JP2005030941A - センサ装置及びセンサ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 測定精度を向上させ得るセンサ装置を提供する。
【解決手段】 回転検出磁気センサ１０では、トリミング端子３４をモールド樹脂から突出させてあるため、モールド時に加圧によりＩＣチップ３０の磁気抵抗素子６０の出力特性が変化しても、また、磁石４０とモールドＩＣ３０との位置がずれても、モールド後にトリミング端子３４を切断して特性を調整することができ、磁気抵抗素子によるセンシング機能の精度を高めることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リードフレームを備えるモールドＩＣと該モールドＩＣに固定される外部品とを有するセンサ装置及びセンサ装置の製造方法に関するものである。

従来より、そのようなセンサ装置の製造方法として、例えば、回転検出磁気センサのように、磁気抵抗素子を含むモールドＩＣとそれにバイアス磁界を与える磁石とを位置決めする方法が引用文献１に開示されている。

この製造方法では、先ず、トリミング端子及び磁石固定片を設けたリードフレームに磁気抵抗素子を備えるＩＣチップをマウントし、トリミング端子及び磁石固定片が露出するように一次モールドしてモールドＩＣを製造する。次に、モールドＩＣに磁石を、モールドＩＣ側の磁石固定片を曲げることで挟持させた後、トリミング端子を切断することで、モールドＩＣ内の磁気抵抗素子と磁石との位置偏差によるＩＣチップの出力オフセットを調整する。最後に、全体を二次モールドすることでセンサ装置を完成させていた。
特開2001-116815号公報

しかしながら、上述した方法では、全体を二次モールドする際に、モールドＩＣ内の磁気抵抗素子と磁石との位置がずれてしまい、二次モールド前にトリミングより調整した出力オフセットがずれてしまうことがあった。更に、磁気抵抗素子は１対又は４個でブリッジを組んで用いているが、二次モールの際に何れかの磁気抵抗素子に圧力が加わり、１対又は４個ブリッジとしての磁気抵抗素子の出力が変位してしまい、センサ装置の測定精度が低下することがあった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、測定精度を向上させ得るセンサ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の発明を採用することができる。

請求項１の発明は、リードフレームのトリミング端子をモールド樹脂から突出させてあるため、モールド時に加圧によりＩＣチップのセンシング部の特性が変化しても、モールド後にトリミング端子を切断して特性を調整することができ、測定精度を向上させることが可能になる。

請求項２に記載の発明によれば、リードフレームのトリミング端子をモールド樹脂から突出させてあるため、モールド時に加圧によりＩＣチップのセンシング部の特性が変化しても、また、外部品とモールドＩＣとの位置がずれても、モールド後にトリミング端子を切断して特性を調整することができ、測定精度を向上させることが可能になる。

請求項３記載の発明によれば、外部品はモールドＩＣのセンシング部のセンシング機能に影響を与えるものである場合により効果的である。

請求項４記載の発明によれば、ＩＣチップに内蔵されるセンシング部は磁気抵抗素子で形成されており、外部品は該磁気抵抗素子にバイアス磁界を与える磁石で形成されている。これによれば、請求項２記載のセンサ装置において、磁気抵抗素子と磁石との位置精度が低くとも、モールド後にトリミングすることで、磁気抵抗素子によるセンシング機能の精度を高めることができる。

請求項５に記載の発明は、トリミング端子が絶縁被覆で覆われているため、短絡等の障害を防ぐことができる。

請求項６に記載の発明によれば、トリミング端子が窪み部分内に配置されているため、絶縁剤を充填することで容易に絶縁を確立することができる。

請求項７記載の発明によれば、窪みの部分がセンサ装置の先端部分であるため、トリミング端子の切断が行い易い。

請求項８に記載の方法は、窪み部に絶縁剤が充填されているため、短絡等の障害を防ぐことができる。

請求項９に記載の発明によれば、トリミング端子をコネクタ内に配置させてあるため、モールド時に加圧によりＩＣチップのセンシング部の特性が変化しても、また、外部品とモールドＩＣとの位置がずれても、モールド後にトリミング端子を切断して特性を調整することができ、測定精度を向上させることが可能になる。更に、コネクタ内に配置されるため、トリミング端子の絶縁被覆が不要である。

請求項１０記載の発明は、リードフレームのトリミング端子をモールド樹脂から突出させてあるため、モールド時に加圧によりＩＣチップのセンシング部の特性が変化しても、モールド後にトリミング端子を切断して特性を調整することができ、測定精度を向上させることが可能になる。一回のモールド工程で製造するため、工程数を減らすことができる。

