JP2012173179A - センサユニットおよび複合基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロータリエンコーダのセンサユニット5には、可撓性基板9と回路基板7とが接続された複合基板50が用いられており、かかる複合基板50において、可撓性基板9の幅方向の両端部には、絶縁保護層97の端縁970の延長線上に、絶縁保護層97の切り欠き部分971やダミーの端子982等の応力緩和部が設けられている。このため、可撓性基板9に応力が加わった際、絶縁保護層97の端縁970に沿って曲げ応力が集中しようとするが、かかる応力は、絶縁保護層97の切り欠き部分971やダミーの端子982等の応力緩和部によって緩和される。
【選択図】図7
Description
図1は、本発明に係るロータリエンコーダ1の基本構成等を示す説明図であり、図1(a)、(b)、(c)は、磁気スケールと感磁素子との位置関係等を模式的に示す説明図、感磁素子からの出力信号の説明図、および感磁素子からの出力信号と回転体の角度位置θ(電気角)との関係を示す説明図である。
R=R0−k×sin2θ
R0:無磁界中での抵抗値
k:抵抗値変化量(飽和感度領域以上のときは定数)
で示す関係があることを利用するものである。このような原理に基づいて回転磁界を検出すれば、角度θが変化すると抵抗値Rが正弦波に沿って変化するので、波形品質の高いA相およびB相を得ることができる。
図2は、本発明に係るロータリエンコーダ1の具体的構成例を示す説明図であり、図2(a)、(b)、(c)、(d)は、ロータリエンコーダ1の側面図、磁気スケール2をセンサユニット5の側から見た斜視図、磁気スケール2の磁気トラック31の説明図、およびセンサユニット5の斜視図である。なお、図2(d)には感磁素子6の表面からシールドテープを剥がした様子を示してある。図3は、本発明に係るロータリエンコーダ1のセンサユニット5の説明図であり、図3(a)、(b)、(c)、(d)は、センサユニット5を感磁素子6のセンサ面側からみた平面図、センサユニット5の側面図、センサユニット5をセンサ面とは反対側からみた底面図、および感磁素子6の表面からシールドテープを剥がした様子を示す説明図である。図4は、本発明に係るロータリエンコーダ1のセンサユニット5の分解斜視図であり、図4(a)、(b)、(c)、(d)は、センサユニット5においてホルダから回路基板等を外した状態の斜視図、回路基板から可撓性基板等を外した状態の斜視図、可撓性基板を展開した状態の斜視図、および回路基板を裏面側(センサ面とは反対側)からみた様子を示す斜視図である。
図5は、本発明に係るロータリエンコーダ1の感磁素子6の説明図であり、図5(a)、(b)は、感磁素子6の平面図、および感磁素子6における磁気抵抗パターンの積層状態を模式的に示す説明図である。なお、図5(a)では、各磁気抵抗パターンと重ねて各磁気抵抗パターンと対向配置されるトラック311、312を表してある。
図4に示すように、回路基板7は、概ねホルダ8の外周形状に沿った形状を有する円環状であり、中央に丸穴78が形成されている。かかる回路基板7は、ガラス−エポキシ基板等の剛性基板であり、ホルダ8の裏面側に重ねて配置され、ネジによってホルダ8に固定されている。このため、回路基板7の外周側にはネジを止める複数の穴77が形成されている。
図6は、本発明に係るロータリエンコーダ1のセンサユニット5に用いたホルダ8の説明図であり、図6(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、ホルダ8をセンサ面6a側からみた平面図、ホルダ8の側面図、ホルダ8をセンサ面6aと反対側からみた底面図、感磁素子6が配置される開口部周辺を拡大して示す平面図、およびE−E′断面図である。
図7は、本発明に係るロータリエンコーダ1のセンサユニット5に用いた可撓性基板9等の説明図であり、図7(a)、(b)、(c)、(d)は、可撓性基板9の平面図、可撓性基板9に感磁素子6と回路基板7を接続する際の互いの位置関係を示す平面図、ハンダ付け後の断面図、および可撓性基板9をU字状に曲げた様子を示す断面図である。
図7等を参照して説明したセンサユニット5および複合基板50において、可撓性基板9の一方側の基板端部9sでは、絶縁保護層97が可撓性基板9の辺部分から所定の寸法を隔てた位置に形成されており、絶縁保護層97の端縁970は、辺部分に平行に直線的に延在している。また、可撓性基板9は、基板端部9s、9tの間でU字状に曲げられている。このため、可撓性基板9に加わった応力が絶縁保護層97の端縁970に沿って集中し、導電パターン96が端縁970で断線するという不具合や、可撓性基板9が端縁970で断線するという不具合が発生するおそれがある。
図8は、本発明に係るロータリエンコーダ1のセンサユニット5において感磁素子6をホルダ8に固定した様子を示す説明図であり、図8(a)、(b)は、感磁素子6を固定した状態を表面側からみた平面図、および裏面側からみた説明図である。
図9は、本発明に係るロータリエンコーダ1の磁気スケールの説明図であり、図9(a)、(b)、(c)、(d)、(e)は、磁気スケールの平面図、断面図、センサマグネットの平面図、ヨーク板の平面図、および成形直後(研磨前)のセンサマグネットの説明図である。図2(b)を参照して説明したように、本形態のロータリエンコーダ1において、磁気スケール2は、円環状のヨーク板20と、このヨーク板20の表面(センサユニット5が位置する側)に固定した円環状のセンサマグネット30とを備えている。図9に示すように、ヨーク板20は、センサマグネット30より幅寸法が大であり、ヨーク板20の内周部分21は、センサマグネット30の内周縁35より内側に位置し、ヨーク板20の外周部分22は、センサマグネット30の外周縁32より外側に位置している。従って、磁気スケール2の円形の外周縁および円形の内周縁は、ヨーク板20の内周部分21および外周部分22に相当する。
