JP2004125778A

JP2004125778A - 磁気センサおよび磁気センサユニット

Info

Publication number: JP2004125778A
Application number: JP2003202106A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Saito; 斉藤　博; Hideki Sato; 佐藤　秀樹; Masayoshi Omura; 大村　昌良; Kenichi Shirasaka; 白坂　健一
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: JP4214853B2

Abstract

【課題】磁気センサにおいて、磁界の３次元的な方位を正しく測定すると共に、小型化を図ることができるようにする。
【解決手段】磁界の２方向の磁気成分に対して感応する第１の磁気センサチップ２と、磁界の少なくとも１方向の磁気成分に対して感応する第２の磁気センサチップ３とを備え、該第２の磁気センサチップの感応方向Ｃが、前記第１の磁気センサチップの２つの感応方向Ａ，Ｂを含む平面に対して鋭角に交差するように、これらの磁気センサチップ２，３が固定されていることを特徴とする磁気センサ１を提供する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁界の方位を測定する磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、外部磁界の方位測定のために磁気を検出する磁気センサが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。図２８，２９に示すように、磁気センサ５１は、磁気センサチップ５２と、この磁気センサチップ５２を外部に対して電気的に接続するための複数のリード５３と、これらを一体的に固定する樹脂モールド部５４とからなる。
【０００３】
磁気センサチップ５２は、Ｘ軸とＹ軸とにより画定される平面（以下、Ｘ−Ｙ平面と略す）に沿ってステージ５５上に配されており、外部磁界のＸ軸方向、Ｙ軸方向の磁気成分をそれぞれ検出するようになっている。
各リード５３の基端部５３ａは、金属製のワイヤー５６により磁気センサチップ５２と電気的に接続されており、リード５３の先端部５３ｂは、樹脂モールド部５４の表面から突出している。
【０００４】
このように構成された磁気センサ５１は、以下の用途に利用することが検討されている。
例えば、磁気センサ５１を体内に挿入するカテーテルの先端部やカメラ等の医療機器に搭載して、カテーテル先端の向きを検出したり、カメラの撮影方向を検出したりすることが検討されている。体内に挿入されたカテーテル先端の向きやカメラの方位は、３次元的に測定されることが求められている。
【０００５】
また、例えば、磁気センサ５１を携帯端末装置に搭載して、この携帯端末装置により地磁気を検出して方位測定を行い、測定された方位を表示パネルに表示するナビゲーション機能を携帯端末装置に付加することが検討されている。この地磁気の方位を正しく測定するためには、地磁気の３次元的な方位を測定する必要がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−５２９１８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の磁気センサチップ５１においては、外部磁界の方位測定を行う際に、磁気センサチップ５１のＸ−Ｙ平面が外部磁界の方向に対して必ずしも平行になるとは限らない。このため、外部磁界の方向が磁気センサチップ５１のＸ−Ｙ平面に対して交差している場合には、外部磁界のＸ軸方向およびＹ軸方向の磁気成分のみを検出し、Ｘ−Ｙ平面に直交する方向の磁気成分を検出することができなかった。したがって、外部磁界の３次元的な方位を正しく測定することができないという問題があった。
【０００８】
そこで、実際の外部磁界の３次元的な方位を正しく測定するために、図３０に示すように、磁気センサ５１と共に、Ｘ―Ｙ平面に直交するＺ軸方向に向けて、Ｚ軸方向の磁気成分を測定する磁気センサチップ６２を備えた磁気センサ６１を基板６３の表面６３ａに配した磁気センサユニット６４が提案されている。
【０００９】
一方で、磁気センサは、携帯端末装置やカテーテル、カメラ等の体内に挿入する医療機器への搭載が検討されているため、その小型化が求められている。
しかしながら、上記の磁気センサユニット６４では、磁気センサ６１を基板６３の表面６３ａに対して直交させた状態で搭載する構成であるため、磁気センサユニット６４のＺ軸方向に沿った厚さ寸法が大きくなるという問題があった。
また、２つの磁気センサ５１，６１を製造する必要があるため、製造コストが増加するという問題があった。
【００１０】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、磁界の３次元的な方位を正しく測定すると共に、小型化を図ることができる磁気センサを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、磁界の２方向の磁気成分に対して感応する第１の磁気センサチップと、磁界の少なくとも１方向の磁気成分に対して感応する第２の磁気センサチップとを備え、該第２の磁気センサチップの感応方向が、前記第１の磁気センサチップの２つの感応方向を含む平面に対して鋭角に交差するように、これらの磁気センサチップが固定されていることを特徴とする磁気センサを提案している。
【００１２】
この発明に係る磁気センサによれば、第１の磁気センサチップが感応する２方向を含む平面内のあらゆる方向の磁気成分を検出できる。また、第２の磁気センサチップによりこの平面と交差する方向の磁気成分を検出できるため、これら２つの磁気センサチップにより３次元空間内の３つの磁気成分を検出することになる。したがって、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定することができる。
