磁传感器装置的制造方法_2

文档序号:9332481阅读:来源:国知局
通孔;
[0051]50 (-B)第二通孔;
[0052]51感磁传感器侧的焊盘
[0053]50 (+A)焊盘(感磁传感器用第一焊盘);
[0054]50 (-A)焊盘(感磁传感器用第二焊盘);
[0055]50 (+B)焊盘(感磁传感器用第一焊盘);
[0056]50 (-B)焊盘(感磁传感器用第二焊盘);
[0057]52双面基板的配线;
[0058]53半导体装置侧的焊盘;
[0059]53 (+A)焊盘(半导体装置用第一焊盘);
[0060]53 (-A)焊盘(半导体装置用第二焊盘);
[0061]53 (+B)焊盘(半导体装置用第一焊盘);
[0062]53 (-B)焊盘(半导体装置用第二焊盘);
[0063]54双面基板的配线;
[0064]90放大器部;
[0065]93半导体装置的芯片与输入端子之间的放大器侧配线;
[0066]93 (+A)放大器侧配线(放大器侧第一配线);
[0067]93 (-A)放大器侧配线(放大器侧第二配线);
[0068]93 (+B)放大器侧配线(放大器侧第一配线);
[0069]93 (-B)放大器侧配线(放大器侧第二配线);
[0070]97半导体装置的芯片(放大器侧芯片);
[0071]98半岛体装置的输入端子;
[0072]98 (+A)输入端子(半导体装置的第一输入端子);
[0073]98 (-A)输入端子(半导体装置的第二输入端子);
[0074]98 (+B)输入端子(半导体装置的第一输入端子);
[0075]98 (-B)输入端子(半导体装置的第二输入端子);
[0076]501双面基板的一侧面;
[0077]502双面基板的另一侧面。
【具体实施方式】
[0078]以下参照附图对应用了本发明的传感器装置进行说明。
[0079]图1是示出应用了本发明的磁传感器装置10(旋转编码器)的结构的说明图。图2是示出应用了本发明的磁传感器装置的电气结构的说明图。图3是示出应用了本发明的磁传感器装置10的检测原理的说明图,图3(a)是示出A相用感磁膜的电连接结构的说明图,图3(b)是示出B相用感磁膜的电连接结构的说明图,图3(c)是示出从感磁传感器4输出的信号的说明图,图3(d)是示出所述信号与旋转体2的角度位置(电角度)的关系的说明图。
[0080]图1所示的传感器装置10是磁检测旋转体2绕轴线(旋转中心轴线L)相对于固定体(省略图示)旋转的装置,固定体固定于马达装置的框架等,旋转体2在与马达装置的旋转输出轴等连接的状态下使用。在旋转体2侧保持有磁铁20,所述磁铁20使在周向上逐一磁化出N极和S极的磁化面21朝向旋转中心轴线L方向的一侧,磁铁20与旋转体2绕旋转中心轴线L 一体地旋转。
[0081]如图1以及图2所示,在固定体侧设置有感磁传感器4和半导体装置9 (放大器部IC),所述磁传感器4在旋转中心轴线L方向的一侧与磁铁20的磁化面21相向,所述半导体装置9(放大器IC)在芯片97(放大器侧芯片)内具有放大来自感磁传感器4的输出的放大器部90 (放大器部90 (+A)、放大器部90 (-A)、放大器部90 (+B)、放大器部90 (-B))。在本实施方式中,相对于半导体装置9设置有信号处理部99,所述信号处理部99对来自放大器部90 (放大器部90 (+A)、放大器部90 (-A)、放大器部90 (+B)、放大器部90 (-B))的输出进行模数转换且根据模数转换后的信号检测旋转体2的旋转角度位置和转速等。有时所述信号处理部99内置于半导体装置9。并且,磁传感器装置10在与磁铁20相向的位置具有第一霍尔元件61和位于在周向上相对于第一霍尔元件61错开90°的机械角的部位的第二霍尔元件62,在半导体装置9的内部或半导体装置9的外部设置有与第一霍尔元件61对应的放大器部95和与第二霍尔元件62对应的放大器部96。
[0082]感磁传感器4由传感器IC构成,其是磁阻元件,所述磁阻元件在芯片40 (感磁传感器侧芯片)内具有元件基板45和相对于磁铁20的相位相互具有90°的相位差的两相感磁膜(A相(sin)感磁膜以及B相(cos)感磁膜)。在所述感磁传感器4中,A相感磁膜具有以180°的相位差进彳丁旋转体2的移动检测的+A相(sin+)感磁膜43以及-A相(sin-)感磁膜41,B相感磁膜具有以180°的相位差进行旋转体2的移动检测的+B相(cos+)感磁膜44以及-B相(cos-)感磁膜42。
