JP2008134083A - 磁気センサ、及び磁気センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まりを悪化させることなく、製造時間の短縮化を図ることができる磁気センサ、及び磁気センサの製造方法を提供する。
【解決手段】センサ実装工程において、センサリードフレーム２のセンサアイランド７にセンサチップ８を実装するとともに、該センサチップ８と各リード５とを電気的に接続する。また、マグネット実装工程において、マグネットフレーム３のマグネットアイランド１３にバイアスマグネット１４を実装する。そして、位置決め工程において、センサリードフレーム２をマグネットフレーム３に重合させることにより主枠体４と副枠体１１とを合致させ、マグネットアイランド１３をセンサアイランド７に位置決めする。その後、センサチップ８、センサアイランド７、各リード５の一部、バイアスマグネット１４、マグネットアイランド１３を絶縁モールド材料によって封止するパッケージ工程を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイアスマグネットを有する磁気センサ及び、その磁気センサの製造方法に関するものである。

一般に、磁気抵抗素子を用いた磁気センサとして、例えば図７に示すように、樹脂封止されたセンサパッケージ５１の外部にバイアスマグネット５２を実装し、さらにそのバイアスマグネット５２を樹脂等によって封止して構成された磁気センサ５０が知られている。

しかし、こうした磁気センサ５０では、センサチップ５３とバイアスマグネット５２との近接配置が困難であり、センサチップ５３の感度を十分に確保することが難しい。また、封止樹脂の公差に起因して、センサパッケージ５１に対するバイアスマグネット５２の高い実装精度も確保することが難しい。さらには、磁気センサ５０の製造工数が多く、コスト高であった。

そこで従来、例えば特許文献１〜３に記載されるように、センサチップが実装されるリードフレームにバイアスマグネットを実装し、その状態で樹脂封止を行うことにより、センサパッケージの内部にバイアスマグネットを一体化した磁気センサが提案されている。そして、こうした磁気センサによれば、上記問題を解消することが期待できる。
特開平５−１１３４７２号公報 特開２００４−１７２３３４号公報 特開２００６−３２２５号公報

しかしながら、この種の磁気センサでは、バイアスマグネットをリードフレームに実装する工程と、センサチップをリードフレームに実装する工程とを同時に行うことができないため、製造時間が長くなる。特に、リードフレームにバイアスマグネットを先に実装した場合には、センサチップとリードとを接続するべくワイヤボンディングを行う際に、バイアスマグネットによって熱伝導が悪くなるため、加熱時間が長く必要となってしまい、製造時間がより長くなってしまう。また、センサチップとリードとのワイヤボンディングを先に行った後に、リードフレームにバイアスマグネットを実装しようとした場合には、バイアスマグネットの実装時にリードフレームを介してワイヤに応力が加わったり、バイアスマグネットの実装工程への搬送時にワイヤに応力が加わったりして、ワイヤが断線するなどして接続不良を生じるおそれがあり、歩留まりが悪化してしまうおそれがある。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩留まりを悪化させることなく、製造時間の短縮化を図ることができる磁気センサ、及び磁気センサの製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、磁性体からなる被検出対象の近接・離間による磁界の変化を検出するセンサチップと、そのセンサチップに対してバイアス磁界を付与するバイアスマグネットとを備える磁気センサの製造方法であって、
金属板によって構成されたセンサリードフレームの主枠体内に設けられたセンサアイランドに前記センサチップを実装するとともに、該センサチップとセンサリードフレームのリードとを電気的に接続するセンサ実装工程と、板状の磁性体によって構成され、前記センサリードフレームの主枠体と合致する副枠体と、前記バイアスマグネットを実装または形成するべく、該副枠体内における前記センサアイランドと対応する箇所に設けられたマグネットアイランドとを有するマグネットフレームを用い、前記副枠体を前記主枠体に合致させることにより前記マグネットアイランドを前記センサアイランドに位置決めする位置決め工程と、前記センサチップ、前記センサアイランド、前記リードの一部、前記バイアスマグネット、前記マグネットアイランドを絶縁モールド材料によって封止するパッケージ工程を行うことを要旨とする。

