DE102016113679A1 - Magnetsensorvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Magnetsensorvorrichtung, die einer Erhöhung des Detektionsfehlers selbst dann vorbeugen kann, wenn eine Beanspruchung auf den Magnetsensorchip aufgrund von Wärmeerzeugung oder dergleichen zum Zeitpunkt des Betriebs auftritt, enthält einen Magnetsensorchip, der in Draufsicht eine annähernd quadratische Form hat, sowie ein Chip-Pad (Die-Pad) mit einer Montagefläche, an welcher der Magnetsensorchip montiert ist. Öffnungsbereiche sind in Positionen ausgebildet, mit denen sich vier Ecken des an der Montagefläche montierten Magnetsensorchips jeweils überlappen. Ein Flächenverhältnis der Öffnungsbereiche zu einer Fläche des Chip-Pads beträgt 20% oder mehr. Damit beträgt eine Fläche der sich überlappenden Abschnitte von dem Magnetsensorchip und den Öffnungsbereichen 40% oder mehr bezogen auf die Fläche der Öffnungsbereiche in Draufsicht auf den Chip-Pad.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Magnetsensorvorrichtung, bei der ein Magnetsensorchip an ein Chip-Pad (Die-Pad) montiert ist.
  • [Hintergrundtechnologie]
  • Herkömmlicherweise wird in einer Werkzeugmaschine oder dergleichen eine Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen der Position eines sich bewegenden Körpers aufgrund einer Drehbewegung bzw. linearen Bewegung verwendet. Als eine solche Positionserfassungseinrichtung ist eine Einrichtung bekannt, die ein Medium, in dem magnetische Signale aufgezeichnet werden, und eine Magnetsensorvorrichtung enthält. Aufgrund von Schwankungen in der Richtung eines Magnetfelds bei relativer Bewegung des Mediums und der Magnetsensorvorrichtung zueinander kann die Magnetsensorvorrichtung ein Signal ausgeben, das deren relatives Positionsverhältnis angibt.
  • Als Magnetsensorvorrichtung, das in einer solchen Positionserfassungsvorrichtung verwendet wird, ist eine Vorrichtung bekannt, die einen Magnetsensorchip aufweist, der ein mehrschichtiger Körper mit einer freien Schicht und einer festen Magnetisierungsschicht ist und der ein Element mit magnetoresistivem Effekt (MR-Element) mit einem Widerstand enthält, der sich in Verbindung mit einer Änderung in der Magnetisierungsrichtung der freien Schicht entsprechend eines äußeren Magnetfeldes ändert, sowie ein Chip-Pad mit einer Montagefläche, an welcher der Magnetsensorchip montiert ist, und eine Mehrzahl von Leitern, die um das Chip-Pad herum angeordnet sind und elektrisch mit einem Endabschnitt des Magnetsensorchips verbunden sind, wobei diese durch Spritzpressen mit Harz versiegelt und abgepackt sind.
  • In einer solchen Magnetsensorvorrichtung kann eine Beanspruchung (thermische Beanspruchung) während des Betriebs aufgrund von Wärmeerzeugung oder dergleichen auf den Magnetsensorchip erfolgen. Insbesondere wird die Beanspruchung auf zumindest einen der vier Eckbereiche des Magnetsensorchips konzentriert, der in Draufsicht eine nahezu rechteckige Form hat. Da die thermische Beanspruchung in einer Richtung, in welcher der Magnetsensorchip und das Chip-Pad verformt werden, an dem der Chip montiert ist, in dem Eckbereich erfolgt, wird der Detektionsfehler der Magnetsensorvorrichtung größer.
  • Während dies eine Technologie in Verbindung mit einer harzversiegelten Halbleitervorrichtung zum Zwecke der Vorbeugung von auftretenden Rissen in der Harzumkapselung aufgrund von Erwärmung zum Zeitpunkt der Montage ist, wird gewöhnlich eine Halbleitervorrichtung vorgeschlagen, bei der Einkerbungen und Durchgangsbohrungen um den Umfang des Chip-Pads herum ausgebildet sind, an dem einer oder mehrere Halbleiterchips montiert wird bzw. werden (siehe Patentliteratur 1).
  • [LITERATUR AUS DEM STAND DER TECHNIK]
    • Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnummer H11-150213
  • [DARSTELLUNG DER ERFINDUNG]
  • [Durch die Erfindung gelöste Aufgabenstellung]
  • In der oben genannten Patentliteratur 1 sind die Einkerbung bzw. Einkerbungen und die Durchgangsbohrung bzw. Durchgangsbohrungen um den Umfang des Chip-Pads herum ausgebildet, an dem ein Halbleiterchip (Halbleiterelement) montiert ist. Wenn jedoch anstelle des Halbleiterchips in der oben genannten Patentliteratur 1 ein Magnetsensorchip verwendet wird, ist es schwierig, die Beanspruchung (thermische Beanspruchung), die auf den Magnetsensorchip aufgrund von Wärmeerzeugung zum Zeitpunkt des Betriebs erfolgt, zu vermindern, um eine Verminderung von Detektionsfehlern bei der Magnetsensorvorrichtung je nach Flächenverhältnis der Einkerbungen bzw. Durchgangsbohrungen zu einer Fläche auf dem Chip-Pad zu ermöglichen.
  • Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Magnetsensorvorrichtung bereitzustellen, die eine Zunahme des Detektionsfehlers verhindern kann, selbst wenn eine Beanspruchung auf einen Magnetsensorchip aufgrund von Wärmeerzeugung oder dergleichen zum Zeitpunkt des Betriebs erfolgt.
  • [Vorrichtung zum Lösen der Aufgabenstellung]
  • Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Magnetsensorvorrichtung bereit, die einen Magnetsensorchip enthält, der in Draufsicht eine quadratische Form hat, sowie ein Chip-Pad mit einer Montagefläche, an die der Magnetsensorchip montiert ist. In dem Chip-Pad sind Öffnungsbereiche in Positionen ausgebildet, mit denen sich vier Ecken des Magnetsensorchips an der Montagefläche jeweils überlappen. Das Flächenverhältnis der Öffnungsbereiche zu einer Fläche des Chip-Pads liegt bei 20% oder darüber. Die Fläche der überlappenden Abschnitte von Magnetsensorchips und Öffnungsbereichen beträgt 40% oder mehr bezogen auf die Fläche der Öffnungsbereiche in Draufsicht auf den Chip-Pad.
  • Gemäß der oben beschriebenen Erfindung sind die Öffnungsbereiche, die vier Ecken des Magnetsensorchips entsprechen, in dem Chip-Pad ausgebildet, an dem der Magnetsensorchip montiert ist. Da die Fläche der Öffnungsbereiche innerhalb eines vorgegebenen Zahlenwertes liegt, kann selbst dann, wenn eine Beanspruchung auf den Magnetsensorchip aufgrund von Wärmeerzeugung oder dergleichen zum Zeitpunkt des Betriebs erfolgt, eine Erhöhung von Detektionsfehlern vermieden werden.
  • Bei der oben erläuterten Erfindung ist es bevorzugt, dass das Flächenverhältnis der Öffnungsbereiche zur Fläche des Chip-Pads zwischen 20% und 40% beträgt. Gemäß einer solchen Erfindung kann selbst bei Aufbringung einer thermalen Beanspruchung auf den Magnetsensorchip eine Erhöhung des Detektionsfehlers verhindert werden, und der Bereich, in welchem die Montagefläche des Chip-Pads den Magnetsensorchip kontaktiert, kann ausreichend gesichert werden; dadurch kann der Magnetsensorchip sicher an der Montagefläche fixiert werden.
  • Gemäß der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Öffnungsbereiche unabhängig in dem Chip-Pad ausgebildet sind, indem sie den vier jeweiligen Ecken des Magnetsensorchips entsprechen und eine annähernd kreisförmige Form oder eine annähernd elliptische Form haben.
  • Erfindungsgemäß ist vorzugsweise vorgesehen, dass eine Verbindungsschicht zwischen dem Magnetsensorchip und dem Chip-Pad vorgesehen ist, um diese aneinander zu fixieren, und dass die Verbindungsschicht in Draufsicht annähernd kreuzförmig ist (Anspruch 4).
  • Erfindungsgemäß können ferner Einkapselungsharzkörper zum Versiegeln zumindest des Magnetsensorchips und des Chip-Pads als Einheit vorgesehen sein, und als Magnetsensorchip kann ein Magnetsensorchip mit einem TMR-Element oder einem GMR-Element verwendet werden.
  • [Wirkung der Erfindung]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Magnetsensorvorrichtung bereitgestellt, bei der eine Erhöhung des Detektionsfehler selbst dann vermieden werden kann, wenn eine Beanspruchung auf einen Magnetsensorchip aufgrund von Wärmeerzeugung oder dergleichen zum Zeitpunkt des Betriebs erfolgt.
  • [KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
  • 1A ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration einer Magnetsensorvorrichtung anhand von einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 1B ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines Chip-Pads bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine Ansicht im Querschnitt entlang der Linie I-I in 1A, die schematisch eine Konfiguration einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist ein Schaltplan, der schematisch eine Schaltkonfiguration eines Magnetsensorchips in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4 ist eine Querschnittansicht, die schematisch eine Konfiguration eines MR-Elements als magnetisches Detektionselement in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines Leiterrahmens in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 6 ist eine aufgeschnittene Endansicht, die schematisch einen Teil des Herstellungsprozesses einer Magnetsensorvorrichtung anhand von einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 7 ist eine grafische Darstellung, die Testergebnisse mit Magnetsensorvorrichtungen in Beispielen und in einem Vergleichsbeispiel zeigt.
