JP2005147970A - Rotation-detecting device - Google Patents

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Shoji Kawahito
祥二 川人
Toru Takahashi
亨 高橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotation-detecting device, capable of sufficiently ensuring magnetic field strength to be exerted on a magnetic detection sensor for detecting the magnetism of a magnetism generating means, arranging the magnetic detection sensor ensuring its distance from the magnetism generating means. <P>SOLUTION: This rotation detecting device is provided with the magnetism generating means 2 which is arranged on a rotation-side member 1 and generates magnetism which is anisotropic in the circumference direction around its rotation center, and the magnetic detection sensor 5, arranged on a stationary side member being opposed to the generating means 2 and for detecting the magnetism of the generating means 2, and detects the rotation angle of the rotation-side member, on the basis of the magnetism detected by the magnetic sensor 5. A back metal 3, composed of magnetic material is arranged on the rear face side of the magnetic sensor 5, and a magnetic field to be exerted on the magnetic sensor 5 from the generation means 2, is made to concentrate with the back metal 3 and made to pass. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、磁気検出センサにより検出した磁気に基づき回転側部材の回転角度を検出するための回転検出装置に関するものである。   The present invention relates to a rotation detection device for detecting a rotation angle of a rotation side member based on magnetism detected by a magnetic detection sensor.

従来、転がり軸受の回転輪からその回転軸方向に磁石ヘッドを突設させるとともに、静止輪における磁石ヘッドと対向した位置に磁気センサ素子をアレイ状に配設し、各磁気センサ素子で検出された磁界分布の情報から磁石ヘッド（即ち、軸受の回転輪）の回転角度や回転方向を検出する回転検出装置が、例えば特許文献１にて開示されている。かかる構成によれば、転がり軸受のサイズが小さい小径軸受においても回転検出装置の内蔵を容易にすることができる。
特開２００３−１４８９９９号公報 Conventionally, a magnetic head protrudes from the rotating wheel of the rolling bearing in the direction of the rotation axis, and a magnetic sensor element is arranged in an array at a position facing the magnetic head in the stationary wheel, and is detected by each magnetic sensor element. For example, Patent Literature 1 discloses a rotation detection device that detects a rotation angle and a rotation direction of a magnet head (that is, a rotating wheel of a bearing) from magnetic field distribution information. According to such a configuration, it is possible to easily incorporate the rotation detection device even in a small-diameter bearing having a small size of the rolling bearing.
JP 2003-148999 A

しかしながら、上記従来の回転検出装置においては、発生する磁界は磁石ヘッド（磁気発生手段）から遠ざかるほど弱くなるため、磁気センサ素子を当該磁石ヘッドに近接させる必要があるが、機械的干渉を避けつつ装置の組立性を確保するためには、両者をある程度の距離を離して設置しなければならず、その場合、磁気センサ素子の設置位置における磁界強度が十分確保されないという問題があった。即ち、図７に示すように、通常、磁石ヘッド１００のＮ極からＳ極に至る磁力線ｍの磁束密度は当該磁石ヘッド１００に近接した位置では高くなっているが、センサチップ１０１表面に形成された磁気センサ素子１０２においては十分な磁界強度を確保できないという問題があった。   However, in the above conventional rotation detection device, the generated magnetic field becomes weaker as it moves away from the magnet head (magnetism generating means). Therefore, it is necessary to bring the magnetic sensor element close to the magnet head, while avoiding mechanical interference. In order to ensure the assembly of the apparatus, they must be installed at a certain distance, and in that case, there is a problem that the magnetic field strength at the installation position of the magnetic sensor element is not sufficiently ensured. That is, as shown in FIG. 7, the magnetic flux density of the magnetic field lines m from the north pole to the south pole of the magnet head 100 is usually high at a position close to the magnet head 100, but is formed on the surface of the sensor chip 101. Further, the magnetic sensor element 102 has a problem that a sufficient magnetic field strength cannot be secured.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、磁気発生手段の磁気を検出する磁気検出センサを当該磁気発生手段からの設置距離（センサギャップ）を保ちつつ、磁気検出センサに及ぼされる磁界強度を十分に確保することができる回転検出装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the magnetic detection sensor for detecting the magnetism of the magnetic generation means is applied to the magnetic detection sensor while maintaining the installation distance (sensor gap) from the magnetic generation means. An object of the present invention is to provide a rotation detection device capable of sufficiently securing a magnetic field strength.

請求項１記載の発明は、回転側部材に配設され、その回転中心回りの円周方向に対し異方性の磁気を生じる磁気発生手段と、該磁気発生手段と対向した固定側部材に配設され、当該磁気発生手段の磁気を検出する磁気検出センサとを具備し、前記磁気検出センサにより検出した磁気に基づき回転側部材の回転角度を検出するための回転検出装置において、前記磁気検出センサの裏面側に磁性体材料から成るバックメタルを配設し、前記磁気発生手段から磁気検出センサに及ぼされる磁界を当該バックメタルにて集中して通過させたことを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, there is provided a magnetism generating means disposed on the rotation side member and generating anisotropic magnetism in a circumferential direction around the rotation center, and a fixed side member facing the magnetism generation means. A rotation detection device for detecting a rotation angle of a rotation-side member based on magnetism detected by the magnetism detection sensor, wherein the magnetism detection sensor comprises: A back metal made of a magnetic material is disposed on the back side of the magnetic field, and a magnetic field exerted on the magnetic detection sensor from the magnetism generating means is concentrated on the back metal.

