JPH09166612A

JPH09166612A - 磁気センサ

Info

Publication number: JPH09166612A
Application number: JP34844995A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Hanamura; 昭宏花村; Kiyoshi Takeuchi; 潔竹内; Akira Asaoka; 昭浅岡; Hiroyuki Kaneko; 洋之金子
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1997-06-24

Abstract

(57)【要約】【課題】高感度にして、小型、安価な磁気センサを提
供する。【解決手段】感磁素子２の下面に磁石３の上側磁極面
３ａが接着され、磁石３の下側磁極面３ｂは高透磁率軟
磁性金属材からなるコの字型形状のリードフレーム５の
底壁５ａに接着されている。リードフレームの縦壁５ｂ
の先端は磁石３の磁極面３ａの上方に位置している。感
磁素子２、磁石３およびリードフレーム５は封止樹脂７
に包まれて一体構造となっている。リードフレームがバ
ックヨークとしての働きをして、感磁素子側の磁極面の
磁束が強められ、感度が向上する。また、リードフレー
ムの縦壁の先端を磁石の感磁素子側の磁極面より上方に
位置させることにより、検出対象の磁性体との間に磁気
抵抗の小さい磁気回路が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のＡＢＳ
（アンチロックブレーキシステム）の車輪回転センサ、
クランク角センサ、エンジン回転センサ等の非接触回転
センサとして使用される磁気センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の磁気センサとしては、例えば、
図７に示すようなものがある。すなわち、感磁素子１０
１を磁石１０２の上に直接接着し、さらに、磁石１０２
を非磁性材よりなるリードフレーム１０３に接着し、こ
れを封止樹脂１０４でパッケージングして一体構造とし
ていた。これにより、感磁素子１０１と磁石１０２との
距離が短いことにより、感磁素子１０１に作用する磁束
が大きくなり比較的に感度が良く、さらに、外部磁場の
影響が小さくなるためＳ／Ｎ比が向上するという特徴を
有している。

【０００３】さらに、感磁素子と磁石とを別体として、
感磁素子のパッケージに磁石を取り付けた構造では、感
磁素子と磁石との間のパッケージ厚さのばらつきによ
り、センサ感度がばらつくという不具合が発生するのに
対し、図７のものでは、感磁素子１０１と磁石１０２と
の間にパッケージ材が介在しないため、感度がばらつく
という不具合は発生しない。そして、パッケージ外部に
磁石を取り付ける際には必要な磁石の位置調整作用も不
要である。

【０００４】また、全体を樹脂でパッケージングしてい
るので、磁石を含んだ状態での形状を小型化でき、さら
に、磁石が外部に露出しないため、外部雰囲気などの影
響を受けにくく、また、形状も複雑にならないので、取
扱いも簡便であるという利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の磁気センサにあっては、磁気回路的には、開
磁路であるため、磁気回路の長さが長く磁気抵抗が高
い。このため、例えばヨークを備える磁気センサに比べ
ると感度はまだ低く、高感度化に関して改善の余地があ
る。そこで、対策として外部にヨークを付加することが
考えられるが、組立工数が増加し、形状が大型化し、ヨ
ークとセンサとの位置調整が必要になるという問題が生
じ、このため最終的に価格が高くなってしまうという不
都合がある。したがって本発明は、従来のこのような問
題点に着目し、高感度で、しかも小型、安価な磁気セン
サを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、感磁
素子と、高透磁率軟磁性金属材のリードフレームと、前
記感磁素子と前記リードフレームとの間に配置した磁石
と、前記感磁素子、磁石およびリードフレームを包み一
体構造とする封止樹脂とからなるものとした。

【０００７】上記リードフレームは底壁とその両端に縦
壁を有するコの字型形状に形成され、感磁素子と磁石は
前記縦壁に挟まれた空間で前記底壁に取り付けるのが好
ましい。また、リードフレームの縦壁の先端は、磁石の
感磁素子側の磁極面より上方に位置していることが好ま
しい。そして、感磁素子は、磁石の端部近傍に複数設け
ることができる。さらに、感磁素子と前記磁石との間に
非磁性材スペーサを配置することもできる。