上記方法によると、バイアスマグネットをマグネットアイランドに実装または形成する工程で必要な部材は、センサ実装工程で必要な部材に干渉しないため、それら工程を並行して行うことができる。よって、磁気センサの製造時間の短縮化を図ることが可能となる。また、位置決め工程においては、センサリードフレームの主枠体とマグネットフレームの副枠体とを合致させることで、センサアイランドに対するマグネットアイランドの位置決めを行うことができる。このため、ワイヤボンディングによってセンサチップとリードとを接続した後に位置決め工程を行う場合においても、ワイヤに対して応力が加わりにくく、該ワイヤが断線するなどに起因したリードとセンサチップとの接続不良も生じにくい。よって、製品の歩留まりの悪化も好適に抑止することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の磁気センサの製造方法において、前記位置決め工程の前工程において、前記マグネットアイランドに対して、該マグネットアイランドとは別体で構成された前記バイアスマグネットを実装するマグネット実装工程を行うことを特徴とする。

上記方法によると、マグネットアイランドに対するバイアスマグネットの配置位置調整を容易に行うことが可能となり、センサチップに対して最適な位置にバイアスマグネットを配置することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の磁気センサの製造方法において、前記マグネットアイランドを着磁することによって前記バイアスマグネットを形成することを要旨とする。

上記方法によると、別体のバイアスマグネットを不要とすることができ、磁気センサの部品点数を低減可能となる。また、センサリードフレームの主枠体とマグネットフレームの副枠体とを合致させることで、センサアイランドに対するマグネットアイランドの位置決めが高精度に行われるため、センサチップに対して最適な位置にバイアスマグネットを配置させることが可能となる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気センサの製造方法において、前記マグネットアイランドを、前記センサアイランドにおける前記センサチップの実装面とは逆側の面に密接した状態で両者を接合することを要旨とする。

上記方法によると、バイアスマグネットをセンサチップに近接配置することができ、センサチップの高い感度を確保することができる。
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法によって製造されてなる磁気センサであることを要旨とする。

上記構成によると、高感度の磁気センサを実現可能となる。

以上詳述したように、本発明によれば、歩留まりを悪化させることなく、製造時間の短縮化を図ることができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４に基づき詳細に説明する。
図１に示すように、磁気センサ１は、打ち抜き加工された金属板によって構成されたセンサリードフレーム２と、同じく打ち抜き加工された金属板によって構成されたマグネットフレーム３とを用いて形成される。

センサリードフレーム２は、外郭をなす主枠体４と、その主枠体４に連結された複数のリード５と、連結部６を介して主枠体４に連結されたセンサアイランド７とを備えている。各リード５及びセンサアイランド７は主枠体４によって囲われた空間内に形成され、センサアイランド７は、主枠体４によって囲われた空間の略中央箇所に設けられた略長方形の板状をなし、短辺が連結部６を介して主枠体４に連結されている。また、各リード５は同形同大の棒状をなし、その一端が各主枠体４に連結され、他端がセンサアイランド７の長辺に対向した自由端となっている。これらリード５は、センサアイランド７に対して対称に形成され、それぞれ等間隔に並列配置されている。さらに、主枠体４における所定箇所には複数の位置決め孔４ａが透設されている。

そして、こうしたセンサリードフレーム２には、センサ実装工程においてセンサチップ８が実装される。詳しくは、センサ実装工程においては、センサアイランド７の表面（図１における上面）に、磁性体からなる被検出対象の近接・離間による磁界の変化を検出するセンサチップ８が実装される。また、センサチップ８の表面に設けられた電極と対応するリード５とが、金等からなる金属細線９によってワイヤボンディングされることによって電気的に接続される。