請求項２記載の発明は、請求項１記載の回転検出装置において、前記磁気検出センサは、磁性体材料から成るリードフレームと電気的接続されたセンサチップから成り、該センサチップ及びリードフレームが樹脂にて封止されてＩＣパッケージを構成するとともに、当該ＩＣパッケージのリードフレームと前記センサチップとの間に前記バックメタルを接触して介在させたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the rotation detection device according to the first aspect, the magnetic detection sensor includes a sensor chip electrically connected to a lead frame made of a magnetic material, and the sensor chip and the lead frame are made of resin. The IC package is formed by sealing with the back metal, and the back metal is interposed between the lead frame of the IC package and the sensor chip.

請求項３記載の発明は、請求項１記載の回転検出装置において、前記磁気検出センサは、磁性体材料から成るリードフレームと電気的接続されたセンサチップから成り、前記リードフレームの裏面を露出させつつ樹脂にてセンサチップ及びリードフレームが封止されてＩＣパッケージを構成するとともに、当該ＩＣパッケージのリードフレームの裏面に前記バックメタルを接触して配設したことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the rotation detection device according to the first aspect, the magnetic detection sensor includes a sensor chip electrically connected to a lead frame made of a magnetic material, and the back surface of the lead frame is exposed. The sensor chip and the lead frame are sealed with resin to form an IC package, and the back metal is disposed in contact with the back surface of the lead frame of the IC package.

請求項４記載の発明は、請求項３記載の回転検出装置において、前記ＩＣパッケージは、その裏面側に配設されたプリント基板と電気的接続が図られているとともに、該プリント基板における前記バックメタルが位置する部位に凹部又は孔部が形成されたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the rotation detection device according to the third aspect, the IC package is electrically connected to a printed circuit board disposed on a back surface side of the IC package, and the back of the printed circuit board is backed up. A recess or a hole is formed at a portion where the metal is located.

請求項５記載の発明は、請求項１記載の回転検出装置において、前記磁気検出センサは、シート状基板と電気的接続されたセンサチップから成り、当該シート状基板の裏面側に前記バックメタルを接触して配設したことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the rotation detection device according to the first aspect, the magnetic detection sensor includes a sensor chip electrically connected to a sheet-like substrate, and the back metal is provided on the back surface side of the sheet-like substrate. It is characterized by being placed in contact.

請求項１の発明によれば、磁気検出センサの裏面側に磁性体材料から成るバックメタルを配設し、磁気発生手段から磁気検出センサに及ぼされる磁界を当該バックメタルにて集中して通過させたので、磁気検出センサを磁気発生手段との距離を確保しつつ配置させ得るとともに、磁気検出センサに及ぼされる磁界強度を十分に確保することができる。   According to the first aspect of the present invention, the back metal made of a magnetic material is disposed on the back surface side of the magnetic detection sensor, and the magnetic field exerted on the magnetic detection sensor from the magnetism generating means is concentrated on the back metal. Therefore, it is possible to arrange the magnetic detection sensor while ensuring a distance from the magnetic generation means, and it is possible to sufficiently secure the magnetic field strength exerted on the magnetic detection sensor.

請求項２の発明によれば、バックメタルと併せてＩＣパッケージに内在されるリードフレームにて磁気検出センサに及ぼされる磁界を集中して通過させ得るので、確実に磁気飽和を回避することができ、且つ、磁気検出センサを磁気発生手段との距離を確保しつつ配置させ得るとともに、磁気検出センサに及ぼされる磁界強度を十分に確保することができる。   According to the invention of claim 2, the magnetic field exerted on the magnetic detection sensor can be concentrated and passed through the lead frame included in the IC package together with the back metal, so that magnetic saturation can be surely avoided. And while being able to arrange | position a magnetic detection sensor, ensuring the distance with a magnetic generation means, the magnetic field intensity exerted on a magnetic detection sensor can fully be ensured.

請求項３の発明によれば、リードフレームの裏面がＩＣパッケージから露出した通常形態のものに容易に適用することができ、且つ、磁気検出センサを磁気発生手段との距離を確保しつつ配置させ得るとともに、磁気検出センサに及ぼされる磁界強度を十分に確保することができる。   According to the invention of claim 3, it can be easily applied to the normal form in which the back surface of the lead frame is exposed from the IC package, and the magnetic detection sensor is arranged while securing the distance from the magnetism generating means. In addition, the magnetic field strength exerted on the magnetic detection sensor can be sufficiently secured.

請求項４の発明によれば、プリント基板におけるバックメタルが位置する部位に凹部又は孔部が形成されているので、当該バックメタルとプリント基板との干渉を有効に回避することができる。   According to invention of Claim 4, since the recessed part or the hole is formed in the site | part in which the back metal in a printed circuit board is located, the interference with the said back metal and printed circuit board can be avoided effectively.