この場合において、第１の磁気センサチップが感応する２方向を含む平面と、第２の磁気センサチップが感応する１方向とを互いに鋭角に交差させることにより、２つの磁気センサチップの感応方向を互いに直交させる場合と比較して、磁気センサの厚さ寸法の増加を抑えることができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、磁界の１方向の磁気成分に対して感応する第１の磁気センサチップと、これに交差する方向の磁界の磁気成分に対して感応する第２の磁気センサチップと、これら第１、第２の磁気センサチップの感応方向を含む平面に対して交差する方向の磁界の磁気成分に対して感応する第３の磁気センサチップとを備えることを特徴とする磁気センサを提案している。
【００１４】
この発明に係る磁気センサによれば、第１、第２の磁気センサチップにより、これらが感応する方向を含む平面内のあらゆる方向の磁気成分を検出できる。また、第３の磁気センサチップによりこの平面と交差する方向の磁気成分を検出できるため、これら３つの磁気センサチップにより、３次元空間内の３つの磁気成分を検出することになる。したがって、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定することができる。
【００１５】
また、例えば、第３の磁気センサチップの感応方向を、第１、第２の磁気センサチップが感応する方向を含む平面に対して鋭角に交差させた場合には、この平面に対して直交させる場合と比較して、磁気センサの厚さ寸法の増加を抑えることができる。
さらに、それぞれ１つの感応方向を有する磁気センサチップを使用するため、１種類の磁気センサチップを複数使用することにより磁気センサを構成することが可能となり、製造コストの増加を抑えることができる。
【００１６】
請求項３に係る発明は、それぞれ磁界の２方向の磁気成分に対して感応する２つの磁気センサチップを備え、これら磁気センサチップの各々の２つの感応方向を含む平面が相互に交差するように、これらの磁気センサチップが固定されていることを特徴とする磁気センサを提案している。
【００１７】
２つの磁気センサチップは、各々の平面内のあらゆる方向の磁気成分を検出できる。また、各々の平面が相互に交差するため、これら２つの磁気センサチップにより、３次元空間内の４つの磁気成分を検出することが可能となる。したがって、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定することができる。
【００１８】
また、例えば、２つの磁気センサチップが感応する方向を含む平面を互いに鋭角に交差させた場合には、互いに直交させるように配置する場合と比較して、磁気センサの厚さ寸法の増加を抑えることができる。
さらに、２つの感応方向を有する磁気センサチップを使用するため、一種類の磁気センサチップにより磁気センサを構成することが可能となり、製造コストの増加を抑えることができる。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気センサにおいて、前記磁気センサチップが、同一パッケージ内に配置されると共に、パッケージ底面に対して前記感応方向を傾斜させて配置されていることを特徴とする磁気センサを提案している。
【００２０】
この発明に係る磁気センサによれば、複数の磁気センサチップがパッケージ内において傾斜した状態に確実に保持できる。また、パッケージ底面を回路基板の表面に合わせるように、磁気センサを配置するだけでよいので、磁気センサを容易に回路基板に搭載することができる。
【００２１】
請求項５に係る発明は、パッケージの内部に固定され、磁界の少なくとも１方向の磁気成分に対して感応する１つの磁気センサチップを備え、該磁気センサチップの感応方向が、前記パッケージの底面に対して鋭角に傾斜していることを特徴とする磁気センサを提案している。
【００２２】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載した２つの磁気センサと、前記磁気センサを搭載する回路基板とを備え、少なくとも一方の磁気センサに設けられた磁気センサチップが、磁界の２方向の磁気成分に対して感応し、前記パッケージの底面が前記回路基板の表面や裏面に沿うように、かつ、他方の磁気センサチップの感応方向が前記一方の磁気センサチップの２つの感応方向を含む平面に対して交差するように、各磁気センサを前記回路基板の少なくとも表面若しくは裏面のいずれかに配することを特徴とする磁気センサユニットを提案している。
【００２３】
請求項７に係る発明は、請求項５に記載した３つの磁気センサと、これら磁気センサを搭載する回路基板とを備え、前記パッケージの底面が前記回路基板の表面や裏面に沿うように、かつ、第１の磁気センサチップの感応方向が第２の磁気センサチップの感応方向に対して交差するように、かつ、第３の磁気センサチップの感応方向が前記第１、第２の磁気センサチップの感応方向を含む平面に対して交差するように、各磁気センサを前記回路基板の少なくとも表面若しくは裏面のいずれかに配することを特徴とする磁気センサユニットを提案している。
【００２４】
請求項８に係る発明は、請求項４に記載の磁気センサと、請求項５に記載の磁気センサと、これら磁気センサを搭載する回路基板とを備え、前記パッケージの底面が前記回路基板の表面や裏面に沿うように、かつ、一の磁気センサチップの感応方向が、他の磁気センサチップの感応方向に対して交差するように、各磁気センサを前記回路基板の少なくとも表面若しくは裏面のいずれかに配することを特徴とする磁気センサユニットを提案している。
【００２５】
請求項９に係る発明は、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の磁気センサユニットにおいて、少なくとも２つの前記磁気センサを互いに隣接させて、前記回路基板の表面に配することを特徴とする磁気センサユニットを提案している。
【００２６】
請求項１０に係る発明は、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の磁気センサユニットにおいて、少なくとも２つの前記磁気センサを前記回路基板の表面に重ね合わせて配することを特徴とする磁気センサユニットを提案している。
【００２７】
請求項１１に係る発明は、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の磁気センサユニットにおいて、少なくとも前記回路基板の表面および裏面に前記磁気センサが１つずつ配されることを特徴とする磁気センサユニットを提案している。
