(57)【要約】【課題】  必要な構成要素を一体化することによって装置の小型化を実現し、また、性能が均一で量産性に優れた金属接近検出装置を提供する。【解決手段】  磁気抵抗素子１１と、この磁気抵抗素子１１にバイアス磁界を供給する磁石と、磁気抵抗素子１１による検出情報を外部に出力するＬＥＤ４とを一体化して構成し、磁気抵抗素子１１を内蔵する集積回路１０とＬＥＤ４とを配設した多数の回路基板１ａが格子状に縦横に配置されて一体化している第１の集合基板１と、磁石を有する第２の集合基板である集合磁気シート２とを接合して積層集合体を構成し、該積層集合体は製品領域の境界線Ｘ、Ｙに沿って切断されることにより、各小片が製品とされる構成とした。【選択図】      図１
2009300130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気検出素子と、この磁気検出素子にバイアス磁界を供給する磁石と、前記磁気検出素子による検出情報を外部に出力する出力手段と、
を一体化して構成する金属接近検出装置であって、
前記磁気検出素子を内蔵する集積回路と前記出力手段とを配設した多数の回路基板が格子状に配置されて一体化している第１の集合基板と、
前記磁石を有する第２の集合基板と、
を接合して積層集合体を構成し、該積層集合体は製品領域の境界線に沿って切断されることにより、各小片が製品とされることを特徴とする金属接近検出装置。
【請求項２】
前記第２の集合基板は、磁性材を含有して前記磁石を形成する磁気シートであることを特徴とする請求項１記載の金属接近検出装置。
【請求項３】
前記磁気シートは、全面着磁されて前記磁石を形成することを特徴とする請求項２記載の金属接近検出装置。
【請求項４】
前記磁気シートは、前記磁気検出素子に対応する位置が部分着磁されて前記磁石を形成することを特徴とする請求項２記載の金属接近検出装置。
【請求項５】
前記第１の集合基板は、前記磁気検出素子に対応する位置に磁性体による磁路を有することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の金属接近検出装置。
【請求項６】
前記第２の集合基板は、前記磁気検出素子に対応する位置に前記磁石が填め込まれて構成されることを特徴とする請求項１に記載の金属接近検出装置。
【請求項７】
前記出力手段は表示素子であることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の金属接近検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気検出素子を用いて金属部材の接近を検出する金属接近検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、歯車の歯を検出して回転数を測定したり、鋼球の計数を行うものとして、磁気検出素子とバイアス印加用の磁石を用いた磁気検出装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。以下、この特許文献１を図面に基づいて説明する。図１６は特許文献１で開示されている従来の磁気検出装置の断面図である。図１６に於いて、従来の磁気検出装置１００は、磁気抵抗素子１０１、この磁気抵抗素子１０１にバイアス磁界を供給する磁石１０２、支持部材である回路基板１０３、及びケース１０４等によって構成されている。
【０００３】
また、磁気抵抗素子１０１は接着剤等により回路基板１０３上に固着され、一方、リード端子１０５ａ、１０５ｂは、回路基板１０３に挿通されて、磁気抵抗素子１０１の電極とワイヤ１０６ａ、１０６ｂを介して電気的に接続されている。この従来の磁気検出装置は、磁気抵抗素子の感磁部の長手方向を検出対象物の通過方向に対して平行に配置することで、検出信号と他のノイズを区別でき、ノイズ処理回路が不要であることが示されている。
【０００４】
また、他の従来例として、磁気検出素子とバイアス磁界印加用の磁石と磁性体からなるケースとを備え、磁石とケースが離隔し、磁石とケースとの間隔は、磁気検出素子と被検出物の間隔より大きい磁気検出装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この従来例の磁気検出装置は、ケースが閉磁路の一部を構成するので、被検出物からの磁路が安定し、被検出物に磁束が効率よく集中して高い検出感度を得ることが示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９２５１３号公報（第２頁、第２図）