請求項５の発明によれば、シート状基板の裏面側にバックメタルを接触して配設したので、磁気検出センサが磁気発生手段との距離を確保した状態を維持し得るとともに、磁気検出センサに及ぼされる磁界強度を十分に確保することができる。   According to the invention of claim 5, since the back metal is disposed in contact with the back surface side of the sheet-like substrate, the magnetic detection sensor can maintain a state in which the distance from the magnetism generating means is maintained, and the magnetic detection sensor. It is possible to sufficiently secure the magnetic field strength exerted on the.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
第１の実施形態に係る回転検出装置は、所定軸を中心として回転自在な回転側部材の固定側部材に対する回転角度を検出するためのもので、図１に示すように、軸Ｌを中心として回転自在な回転側部材１と、該回転側部材１に配設され、その回転中心である軸Ｌ周りの円周方向に対し異方性の磁気を生じる磁気発生手段２と、該磁気発生手段２と対向した固定側部材（不図示）に配設されたセンサチップ４と、該センサチップ４の表面に形成された磁気検出センサ５（磁気ラインセンサ）及び角度算出手段６と、センサチップ４の裏面側に配設されたバックメタル３とを有して構成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
The rotation detection device according to the first embodiment is for detecting a rotation angle of a rotation-side member that is rotatable around a predetermined axis with respect to a fixed-side member. As shown in FIG. A rotatable rotating member 1, a magnetism generating means 2 that is disposed on the rotating side member 1 and generates anisotropy in the circumferential direction around the axis L that is the center of rotation, and the magnetism generating means 2, a sensor chip 4 disposed on a fixed side member (not shown) opposed to 2, a magnetic detection sensor 5 (magnetic line sensor) and angle calculation means 6 formed on the surface of the sensor chip 4, and a sensor chip 4. And a back metal 3 disposed on the back side.

磁気発生手段２は、全体形状が略コ字状に形成された永久磁石から成り、その一方の突端がＳ極及び他方の突端がＮ極とされることにより、円周方向に対して異方性の磁気を生じるよう構成されたものである。かかる磁気発生手段２は、回転側部材１と共に回転可能なように連結されており、当該磁気発生手段２からの磁界分布を検出して、その回転角度を検出すれば、固定側部材に対する回転側部材１の回転角度が検出できるようになっている。尚、この磁気発生手段２に代えて他の形態（例えば全体形状が略Ｕ字状に形成されたもの、或いは２本の棒状磁石を連結して構成しそれぞれの突端がＳ極及びＮ極とされたもの等）としてもよい。   The magnetism generating means 2 is composed of a permanent magnet whose overall shape is substantially U-shaped, and has one projecting end having an S pole and the other projecting end being an N pole. It is constructed so as to generate sex magnetism. The magnetism generating means 2 is connected to the rotation side member 1 so as to be rotatable. If the magnetic field distribution from the magnetism generation means 2 is detected and the rotation angle is detected, the rotation side relative to the fixed side member is detected. The rotation angle of the member 1 can be detected. In place of this magnetism generating means 2, other forms (for example, the overall shape is formed in a substantially U shape, or two rod-shaped magnets are connected to each other, and each projecting end is formed with an S pole and an N pole. Etc.).

センサチップ４は、半導体チップ（シリコンチップ）から成るもので、その表面（磁気発生手段２と対向する面）に磁気検出センサ５及び角度算出手段６が形成されている。かかるセンサチップ４の表面は、磁気発生手段２の突端と微小寸法離間しており、回転する磁気発生手段２とセンサチップ４との干渉を回避しつつ、磁気発生手段２と磁気検出センサ５とが極めて近接するよう構成されている。尚、センサチップ４の全体形状は、表面及び裏面が平坦なものであれば、矩形状のものの他、円筒状のもの等であってもよい。   The sensor chip 4 is composed of a semiconductor chip (silicon chip), and a magnetic detection sensor 5 and an angle calculation means 6 are formed on the surface (a surface facing the magnetism generation means 2). The surface of the sensor chip 4 is separated by a minute dimension from the protruding end of the magnetism generating means 2, while avoiding interference between the rotating magnetism generating means 2 and the sensor chip 4, and the magnetism generating means 2 and the magnetism detecting sensor 5. Are configured to be in close proximity. The entire shape of the sensor chip 4 may be a rectangular shape or a cylindrical shape as long as the front and back surfaces are flat.

