５０の一辺に平行な方向をＸ方向とし、当該一辺に直交する方向をＹ方向とし、第一チップ５０の厚さ方向をＺ方向とする。
【００１８】
第一チップ５０は、基材５１、処理回路５２、電極５３及び第一接続端子５５を有している。基材５１は、例えばシリコンなどの半導体材料を用いて形成されており、Ｚ方向視で矩形の板状に形成されている。処理回路５２は、基材５１の内部に形成されている。処理回路５２は、第一磁場検出部４０及び第二磁場検出部６０によって検出された情報を処理する。
【００１９】
電極５３は、第一チップ５０と外部（例、外部コントローラ）との間で信号の入出力を行う。電極５３は、第一チップ５０のうち＋Ｘ側の辺及び−Ｘ側の辺に沿って複数配置されている。電極５３は、処理回路５２や第一磁場検出部４０などに接続される第一電極５３ａと、第二磁場検出部６０に接続される第二電極５３ｂとを有する。第一電極５３ａ及び第二電極５３ｂは、Ｙ方向に一列に配置されている。第一電極５３ａ及び第二電極５３ｂは、図中一点鎖線で示すリード線などを介して外部の電極に電気的に接続されている。
【００２０】
第一磁場検出部４０は、第一磁気パターンによる磁場を検出することで、当該第一磁気パターンに含まれるアブソリュートパターンを検出する。第一磁場検出部４０は、複数の磁場検出素子４１を有している。複数の磁場検出素子４１は、それぞれＹ方向に長手の短冊状に形成されており、Ｘ方向に並ぶように配置されている。また、複数の磁場検出素子４１は、測定対象の移動方向（例、回転方向）に沿って配置されている。
【００２１】
磁場検出素子４１は、例えば金属配線などによって形成されたＹ方向の繰り返しパターン（不図示）を有している。各磁場検出素子４１は、それぞれ長手方向であるＹ方向の磁場を検出可能である。磁場検出素子４１の数については、第一磁気パターンの構成に応じて適宜変更することができる。
【００２２】
第二チップ７０は、基材７１及び第二接続端子７５を有している。第二接続端子７５は、基材７１の第一面７１ａに複数設けられている。複数の第二接続端子７５のそれぞれは、上記第一接続端子５５のそれぞれに重なるように配置されている。第一チップ５０と第二チップ７０との間では、例えば異方性導電材料などの導電膜を介して第一接続端子５５と第二接続端子７５とが接続されている。
【００２３】
第二磁場検出部６０は、２つの第二チップ７０のうち一方の第二チップ７０Ａに形成された第一検出部６１と、他方の第二チップ７０Ｂに形成された第二検出部６２とを有する。第二チップ７０は、第一チップ５０の中央部よりも−Ｘ側に配置されている。第二チップ７０Ｂは、第一チップ５０の中央部よりも＋Ｘ側に配置されている。また、第一磁気パターンによる磁場と第二磁気パターンによる磁場とが干渉しないように、第二チップ７０Ａ及び第二チップ７０Ｂは、第一磁場検出部４０とはＹ方向に離れた位置に形成されている。
【００２４】
第一検出部６１及び第二検出部６２は、磁性薄膜６３を有している。磁性薄膜６３は、例えば金属配線などによって形成された直交する２つの繰り返しパターンを有している。磁性薄膜６３は、配線６４によって第二電極５３ｂに接続されている。第二接続端子７５は、第一チップ５０側の第一接続端子５５を介して第二電極５３ｂに接続されている。
【００２５】
図２は、図１におけるＣ１−Ｃ５（Ｃ１−Ｃ２−Ｃ３−Ｃ４−Ｃ５）断面に沿った構成を左右方向に展開したときの構成を示す図である。  
図２に示すように、第一チップ５０のうち基材５１の＋Ｚ側の第一面５１ａには、絶縁層５７、磁場検出素子４１、保護層５６及び電極５３が順に積層されている。
【００２６】
絶縁層５７は、例えばＳｉＯ２などを用いて形成されている。磁場検出素子４１は、絶縁層５７上に形成されており、保護層５６によって覆われている。保護層５６は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２などを用いて形成されている。保護層５６上には、第一電極５３ａ及び第二電極５３ｂが形成されている。第一電極５３ａは、不図示の配線を介して磁場検出素子４１に接続されている。