一方、マグネットフレーム３は、主枠体４と合致する副枠体１１と、連結部１２を介して副枠体１１に連結されたマグネットアイランド１３とを備えている。これら連結部１２及びマグネットアイランド１３は、それぞれセンサリードフレーム２の連結部６及びセンサアイランド７と合致するように形成されている。また、副枠体１１には、主枠体４の位置決め孔４ａと合致する位置決め孔１１ａが透設されている。

そして、こうしたマグネットフレーム３には、マグネット実装工程においてバイアスマグネット１４が実装される。詳しくは、マグネット実装工程においては、マグネットアイランドの裏面（図１における下面）に、着磁されたバイアスマグネット１４が実装される。

これら実装工程を経たセンサリードフレーム２及びマグネットフレーム３は、図２及び図３に示すように、互いに重合された状態で、合成樹脂等の絶縁モールド材料１５によって樹脂封止される。詳しくは、各リード５の一部、センサアイランド７、センサチップ８、金属細線９、マグネットアイランド１３、及びバイアスマグネット１４が、絶縁モールド材料１５によって封止される。そして、各リード５と主枠体４との連結箇所、連結部６と主枠体４との連結箇所、及び連結部１２と副枠体１１との連結箇所が切断されることにより、磁気センサ１が形成される。このため、図３に示すように、磁気センサ１は、外観上、センサリードフレーム２の連結部６の切断面と、マグネットフレーム３の連結部１２の切断面とが、露出した状態となる。

次に、このように構成される磁気センサ１の製造工程を、図４に示す工程フローに従って説明する。
まず、センサ側の型抜き工程（Ｓ１）において、センサリードフレーム２を形成する。形成されたセンサリードフレーム２は、図示しない搬送機構に設けられた位置決めピンを各位置決め孔４ａに挿通させた状態でセンサ実装工程に搬送される。そして、センサ実装工程（Ｓ２）において、センサリードフレーム２のセンサアイランド７にセンサチップ８を実装（ダイボンディング）するとともに、金属細線９を用いて該センサチップ８の電極と各リード５との電気的接続（ワイヤボンディング）を行う。

一方、マグネット側の型抜き工程（Ｓ３）において、マグネットフレーム３を形成する。形成されたマグネットフレーム３は、図示しない搬送機構に設けられた位置決めピンを各位置決め孔１１ａに挿通させた状態でセンサ実装工程に搬送される。そして、マグネット実装工程（Ｓ４）において、マグネットフレーム３のマグネットアイランド１３にバイアスマグネット１４を実装する。

こうしたセンサ側の型抜き工程及びセンサ実装工程と、マグネット側の型抜き工程及びマグネット実装工程とは、それぞれ独立して行われ、本実施形態においては並行して行われる。

そして、続く位置決め工程（Ｓ５）において、センサリードフレーム２とマグネットフレーム３との位置決めを行う。詳しくは、センサリードフレーム２の主枠体４とマグネットフレーム３の副枠体１１とを合致させることによって各位置決め孔４ａ，１１ａを合致させ、それら位置決め孔４ａ，１１ａに搬送機構の位置決めピンを挿通させる。このとき、マグネットフレーム３が、センサアイランド７におけるセンサチップ８の実装面とは逆側の面に密接するように配置する。これにより、センサアイランド７とマグネットアイランド１３とが対応する位置に配置された状態となる。

このように位置決めしたセンサリードフレーム２及びマグネットフレーム３を、続くモールド工程（Ｓ６）において、絶縁モールド材料１５によってモールドし、図２に示すように、各リード５の一部、センサアイランド７、センサチップ８、金属細線９、マグネットアイランド１３、及びバイアスマグネット１４を封止する。センサリードフレーム２の主枠体４とマグネットフレーム３の副枠体１１とが合致することによってセンサアイランド７とマグネットアイランド１３とが位置決めされるため、両アイランド７，１３は、高い精度で位置決めされた状態で絶縁モールド材料１５によって封止される。

そして、続く仕上げ工程において、主枠体４及び副枠体１１を切断することにより、磁気センサ１の製造を完了する。
したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。