請求項１１に記載の発明によれば、リードフレームのトリミング端子をモールド樹脂から突出させてあるため、モールド時に加圧によりＩＣチップのセンシング部の特性が変化しても、モールド後にトリミング端子を切断して特性を調整することができ、測定精度を向上させることが可能になる。２回モールドを行うため、各モールド工程で用いる金型の製造が容易である。

以下、本発明の一実施形態である回転検出磁気センサに関する発明を、図面を参照して説明する。

なお、本回転検出磁気センサはカム角センサ、クランク角センサ、車速センサ、自動変速機に組み込まれる回転センサ、車輪速センサ等として使用可能なものである。
[第１実施形態]
図１（Ｃ）において第１実施形態における二次モールド後の回転検出磁気センサ１０を示す。回転検出磁気センサ１０は、図１（Ｂ）中のモールドＩＣ３０に通孔を有する磁石４０が挿入され、ターミナル５８、５８ｂ、５８ｃが取り付けられた状態で、金型のキャビティ内でＰＰＳ等のモールド樹脂で二次モールドされてなる。図１（Ａ）にターミナル５８ａ、５８ｂ、５８ｃの正面図を示す。図２（Ａ１）に磁石４０の平面図を、図２（Ａ２）に正面図を、図（Ａ３）に側面図を示す。図２（Ｂ１）にモールドＩＣ３０の平面図を、図２（Ｂ２）に正面図を、図（Ｂ３）に側面図を示す。

図２（Ｂ２）に示すモールドＩＣ３０は、後述する磁気抵抗素子を含むＩＣチップがマウントされたリードフレームに、ＰＰＳやエポキシ樹脂等の第一のモールド樹脂にて一次モールドされてなり、足部３２ａ、３２ｂ、３２ｃを固定する基部３０Ｂと、平板状に延在する平板部３０Ａとからなる。平板部３０Ａの側方に一対のトリミング端子３４、３４と、調整端子３６、３６とが突出している。

磁石４０はネオジ（導体）、フェライト（不導体）等を用いるプラスティックマグネットを使用しており、ＩＣチップ５４にバイアス磁界を与えるものである。図２（Ａ１）に示すように磁石４０は、モールドＩＣ３０の平板部３０Ａを挿通するための通孔４２を備える。図２（Ａ３）に示すように、磁石４０の側面には通孔４２と連通するスリット４４が、図１（Ｂ）に示すモールドＩＣ３０のトリミング端子３４、調整端子３６との干渉を避けるため形成されている。図２（Ａ２）に示すように、磁石４０の前面の下端は略Ｖ字状に形成されている。

図１（Ｃ）に示すターミナル５８ａ、５８ｂ、５８ｃは、図１（Ｂ）に示すようにモールドＩＣ３０の足部３２ａ、３２ｂ、３２ｃにそれぞれ接続される。

図１（Ｃ）に示す回転検出磁気センサ１０は、モールドＩＣ３０の足部３２ａ、３２ｂ、３２ｃに接続されたターミナル５８ａ、５８ｂ、５８ｃが、コネクタ１４の開口部内に突出しており、該コネクタ１４を電源に挿入することによりモールドＩＣ３０による磁気測定が可能となる。また、モールドＩＣ３０から延在する一対のトリミング端子３４、３４と調整端子３６、３６とが、回転検出磁気センサ１０の凹部１２から突出している。

ここで、モールドＩＣ３０でのトリミング端子３４の結線について、当該モールドＩＣ３０の回路図である図３を参照して説明する。４個の磁気抵抗素子６０のブリッジ回路にバイアスを与えるオペレーションアンプＯＰの正側入力端子に、４個の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が接続されている。該抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４にはトリミング端子３４が接続されている。図１（Ｃ）中のサイクルＣを拡大して図１（Ｄ）に示す。図中左側のトリミング端子３４は、図３中の抵抗Ｒ１に接続された抵抗バー３４ａと、抵抗Ｒ２に接続された抵抗バー３４ｃと、アース側に接続されたアースバー３４ｂと、３本のバーを連結する連結バー３４ｄとから成る。図中右側のトリミング端子３４は、図３中の抵抗Ｒ３に接続された抵抗バー３４ｅと、抵抗Ｒ４に接続された抵抗バー３４ｇと、アース側に接続されたアースバー３４ｆと、３本のバーを連結する連結バー３４ｈとから成る。