【特許文献２】特開平１０−３００７６３号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１や特許文献２の磁気検出装置は、基本的には磁気抵抗素子とバイアス用の磁石のみによって構成されるものであり、実際にこの磁気検出装置を使用するには、磁気抵抗素子の抵抗値の変化を電気信号に変換する波形成形回路や計数動作を行う計数回路等の電子回路、及び、測定結果を表示するための表示手段などを組み合わせて構成する必要があり、装置構成が複雑になっていた。このために、磁気検出装置を用いて歯車の回転数を測定したり、鋼球の計数を行う場合には、装置の配設に大きなスペースが必要であり、且つ、配設場所が限定されるなどの問題があった。
【０００７】
また、従来の装置はケースで覆われているなどの構造のために、一つ一つの製品を個別に製造しなければならず、量産性に劣ることによるコスト高や、製造ばらつきによる磁気検出特性の均一性などに問題があった。
【０００８】
本発明の目的は上記課題を解決し、必要な構成要素を一体化することによって装置の小型化を実現し、また、性能が均一で量産性に優れた金属接近検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の金属接近検出装置は、下記記載の構成を採用する。
【００１０】
本発明の金属接近検出装置は、磁気検出素子と、この磁気検出素子にバイアス磁界を供給する磁石と、磁気検出素子による検出情報を外部に出力する出力手段と、を一体化して構成する金属接近検出装置であって、磁気検出素子を内蔵する集積回路と出力手段とを配設した多数の回路基板が格子状に配置されて一体化している第１の集合基板と、磁石を有する第２の集合基板と、を接合して積層集合体を構成し、該積層集合体は製品領域の境界線に沿って切断されることにより、各小片が製品とされることを特徴とする。
【００１１】
これにより、磁気検出素子を内蔵する集積回路と磁石、及び出力手段を一体化して構成するので、単独で金属接近検出と検出情報の出力が出来ると共に、小型で取り付けスペースが小さい金属接近検出装置を提供することが出来る。また、積層集合体からの切断によって多数の製品を一度に製造できるので、性能が均一で量産性に優れた金属接近検出装置を提供出来る。
【００１２】
また、第２の集合基板は、磁性材を含有して磁石を形成する磁気シートであることを特徴とする。
【００１３】
これにより、磁気シートによって積層集合体の全面に磁石を構成できるので、構造が簡単であるにも関わらず磁気検出素子へのバイアス磁界の供給が確実で、且つ、着磁工程が簡素化された金属接近検出装置を提供できる。
【００１４】
また、磁気シートは、全面着磁されて磁石を形成することを特徴とする。
【００１５】
これにより、磁気シートへの着磁工程がきわめて容易であると共に、磁気シートの全面が磁石となるので、第１の集合基板に配設される磁気検出素子と位置合わせせずにバイアス磁界を確実に供給することが出来る。
【００１６】
また、磁気シートは、磁気検出素子に対応する位置が部分着磁されて磁石を形成することを特徴とする。
【００１７】
これにより、磁気シートへの着磁工程が容易であると共に、磁気検出素子に対応する位置が部分的に着磁されて磁石となるので、それぞれの磁気検出素子にバイアス磁界が確実に供給されて、検出感度に優れた金属接近検出装置を提供出来る。
【００１８】
また、第１の集合基板は、磁気検出素子に対応する位置に磁性体による磁路を有することを特徴とする。
【００１９】
これにより、磁気検出素子へのバイアス磁界が磁路を通って確実に供給されるので、検出感度に優れた金属接近検出装置を提供出来る。
【００２０】
また、第２の集合基板は、磁気検出素子に対応する位置に磁石が填め込まれて構成されることを特徴とする。
【００２１】
これにより、第２の集合基板は、第１の集合基板に配設される磁気検出素子に対応する位置に磁石が填め込まれるので、それぞれの磁気検出素子にバイアス磁界が確実に供給されて、検出感度に優れた金属接近検出装置を提供出来る。
【００２２】
また、出力手段は表示素子であることを特徴とする。
【００２３】
これにより、金属の検出を離れた場所から目視等により確認することが出来るので、金属接近検出装置の利用範囲を大きく広げることが出来る。
【発明の効果】
【００２４】
上記の如く本発明によれば、磁気検出素子を内蔵する集積回路と磁石、及び出力手段を一体化して構成するので、単独で金属接近検出と検出情報の出力が出来ると共に、小型でスペース効率に優れた金属接近検出装置を提供することが出来る。また、積層集合体からの切断によって多数の製品を一度に製造できるので、性能が均一で量産性に優れた金属接近検出装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図に基づいて具体的実施例について説明する。
