JP2012511152A - 磁場センサおよび磁場センサを製造する方法 - Google Patents

磁場センサおよび磁場センサを製造する方法 Download PDF

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Abstract

磁場センサおよび関連する、磁場センサを製造する方法は、磁場感知素子および関連するリードフレームのダイ付パッドをカプセル化するため、ならびに同様に、磁石もしくは磁束集中器を、カプセル化するかもしくは形成するための、モールドされた構造を含む。

Description

本発明は、一般に磁場センサに関し、より詳細には、磁場感知素子のダイおよび磁石を有する磁場センサならびに磁場センサの組み立ておよびパッケージングに関する。
磁場センサに隣接する強磁性の物体の存在を検出することができる、いわゆる「近接検出器」の形態の磁場センサが知られている。近接検出器は、通常、磁場を生成するための永久磁石を含み、さらに、強磁性の物体が磁場を通って移動するときの、永久磁石に関連する磁場の強さの変化を検出するための磁場感知素子、例えばホール効果素子、を含む。
磁場感知素子の出力信号は、磁場感知素子が遭遇する磁場の強さに左右される。それゆえ、磁場感知素子は、永久磁石によって生成された磁場の中の近接検出器と強磁性の物体との間の距離を検出することができる。強磁性の物体が検出できる範囲は、磁束密度すなわち磁場の強さによって制限される。
軸に装着された円盤など、回転する物体の速度または回転位置を求めることが望まれる場合は、その物体は、近接検出器に向かって突き出た歯など、強磁性の表面特徴を備えられてよい。歯が近接検出器に接近すると、近接検出器に隣接する磁場の強さが増加する傾向がある。したがって、近接検出器の出力をモニタすることで、近接検出器の出力のピークと、円盤の外周上の歯の知られている数との相関を取ることによって、円盤の回転速度が求められうる。同様に、歯が所定のパターンに不規則な間隔で配置される場合は、ピークの間隔と、円盤上の歯の間の知られている間隔との相関を取ることによって、物体の回転位置が求められうる。
１つの種類の近接検出器は、ホール効果素子を使用する。ホール効果素子は、通常、感知される物体に向けられた最大応答軸を有するように装着される。関連する磁石は、ホール効果素子の最大応答軸に全体的に沿って整列された磁場を達成するような位置に装着される。感知される物体は、突き出た表面特徴を有することができる高透磁率の構成部品であってよく、突き出た表面特徴は、物体の表面と永久磁石との間の距離が縮小するのにつれて磁石の磁場の強度を高める。物体の１つの形態は歯車であってよいが、物体の別の形態は、セグメント化されたリング磁石であってよい。物体のさらに別の形態は、全く回転せず、近接検出器に対して、単に遠近方向に運動する。感知される物体は、近接検出器の中に固定されたホール効果素子と相対的に運動し、そうすることで、ホール効果素子を通る磁束が、物体の位置に応じて変化を生じる。磁束の変化に伴って、磁場の強度に、対応する変化が生じ、そのことが、ホール効果素子からの出力信号を増加させる（また一方で、減少させる）。
一体化された近接検出器の中で、磁場感知素子、例えばホール効果素子に対する磁石の位置または間隔が、近接検出器の感度に大きく影響することは理解されよう。それゆえ、間隔が近接していること、および間隔が各装置を通して均一であることが望ましい。
製品の精巧さが増すにつれて、近接検出器は、自動車制御システムにおいて普及するようになった。自動車用近接検出器の例は、エンジンのクランク軸および／またはカム軸の位置から点火タイミングを検出する近接検出器、ならびにアンチロック制動システムおよび４輪操舵システムのための自動車の車輪の回転位置および回転速度を検出する近接検出器を含む。
近接検出器の共通の欠点は、感知される物体と近接検出器の中の磁場感知素子との間の、空隙として知られる距離にそれらが左右されることである。より詳細には、空隙が増すにつれて、磁場の強度に直接比例する、近接検出器の中のホール効果素子の出力が減少し、ホール効果素子の出力を正確に解析することを、より困難にすることである。
従来から、空隙は、感知される物体と近接検出器を収容するパッケージの外部表面との間の距離として定義される。しかし、本明細書で使用されるように、用語「有効な空隙」は、感知される物体とパッケージされた近接検出器の中の磁場感知素子、例えばホール効果素子との間の距離を示すために使用される。