ここで、トリミングは次のように行う。左右の調整端子３６を介して磁気抵抗素子６０のブリッジ回路の出力を測定する。そして、例えば、図１（Ｅ）に示すように左側のトリミング端子３４の転結バー３４ｄの抵抗バー３４ｃとアースバー３４ｂとを連結している部位をカッター等で切断することで、抵抗バー３４ｃに接続された抵抗Ｒ２が、アースとの接続が解かれる。同様に、右側のトリミング端子３４の転結バー３４ｈの抵抗バー３４ｅとアースバー３４ｆとを連結している部位を切断することで、抵抗バー３４ｅに接続された抵抗Ｒ３が、アースとの接続が解かれる。このように、第１実施形態では、４個の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を用いることで、１６段階に抵抗値を調整し、モールドＩＣ３０、即ち、回転検出磁気センサ１０の出力のドリフトを最適な値に設定できる。

第１実施形態の回転検出磁気センサ１０では、トリミング端子３４をモールド樹脂から突出させてあるため、一次モールド、また、二次モールド時に加圧によりモールドＩＣ３０の磁気抵抗素子６０の出力特性が変化しても、また、磁石４０とモールドＩＣ３０との位置がずれても、モールド後にトリミング端子３４を切断して特性を調整することができ、磁気抵抗素子６０によるセンシング機能の精度を高めることができる。

次に、第１実施形態に係る回転検出磁気センサ１０の製造方法について説明する。

まず、図４（Ａ）に示すようなリードフレーム２０を用意する。図４（Ｂ）は、リードフレーム２０の断面を示している。リードフレーム２０は、ＩＣチップ５４をマウントする部分のアイランド２２とチップコンデンサ５６をマウントする部分のアイランド２４を有しており、アイランド２２からアイランド２４に向かう方向に多数のリード２６が延びている。また、側方へ、図１（Ｂ）を参照して上述したトリミング端子３４、調整端子３６が延在している。

そして、アイランド２２にＩＣチップ５４をマウントし、図示しないワイヤをワイヤボンドすることによりＩＣチップ５４とリード２６とを電気的に接続する。

ここで、ＩＣチップ５４には、図３を参照して上述したＮｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ等の材料を用いた磁気抵抗素子（ＭＲＥ）６０がパターニングにより形成されている。なお、該磁気抵抗素子６０が本発明に言うところのセンシング部に相当する。なお、この磁気抵抗素子６０の動作原理については、特開平３−１９５９２０号公報等に開示されているので、ここではその説明を省略する。

次に、図５に示すようにＩＣチップ５４と、更にコンデンサ５６をリードフレーム２０上にマウントした状態で、図示しない型のキャビティ内に二点鎖線２１に沿って固定し、第一のモールド樹脂を注入して一次モールドを行う。なお、トリミング端子３４、調整端子３６は、別の型内に固定することで、モールドされないようにする。

そして、図２（Ｂ２）に示すようなモールドＩＣ３０の形状になるように一次モールドされたリードフレーム２０を切断する。なお、リードフレーム２０の足部３２ａは出力端子、足部３２ｂはアース端子、足部３２ｃは電源端子である。

次に、図１（Ｂ）に示すように一次モールドされたモールドＩＣ３０平板部３０Ａに、通孔４２に沿って磁石４０を装填する。ここで、図２（Ａ１）を参照して上述したようにバイアス磁石４０の先端まで通孔４２が穿設されており、磁気抵抗素子６０によるバイアス磁界の測定が可能となる。

そして、図１（Ｂ）に示す磁石４０、及び、ターミナル５８ａ、５８ｂ、５８ｃを取り付けたモールドＩＣ３０を、金型のキャビティ内にて第二のモールド樹脂を充填させることにより二次モールドを行う。この際に、トリミング端子３４、調整端子３６は、別の型内に固定することで、モールドされないようにする。これにより、図１（Ｃ）を参照して上述した回転検出磁気センサ１０を製造する。この第１実施形態では、２回モールドを行うため、各モールド工程で用いる金型の製造が容易である。

最後に、図１（Ｅ）を参照して上述したようにトリミングを行い、トリミング端子３４を切断した後、図１（Ｆ）に示すようトリミング端子３４，調整端子３６に絶縁被覆１６を被せる。これにより、トリミング端子３４での短絡等の障害を防ぐ。
[第１実施形態の改変例]
引き続き、第１実施形態の改変例について、図５を参照して説明する。

図１〜図４を参照して上述した第１実施形態では、一次モールドによりモールドＩＣ３０を製造し、その後、モールドＩＣ３０に磁石４０を組み付けてから二次モールドを行い回転検出磁気センサ１０を完成した。これに対して、第１実施形態の改変例では、１度のモールドによって回転検出磁気センサ１０を完成する。

