JP2010237059A

JP2010237059A - Sensor device and method of producing the same

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Publication number: JP2010237059A
Application number: JP2009085851A
Authority: JP
Inventors: Toshimichi Naruse; 俊道成瀬; Shunsuke Konda; 俊介根田; Masayoshi Saito; 正義斉藤; Hideo Takada; 秀夫高田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2010-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor device including a sensor element with suppressed characteristic deterioration due to the shrinkage during curing of a sealing resin and a method of producing the same. <P>SOLUTION: The sensor device 10 includes a circuit board 12, sensor elements 14, 16, and 18 arranged on the upper surface of the circuit board 12, and a sealing resin 32 covering the sensor elements. The sensor element 14 and the sensor element 16 are provided with, on the upper surface of the board, a sensor part 26 and a sensor part 28, respectively. The sensor element 18 includes, on the side surface of the board, a sensor part 30. The sealing resin 32 is formed by injection molding, and the side surface in the longitudinal direction of the sensor element 18 is arranged in parallel to the injection direction of the sealing resin 32 upon injection molding. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明はセンサ装置およびその製造方法に関し、特に、複数個のセンサ素子が樹脂封止されたセンサ装置およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a sensor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a sensor device in which a plurality of sensor elements are sealed with resin and a manufacturing method thereof.

例えば、３軸の電子方位計は、磁気センサなどを用いて電気的に方位を検出できる。そして一般的には、複数の磁気センサ素子を配置して電子方位計を構成する。この様に構成した磁気センサ素子は、磁気センサ素子の出力から得られるデータを演算することによって、基準として決めた方向からの角度、すなわち方位角を算出することができる。この方位角から得られる方位情報は、アナログ又はデジタルの電気信号として処理できるため、例えば携帯電話のような携帯情報端末や、腕時計、カーナビゲーション装置、航空機の姿勢検出、視覚障害者向けゲーム機など、種々の電子機器への応用が期待されている。 For example, a three-axis electronic azimuth meter can electrically detect the azimuth using a magnetic sensor or the like. In general, an electronic azimuth meter is configured by arranging a plurality of magnetic sensor elements. The magnetic sensor element configured as described above can calculate an angle from a direction determined as a reference, that is, an azimuth angle by calculating data obtained from the output of the magnetic sensor element. Since azimuth information obtained from this azimuth can be processed as an analog or digital electrical signal, for example, portable information terminals such as mobile phones, wristwatches, car navigation devices, attitude detection of aircraft, game machines for visually impaired people, etc. Application to various electronic devices is expected.

特に近年、ＧＰＳ等を利用した携帯情報端末向けの位置情報提供サービスが始まっている。このサービスによれば、利用者は現在の位置情報を端末上の画面を見ながら判るようになっている。この端末に電子方位計を組み合わせることによって、利用者が今どの方位を向いているのか、あるいは歩行中であればどの方向に向かっているのかが判る。この位置情報と電子方位計に関する情報提供サービスは、今後多くの産業界に新しいビジネスを生み出すものと考えられ、また利用者に有益な情報をもたらす。 In particular, in recent years, position information providing services for portable information terminals using GPS or the like have begun. According to this service, the user can understand the current position information while looking at the screen on the terminal. By combining an electronic compass with this terminal, it is possible to determine which direction the user is currently facing or in which direction the user is walking. This information providing service regarding position information and electronic compass is expected to create new business for many industries in the future, and will also provide useful information to users.

一方、上述した携帯情報端末は、小型薄型とする傾向にあり、その中に搭載される電子デバイスとしては小型が求められている。 On the other hand, the above-described portable information terminal tends to be small and thin, and the electronic device mounted therein is required to be small.

図８（Ａ）を参照して、従来型のセンサ装置１００を示す（特許文献１）。この図に示すセンサ装置１００は、実装基板１０３と、３個の磁気センサ素子であるＸ軸磁気センサ素子１０１Ｘ、Ｙ軸磁気センサ素子１０１Ｙ、およびＺ軸磁気センサ素子１０１Ｚと、これらの各磁気センサ素子を駆動するための磁気センサ用ＩＣ１０２から構成されている。 Referring to FIG. 8A, a conventional sensor device 100 is shown (Patent Document 1). The sensor device 100 shown in this figure includes a mounting substrate 103, three magnetic sensor elements, an X-axis magnetic sensor element 101X, a Y-axis magnetic sensor element 101Y, and a Z-axis magnetic sensor element 101Z, and each of these magnetic sensors. It is composed of a magnetic sensor IC 102 for driving the element.

そのＸ軸磁気センサ素子１０１Ｘ、Ｙ軸磁気センサ素子１０１Ｙ、およびＺ軸磁気センサ素子１０１Ｚは、それぞれその感磁部８ａの長手方向がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って互いに直交するように配置されて、３軸磁気センサを構成している。 The X-axis magnetic sensor element 101X, Y-axis magnetic sensor element 101Y, and Z-axis magnetic sensor element 101Z are arranged such that the longitudinal direction of the magnetic sensing portion 8a is orthogonal to each other along the X-axis, Y-axis, and Z-axis. The three-axis magnetic sensor is arranged.

また磁気センサ用ＩＣ１０２によって、これらの各磁気センサ素子１０１Ｘ、１０１Ｙ、１０１Ｚの励磁用コイルに励磁電流を流した時に、検出用コイルから出力される検出信号に基いて方位角を演算することができる。 The magnetic sensor IC 102 can calculate the azimuth angle based on the detection signal output from the detection coil when an excitation current is passed through the excitation coils of the magnetic sensor elements 101X, 101Y, and 101Z. .

そして、各Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸磁気センサ素子１０１Ｘ、１０１Ｙ、１０１Ｚを保護するために封止樹脂１０５（図８（Ｂ）参照）を形成し、さらに、これらの磁気センサ素子を載置した実装基板１０３に、磁気センサ用ＩＣ１０２を駆動するための電源端子、各磁気センサ素子の検出信号に基づいて演算した方位角のデータ（信号）を出力するための出力端子などを設けて、電子方位計としてモジュール２０を構成する。 A sealing resin 105 (see FIG. 8B) is formed to protect the X-axis, Y-axis, and Z-axis magnetic sensor elements 101X, 101Y, and 101Z, and these magnetic sensor elements are mounted. The mounting substrate 103 is provided with a power supply terminal for driving the magnetic sensor IC 102, an output terminal for outputting azimuth angle data (signal) calculated based on the detection signal of each magnetic sensor element, and the like. The module 20 is configured as an azimuth meter.

特開２００７−２７９０２９号公報JP 2007-279029 A

しかしながら、上記したセンサ装置１００では、封止樹脂１０５に含まれるフィラーが偏在することにより、センサの精度が悪化してしまう問題があった。 However, the above-described sensor device 100 has a problem that the accuracy of the sensor deteriorates due to the uneven distribution of the filler contained in the sealing resin 105.

具体的には、図８（Ａ）を参照して、各センサを被覆する封止樹脂は、液状または半固形状の状態で矢印の方向に射出成形された後に加熱硬化される。そして、用いられる封止樹脂は、粒状のフィラーが８５ｗｔ％程度に高充填された樹脂材料から成る。従って、図８（Ｂ）を参照して、液状の状態で射出された封止樹脂１０５は、Ｚ軸センサ１０１Ｚの右側の側面にて堰き止められた後に、Ｚ軸センサ１０１Ｚの左側の空間に流動することとなる。特に、Ｚ軸センサ１０１Ｚは、最大面である長手方向の側面が、封止樹脂の流れに対して直交して配置されるため、Ｚ軸センサ１０１Ｚが封止樹脂の流れを堰き止める作用は大きくなる。 Specifically, referring to FIG. 8A, the sealing resin covering each sensor is heat-cured after being injection-molded in the direction of the arrow in a liquid or semi-solid state. The sealing resin used is made of a resin material in which granular filler is highly filled to about 85 wt%. Therefore, referring to FIG. 8B, the sealing resin 105 injected in a liquid state is dammed up on the right side surface of the Z-axis sensor 101Z and then placed in the space on the left side of the Z-axis sensor 101Z. It will flow. In particular, since the Z-axis sensor 101Z has the longest side surface, which is the largest surface, arranged perpendicular to the flow of the sealing resin, the Z-axis sensor 101Z has a large effect of blocking the flow of the sealing resin. Become.