以上説明したように、本形態のロータリエンコーダ1では、可撓性基板9と回路基板7とが接続された複合基板50が用いられており、かかる複合基板50において、可撓性基板9の幅方向の両端部には、絶縁保護層97の端縁970の延長線上に、絶縁保護層97の切り欠き部分971やダミーの端子982等の応力緩和部が設けられている。このため、可撓性基板9に応力が加わった際、絶縁保護層97の端縁970に沿って曲げ応力が集中しようとするが、かかる応力は、絶縁保護層97の切り欠き部分971やダミーの端子982等の応力緩和部によって緩和され、絶縁保護層97の端縁970に曲げ応力が集中することを回避することができる。従って、絶縁保護層97の端縁970で導電パターン96が切断すること等を防止することができる。
上記実施の形態では、感磁素子として磁気抵抗素子が実装されている例を説明したが、感磁素子として、ホール素子、あるいは磁気抵抗素子とホール素子の双方が実装されている場合に適用してもよい。
2 磁気スケール
5 センサユニット
6 磁気抵抗素子
7 回路基板
8 ホルダ
9 可撓性基板
20 ヨーク板
30 センサマグネット
31 磁気トラック
50 複合基板
76 印刷層
85 基板支持用段部
86 開口部
89 度当たり部
96 導電パターン
97 絶縁保護層
970 絶縁保護層の端縁
971 絶縁保護層の切り欠き部分(応力緩和部)
982 ダミーの端子(応力緩和部)
Claims (12)
- センサ素子と、該センサ素子が電気的に接続された可撓性基板と、該可撓性基板に電気的に接続された剛性の回路基板と、を有するセンサユニットであって、
前記可撓性基板は、絶縁性の基材フィルムと、該基材フィルムの一方面に形成された複数本の導電パターンと、該複数本の導電パターンのうち、前記回路基板と電気的に接続される端部が可撓性基板側端子として幅方向に並ぶ一方の基板端部を避けて前記導電パターン上に積層された絶縁保護層と、を有し、
前記可撓性基板の幅方向の両端部には、前記絶縁保護層において前記一方の基板端部が位置する側の端縁の延長線上に、当該端縁への曲げ応力の集中を緩和する応力緩和部が設けられていることを特徴とするセンサユニット。 - 前記応力緩和部には、前記絶縁保護層の切り欠き部分が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のセンサユニット。
- 前記応力緩和部において、前記絶縁保護層の切り欠き部分は、湾曲した形状をもって凹むように切り欠かれていることを特徴とする請求項2に記載のセンサユニット。
- 前記応力緩和部には、前記回路基板との電気的な接続に寄与しないダミー端子が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のセンサユニット。
- 前記可撓性基板の前記一方の基板端部は、前記端子が露出している面側を前記回路基板が位置する側と反対側に向けて当該回路基板に重ねられ、
前記回路基板において前記可撓性基板の前記一方の基板端部から露出する回路基板側端子と前記端子とは、前記回路基板側端子と前記端子とに跨るように設けられたハンダにより導通していることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のセンサユニット。 - 前記可撓性基板は、前記一方の基板端部と、該一方の基板端部と反対側に位置する他方の基板端部との間でU字状に曲げられていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のセンサユニット。
- 可撓性基板と、該可撓性基板に電気的に接続された剛性の回路基板と、を有する複合基板であって、
前記可撓性基板は、絶縁性の基材フィルムと、該基材フィルムの一方面に形成された複数本の導電パターンと、該複数本の導電パターンのうち、前記回路基板と電気的に接続される端部が可撓性基板側端子として幅方向に並ぶ一方の基板端部を避けて前記導電パターン上に積層された絶縁保護層と、を有し、
前記可撓性基板の幅方向の両端部には、前記絶縁保護層において前記一方の基板端部が位置する側の端縁の延長線上に、当該端縁への曲げ応力の集中を緩和する応力緩和部が設けられていることを特徴とする複合基板。 - 前記応力緩和部には、前記絶縁保護層の切り欠き部分が設けられていることを特徴とする請求項7に記載の複合基板。
- 前記応力緩和部において、前記絶縁保護層の切り欠き部分は、湾曲した形状をもって凹むように切り欠かれていることを特徴とする請求項8に記載の複合基板。
- 前記応力緩和部には、前記回路基板との電気的な接続に寄与しないダミー端子が設けられていることを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項に記載の複合基板。
- 前記可撓性基板の前記一方の基板端部は、前記端子が露出している面側を前記回路基板が位置する側と反対側に向けて当該回路基板に重ねられ、
前記回路基板において前記可撓性基板の前記一方の基板端部から露出する回路基板側端子と前記端子とは、前記回路基板側端子と前記端子とに跨るように設けられたハンダにより導通していることを特徴とする請求項7乃至10の何れか一項に記載の複合基板。 - 前記可撓性基板は、前記一方の基板端部と、該一方の基板端部と反対側に位置する他方の基板端部との間でU字状に曲げられていることを特徴とする請求項7乃至11の何れか一項に記載の複合基板。
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