[0083]+A相感磁膜43以及-A相感磁膜41构成图3 (a)所示的桥式电路,且一端与电源端子48 (Vcc)连接,另一端与接地端子48 (GND)连接。在+A相感磁膜43的中点位置设置有输出+A相的输出端子48 (+A),在-A相感磁膜41的中点位置设置有输出-A相的输出端子48 (-A)。并且,+B相感磁膜44以及-B相感磁膜42也与+A相感磁膜43以及-A相感磁膜41相同,构成图3(b)所示的桥式电路,且一端与电源端子48 (Vcc)连接,另一端与接地端子48 (GND)连接。在+B相感磁膜44的中点位置设置有输出+B相的输出端子48 (+B),在-B相感磁膜42的中点位置设置有输出-B相的输出端子48 (-B)。
[0084]所述结构的感磁传感器4如图1所示,配置在磁铁20的旋转中心轴线L上,在旋转轴线方向L上与磁铁20的磁化边界部分相向。因此,感磁传感器4的感磁膜41-44能够在各感磁膜41-44的电阻值的饱和灵敏度区域以上的磁场强度下检测在磁化面21的表面内方向上变化方向的旋转磁场。即,在磁化边界线部分产生在各感磁膜41-44的电阻值的饱和灵敏度区域以上的磁场强度下在表面内方向上变化方向的旋转磁场。在此,所谓的饱和灵敏度区域一般指能够将电阻值变化量k与磁场强度H近似地以“k - Η2”表示的区域之外的区域。并且,在饱和灵敏度区域以上的磁场强度下检测旋转磁场(磁矢量的旋转)的方向时的原理是利用如下的关系:在对感磁膜41-44通电的状态下,在施加了电阻值饱和的磁场强度时,磁场与电流方向所形成的角度Θ与感磁膜41-44的电阻值R之间具有以如下算式表示的关系:
[0085]R = RO-kX sin2 θ
[0086]RO:无磁场中的电阻值
[0087]k:电阻值变化量(饱和灵敏度区域以上时是常数)。
[0088]只要根据这样的原理检测旋转磁场,由于若角度Θ变化则电阻值R沿正弦波变化,因此能够得到波形品质高的A相输出以及B相输出。
[0089]在本实施方式的磁传感器装置10中,设置有对从感磁传感器4输出的正弦波信号sin、cos进行信号处理的信号处理部99,所述信号处理部99进行插补处理和各种运算处理,且根据来自感磁传感器4、第一霍尔元件61以及第二霍尔元件62的输出,求出旋转体2相对于固定体的旋转角度位置。
[0090]更具体地说,在旋转编码器中,若旋转体2旋转一圈,则图3(c)所示的正弦波信号sin、COs从感磁传感器4(磁阻元件)输出两个周期的量。因此,在通过放大器部90 (放大器部90 (+A)、90 (-A)、90 (+B)、90 (-B))将正弦波信号sin、cos放大后,在信号处理部99中求出图3(d)所示的利萨苑图形,只要从正弦波sin、cos求出Θ = tan 1 (sin/cos),就可求出旋转输出轴的角度位置Θ。并且,在本实施方式中,在从磁铁20的中心错开90°的位置配置有第一霍尔元件61以及第二霍尔元件62。因此,通过第一霍尔元件61以及第二霍尔元件62的输出的组合,可得出当前位置位于正弦波信号sin、cos的哪个区间。因此,旋转编码器能够根据感磁传感器4处的输出结果、第一霍尔元件61处的检测结果以及第二霍尔元件62处的检测结果生成旋转体2的绝对角度位置信息,能够进行绝对式操作。
[0091](从感磁传感器4向放大器部90的信号路径的结构)
[0092]图4是应用了本发明的磁传感器装置10的从感磁传感器4至放大器部90的信号路径的说明图,图4 (a)是示出感磁传感器4以及半导体装置9相对于双面基板5 (电路板)的装配结构的说明图,图4(b)是示出双面基板5(电路板)的配线图案等的说明图。另外,在图4(b)的配线图案中,只示出本发明所涉及的配线图案。并且,在图4(b)中,用实线表示形成于双面基板5的一侧面501的配线图案,用单点划线表示形成于双面基板5的另一侧面502的配线图案。并且,在图4(b)中,用虚线表示感磁传感器4,用双点划线表示半导体装置9。
[0093]如图2以及图4(a)所示,在本实施方式的磁传感器装置I中,感磁传感器4具有芯片40以及与芯片40电连接的多个输出端子48 (+A)、48 (-A)、48 (+B)、48 (-B),芯片40与输出端子 48 (+A)、48 (-A)、48 (+B)、48 (-B)通过感磁传感器侧配线 47 (+A)、47 (-A)、47 (+B)、
47(-B)电连接。
[0094]在这样构成的感磁传感器4中,本发明的“第一输出端子” “第二输出端子” “感磁传感器侧第一配线”以及“感磁传感器侧第二配线”对应如下。
[0095]A 相用
[0096]感磁传感器4的第一输出端子=输出端子48 (+A)
[0097]感磁传感
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