このことから、Ｚ軸センサ１０１Ｚの右側の領域１１２では、封止樹脂１０５に含まれるフィラーが滞留することにより、局所的にフィラーの含有率が高くなる。例えば、領域１１２では、封止樹脂１０５に含まれるフィラーの含有率が９０ｗｔ％程度と高くなる。 For this reason, in the region 112 on the right side of the Z-axis sensor 101Z, the filler contained in the sealing resin 105 stays, so that the filler content locally increases. For example, in the region 112, the content of the filler contained in the sealing resin 105 is as high as about 90 wt%.

一方、Ｚ軸センサ１０１Ｚの左側の領域１１０では、領域１１２にフィラーが滞留する分、この領域１１０において封止樹脂１０５に含まれるフィラーの含有率が低くなる。例えば、領域１１０では、封止樹脂１０５に含まれるフィラーの含有率は、８０％程度と低くなる。 On the other hand, in the region 110 on the left side of the Z-axis sensor 101Z, the filler content in the sealing resin 105 in the region 110 is reduced by the amount of the filler remaining in the region 112. For example, in the region 110, the content of the filler contained in the sealing resin 105 is as low as about 80%.

この様に、Ｚ軸センサ１０１Ｚの両側の領域において、封止樹脂１０５に含まれるフィラーの量に偏りが発生すると、領域１１０と領域１１２とで封止樹脂１０５が硬化する際の収縮量に差が発生する。具体的には、フィラーの含有量が少ない（樹脂量が多い）領域１１０に於ける封止樹脂１０５の収縮量は大きく、フィラーの含有量が多い（樹脂量が少ない）領域１１２における封止樹脂１０５の収縮量は小さい。結果的に、封止樹脂１０５の収縮量の差により、Ｚ軸センサ１０１Ｚは平面視で弓なりに湾曲してしまう。そして、Ｚ軸センサ１０１Ｚが弓なりに変形すると、このセンサの側面に形成されたセンサ部１０８ａが変形して、特性が劣化してしまう問題があった。 In this way, if the amount of filler contained in the sealing resin 105 is biased in the regions on both sides of the Z-axis sensor 101Z, the shrinkage amount when the sealing resin 105 is cured in the regions 110 and 112 is different. Occurs. Specifically, the shrinkage amount of the sealing resin 105 in the region 110 having a small filler content (a large amount of resin) is large, and the sealing resin in the region 112 having a large filler content (a small amount of resin). The shrinkage amount of 105 is small. As a result, the Z-axis sensor 101Z is curved like a bow in plan view due to the difference in the contraction amount of the sealing resin 105. When the Z-axis sensor 101Z is deformed like a bow, there is a problem that the sensor portion 108a formed on the side surface of the sensor is deformed and the characteristics deteriorate.

一方、他のセンサ（Ｙ軸センサ１０１ＹおよびＸ軸センサ１０１Ｘ）の長手方向の側面は、封止樹脂１０５の流れに対して平行に位置している。従って、これらのセンサにより封止樹脂１０５の流れが堰き止められる作用は小さく、これらの素子の周辺部に於いて封止樹脂１０５に含まれるフィラーが偏ることによるセンサの反りは小さい。 On the other hand, the longitudinal side surfaces of the other sensors (Y-axis sensor 101Y and X-axis sensor 101X) are positioned in parallel to the flow of the sealing resin 105. Accordingly, the action of blocking the flow of the sealing resin 105 by these sensors is small, and the warpage of the sensor due to the bias of the filler contained in the sealing resin 105 in the peripheral portion of these elements is small.

本発明は上記した問題に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、封止樹脂の硬化収縮に起因したセンサ素子の特性劣化が抑制されたセンサ装置およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sensor device in which characteristic deterioration of a sensor element due to curing shrinkage of a sealing resin is suppressed, and a manufacturing method thereof. It is in.

本発明のセンサ装置は、回路基板と、センサ部が上面に備えられた状態で前記回路基板に固着された第１センサ素子と、センサ部が上面に備えられた状態で前記回路基板に固着されると共に、長手方向が前記第１センサ素子の長手方向に対して直交するように配置された第２センサ素子と、センサ部が側面に備えられた状態で前記回路基板に固着された第３センサ素子と、フィラーが添加された樹脂材料から成り、液状または半固形状の状態でモールド金型のキャビティに注入して射出成形されることで、前記第１センサ素子、前記第２センサ素子および前記第３センサ素子を被覆する封止樹脂と、を備え、前記センサ部が設けられた前記第３センサ素子の側面は、前記封止樹脂が注入される方向に対して平行に配置されることを特徴とする。 The sensor device of the present invention is fixed to the circuit board with the circuit board, the first sensor element fixed to the circuit board with the sensor part provided on the upper surface, and the sensor part provided to the upper surface. And a second sensor element arranged so that its longitudinal direction is orthogonal to the longitudinal direction of the first sensor element, and a third sensor fixed to the circuit board in a state where the sensor portion is provided on the side surface The first sensor element, the second sensor element, and the element are made of a resin material to which an element and a filler are added, and are injected and injected into a cavity of a mold in a liquid or semi-solid state. Sealing resin covering the third sensor element, and the side surface of the third sensor element provided with the sensor portion is arranged in parallel to the direction in which the sealing resin is injected. Characterize

更に、本発明のセンサ装置の製造方法は、矩形の素子配置領域に同一の導電パターンがマトリックス状に複数配置された回路基板を用意する工程と、前記マトリックス状に配置された前記素子配置領域の夫々に、半導体素子と、上面にセンサ部を備えた第１センサ素子および第２センサ素子と、側面にセンサ部を備えた第３センサ素子を配置する工程と、モールド金型のキャビティに前記回路基板の前記素子配置領域を収納し、フィラーを含む樹脂材料から成る封止樹脂を前記キャビティに注入することにより、前記半導体素子、前記第１センサ素子、前記第２センサ素子および前記第３センサ素子を前記封止樹脂で被覆する工程と、前記回路基板および前記封止樹脂をダイシングすることにより、前記素子配置領域を個別に分離する工程と、を備え、前記封止樹脂で被覆する工程では、前記センサ部が設けられた前記第３センサ素子の側面に沿って、前記封止樹脂を注入することを特徴とする。 Furthermore, the manufacturing method of the sensor device of the present invention includes a step of preparing a circuit board in which a plurality of identical conductive patterns are arranged in a matrix in a rectangular element arrangement region, and the element arrangement region arranged in the matrix Respectively, a step of disposing a semiconductor element, a first sensor element and a second sensor element having a sensor portion on an upper surface, and a third sensor element having a sensor portion on a side surface; and the circuit in a cavity of a mold The semiconductor element, the first sensor element, the second sensor element, and the third sensor element are formed by housing the element arrangement region of the substrate and injecting a sealing resin made of a resin material including a filler into the cavity. And the step of individually separating the element arrangement regions by dicing the circuit board and the sealing resin; The provided, in the step of covering with the sealing resin, along the side of the sensor portion is provided the third sensor element, characterized by injecting the sealing resin.

本発明によれば、センサ部が設けられるセンサ素子の側面を、封止樹脂が注入される流れの方向に対して平行に配置している。従って、このセンサ素子の側面により封止樹脂の流れが阻害されないので、センサ部が設けられたセンサ素子の側面付近にフィラーが偏ることが抑制され、封止樹脂の硬化収縮によるセンサ素子の反りが抑制される。結果的に、この反りに起因したセンサ素子の特性劣化が抑制される。 According to the present invention, the side surface of the sensor element on which the sensor unit is provided is arranged in parallel to the flow direction in which the sealing resin is injected. Accordingly, since the flow of the sealing resin is not hindered by the side surface of the sensor element, the filler is prevented from being biased near the side surface of the sensor element provided with the sensor portion, and the warpage of the sensor element due to the curing shrinkage of the sealing resin is suppressed. It is suppressed. As a result, characteristic deterioration of the sensor element due to this warpage is suppressed.