  • [AUSFÜHRUNGSFORM ZUR DARLEGUNG DER ERFINDUNG]
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden näher anhand der Zeichnungen erläutert. 1A ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration der Magnetsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 1B ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines Chip-Pads in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 2 ist eine Ansicht im Querschnitt entlang einer Linie I-I in 1, die schematisch eine Konfiguration einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 3 ist ein Schaltplan, der schematisch eine Schaltkonfiguration eines Magnetsensorchips in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 4 ist eine Querschnittansicht, die schematisch eine Konfiguration eines MR-Elements als Magnetdetektionselement in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 5 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Konfiguration eines Leiterrahmens in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und 6 ist eine aufgeschnittene Endansicht, die schematisch einen Teil des Herstellungsprozesses der Magnetsensorvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Wie in 1A, 1B und 2 gezeigt ist, wird eine Magnetsensorvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dazu verwendet, einen Drehwinkel oder dergleichen aufgrund einer Relativbewegung eines rotierenden Körpers oder dergleichen zu detektieren, und enthält einen Magnetsensorchip 2, der in Draufsicht eine annähernd quadratische Form hat, ein Chip-Pad (Die-Pad) 4, an das der Magnetsensorchip 2 über eine Verbindungsschicht 3 gebondet und fixiert ist, eine Mehrzahl von Leitern 5 (in der vorliegenden Ausführung acht), die um das Chip-Pad 4 herum angeordnet sind und jeweils einen Innenleiter 51 und einen Außenleiter 52 aufweisen, Drahtleitungen 6, welche jeweils Anschlusspads 22 des Magnetsensorchips 2 und Innenleiter 51 elektrisch verbinden, sowie Einkapselungsharzkörper 7, die den Magnetsensorchip 2, das Chip-Pad 4, Innenleiter 51 und die Drahtleitungen 6 als Einheit versiegeln.
  • Das Chip-Pad 4 hat eine Montagefläche 41, die in Draufsicht eine annähernd quadratische Form hat und an welcher der Magnetsensorchip 2 montiert ist, sowie Aufhängungsleiter 42, die zu vier Ecken des Chip-Pads 4 führen und das Chip-Pad 4 an einem Rahmenteil 11 des Leiterrahmens 10 abstützen (siehe 5), der später beschrieben wird.
  • Öffnungsbereiche 43, mit denen sich vier Ecken 21 des montierten Magnetsensors 2 überlappen, sind unabhängig voneinander (ohne sich gegenseitig fortzusetzen) an der Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 ausgebildet. In Draufsicht auf das Chip-Pad 4 und den Magnetsensorchip 2, der an seiner Montagefläche 41 montiert ist, sind die vier Ecken 21 des Magnetsensorchips 2 physisch in vier Öffnungsbereichen 43 enthalten, die jeweils an der Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 ausgebildet sind. Sofern nicht die Ecken 21 des Magnetsensorchips 2 mit den Öffnungsbereichen 43 überlappen, wird der Detektionsfehler erhöht, wenn eine Beanspruchung aufgrund von Wärmeerzeugung oder dergleichen zum Zeitpunkt des Betriebs erfolgt. Weiter ist die Form des Öffnungsbereichs 43 nicht eingeschränkt. Jedoch ist eine annähernd kreisrunde Form, eine annähernd elliptische Form und dergleichen veranschaulicht.
  • Eine Gesamtfläche der vier Öffnungsbereiche 43, die in dem Chip-Pad 4 ausgebildet sind, beträgt 20% oder mehr der Fläche des Chip-Pads 4, und reicht vorzugsweise von 20% bis 40%. Wie deutlich aus einem später noch zu beschreibenden Beispiel hervorgeht, ist dann, wenn ein Verhältnis der Gesamtfläche der Öffnungsbereiche 43 bezüglich der Fläche des Chip-Pads 4 (ein Öffnungsverhältnis der Öffnungsbereiche 43) weniger als 20% beträgt, ein Detektionsfehler größer. Zudem kann dann, wenn das Öffnungsverhältnis der Öffnungsbereiche 43 über 40% steigt, die Haftkraft des Magnetsensorchips 2 an der Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 geringer sein, und ein Abstand zwischen den aneinandergrenzenden Öffnungsbereichen 43 in einer Richtung entlang der Seitenflächen 4a und 4b des Chip-Pads 4, die in Draufsicht eine annähernd quadratische Form haben (in Längsrichtung und lateraler Richtung eines in 1B gezeigten Beispiels), ist geringer und die Festigkeit des Chip-Pads 4 kann vermindert sein. Zudem drückt sich die Fläche des Chip-Pads 4 durch das Produkt (La × Lb) des Abstands La zwischen zwei Seiten 4a und 4a aus, die in einer Richtung (in lateraler Richtung in dem in 1B gezeigten Beispiel) des Chip-Pads 4 entgegengesetzt liegen und annähernd parallel verlaufen, und einem weiteren Abstand Lb zwischen zwei Seiten 4b und 4b, die in der anderen Richtung (in Längsrichtung in dem in 1B gezeigten Richtung) entgegengesetzt liegen, die orthogonal zu der genannten Richtung ist, und annähernd parallel verlaufen.