磁石とホール効果素子とを一緒にパッケージする近接検出器のいくつかの形態が、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、１９９９年１０月５日に発行された米国特許第５，９６３，０２８号、および２００１年７月２４日に発行された米国特許第６，２６５，８６５号に記載される。
磁石は比較的高価であることが知られている。従来の形態の近接検出器の製造では、ひとたびモールド工程が完了すると、磁石が再使用されることまたは置き換えられることはできない。その結果、従来の近接検出器が成形後の製造試験に落ちると、半導体のダイおよびパッケージ用の材料のコストに加えて、磁石のコストが失われる。
信頼性のある環境からの保護を提供し、関連する磁場感知素子と感知される物体との間の有効な空隙の過度の増加を避け、磁場感知素子が磁石にできるだけ接近することを可能にする近接検出器（または磁場センサ）のためのパッケージング方式を提供すること、ならびに、そのパッケージング方式に対して、製造中の試験に落ちた近接検出器が、結果として磁石の損失をもたらさないで済むことが、望ましいであろう。
他の形態の近接検出器は、一体化された近接検出器から離れた磁石を含む。他の形態の磁場センサは、磁石を全く使用せず、代わりに磁場センサによって遭遇される外部の磁場を感知する。これらの形態の磁場センサのすべてが、同様に、上の特性から利益を受けるであろう。
本発明は、磁場センサ、および磁場センサを製造する方法を提供する。
本発明の一態様によれば、磁場センサを製造する方法は、磁場センサ回路ダイをリードフレームのダイ付パッドの第１の表面に取り付けるステップを含む。ダイ付パッドは、第１の表面および第２の対向する表面を有する。また、方法は、磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルを形成するステップを含む。モールドされたカプセルは、内部空洞表面を有する空洞を含む。内部空洞表面の一部は、ダイ付パッドの第２の表面に隣接する。空洞は、液体を保持することができる形状を有する。また、方法は、磁石を空洞内に、ダイ付パッドの第２の対向する表面に隣接して設置するステップ、および液体のカプセル材料を磁石に隣接する空洞内に設置するステップを含む。また、方法は、液体のカプセル材料を固体の状態に硬化させて磁石を保持するステップを含む。
本発明の別の態様によれば、磁場センサは、ダイ付パッドを備えるリードフレームを含む。ダイ付パッドは、第１の表面および第２の対向する表面を備える。また、磁場センサは、ダイ付パッドの第１の表面に隣接した磁場センサ回路ダイと、磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルとを含む。モールドされたカプセルは、内部空洞表面を有する空洞を含む。内部空洞表面の一部は、ダイ付パッドの第２の表面に隣接する。空洞は、液体を保持することができる形状を有する。また、磁場センサは、ダイ付パッドの第２の表面に隣接し、空洞内に配置された磁石を含む。また、磁場センサは、空洞内に配置され、磁石を空洞内に保持するように構成された、硬化された液体のカプセル材料を含む。
本発明の別の態様によれば、一体化されたセンサを製造する方法は、磁場センサ回路ダイをリードフレームのダイ付パッドの第１の表面に取り付けるステップを含む。ダイ付パッドは、第１の表面と、第２の対向する表面とを有する。また、方法は、磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルを形成するステップを含む。モールドされたカプセルは、ダイ付パッドの第２の表面を覆って、ダイ付パッドの第２の表面を覆う絶縁層を形成する。また、方法は、絶縁層の上に磁石を配置するステップおよび磁石を取り囲むモールドされたエンクロージャを形成するステップを含む。
本発明の別の態様によれば、磁場センサは、ダイ付パッドを有するリードフレームを含む。ダイ付パッドは、第１の表面および第２の対向する表面を有する。また、磁場センサは、ダイ付パッドの第１の表面に隣接して結合された磁場センサ回路ダイと、磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルとを含む。モールドされたカプセルは、ダイ付パッドの第２の表面を覆い、ダイ付パッドの第２の表面を覆う絶縁層を形成する。また、磁場センサは、ダイ付パッドの第２の表面に隣接して結合された磁石を含み、それにより、絶縁層は、磁石とダイ付パッドの第２の表面との間に存在する。また、磁場センサは、磁石を取り囲むモールドされたエンクロージャを含む。