本発明のセンサ装置を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は断面図である。It is a figure which shows the sensor apparatus of this invention, (A) is a top view, (B) and (C) are sectional drawings. 本発明のセンサ装置を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は断面図である。It is a figure which shows the sensor apparatus of this invention, (A) is a top view, (B) and (C) are sectional drawings. 本発明のセンサ装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は拡大された平面図であり、（Ｃ）は断面図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the sensor apparatus of this invention, (A) is a top view, (B) is the expanded top view, (C) is sectional drawing. 本発明のセンサ装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は拡大された平面図であり、（Ｃ）は断面図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the sensor apparatus of this invention, (A) is a top view, (B) is the expanded top view, (C) is sectional drawing. 本発明のセンサ装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the sensor apparatus of this invention, (A) is a top view, (B) is sectional drawing. 本発明のセンサ装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）および（Ｃ）は断面図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the sensor apparatus of this invention, (A) is a top view, (B) and (C) are sectional drawings. 本発明のセンサ装置の製造方法を示す平面図である。It is a top view which shows the manufacturing method of the sensor apparatus of this invention. 背景技術のセンサ装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。It is a figure which shows the sensor apparatus of background art, (A) is a perspective view, (B) is sectional drawing.

本実施の形態に係るセンサ装置１０の構成を、図１を参照して説明する。図１（Ａ）はセンサ装置１０を示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のI−I線に於ける断面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）II−II線における断面図である。 The configuration of the sensor device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1A is a plan view showing the sensor device 10, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line I-I in FIG. 1A, and FIG. 1C is FIG. ) Is a cross-sectional view taken along line II-II.

本実施形態のセンサ装置１０は、回路基板１２と、回路基板１２の上面に配置されたセンサ素子１４、１６、１８と、これらのセンサ素子を被覆する封止樹脂３２とを主要に備えた構成となっている。 The sensor device 10 of this embodiment mainly includes a circuit board 12, sensor elements 14, 16, and 18 disposed on the upper surface of the circuit board 12, and a sealing resin 32 that covers these sensor elements. It has become.

図１（Ａ）を参照して、先ず、センサ装置１０を説明するための方向に関して説明する。Ｘ軸方向はセンサ装置１０の横方向の軸であり、Ｙ軸方向は縦方向の軸であり、Ｚ軸方向は厚み方向（紙面上では紙面を突き抜ける方向）の軸であり、これらの方向は互いに直交している。また、回路基板１２の主面は、Ｘ−Ｙ平面に対して平行に載置されている。 With reference to FIG. 1 (A), the direction for describing the sensor apparatus 10 is demonstrated first. The X-axis direction is the horizontal axis of the sensor device 10, the Y-axis direction is the vertical axis, the Z-axis direction is the thickness direction (the direction that penetrates the paper surface), and these directions are They are orthogonal to each other. The main surface of the circuit board 12 is placed in parallel to the XY plane.

回路基板１２は、ガラスエポキシ基板等の樹脂を主材料とする基板であり、回路基板１２の上面および下面には所定形状の導電パターンが形成されている。回路基板１２の上面に形成された導電パターンと、下面に形成された導電パターンとは、回路基板１２を貫通して接続されている。また、回路基板１２の裏面に形成されるパッド状の裏面電極３６には、半田バンプ３８が形成されている。図１（Ｂ）を参照すると、２層の多層配線が構成されているが、４層や６層に積層された配線層が構成されても良い。 The circuit board 12 is a board mainly made of a resin such as a glass epoxy board, and a conductive pattern having a predetermined shape is formed on the upper and lower surfaces of the circuit board 12. The conductive pattern formed on the upper surface of the circuit board 12 and the conductive pattern formed on the lower surface are connected through the circuit board 12. Solder bumps 38 are formed on the pad-like back electrode 36 formed on the back surface of the circuit board 12. Referring to FIG. 1B, a two-layer multilayer wiring is configured, but a wiring layer laminated in four layers or six layers may be configured.

本実施の形態では、回路基板１２の上面に、３つの磁気センサ素子（センサ素子１４、１６、１８）を配置し、これらのセンサ素子は互いに直交する３つの軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）の磁界を検出している。この様にすることで、測定された３つの磁界を合成することにより、センサ装置１０が水平面に対して傾斜して配置された場合でも、正確に方位角を求めることができる。また、本実施の形態では、センサ素子としてフラックスゲート型の磁気センサ素子が採用されている。 In the present embodiment, three magnetic sensor elements (sensor elements 14, 16, 18) are disposed on the upper surface of the circuit board 12, and these sensor elements have three axial directions (X axis, Y axis, and (Z axis) magnetic field is detected. In this way, by synthesizing the three measured magnetic fields, the azimuth angle can be accurately obtained even when the sensor device 10 is disposed to be inclined with respect to the horizontal plane. In this embodiment, a flux gate type magnetic sensor element is employed as the sensor element.

図１（Ａ）および図１（Ｃ）を参照して、センサ素子１４は、Ｙ軸方向に対して平行に長手方向を備えており、Ｙ軸方向の磁界を測定する磁気センサ素子である。センサ素子１４の構造は、非磁性の材料である半導体材料（例えばシリコン）から成る半導体基板の上面に、センサ部２６と、このセンサ部２６と接続された電極が設けられている。また、センサ部２６は磁性コア材にコイルが巻回されており、このコイルはセンサ素子１４の上面に形成された電極に接続されている。更に、センサ素子１４が備える電極は、金属細線２４を経由して回路基板１２の上面に形成されたパッド３４と接続されている。 Referring to FIGS. 1A and 1C, sensor element 14 is a magnetic sensor element that has a longitudinal direction parallel to the Y-axis direction and measures a magnetic field in the Y-axis direction. The sensor element 14 has a structure in which a sensor unit 26 and an electrode connected to the sensor unit 26 are provided on the upper surface of a semiconductor substrate made of a semiconductor material (for example, silicon) which is a nonmagnetic material. The sensor unit 26 has a coil wound around a magnetic core material, and this coil is connected to an electrode formed on the upper surface of the sensor element 14. Furthermore, the electrodes included in the sensor element 14 are connected to pads 34 formed on the upper surface of the circuit board 12 via the fine metal wires 24.

センサ素子１４の上面に形成されたセンサ部２６は、窒化膜または酸化膜から成る保護膜により保護されている。この様にすることで、各センサ素子を被覆する封止樹脂３２が硬化収縮することにより圧縮応力がセンサ素子１４に作用しても、この保護膜により応力が緩和されることで、センサ素子１４の変形が抑制される。更に、センサ素子１４の下面は、エポキシ樹脂等から成る絶縁性接着材を介して回路基板１２の上面に固着される。また、センサ素子１４の高さは例えば５００μｍ程度である。 The sensor unit 26 formed on the upper surface of the sensor element 14 is protected by a protective film made of a nitride film or an oxide film. In this way, even if a compressive stress acts on the sensor element 14 due to the curing and shrinkage of the sealing resin 32 covering each sensor element, the stress is relieved by this protective film, so that the sensor element 14 Is prevented from being deformed. Furthermore, the lower surface of the sensor element 14 is fixed to the upper surface of the circuit board 12 via an insulating adhesive made of epoxy resin or the like. The height of the sensor element 14 is about 500 μm, for example.

更に、図１（Ｃ）を参照して、センサ素子１４の基板の上部を一部分窪ませることにより段差領域１９が形成され、センサ素子１４の電極はこの段差領域１９の底面に形成されている。段差領域１９では、底面および側面の両方に、ボンディングパッドとなる電極が形成されている。従って、センサ素子１４を９０度倒した状態（図１（Ｂ）に示すセンサ素子１８の状態）にしても、段差領域１９に設けられた電極に対して、ワイヤボンディングを行うことが可能となる。 Further, referring to FIG. 1C, a step region 19 is formed by partially denting the upper portion of the substrate of sensor element 14, and the electrode of sensor element 14 is formed on the bottom surface of step region 19. In the step region 19, electrodes serving as bonding pads are formed on both the bottom surface and the side surface. Therefore, even when the sensor element 14 is tilted 90 degrees (the state of the sensor element 18 shown in FIG. 1B), wire bonding can be performed on the electrodes provided in the step region 19. .