  • In Draufsicht auf das Chip-Pad und den Magnetsensorchip 2 in 1A beträgt ein Verhältnis (Überlappungsverhältnis) von Bereichsflächen, wo die vier Ecken 21 des Magnetsensorchips 2 (schraffierte Abschnitte in 1A) die Flächen der vier Öffnungsbereiche 43 überlappen, jeweils 40% oder mehr. Wenn das Flächenverhältnis (Überlappungsverhältnis) geringer als 40% ist, wird ein Detektionsfehler in der Magnetsensorvorrichtung 1 größer. Weiter ist ein oberer Grenzwert für das Flächenverhältnis (Überlappungsverhältnis) nicht eingeschränkt, solange die Ecken 21 des Magnetsensorchips 2 an den jeweiligen Öffnungsbereichen 43 positioniert sind. Wenn beispielsweise die Öffnungsbereiche 43 kreisförmig sind, wenn das Flächenverhältnis 70% übersteigt, dann können die Ecken 21 des annähernd quadratischen Magnetsensorchips 2 nicht an den Öffnungsbereichen 43 positioniert werden und der Detektionsfehler wird aufgrund der Beanspruchung erhöht, die in den Ecken 21 des Magnetsensorchips 2 in Verbindung mit der Wärmeerzeugung zum Zeitpunkt des Betriebs konzentriert auftritt.
  • Das das Chip-Pad 4 bildende Material ist nicht weiter eingeschränkt, sondern es kann jegliches bekannte, leitungsfähige Material verwendet werden. Als leitungsfähiges Material wird beispielsweise Kupfer, Edelstahl, Aluminium, Eisen, Ruthenium, Silber und dergleichen angegeben.
  • Der Magnetsensorchip 2 enthält zumindest ein magnetisches Detektionselement. Der Magnetsensorchip 2 kann ein Paar von magnetischen Detektionselementen enthalten, die in Reihe geschaltet sind, ebenso wie zumindest ein magnetisches Detektionselement. Dabei hat der Magnetsensorchip 2 zwei Wheatstonesche Brückenschaltungen, die ein Paar von ersten magnetischen Detektionselementen enthalten, die in Reihe geschaltet sind, sowie ein Paar von zweiten magnetischen Detektionselementen, die in Reihe geschaltet sind.
  • Wie in 3 gezeigt ist, enthält die erste Wheatstonesche Brückenschaltung 2A in dem Magnetsensorchip 2 einen Stromanschluss V1, einen Masseanschluss G1, zwei Ausgangsanschlüsse E11 und E12, ein Paar von ersten magnetischen Detektionselementen R11 und R12, die in Reihe geschaltet sind, und ein Paar von zweiten magnetischen Detektionselementen R13 und R14, die in Reihe geschaltet sind. Erste Enden der magnetischen Detektionselemente R11 und R13 sind jeweils mit dem Stromanschluss V1 verbunden. Das zweite Ende des magnetischen Detektionselements R11 ist mit einem ersten Ende des magnetischen Detektionselements R12 und dem Ausgangsanschluss E11 verbunden. Das zweite Ende des magnetischen Detektionselements R13 ist mit einem ersten Ende des magnetischen Detektionselements R14 und dem Ausgangsanschluss E12 verbunden. Die zweiten Enden der magnetischen Detektionselemente R12 und R14 sind jeweils mit dem Masseanschluss G1 verbunden. Eine Stromquellenspannung mit vorbestimmter Größe ist an den Stromquellenanschluss V1 angelegt und der Masseanschluss G1 ist mit der Masse verbunden.
  • Die zweite Wheatstonesche Brückenschaltung 2B umfasst einen Stromquellenanschluss V2, einen Masseanschluss G2, zwei Ausgangsanschlüsse E21 und E22, ein Paar von ersten magnetischen Detektionselementen R21 und R22, die in Reihe geschaltet sind, und ein Paar von zweiten magnetischen Detektionselementen R23 und R24, die in Reihe geschaltet sind. Erste Enden der magnetischen Detektionselemente R21 und R23 sind jeweils mit dem Stromanschluss V2 verbunden. Das zweite Ende des magnetischen Detektionselements R21 ist mit einem ersten Ende des magnetischen Detektionselements R22 und dem Ausgangsanschluss E21 verbunden. Das zweite Ende des magnetischen Detektionselements R23 ist mit einem ersten Ende des magnetischen Detektionselements R24 und dem Ausgangsanschluss E22 verbunden. Die zweiten Enden der magnetischen Detektionselemente R22 und R24 sind jeweils mit dem Masseanschluss G2 verbunden. Eine Stromquellenspannung mit einer vorbestimmten Größe wird an den Stromquellenanschluss V2 angelegt und der Masseanschluss G2 ist mit der Masse verbunden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform können MR-Elemente, wie etwa ein TMR-Element oder ein GMR-Element, als magnetische Detektionselemente R11 bis R14 und R21 bis R24 verwendet werden, die in der ersten und in der zweiten Wheatstoneschen Brückenschaltung 2A bzw. 2B enthalten sind, wobei das TMR-Element besonders bevorzugt ist. Das TMR-Element und das GMR-Element haben eine feste Magnetisierungsschicht, wo deren Magnetisierungsrichtung festgelegt ist, eine freie Schicht, wo deren Magnetisierungsrichtung entsprechend einer Richtung von einem anzulegenden Magnetfeld veränderlich ist, und eine nichtmagnetische Schicht, die zwischen der festen Magnetisierungsschicht und der freien Schicht angeordnet ist.