【００２８】
これらの発明に係る磁気センサや磁気センサユニットによれば、少なくとも１つの磁気センサチップを備えた磁気センサを予め複数用意し、各磁気センサチップの感応方向が相互に交差するように磁気センサユニットを構成する。これにより、磁気センサユニットが３次元空間内の磁気成分を検出して、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定することが可能となる。
また、磁気センサユニットは、パッケージの底面を回路基板の表面や裏面に合わせて配されるため、各磁気センサチップの感応方向が相互に鋭角に交差することになり、従来のように、２つの磁気センサの感応方向を互いに直交させる場合と比較して、厚さ寸法の増加を抑えることができる。
【００２９】
さらに、パッケージ底面を回路基板の表面に合わせるように、磁気センサを配置するだけでよいため、磁気センサを容易に回路基板に搭載することができる。
なお、２つの磁気センサを回路基板の表面に重ね合わせて配したり、回路基板の表面および裏面に１つずつ配する場合には、回路基板における磁気センサの搭載面積を小さく形成できるため、回路基板を小さく形成して磁気センサユニットの小型化も図ることができる。
【００３０】
請求項１２に係る発明は、請求項９または請求項１０に記載の磁気センサユニットにおいて、前記回路基板の表面に固定され、複数の前記磁気センサを覆い隠す蓋体を備えることを特徴とする磁気センサユニットを提案している。
【００３１】
これらの発明に係る磁気センサユニットによれば、蓋体により回路基板の表面に配された磁気センサを覆い隠されるため、磁気センサと回路基板との電気的な接続を保護できると共に、磁気センサユニットを容易に取り扱うことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１から図３はこの発明に係る一実施形態を示しており、この実施の形態に係る磁気センサは、外部磁界の向きと大きさを測定するものである。この磁気センサ１は、図１，２に示すように、２つの磁気センサチップ（第１の磁気センサチップ、第２の磁気センサチップ）２，３と、これら磁気センサチップ２，３を外部に対して電気的に接続するための複数のリード４と、これら磁気センサチップ２，３およびリード４を一体的に固定する樹脂モールド部（パッケージ）５とからなる。
【００３３】
磁気センサチップ２，３は、平面視矩形の板状に形成されており、それぞれステージ６，７にそれぞれ搭載されている。また、これら磁気センサチップ２，３は、樹脂モールド部５の内部に埋まっており、各リード４の基端部４ａよりも樹脂モールド部５の上面５ｃ側に配置されている。さらに、これら磁気センサチップ２，３は、樹脂モールド部５の下面（底面）５ａに対して傾斜すると共に、磁気センサチップ２，３の一端部２ｂ，３ｂが樹脂モールド部５の上面５ｃ側に向くと共に、その表面２ａ，３ａが相互に角度θをもって鋭角に傾斜している。
なお、ここで鋭角とは、ステージ６の表面６ａと、ステージ７の裏面７ｂとのなす角度θである。
【００３４】
磁気センサチップ２は、外部磁界の２方向の磁気成分に対してそれぞれ感応するものであり、これら２つの感応方向は、磁気センサチップ２の表面２ａに沿って互いに直交する方向（Ａ方向およびＢ方向）となっている。
また、磁気センサチップ３は、外部磁界の１方向の磁気成分に対して感応するものであり、その感応方向は、磁気センサチップ３の表面３ａに沿って、かつ、Ａ，Ｂ方向により画定される平面（Ａ−Ｂ平面）と鋭角に交差する方向（Ｃ方向）となっている。
【００３５】
各リード４は、銅材等の金属材料からなり、基端部４ａ、先端部４ｂ、およびこれら基端部４ａおよび先端部４ｂを連結する連結部４ｃとから形成され、クランク状の断面形状を有する。
各リード４の基端部４ａは、その一部が樹脂モールド部５の内部に埋まっており、金属製のワイヤー８により磁気センサチップ２，３と電気的に接続されている。また、各リード４の先端部４ｂおよび連結部４ｃは、樹脂モールド部５の側面５ｂの外方に位置しており、先端部４ｂは、樹脂モールド部５の下面５ａよりも下方に配置されている。
【００３６】
以上のように構成された磁気センサ１の製造方法について説明する。
はじめに、薄板状の金属板にプレス加工もしくはエッチング加工、あるいはこの両方の加工を施すことにより、リード４およびステージ６，７が一体的につなぎ合わされたリードフレーム（図示せず）を形成しする。次いで、リードフレームのうち、ステージ６，７の表面６ａ，７ａにそれぞれ磁気センサチップ２，３を接着すると共に、ワイヤー８を配して磁気センサチップ２，３とリード４とを電気的に接続する。
【００３７】
そして、ステージ６，７の部分を所定の角度に傾斜させるようにリードフレームに塑性変形または弾性変形、もしくはこれら両方を含む変形を施し、この状態にて樹脂モールド部５により磁気センサチップ２，３を固定する。最後に、各リード４およびステージ６，７を相互に切り離して、磁気センサ１の製造が終了する。
なお、上記の磁気センサ１の製造方法においては、リードフレームの変形の後に、磁気センサチップ２，３をステージ６，７に搭載し、ワイヤー８を配するとしてもよい。
【００３８】
この磁気センサ１は、例えば、図示しない携帯端末装置内の回路基板に搭載される。この回路基板には、樹脂モールド部により包み込まれたＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ；高密度集積回路）が別途搭載されており、このＬＳＩは、磁気センサ１からの出力信号の処理を行う。この携帯端末装置では、磁気センサ１により測定した地磁気の方位を携帯端末装置の表示パネルに示すようになっている。以下に、磁気センサ１による地磁気の方位測定について説明する。
【００３９】
すなわち、磁気センサチップ２，３は、Ａ，Ｂ方向およびＣ方向に沿った地磁気成分をそれぞれ検出し、それぞれの地磁気成分に略比例した値Ｓａ、ＳｂおよびＳｃを出力するようになっている。
ここで、地磁気方向がＡ−Ｂ平面に沿っている場合には、出力値Ｓａは、図３に示すように、磁気センサチップ２のＢ方向が東または西を向いた際にそれぞれ最大値または最小値となり、Ｂ方向が南または北を向いている場合に０となる。
【００４０】
また、出力値Ｓｂは、磁気センサチップ２のＢ方向が北または南を向いている場合にそれぞれ最大値または最小値となり、Ｂ方向が東または西を向いている場合に０となる。