尚、図１の各図を参照すると、全てのセンサ素子に段差領域１９が設けられているが、Ｚ軸の磁界を検出するセンサ素子１８のみに段差領域１９を設け、他のセンサ素子１４およびセンサ素子１６には段差領域１９を設けなくても良い。 Referring to each drawing of FIG. 1, the step region 19 is provided in all sensor elements. However, the step region 19 is provided only in the sensor element 18 that detects the Z-axis magnetic field, and the other sensor elements 14 and The sensor element 16 need not be provided with the step region 19.

図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、センサ素子１６は、Ｘ軸方向に対して平行に長手方向を備えており、Ｘ軸方向の磁界を測定する磁気センサである。センサ素子１６の構造は、上記したセンサ素子１４と同様であり、半導体から成る基板の上面にセンサ部２８が設けられている。 Referring to FIGS. 1A and 1B, sensor element 16 is a magnetic sensor having a longitudinal direction parallel to the X-axis direction and measuring a magnetic field in the X-axis direction. The structure of the sensor element 16 is the same as that of the sensor element 14 described above, and a sensor unit 28 is provided on the upper surface of a substrate made of a semiconductor.

センサ素子１８は、Ｘ軸方向に対して平行に長手方向を備えており、Ｚ軸方向の磁界を測定する磁気センサである。センサ素子１８では、Ｚ軸方向の磁界を測定するために、基板の側面にセンサ部３０が設けられている。原理的には、センサ部３０が設けられる基板の側面は、装置の内側に面する基板の側面でも良いし、外側に面する基板の側面でも良い。ここでは、内側に面するセンサ素子１８の基板の側面にセンサ部３０が形成されている。センサ部３０は、センサ素子１８の上面に設けられた電極と接続されており、この電極は金属細線２４を経由して回路基板１２の上面に形成されたパッド３４と接続されている。
センサ素子１８は、基板側面に設けられるセンサ部３０に含まれるコイルの長さを確保するために、他のセンサ素子よりも高く形成される。具体的には、センサ素子１８の高さは８００μｍ程度である。 The sensor element 18 has a longitudinal direction parallel to the X-axis direction and is a magnetic sensor that measures a magnetic field in the Z-axis direction. In the sensor element 18, a sensor unit 30 is provided on the side surface of the substrate in order to measure a magnetic field in the Z-axis direction. In principle, the side surface of the substrate on which the sensor unit 30 is provided may be the side surface of the substrate facing the inside of the apparatus or the side surface of the substrate facing the outside. Here, the sensor part 30 is formed on the side surface of the substrate of the sensor element 18 facing inward. The sensor unit 30 is connected to an electrode provided on the upper surface of the sensor element 18, and this electrode is connected to a pad 34 formed on the upper surface of the circuit board 12 via a fine metal wire 24.
The sensor element 18 is formed higher than the other sensor elements in order to ensure the length of the coil included in the sensor unit 30 provided on the side surface of the substrate. Specifically, the height of the sensor element 18 is about 800 μm.

上記したセンサ素子１４、１６、１８は、回路基板１２の上面において半導体素子２０を囲むように、コの字形状に配置されている。 The sensor elements 14, 16, and 18 are arranged in a U shape so as to surround the semiconductor element 20 on the upper surface of the circuit board 12.

半導体素子２０は、回路基板１２の上面において中央部付近に載置されており、回路基板１２の上面に形成されたパッドおよび金属細線を経由して、センサ素子１４、１６、１８と接続されている。半導体素子２０は、各センサ素子の出力に基づいて方位角を算出する回路が組み込まれている。ＬＳＩである半導体素子２０の厚みは例えば３００μｍ程度であり、センサ素子１４等と比較すると薄く形成されている。 The semiconductor element 20 is placed near the center on the upper surface of the circuit board 12 and is connected to the sensor elements 14, 16, and 18 via pads and metal wires formed on the upper surface of the circuit board 12. Yes. The semiconductor element 20 incorporates a circuit that calculates an azimuth angle based on the output of each sensor element. The thickness of the semiconductor element 20 which is an LSI is, for example, about 300 μm, and is thinner than the sensor element 14 or the like.

加速度センサ２２は、ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）が採用されたセンサであり、センサ装置１０に作用した加速度を計測して、計測された加速度を示す電気信号を出力する機能を備えている。加速度センサ２２の周辺部に設けられた電極は、回路基板１２の上面に設けられたパッドに金属細線を経由して接続される。加速度センサ２２の厚みは、例えば半導体素子２０と同様の３００μｍ程度である。ここで、加速度センサ２２を省いてセンサ装置１０が構成されても良い。 The acceleration sensor 22 is a sensor employing MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), and has a function of measuring an acceleration acting on the sensor device 10 and outputting an electric signal indicating the measured acceleration. The electrodes provided in the peripheral part of the acceleration sensor 22 are connected to pads provided on the upper surface of the circuit board 12 via fine metal wires. The thickness of the acceleration sensor 22 is, for example, about 300 μm, which is the same as that of the semiconductor element 20. Here, the sensor device 10 may be configured without the acceleration sensor 22.

封止樹脂３２は、回路基板１２の上面に配置された各センサ等および回路基板１２の上面が被覆されるように形成されている。具体的には、センサ素子１４、１６、１８、半導体素子２０、加速度センサ２２および金属細線が封止樹脂３２により被覆されている。封止樹脂３２は、シリカ粒子等から成るフィラーが充填された樹脂材料から成る。封止樹脂３２を構成する樹脂材料としては、トランスファーモールドにより形成されるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、インジェクションモールドにより形成されるアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂が採用される。封止樹脂３２全体に対してフィラーが含まれる割合は、例えば８５重量％以上９０重量％以下である。 The sealing resin 32 is formed so as to cover each sensor and the like disposed on the upper surface of the circuit board 12 and the upper surface of the circuit board 12. Specifically, the sensor elements 14, 16, 18, the semiconductor element 20, the acceleration sensor 22, and the fine metal wires are covered with a sealing resin 32. The sealing resin 32 is made of a resin material filled with a filler made of silica particles or the like. As the resin material constituting the sealing resin 32, a thermosetting resin such as an epoxy resin formed by transfer molding, or a thermoplastic resin such as an acrylic resin formed by injection molding is employed. The ratio of the filler contained in the entire sealing resin 32 is, for example, 85% by weight or more and 90% by weight or less.

図２を参照して、上記した封止樹脂３２の構成を更に説明する。図２の各図は、図１の各図と同様にセンサ装置１０を示す図であるが、封止樹脂３２の構成を明瞭に示すために金属細線を省いて示してある。 With reference to FIG. 2, the structure of the sealing resin 32 described above will be further described. 2 is a view showing the sensor device 10 in the same manner as the respective views in FIG. 1, but the fine metal wires are omitted in order to clearly show the configuration of the sealing resin 32.

図２（Ａ）を参照して、封止樹脂３２は、矢印Ｄ１の方向に沿って射出成形することにより形成されている。具体的には、センサ素子１４、１６、１８、半導体素子２０および加速度センサ２２が配置された回路基板１２を、モールド金型のキャビティに収納し、液状又は半固形状の封止材料をキャビティに注入することにより、封止樹脂３２は形成されている。 Referring to FIG. 2A, the sealing resin 32 is formed by injection molding along the direction of arrow D1. Specifically, the circuit board 12 on which the sensor elements 14, 16, 18, the semiconductor element 20 and the acceleration sensor 22 are arranged is housed in a mold mold cavity, and a liquid or semi-solid sealing material is used as the cavity. By injecting, the sealing resin 32 is formed.