磁気検出センサ５は、図２に示すように、磁気を検出し得る素子５ａがライン状（直線状）に配設された磁気ラインセンサから成るものであり、４つの磁気ラインセンサ列５Ａ〜５Ｄを磁気発生手段２の回転軸Ｌ周りに１周分矩形状に並べて構成されたものである。即ち、磁気発生手段２の突端Ｓ極及びＮ極と対向した部位の素子５ａがそれぞれ磁界を検出し、その回転角度を検出し得るので、回転側部材１の回転角度を高精度に検出することができるよう構成されているのである。尚、磁気検出センサ５は、本実施形態の如く直線状の磁気ラインセンサから成るものに代えて、平面にアレイ状に形成されたものとしてもよく、本発明の磁気検出センサは、磁気ラインセンサを含むものとする。   As shown in FIG. 2, the magnetic detection sensor 5 includes a magnetic line sensor in which elements 5a capable of detecting magnetism are arranged in a line (straight), and includes four magnetic line sensor arrays 5A to 5D. Are arranged in a rectangular shape around the rotation axis L of the magnetism generating means 2 for one round. That is, since the element 5a in the portion facing the tip S pole and N pole of the magnetism generating means 2 can detect the magnetic field and detect the rotation angle thereof, the rotation angle of the rotation side member 1 can be detected with high accuracy. It is configured to be able to. The magnetic detection sensor 5 may be formed in an array on a plane instead of the linear magnetic line sensor as in this embodiment. The magnetic detection sensor of the present invention is a magnetic line sensor. Shall be included.

角度算出手段６は、磁気検出センサ５により検出した磁気に基づき回転側部材１の回転角度を算出するためのもので、矩形状に並べられた４つの磁気ラインセンサ列５Ａ〜５Ｄに囲まれた部位に形成されている。このような構成とすることで、磁気検出センサ５及び角度算出手段６をコンパクトに配設させることができ、装置全体の小型化を図ることができる。より具体的には、角度算出手段６は、磁気検出センサ５と電気的に接続されており、該磁気検出センサ５から送られる電気信号に基づいてゼロクロス位置（磁気発生手段２のＳ極とＮ極との切り替わり部位）を求めるべく所定の演算を実行し、当該ゼロクロス位置から磁気発生手段２（即ち、固定側部材１）の回転角度を算出し得るよう構成されている。   The angle calculation means 6 is for calculating the rotation angle of the rotation-side member 1 based on the magnetism detected by the magnetic detection sensor 5, and is surrounded by four magnetic line sensor rows 5A to 5D arranged in a rectangular shape. It is formed at the site. By setting it as such a structure, the magnetic detection sensor 5 and the angle calculation means 6 can be arrange | positioned compactly, and size reduction of the whole apparatus can be achieved. More specifically, the angle calculation means 6 is electrically connected to the magnetic detection sensor 5, and based on an electric signal sent from the magnetic detection sensor 5, the zero cross position (the S pole and N of the magnetic generation means 2). A predetermined calculation is performed in order to obtain the switching portion with respect to the pole, and the rotation angle of the magnetism generating means 2 (that is, the fixed side member 1) can be calculated from the zero cross position.

バックメタル３は、センサチップ４の裏面（磁気発生手段２と対向する面とは反対の面）に接触して配設されたものであり、例えばフェライトやニッケル合金等の磁性体材料から成る。かかるバックメタル３を配設したことにより、図３に示すように、磁気発生手段２から磁気検出センサ５に及ぼされる磁界（磁力線）を集中して通過させ、当該磁気検出センサ５における磁束密度を高めることができる。従って、センサチップ４を磁気発生手段２からの距離を確保して配置させることができ、センサチップ４の裏面に直接バックメタルを配置するため磁気検出センサ５に及ぼされる磁界強度を十分に確保することができる。   The back metal 3 is disposed in contact with the back surface of the sensor chip 4 (the surface opposite to the surface facing the magnetism generating means 2), and is made of a magnetic material such as ferrite or nickel alloy. By providing such a back metal 3, as shown in FIG. 3, a magnetic field (line of magnetic force) exerted on the magnetic detection sensor 5 from the magnetic generation means 2 is concentrated and passed, and the magnetic flux density in the magnetic detection sensor 5 is increased. Can be increased. Therefore, the sensor chip 4 can be arranged with a distance from the magnetism generating means 2 and the back metal is arranged directly on the back surface of the sensor chip 4, so that the magnetic field intensity exerted on the magnetic detection sensor 5 is sufficiently ensured. be able to.

ここで、磁気発生手段２から発生する磁界が強く、バックメタル３の厚さが小さいと、当該バックメタル３の内部を通過する磁束密度が極めて高くなり磁気飽和してしまう虞がある。従って、バックメタル３は、当該磁気飽和を回避してバックメタルとしての十分な役割を果たすべく所定寸法の厚みのものを使用するのが好ましく、例えば０．４mm以上の厚さのバックメタルとするのが好ましい。尚、磁気発生手段２から発生する磁界の強さに応じてバックメタル３の材料（磁性体材料）を選択するようにすれば、より確実に磁気検出センサ５における磁束密度を高めることができ、磁界強度を十分に確保することができる。   Here, if the magnetic field generated from the magnetism generating means 2 is strong and the thickness of the back metal 3 is small, the density of magnetic flux passing through the inside of the back metal 3 becomes extremely high, which may cause magnetic saturation. Therefore, it is preferable to use a back metal 3 having a thickness of a predetermined dimension so as to avoid the magnetic saturation and play a sufficient role as a back metal, for example, a back metal having a thickness of 0.4 mm or more. Is preferred. If the material of the back metal 3 (magnetic material) is selected according to the strength of the magnetic field generated from the magnetism generating means 2, the magnetic flux density in the magnetic detection sensor 5 can be increased more reliably, A sufficient magnetic field strength can be ensured.