【００２７】
第二チップ７０のうち基材７１の第一面７１ａには、シールド層７７、絶縁層７８、磁性薄膜６３、保護層７９及び第二接続端子７５が順に積層されている。シールド層７７は、例えばアルミニウムなどの金属を用いて形成されている。シールド層７７は、上記の所定の磁気パターンによる磁場以外の磁場のうち少なくとも一部を遮蔽し、磁性薄膜６３から出力される電気信号のノイズを低下させる機能を有する。
【００２８】
絶縁層７８は、例えばＳｉＯ２などを用いて形成されている。保護層７９は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２などを用いて形成されている。磁性薄膜６３は、絶縁層７８上に形成されており、保護層７９によって覆われている。保護層７９上には、第二接続端子７５が形成されている。第二接続端子７５は、導電性接着剤８０を介して第一接続端子５５に接続されている。また、当該導電性接着剤８０は、第一チップ５０と第二チップ７０とを固定させる機能を有する。
【００２９】
図３は、第一チップ５０の回路構成の一例である制御回路ＣＣを示すブロック図である。  
図３に示すように、第一チップ５０には、アブソリュートパターンを検出する磁場検出素子４１に接続されたアンプ４２及びコンパレータ４３が形成されている。コンパレータ４３は、第一磁場検出部４０において検出され、アンプ４２によって増幅された検出信号を受信する。そして、コンパレータ４３は、磁場検出素子４１における一回転信号を２値化したアブソリュート信号ＤＡＢＳを生成し、そのアブソリュート信号ＤＡＢＳを処理回路５２に送信する。
【００３０】
また、第一チップ５０には、第一検出部６１及び第二検出部６２の磁性薄膜６３に接続されたコンパレータ６６が設けられている。コンパレータ６６は、処理回路５２に接続されている。コンパレータ６６は、第二磁場検出部６０において検出された検出信号（ＭＡｎ、ＭＡｐ、ＭＢｎ、ＭＢｐ）を受信する。そして、コンパレータ６６は、２値化した多回転信号ＭＡ及びＭＢを生成し、その多回転信号ＭＡ及びＭＢを処理回路５２に送信する。
【００３１】
処理回路５２は、コンパレータ６６から受信した多回転信号ＭＡ及びＭＢに基づき多回転情報ＭＴを生成し、コンパレータ４３から受信したアブソリュート信号ＤＡＢＳに基づき一回転情報ＳＴを生成する。例えば、処理回路５２は、外部コントローラＣＯＮＴからの要求などによって、多回転情報ＭＴと一回転情報ＳＴとを含む位置情報を外部コントローラＣＯＮＴへシリアル方式で出力する。処理回路５２は、第一電極５３ａに接続されている。例えば上記位置情報は、第一電極５３ａを介して外部コントローラＣＯＮＴに出力される。なお、本実施形態における制御回路ＣＣは、アンプ４２、コンパレータ４３、コンパレータ６６、処理回路５２、を有する構成であるが、例えば処理回路５２を有していない構成でもよい。また、本実施形態における一回転情報ＳＴは、絶対位置情報であるが、相対位置情報でも構わない。したがって、例えば、第一磁気パターンは、インクリメンタルパターンであってもよい。
【００３２】
次に、図４〜図７を参照して、上記のように構成された位置情報検出センサ１００の製造方法を説明する。  
図４〜図７は、位置情報検出センサ１００の製造過程を示す図である。  
まず、第一磁場検出部４０が実装された第一チップ５０を形成する（第一磁場検出部形成工程）。図４に示すように、処理回路５２、アンプ４２、コンパレータ４３、コンパレータ６６が形成された基材５１の第一面５１ａ上に絶縁層５７を形成する。なお、基材５１に上記の処理回路５２を形成する工程を行っても構わない（制御回路形成工程）。
【００３３】
絶縁層５７を形成した後、当該絶縁層５７上に例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて磁場検出素子４１及び不図示の配線をパターニングする。磁場検出素子４１及び不図示の配線を形成した後、当該磁場検出素子４１を含む絶縁層５７上に保護層５６を形成する（保護層形成工程）。