  • Wie in 4 gezeigt ist, hat das MR-Element insbesondere eine Mehrzahl von unteren Elektroden 91, eine Mehrzahl von MR-Folien 80 und eine Mehrzahl von oberen Elektroden 42. Die Mehrzahl von unteren Elektroden 91 ist an einem Substrat (nicht dargestellt) angeordnet. Jede untere Elektrode 91 hat eine längliche, schmale Form. Ein Spalt ist zwischen zwei unteren Elektroden 91 ausgebildet, die in Längsrichtung der unteren Elektrode 91 aneinandergrenzen. Die MR-Folien 80 sind jeweils in der Nähe der beiden Enden in Längsrichtung an der Oberseite der unteren Elektrode 91 vorgesehen. Die MR-Folie 80 enthält eine freie Schicht 81, eine nichtmagnetische Schicht 82, eine feste Magnetisierungsschicht 83 und eine antiferromagnetische Schicht 84, die in der jeweiligen Reihenfolge von der Seite der unteren Elektrode 91 her aufgetragen sind. Zudem ist eine Deckschicht (nicht dargestellt) zwischen der unteren Elektrode 91 und der freien Schicht 81 vorgesehen, um diese elektrisch zu verbinden, und eine Unterschicht (nicht dargestellt) ist zwischen der antiferromagnetischen Schicht und der oberen Elektrode 92 vorgesehen. Die antiferromagnetische Schicht 84 ist aus einem antiferromagnetischen Material hergestellt und erfüllt die Aufgabe, die Magnetisierungsrichtung der festen Magnetisierungsschicht 83 festzulegen, indem eine Austauschkopplung mit der festen Magnetisierungsschicht 83 bewirkt wird. Die Mehrzahl von oberen Elektroden 92 ist an der Mehrzahl von MR-Folien 80 vorgesehen. Jede obere Elektrode 92 hat eine längliche und schmale Form und ist an zwei unteren Elektroden 91 vorgesehen, die in Längsrichtung der unteren Elektroden 91 aneinandergrenzen, und verbindet elektrisch die antiferromagnetischen Schichten 84 von den beiden aneinandergrenzenden MR-Folien 80. Zudem kann die MR-Folie 80 eine Konfiguration haben, bei welcher die freie Schicht 81, die nichtmagnetische Schicht 82, die feste Magnetisierungsschicht 83 und die antiferromagnetische Schicht 84 in der jeweiligen Reihenfolge von der Seite der oberen Elektrode 92 her aufgebracht sind.
  • Bei dem TMR-Element ist die nichtmagnetische Schicht 82 eine Tunnelbarrierenschicht. Bei dem GMR-Element ist die nichtmagnetische Schicht 82 eine nichtmagnetische, leitfähige Schicht. Bei dem TMR-Element und dem GMR-Element variieren die Widerstandswerte entsprechend dem Winkel zwischen der Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 81 und dem der festen Magnetisierungsschicht 83, und wenn der Winkel 0° beträgt (die Magnetisierungsrichtungen verlaufen parallel zueinander), ist der Widerstandwert minimiert, und wenn er 180° beträgt (die Magnetisierungsrichtungen verlaufen antiparallel zueinander), dann ist der Widerstandwert maximiert.
  • In 3 sind die Magnetisierungsrichtungen der festen Magnetisierungsschicht 83 in den magnetischen Detektionselementen R11 bis R14 und R21 bis R24 jeweils mit durchgezogenen Pfeilen angegeben. Bei dem Magnetsensorchip 2 verlaufen die Magnetisierungsrichtungen der festen Magnetisierungsschichten 83 in den magnetischen Detektionselementen R11, R14, R21 und R24 und die der festen Magnetisierungsschichten 83 in den magnetischen Detektionselementen R12, R13, R22 und R23 antiparallel zueinander. Bei dem Magnetsensorchip 2 werden Signale S11 und S12 von Sinuswellen, die eine Stärke eines Magnetfelds angeben, von den Ausgangsanschlüssen E11 und E12 entsprechend der Änderungen in der Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 81 in Verbindung mit der Änderung eines äußeren Magnetfeldes ausgegeben, und es werden Signale S21 und S22 von Kosinuswellen, die die Stärke eines Magnetfelds angeben, von den Ausgangsanschlüssen E21 und E22 ausgegeben.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Magnetsensorchip 2 über eine Verbindungsschicht 3 an die Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 gebondet und fixiert. Als Material, welches die Verbindungsschicht 3 bildet, kann beispielsweise eine leitfähige Paste, eine isolierende Paste, eine Chipbefestigungsfolie (die attached film, DAF) und dergleichen verwendet werden.
  • Die Verbindungsschicht 3, welche den Magnetsensorchip 2 mit der Montageschicht 41 des Chip-Pads 3 verbindet und daran befestigt, ist in Draufsicht annähernd kreuzförmig. Um eine Erhöhung des Detektionsfehlers aufgrund von thermischer Beanspruchung auf den Magnetsensorchip 2 zu vermeiden, sind bei der vorliegenden Ausführungsform die vier Öffnungsbereiche 43 an der Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 ausgeführt. Während eine Leckage von die Verbindungsschicht 3 bildendem Material aus den Öffnungsbereichen 43 dadurch vermieden wird, dass die Verbindungsschicht 3, die zwischen dem Magnetsensorchip 2 und der Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 eingesetzt ist, in Draufsicht eine annähernd kreuzförmige Form erhält, kann folglich der Magnetsensorchip 2 sicher an die Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 gebondet und fixiert werden.