上述の配置を有して、磁場センサに対するパッケージング方式は、関連する磁場感知素子と感知される物体との間の有効な空隙の過度の増加を回避し、磁場感知素子が磁石にできるだけ接近することを可能にし、かつ、磁場センサが製造中の試験に落ちても高価な磁石の損失を結果的にもたらさない、信頼性のある環境からの保護を提供する。
本発明の別の態様によれば、磁場センサを製造する方法は、磁場センサ回路ダイをリードフレームのダイ付パッドの第１の表面に取り付けるステップを含み、ダイ付パッドは、第１の表面および第２の対向する表面を有する。また、方法は、磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルを形成するステップを含む。モールドされたカプセルは、内部空洞表面を有する空洞を含む。内部空洞表面の一部は、ダイ付パッドの第２の表面に隣接する。空洞は、液体を保持することができる形状を有する。また、方法は、液体材料を空洞内に、ダイ付パッドの第２の対向する表面に隣接して設置するステップを含む。液体材料は、磁場を生成するかまたは磁場を集中させるかのいずれかのために、強磁性の粒子で満たされる。また、方法は、液体材料を硬化させるステップを含む。
本発明の別の態様によれば、磁場センサは、ダイ付パッドを備えるリードフレームを含む。ダイ付パッドは、第１の表面および第２の対向する表面を有する。また、磁場センサは、ダイ付パッドの第１の表面に隣接する磁場センサ回路ダイと、磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルとを含む。モールドされたカプセルは、内部空洞表面を有する空洞を含む。内部空洞表面の一部は、ダイ付パッドの第２の表面に隣接する。空洞は、液体を保持することができる形状を有する。また、磁場センサは、空洞内に配置された、硬化された液体材料を含む。硬化された液体材料は、磁場を生成するかまたは磁場を集中させるかのいずれかのために、強磁性の粒子で満たされる。
本発明の別の態様によれば、磁場センサを製造する方法は、磁場センサ回路ダイをリードフレームのダイ付パッドの第１の表面に取り付けるステップを含む。ダイ付パッドは、第１の表面および第２の対向する表面を有する。また、方法は、磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルを形成するステップを含む。モールドされたカプセルは、ダイ付パッドの第２の表面を覆い、ダイ付パッドの第２の表面を覆う絶縁層を形成する。また、方法は、ダイ付パッドの第２の表面に隣接する、モールドされた構造を形成するステップを含む。モールドされた構造は、磁場を生成するかまたは磁場を集中させるかのいずれかのために、強磁性の粒子で満たされる。
上述の配置では、強磁性の粒子は、永久磁場を生成することができる硬質で強磁性の粒子であってよく、あるいは、強磁性の粒子は、磁場を集中させることができる軟質で強磁性の粒子であってよい。
本発明の別の態様によれば、磁場センサは、ダイ付パッドを備えるリードフレームを含む。ダイ付パッドは、第１の表面および第２の対向する表面を備える。また、磁場センサは、ダイ付パッドの第１の表面に隣接して結合された磁場センサ回路ダイを含む。また、磁場センサは、磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルを含む。モールドされたカプセルは、ダイ付パッドの第２の表面を覆い、ダイ付パッドの第２の表面を覆う絶縁層を形成する。また、磁場センサは、ダイ付パッドの第２の表面に隣接するモールドされた構造を含む。モールドされた構造は、磁場を生成するかまたは磁場を集中させるかのいずれかのために、強磁性の粒子で満たされる。
上述の配置を有して、磁場センサに対するパッケージング方式は、関連する磁場感知素子と感知される物体との間の有効な空隙の過度の増加を回避し、かつ、磁場センサが製造中の試験に落ちても高価な磁石の損失を結果的にもたらさない、信頼性のある環境からの保護を提供する。