なお、グラフ中の出力値ＳａおよびＳｂは、規格化された値であり、実際に磁気センサ１から出力される値をＬＳＩにおいて実際の出力値の最大値と最小値との差の１／２で除した値となっている。
【００４１】
この際に、携帯端末装置の表示パネルに表示する方位は、東を０°として、南、西、および北の順に回転するにつれて角度の値が増大するように定義される方位ａを、例えば、下記表１に示した数式に基づいて決定する。
【００４２】
【表１】

【００４３】
また、地磁気方向がＡ−Ｂ平面に対して交差している場合には、磁気センサチップ２に加えて、磁気センサチップ３によりＣ方向に沿った地磁気成分を検出し、この地磁気成分に略比例した値Ｓｃを出力する。
なお、出力値Ｓｃは、出力値Ｓａ、Ｓｂと同様に、実際に磁気センサ１から出力される値をＬＳＩにおいて、実際の出力値の最大値と最小値との差の１／２で除した値となっている。
【００４４】
そして、この出力値Ｓｃに基づいてＡ−Ｂ平面に直交する方向の地磁気成分の値を出力し、この値と出力値Ｓａ、Ｓｂとにより地磁気の方向を３次元空間内のベクトルとして測定する。
なお、Ａ−Ｂ平面とＣ方向とがなす角度θは、０°よりも大きく、９０°未満であり、理論上では、０°よりも大きい角度であれば３次元的な地磁気の方位を測定できる。ただし、実際上は２０°以上であることが好ましく、３０°以上であることがさらに好ましい。
【００４５】
上記の磁気センサ１によれば、磁気センサチップ２によりＡ−Ｂ平面内のあらゆる方向の地磁気成分を検出すると共に、磁気センサチップ３によりＣ方向に沿う地磁気成分を検出する。したがって、地磁気の方位を３次元空間内のベクトルとして測定し、３次元的な地磁気の方位を正しく測定することができる。
【００４６】
また、磁気センサチップ２，３を相互に鋭角に傾斜させているため、相互に直交させる場合と比較して、樹脂モールド部５の下面５ａから上面５ｃまでの寸法すなわち、磁気センサ１の厚さ寸法を小さくすることができ、磁気センサ１の小型化を図ることが可能となる。
【００４７】
さらに、２つの磁気センサチップ２，３が樹脂モールド部５の内部に埋められるため、磁気センサチップ２，３が傾斜した状態を確実に保持できる。
また、樹脂モールド部５の下面５ａを回路基板の表面に合わせるように、磁気センサ１を配置するだけでよいので、磁気センサ１を容易に携帯端末装置に搭載することができる。
【００４８】
なお、上記の実施の形態においては、磁気センサチップ２，３は、その一端部２ｂ，３ｂが樹脂モールド部５の上面５ｃ側に向くように傾斜するとしたが、これに限ることはなく、磁気センサチップ２，３が樹脂モールド部５の下面５ａに対して傾斜していればよい。
例えば、図４に示すように、磁気センサチップ２，３の一端部２ｂ，３ｂが樹脂モールド部５の下面側５ａに向くように傾斜するとしてもよい。また、図５，６に示すように、端部２ｄ，３ｄが樹脂モールド部５の上面５ｃ側を向くように傾斜するとしてもよい。この場合には、磁気センサチップ３の感応方向を、Ａ−Ｂ平面に交差させるように、例えば、磁気センサチップ３の表面３ａに沿ってＣ方向に直交するＤ方向とする。
【００４９】
また、磁気センサチップ２，３の表面２ａ，３ａが、樹脂モールド部５の下面５ａに対して傾斜するように配置するとしたが、これに限ることはなく、磁気センサチップ２，３が相互に傾斜していればよい。したがって、例えば、図７に示すように、磁気センサチップ２の表面２ａが底面５ａと平行となるように配置してもよい。
さらに、磁気センサチップ２，３をリード４の基端部４ａよりも上方側に配置するとしたが、これに限ることはなく、例えば、図８に示すように、リード４の基端部４ａよりも下方側に配置するとしてもよい。
【００５０】
また、磁気センサチップ２，３は、ステージ６，７の表面６ａ，７ａに接着するとしたが、これに限ることはなく、ステージ６，７の裏面６ｂ，７ｂに接着するとしてもよい。例えば、図９に示すように、磁気センサチップ３のみをステージ７の裏面７ｂに接着するとしてもよい。
【００５１】
また、樹脂モールド部５により磁気センサチップ２，３を固定するとしたが、これに限ることはなく、例えば、セラミックペーストを所定部分に充填し、これを焼結してセラミックパッケージを形成し、このセラミックパッケージにより磁気センサチップ２，３を固定するとしてもよい。
【００５２】
さらに、磁気センサチップ３の感応方向はＣ方向やＤ方向に限ることはなく、磁気センサチップ３の感応方向がＡ−Ｂ平面に交差していればよい。
また、磁気センサチップ３の感応方向は、Ｃ方向やＤ方向の１つだけに限ることはなく、例えば、図１０，１１に示すように、磁気センサチップ３の表面３ａに沿って交差する２方向（Ｃ方向、Ｅ方向）としてもよい。
【００５３】
このように構成された磁気センサ２０によれば、磁気センサチップ２，３の感応方向を含む平面が互いに交差するため、これら磁気センサチップ２，３により３次元空間内の４つの地磁気成分を検出することが可能となる。したがって、地磁気の方位を３次元空間内のベクトルとして測定し、地磁気の方位を正しく測定することができる。
【００５４】
また、磁気センサチップ２，３の感応方向を互いに鋭角に交差させているため、互いに直交させる場合と比較して、磁気センサ２０の厚さ寸法を小さくすることが可能となり、磁気センサ２０の小型化を図ることができる。
さらに、２つの感応方向を有する磁気センサチップ２，３からなるため、１種類の磁気センサチップにより磁気センサ２０を構成することが可能であり、製造コストの増加を抑えることができる。
【００５５】
また、２つの磁気センサチップ２，３に限ることはなく、例えば、図１２，１３に示すように、３つの磁気センサチップ２，３，９を使用し、各々の磁気センサチップ２，３，９が地磁気の１方向の地磁気成分に対して感応するものとしてもよい。図中における磁気センサ２，３の各々の感応方向は、互いに直交する方向（Ｆ方向、Ｇ方向）となっており、磁気センサチップ９の感応方向は、磁気センサチップ２，３の各感応方向（Ｆ方向、Ｇ方向）により形成される平面（Ｆ−Ｇ平面）と交差する方向（Ｈ方向）である。
【００５６】
