JP2004191065A - 磁気センサおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3個の磁気センサ素子102a〜102cを用いて、空間磁力の絶対値を測定するための磁気センサにおいて、3個の磁気センサ素子を接合するリードフレーム101を備え、磁気センサ素子102a,102bが接合されたインナーリード111を折り曲げて、磁気センサ素子102a〜102cの各々が直交3軸方向の磁気成分を検出するようにした。
【選択図】 図5
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサおよびその製造方法に関し、より詳細には、複数の磁気センサ素子を用いて、空間磁力の絶対値を測定する磁気センサおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、空間磁力の絶対値を測定するために、指向性の強い3個の磁気センサ素子を、直交3軸の方向に向けて固定し、それぞれの磁力成分を検出する3軸磁気センサが知られている。図1に、従来の磁気センサの構造を示す。図1(a)は、側面図であり、図1(b)は、上面図である。磁気センサは、樹脂またはセラミックの基板11と、基板11上に垂直に固定したサブ基板12a,12bおよび演算用IC14とを有している。各々の基板上には、3個の磁気センサ素子13a,13b,13cを備え、演算用IC14と電気的に接続して、検出された磁気を電気信号に変換して出力している。
【0003】
磁気センサ素子を直交3軸の方向に固定する方法として、固定ブロックの3面に、3個の磁気センサ素子を取り付けた構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、磁気センサ素子を所定の角度で取り付つけた基板を、三角柱の形状にして、磁気バイアスコイルの内部に挿入した構造が知られている(例えば、特許文献2参照)。このように、3軸の方向の磁気成分を検出するためには、磁気センサ素子を立体的に配置しなければならない。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−118149号公報(段落番号[0007]、図1)
【0005】
【特許文献2】
特開2001−356154号公報(段落番号[0016]〜[0020]、図1,2)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の基板を用いて構成すると、基板と基板とを接続するための端子とそのスペースが必要となり、構造が複雑になるとともに、磁気センサの占有体積が大きくなるという問題があった。また、構造が複雑になることで、機械的な信頼性が劣るとともに、磁気センサ素子間の相対角度精度も劣るという問題もあった。
【0007】
また、固定ブロックを用いる方法では、固定ブロックの作製に時間とコストがかかるため、磁気センサの大量生産に向いていないという問題もあった。
【0008】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数の磁気センサ素子をリードフレームに固定することにより、小型化を図った磁気センサおよびその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数の磁気センサ素子を用いて、空間磁力の絶対値を測定するための磁気センサにおいて、前記複数の磁気センサ素子を接合するリードフレームを備え、前記磁気センサ素子が接合されたインナーリードを折り曲げて、前記磁気センサ素子の各々が任意の方向の磁気成分を検出するようにしたことを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載の発明は、3個の磁気センサ素子を用いて、空間磁力の絶対値を測定するための磁気センサにおいて、前記3個の磁気センサ素子を接合するリードフレームを備え、前記磁気センサ素子が接合されたインナーリードを折り曲げて、前記磁気センサ素子の各々が直交3軸方向の磁気成分を検出するようにしたことを特徴とする。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の前記磁気センサ素子は、半導体磁気センサ素子であることをを特徴とする。
【0012】
請求項4に記載の発明は、請求項1、2または3に記載の前記磁気センサ素子が接合されたインナーリードは、前記磁気センサ素子が接合された反対の面に、補強材が接合されていることを特徴とする。
【0013】
請求項5に記載の発明は、請求項1、2または3に記載の前記磁気センサ素子は、磁気センサ素子本体が補強材に接合された構造を有することを特徴とする。
【0014】
請求項6に記載の発明は、複数の磁気センサ素子を用いて、空間磁力の絶対値を測定するための磁気センサの製造方法において、前記複数の磁気センサ素子をリードフレームに接合する工程と、前記磁気センサ素子の各々が任意の方向の磁気成分を検出するように、前記磁気センサ素子が接合されたインナーリードを折り曲げる工程と、前記複数の磁気センサ素子と前記インナーリードとを樹脂封止して、パッケージを形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。1枚の金属製リードフレームのインナーリードに、複数の磁気センサ素子を接合し、インナーリードを折り曲げることにより、任意の方向の磁気成分を検出する。本実施形態においては、3個の磁気センサ素子および演算用ICを接合したインナーリードを折り曲げて、3個の磁気センサ素子を直交3軸方向に向けることにより、小型の3軸磁気センサを構成する。
【0016】
図2に、本発明の一実施形態にかかる磁気センサを構成するためのインナーリードを示す。磁気センサは、金属製のリードフレーム101により構成される。リードフレーム101のうち、二点鎖線で囲まれた部分をインナーリード111という。インナーリード111に、3個の磁気センサ素子102a〜102cと演算用IC103とを接合する。磁気センサ素子102a〜102cと信号処理用IC103との接合は、ダイ・ボンダを使用し、これら素子の電極と、対応するインナーリード111との間で、電気的接続が保たれるように、導電性の接合材料を用いる。
【0017】