言い換えれば、部分的にパッケージされた磁場センサが、磁石を取り外すことができる形態で、製造中に試験されてよい。このことは、例えば、試験中に種々の部品に対して磁化され再使用される、試験機器の中の磁石を使用して、磁場センサを最初に試験することによって達成できる。このことは、最終の磁場センサ内の実際の磁石が、試験後の磁場センサの中に、かつ良好であることが知られているダイ組立体の中にのみ、配置されることを可能にする。
本発明の前述の特徴ならびに本発明自体は、以下の図面の詳細な説明から、より完全に理解されるであろう。
近接検出器の形態における磁場センサを製造する工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態における磁場センサを製造する工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態における磁場センサを製造する工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態における磁場センサを製造する工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態における別の磁場センサを製造する別の工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態における別の磁場センサを製造する別の工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態における別の磁場センサを製造する別の工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態における別の磁場センサを製造する別の工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態におけるさらに別の磁場センサを製造するさらに別の工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態におけるさらに別の磁場センサを製造するさらに別の工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態におけるさらに別の磁場センサを製造するさらに別の工程の流れを示す断面図である。 近接検出器の形態におけるさらに別の磁場センサを製造するさらに別の工程の流れを示す断面図である。 磁場センサ、例えば、成形ステップのうちの１ステップの間に包み込まれるコンデンサを含む図３〜図３Ｃの磁場センサ、を製造するための製造ステップを示す上面図である。
本発明を説明する前に、いくつかの導入的概念および用語が明らかにされる。本明細書で使用されるように、用語「磁場センサ」は、「磁場感知素子」を含む回路を説明するために使用される。磁場センサは、電流導体の中を流れる電流によって生成された磁場を感知する電流センサ、強磁性の物体の近接を感知する磁気スイッチまたは「近接検出器」、強磁性の物品、例えば環状磁石の磁区または歯車の歯、が通過することを感知する近接検出器、および磁場の磁場密度を感知する磁場センサを含むが限定はされない、多様な用途に使用される。
磁場センサがホール効果素子であるものとして、以下に示され説明されるが、一方、他の配置では、磁場感知素子は、ホール効果素子、磁気抵抗素子、または磁気トランジスタであってよいが限定はされない。知られているように、異なる種類のホール効果素子、例えばプレーナ型ホール素子および縦型（垂直）ホール素子が存在する。同様に知られているように、異なる種類の磁気抵抗素子、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などの半導体磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ）、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、および磁気トンネル接合（ＭＴＪ）が存在する。
図１を参照すると、磁場センサを製造する方法は、磁場センサ回路ダイ１０、すなわち磁場感知素子、例えばホール効果素子を、リードフレーム１２のダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａに取り付けるステップを含む。ダイ付パッド１２ｂは、第１の表面１２ｂａおよび第２の対向する表面１２ｂｂを有する。また、方法は、磁場センサ回路ダイ１０をリードフレーム１２のリード線１２ａと、ワイヤボンド１４などで結合するステップを含む。