図５（Ａ）は、第１実施形態の改変例に係るリードフレーム２０、磁石４０、ターミナル５８ａ、５８ｂ、５８ｃを示している。第１実施形態の改変例では、リードフレーム２０の足部３２ａ、３２ｂ、３２ｃにターミナル５８ａ、５８ｂ、５８ｃを接続し、磁石４０をリードフレーム２０に対して位置決めした状態で金型のキャビティ内でモールドを行い、図５（Ｂ）に示す回転検出磁気センサ１０を完成する。その後、上述した第１実施形態と同様に、トリミングを行いトリミング端子３４を切断する。この第１実施形態の改変例では、１回のモールド工程で製造するため、工程を減らすことができる。
[第２実施形態]
第２実施形態に係る回転検出磁気センサ１０について、図６を参照して説明する。図６（Ａ）は第２実施形態に係るリードフレーム２０、磁石４０、ターミナル５８ａ、５８ｂ、５８ｃの正面図であり、図６（Ｂ）は回転検出磁気センサ１０の平面図であり、図６（Ｃ）は回転検出磁気センサ１０の正面図である。ここで、図６（Ｂ）は、図６（Ｃ）のＢ１矢視図に相当する。

図１（Ａ）を参照して上述した第１実施形態では、トリミング端子が回転検出磁気センサ１０の側方へ突出していた。これに対して、第２実施形態では、回転検出磁気センサ１０の先端側にトリミング端子３４及び調整端子３６が配置されている。即ち、図６（Ａ）に示すようにトリミング端子３４及び調整端子３６が、リードフレーム２０の足部３２ａ、３２ｂ、３２ｃの反対側に配置されている。そして、図６（Ｃ）に示すようにモールドにより回転検出磁気センサ１０を完成させる際に、回転検出磁気センサ１０の先端側の窪み部１８にトリミング端子３４及び調整端子３６を突出させる。そして、トリミングを行いトリミング端子３４を切断した後、窪み部１８内に絶縁剤１９を充填する。

この第２実施形態では、トリミング端子３４が窪み部１８に配置されているため、絶縁剤１９を充填することで容易に絶縁を確立することができる。また、窪み部１８が回転検出磁気センサ１０の先端部分であるため、トリミング端子３４の切断が行い易い。更に、窪み部１８に絶縁剤１９が充填されているため、短絡が発生しない。
[第３実施形態]
第３実施形態に係る回転検出磁気センサ１０について、図７を参照して説明する。図７（Ａ）は第３実施形態に係るリードフレーム２０、磁石４０、ターミナル５８ａ、５８ｂ、５８ｃの正面図であり、図７（Ｂ）は回転検出磁気センサの底面図であり、図７（Ｃ）は回転検出磁気センサの正面図である。ここで、図７（Ｂ）は、図７（Ｃ）のＢ２矢視図に相当する。

図１（Ａ）を参照して上述した第１実施形態では、トリミング端子が回転検出磁気センサ１０の側方へ突出していた。これに対して、第３実施形態では、トリミング端子３４及び調整端子３６が、回転検出磁気センサ１０のコネクタ１４内に配置されている。即ち、図７（Ａ）に示すように、ターミナル５８ａ、５８ｂ、５８ｃと並列に、トリミング端子３４、調整端子３６が配置されている。なお、第３実施形態では、トリミング端子３４、調整端子３６は、リードフレーム２０と別体に製造され、リードフレーム２０中の図示しないリードと接続されている。そして、図７（Ｃ）に示すようにモールドにより回転検出磁気センサ１０を完成させる際に、図７（Ｂ）に示すように回転検出磁気センサ１０のコネクタ１４内にトリミング端子３４及び調整端子３６を突出させる。そして、トリミングを行いトリミング端子３４を切断する。

この第３実施形態では、トリミング端子３４をコネクタ１４内に配置させてあるため、モールド時に加圧によりＩＣチップ５４の磁気抵抗素子６０（図３参照）の特性が変化しても、また、磁石４０とＩＣチップ５４の磁気抵抗素子６０との位置がずれても、モールド後にトリミング端子３４を切断して特性を調整することができ、測定精度を向上させることが可能になる。更に、コネクタ１４内に配置されるため、トリミング端子３４の絶縁被覆が不要である。

なお、第１〜第３実施形態は回転検出磁気センサに関するものについて説明したが、これに限られるものではなく、本発明は、電気的なものを感知するセンサ装置や、熱的なものを感知するセンサ装置又はそれらの製造方法等にも応用できるものである。