次に、磁気センサ素子102a,102bが接合されたインナーリード111の一部分を折り曲げる。図3と図4を参照して、インナーリード111の曲げ工程を説明する。磁気センサ素子102aについては、図3に示した曲げ線A−A’から紙面の上側に向かって、インナーリード111を折り曲げる。磁気センサ素子102bについては、図3に示した曲げ線B−B’から紙面の上側に向かって、インナーリード111を折り曲げる。インナーリード111を折り曲げは、従来のリードフレームの成形加工により行うことができる。
【0018】
図4(a)に磁気センサ素子102aを、図4(b)に磁気センサ素子102bを示す。例えば、図4(a)に示したように、インナーリード111の磁気センサ素子102aが接合される部分を、予め折り曲げる方向の反対側に、突出させておく。インナーリード111を折り曲げたときに、磁気センサ素子102aの中心が、リードフレーム101の接合面と重なるようにしておくことで、磁気センサの厚さを薄くすることができる。このようにして、磁気センサ素子102aを図に示したX軸方向、磁気センサ素子102bを図に示したY軸方向、磁気センサ素子102cを図に示したZ軸方向の、それぞれの磁気成分を検出する。
【0019】
図5に、ワイヤ・ボンディング工程終了した磁気センサを示す。信号処理用IC103の電極とインナーリード111とを、ワイヤ・ボンディングにより、電気的接続を行う。
【0020】
図6に、樹脂封止工程を終了した磁気センサを示す。二点鎖線で囲まれた部分をエポキシ樹脂などの封止樹脂を用いて、パッケージ104を形成する。次に、リードフレーム101の外枠を切断して、個々のリード112a,112bを加工する。このようにして、3個の磁気センサ素子102a〜102cと信号処理用IC103とを一体化した、3軸磁気センサを構成することができる。
【0021】
磁気センサ素子として、ホール素子、MR(MagnetoRegistive)素子などの半導体磁気センサ素子が知られている。これらの素子は、半導体結晶で作られているため、折り曲げ力により破損しやすい。そこで、リードフレーム101を折り曲げる際に、素子の破損を防ぐために補強を行う。図7に、補強された磁気センサ素子を示す。磁気センサ素子は、補強材であるセラミック基板201の上に素子本体202が接合されており、封止樹脂203により封止されている。セラミック基板201には、電極204a,204bが形成されており、素子本体202と電極204a,204bとが、ボンディング・ワイヤ205a,205bで接続されている。
【0022】
図8に、セラミック板で補強した磁気センサを示す。図8(a)は上面図、図8(b)は側面図である。磁気センサ素子102が接合されたインナーリード111の反対側に、補強材であるセラミック板301を接合して補強し、磁気センサ素子102の破損を防ぐ。
【0023】
本実施形態によれば、インナーリードの折り曲げ角度を任意に選択することにより、任意の方向の磁気成分を検出することができる。また、1枚のリードフレームの上で、複数の素子の折り曲げ加工を行うために、素子相互の角度を正確に制御することができ、相対角度精度の良い磁気センサを構成することができる。さらに、折り曲げ位置を適切に選択することで、磁気センサの厚さを薄くすることができ、小型化を図ることができる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磁気センサ素子が接合されたインナーリードを折り曲げて、磁気センサ素子の各々が任意の方向の磁気成分を検出するようにしたので、3軸磁気センサの小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の磁気センサの構造を示す図であり、(a)は側面図、(b)は上面図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる磁気センサを構成するためのインナーリードを示す平面図である。
【図3】インナーリードの曲げ工程を説明するための平面図である。
【図4】曲げ工程を終了した磁気センサを示す側面図である。
【図5】ワイヤ・ボンディング工程を終了した磁気センサを示す平面図である。
【図6】樹脂封止工程を終了した磁気センサを示す側面図である。
【図7】補強された磁気センサ素子を示す側面図である。
【図8】セラミック板で補強した磁気センサを示す図である。
【符号の説明】
11 基板
12 サブ基板
13,102 磁気センサ素子
14,103 演算用IC
101 リードフレーム
104 パッケージ
111 インナーリード
201 セラミック基板
202 素子本体
203 封止樹脂
204 電極
205 ボンディング・ワイヤ
301 セラミック板
Claims (6)
- 複数の磁気センサ素子を用いて、空間磁力の絶対値を測定するための磁気センサにおいて、
前記複数の磁気センサ素子を接合するリードフレームを備え、
前記磁気センサ素子が接合されたインナーリードを折り曲げて、前記磁気センサ素子の各々が任意の方向の磁気成分を検出するようにしたことを特徴とする磁気センサ。 - 3個の磁気センサ素子を用いて、空間磁力の絶対値を測定するための磁気センサにおいて、
前記3個の磁気センサ素子を接合するリードフレームを備え、
前記磁気センサ素子が接合されたインナーリードを折り曲げて、前記磁気センサ素子の各々が直交3軸方向の磁気成分を検出するようにしたことを特徴とする磁気センサ。 - 前記磁気センサ素子は、半導体磁気センサ素子であることをを特徴とする請求項1または2に記載の磁気センサ。
- 前記磁気センサ素子が接合されたインナーリードは、前記磁気センサ素子が接合された反対の面に、補強材が接合されていることを特徴とする請求項1、2または3に記載の磁気センサ。
- 前記磁気センサ素子は、磁気センサ素子本体が補強材に接合された構造を有することを特徴とする請求項1、2または3に記載の磁気センサ。
- 複数の磁気センサ素子を用いて、空間磁力の絶対値を測定するための磁気センサの製造方法において、
前記複数の磁気センサ素子をリードフレームに接合する工程と、
前記磁気センサ素子の各々が任意の方向の磁気成分を検出するように、前記磁気センサ素子が接合されたインナーリードを折り曲げる工程と、
前記複数の磁気センサ素子と前記インナーリードとを樹脂封止して、パッケージを形成する工程と
を備えたことを特徴とする磁気センサの製造方法。
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