【００３４】
保護層５６を形成した後、図５に示すように、当該保護層５６上に第一電極５３ａ、第二電極５３ｂ、第一接続端子５５及び配線６４をパターニングする。このように、第一チップ５０の表面の配線層が同一工程で形成されるため、効率的に第一チップ５０が製造される。
【００３５】
次に、第二磁場検出部６０が実装された第二チップ７０を形成する（磁場検出部形成工程）。本実施形態で用いられる２つの第二チップ７０は、同一の工程で形成される。以下、１つの第二チップ７０の製造工程を代表させて説明する。図６に示すように、基材７１の第一面７１ａ上にシールド層７７を形成する（シールド層形成工程）。シールド層７７を形成した後、当該シールド層７７上に絶縁層７８を形成する。絶縁層７８を形成した後、絶縁層７８上に例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて磁性薄膜６３を形成する（磁場検出部形成工程）。磁性薄膜６３を形成した後、当該磁性薄膜６３を含む絶縁層７８上に保護層７９を形成する（保護層形成工程）。保護層７９を形成した後、当該保護層７９上に第二接続端子７５を形成する。
【００３６】
次に、図７に示すように、第一磁場検出部４０が実装された第一チップ５０に、第二磁場検出部６０が実装された第二チップ７０を接合する（接合工程）。この工程では、第一チップ５０の第一接続端子５５と、第二チップ７０の第二接続端子７５との間に固化された導電性接着剤８０を挟み、熱圧着法などによって導電性接着剤８０を溶解させることで第一接続端子５５と第二接続端子７５とを当該導電性接着剤８０によって接着する。これにより、第一接続端子５５と第二接続端子７５とが電気的に接続されると共に、第一チップ５０と第二チップ７０とが固定される。以上の工程を経て、位置情報検出センサ１００が形成される。
【００３７】
以上のように、本実施形態に係る位置情報検出センサ１００は、第一磁気パターンによる磁場を検出する第一磁場検出部４０が実装された第一チップ５０と、当該第一チップ５０との間で互いに面を対向させた状態で接合され、第一磁気パターンとは異なる第二磁気パターンによる磁場を検出する第二磁場検出部６０が実装された第二チップ７０とを備えるので、第一磁場検出部４０及び第二磁場検出部６０をそれぞれ別々の位置に実装する場合に比べて、小型化が可能となる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、製造工程において、第一チップ５０と第二チップ７０とをチップオンチップで実装できるので、製造コストを低減できる。また、本実施形態によれば、アンプ（例、アンプ４２）やコンパレータ（例、コンパレータ４３、６６）のような複数の機能を第一チップ５０又は第二チップ７０に内蔵できるため、耐ノイズ性能が向上する。
【００３９】
例えば、本実施形態における位置情報検出センサ１００は、アンプ（例、アンプ４２）やコンパレータ（例、コンパレータ４３、６６）のような複数の機能を第一チップ５０又は第二チップ７０に内蔵することによって互いをつなぐラインの長さを短くできるため、第二磁場検出部６０とコンパレータ６６とをつなぐライン、アンプ（例、アンプ４２）とコンパレータ（例、コンパレータ４３、６６）とをつなぐライン、第一磁場検出部４０とアンプ（例、アンプ４２）とをつなぐライン等を、小型化やバックアップ時を考慮して、微小ラインで形成することができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る位置情報検出センサ１００は、検出部として、磁気センサである第一磁場検出部４０と第二磁場検出部６０とを有する構成であるため、例えば発光素子を有する光学センサを用いる場合に比べて、当該発光素子に要する電力を節約することができるため、低消費電力化を図ることができる。光学センサを用いる場合に比べて、異物が付着した場合であっても検出精度を維持することができる。
【００４１】
［第二実施形態］  
次に、本発明の第二実施形態を説明する。  