  • Drahtleitungen 6 verbinden die Anschlusspads 22 des Magnetsensorchips 2 und den Innenleiter 51 elektrisch miteinander, wobei ein Bonddraht in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Bei den Leitern 5 handelt es sich um eine Elektrode, die zum Ausgeben eines Signals, das in dem Magnetsensorchip 2 erzeugt wird, an eine Außenseite der Magnetsensorvorrichtung 1 verwendet wird, und die Innenleiter 51 enthält, die elektrisch mit den Anschlusspads 22 des Magnetsensorchips 2 über Leitungen 6 verbunden sind, sowie Außenleiter 52, die jeweils als Teil zum Montieren der Magnetsensorvorrichtung 1 fungieren. Die Innenleiter 51 sind Abschnitte, die aus den Leitern 5 heraus in den Einkapslungsharzkörpern 7 eingeschlossen sind, und die Außenleiter 52 sind Abschnitte, die zur Außenseite der Einkapselungsharzkörper 7 freiliegen.
  • Als Material zum Ausbilden der Leiter 5 können bekannte, leitfähige Materialien, die die gleichen wie für das Chip-Pad 4 sind (wie etwa Kupfer, Edelstahl, Aluminium, Eisen, Ruthenium oder Silber), und dergleichen verwendet werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Leiter 5 (Innenleiter 51 und Außenleiter 52) in einer Ebene angeordnet, die eine im wesentlichen mittige Position in Richtung der Materialdicke des Magnetsensorchips 2 umfasst, der an der Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 montiert (gebondet und fixiert) ist, und sind in einer Ebene positioniert, die parallel zur Montagefläche 41 verläuft (siehe 2), jedoch nicht auf diese Ausführung beschränkt sind, und die Leiter 5 (Innenleiter 51 und Außenleiter 52) können an der gleichen Ebene wie das Chip-Pad 4 positioniert sein. Da die Leiter 5 (Innenleiter 51 und Außenleiter 52) an der Ebene positioniert werden, wenn die Außenleiter 52 im Wesentlichen in der Mitte der Materialdickenrichtung der Magnetsensorvorrichtung 1 positioniert werden, kann die Materialdicke der Einkapslungsharzkörper 7 (Harzmaterial), die in Richtung der Materialdicke des Magnetsensorchips 2 übereinander geordnet sind, annähernd die gleiche sein; dadurch kann der Detektionsfehler der Magnetsensorvorrichtung 1 weiter vermindert werden.
  • Zudem kann selbst dann, wenn die Leiter 5 und das Chip-Pad 4 an der gleichen Ebene positioniert sind, ein Detektionsfehler an dem Magnetsensor 1 weiter reduziert werden, indem die Materialdicke der Einkapselungsharzkörper 7 (Harzmaterial) annähernd angeglichen wird, die in Richtung der Materialdicke des Magnetsensorchips 2 übereinander geordnet sind.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform soll das die Einkapselungsharzkörper 7 bildende Harzmaterial nicht eingeschränkt sein, sondern es kann das Harzmaterial verwendet werden, das für eine mit Harz versiegelte Halbleitereinrichtung und dergleichen verwendet wird.
  • Bei der Magnetsensorvorrichtung 1 mit der oben erläuterten Konfiguration wird die aufgrund von Wärmeerzeugung zum Zeitpunkt des Betriebs hervorgerufene Beanspruchung in der Richtung, in welche die vier Ecken 21 des Magnetsensorchips 2 zur Seite des Chip-Pads 4 verformt wird, konzentriert. Zu diesem Zeitpunkt werden, solange nicht die Öffnungsbereiche 43 in dem Chip-Pad 4 ausgebildet sind, aufgrund einer Kraft, die in einer entgegengesetzten Richtung zu der Richtung, in welcher die Beaufschlagung erfolgt (eine Richtung zum Chip-Pad 4 hin ausgehend von dem Magnetsensorchip 2), auf die Ecken 21 des Magnetsensorchips 2 von der Seite des Chip-Pads 4 her, wenn die thermische Beanspruchung, die in den Ecken 21 konzentriert ist, sich abschwächt, die Ecken 21 in einer Richtung weg von dem Chip-Pad 4 verformt. Da jedoch in der vorliegenden Ausführungsform die Ecken 21, in welchen die thermische Beanspruchung konzentriert ist, an den Öffnungsbereichen 43 an der Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 positioniert sind, können die Öffnungsbereiche 43 als Puffer für die thermische Beanspruchung dienen, wodurch die Verformung des Magnetsensorchips 2 unterdrückt wird. Entsprechend der Magnetsensorvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführung kann selbst dann, wenn die thermische Beanspruchung aufgrund von Wärmeerzeugung zum Zeitpunkt des Betriebs erfolgt, eine Erhöhung des Detektionsfehlers vermieden werden.
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 kann beispielhaft wie nachfolgend erläutert hergestellt sein.