封止樹脂３２が供給される流れＤ１に対して、センサ素子１４の長手方向は直角に配置され、センサ素子１６およびセンサ素子１８の長手方向は平行に配置されている。従って、図２（Ｃ）を参照して、Ｄ１の方向に向かって注入された封止樹脂の流れは、センサ素子１４の右側の側面により阻害される。即ち、背の高いセンサ素子１４が封止樹脂の流れを堰き止めるダムの如く作用する。この様に封止樹脂３２の流れＤ１が阻害されてしまうと、封止樹脂３２に含まれるフィラーが滞留する。 The longitudinal direction of the sensor element 14 is arranged at right angles to the flow D1 to which the sealing resin 32 is supplied, and the longitudinal directions of the sensor element 16 and the sensor element 18 are arranged in parallel. Accordingly, referring to FIG. 2C, the flow of the sealing resin injected toward the direction D1 is hindered by the right side surface of the sensor element 14. That is, the tall sensor element 14 acts like a dam that blocks the flow of the sealing resin. When the flow D1 of the sealing resin 32 is thus inhibited, the filler contained in the sealing resin 32 stays.

従って、センサ素子１４の周囲に於いて、封止樹脂３２に含まれるフィラーが偏在する。具体的には、図２（Ａ）および図２（Ｃ）を参照して、センサ素子１４の右側の領域Ａ６（封止樹脂の流れに対して上流側の領域）では、封止樹脂３２に含まれるフィラーの割合が増大する。一方、センサ素子１４の左側の領域Ａ５（封止樹脂の流れに対して下流側の領域）では、封止樹脂３２に含まれるフィラーの割合が減少する。一例として、供給される封止樹脂３２に含まれるフィラーの割合が８５％であれば、領域Ａ６の封止樹脂３２に含まれるフィラーの割合は９０％であり、領域Ａ５の封止樹脂３２に含まれるフィラーの割合は８０％程度となる。 Therefore, the filler contained in the sealing resin 32 is unevenly distributed around the sensor element 14. Specifically, referring to FIG. 2A and FIG. 2C, in the region A6 on the right side of the sensor element 14 (region upstream of the flow of the sealing resin), the sealing resin 32 The proportion of filler contained increases. On the other hand, in the region A5 on the left side of the sensor element 14 (region on the downstream side with respect to the flow of the sealing resin), the ratio of the filler contained in the sealing resin 32 decreases. As an example, if the proportion of the filler contained in the supplied sealing resin 32 is 85%, the proportion of the filler contained in the sealing resin 32 in the region A6 is 90%, and the sealing resin 32 in the region A5 The ratio of the filler contained is about 80%.

この様に領域Ａ５と領域Ａ６とで、封止樹脂３２に含まれるフィラーの量が異なると、封止樹脂３２が硬化収縮する際に、センサ素子１４が平面視で弓なりに変形する恐れがある。具体的には、図２（Ａ）を参照して、中央部が右側に膨らむようにセンサ素子１４が変形する。上記したように、センサ素子１４では、磁界を検出するセンサ部２６は、基板の上面に形成されている。従って、封止樹脂３２が不均一に硬化収縮することにより、センサ素子１４が反っても、この反りによるセンサ部２６の変形量は小さいので、センサ部２６の特性悪化は抑制されている。 Thus, if the amount of filler contained in the sealing resin 32 differs between the region A5 and the region A6, the sensor element 14 may be deformed like a bow in plan view when the sealing resin 32 is cured and contracted. . Specifically, referring to FIG. 2A, the sensor element 14 is deformed so that the center portion swells to the right side. As described above, in the sensor element 14, the sensor unit 26 that detects the magnetic field is formed on the upper surface of the substrate. Therefore, even if the sensor element 14 is warped due to the non-uniform curing shrinkage of the sealing resin 32, the amount of deformation of the sensor part 26 due to this warping is small, and therefore the deterioration of the characteristics of the sensor part 26 is suppressed.

一方、封止樹脂の流れＤ１に対して長手方向の側面が平行に載置されたセンサ素子１６、１８は、封止樹脂３２の流れをそれほど阻害しないので、これらのセンサ素子の周辺部ではフィラーの偏在は見られない。例えば、センサ素子１６の長手方向の側面に隣接する領域Ａ３および領域Ａ４では、封止樹脂３２に含まれるフィラーの割合はほぼ同じである。また、センサ素子１８の長手方向の側面に隣接する領域Ａ１および領域Ａ２でも、封止樹脂３２に含まれるフィラーの割合はほぼ同じである。 On the other hand, the sensor elements 16 and 18 placed in parallel in the longitudinal direction with respect to the flow D1 of the sealing resin do not disturb the flow of the sealing resin 32 so much. There is no ubiquitous distribution. For example, in the region A3 and the region A4 adjacent to the side surface in the longitudinal direction of the sensor element 16, the ratio of the filler contained in the sealing resin 32 is substantially the same. Further, the ratio of the filler contained in the sealing resin 32 is substantially the same in the region A1 and the region A2 adjacent to the side surface in the longitudinal direction of the sensor element 18.

特に、Ｚ軸方向の磁界を検出するセンサ素子１８は、長手方向の側面にセンサ部３０が設けられているので、センサ素子１８が弓状に湾曲すると、センサ部３０が変形して特性が大きく劣化することが予測される。このことを防止するために、本実施の形態では、封止樹脂の流れＤ１に対して、センサ部３０が設けられたセンサ素子１８の側面を平行に配置している。このことにより、センサ素子１８により封止樹脂の流れが阻害されずに、センサ素子１８の周囲（領域Ａ１と領域Ａ２）に位置する封止樹脂３２に含まれるフィラーの量が均一となる。従って、センサ素子１８を取り巻く封止樹脂３２に発生する硬化収縮の量は等しくなり、硬化収縮に伴うセンサ素子１８の反りは抑制されている。 In particular, the sensor element 18 that detects the magnetic field in the Z-axis direction is provided with the sensor portion 30 on the side surface in the longitudinal direction. Therefore, when the sensor element 18 is curved in a bow shape, the sensor portion 30 is deformed and has large characteristics. Expected to deteriorate. In order to prevent this, in the present embodiment, the side surface of the sensor element 18 provided with the sensor unit 30 is arranged in parallel with the flow D1 of the sealing resin. Thus, the flow of the sealing resin is not hindered by the sensor element 18, and the amount of filler contained in the sealing resin 32 located around the sensor element 18 (region A1 and region A2) becomes uniform. Accordingly, the amount of cure shrinkage generated in the sealing resin 32 surrounding the sensor element 18 is equal, and the warp of the sensor element 18 due to cure shrinkage is suppressed.

本実施の形態では、３軸方向の磁界を計測するために、センサ素子１４、１６、１８の何れかは、側面にセンサ部を備えたＺ軸センサである必要がある。更に、同様の理由により、これらのセンサは回路基板１２の上面にコの字状に配置される必要もある。このことから、フィラーを含む封止樹脂を射出成形して、これらのセンサ素子を射出成形により樹脂封止すると、何れかのセンサ素子の長手方向は封止樹脂が流れる方向に対して直交することとなり、上記した素子の反りが発生する。この反りに起因したセンサの特性劣化を抑制するために、本実施の形態では、センサ部３０が設けられるセンサ素子１８の側面を、封止樹脂が供給される方向に対して平行に載置している。具体的には、図２（Ａ）を参照すると、センサ素子１８が、側面にセンサ部が設けられたＺ軸方向の磁気センサとして機能している。この様にすることで、側面にセンサ部を備えたセンサ素子１８には、封止樹脂３２の不均一な硬化収縮による反りの現象が発生しないので、センサ部３０の特性劣化が抑制される。 In the present embodiment, in order to measure a magnetic field in the three-axis direction, any of the sensor elements 14, 16, and 18 needs to be a Z-axis sensor having a sensor portion on the side surface. Further, for the same reason, these sensors need to be arranged in a U shape on the upper surface of the circuit board 12. From this, when the sealing resin containing the filler is injection-molded and these sensor elements are resin-sealed by injection molding, the longitudinal direction of any sensor element is orthogonal to the direction in which the sealing resin flows Thus, the warping of the element described above occurs. In the present embodiment, in order to suppress the sensor characteristic deterioration due to the warp, the side surface of the sensor element 18 provided with the sensor unit 30 is placed in parallel to the direction in which the sealing resin is supplied. ing. Specifically, referring to FIG. 2A, the sensor element 18 functions as a magnetic sensor in the Z-axis direction in which a sensor portion is provided on a side surface. By doing so, the sensor element 18 having the sensor part on the side surface does not warp due to non-uniform curing shrinkage of the sealing resin 32, so that the characteristic deterioration of the sensor part 30 is suppressed.