次に、図１の同じ要素が同じ参照記号表示を有するように示される図１Ａを参照すると、方法は、磁場センサ回路ダイ１０を包含するモールドされたカプセル１６を形成するステップをさらに含む。モールドされたカプセル１６は、多様な材料、例えば、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＥ６７０Ｃモールド化合物、Ｈｅｎｋｅｌ Ｌｏｃｔｉｔｅ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＨＹＳＯＬ（登録商標） ＭＧ５２Ｆモールド化合物、またはＣｏｏｋｓｏｎ ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓのＰＬＡＳＫＯＮ（登録商標） ＣＫ−６１００モールド化合物、で製造できる。いくつかの実施形態では、モールドされたカプセル１６は、１ステップのモールド工程で形成できる。いくつかの実施形態では、モールドされたカプセル１６は、単一の均一な材料から成ることができる。モールドされたカプセル１６は、内部空洞表面１６ｃａを有する空洞１６ｃを含むことができる。内部空洞表面１６ｃａの一部は、ダイ付パッド１２ｂの第２の表面１２ｂｂに隣接することができるか、またはダイ付パッド１２ｂの第２の表面１２ｂｂを含むことができる。空洞１６ｃは、液体を保持することができる形状を有する。言い換えれば、空洞は、リム１６ａ、１６ｃで取り囲まれてよく、かつ一部だけが開かれてよく、このことは、図１Ｂと関連する以下の議論から、より完全に理解されるであろう。
次に、図１および図１Ａの同じ要素が同じ参照記号表示を有するように示される図１Ｂを参照すると、液体のカプセル材料２０が空洞１６ｃ内に堆積できる。液体のカプセル材料２０は、多様な材料、例えば、Ｈｅｎｋｅｌ Ｌｏｃｔｉｔｅ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＨＹＳＯＬ（登録商標） ＦＰ４４５０またはＦＰ４４５１、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＣＲＰ−３４００、またはＬｏｒｄ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＣｉｒｃａｌｏｋ（商標） ６００９ Ａ／Ｂ、で製造できる。空洞１６ｃは、液体のカプセル材料２０を受け入れるために開かれてよいが、それ以外は、液体のカプセル材料２０が空洞１６ｃから出るのを防ぐために、リム１６ａ、１６ｂで包囲される。
次に、図１〜図１Ｂの同じ要素が同じ参照記号表示を有するように示される図１Ｃを参照すると、永久磁石２２が、空洞１６ｃの中に、ダイ付パッド１２ｂの第２の表面１２ｂｂに隣接して設置されてよく、かつ液体のカプセル材料２０で実質的に取り囲まれてよい。というのは、図１Ｂにおいて堆積された液体のカプセル材料は、磁石２２が液体のカプセル材料２０の中に沈められたときに、磁石２２の周りに隆起する傾向があるからである。その後、液体のカプセル材料２０は、室温で、または高められた温度で、硬化されてよい。
いくつかの他の配置では、磁石２２は、液体のカプセル材料２０の前に空洞１６ｃの中に設置され、その後、液体のカプセル材料２０が空洞１６ｃの中に堆積されて、磁石２２を取り囲む。いくつかの実施形態では、絶縁用エポキシ樹脂、例えばダイ付エポキシ樹脂が、液体のカプセル材料２０を施用する前に、磁石をリードフレームに取り付けるために使用されてよい。
いくつかの実施形態では、絶縁材料３０、例えばガラス充填された材料、例えばＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇの７０３０ Ｄｉｅ Ａｔｔａｃｈ Ａｄｈｅｓｉｖｅが、磁石２２とリードフレーム１２との間に配置されてよい。磁石２２とリードフレーム１２との間にこの材料を施用することで、磁石２２とリードフレーム１２との間に正確で反復可能な離隔をもたらすことができ、このことは、ユニット間の感度の整合性が改良された磁場センサをもたらしやすいであろう。