【実施例１】
【００２６】
以下図面により本発明の実施例１の金属接近検出装置を詳述する。尚、実施例１の特徴は、バイアス磁界用の永久磁石として全面着磁された磁気シートを用いることである。ここでまず、実施例１の金属接近検出装置の製造工程を図１〜図３に基づいて説明する。図１は本発明の金属接近検出装置の実施例１の第１の集合基板と第２の集合基板を示す斜視図である。
【００２７】
図１において、１は第１の集合基板であり、平面状の絶縁材によって成り、その上面には金属膜（図示せず）が形成されている。この第１の集合基板１は、磁気検出素子としての磁気抵抗素子１１を内蔵する集積回路１０と、出力手段である表示素子としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略す）４と、を配設した多数の回路基板１ａが格子状に縦横に配置されて一体化している。尚、磁気抵抗素子１１は化合物半導体の中で最大の電子移動度を有するＩｎＳｂ等が適している。
【００２８】
ここで、Ｘ及びＹは、格子状に配置された多数の回路基板１ａを分離する製品領域の境界線であり、後述する工程で、この境界線Ｘ、Ｙに沿って切断することにより、各小片が製品とされる。尚、集積回路１０、及びＬＥＤ４は、第１の集合基板１の上面の金属膜（図示せず）に、半田等（図示せず）によって固着され配設される。
【００２９】
また、２は第２の集合基板としての集合磁気シートであり、絶縁性の樹脂に磁性粒子が略均一に含有された薄い平面状のシートである。この集合磁気シート２は、着磁装置（図示せず）によってその全面を強力な磁界で印加することにより着磁され、全面が永久磁石として磁化される。ここで、集合磁気シート２を矢印Ａの方向に移動して第１の集合基板１の裏面に貼り合わせることで、後述する積層集合体が完成ずる。
【００３０】
次に、図２（ａ）は、第１の集合基板と集合磁気シートを貼り合わせて積層集合体とした斜視図である。図２（ａ）において、第１の集合基板１と第２の集合基板である集合磁気シート２は貼り合わされて、接着剤（図示せず）等によって接合され、積層集合体３が完成する。
【００３１】
また、図２（ｂ）は、積層集合体を切断する工程を示す斜視図である。図２（ｂ）において、積層集合体３は、前述した多数の回路基板１ａを分離する製品領域の境界線Ｘ、Ｙに沿ってダイシングなどによる切断工程によって切断される。尚、図２（ｂ）では、積層集合体３は境界線Ｘ、Ｙによって、９個の小片に分離されるが、この数は限定されるものではなく、積層集合体３の面積を大きくし、集積回路１０やＬＥＤ４の配設数を増やすことにより、ひとつの積層集合体から更に多くの製品を製造することが出来る。
【００３２】
次に図３は、積層集合体３の切断によって多数の製品が分離され完成することを示す斜視図である。図３において、境界線Ｘ、Ｙに沿って切断されたことにより、積層集合体３は各小片に分離されて製品である複数の金属接近検出装置５が完成する。このように、本発明は積層集合体３からの切断によって多数の製品を一度に製造できるので、性能が均一で量産性に優れた金属接近検出装置を提供することが出来る。
【００３３】
次に図４は、完成した金属接近検出装置５を略中央付近で切断した断面図である。図４において、完成した金属接近検出装置５は、第１の集合基板１から切断された回路基板１ａと、第２の集合基板である集合磁気シート２から切断された磁気シート２ａが接合された構造である。ここで、回路基板１ａの上面には銅箔などによる金属膜６が形成されており、この金属膜６に磁気抵抗素子１１を内蔵する集積回路１０と、ＬＥＤ４が実装される。尚、ＬＥＤ４は回路基板１ａに対して上向きに実装され、出射光Ｌは上側に出射されているが、実装の向きは横向きでも良い。また、金属膜６には、コンデンサ等の電気エレメントも実装されるが、ここでは図示を省略する。
【００３４】
７は遮光性を有する不透明樹脂であり、集積回路１０を封止する。また、８は透光性を有する透明樹脂であり、ＬＥＤ４を封止する。これにより、集積回路１０は不透明樹脂７によって外部からの光が遮蔽されるので、光の影響を受けることなく安定して動作することが出来る。また、ＬＥＤ４は透明樹脂８で封止されるので、出射光Ｌを外部に効率よく出射することが出来る。また、ＬＥＤ４の周囲に図示しないが反射部材を設けるならば、出射光Ｌの指向性を高めることが出来る。
【００３５】
尚、不透明樹脂７と透明樹脂８は、金属接近検出装置５が分離後に形成されても良く、又は、切断前の積層集合体３の状態で形成され、第１の集合基板１と集合磁気シート２と共に切断されても良い。また、金属接近検出装置５は、外部から電源供給を受けるための電極等が必要であるが、図示は省略する。
【００３６】