図８は、本実施形態に係る位置情報検出センサ２００の構成を示す平面図である。図９は、位置情報検出センサ２００の構成を示す側面図である。  
図８及び図９に示すように、本実施形態では、第二チップ７０がワイヤー（線状部材）９０を用いて第一チップ５０にチップオンチップ接合されている。他の構成については、第一実施形態に係る位置情報検出センサ１００とほぼ同一となっている。本実施形態においては、第一チップ５０と第二チップ７０とは、ベアチップ実装によってチップオンチップ接合されている。
【００４２】
第二チップ７０には、図中＋Ｚ側の面の４つの角部に１つずつ第二接続端子７５が設けられている。第一チップ５０には、第二チップ７０の４つの角部からずれた位置に１つずつ第一接続端子５５が設けられている。第二チップ７０の各角部に対応する位置に配置される第一接続端子５５と第二接続端子７５とは、ワイヤー９０を介してそれぞれ接続されている。第一接続端子５５は配線６４を介して例えば第二電極５３ｂに接続されている。本実施形態においては、第二チップ７０は、第一チップ５０のうち第一磁場検出部４０が実装される実装面である第一面５０ｆに接合されている。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、第一チップ５０と第二チップ７０とがワイヤー９０を用いて接合された構成においては、第一チップ５０と第二チップ７０とをそれぞれ別々の位置に実装する場合に比べて、小型化が可能となる。
【００４４】
［第三実施形態］  
次に、本発明の第二実施形態を説明する。  
図１０は、本実施形態に係る位置情報検出センサ３００の構成を示す平面図である。図１１は、位置情報検出センサ３００の構成を示す側面図である。  
図１０及び図１１に示すように、本実施形態では、第二チップ７０のうち第二磁場検出部６０が実装される実装面である第一面７０ｆに第一チップ５０がチップオンチップ接合された構成となっている。一例として、本実施形態においては、第一チップ５０と第二チップ７０とは、ベアチップ実装によってチップオンチップ接合されている。
【００４５】
第一チップ５０には、第一磁場検出部４０が実装されている。また、第一チップ５０には、処理回路５２及び第一接続端子５５が設けられている。処理回路５２については、第一実施形態とほぼ同一の構成となっている。第一接続端子５５は、第一チップ５０の＋Ｚ側の面の４つの角部に１つずつ設けられている。第一接続端子５５は、不図示の配線を介して第一磁場検出部４０の磁場検出素子４１に接続されている。
【００４６】
第二チップ７０には、第二磁場検出部６０が実装されている。また、第二チップ７０には、電極７３及び第二接続端子７５が設けられている。電極７３は、第二チップ７０と外部（例、外部コントローラ）との間で信号の入出力を行う。電極７３は、第二チップ７０のうち＋Ｘ側の辺及び−Ｘ側の辺に沿って複数配置されている。電極７３は、第一チップ５０に接続される第一電極７３ａと、第二磁場検出部６０に接続される第二電極７３ｂとを有する。第一電極７３ａ及び第二電極７３ｂは、Ｙ方向に一列に配置されている。第一電極７３ａ及び第二電極７３ｂは、図中一点鎖線で示すリード線などを介して外部の電極に電気的に接続されている。
【００４７】
第二接続端子７５は、第一チップ５０の４つの角部からずれた位置に１つずつ設けられている。これらの第二接続端子７５と、第一チップ５０の各角部に対応する位置に配置される第一接続端子５５とは、ワイヤー９０を介してそれぞれ接続されている。第二接続端子７５は配線６４を介して例えば第二電極７３ｂに接続されている。
【００４８】
このように、本実施形態によれば、第二チップ７０のうち第二磁場検出部６０が実装される実装面である第一面７０ｆに第一チップ５０が接合された構成において、第一チップ５０と第二チップ７０とをそれぞれ別々の位置に実装する場合に比べて、小型化が可能となる。
【００４９】
［第四実施形態］  
次に、本発明の第四実施形態を説明する。  