いくつかの実施形態では、磁石２２は、ダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａおよび第２の表面１２ｂｂそれぞれにほぼ垂直に向けられた磁場を有する。これらの実施形態では、磁場センサ回路ダイ１０は、同様に、ダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａおよび第２の表面１２ｂｂにほぼ垂直な最大応答軸を有する磁場感知素子、例えばホール効果素子を備える。
いくつかの他の実施形態では、磁石２２は、ダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａおよび第２の表面１２ｂｂそれぞれにほぼ平行に向けられた磁場を有する。これらの実施形態では、磁場センサ回路ダイ１０は、同様に、ダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａおよび第２の表面１２ｂｂにほぼ平行な最大応答軸を有する磁場感知素子、例えば巨大磁気抵抗素子または異方性磁気抵抗素子を備える。
上で説明された方法は、ダイ付パッド１２ｂを備えるリードフレーム１２を有する磁場センサ２４をもたらし、ダイ付パッド１２ｂは、第１の表面１２ｂａおよび第２の対向する表面１２ｂｂをそれぞれ有する。磁場センサ回路ダイ１０は、ダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａに隣接する。モールドされたカプセル１６は、磁場センサ回路ダイ１０を包含する。磁石２２は、ダイ付パッド１２ｂの第２の表面１２ｂｂに隣接し、かつ空洞１６ｃの中に配置される。硬化された液体のカプセル材料２０は、空洞１６ｃの中に配置され、磁石２２を空洞１６ｃの中に保持するように構成される。
いくつかの代替実施形態では、磁石２２が省略される。これらの実施形態では、液体のカプセル材料２０は、空洞１６ｃ全体を満たしてよく、磁石２２の代わりに永久磁場を生成するために、磁性の粒子で満たされてよい。例えば、液体のカプセル材料２０は、ストロンチウムフェライトの粒子で満たされたエポキシ樹脂材料であってよい。また、これらの実施形態は、近接検出器を形成することができる。
さらにいくつかの他の代替実施形態では、同様に、磁石２２が省略され、液体のカプセル材料２０が、磁場集中器または磁束集中器を形成するために、軟質で磁性の粒子で満たされる。例えば、液体のカプセル材料２０は、ＮｉＺｎまたはＭｎＺｎのフェライトの粒子で満たされたエポキシ樹脂材料であってよい。また、これらの実施形態は、感知される物体が磁場を生成するならば、近接検出器を形成する。しかし、これらの実施形態はまた、他の用途に使用される磁場センサを形成することができる。
次に、図１〜図１Ｃの同じ要素が同じ参照記号表示を有するように示されるが、モールドされたカプセル１６’は図１〜図１Ｃのモールドされたカプセル１６とは異なる図２〜図２Ｃを参照すると、磁場センサ２６（図２Ｃ）は、図１Ｃの磁場センサ２４と同様の方法で製造される。異なるモールドされたカプセル１６’は、図１〜図１Ｃのモールドされたカプセル１６とは違って、磁石２２とダイ付パッド１２ｂの第２の対向する表面１２ｂｂとの間に、ダイ付パッド１２ｂの第２の対向する表面１２ｂｂに隣接して絶縁層１６ｄ’を形成する領域を有する。絶縁層１６ｄ’は、磁石２２をダイ付パッド１２ｂの第２の表面１２ｂｂから所定の距離だけ離隔するために、所定の厚さを有することができる。
リードフレーム１２は、図１のリード線１２ａとは違って、曲がりを有さなくてよいリード線１２ａ’を含む。というのは、磁石２２はリード線１２ａ’と接触しないからであり、そうでなければ、リード線１２ａ’をダイ付パッド１２ｂに短絡させる。
図１Ｃと併せて上で説明されるように、いくつかの実施形態では、磁石２２が省略されてよく、液体のカプセル材料２０が、永久磁石を形成するために磁性の粒子で満たされてよく、または磁束集中器を形成するために軟性で磁性の粒子で満たされてよい。
次に、図１の同じ要素が同じ参照記号表示を有するように示される図３を参照すると、磁場センサを製造する別の方法は、磁場センサ回路ダイ１０、すなわち磁場感知素子をリードフレーム１２のダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａに取り付けるステップを含む。ダイ付パッド１２ｂは、第１の表面１２ｂａおよび第２の対向する表面１２ｂｂを有する。また、方法は、磁場センサ回路ダイ１０を、リードフレーム１２のリード線１２ａと、ワイヤボンド１４などで結合するステップを含むことができる。