図３から図７を参照して、上記した構成のセンサ装置の製造方法を説明する。 With reference to FIGS. 3 to 7, a method of manufacturing the sensor device having the above-described configuration will be described.

図３を参照して、先ず、回路基板４０の表面に導電パターンを形成する。図３（Ａ）は回路基板４０の一部分を示す平面図であり、図３（Ｂ）は回路基板４０の一部を拡大して示す平面図であり、図３（Ｃ）は回路基板４０の一部を示す断面図である。 With reference to FIG. 3, first, a conductive pattern is formed on the surface of the circuit board 40. 3A is a plan view showing a part of the circuit board 40, FIG. 3B is an enlarged plan view showing a part of the circuit board 40, and FIG. It is sectional drawing which shows a part.

図３（Ａ）を参照して、ガラスエポキシ等の樹脂を主体とする材料から成る回路基板４０の上面には、マトリックス状に配置された素子配置領域４４から成るブロック４２が形成されている。ここで、素子配置領域４４とは１つのセンサ装置となる部位のことである。そして、後の工程にてブロック４２毎に樹脂封止が行われている。また、紙面上では１つのみのブロック４２が示されているが、実際には短冊形の外形を備えた回路基板４０に、離間されて複数個のブロック４２が一列またはマトリックス状に配置される。 Referring to FIG. 3A, a block 42 made up of element arrangement regions 44 arranged in a matrix is formed on the upper surface of a circuit board 40 made of a material mainly made of resin such as glass epoxy. Here, the element arrangement region 44 is a part that becomes one sensor device. Then, resin sealing is performed for each block 42 in a later step. Further, although only one block 42 is shown on the paper surface, in practice, a plurality of blocks 42 are arranged in a row or in a matrix on a circuit board 40 having a strip-shaped outer shape. .

図３（Ｂ）および図３（Ｃ）を参照して、各素子配置領域４４の内部では、回路基板４０の上面に、素子配置領域４４毎に同一形状の導電パターン４６が形成され、回路基板４０の下面には同一形状の導電パターン４８が形成されている。そして、導電パターン４６と導電パターン４８とは、回路基板４０を貫通して所定の箇所にて接続されている。ここでは、２層の多層配線が回路基板４０に形成されているが、更に多層の配線（例えば４層や６層）が回路基板４０に構成されても良い。 Referring to FIGS. 3B and 3C, in each element arrangement region 44, a conductive pattern 46 having the same shape is formed on the upper surface of the circuit board 40 for each element arrangement region 44. A conductive pattern 48 having the same shape is formed on the lower surface of 40. The conductive pattern 46 and the conductive pattern 48 penetrate through the circuit board 40 and are connected at predetermined positions. Here, two layers of multilayer wiring are formed on the circuit board 40, but multilayer wiring (for example, four layers or six layers) may be formed on the circuit board 40.

図４を参照して、次に、回路基板４０の上面に各素子を配置し、回路基板４０の上面に形成された導電パターン４６と各素子とを金属細線２４を経由して接続する。図４（Ａ）は回路基板４０の一部分を示す平面図であり、図４（Ｂ）は回路基板４０の一部を拡大して示す平面図であり、図４（Ｃ）は回路基板４０の一部を示す断面図である。 Next, referring to FIG. 4, each element is arranged on the upper surface of the circuit board 40, and the conductive pattern 46 formed on the upper surface of the circuit board 40 and each element are connected via the thin metal wire 24. 4A is a plan view showing a part of the circuit board 40, FIG. 4B is an enlarged plan view showing a part of the circuit board 40, and FIG. It is sectional drawing which shows a part.

図４の各図を参照して、本工程では、先ず、回路基板４０の各素子配置領域４４の上面に、センサ素子１４、１６、１８、半導体素子２０および加速度センサ２２を固着する。図４（Ｂ）を参照して、センサ素子１４は、Ｙ軸方向に長手方向を備えてＹ軸方向の磁界を測定する磁気センサであり、半導体から成る基板の上面にセンサ部２６を備えている。センサ素子１６は、Ｘ軸方向に長手方向を備えてＸ軸方向の磁界を測定する磁気センサであり、基板の上面にセンサ部２８を備えている。一方、センサ素子１８は、Ｙ軸方向に長手方向を備えてＺ軸方向の磁界を測定する磁気センサであり、基板の側面にセンサ部３０を備えている。各センサ素子の上面には、センサ部と接続された電極が設けられており、これらの電極は金属細線２４を経由して回路基板４０の上面に形成されたパッド状の導電パターン４６と接続される。また、各センサ素子の底面は、エポキシ樹脂等の絶縁性材料から成る接着材を介して、回路基板４０の上面に固着される。また、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向）の磁界を検出するために、センサ素子１４、１６、１８は全体としてコの字状に配置される。 With reference to each drawing of FIG. 4, in this step, first, the sensor elements 14, 16, 18, the semiconductor element 20, and the acceleration sensor 22 are fixed to the upper surface of each element arrangement region 44 of the circuit board 40. Referring to FIG. 4B, the sensor element 14 is a magnetic sensor that measures a magnetic field in the Y-axis direction with a longitudinal direction in the Y-axis direction, and includes a sensor unit 26 on the upper surface of a substrate made of a semiconductor. Yes. The sensor element 16 is a magnetic sensor that has a longitudinal direction in the X-axis direction and measures a magnetic field in the X-axis direction, and includes a sensor unit 28 on the upper surface of the substrate. On the other hand, the sensor element 18 is a magnetic sensor that has a longitudinal direction in the Y-axis direction and measures a magnetic field in the Z-axis direction, and includes a sensor unit 30 on the side surface of the substrate. Electrodes connected to the sensor unit are provided on the upper surface of each sensor element, and these electrodes are connected to a pad-like conductive pattern 46 formed on the upper surface of the circuit board 40 via the fine metal wires 24. The The bottom surface of each sensor element is fixed to the upper surface of the circuit board 40 via an adhesive made of an insulating material such as an epoxy resin. Further, in order to detect magnetic fields in the three-axis directions (X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction), the sensor elements 14, 16, and 18 are arranged in a U-shape as a whole.

半導体素子２０は所定の回路が上面に組み込まれたＬＳＩであり、センサ素子１４、１６、１８により囲まれる領域の内部に固着される。半導体素子２０の上面に設けられた電極は、金属細線２４および導電パターン４６を経由して各センサ素子と接続され、各センサ素子の出力に基づいて方位角を算出する。 The semiconductor element 20 is an LSI in which a predetermined circuit is incorporated on the upper surface, and is fixed inside a region surrounded by the sensor elements 14, 16, and 18. The electrodes provided on the upper surface of the semiconductor element 20 are connected to each sensor element via the fine metal wire 24 and the conductive pattern 46, and the azimuth angle is calculated based on the output of each sensor element.

加速度センサ２２は、半導体素子２０に隣接するように回路基板４０の上面に固着され、上面に設けられた電極は金属細線２４を経由して導電パターン４６と接続される。加速度センサ２２は、作用した加速度を示す電気信号を出力する機能を備える。 The acceleration sensor 22 is fixed to the upper surface of the circuit board 40 so as to be adjacent to the semiconductor element 20, and the electrode provided on the upper surface is connected to the conductive pattern 46 via the fine metal wire 24. The acceleration sensor 22 has a function of outputting an electrical signal indicating the applied acceleration.

図５および図６を参照して、次に、回路基板４０の上面に配置された各素子を、金型を用いた射出成形により樹脂封止する。図５（Ａ）は本工程を示す平面図であり、図５（Ｂ）は断面図である。 Next, referring to FIGS. 5 and 6, each element arranged on the upper surface of the circuit board 40 is resin-sealed by injection molding using a mold. FIG. 5A is a plan view showing this step, and FIG. 5B is a cross-sectional view.