このように構成された磁気センサ３０によれば、磁気センサチップ２，３によりＦ−Ｇ平面のあらゆる方向の地磁気成分を検出できる。また、磁気センサチップ９によりＦ−Ｇ平面に交差する方向の地磁気成分を検出できるため、これら３つの磁気センサチップ２，３，９により３次元空間内の３つの地磁気成分を検出することになる。したがって、地磁気の方位を３次元空間内のベクトルとして測定することが可能となり、磁気センサ３０の小型化を図ることができる。
【００５７】
また、磁気センサチップ９の感応方向（Ｈ方向）をＦ−Ｇ平面に対して鋭角に交差させるため、Ｆ−Ｇ平面に対して直交させる場合と比較して、磁気センサ３０の厚さ寸法の増加を抑えて、磁気センサ３０の小型化を図ることができる。
さらに、１つの感応方向を有する磁気センサチップ２，３，９のみにより磁気センサ３０を構成することができるため、製造コストの増加を抑えることができる。
【００５８】
なお、上記の磁気センサ２０，３０においては、磁気センサ２０，３０の小型化を考慮しない場合には、磁気センサチップ２，３、もしくは磁気センサチップ２，３，９を相互に直交する方向に配置するとしてもよい。
また、磁気センサチップ２，３は平面視で斜めに配置してもよい。この場合には、樹脂の流れ込みが良好になる効果を奏する。
【００５９】
また、磁気センサ１と樹脂モールド部により包み込まれたＬＳＩとを携帯端末装置内の回路基板に別途搭載するとしたが、同一の樹脂モールド部により一体的に固定し、これら磁気センサ１とＬＳＩとにより混成集積回路装置を構成するとしてもよい。この場合には、磁気センサ１とＬＳＩとを上下方向に重ね合わせてもよいし、隣り合わせに配置するとしてもよい。
【００６０】
さらに、磁気センサチップとＬＳＩとを同一のリードフレーム上に接着し、この状態で同一の樹脂モールド部により一体的に固定するとしてもよい。
また、この混成集積回路装置は、同一の樹脂モールド部により一体的に固定せずに、磁気センサチップとＬＳＩとを、各々別々の樹脂モールド部により包み込み、これらを金属製のステージに固定した構成であってもよい。
【００６１】
さらに、各リード４は、クランク状の断面形状を有し、その先端部４ｂが樹脂モールド部５の下面５ａよりも下方に配置されるとしたが、これに限ることはなく、リード４の一部が樹脂モールド部５の下面５ａ側に露出していればよい。
また、リード４、ワイヤー８の数および配置位置は、上記実施形態に限ることはなく、磁気センサチップの種類に応じて、磁気センサチップに対するワイヤー８の接着位置および接着する数を変えると共に、リード４の数および配置位置を変えるとしてよい。
【００６２】
また、複数の磁気センサチップ２，３，９を同一の樹脂モールド部５により固定するとしたが、これに限ることはなく、少なくとも携帯端末装置に備える回路基板に実装した状態において、複数の磁気センサチップが相互に鋭角に傾斜していればよい。
すなわち、例えば、図１４に示すように、２つの磁気成分に対して感応する１つの磁気センサチップ２を樹脂モールド部５の内部に固定すると共に、樹脂モールド部５の底面５ａに対して傾斜させた磁気センサ４０を複数用意する。そして、これら複数の磁気センサ４０を同一の回路基板４１の表面４１ａに沿って隣り合わせに配置すると共に、樹脂材料やアルミニウム等の非磁性金属材料からなる蓋体（被覆部）４２により覆い隠して、磁気センサユニット４３を構成するとしても構わない。
【００６３】
ここで、蓋体４２は、回路基板４１に半田により接着されるものであり、回路基板４１は、ポリイミドやエポキシ樹脂等の樹脂板に、銅やアルミニウムからなる多層配線を形成したものである。また、回路基板４１の裏面４１ｂには端子としてグリッドピン４１ｃが形成されており、これらグリッドピン４１ｃにより、回路基板４１と携帯端末装置の実装基板（不図示）とが電気的に接続されることになる。無論、回路基板４１は、グリッドピン４１ｃを有するＰＧＡ（Ｐｉｎ　ＧｒｉｄＡｒｒａｙ）に限ることはなく、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ）であってもよい。さらに、蓋体４２および回路基板４１により形成される空洞内には、ガスを充填しておくことが望ましいが、この蓋体４２は、特に設けなくても構わない。
なお、磁気センサ４０に搭載された各磁気センサチップ２，２は、図１５に示すように、ワイヤーボンディング８により周囲に配されたリード４に電気的に接続されており、このリード４を回路基板４１の多層配線と接続することにより、磁気センサチップ２，２と回路基板４１とが電気的に接続されることになる。
【００６４】
上記の磁気センサ４０を用いて磁気センサユニット４３を構成した場合には、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定して磁界の方位を正しく測定できると共に、磁気センサユニット４３の厚さ寸法の増加を抑えて、小型化を図ることができる。
また、樹脂モールド部５の底面５ａを回路基板４１の表面４１ａに合わせるように、磁気センサ４０を配置するだけでよいため、磁気センサ４０を容易に回路基板４１に搭載することができる。
【００６５】
さらに、上述のように複数の磁気センサ４０を表面に沿って隣り合わせに配することに限らず、例えば、図１６に示すように、複数の磁気センサ４０を回路基板４１の表面４１ａに重ね合わせて磁気センサユニット４４を構成するとしても構わない。この構成の場合においては、従来の磁気センサユニットと比較して厚さ寸法を小さく抑えることができることに加え、回路基板４１の表面積を小さく形成することが可能となるため、磁気センサユニットの小型化を図ることができる。
また、上記の磁気センサユニット４３，４４は、１種類の磁気センサ４０により構成されるため、磁気センサユニットの製造コスト削減を図ることができる。
【００６６】
また、上記の磁気センサ４０は、例えば、図１７に示すように、携帯端末装置に設けられる回路基板４１の表面４１ａに、ＣＰＵ等の他の電子部品と共に２つ搭載されるとしてもよい。また、これら磁気センサ４０は、回路基板４１の中央に搭載されたＣＰＵの両側に配されるとしてもよい。なお、他の電子部品としては、ＣＰＵの他に、各種情報を記憶するメモリチップＭ１〜Ｍ６、各種プログラムを記憶するプログラム記憶チップＭ７、無線通信を行う通信機能チップＣ１，Ｃ２、および、温度センサチップ、傾きセンサチップ、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）機能チップ、グラフィック制御チップのいずれかの機能を有する付加機能チップＣ３がある。