（１）センサ実装工程（Ｓ２）で必要な部材は、センサリードフレーム２、センサチップ８及び金属細線９であり、マグネット実装工程（Ｓ４）で必要な部材は、マグネットフレーム３とバイアスマグネット１４である。このため、センサ実装工程（Ｓ２）で必要な部材とマグネット実装工程（Ｓ４）で必要な部材とは互いに干渉しない。よって、センサ実装工程（Ｓ２）とマグネット実装工程（Ｓ４）とを並行して行うことができる。よって、磁気センサ１の製造時間の短縮化を図ることができる。

また、位置決め工程（Ｓ５）においては、センサリードフレーム２の主枠体４とマグネットフレーム３の副枠体１１とを合致させることで、センサアイランド７に対するマグネットアイランド１３の位置決めを行うことができる。このため、金属細線９によってセンサチップ８と各リード５とを接続した後に位置決め工程（Ｓ５）を行う場合においても、金属細線９に対して応力が加わりにくく、該金属細線９が断線するなどに起因したリード５とセンサチップ８との接続不良も生じにくい。よって、製品の歩留まりの悪化も好適に抑止することができる。

（２）マグネットフレーム３に設けられたマグネットアイランド１３に、別体のバイアスマグネット１４が実装され、そのマグネットアイランド１３がセンサアイランド７に重合されることにより、センサチップ８とバイアスマグネット１４との位置決めが行われる。このため、マグネットアイランド１３に対するバイアスマグネット１４の配置位置を調整することにより、センサチップ８に対して最適な位置にバイアスマグネット１４を配置することができる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 例えば図５に示すように、マグネットアイランド１３におけるセンサチップ８と対応する箇所を部分着磁することにより、該マグネットアイランド１３の一部にバイアスマグネットを形成してもよい。このようにすれば、別体のバイアスマグネット１４を不要とすることができ、磁気センサ１の部品点数を低減可能となる。また、センサリードフレーム２の主枠体４とマグネットフレーム３の副枠体１１とを合致させることで、センサアイランド７に対するマグネットアイランド１３の位置決めが高精度に行われるため、センサチップ８に対して最適な位置にバイアスマグネットを配置させることができる。

なお、この場合、マグネット実装工程（Ｓ４）においてマグネットアイランド１３の部分着磁を行ってもよいし、モールド工程（Ｓ６）や仕上げ工程（Ｓ７）などで該部分着磁を行ってもよい。

・ マグネットフレーム３及びバイアスマグネット１４は、必ずしもセンサアイランド７の裏面側に配置されることに限定されない。マグネットフレーム３及びバイアスマグネット１４を、センサチップ８の上方に配置してもよい。詳しくは、例えば図６（ａ），（ｂ）に示すように、マグネットフレーム３の連結部１２を屈曲形成することにより、該連結部１２とセンサリードフレーム２の連結部６とを合致させた際に、マグネットアイランド１３がセンサアイランド７の上方に位置させるようにする。そして、マグネットアイランド１３におけるセンサチップ８と対向する側の面にバイアスマグネット１４を実装する。このようにすれば、バイアスマグネット１４をセンサチップ８の検出面に対して、より近接配置することができるため、センサチップ８の高い感度を確保することができる。

・ マグネットアイランド１３は、マグネットフレーム３の副枠体１１をセンサリードフレーム２の主枠体４に合致させた際に、必ずしもセンサアイランド７と合致する位置に配置されるように形成されている必要はない。すなわち、マグネットアイランド１３は、センサアイランド７とずれた位置に配置されるように形成されていてもよい。このようにすれば、センサチップ８に対するバイアスマグネット１４の配置位置を容易に変更することができる。また、マグネットフレーム３を裏返したり前後逆方向にしたりすることにより、センサアイランド７に対するマグネットアイランド１３の位置を容易に変更することができる。

・ センサ側の型抜き工程（Ｓ１）及びセンサ実装工程（Ｓ２）と、マグネット側の型抜き工程（Ｓ３）及びマグネット実装工程（Ｓ４）とを、必ずしも並行して行う必要はない。