図５（Ａ）を参照して、本工程では、モールド用の金型５０のキャビティ６０に各ブロック４２を収納させて樹脂封止を行っている。即ち本工程では、回路基板４０の上面に設けられた複数の素子配置領域４４を一括して樹脂封止した後に、各素子配置領域４４を分離するＭＡＰ（ｍｕｌｔｉａｒｅａｐａｃｋａｇｅ）を行っている。キャビティ６０の紙面上に於ける右側の側辺には、封止樹脂が注入されるゲート５６が設けられ、左側の側辺にはキャビティ６０内部の空気が放出されるエアベント５８が設けられている。 Referring to FIG. 5A, in this step, each block 42 is accommodated in a cavity 60 of a mold 50 for molding and resin sealing is performed. In other words, in this step, a plurality of element arrangement regions 44 provided on the upper surface of the circuit board 40 are collectively sealed with resin, and then MAP (multi area package) for separating the element arrangement regions 44 is performed. A gate 56 into which sealing resin is injected is provided on the right side of the cavity 60 on the paper surface, and an air vent 58 through which air inside the cavity 60 is discharged is provided on the left side. .

図５（Ｂ）を参照して、本工程で用いる金型５０は、上金型５２と下金型５４とから構成される。下金型５４の上面に回路基板４０を載置した後に、上金型５２と下金型５４とを当接させることにより、ブロック４２に含まれる各素子がキャビティ６０の内部に収納される。この状態で、液状または半固形状の封止樹脂３２を、ゲート５６からキャビティ６０に注入すると、注入された封止樹脂３２によりキャビティ６０は充填される。封止樹脂３２の注入に伴い、キャビティ６０内部の空気はエアベント５８を経由して外部に放出される。封止樹脂３２のキャビティ６０への注入が終了した後は、注入された封止樹脂３２を硬化させた後に、上金型５２と下金型５４とを離形させて、各ブロック４２が樹脂封止された回路基板４０を金型５０から取り出す。 Referring to FIG. 5B, the mold 50 used in this step is composed of an upper mold 52 and a lower mold 54. After placing the circuit board 40 on the upper surface of the lower mold 54, the upper mold 52 and the lower mold 54 are brought into contact with each other, whereby each element included in the block 42 is accommodated in the cavity 60. In this state, when the liquid or semi-solid sealing resin 32 is injected into the cavity 60 from the gate 56, the cavity 60 is filled with the injected sealing resin 32. Along with the injection of the sealing resin 32, the air inside the cavity 60 is discharged to the outside via the air vent 58. After the injection of the sealing resin 32 into the cavity 60 is completed, the injected sealing resin 32 is cured, and then the upper mold 52 and the lower mold 54 are separated, and each block 42 is made of resin. The sealed circuit board 40 is taken out from the mold 50.

キャビティ６０に注入される封止樹脂３２は、粒状のフィラーが高充填された樹脂材料からなり、封止樹脂３２全体に対してフィラーが含まれる割合は例えば８５重量％程度である。また、封止樹脂３２を構成する樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂またはアクリル樹脂等の熱可塑性樹脂が採用される。 The sealing resin 32 injected into the cavity 60 is made of a resin material highly filled with granular filler, and the ratio of the filler to the entire sealing resin 32 is, for example, about 85% by weight. As the resin material constituting the sealing resin 32, a thermosetting resin such as an epoxy resin or a thermoplastic resin such as an acrylic resin is employed.

上記した封止樹脂３２の流れは、回路基板４０の上面に配置された素子により影響を受ける。回路基板４０の上面に配置された素子の中でもセンサ素子は比較的厚い素子であり、封止樹脂３２の流れに与える影響が大きい。特にセンサ素子１４は、封止樹脂３２の長手に対して長手方向が直角に配置されているので、封止樹脂３２の流れに与える影響が大きい。従って、センサ素子１４により封止樹脂３２の流れが阻害されることで、センサ素子１４の周辺部（領域Ａ５と領域Ａ６）では、封止樹脂３２に含まれるフィラーの量に隔たりが生じる。 The flow of the sealing resin 32 described above is affected by elements arranged on the upper surface of the circuit board 40. Among the elements arranged on the upper surface of the circuit board 40, the sensor element is a relatively thick element and has a great influence on the flow of the sealing resin 32. In particular, since the sensor element 14 is arranged at a right angle to the longitudinal direction of the sealing resin 32, the sensor element 14 has a great influence on the flow of the sealing resin 32. Therefore, the flow of the sealing resin 32 is hindered by the sensor element 14, thereby causing a gap in the amount of filler contained in the sealing resin 32 in the peripheral portion (region A5 and region A6) of the sensor element 14.

図６を参照して、封止樹脂３２に含まれるフィラーが偏在する事項を詳細に説明する。図６（Ａ）は１つの素子配置領域４４を示す平面図であり、図６（Ｂ）はセンサ素子１８およびその周辺部のI−I線での断面図であり、図６（Ｃ）はセンサ素子１４およびその周辺部のII−II線での断面図である。 With reference to FIG. 6, the matter in which the filler contained in the sealing resin 32 is unevenly distributed will be described in detail. 6A is a plan view showing one element arrangement region 44, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line II of the sensor element 18 and its periphery, and FIG. It is sectional drawing in the II-II line | wire of the sensor element 14 and its periphery part.

図６（Ａ）を参照して、封止樹脂３２は、Ｄ１で示す方向に半固形状または液状で注入される。そして、上記したようにセンサ素子１４の長手方向の側辺は、封止樹脂３２の流れＤ１に対して直交して配置されている。従って、センサ素子１４は、封止樹脂３２の流れを阻害する作用が大きく、センサ素子１４の周辺部ではフィラーが偏在化する。 Referring to FIG. 6A, the sealing resin 32 is injected in a semi-solid or liquid state in the direction indicated by D1. As described above, the side in the longitudinal direction of the sensor element 14 is disposed orthogonal to the flow D1 of the sealing resin 32. Therefore, the sensor element 14 has a large effect of hindering the flow of the sealing resin 32, and the filler is unevenly distributed in the peripheral portion of the sensor element 14.

一方、センサ素子１６およびセンサ素子１８の長手方向の側辺は、封止樹脂の流れＤ１に対して平行に配置されている。結果的に、センサ素子１６およびセンサ素子１８は封止樹脂３２の流れを殆ど妨げず、センサ素子１６およびセンサ素子１８の周辺部ではフィラーの偏在化は発生しない。 On the other hand, the longitudinal sides of the sensor element 16 and the sensor element 18 are arranged in parallel with the flow D1 of the sealing resin. As a result, the sensor element 16 and the sensor element 18 hardly impede the flow of the sealing resin 32, and the filler is not unevenly distributed in the periphery of the sensor element 16 and the sensor element 18.

図６（Ｂ）に、センサ素子１８、領域Ａ１および領域Ａ２の断面図を示す。この図では、封止樹脂３２に含まれる樹脂成分を模式的に白抜きで示し、フィラーを黒塗りに示している。この図からも明らかなように、領域Ａ１の封止樹脂に含まれるフィラーの量と、領域Ａ２の封止樹脂に含まれるフィラーの量はほぼ等しい。このことから、領域Ａ１の封止樹脂３２に発生する硬化収縮の量と、領域Ａ２の封止樹脂３２に発生する硬化収縮の量もほぼ等しくなるので、硬化収縮に伴いセンサ素子１８に発生する平面視での反りの程度が抑制される。この現象は、センサ素子１６に関しても同様である。 FIG. 6B shows a cross-sectional view of the sensor element 18, the region A1, and the region A2. In this figure, the resin component contained in the sealing resin 32 is schematically shown in white, and the filler is shown in black. As is clear from this figure, the amount of filler contained in the sealing resin in the region A1 is almost equal to the amount of filler contained in the sealing resin in the region A2. From this, the amount of cure shrinkage generated in the sealing resin 32 in the region A1 and the amount of cure shrinkage generated in the sealing resin 32 in the region A2 are substantially equal. The degree of warping in plan view is suppressed. This phenomenon is the same for the sensor element 16.