図１２は、本実施形態に係るエンコーダ（位置情報検出装置）及びモータ装置の構成を示す図である。  
図１２に示すように、モータ装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦと、当該回転軸ＳＦを回転させる駆動部ＢＤと、回転軸ＳＦの回転情報を検出するエンコーダＥＣとを有している。図１２では、回転軸ＳＦの中心軸方向がＺ方向と設定されている。
【００５０】
エンコーダＥＣは、回転部Ｒ、検出部Ｄを有している。回転部Ｒは、モータ装置ＭＴＲの回転軸ＳＦに固定されており、回転軸ＳＦと一体的に回転する。回転部Ｒは、例えばＳＵＳなどを用いて円盤状に形成されている。回転部Ｒの構成材料としてＳＵＳなどの剛性の高い材料を用いることで、耐変形性などに優れた回転部Ｒが形成される。回転部Ｒの構成材料として、他の材料を用いても勿論構わない。回転部Ｒは、取付部３２０及び凹部３２３を有している。
【００５１】
取付部３２０は、回転部Ｒの下面Ｒｂに設けられている。取付部３２０の下面側には、平面視中央部に挿入穴３２０ａが形成されている。挿入穴３２０ａは、上記モータ装置ＭＴＲの回転軸ＳＦが挿入されるようになっている。取付部３２０は、回転軸ＳＦが挿入穴３２０ａに挿入された状態で回転軸ＳＦと取付部３２０との間を固定する固定機構（不図示）を有している。パターン形成部３２１は、回転部Ｒの上面Ｒａの周縁部に円環状に設けられている。パターン形成部３２１には、第一磁気パターン３２４が形成されている。
【００５２】
凹部３２３は、取付部３２０と反対側の上面Ｒａ側に形成されている。凹部３２３には、磁石部材Ｍが収容されるようになっている。磁石部材Ｍは、回転部Ｒの回転方向に沿って円環状に形成された永久磁石である。磁石部材Ｍは、例えば回転部Ｒの中央部に配置されている。磁石部材Ｍには、第二磁気パターン３３４が形成されている。
【００５３】
磁石部材Ｍは、回転部Ｒの凹部３２３に収容されている。磁石部材Ｍは、回転部Ｒとの間で例えば接着剤などを介して固着されている。したがって、磁石部材Ｍは、回転部Ｒとの間で一体的に形成されている。
【００５４】
図１３は、回転部Ｒの上面Ｒａの構成を示す図である。  
図１３に示すように、第一磁気パターン３２４は、例えば回転部Ｒの外周に沿って円環状に形成されている。第一磁気パターン３２４は、アブソリュートパターンである。図１４は、第一磁気パターン３２４を詳細に示す図である。図１３及び１４に示すように、第一磁気パターン３２４は、円周方向に沿って２列に形成されている。
【００５５】
第一磁気パターン３２４は、径方向の中心側に配置された第一列３２４ａと、径方向の外周側に配置された第二列３２４ｂとを有している。第一列３２４ａは、円周方向において所定の位相ごとに区画された領域３２５ａを有している。第二列３２４ｂは、円周方向において所定の位相ごとに区画された領域３２５ｂを有している。領域３２５ａ及び領域３２５ｂは、径方向に並ぶように円周方向について等しい位相で配置されている。
【００５６】
第一列３２４ａでは、全ての領域３２５ａがＮ極に着磁されている。一方、第二列３２４ｂでは、Ｎ極に着磁された領域３２５ｂとＳ極に着磁された領域３２５ｂとが設けられている。このため、Ｎ極に着磁された領域３２５ａとＮ極に着磁された領域３２５ｂとが径方向に並ぶ部分（第一部分）と、Ｎ極に着磁された領域３２５ａとＳ極に着磁された領域３２５ｂとが径方向に並ぶ部分（第二部分）と、の２種類の部分が形成される。
【００５７】
一方、図１３に示すように、磁石部材Ｍには、第二磁気パターン３３４が形成されている。磁石部材Ｍの第二磁気パターン３３４は、例えば回転軸ＳＦの軸方向に見て、円環の径方向及び図中左右方向に区画された４つの領域を有している。この４つの領域は、隣接する領域の磁極が異なるように着磁されている。例えば、磁石部材Ｍのうち内周側の領域について、図中左半分の領域がＮ極に着磁され、図中右半分の領域がＳ極に着磁されている。また、磁石部材Ｍのうち外周側の領域について、図中左半分の領域がＳ極に着磁され、図中右半分の領域がＮ極に着磁されている。
【００５８】