次に図５に基づいて、本発明の実施例１の金属接近検出装置の回路構成の一例を説明する。図５において、集積回路１０は磁気検出素子としての磁気抵抗素子１１を内蔵すると共に、固定抵抗１２、波形成形回路１３、制御回路１４、表示駆動回路１５等を有している。また、外部からの電源としてプラス電圧＋Ｖｂとマイナス電圧−Ｖｂが、集積回路１０に接続され、図示しないが各回路に供給される。また、ＬＥＤ４は集積回路１０からの表示駆動信号Ｐ４が接続されている。尚、金属接近検出装置５は、図示しないが内部に電池を内蔵し、外部からの電源供給を必要としない構成でも良い。
【００３７】
次に集積回路１０の内部は、磁気抵抗素子１１と固定抵抗１２が直列接続され、その接続点は金属検出信号Ｐ１として波形成形回路１３に入力される。そして、固定抵抗１２の他方の端子は、プラス電圧＋Ｖｂに接続され、磁気抵抗素子１１の他方の端子は、マイナス電圧−Ｖｂに接続される。この回路構成により、金属検出信号Ｐ１は磁気抵抗素子１１と固定抵抗１２の分割電圧になるので、磁気抵抗素子１１が磁界の変動でその抵抗値が変化すると、金属検出信号Ｐ１は、プラス電圧＋Ｖｂとマイナス電圧−Ｖｂの間で変動することになる。
【００３８】
そして、波形成形回路１３は金属検出信号Ｐ１を入力して波形成形し、デジタル信号であるパルス信号Ｐ２を出力する。制御回路１４はパルス信号Ｐ２を入力し、表示制御信号Ｐ３を出力する。また、表示駆動回路１５は表示制御信号Ｐ３を入力して、ＬＥＤ４を駆動する表示駆動信号Ｐ４を出力する。
【００３９】
次に、図６（ａ）と図６（ｂ）に基づいて本発明の実施例１の金属接近検出装置の磁界検出動作を説明する。ここで、図６（ａ）は金属部材が接近していないスタンバイ状態を示し、図６（ｂ）は金属部材が接近している検出状態を示している。
【００４０】
まず、図６（ａ）のスタンバイ状態では、金属部材が接近していないので、全面が永久磁石とされた磁気シート２ａからの磁束Φは、磁気シート２ａからほぼ均一に発生し、大きく拡散している。そして、磁気抵抗素子１１は磁気シート２ａと回路基板１ａを介して対向しているので、磁束Φは磁気抵抗素子１１を通過するが、磁束Φが大きく拡散しているので、磁気抵抗素子１１付近の磁束密度は小さい。
【００４１】
次に図６（ｂ）のように、磁性体の金属部材Ｋが金属接近検出装置５に対して矢印Ｈの方向に沿って接近移動すると、磁束Φは金属部材Ｋに引き寄せられ、金属部材Ｋが磁気抵抗素子１１に近接したとき、磁束Φの一部は磁気抵抗素子１１付近に集中するので、磁気抵抗素子１１での磁束密度が大きくなる。そして、金属部材Ｋが金属接近検出装置５から離れると、磁束Φは再び拡散するので、磁気抵抗素子１１付近の磁束密度は再び小さくなる。
【００４２】
次に図７に基づいて、金属部材Ｋが接近したときの金属接近検出装置５の具体的な動作を説明する。図７は、時間Ｔに対する金属検出信号Ｐ１、パルス信号Ｐ２、表示駆動信号Ｐ４の推移を示すタイミングチャートである。
【００４３】
図７において時間Ｔ１は、金属部材Ｋが金属接近検出装置５に接近前のスタンバイ状態を示しており、磁気抵抗素子１１を通過する磁束Φは少ないので、磁気抵抗素子１１の抵抗値は小さい。これにより、金属検出信号Ｐ１の電圧値は比較的低い状態（すなわちマイナス電圧−Ｖｂに近い状態）が維持される。
【００４４】
次に、金属部材Ｋが金属接近検出装置５に接近すると、磁気抵抗素子１１を通過する磁束Φが増えるので磁気抵抗素子１１の抵抗値が大きくなり、金属検出信号Ｐ１の電圧値は上昇する（すなわちプラス電圧＋Ｖｂに近づく）。ここで時間Ｔ２は、金属部材Ｋが磁気抵抗素子１１に最接近した時であり、磁気抵抗素子１１を通過する磁束Φが最大になるので、磁気抵抗素子１１の抵抗値が最大となって、金属検出信号Ｐ１の電圧値は最も高くなる。
【００４５】
その後、金属部材Ｋが金属接近検出装置５から離れていくと、磁気抵抗素子１１を通過する磁束Φが減少するので磁気抵抗素子１１の抵抗値も減少し、時間Ｔ３において、金属検出信号Ｐ１の電圧値は、スタンバイ状態に戻ることになる。
【００４６】
ここで、波形成形回路１３は、このように変化する金属検出信号Ｐ１を入力し、入力電圧が所定の閾値Ｖｔを越えると、図示するようにパルス信号Ｐ２を論理“１”として出力し、入力電圧が所定の閾値Ｖｔ以下であれば、論理“０”を出力する。すなわち、波形成形回路１３は、金属部材Ｋが金属接近検出装置５に接近するごとに、パルス信号Ｐ２を出力する。
【００４７】
次に、制御回路１４は、パルス信号Ｐ２が入力されると、その立ち上がりエッジ、又は、立ち下がりエッジを検出し、その検出タイミングに同期して所定の長さの表示制御信号Ｐ３を出力する。そして、表示駆動回路１５は表示制御信号Ｐ３を入力し、ＬＥＤ４を駆動するための表示駆動信号Ｐ４を図示するように出力する。これにより、ＬＥＤ４は所定の期間点灯して出射光Ｌを出射し、金属部材Ｋの検出情報を外部に出力することが出来る。