一方、図６（Ｃ）を参照して、センサ素子１４は封止樹脂３２の流れを阻害し、フィラーがセンサ素子１４の側面付近で滞留する。結果的に、センサ素子１４の周囲に於いては、封止樹脂３２に含まれるフィラーが偏在化する。具体的には、封止樹脂３２の流れに対して上流側である領域Ａ６では、封止樹脂３２に含まれるフィラーの量が多くなる（即ち、封止樹脂３２に含まれる樹脂成分が少なくなる）。一方、流れＤ１に対して下流側である領域Ａ５では、封止樹脂３２に含まれるフィラーの量が少なくなる（即ち、封止樹脂３２に含まれる樹脂成分が多くなる）。 On the other hand, referring to FIG. 6C, the sensor element 14 obstructs the flow of the sealing resin 32, and the filler stays in the vicinity of the side surface of the sensor element 14. As a result, the filler contained in the sealing resin 32 is unevenly distributed around the sensor element 14. Specifically, in the region A6 that is upstream of the flow of the sealing resin 32, the amount of filler contained in the sealing resin 32 is increased (that is, the resin component contained in the sealing resin 32 is reduced). ). On the other hand, in the region A5 on the downstream side with respect to the flow D1, the amount of filler contained in the sealing resin 32 decreases (that is, the resin component included in the sealing resin 32 increases).

従って、封止樹脂３２が硬化するときは、領域Ａ６の封止樹脂３２に発生する硬化収縮の量は比較的小さく、領域Ａ５の封止樹脂３２に発生する硬化収縮の量は比較的大きくなる。結果的に、図６（Ａ）を参照すると、この硬化収縮により、センサ素子１４は中央部が右側に膨らむように弓なりに変形する。しかしながら、センサ素子１４のセンサ部２８は、基板の上面に設けられており、センサ素子１４全体に反りが発生しても、センサ部２８の変形量が小さいので特性の劣化が抑制されている。一方、側面にセンサ部３０を備えたセンサ素子１８を、センサ素子１４の箇所に配置すると、上記した反りの現象によりセンサ部３０が変形して特性が劣化することが予測される。 Therefore, when the sealing resin 32 is cured, the amount of cure shrinkage generated in the sealing resin 32 in the region A6 is relatively small, and the amount of cure shrinkage generated in the sealing resin 32 in the region A5 is relatively large. . As a result, referring to FIG. 6A, due to the curing shrinkage, the sensor element 14 is deformed like a bow so that the central portion swells to the right side. However, the sensor portion 28 of the sensor element 14 is provided on the upper surface of the substrate, and even if the entire sensor element 14 is warped, the amount of deformation of the sensor portion 28 is small, so that deterioration of characteristics is suppressed. On the other hand, when the sensor element 18 provided with the sensor unit 30 on the side surface is disposed at the position of the sensor element 14, it is predicted that the sensor unit 30 is deformed due to the above-described warp phenomenon and the characteristics are deteriorated.

図７の平面図を参照して、次に、封止樹脂３２および回路基板４０を分離して、分離された素子配置領域４４から成るセンサ装置を得る。 With reference to the plan view of FIG. 7, next, the sealing resin 32 and the circuit board 40 are separated to obtain a sensor device including the separated element arrangement regions 44.

本工程では、素子配置領域４４同士の間に規定されたダイシングラインＤＬに沿って、高速で回転するブレードを移動させることにより、封止樹脂３２および回路基板４０のダイシングを行う。尚、本工程のダイシングは、回路基板４０全体の下面をダイシングシートに貼着した後に行っても良いし、ブロック４２に含まれる封止樹脂および回路基板を、回路基板４０の周辺部から分離した後に、ブロック４２を個別にダイシングシートに貼着した後に行っても良い。 In this step, the sealing resin 32 and the circuit board 40 are diced by moving a blade that rotates at high speed along a dicing line DL defined between the element arrangement regions 44. The dicing in this step may be performed after the lower surface of the entire circuit board 40 is attached to the dicing sheet, or the sealing resin and the circuit board included in the block 42 are separated from the peripheral portion of the circuit board 40. It may be performed after the blocks 42 are individually attached to the dicing sheet.

以上の工程を経て、図１に構造を示すセンサ装置１０が製造される。 Through the above steps, the sensor device 10 having the structure shown in FIG. 1 is manufactured.

１０センサ装置
１２回路基板
１４センサ素子
１６センサ素子
１８センサ素子
１９段差領域
２０半導体素子
２２加速度センサ
２４金属細線
２６センサ部
２８センサ部
３０センサ部
３２封止樹脂
３４パッド
３６裏面電極
３８半田バンプ
４０回路基板
４２ブロック
４４素子配置領域
４６導電パターン
４８導電パターン
５０金型
５２上金型
５４下金型
５６ゲート
５８エアベント
６０キャビティ
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sensor apparatus 12 Circuit board 14 Sensor element 16 Sensor element 18 Sensor element 19 Step area 20 Semiconductor element 22 Acceleration sensor 24 Metal thin wire 26 Sensor part 28 Sensor part 30 Sensor part 32 Sealing resin 34 Pad 36 Back surface electrode 38 Solder bump 40 Circuit Substrate 42 Block 44 Element arrangement area 46 Conductive pattern 48 Conductive pattern 50 Mold 52 Upper mold 54 Lower mold 56 Gate 58 Air vent 60 Cavity A1, A2, A3, A4, A5, A6 area

Claims

A circuit board;
A first sensor element fixed to the circuit board with a sensor portion provided on the upper surface;
A second sensor element that is fixed to the circuit board in a state in which a sensor portion is provided on the upper surface, and is arranged so that a longitudinal direction thereof is orthogonal to a longitudinal direction of the first sensor element;
A third sensor element fixed to the circuit board in a state where the sensor unit is provided on a side surface;
The first sensor element, the second sensor element, and the third sensor are made of a resin material to which a filler is added, and are injected into a mold mold cavity in a liquid or semi-solid state and injection-molded. And a sealing resin that covers the element,
A sensor device, wherein a side surface of the third sensor element provided with the sensor unit is arranged in parallel to a direction in which the sealing resin is injected.

A semiconductor element electrically connected to each sensor element;
The sensor device according to claim 1, wherein the first sensor element, the second sensor element, and the third sensor element are arranged in a U shape so as to surround the semiconductor element.

The sensor device according to claim 2, wherein the sensor unit included in each sensor element is covered with a covering layer.

The sensor unit included in each sensor element,
The sensor device according to claim 3, wherein the sensor device includes a magnetic core material and a coil formed by winding the magnetic core material.

The sensor unit included in the third sensor element is:
The sensor device according to claim 4, wherein the sensor device is formed on a side surface of the third sensor facing inward.

Preparing a circuit board having a plurality of identical conductive patterns arranged in a matrix in a rectangular element arrangement region;
A semiconductor element, a first sensor element and a second sensor element having a sensor part on the upper surface, and a third sensor element having a sensor part on the side surface are arranged in each of the element arrangement regions arranged in the matrix form. And a process of
The element arrangement region of the circuit board is accommodated in a cavity of a mold, and a sealing resin made of a resin material including a filler is injected into the cavity, whereby the semiconductor element, the first sensor element, and the second sensor element are injected. Covering the sensor element and the third sensor element with the sealing resin;
Separating the element placement regions individually by dicing the circuit board and the sealing resin, and
In the step of covering with the sealing resin, the sealing resin is injected along a side surface of the third sensor element provided with the sensor portion.

The method of manufacturing a sensor device according to claim 6, wherein the first sensor element, the second sensor element, and the third sensor element are arranged so as to surround the semiconductor element in a U-shape.

The amount of filler contained in the sealing resin approximates the region adjacent to one side surface in the longitudinal direction of the third sensor element and the region adjacent to the other side surface in the longitudinal direction of the third sensor element. A method for manufacturing a sensor device according to claim 7.