次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る回転検出装置は、図４で示すように、磁気検出センサ５がリードフレーム７ｂと電気的接続されたセンサチップ４の表面に形成されており、このセンサチップ４、リードフレーム７ｂ及び７ａが樹脂８にて封止（モールド）されてＩＣパッケージ９を構成するとともに、該ＩＣパッケージ９のリードフレーム７ａとセンサチップ４との間にバックメタル３を接触して介在させたものである。また、リードフレーム７ａは、磁性体材料（例えばリードフレームとして従来より使用されている４２アロイ等の軟磁性体材料）から成り、積層状態にあるバックメタル３と共に磁気発生手段２から磁気検出センサ５に及ぼされる磁界を集中して通過させ得るよう構成されている。 Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
In the rotation detection device according to the present embodiment, as shown in FIG. 4, the magnetic detection sensor 5 is formed on the surface of the sensor chip 4 that is electrically connected to the lead frame 7b, and the sensor chip 4 and the lead frame 7b. And 7a are sealed (molded) with resin 8 to form an IC package 9, and a back metal 3 is interposed between the lead frame 7a of the IC package 9 and the sensor chip 4 in contact therewith. is there. The lead frame 7a is made of a magnetic material (for example, a soft magnetic material such as 42 alloy conventionally used as a lead frame), and from the magnetic generating means 2 to the magnetic detection sensor 5 together with the back metal 3 in a laminated state. It is configured so that the magnetic field exerted on can be concentrated and passed.

尚、同図中符号７ｂは、センサチップ４（磁気検出センサ５）とワイヤボンディングにて電気的接続されつつＩＣパッケージ９の外部にまで延設されたリードフレームを示しており、リードフレーム７ａとは異なり、必ずしも磁性体材料で構成されていなくてもよいものである。磁気発生手段２は、第１の実施形態と同様、回転側部材に配設されて、該回転側部材と共に回転し得るよう構成されており、その磁界を磁気検出センサ５が検出することにより磁気発生手段２（即ち、回転側部材）の回転角度を検出するようになっている一方、上記ＩＣパッケージ９は固定側部材に固設されることとなる。また、本実施形態に係る磁気検出センサ５は、センサチップ４表面にアレイ状に形成されたものであり、第１の実施形態に係る角度算出手段は別途配設されることとなる。   Reference numeral 7b in the figure denotes a lead frame that extends to the outside of the IC package 9 while being electrically connected to the sensor chip 4 (magnetic detection sensor 5) by wire bonding. Is not necessarily made of a magnetic material. Similarly to the first embodiment, the magnetism generating means 2 is arranged on the rotation side member and is configured to be able to rotate together with the rotation side member, and the magnetic detection sensor 5 detects the magnetic field to thereby generate magnetism. While the rotation angle of the generating means 2 (that is, the rotation side member) is detected, the IC package 9 is fixed to the fixed side member. In addition, the magnetic detection sensor 5 according to the present embodiment is formed in an array on the surface of the sensor chip 4, and the angle calculation unit according to the first embodiment is separately provided.

本実施形態によれば、バックメタル３と併せてＩＣパッケージ９に内在されるリードフレーム７ａにて磁気検出センサ５に及ぼされる磁界を集中して通過させ得るので、確実に磁気飽和を回避することができ、且つ、磁気検出センサ５を磁気発生手段２からの距離を確保した状態で、磁気検出センサ５に及ぼされる磁界強度を十分に確保することができる。即ち、リードフレーム７ａは、ダイパッドとしての機能とバックメタルの一部としての機能とを有し、バックメタル３と積層されることによりバックメタル機能を果たす際の厚みを確保し、磁気飽和を有効に回避できるのである。   According to the present embodiment, the magnetic field exerted on the magnetic detection sensor 5 can be concentrated and passed through the lead frame 7a included in the IC package 9 together with the back metal 3, so that magnetic saturation can be surely avoided. In addition, the magnetic field intensity exerted on the magnetic detection sensor 5 can be sufficiently ensured in a state where the magnetic detection sensor 5 is secured at a distance from the magnetism generating means 2. That is, the lead frame 7a has a function as a die pad and a function as a part of the back metal, and is laminated with the back metal 3 so as to secure a thickness when the back metal function is performed, and effective in magnetic saturation. It can be avoided.

更に、バックメタル３がＩＣパッケージ９内のセンサチップ４とリードフレーム７ａとの間に介在しているので、当該バックメタル３をＩＣパッケージ９の裏面側に配設したものに比べ、より磁気発生手段２に近接させることができ、磁界強度を確実に確保することができる。尚、リードフレーム７ｂの先端（樹脂８より外部に延設された部位）は、基板（本実施形態においては不図示）等に配設されて、当該基板に形成された回路に接続されることとなる。   Further, since the back metal 3 is interposed between the sensor chip 4 in the IC package 9 and the lead frame 7a, the back metal 3 is more magnetically generated than the back metal 3 disposed on the back side of the IC package 9. It can be made to adjoin to the means 2, and a magnetic field intensity can be ensured reliably. The tip of the lead frame 7b (the part extending outside from the resin 8) is disposed on a substrate (not shown in the present embodiment) and connected to a circuit formed on the substrate. It becomes.