【０００８】

【作用】高透磁率軟磁性金属材のリードフレーム側の磁
極面の磁束は、リードフレームに集磁され、その中を導
かれる。このため、リードフレームはバックヨークとし
ての働きをする。これにより、感磁素子側の磁極面の磁
束が強められ、感度が向上する。

【０００９】また、リードフレームをコの字型形状に形
成することにより、さらには、その縦壁の先端を磁石の
感磁素子側の磁極面より上方に位置させることにより、
検出対象の磁性体との間に磁気抵抗の小さい磁気回路が
形成される。また、感磁素子を磁石の端部近傍に複数設
けることにより、感磁素子ごとに作用する磁束の変化が
大きくなり、感磁素子の出力の差動比較により高い感度
で磁性体の有無、接近を検知することができる。さら
に、感磁素子と磁石との間に非磁性材スペーサを配置す
ることにより、その厚さによって磁束密度変化が大きい
位置に感磁素子が配置される。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施例の
構成を示す透視図、図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す断
面図である。磁気センサ１はその主要構成部品として感
磁素子２と磁石３、およびリードフレーム５を有する。
感磁素子２としては、半導体ホール素子が用いられる。
感磁素子２は、磁石３の上側の磁極面３ａに接着剤で接
着されている。ここで、磁石３は、そのＮ極またはＳ極
の磁極面が上記接着面となっている。細線形状のリード
端子４が感磁素子２の面と高さが略等しい位置に配さ
れ、リード端子４の一端と、感磁素子２上のパッドがボ
ンディングワイヤ６で接続されている。

【００１１】リードフレーム５は、高透磁率軟磁性金属
材、例えば４２Ｎｉ−Ｆｅ合金の平板をプレスによりコ
の字形状に形成したタブである。リードフレーム５は、
矩形形状の底壁５ａの両端に縦壁５ｂを有して、全体と
してコの字型形状をなしている。リードフレームの上記
底壁５ａ上に、磁石３の感磁素子２を接着した磁石面３
ａと反対側の磁極面３ｂが接着剤により接着され、感磁
素子２と磁石３とはリードフレーム５のコの字型形状の
内側凹部内に配置された状態となっている。リードフレ
ーム５の縦壁５ｂは、磁石３の厚さより高く形成され、
その先端は、磁石３の上面の磁極面３ａより上方に位置
している。さらに、感磁素子２と磁石３とリードフレー
ム５とは、エポキシレジン等の封止樹脂７により包括さ
れて一体構造のパッケージに構成されている。

【００１２】次に作用を図３および図４を参照して説明
する。ここで、図中の右半分は、リードフレーム５を設
けた本実施例における磁力線を示し、左半分は、リード
フレームの無い場合の磁力線を示している。図３に示す
ように、高透磁率軟磁性金属で形成したリードフレーム
５の設けられている右半分側にあっては、磁極面３ｂの
磁束は、リードフレーム５に集磁され、リードフレーム
５を形成する高透磁率軟磁性材の中を導かれリードフレ
ーム５の端から放出される。したがって、感磁素子２が
接着された磁極面３ａの磁束が、リードフレームのない
左半分側に比して、強められる。このように、本実施例
において、リードフレーム５はバックヨークとしての機
能を発揮している。

【００１３】図４には、リードフレーム５の縦壁間幅よ
りも大きい磁性体８を接近させたときの状態を示す。リ
ードフレーム５はコの字型形状をしているので、磁石３
の磁極面３ｂと磁性体８との間に、高透磁率軟磁性材の
リードフレーム５が存在して、小さな磁気回路を構成し
ている。また、リードフレーム５の縦壁５ｂの先端は磁
石３の磁極面３ａより上方に位置しているので、磁性体
８とリードフレーム５との距離はその分小さくなってい
る。そのため、上記の小さな磁気回路の磁気抵抗はさら
に小さくなっている。