【００６７】
さらに、例えば、図１８に示すように、４つの磁気センサ４０を予め用意しておき、これら４つの磁気センサ４０が、ＣＰＵを囲むように回路基板４１の表面４１ａに搭載されるとしても構わない。
なお、回路基板４１の表面４１ａには、メモリチップを搭載する第１の搭載領域Ａ１、プログラム記憶チップを搭載する第２の搭載領域Ａ２、通信機能チップを搭載する第３の搭載領域Ａ３、および、前述した付加機能チップを搭載する第４の搭載領域Ａ４も形成されている。
【００６８】
また、上記のように、ＣＰＵや複数のメモリチップを携帯端末装置の回路基板４１の表面４１ａに設ける場合においても、図１９に示すように、前述と同様に回路基板４１の表面４１ａに複数の磁気センサ４０を重ね合わせて搭載しても構わない。なお、この構成においても、蓋体４２は、特に設けなくてもよい。
さらに、図２０に示すように、一方の磁気センサ４０を回路基板４１の表面４１ａに搭載し、他方の磁気センサ４０を回路基板４１の裏面４１ｂに搭載する構成としても構わない。この構成の場合には、２つの磁気センサ４０を回路基板４１の表面４１ａに重ね合わせた場合と同様に、従来の磁気センサユニットと比較して厚さ寸法を小さく抑えることができることに加え、回路基板４１の表面積を小さく形成することが可能となるため、磁気センサユニットの小型化を図ることができる。
【００６９】
なお、前述した磁気センサユニット４３，４４は、同一の磁気センサチップ２を備えた複数の磁気センサ４０により構成されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも複数の磁気センサチップにより、地磁気の方位を３次元空間内のベクトルとして測定できる構成となっていればよい。
すなわち、例えば、１つの磁気成分に対して感応する１つの磁気センサチップを備えた磁気センサを用いて磁気センサユニットを構成するとしても良い。ただし、この構成の場合には、少なくとも３つの磁気センサを用いると共に、３つの磁気センサチップの感応方向が相互に交差していることが必要となる。
また、例えば、１つの磁気成分に対して感応する１つの磁気センサチップを備えた一の磁気センサと、２つの磁気成分に対して感応する磁気センサチップを備えた他の磁気センサとにより磁気センサユニットを構成するとしても構わない。この構成の場合には、一の磁気センサの感応方向が、他の磁気センサの２つの感応方向に対して交差させるように、２つの磁気センサを回路基板４１に配する必要がある。
さらに、例えば、本発明の一実施形態において述べた２つ以上の磁気センサチップを有する一の磁気センサ１，２０，３０と、少なくとも１つの磁気成分に対して感応する磁気センサチップを備えた他の磁気センサとにより磁気センサユニットを構成するとしても良い。なお、この構成においては、他の磁気センサの感応方向が、一の磁気センサ１，２０，３０の３つの感応方向に対して交差することが好ましい。
【００７０】
また、磁気センサ４０を構成する場合には、以下に示すリードフレームを利用する。
すなわち、例えば、図２１に示すように、磁気センサチップを搭載する１つのステージ部７１と、その周囲に配されるフレーム部７２と、ステージ部７１およびフレーム部７２を連結する連結部７３とを有する金属製薄板からなるリードフレーム７５を用いる。
この連結部７３は、フレーム部７２からステージ部７１側に延びる支持部７６と、ステージ部７１と支持部７６との間に形成された折り曲げ部７７とを備えており、折り曲げ部７７を変形させることによりステージ部７１が傾斜することになる。なお、支持部７６は変形しないように形成されている。
また、例えば、折り曲げ部７６を形成せずに、図２２に示すように、リードフレーム７５の支持部７６を捻り変形可能とし、この支持部７６の変形によりステージ部７１を傾斜させるとしてもよい。これらの構成の場合には、ステージ部７１の傾斜に伴うステージ部７１の位置のずれを防止できる。
【００７１】
さらに、例えば、図２３に示すように、捻り変形可能な支持部７６をステージ部７１の中央線に沿って位置させてリードフレーム７５を構成するとしても良い。この構成の場合には、前述の２種類のリードフレーム７５よりもステージ部７１の傾斜に伴うステージ部７１の位置のずれを抑制できる。
また、例えば、図２４に示すように、平面視矩形状に形成されたステージ部７１の各角部に、フレーム部７２に連結する折り曲げ部７７を設けてリードフレーム７５を構成してもよい。この構成の場合には、ステージ部７１をリードフレーム７５の厚さ方向に沿う軸線回りのあらゆる方向に傾斜させることが可能となるため、磁気センサの製造が容易となる。
【００７２】
さらに、例えば、図２５に示すように、リードフレーム７５は、ステージ部７１の周縁部にリードフレーム７５の厚さ方向に突出する突出片７８を形成した構成としても構わない。また、例えば、図２６に示すように、リードフレーム７５は、ステージ部７１の一部を切り欠き、この切欠部に囲まれた部分をリードフレーム７５の厚さ方向に折り曲げて突出片７８を形成した構成としてもよい。これら構成の場合には、突出片７８によりステージ部７１を傾斜させることができるため、ステージ部７１をより安定した状態で傾斜させることが可能となる。
【００７３】
また、例えば、図２７に示すように、捻り変形可能な支持部７６をステージ部７１の中央線に沿って位置させると共に、中央線を挟んだステージ部７１の両端にリードフレーム７５の厚さ方向に突出する突出部７８を形成してリードフレーム７５を構成しても良い。なお、ステージ部７１の一端に形成された突出部は、他端に形成された突出部と逆の方向に突出している。
この構成の場合には、ステージ部７１の傾斜に伴うステージ部７１の位置のずれを抑制できると共に、ステージ部７１をより安定した状態で傾斜させることが可能となる。
【００７４】
また、上述した全ての磁気センサ１，２０，３０，４０は、樹脂モールド部５により一体的に固定されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも磁気センサチップが外方から見えないように構成されていればよく、例えば、内部に空洞を有する箱状部材により磁気センサ１，２０，３０，４０のパッケージを構成するとしても構わない。なお、箱状部材によりパッケージを構成する場合には、空洞内を外方に対して密閉すると共に、内部にガスを充填することが好ましい。