次に、本発明に係る第３の実施形態について説明する。
本実施形態に係る回転検出装置は、図５で示すように、第２の実施形態と同様の磁気検出センサ５がリードフレーム７ｂと電気的接続されたセンサチップ４の表面に形成されており、このセンサチップ４、リードフレーム７ｂ及び７ａが樹脂８にて封止（モールド）されてＩＣパッケージ９を構成するとともに、リードフレーム７ａの裏面が樹脂８から露出した構成とされている。そして、露出したリードフレーム７ａの裏面にバックメタル３が接触して配設されるとともに、センサチップ４（磁気検出センサ５）とワイヤボンディングにて電気的接続されたリードフレーム７ｂが、所定の回路が印刷されたプリント基板１０に電気的接続されている。 Next, a third embodiment according to the present invention will be described.
In the rotation detection device according to the present embodiment, as shown in FIG. 5, the same magnetic detection sensor 5 as that of the second embodiment is formed on the surface of the sensor chip 4 electrically connected to the lead frame 7b. The sensor chip 4 and the lead frames 7 b and 7 a are sealed (molded) with a resin 8 to form an IC package 9, and the back surface of the lead frame 7 a is exposed from the resin 8. The back metal 3 is disposed in contact with the exposed back surface of the lead frame 7a, and the lead frame 7b electrically connected to the sensor chip 4 (magnetic detection sensor 5) by wire bonding includes a predetermined circuit. Is electrically connected to the printed circuit board 10 on which is printed.

また、リードフレーム７ａは、第２の実施形態と同様、磁性体材料（例えばリードフレームとして従来より使用されている４２アロイ等の軟磁性体材料）から成り、積層状態にあるバックメタル３と共に磁気発生手段２から磁気検出センサ５に及ぼされる磁界を集中して通過させ得るよう構成されている。更に、プリント基板１０におけるバックメタル３が位置する部位には、孔部１０ａが形成されており、該孔部１０ａ内にバックメタル３が収容された構成となっている。尚、プリント基板１０の厚さによっては、孔部１０ａに代えてバックメタル３を収容し得る凹部としてもよい。   Similarly to the second embodiment, the lead frame 7a is made of a magnetic material (for example, a soft magnetic material such as 42 alloy conventionally used as a lead frame), and is magnetic with the back metal 3 in a laminated state. The magnetic field applied from the generating means 2 to the magnetic detection sensor 5 can be concentrated and passed. Further, a hole 10a is formed in a portion of the printed board 10 where the back metal 3 is located, and the back metal 3 is accommodated in the hole 10a. Depending on the thickness of the printed circuit board 10, it may be a recess that can accommodate the back metal 3 instead of the hole 10a.

然るに、磁気発生手段２は、第１及び第２の実施形態と同様、回転側部材に配設されて、該回転側部材と共に回転し得るよう構成されており、その磁界を磁気検出センサ５が検出することにより磁気発生手段２（即ち、回転側部材）の回転角度を検出するようになっている一方、上記ＩＣパッケージ９及びプリント基板１０は固定側部材に固設されることとなる。また、本実施形態に係る磁気検出センサ５は、センサチップ４表面にアレイ状に形成されたものであり、第１の実施形態に係る角度算出手段は別途配設されることとなる。   However, similarly to the first and second embodiments, the magnetism generating means 2 is arranged on the rotating side member and is configured to be able to rotate together with the rotating side member. By detecting the rotation angle of the magnetism generating means 2 (that is, the rotation side member), the IC package 9 and the printed board 10 are fixed to the fixed side member. In addition, the magnetic detection sensor 5 according to the present embodiment is formed in an array on the surface of the sensor chip 4, and the angle calculation unit according to the first embodiment is separately provided.

本実施形態によれば、第２の実施形態と同様、バックメタル３と併せてＩＣパッケージ９に内在されるリードフレーム７ａにて磁気検出センサ５に及ぼされる磁界を集中して通過させ得るので、確実に磁気飽和を回避することができ、且つ、磁気検出センサ５を磁気発生手段２から距離を離して配置しつつ、磁気検出センサ５に及ぼされる磁界強度を十分に確保することができる。また、ダイパッドの冷却効果を図るべくリードフレームの裏面がＩＣパッケージから露出した通常形態のものが既に提供されており、当該通常形態のＩＣパッケージに容易に適用することができる。更に、プリント基板１０におけるバックメタル３が位置する部位に孔部１０ａが形成されているので、バックメタル３を磁気発生手段２に近接させつつ当該バックメタル３とプリント基板１０との干渉を有効に回避することができる。   According to the present embodiment, as in the second embodiment, the magnetic field exerted on the magnetic detection sensor 5 can be concentrated and passed through the lead frame 7a included in the IC package 9 together with the back metal 3, so that Magnetic saturation can be reliably avoided, and the magnetic field intensity exerted on the magnetic detection sensor 5 can be sufficiently ensured while the magnetic detection sensor 5 is arranged at a distance from the magnetism generating means 2. Further, in order to achieve a cooling effect of the die pad, a normal form in which the back surface of the lead frame is exposed from the IC package has already been provided, and can be easily applied to the normal form IC package. Further, since the hole 10a is formed in the portion of the printed circuit board 10 where the back metal 3 is located, interference between the back metal 3 and the printed circuit board 10 is effectively performed while the back metal 3 is brought close to the magnetism generating means 2. It can be avoided.