  • Zunächst wird ein Leiterrahmen 10 (siehe 5) bereitgestellt, der ein Rahmenteil 11, das innerhalb des Rahmenteils 11 angeordnete Chip-Pad 4, einen Aufhängungsleiter 42, der das Chip-Pad 4 und das Rahmenteil 11 fortsetzt, und eine Mehrzahl von Leitern 5 enthält, die zum Rahmenteil 11 fortgesetzt werden und um das Chip-Pad 4 herum angeordnet sind. Zudem umfasst die vorliegende, beispielhafte Ausführungsform den Leiterrahmen 10 mit einem Chip-Pad 4, jedoch ist der Leiterrahmen 10 nicht darauf beschränkt, und es ist ein sogenannter Mehrflächenrahmen mit einer Mehrzahl von Chip-Pads 4 auch denkbar.
  • Dann wird ein die Verbindungsschicht 3 bildendes Material an eine Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 des Leiterrahmens 10 annähernd mit Kreuzform aufgebracht, der Magnetsensorchip 2 über die Verbindungsschicht 3 fixiert und gebondet, und das Anschlusspad 22 der Magnetsensors 2 und der Innenleiter 51 werden über die Drahtleitung 6 elektrisch verbunden, die beispielsweise aus Gold hergestellt ist (siehe 6A). Beim Fixieren und Boden des Magnetsensorchips 2 an den Chip-Pad 4 können sämtliche Ecken 21 des Magnetsensorchips 2 an den Öffnungsbereichen 43 positioniert werden, die in dem Chip-Pad 4 ausgebildet sind.
  • Anschließend wird der Leiterrahmen 10 in eine Form eingepasst und der Magnetsensorchip 2, das Chip-Pad 4, der Innenleiter 51, der Aufhängungsleiter 42 und die Drahtleitung 6 werden mit den Einkapselungsharzkörpern 7 so versiegelt, dass die Außenleiter 52 zur Außenseite freiliegen (siehe 6B).
  • Danach wird der Leiterrahmen 10, der mit den Einkapselungsharzkörpern 7 versiegelt ist, aus der Form herausgenommen und der Leiter 5 und der Aufhängungsleiter 42 werden so abgeschnitten, dass der Außenleiter 52 zur Außenseite freiliegt. Damit ist die Magnetsensorvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform fertiggestellt.
  • Die oben erläuterte Ausführungsform soll das Verständnis der vorliegenden Erfindung erleichtern und versteht sich keineswegs einschränkend für die vorliegende Erfindung. Daher ist jedes in der Ausführungsform offenbarte Element Teil einer Ausgestaltung, einschließlich sämtlicher Änderungen von Ausführungen und Äquivalenten, die zum technischen Umfang der vorliegenden Erfindung gehören.
  • [Beispiele]
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Beispielen und dergleichenerläutert, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die nachstehenden Beispiele beschränkt.
  • [Beispiel 1]
  • Es wurde die Magnetsensorvorrichtung 1 mit der in 1A und 2 gezeigten Konfiguration bereitgestellt. Bei dieser Magnetsensorvorrichtung 1 wurde ein Durchmesser der vier kreisförmigen Öffnungsbereichen 43 auf 0,46 mm eingestellt, eine Fläche des Chip-Pads 4 wurde auf 1,69 mm2 eingestellt und ein Überlappungsverhältnis (ein Flächenverhältnis von Abschnitten, wo die Ecken 21 des Magnetsensorchips 2 überlappen (schraffierte Abschnitte in 1A) zu der Fläche von Öffnungsbereichen 43) wurde auf 45% festgelegt. Bei einer Vorrichtung zum Detektieren eines Drehwinkels, bei welcher die Magnetsensorvorrichtung 1 von Beispiel 1 verwendet wird, wurde der Detektionsfehler (deg) eines Drehwinkels in der Magnetsensorvorrichtung 1 erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Beispiel 2]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 1, mit Ausnahme, dass der Durchmesser der vier Öffnungsbereiche 43 auf 0,40 mm eingestellt wurde, und es wurde ein Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Beispiel 3]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hatte eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 1, mit Ausnahme, dass der Durchmesser der vier Öffnungsbereiche 43 auf 0,36 mm eingestellt wurde, und es wurde eine Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Beispiel 4]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 1, mit Ausnahme, dass der Durchmesser der vier Öffnungsbereiche 43 auf 0,33 mm eingestellt wurde, und es wurde ein Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Beispiel 5]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 4, mit Ausnahme, dass das Überlappungsverhältnis auf 40% festgelegt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Beispiel 6]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 4, mit Ausnahme, dass das Überlappungsverhältnis auf 55% festgelegt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Beispiel 7]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 4, mit Ausnahme, dass das Überlappungsverhältnis auf 70% festgelegt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Beispiel 8]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 2, mit Ausnahme, dass das Überlappungsverhältnis auf 40% festgelegt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Beispiel 9]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 1, mit Ausnahme, dass das Überlappungsverhältnis auf 40% festgelegt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Beispiel 10]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 1, mit Ausnahme, dass das Überlappungsverhältnis auf 70% festgelegt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Vergleichsbeispiel 1]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 1, mit Ausnahme, dass der Durchmesser der vier Öffnungsbereiche 43 auf 0,30 mm eingestellt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Vergleichsbeispiel 2]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 1, mit Ausnahme, dass der Durchmesser der vier Öffnungsbereiche 43 auf 0,20 mm eingestellt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Vergleichsbeispiel 3]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die in Beispiel 1, mit Ausnahme, dass der Durchmesser der vier Öffnungsbereiche 43 auf 0,10 mm eingestellt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Vergleichsbeispiel 4]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die im Vergleichsbeispiel 1, mit Ausnahme, dass das Überlappungsverhältnis auf 35% festgelegt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Vergleichsbeispiel 5]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die im Vergleichsbeispiel 1, mit Ausnahme, dass das Überlappungsverhältnis auf 25% festgelegt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 dargestellt.