【００４８】
尚、ＬＥＤ４は単体のＬＥＤアレイでも良いし、また複数のＬＥＤによるＬＥＤブロックや、発光色の異なる複数のＬＥＤによる多色ＬＥＤブロックでも良く、さらに７セグメント構成の数字表示装置であっても良い。そして、これらの表示方式によって金属部材の接近をいろいろなモードで表示することができる。
【００４９】
例えば、表示素子を７セグメント構成の数字表示装置によって構成し、集積回路１０の制御回路１４に計数回路を内蔵させることにより、金属部材の接近回数を表示したり、歯車の回転数を表示したり出来る。また、図示しないが、外部出力端子を備えてパルス信号Ｐ２や表示制御信号Ｐ３を外部に出力すれば、金属接近情報を外部に伝達出来るので、金属接近検出装置の利用範囲を大きく広げることが可能である。
【００５０】
以上のように、本発明の金属接近検出装置によれば、磁気検出素子を内蔵する集積回路と磁石と出力手段とを一体化して構成するので、単独で金属接近検出と検出情報の出力が出来ると共に、小型で取り付けスペースも小さい金属接近検出装置を提供することが出来る。また、積層集合体からの切断によって多数の製品を一度に製造できるので、性能が均一で量産性に優れた金属接近検出装置を提供出来る。
【００５１】
更には、磁気シートを用いて、この磁気シートの全面を着磁して磁気抵抗素子にバイアス磁界を供給するので、構造が簡単であるにも関わらず磁気抵抗素子へのバイアス磁界の供給が確実であり、且つ、着磁工程が簡素化されるのでコストが安く信頼性にも優れた金属接近検出装置を提供出来る。
【実施例２】
【００５２】
次に、本発明の実施例２の金属接近検出装置を説明する。尚、実施例２の特徴は、バイアス磁界用の永久磁石として部分着磁された磁気シートを用いることである。また、実施例２は実施例１と基本構造は同じであるので、同一要素には同一番号を付し重複する説明は一部省略する。ここでまず、図８に基づいて実施例２の金属接近検出装置の製造工程の一部を説明する。
【００５３】
図８において、実施例１と同様に第１の集合基板１は、磁気検出素子としての磁気抵抗素子１１を内蔵する集積回路１０と表示素子としてのＬＥＤ４とを配設した多数の回路基板１ａが格子状に縦横に配置されて一体化している。
【００５４】
また、２２は第２の集合基板としての集合磁気シートであり、例えば、絶縁性の樹脂に磁性粒子が略均一に含有された薄い平面状のシートである。この集合磁気シート２２は、第１の集合基板１の磁気抵抗素子１１に対応する位置に、着磁装置（図示せず）によって略円形状に部分着磁された着磁領域２３を有している。これにより、この着磁領域２３が磁石として作用し、それぞれ対応する磁気抵抗素子１１にバイアス磁界を供給する。尚、着磁領域２３の形状は限定されない。
【００５５】
この集合磁気シート２２を矢印Ａの方向に移動して第１の集合基板１の裏面に貼り合わせ、接着剤等によって接合して積層集合体が完成する。その後、各小片を切断工程によって境界線Ｘ、Ｙに沿って切断し、製品である金属接近検出装置に分離するが、これらの工程は実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００５６】
次に図９は、完成した実施例２の金属接近検出装置を略中央付近で切断した断面図である。図９において、２０は完成した実施例２の金属接近検出装置であり、実施例１と同様に第１の集合基板１から切断された回路基板１ａと、第２の集合基板である集合磁気シート２２から切断された磁気シート２２ａが接合された構造である。ここで、金属接近検出装置２０の回路基板１ａの上面には金属膜６が形成されており、この金属膜６に磁気抵抗素子１１を内蔵する集積回路１０とＬＥＤ４が実装される。
【００５７】
また、磁気シート２２ａは、回路基板１ａに配設される集積回路１０の磁気抵抗素子１１に対応する位置に着磁領域２３を有している。この構造により、磁気シート２２ａは着磁領域２３のみからバイアス磁界としての磁束が発生し、磁気抵抗素子１１に供給される。その他、不透明樹脂７や透明樹脂８などは、実施例１と同様である。
【００５８】
次に、図１０（ａ）と図１０（ｂ）に基づいて実施例２の金属接近検出装置の磁界検出動作を説明する。ここで、図１０（ａ）は金属部材が接近していないスタンバイ状態を示し、図１０（ｂ）は金属部材が接近している検出状態を示している。
【００５９】
まず、図１０（ａ）のスタンバイ状態では、金属部材が接近していないので、磁気シート２２ａの着磁領域２３から発生する磁束Φは、着磁領域２３から大きく拡散している。そして、磁気抵抗素子１１と着磁領域２３は回路基板１ａを介して上下方向で位置的に対応しているので、磁束Φは磁気抵抗素子１１を通過するが、磁束Φが拡散しているので、磁気抵抗素子１１付近の磁束密度は小さい。