図１（Ａ）はターミナルの正面図であり、図１（Ｂ）はモールドＩＣに磁石が挿入されターミナルが取り付けられた状態の正面図であり、図１（Ｃ）は第１実施形態の回転検出磁気センサの正面図であり、図１（Ｄ）、図１（Ｅ）、図１（Ｆ）は、図１（Ｃ）中のサークルＣの拡大図である。 図２（Ａ１）は磁石の平面図であり、図２（Ａ２）は正面図であり、図（Ａ３）は側面図である。図２（Ｂ１）はモールドＩＣの平面図であり、図２（Ｂ２）は正面図であり、図（Ｂ３）は側面図である。 モールドＩＣの回路図である。 図４（Ａ）はリードフレームの正面図であり、図４（Ｂ）は側面図である。 図５（Ａ）は第１実施形態の改変例に係るリードフレーム、磁石、ターミナルの正面図であり、図５（Ｂ）は回転検出磁気センサの正面図である。 図６（Ａ）は第２実施形態に係るリードフレーム、磁石、ターミナルの正面図であり、図６（Ｂ）は回転検出磁気センサの平面図であり、図６（Ｃ）は回転検出磁気センサの正面図である。 図７（Ａ）は第３実施形態に係るリードフレーム、磁石、ターミナルの正面図であり、図７（Ｂ）は回転検出磁気センサの底面図であり、図７（Ｃ）は回転検出磁気センサの正面図である。

符号の説明

１０ 回転検出磁気センサ
１４ コネクタ
１６ 絶縁被覆
１８ 窪み部
１９ 絶縁剤
２０ リードフレーム
３０ モールドＩＣ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 足部
３４ トリミング端子
３６ 調整端子
４０ 磁石
４２ 通孔
５４ ＩＣチップ
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ ターミナル
６０ 磁気抵抗素子

Claims (11)

1. トリミング端子を備えるリードフレームと、該リードフレームに搭載されセンシング部を有するＩＣチップとをモールド樹脂で封止してなるセンサ装置であって、
   前記リードフレームのトリミング端子をモールド樹脂から突出させたことを特徴とするセンサ装置。
2. トリミング端子を備えるリードフレームと、該リードフレームに搭載されセンシング部を有するＩＣチップと、ＩＣチップと所定位置離間して固定される外部品とをモールド樹脂で封止してなるセンサ装置であって、
   前記リードフレームのトリミング端子をモールド樹脂から突出させたことを特徴とするセンサ装置。
3. 前記外部品は、前記モールドＩＣのセンシング部によるセンシング機能に影響を与えるものであることを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。
4. 前記ＩＣチップに内蔵されるセンシング部は磁気抵抗素子で、前記外部品は該磁気抵抗素子にバイアス磁界を与える磁石であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のセンサ装置。
5. 前記突出したトリミング端子を絶縁被覆で覆ったことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のセンサ装置。
6. 前記トリミング端子が、窪みの設けられた部分内に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載のセンサ装置。
7. 前記窪みは、センサ装置の先端部分であることを特徴とする請求項６に記載のセンサ装置。
8. 前記窪みに絶縁剤が充填されていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のセンサ装置。
9. リードフレームと、該リードフレームに搭載されセンシング部を有するＩＣチップと、ＩＣチップと所定位置離間して固定される外部品とをモールド樹脂で封止してなり、コネクタを備えるセンサ装置であって、
   トリミング端子を前記コネクタ内に配置したことを特徴とするセンサ装置。
10. ＩＣチップ搭載部及びトリミング端子を有するリードフレームを用意する工程と、前記リードフレームの前記ＩＣチップ搭載部にセンシング部を有するＩＣチップを搭載する工程と、前記ＩＣチップに対して外部品を位置決めし、前記トリミング端子を露出させた状態で前記リードフレーム、ＩＣチップ及び前記外部品をモールド樹脂にてモールドする工程と、トリミング端子を用いてトリミングする工程とを有することを特徴とするセンサ装置の製造方法。
11. ＩＣチップ搭載部及びトリミング端子を有するリードフレームを用意する工程と、前記リードフレームの前記ＩＣチップ搭載部にセンシング部を有するＩＣチップを搭載する工程と、前記トリミング端子を露出させた状態で前記リードフレームを第一モールド樹脂にて一次モールドしてモールドＩＣを形成する工程と、外部品を前記モールドＩＣに位置決めし、前記トリミング端子を露出した状態で第二のモールド樹脂により２次モールドする工程と、トリミング端子を用いてトリミングする工程とを有することを特徴とするセンサ装置の製造方法。

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