【００７５】
また、磁気センサ１，２０，３０や磁気センサユニット４３，４４を携帯端末装置に搭載するとしたが、この構成に限定されることなく、カテーテルやカメラ等の体内に挿入する医療機器に搭載してもよい。例えば、体内に挿入したカメラの方位を測定する場合には、体を貫通する磁界を発生させて、磁気センサ１，２０，３０や磁気センサユニット４３，４４によりその磁界の方向を測定させる。これにより、磁気センサ１，２０，３０や磁気センサユニット４３，４４と磁界との相対的な角度を３次元的に測定することができるため、磁界の方向を基準として、カメラの方位を正しく検出することができる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、２つの磁気センサチップにより３次元空間内の３つの磁気成分を検出することになり、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定するため、磁界の方位を正しく測定できる。
また、磁気センサの厚さ寸法の増加を抑え、磁気センサの小型化を図ることができる。
【００７８】
また、請求項２に係る発明によれば、３つの磁気センサチップにより３次元空間内の３つの磁気成分を検出することになり、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定するため、磁界の方位を正しく測定できる。
【００７９】
また、例えば、第３の磁気センサチップの感応方向を平面に対して鋭角に交差させた場合には、磁気センサの厚さ寸法の増加を抑え、磁気センサの小型化を図ることができる。
さらに、１つの感応方向を有する磁気センサチップを使用するため、１種類の磁気センサチップにより磁気センサを構成することが可能となり、製造コストの増加を抑えることができる。
【００８０】
また、請求項３に係る発明によれば、２つの磁気センサチップにより３次元空間内の４つの磁気成分を検出することになり、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定するため、磁界の方位を正しく測定できる。
【００８１】
また、例えば、２つの磁気センサチップの感応方向を互いに鋭角に交差させた場合には、磁気センサの厚さ寸法の増加を抑え、磁気センサの小型化を図ることができる。
さらに、２つの感応方向を有する磁気センサチップを使用するため、１種類の磁気センサチップにより磁気センサを構成することが可能となり、製造コストの増加を抑えることができる。
【００８２】
また、請求項４に係る発明によれば、複数の磁気センサチップがパッケージ内において傾斜した状態に確実に保持できる。また、パッケージ底面を回路基板の表面に合わせるように、磁気センサを配置するだけでよいので、磁気センサを容易に回路基板に搭載することができる。
【００８３】
また、請求項５から請求項１１に係る発明によれば、複数の磁気センサを回路基板に搭載することにより、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定して磁界の方位を正しく測定できると共に、磁気センサユニットの厚さ寸法の増加を抑えて、小型化を図ることができる。
また、パッケージ底面を回路基板の表面に合わせるように、磁気センサを配置するだけでよいため、磁気センサを容易に回路基板に搭載することができる。
【００８４】
さらに、請求項１０および請求項１１に係る発明によれば、２つの磁気センサを回路基板の表面に重ね合わせて配したり、回路基板の表面および裏面に１つずつ配することにより、回路基板における磁気センサの搭載面積を小さく形成できるため、回路基板を小さく形成して磁気センサユニットの小型化を図ることができる。
【００８５】
また、請求項１２に係る発明によれば、蓋体により回路基板の表面に配された磁気センサを覆い隠されるため、磁気センサと回路基板との電気的な接続を保護できると共に、磁気センサユニットを容易に取り扱うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る磁気センサを示す平面図である。
【図２】図１の磁気センサの側面図である。
【図３】図１の磁気センサの表面が地磁気の方向に沿って配されている場合における磁気センサの出力値Ｓａ、Ｓｂを示すグラフである。
【図４】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを示す側面図である。
【図５】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを示す平面図である。
【図６】図５の磁気センサの側面図である。
【図７】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを示す側面図である。
【図８】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを示す側面図である。
【図９】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを示す側面図である。
【図１０】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを示す平面図である。
【図１１】図１０の磁気センサの側面図である。
【図１２】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを示す平面図である。
【図１３】図１２の磁気センサの側面図である。
【図１４】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを用いて構成した磁気センサユニットを示す側面図である。
【図１５】図１４に示す磁気センサにおいて、磁気センサチップと回路基板との電気的な接続を示す拡大図である。
【図１６】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを用いて構成した磁気センサユニットを示す側面図である。
【図１７】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを携帯端末装置の回路基板に搭載した状態を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１８】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを携帯端末装置の回路基板に搭載した状態を示す平面図である。