【００６０】
次に図１０（ｂ）のように、磁性体の金属部材Ｋが金属接近検出装置２０に対して矢印Ｈの方向に沿って接近移動すると、磁束Φは金属部材Ｋに引き寄せられ、金属部材Ｋが磁気抵抗素子１１に近接したとき、磁束Φは磁気抵抗素子１１付近に集中するので、磁気抵抗素子１１での磁束密度が大きくなる。そして、金属部材Ｋが金属接近検出装置２０から離れると、磁束Φは再び拡散するので、磁気抵抗素子１１付近の磁束密度は小さくなる。
【００６１】
このように、磁気シート２２ａの着磁領域２３から発生する磁束Φは、金属部材Ｋの接近によって大きく変動するので、磁気抵抗素子１１によってその磁束Φの変動を把握することにより、金属の接近を検出することが出来る。また、磁気シート２２ａの着磁領域２３は、磁気抵抗素子１１に対応する位置に形成されるので、着磁領域２３から発生した磁束Φは、磁気抵抗素子１１へのバイアス磁界として確実に供給される。これにより、微小な磁束変動の検出が可能となり、検出感度に優れた金属接近検出装置を実現出来る。尚、金属検出によって点灯するＬＥＤ４の動作等は、実施例１と同様であるので、説明は省略する。
【実施例３】
【００６２】
次に、本発明の実施例３の金属接近検出装置を説明する。尚、実施例３の特徴は、磁気抵抗素子に対応する位置に磁性体による磁路を有することである。また、実施例３は実施例１と基本構造は同じであるので、同一要素には同一番号を付し重複する説明は一部省略する。ここでまず、図１１に基づいて実施例３の金属接近検出装置の製造工程の一部を説明する。
【００６３】
図１１において、３１は第１の集合基板であり、実施例１と同様に磁気検出素子としての磁気抵抗素子１１を内蔵する集積回路１０と表示素子としてのＬＥＤ４とを配設した多数の回路基板３１ａが格子状に縦横に配置されて一体化している。また、この第１の集合基板３１は、その下面側に凹部が形成され、磁気抵抗素子１１に対応するそれぞれの位置に磁路としての略円柱形状の磁性体３２を有している。尚、磁性体３２の形状は限定されない。
【００６４】
また、実施例１と同様な第２の集合基板である集合磁気シート２は、絶縁性の樹脂に磁性粒子が略均一に含有された薄い平面状のシートである。この集合磁気シート２は、その全面を外部からの強力な磁界で印加することにより着磁され、全面が永久磁石として磁化されている。
【００６５】
この集合磁気シート２を矢印Ａの方向に移動して第１の集合基板３１の裏面に貼り合わせ、接着剤等によって接合して積層集合体が完成する。その後、各小片を切断工程によって境界線Ｘ、Ｙに沿って切断し、製品である金属接近検出装置に分離するが、これらの工程は実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００６６】
次に図１２は、完成した実施例３の金属接近検出装置を略中央付近で切断した断面図である。図１２において、３０は完成した実施例３の金属接近検出装置であり、実施例１と同様に第１の集合基板３１から切断された回路基板３１ａと、第２の集合基板である集合磁気シート２から切断された磁気シート２ａが接合された構造である。そして、回路基板３１ａの上面には金属膜６が形成されており、この金属膜６に磁気抵抗素子１１を内蔵する集積回路１０とＬＥＤ４が実装される。
【００６７】
また、回路基板３１ａの下面側には、磁気抵抗素子１１に対応する位置に凹部３３が形成され、この凹部３３に磁性体３２が填め込まれている。この磁性体３２によって、磁気シート２ａから磁気抵抗素子１１への磁路が形成される。この構造により、磁気シート２ａからの磁束の大部分は磁路となる磁性体３２に集中するので、磁気抵抗素子１１の周辺にはバイアス磁界としての磁束が確実に供給される。その他、不透明樹脂７や透明樹脂８は、実施例１と同様である。
【００６８】
次に、図１３（ａ）と図１３（ｂ）に基づいて、実施例３の金属接近検出装置の磁界検出動作を説明する。ここで、図１３（ａ）は金属部材が接近していないスタンバイ状態を示し、図１３（ｂ）は金属部材が接近している検出状態を示している。
【００６９】
まず、図１３（ａ）のスタンバイ状態では、磁気シート２ａから発生する磁束Φは、磁性体３２による磁路を通って磁気抵抗素子１１付近に達するが、金属部材が接近していないので、磁性体３２を通過した磁束Φは、図示するように大きく拡散する。このため、磁気抵抗素子１１付近の磁束密度は小さい。
【００７０】
次に図１３（ｂ）のように、磁性体の金属部材Ｋが金属接近検出装置３０に対して矢印Ｈの方向に沿って接近移動すると、磁束Φは金属部材Ｋに引き寄せられ、金属部材Ｋが磁気抵抗素子１１に近接したとき、磁束Φは磁気抵抗素子１１付近に集中するので、磁気抵抗素子１１での磁束密度が大きくなる。そして、金属部材Ｋが金属接近検出装置３０から離れると、磁束Φは再び拡散するので、磁気抵抗素子１１付近の磁束密度は小さくなる。