次に、本発明に係る第４の実施形態について説明する。
本実施形態に係る回転検出装置は、図６で示すように、磁気検出センサ５がシート状基板１１（フレキシブル基板）と電気的接続されたセンサチップ４の表面に形成されており、当該シー路状基板１１の裏面側にバックメタル３を接触して配設したものである。シート状基板１１は、周知の如く、薄く可撓性を有するシート状材料の表面に所定の回路が印刷されたもので、所定位置にセンサチップ４を接続しつつ固定して成る。また、先の実施形態と同様、磁気発生手段２は回転側部材に配設されて、該回転側部材と共に回転し得る一方、センサチップ４、シート状基板１１及びバックメタル３が固定側部材に固設されることとなる。 Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 6, the rotation detection device according to the present embodiment has the magnetic detection sensor 5 formed on the surface of the sensor chip 4 electrically connected to the sheet-like substrate 11 (flexible substrate). The back metal 3 is disposed in contact with the back surface side of the substrate 11. As is well known, the sheet-like substrate 11 has a predetermined circuit printed on the surface of a thin and flexible sheet-like material, and is fixed by connecting the sensor chip 4 at a predetermined position. Similarly to the previous embodiment, the magnetism generating means 2 is disposed on the rotation side member and can rotate together with the rotation side member, while the sensor chip 4, the sheet-like substrate 11 and the back metal 3 are used as the fixed side member. It will be fixed.

本実施形態によれば、薄いシート状基板１１の裏面側にバックメタル３を接触して配設したので、磁気検出センサ５が磁気発生手段から距離を離して配置しつつ、磁気検出センサ５に及ぼされる磁界強度を十分に確保することができる。即ち、バックメタル３は、シート状基板１１を介してセンサチップ４に積層されているが、かかるシート状基板１１が極めて薄いため、磁気発生手段２からの離間寸法はそれほど大きくならず、近接した状態を維持することができるのである。   According to the present embodiment, since the back metal 3 is disposed in contact with the back surface side of the thin sheet-like substrate 11, the magnetic detection sensor 5 is disposed at a distance from the magnetism generating means while being disposed at a distance from the magnetic generation sensor 5. Sufficient magnetic field strength can be secured. That is, the back metal 3 is stacked on the sensor chip 4 via the sheet-like substrate 11, but since the sheet-like substrate 11 is extremely thin, the distance from the magnetism generating means 2 is not so large and close to the sensor chip 4. The state can be maintained.

以上、第１〜第４の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されず、例えば第２〜第４の実施形態における磁気検出センサ５を第１の実施形態と同様の磁気ラインセンサ（直線状のものを矩形状に並べて配設したもの）としてもよく、反対に、第１実施形態の磁気検出センサ５をアレイ状に配設したものとしてもよい。また、本発明を軸受に適用し、回転側部材を軸受の回転輪とするとともに固定側部材を軸受の静止輪とすることにより、当該回転輪の回転角度を検出するものとしてもよい。勿論、他の回転する部材の固定部材に対する回転角度を検出するものに適用することもできる。   The first to fourth embodiments have been described above, but the present invention is not limited to these. For example, the magnetic detection sensor 5 in the second to fourth embodiments is similar to the magnetic line sensor in the first embodiment. (Linear objects arranged in a rectangular shape) may be used. Conversely, the magnetic detection sensors 5 of the first embodiment may be arranged in an array. Further, the present invention may be applied to a bearing, and the rotation angle of the rotating wheel may be detected by using the rotating member as a rotating wheel of the bearing and the stationary member as a stationary ring of the bearing. Of course, the present invention can also be applied to a device that detects the rotation angle of another rotating member with respect to the fixed member.

磁気検出センサの裏面側に磁性体材料から成るバックメタルを配設し、回転側部材に配設された磁気発生手段からの磁気を磁気検出センサにて検出し、その検出に基づき回転側部材の回転角度を検出する回転検出装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたものに適用することができる。   A back metal made of a magnetic material is disposed on the back side of the magnetic detection sensor, and magnetism from the magnetic generating means disposed on the rotation side member is detected by the magnetic detection sensor. Any rotation detection device that detects a rotation angle can be applied to a device having a different external shape or a device to which another function is added.