・ 例えばマグネット側の型抜き工程（Ｓ３）において、マグネットアイランド１３におけるバイアスマグネット１４の配置位置に、該バイアスマグネット１４の外形と一致する凹部を設け、その凹部にバイアスマグネット１４を配置するようにしてもよい。このようにすれば、バイアスマグネット１４の位置決めが容易となる。なお、センサアイランド７におけるセンサチップ８の配置位置に、該センサチップ８の外形と一致する凹部を設けてもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
（１） 請求項２に記載の磁気センサの製造方法において、前記マグネットアイランドにおける前記バイアスマグネットの配置位置に、該バイアスマグネットの外形と一致する凹部を設け、その凹部に該バイアスマグネットを実装すること。この（１）に記載の技術的思想によれば、マグネットアイランドに対してバイアスマグネットを容易に位置決めすることができる。

（２） 磁性体からなる被検出対象の近接・離間による磁界の変化を検出するセンサチップと、そのセンサチップに対してバイアス磁界を付与するバイアスマグネットとを備える磁気センサであって、前記センサチップは、金属板によって構成されたセンサリードフレームの主枠体内に設けられたセンサアイランドに配置され、前記バイアスマグネットは、前記センサチップにおける検出面と対向配置された板状の磁性体によって構成されたマグネットアイランドに実装または形成されていることを特徴とする磁気センサ。この（２）に記載の技術的思想によれば、バイアスマグネットをセンサチップの検出面に対して近接配置することができるため、センサチップの高い感度を確保することができる。

本発明の一実施形態の磁気センサの内部構成を概略的に示す分解斜視図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 同実施形態の磁気センサの外観を示す斜視図。 同実施形態の磁気センサの製造工程を示す工程フロー。 他の実施形態の磁気センサの内部構成を示す断面図。 （ａ）は他の実施形態の磁気センサの内部構成を概略的に示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。 従来の磁気センサを概略的に示す正面図。

符号の説明

１…磁気センサ、２…センサリードフレーム、３…マグネットフレーム、４…主枠体、４ａ…位置決め孔、５…リード、６…連結部、７…センサアイランド、８…センサチップ、９…金属細線、１１…副枠体、１１ａ…位置決め孔、１２…連結部、１３…マグネットアイランド、１４…バイアスマグネット、１５…絶縁モールド材料。

Claims (5)

1. 磁性体からなる被検出対象の近接・離間による磁界の変化を検出するセンサチップと、そのセンサチップに対してバイアス磁界を付与するバイアスマグネットとを備える磁気センサの製造方法であって、
   金属板によって構成されたセンサリードフレームの主枠体内に設けられたセンサアイランドに前記センサチップを実装するとともに、該センサチップとセンサリードフレームのリードとを電気的に接続するセンサ実装工程と、
   板状の磁性体によって構成され、前記センサリードフレームの主枠体と合致する副枠体と、前記バイアスマグネットを実装または形成するべく、該副枠体内における前記センサアイランドと対応する箇所に設けられたマグネットアイランドとを有するマグネットフレームを用い、前記副枠体を前記主枠体に合致させることにより前記マグネットアイランドを前記センサアイランドに位置決めする位置決め工程と、
   前記センサチップ、前記センサアイランド、前記リードの一部、前記バイアスマグネット、前記マグネットアイランドを絶縁モールド材料によって封止するパッケージ工程を行うことを特徴とする磁気センサの製造方法。
2. 前記位置決め工程の前工程において、前記マグネットアイランドに対して、該マグネットアイランドとは別体で構成された前記バイアスマグネットを実装するマグネット実装工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサの製造方法。
3. 前記マグネットアイランドを着磁することによって前記バイアスマグネットを形成することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサの製造方法。
4. 前記マグネットアイランドを、前記センサアイランドにおける前記センサチップの実装面とは逆側の面に密接した状態で両者を接合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気センサの製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法によって製造されてなる磁気センサ。

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