【００７１】
このように、磁気シート２ａから発生する磁束Φは、磁路である磁性体３２を通過して磁気抵抗素子１１に達するが、金属部材Ｋの接近によって磁束Φが大きく変動するので、磁気抵抗素子１１によってその磁束Φの変動を把握することにより、金属の接近を検出することが出来る。また、磁気シート２ａと磁気抵抗素子１１の間には、磁気抵抗素子１１に対応する位置に磁路である磁性体３２が置かれているので、磁束Φは磁性体３２を通って磁気抵抗素子１１へのバイアス磁界として確実に供給される。これにより、微小な磁束変動の検出が可能となり、検出感度に優れた金属接近検出装置を実現出来る。尚、金属検出によって点灯するＬＥＤ４の動作等は、実施例１と同様であるので、説明は省略する。
【実施例４】
【００７２】
次に、本発明の実施例４の金属接近検出装置を説明する。尚、実施例４の特徴は、磁気検出素子に対応する位置に磁石が填め込まれた第２の集合基板を用いることである。また、実施例４は実施例１と基本構造は同じであるので、同一要素には同一番号を付し重複する説明は一部省略する。ここでまず、図１４に基づいて実施例４の金属接近検出装置の製造工程の一部を説明する。
【００７３】
図１４において、実施例１と同様に第１の集合基板１は、磁気検出素子としての磁気抵抗素子１１を内蔵する集積回路１０と表示素子としてのＬＥＤ４とを配設した多数の回路基板１ａが格子状に縦横に配置されて一体化している。
【００７４】
また、４２は第２の集合基板であり、平面状の絶縁材によって成る。この第２の集合基板４２は、第１の集合基板１に配設されている集積回路１０の磁気抵抗素子１１に対応するそれぞれの位置に貫通孔４３を有し、その貫通孔４３には、略円柱形状の永久磁石４４が填め込まれている。これにより、永久磁石４４によって磁気抵抗素子１１にバイアス磁界が供給される。尚、永久磁石４４の形状は限定されない。
【００７５】
この第２の集合基板４２を矢印Ａの方向に移動して第１の集合基板１の裏面に貼り合わせ、接着剤等によって接合して積層集合体が完成する。その後、各小片を切断工程によって境界線Ｘ、Ｙに沿って切断し、製品である金属接近検出装置に分離するが、これらの工程は実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００７６】
次に図１５は、完成した実施例４の金属接近検出装置を略中央付近で切断した断面図である。図１５において、４０は完成した実施例４の金属接近検出装置であり、第１の集合基板１から切断された回路基板１ａと、第２の集合基板４２から切断された基板４２ａが接合された構造である。そして、回路基板１ａの上面には金属膜６が形成されており、この金属膜６に磁気抵抗素子１１を内蔵する集積回路１０とＬＥＤ４が実装される。
【００７７】
また、回路基板１ａに実装された磁気抵抗素子１１に対応する基板４２ａの位置に貫通孔４３が形成され、この貫通孔４３に永久磁石４４が填め込まれている。この構造により、永久磁石４４から発生する磁束Φは、バイアス磁界として磁気抵抗素子１１に供給される。その他、不透明樹脂７や透明樹脂８は、実施例１と同様である。
【００７８】
ここで、この金属接近検出装置４０の磁界検出動作、すなわち、永久磁石４４からの磁束Φが、金属部材の接近によって変動する様子は、実施例２又は実施例３に近似しているので説明は省略する。また、金属検出によって点灯するＬＥＤ４の動作等は、実施例１と同様であるので、この説明も省略する。尚、永久磁石４４を填め込むための第２の集合基板４２の貫通孔４３は、第２の集合基板の上面側、又は下面側に形成される凹部でも良く、この凹部に永久磁石を填め込んでも良い。
【００７９】
以上のように、本発明の実施例４の金属接近検出装置によれば、磁気検出素子を内蔵する集積回路と出力手段を一体化した第１の集合基板と、磁石を填め込んだ第２の集合基板を接合して積層集合体を構成し、この積層集合体からの切断によって多数の製品を一度に製造できるので、性能が均一で量産性に優れた金属接近検出装置を提供出来る。
【００８０】
また、第２の集合基板は、磁気抵抗素子に対応する位置に永久磁石が填め込まれることにより、磁気抵抗素子にバイアス磁界を確実に供給出来るので、検出感度に優れ安定した性能の金属接近検出装置を提供することが出来る。
【００８１】