【００１４】本実施例は以上のように構成され、高透磁
率軟磁性材のリードフレーム５がバックヨークとしての
働きをするので、磁石３を含む小さな磁気回路をパッケ
ージ内に構成することができる。また、リードフレーム
５の縦壁５ｂの先端が磁極面３ａより上方に位置してい
るため、リードフレーム５が磁性体８により接近して感
度が向上する。このように、本実施例によれば、外部に
ヨーク等を付加することなく、高感度化することができ
るので、形状が大形化することがない。また、製造工程
も増加しない。このため、小型で安価に、かつ高感度化
した磁気センサが得られる。また、磁石を樹脂パッケー
ジ内に一体に封止しているので、感度のばらつきが小さ
く、信頼性も高く維持される。

【００１５】図５は、本発明の第２の実施例を示す。こ
の実施例は、磁石を小形化するとともに、複数の感磁素
子を用いて、磁気差動型の磁気センサとしたものであ
る。この磁気センサ１０においては、感磁素子１１と感
磁素子１２とが半導体基板１３の上面に所定距離だけ離
間させて設けられている。また、磁石１４が非磁性材１
５の中央部に埋め込まれて配設されており、半導体基板
１３は、接着剤により磁石１４の上側磁極面１４ａおよ
び非磁性材１５の上面に接着されている。磁石１４はそ
の大きさが、２つの感磁素子１１、１２の設置間隔と等
しく、感磁素子１１と感磁素子１２は、それぞれ磁石１
４の端部近傍に位置している。

【００１６】磁石１４の下側の磁極面１４ｂと非磁性材
１５の下面は、高透磁率軟磁性金属板をコの字形状に形
成したリードフレーム１６の底壁１６ａに接着剤により
接着されている。そして、リードフレーム１６の縦壁１
６ｂの先端は、磁石１４の半導体基板１３と接着された
磁極面１４ａより上方に位置している。感磁素子１１、
１２、磁石１４、非磁性材１５、およびリードフレーム
１６は封止樹脂１７で、包括されて一体のパッケージと
されている。

【００１７】次に作用を説明する。図５には、上記磁気
センサ１０にリードフレーム１６の縦壁間幅の半分程度
の幅をもつ磁性体１８を近接させた場合の磁力線が示さ
れる。軟磁性のリードフレーム１６は、その半分を磁性
体１８で覆われると、磁性体１８に近い側に磁束が集磁
される。このとき、一方の感磁素子１２は閉磁気回路内
にあり、他方の感磁素子１１は開磁気回路内にあるた
め、磁束の強さが異なる。

【００１８】さらに、磁石１４の端部近傍では、磁性体
１８の移動に伴う磁束の強度変化が大きい。本実施例に
あっては、感磁素子１１、１２は磁石１４の端部近傍に
配置されているので感磁素子１１と感磁素子１２に作用
する磁束の変化は大きくなる。したがって、感磁素子１
１、１２の出力の差動比較により高い感度で磁性体の有
無、接近を検知することができる。以上のように本実施
例によれば、第１実施例と同様の効果が得られるととも
に、２つの感磁素子１１、１２を設けて差動構成をとる
ものとし、さらには、感磁素子１１、１２を磁石１４の
端部近傍に配置したので、外乱磁場の影響が排除され、
一層の高感度化が得られる

【００１９】図６は、本発明の第３の実施例を示す。こ
の実施例の磁気センサ２０では、感磁素子２１と、磁石
２２の間に非磁性材スペーサ２３が配設されている。す
なわち、感磁素子２１の下面に非磁性材スペーサ２３が
接着剤により接着され、さらに非磁性材スペーサ２３の
下面に磁石２２の上側磁極面２２ａが接着剤により接着
されている。また、磁石２２の下側磁極面２２ｂは、高
透磁率軟磁性金属の平板をプレスによりコの字形状に形
成したリードフレーム２４の底壁２４ａに接着剤により
接着されている。そして、リードフレームの縦壁２４ｂ
の先端は、磁石２２の非磁性材スペーサ２３と接着され
た磁極面２２ａより上方に位置している。感磁素子２
１、非磁性材スペーサ２３、磁石２２、およびリードフ
レーム２４は封止樹脂２５で、包括されて一体のパッケ
ージとされている。