  • [Vergleichsbeispiel 6]
  • Die Magnetsensorvorrichtung 1 hat eine ähnliche Konfiguration wie die im Vergleichsbeispiel 1, mit Ausnahme, dass das Überlappungsverhältnis auf 13% festgelegt wurde, und es wurde der Detektionsfehler (deg) des Drehwinkels erhalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und 7 gezeigt. [Tabelle 1]
    Durchmesser des Öffnungsbereichs (mm) Gesamtfläche des Öffnungsbereichs (mm2) Öffnungsverhältnis (%) Überlappungsverhältnis (%) Detektionsfehler (deg)
    Beispiel 1 0,46 0,665 39,33 45 0,015
    Beispiel 2 0,40 0,503 29,74 45 0,018
    Beispiel 3 0,36 0,407 24,09 45 0,020
    Beispiel 4 0,33 0,342 20,24 45 0,030
    Beispiel 5 0,33 0,342 20,24 40 0,030
    Beispiel 6 0,33 0,342 20,24 55 0,018
    Beispiel 7 0,33 0,342 20,24 70 0,015
    Beispiel 8 0,40 0,503 29,74 40 0,018
    Beispiel 9 0,46 0,665 39,33 40 0,015
    Beispiel 10 0,46 0,665 39,33 70 0,013
    Vergleichs-Beispiel 1 0,30 0,283 16,73 45 0,090
    Vergleichs-Beispiel 2 0,20 0,126 7,44 45 0,180
    Vergleichs-Beispiel 3 0,10 0,031 1,86 45 0,260
    Vergleichs-Beispiel 4 0,30 0,283 16,73 35 0,100
    Vergleichs-Beispiel 5 0,30 0,283 16,73 25 0,170
    Vergleichs-Beispiel 6 0,30 0,283 16,73 13 0,250
  • Wie deutlich aus den in Tabelle 1 und 7 gezeigten Ergebnissen für die Magnetsensorvorrichtung 1 hervorgeht, bei welcher der Magnetsensorchip 2 an der Montagefläche 41 des Chip-Pads 4 montiert ist, und bei 20% oder mehr für ein Öffnungsverhältnis derart, dass die Ecken 21 mit den Öffnungsbereichen 43 des Chip-Pads 4 überlappen und dass das Überlappungsverhältnis 40% oder höher eingestellt ist, hat sich bestätigt, dass der Detektionsfehler drastisch gesenkt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Magnetsensorvorrichtung
    2
    Magnetsensorchip
    21
    Ecke
    3
    Verbindungsschicht
    4
    Chip-Pad
    41
    Montagefläche
    43
    Öffnungsbereich
    5
    Leiter
    7
    Einkapselungsharzkörper

Claims (6)

  1. Magnetsensorvorrichtung, aufweisend: einen Magnetsensorchip, der in Draufsicht eine quadratische Form hat, und ein Chip-Pad, das eine Montagefläche aufweist, woran der Magnetsensorchip montiert ist, wobei in dem Chip-Pad Öffnungsbereiche an Positionen ausgebildet sind, mit denen sich vier Ecken des an der Montagefläche montierten Magnetsensorchips jeweils überlappen; ein Flächenverhältnis der Öffnungsbereiche zu einer Fläche des Chip-Pads 20% oder mehr beträgt; und eine Fläche von überlappenden Abschnitten des Magnetsensorchips und der Öffnungsbereiche 40% oder mehr bezogen auf die Fläche der Öffnungsbereiche in Draufsicht auf das Chip-Pad beträgt.
  2. Magnetsensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Flächenverhältnis der Öffnungsbereiche zu der Fläche des Chip-Pads bei 20% bis 40% liegt.
  3. Magnetsensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnungsbereiche unabhängig in dem Chip-Pad ausgebildet sind und dabei jeweils den vier Ecken des Magnetsensorchips entsprechen und eine annähernd kreisrunde Form oder eine annähernd elliptische Form haben.
  4. Magnetsensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Verbindungsschicht zum Fixieren des Magnetsensorchips und des Chip-Pads aneinander zwischen dem Magnetsensorchip und dem Chip-Pad angeordnet ist; und die Verbindungsschicht in Draufsicht annähernd kreuzförmig ist.
  5. Magnetsensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: Einkapselungsharzkörper, welche zumindest den Magnetsensorchip und das Chip-Pad als Einheit versiegeln.
  6. Magnetsensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Magnetsensorchip ein Magnetsensorchip enthaltend ein TMR-Element oder ein GMR-Element ist.
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