また、図１２に示すように、検出部Ｄは、筐体３４１、センサＳＲ及びバイアス磁石３４２を有している。センサＳＲは、上記の第一磁気パターン３２４による磁場及び磁石部材Ｍの第二磁気パターン３３４による磁場を検出する。センサＳＲとしては、例えば上記第一実施形態に記載の位置情報検出センサ１００や、上記第二実施形態に記載の位置情報検出センサ２００などが用いられる。
【００５９】
バイアス磁石３４２は、磁石部材Ｍの磁場との間で合成磁場を形成する磁石である。バイアス磁石３４２を構成する材料として、例えばサマリウム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石などが挙げられる。
【００６０】
センサＳＲの第二磁場検出部６０のうち第一検出部６１及び第二検出部６２に設けられる磁性薄膜６３は、バイアス磁石３４２との間で磁気抵抗素子として機能する。すなわち、磁場の方向が磁性薄膜６３の繰り返しパターンに流れる電流の方向の垂直方向に近くなると電気抵抗が低下する。磁性薄膜６３は、この電気抵抗の低下を利用して磁場の方向を電気信号に変換するようになっている。
【００６１】
また、センサＳＲによって検出される第一磁気パターン３２４の検出信号について、例えば図１４に示すように、径方向に並んだ２つの領域３２５ａと領域３２５ｂとの間で磁極が同一である（Ｎ極である）第一部分の検出信号は０（基準値）となり、領域３２５ａと領域３２５ｂとの間で磁極が異なる第二部分の検出信号はｖ（所定値）となる。
【００６２】
次に、第一検出部６１及び第二検出部６２と回転軸ＳＦとの位置関係について説明する。図１５は、検出部Ｄの構成を示す図である。図１５では、センサＳＲの配置が第一実施形態における位置情報検出センサ１００の配置に一致するようにＸＹＺ方向が設定されている。第一検出部６１及び第二検出部６２と回転軸ＳＦとの位置関係を説明するため、図１３には回転軸ＳＦの位置を示している。
【００６３】
図１５に示すように、回転軸ＳＦの中心軸方向視（Ｚ方向視）において、回転軸ＳＦの中心軸ＣからセンサＳＲ側へＹ方向に平行に伸びる基準線分ＳＧ０を０°とし、この基準線分ＳＧ０と、Ｚ方向視において中心軸Ｃから第一検出部６１へ向けて伸びる第一線分ＳＧ１とで形成される角度をθ１とし、上記基準線分ＳＧ０と、Ｚ方向視において中心軸Ｃから第二検出部６２へ向けて伸びる第二線分ＳＧ２とで形成される角度をθ２とすると、第一検出部６１及び第二検出部６２は、０°＜θ１＜９０°、かつ、０°＜θ２＜９０°を満たすように配置されている。本実施形態では、一例として、θ１＋θ２＝９０°となるように第一検出部６１及び第二検出部６２が配置されている。なお、基準線分ＳＧ０の端部は、回転軸ＳＦの中心軸Ｃに限られず、他の位置（例、第一磁気パターン３２４の中心軸）であっても構わない。
【００６４】
また、中心軸Ｃから第一検出部６１までの距離である第一線分ＳＧ１の長さをＬ１とし、中心軸Ｃから第二検出部６２までの距離である第二線分ＳＧ２の長さをＬ２とし、第一線分ＳＧ１と第二線分ＳＧ２とで形成される角度をθ３とし、第一検出部６１と第二検出部６２との距離をＬ３とすると、第一検出部６１及び第二検出部６２は、
（Ｌ３）２＝（Ｌ１）２＋（Ｌ２）２−２・Ｌ１・Ｌ２・ｃｏｓθ３
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置されている。
【００６５】
なお、Ｌ１＝Ｌ２である場合、第一検出部６１及び第二検出部６２は、中心軸Ｃを中心とする同じ円の円周上に配置されていることになる。この場合において、当該円の半径をＲとし、上記角度θ３によって規定される円弧の長さをＲａとすると、第一検出部６１及び第二検出部６２は、
Ｒａ＝２πＲ×（θ３／３６０°）
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置されている。
【００６６】