尚、本発明の実施例で示した構成は限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、本発明はどのような構成であっても良い。また、実施例では、磁気検出素子を磁気抵抗素子として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ホール素子や、他の磁気検出素子でも適応することが出来る。また、出力手段としてＬＥＤ等による表示素子を示したが、出力手段は限定されるものではなく、例えば、圧電ブザーや電磁ブザー等の発音体などでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の金属接近検出装置の実施例１である第１の集合基板と集合磁気シートを示す斜視図である。
【図２（ａ）】本発明の金属接近検出装置の実施例１である積層集合体を示す斜視図である。
【図２（ｂ）】本発明の金属接近検出装置の実施例１である積層集合体の切断工程を示す斜視図である。
【図３】本発明の金属接近検出装置の実施例１である積層集合体を切断して各小片が製品とされた金属接近検出装置の斜視図である。
【図４】本発明の金属接近検出装置の実施例１の断面図である。
【図５】本発明の金属接近検出装置の実施例１の回路構成を示す回路図である。
【図６（ａ）】本発明の金属接近検出装置の実施例１の金属部材が接近していないスタンバイ状態を示す説明図である。
【図６（ｂ）】本発明の金属接近検出装置の実施例１の金属部材が接近している検出状態を示す説明図である。
【図７】本発明の金属接近検出装置の実施例１の検出動作を説明するタイミングチャートである。
【図８】本発明の金属接近検出装置の実施例２である第１の集合基板と集合磁気シートを示す斜視図である。
【図９】本発明の金属接近検出装置の実施例２の断面図である。
【図１０（ａ）】本発明の金属接近検出装置の実施例２の金属部材が接近していないスタンバイ状態を示す説明図である。
【図１０（ｂ）】本発明の金属接近検出装置の実施例２の金属部材が接近している検出状態を示す説明図である。
【図１１】本発明の金属接近検出装置の実施例３である第１の集合基板と集合磁気シートを示す斜視図である。
【図１２】本発明の金属接近検出装置の実施例３の断面図である。
【図１３（ａ）】本発明の金属接近検出装置の実施例３の金属部材が接近していないスタンバイ状態を示す説明図である。
【図１３（ｂ）】本発明の金属接近検出装置の実施例３の金属部材が接近している検出状態を示す説明図である。
【図１４】本発明の金属接近検出装置の実施例４である第１の集合基板と第２の集合基板を示す斜視図である。
【図１５】本発明の金属接近検出装置の実施例４の断面図である。
【図１６】従来の磁気検出装置の断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１、３１  第１の集合基板
１ａ、３１ａ  回路基板
２、２２  集合磁気シート
２ａ、２２ａ  磁気シート
３  積層集合体
４  発光ダイオード（ＬＥＤ）
５、２０、３０、４０  金属接近検出装置
６  金属膜
７  不透明樹脂
８  透明樹脂
１０  集積回路
１１  磁気抵抗素子
１２  固定抵抗
１３  波形成形回路
１４  制御回路
１５  表示駆動回路
２３  着磁領域
３２  磁性体
３３  凹部
４２  第２の集合基板
４２ａ  基板
４３  貫通孔
４４  永久磁石
Φ  磁束
Ｋ  金属部材
Ｌ  出射光
Ｐ１  金属検出信号
Ｐ２  パルス信号
Ｐ３  表示制御信号
Ｐ４  表示駆動信号
＋Ｖｂ  プラス電圧
−Ｖｂ  マイナス電圧
Ｖｔ  閾値
Ｘ、Ｙ  境界線
【図１】
2009300130.tif 000003
【図２（ａ）】
2009300130.tif 000004
【図２（ｂ）】
2009300130.tif 000005
【図３】
2009300130.tif 000006
【図４】
2009300130.tif 000007
【図５】
2009300130.tif 000008
【図６（ａ）】
2009300130.tif 000009
【図６（ｂ）】
2009300130.tif 000010
【図７】
2009300130.tif 000011
【図８】
2009300130.tif 000012
【図９】
2009300130.tif 000013
【図１０（ａ）】
2009300130.tif 000014
【図１０（ｂ）】
2009300130.tif 000015
【図１１】
2009300130.tif 000016
【図１２】
2009300130.tif 000017
【図１３（ａ）】
2009300130.tif 000018
【図１３（ｂ）】
2009300130.tif 000019
【図１４】
2009300130.tif 000020
【図１５】
2009300130.tif 000021
【図１６】
2009300130.tif 000022