【００２０】これにより、感磁素子２１は磁束密度変化
が大きい領域に位置する。すなわち、一般に磁石近傍で
磁性体が移動したとき、磁界は磁性体により変化する。
しかしながら、磁極表面の磁束密度は一定であり、磁束
密度変化の大きい場所は磁極面から離れたところにあ
る。したがって、非磁性材スペーサ２３を感磁素子２１
と、磁石２２の間に介装し、その厚さによって所定間隔
を与えると磁束密度変化が大きい位置に感磁素子２１を
配置することができる。本実施例ではしたがって、所定
厚さの非磁性材スペーサ２３を感磁素子２１と磁石２２
の間に介装して、感磁素子２１を磁束密度変化が大きい
位置に配置してある。

【００２１】本実施例は以上のように構成され、非磁性
材スペーサを用いて磁束密度変化が大きい位置に感磁素
子を配置してあるので、第１実施例と同様の効果が得ら
れるとともに、一層の高感度化を図ることができる。

【００２２】なお、上記の各実施例では、感磁素子とし
て半導体ホール素子を用いたものを示したが、その他、
半導体ホールＩＣ、磁気抵抗素子、磁気ダイオード、磁
気トランジスタ等各種磁電交換素子などを用いることが
できる。また、リードフレームを形成する高透磁率軟磁
性金属材としては、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金の他、例えばＮ
ｉ−Ｆｅ合金、硅素鋼、軟磁性金属膜等も用いることが
できる。

【００２３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の磁気センサは、
感磁素子と、高透磁率軟磁性金属材のリードフレーム
と、感磁素子とリードフレームとの間に配置した磁石
と、これら感磁素子、磁石およびリードフレームを包み
一体構造とする封止樹脂とからなるので、感度のばらつ
きが少なく、信頼性が高いという効果に加え、リードフ
レームがバックヨークとしての働きをするので、これに
より、感磁素子側の磁極面の磁束が強められ、外部ヨー
ク等を付加することなく、高感度が得られるという効果
を有する。そして、小型で、製造工程を増加させること
なく、安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す透視図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面と磁束状態を示す断面図であ
る。

【図３】第１の実施例の磁束状態をリードフレームを有
しないものと対比して示す断面図である。

【図４】第１の実施例の磁性体が接近したときの磁束状
態をリードフレームを有しないものと対比して示す断面
図である。

【図５】本発明の第２の実施例の構成と磁束状態を示す
断面図である。

【図６】本発明の第３の実施例の構成と磁束状態を示す
断面図である。

【図７】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１、１０、２０磁気センサ２、１１、１２、２１感磁素子３、１４、２２磁石３ａ、３ｂ、１４ａ、１４ｂ、２２ａ、２２ｂ磁極
面４リード端子５、１６、２４リードフレーム５ａ、１６ａ、２４ａ底壁５ｂ、１６ｂ、２４ｂ縦壁６ボンディングワイヤ７、１７、２５封止樹脂８、１８磁性体１３半導体基板１５非磁性材２３非磁性材スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子洋之神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感磁素子と、高透磁率軟磁性金属材のリ
ードフレームと、前記感磁素子と前記リードフレームと
の間に配置した磁石と、前記感磁素子、磁石およびリー
ドフレームを包み一体構造とする封止樹脂とからなるこ
とを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】前記リードフレームは底壁とその両端に
縦壁を有するコの字型形状に形成され、前記感磁素子と
磁石は前記縦壁に挟まれた空間で前記底壁に取り付けら
れていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】前記リードフレームの縦壁の先端は、前
記磁石の感磁素子側の磁極面より上方に位置しているこ
とを特徴とする請求項２記載の磁気センサ。
【請求項４】前記感磁素子は、前記磁石の端部近傍に
複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の磁
気センサ。
【請求項５】非磁性材スペーサが前記感磁素子と前記
磁石との間に配置されていることを特徴とする請求項
１、２、３または４記載の磁気センサ。