以上のように、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、モータ装置ＭＴＲの回転軸ＳＦに固定され、第一磁気パターン３２４及び第二磁気パターン３３４が形成された回転部Ｒと、第一磁気パターン３２４による磁場及び第二磁気パターン３３４による磁場を検出する検出部Ｄとを備え、検出部Ｄとして、上記実施形態に記載の位置情報検出センサ１００又は２００が用いられているので、小型で検出信頼性が高く、消費電力が小さいエンコーダＥＣ、及び、回転特性の高いモータ装置ＭＴＲ、を提供することができる。
【００６７】
［第五実施形態］  
次に、本発明の第五実施形態を説明する。  
図１６は、一例として第四実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを備えるロボット装置ＲＢＴの一部（ハンドロボットの指部分の先端）の構成を示す図である。なお、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲは、ロボット装置ＲＢＴのアーム部を駆動する駆動部として用いてもよい。
【００６８】
図１６に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、末節部１０１、中節部１０２及び関節部１０３を有しており、末節部１０１と中節部１０２とが関節部１０３を介して接続された構成になっている。関節部１０３には軸支持部１０３ａ及び軸部１０３ｂが設けられている。軸支持部１０３ａは中節部１０２に固定されている。軸部１０３ｂは、軸支持部１０３ａによって固定された状態で支持されている。
【００６９】
末節部１０１は、接続部１０１ａ及び歯車１０１ｂを有している。接続部１０１ａには、関節部１０３の軸部１０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部１０３ｂを回転軸として末節部１０１が回転可能になっている。この歯車１０１ｂは、接続部１０１ａに固定されたベベルギアである。接続部１０１ａは、歯車１０１ｂと一体的に回転するようになっている。
【００７０】
中節部１０２は、筐体１０２ａ及びモータ装置ＭＴＲを有している。モータ装置ＭＴＲは、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを用いることができる。モータ装置ＭＴＲは、筐体１０２ａ内に設けられている。モータ装置ＭＴＲには、回転軸部材１０４ａが取り付けられている。回転軸部材１０４ａの先端には、歯車１０４ｂが設けられている。この歯車１０４ｂは、回転軸部材１０４ａに固定されたベベルギアである。歯車１０４ｂは、上記の歯車１０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。なお、回転軸部材１０４ａに直接ギアが形成された構成であっても構わない。
【００７１】
上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、モータ装置ＭＴＲの駆動によって回転軸部材１０４ａが回転し、当該回転軸部材１０４ａと一体的に歯車１０４ｂが回転する。歯車１０４ｂの回転は、当該歯車１０４ｂと噛み合った歯車１０１ｂに伝達され、歯車１０１ｂが回転する。当該歯車１０１ｂが回転することで接続部１０１ａも回転し、これにより末節部１０１が軸部１０３ｂを中心に回転する。
【００７２】
このように、本実施形態によれば、小型で回転特性の高いモータ装置ＭＴＲを搭載することにより、軽量で機動性の高いロボット装置ＲＢＴが提供される。
【００７３】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。  
上記第一実施形態及び第二実施形態においては、第一チップ５０のうち第一磁場検出部４０が実装される実装面である第一面５０ｆに第二チップ７０が接合された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。
【００７４】