本発明の第１の実施形態に係る回転検出装置を示す斜視図The perspective view which shows the rotation detection apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 同回転検出装置における磁気検出センサを示す模式図Schematic showing the magnetic detection sensor in the same rotation detection device 同回転検出装置における磁気発生手段からの磁界の状態を示す模式図Schematic diagram showing the state of the magnetic field from the magnetism generating means in the rotation detection device 本発明の第２の実施形態に係る回転検出装置の構成及び磁気発生手段からの磁界の状態を示す断面模式図Sectional model which shows the state of the magnetic field from the structure of the rotation detection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and a magnetic generation means. 本発明の第３の実施形態に係る回転検出装置の構成及び磁気発生手段からの磁界の状態を示す断面模式図Sectional schematic diagram which shows the state of the magnetic field from the structure of the rotation detection apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, and a magnetic generation means. 本発明の第４の実施形態に係る回転検出装置の構成及び磁気発生手段からの磁界の状態を示す断面模式図Sectional schematic diagram which shows the state of the magnetic field from the structure of the rotation detection apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention, and a magnetic generation means. 従来の回転検出装置における磁気発生手段からの磁界の状態を示す断面模式図Schematic cross-section showing the state of the magnetic field from the magnetism generating means in the conventional rotation detector

符号の説明Explanation of symbols

１ 回転側部材
２ 磁気発生手段
３ バックメタル
４ センサチップ
５ 磁気検出センサ
６ 角度算出手段
７ａ リードフレーム（ダイパッド）
７ｂ リードフレーム
８ 樹脂
９ ＩＣパッケージ
１０ プリント基板
１０ａ 孔部
１１ シート状基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotation side member 2 Magnetic generation means 3 Back metal 4 Sensor chip 5 Magnetic detection sensor 6 Angle calculation means 7a Lead frame (die pad)
7b Lead frame 8 Resin 9 IC package 10 Printed circuit board 10a Hole 11 Sheet-like board

Claims (5)

回転側部材に配設され、その回転中心回りの円周方向に対し異方性の磁気を生じる磁気発生手段と、
該磁気発生手段と対向した固定側部材に配設され、当該磁気発生手段の磁気を検出する磁気検出センサと、
を具備し、前記磁気検出センサにより検出した磁気に基づき回転側部材の回転角度を検出するための回転検出装置において、
前記磁気検出センサの裏面側に磁性体材料から成るバックメタルを配設し、前記磁気発生手段から磁気検出センサに及ぼされる磁界を当該バックメタルにて集中して通過させたことを特徴とする回転検出装置。 A magnetism generating means disposed on the rotation side member and generating anisotropic magnetism in a circumferential direction around the rotation center;
A magnetic detection sensor disposed on a fixed-side member facing the magnetism generation means and detecting magnetism of the magnetism generation means;
In a rotation detection device for detecting a rotation angle of a rotation side member based on magnetism detected by the magnetic detection sensor,
A rotation characterized in that a back metal made of a magnetic material is disposed on the back side of the magnetic detection sensor, and a magnetic field exerted on the magnetic detection sensor from the magnetism generating means is concentrated on the back metal. Detection device. 前記磁気検出センサは、磁性体材料から成るリードフレームと電気的接続されたセンサチップから成り、該センサチップ及びリードフレームが樹脂にて封止されてＩＣパッケージを構成するとともに、当該ＩＣパッケージのリードフレームと前記センサチップとの間に前記バックメタルを接触して介在させたことを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。   The magnetic detection sensor includes a sensor chip electrically connected to a lead frame made of a magnetic material. The sensor chip and the lead frame are sealed with resin to form an IC package, and the lead of the IC package The rotation detection device according to claim 1, wherein the back metal is interposed between the frame and the sensor chip. 前記磁気検出センサは、磁性体材料から成るリードフレームと電気的接続されたセンサチップから成り、前記リードフレームの裏面を露出させつつ樹脂にてセンサチップ及びリードフレームが封止されてＩＣパッケージを構成するとともに、当該ＩＣパッケージのリードフレームの裏面に前記バックメタルを接触して配設したことを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。   The magnetic detection sensor is composed of a sensor chip electrically connected to a lead frame made of a magnetic material, and the sensor chip and the lead frame are sealed with resin while exposing the back surface of the lead frame to constitute an IC package. The rotation detection device according to claim 1, wherein the back metal is disposed in contact with the back surface of the lead frame of the IC package. 前記ＩＣパッケージは、その裏面側に配設されたプリント基板と電気的接続が図られているとともに、該プリント基板における前記バックメタルが位置する部位に凹部又は孔部が形成されたことを特徴とする請求項３記載の回転検出装置。   The IC package is electrically connected to a printed circuit board disposed on the back side of the IC package, and a recess or a hole is formed in a portion of the printed circuit board where the back metal is located. The rotation detection device according to claim 3. 前記磁気検出センサは、シート状基板と電気的接続されたセンサチップから成り、当該シート状基板の裏面側に前記バックメタルを接触して配設したことを特徴とする請求項１記載の回転検出装置。   The rotation detection according to claim 1, wherein the magnetic detection sensor includes a sensor chip electrically connected to a sheet-like substrate, and the back metal is disposed in contact with the back surface side of the sheet-like substrate. apparatus.
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