【図１９】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを携帯端末装置の回路基板に搭載した状態を示す側面図である。
【図２０】この発明の他の実施形態に係る磁気センサを携帯端末装置の回路基板に搭載した状態を示す側面図である。
【図２１】磁気センサを構成するリードフレームの例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２２】磁気センサを構成するリードフレームの例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２３】磁気センサを構成するリードフレームの例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２４】磁気センサを構成するリードフレームの例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２５】磁気センサを構成するリードフレームの例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２６】磁気センサを構成するリードフレームの例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２７】磁気センサを構成するリードフレームの例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２８】従来の磁気センサの一例を示す平面図である。
【図２９】図２８の磁気センサの側面図である。
【図３０】従来の磁気センサユニットの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，２０，３０，４０・・・磁気センサ、２・・・磁気センサチップ（第１の磁気センサチップ）、３・・・磁気センサチップ（第２の磁気センサチップ）、５・・・樹脂モールド部（パッケージ）、５ａ・・・下面（底面）、９・・・磁気センサチップ（第３の磁気センサチップ）、４１・・・回路基板、４１ａ・・・表面、４１ｂ・・・裏面、４２・・・蓋体、４３，４４・・・磁気センサユニット

Claims

磁界の２方向の磁気成分に対して感応する第１の磁気センサチップと、磁界の少なくとも１方向の磁気成分に対して感応する第２の磁気センサチップとを備え、
該第２の磁気センサチップの感応方向が、前記第１の磁気センサチップの２つの感応方向を含む平面に対して鋭角に交差するように、これらの磁気センサチップが固定されていることを特徴とする磁気センサ。
磁界の１方向の磁気成分に対して感応する第１の磁気センサチップと、これに交差する方向の磁界の磁気成分に対して感応する第２の磁気センサチップと、これら第１、第２の磁気センサチップの感応方向を含む平面に対して交差する方向の磁界の磁気成分に対して感応する第３の磁気センサチップとを備えることを特徴とする磁気センサ。
それぞれ磁界の２方向の磁気成分に対して感応する２つの磁気センサチップを備え、
これら磁気センサチップの各々の２つの感応方向を含む平面が相互に交差するように、これらの磁気センサチップが固定されていることを特徴とする磁気センサ。
前記磁気センサチップが、同一パッケージ内に配置されると共に、パッケージ底面に対して前記感応方向を傾斜させて配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
パッケージの内部に固定され、磁界の少なくとも１方向の磁気成分に対して感応する１つの磁気センサチップを備え、
該磁気センサチップの感応方向が、前記パッケージの底面に対して鋭角に傾斜していることを特徴とする磁気センサ。
請求項５に記載した２つの磁気センサと、前記磁気センサを搭載する回路基板とを備え、
少なくとも一方の磁気センサに設けられた磁気センサチップが、磁界の２方向の磁気成分に対して感応し、
前記パッケージの底面が前記回路基板の表面や裏面に沿うように、かつ、他方の磁気センサチップの感応方向が前記一方の磁気センサチップの２つの感応方向を含む平面に対して交差するように、各磁気センサを前記回路基板の少なくとも表面若しくは裏面のいずれかに配することを特徴とする磁気センサユニット。
請求項５に記載した３つの磁気センサと、これら磁気センサを搭載する回路基板とを備え、
前記パッケージの底面が前記回路基板の表面や裏面に沿うように、かつ、第１の磁気センサチップの感応方向が第２の磁気センサチップの感応方向に対して交差するように、かつ、第３の磁気センサチップの感応方向が前記第１、第２の磁気センサチップの感応方向を含む平面に対して交差するように、各磁気センサを前記回路基板の少なくとも表面若しくは裏面のいずれかに配することを特徴とする磁気センサユニット。
請求項４に記載の磁気センサと、請求項５に記載の磁気センサと、これら磁気センサを搭載する回路基板とを備え、
前記パッケージの底面が前記回路基板の表面や裏面に沿うように、かつ、一の磁気センサチップの感応方向が、他の磁気センサチップの感応方向に対して交差するように、各磁気センサを前記回路基板の少なくとも表面若しくは裏面のいずれかに配することを特徴とする磁気センサユニット。
少なくとも２つの前記磁気センサを互いに隣接させて前記回路基板の表面に配することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の磁気センサユニット。
少なくとも２つの前記磁気センサを前記回路基板の表面に重ね合わせて配することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の磁気センサユニット。
少なくとも前記回路基板の表面および裏面に前記磁気センサが１つずつ配されることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の磁気センサユニット。
前記回路基板の表面に固定され、複数の前記磁気センサを一括して覆い隠す蓋体を備えることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の磁気センサユニット。