例えば、図１７に示すように、第一チップ５０のうち第一磁場検出部４０が実装される実装面である第一面５０ｆとは反対側の第二面５０ｇに第二チップ７０が実装される構成であっても構わない。また、図１７では、導電性接着剤８０を介して第二チップ７０が第一チップ５０に接合された構成が示されているが、これに限られることは無く、ワイヤーなどを介して第二チップ７０が第一チップ５０に接合された構成であっても構わない。
【００７５】
また、上記第三実施形態においては、第二チップ７０のうち第二磁場検出部６０が実装される実装面である第一面７０ｆに第一チップ５０が接合された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。
【００７６】
例えば、図１８に示すように、第二チップ７０のうち第二磁場検出部６０が実装される実装面である第一面７０ｆとは反対側の第二面７０ｇに第一チップ５０が実装される構成であっても構わない。また、図１８では、ワイヤー９０を介して第一チップ５０が第二チップ７０に接合された構成が示されているが、これに限られることは無く、導電性接着剤などを介して第一チップ５０が第二チップ７０に接合された構成であっても構わない。
【００７７】
また、上記実施形態においては、回転部Ｒにおいて、第一磁気パターン３２４が第二磁気パターン３３４の外周側に配置された構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図１９に示すように、第二磁気パターン３３４が第一磁気パターン３２４の外周側に配置された構成であっても構わない。また、この場合、第二磁気パターン３３４のうち径方向の内周側の領域を第一磁気パターン３２４の一部（第二列３２４ｂ）として兼用する構成であっても構わない。
【００７８】
また、上記実施形態においては、第一磁場検出部４０において一回転情報を検出し、第二磁場検出部６０において多回転情報を検出する構成としたが、これに限られることは無く、第一磁場検出部４０において多回転情報を検出し、第二磁場検出部６０において一回転情報を検出する構成であっても構わない。
【００７９】
また、上記実施形態における第一検出部６１及び第二検出部６２は、ＭＲセンサで構成されているが、ＧＩＧセンサ、ＧＭＲセンサやホール素子のようなセンサで構成されてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
ＳＦ…回転軸  ＥＣ…エンコーダ  Ｒ…回転部  Ｄ…検出部  ＳＲ…センサ  ＲＢＴ…ロボット装置  ＭＴＲ…モータ装置  ４０…第一磁場検出部  ４１…磁気検出素子  ７０（７０Ａ、７０Ｂ）…第二チップ  ５０ｆ…第一面  ５０ｇ…第二面  ６０…第二磁場検出部  ７０…第二チップ  ６１…第一検出部  ６２…第二検出部  ６３…磁性薄膜  ７０ｆ…第一面  ７０ｇ…第二面  ９０…ワイヤー  １００、２００、３００…位置情報検出センサ
【図１】
2013134103.tif 000003
【図２】
2013134103.tif 000004
【図３】
2013134103.tif 000005
【図４】
2013134103.tif 000006
【図５】
2013134103.tif 000007
【図６】
2013134103.tif 000008
【図７】
2013134103.tif 000009
【図８】
2013134103.tif 000010
【図９】
2013134103.tif 000011
【図１０】
2013134103.tif 000012
【図１１】
2013134103.tif 000013
【図１２】
2013134103.tif 000014
【図１３】
2013134103.tif 000015
【図１４】
2013134103.tif 000016
【図１５】
2013134103.tif 000017
【図１６】
2013134103.tif 000018
【図１７】
2013134103.tif 000019
【図１８】
2013134103.tif 000020
【図１９】
2013134103.tif 000021