次に、図３の同じ要素が同じ参照記号表示を有するように示される図３Ａを参照すると、方法は、磁場センサ回路ダイ１０を包含するモールドされたカプセル５０を形成するステップをさらに含む。モールドされたカプセル５０は、多様な材料、例えば、Ｓｕｍｉｔｏｍｏ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＥ６７０Ｃモールド化合物、Ｈｅｎｋｅｌ Ｌｏｃｔｉｔｅ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＨＹＳＯＬ（登録商標） ＭＧ５２Ｆモールド化合物、またはＣｏｏｋｓｏｎ ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓのＰＬＡＳＫＯＮ（登録商標） ＣＫ−６１００モールド化合物、で製造できる。いくつかの実施形態では、モールドされたカプセル５０は、１ステップのモールド工程で形成できる。モールドされたカプセル５０は、ダイ付パッド１２ｂの第２の表面１２ｂｂを覆い、ダイ付パッド１２ｂの第２の表面１２ｂｂを覆う絶縁層５０ａを形成する。
次に、図３および図３Ａの同じ要素が同じ参照記号表示を有するように示される図３Ｂを参照すると、磁石５２が、絶縁層５０ａの上に設置されてよい。いくつかの実施形態では、接着剤層５４が、磁石５２と絶縁層５０ａとの間に配置される。接着剤層は、磁石５２が接着剤層の上に配置された後、硬化されてよい。絶縁層５０ａは、磁石５２をダイ付パッド１２ｂの第２の表面１２ｂｂから所定の距離だけ離隔するために、所定の厚さを有することができる。
次に、図３〜図３Ｂの同じ要素が同じ参照記号表示を有するように示される図３Ｃを参照すると、モールドされたエンクロージャ５６が、少なくとも磁石５２を取り囲んで形成される。いくつかの実施形態では、モールドされたエンクロージャ５６がまた、モールドされたカプセル５０を取り囲むかまたは部分的に取り囲むことができる。
いくつかの実施形態では、磁石５２は、ダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａおよび第２の表面１２ｂｂそれぞれにほぼ垂直に向けられた磁場を有する。これらの実施形態では、磁場センサ回路ダイ１０は、同様に、ダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａおよび第２の表面１２ｂｂにほぼ垂直な最大応答軸を有する磁場感知素子、例えばホール効果素子を備える。
いくつかの他の実施形態では、磁石５２は、ダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａおよび第２の表面１２ｂｂそれぞれにほぼ平行に向けられた磁場を有する。これらの実施形態では、磁場センサ回路ダイ１０は、同様に、ダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａおよび第２の表面１２ｂｂにほぼ平行な最大応答軸を有する磁場感知素子、例えば異方性磁気抵抗素子または巨大磁気抵抗素子を備える。
上で説明された方法は、ダイ付パッド１２ｂを備えるリードフレーム１２を有する磁場センサ５８をもたらし、ダイ付パッド１２ｂは、第１の表面１２ｂａおよび第２の対向する表面１２ｂｂそれぞれを有する。磁場センサ回路ダイ１０は、ダイ付パッド１２ｂの第１の表面１２ｂａに隣接する。モールドされたカプセル５０は、磁場センサ回路ダイ１０を包含し、絶縁層５０ａをダイ付パッド１２ｂの第２の表面１２ｂｂの上に形成する。磁石５２は、ダイ付パッド１２ｂの第２の表面１２ｂｂに隣接する。モールドされたエンクロージャ５６は、少なくとも磁石５２を取り囲む。
図１Ｃと併せて上で説明された実施形態に類似する、いくつかの他の実施形態では、磁石５２が省略されてよい。これらの実施形態では、モールドされたエンクロージャ５６の材料が、永久磁石を形成するために磁性の粒子で満たされてよく、または磁束集中器を形成するために軟性で磁性の粒子で満たされてよい。これらの実施形態では、モールドされたエンクロージャ５６を、リードフレーム１２の片側、すなわちリードフレーム１２のモールドされたカプセル５０と反対側、の上だけに形成することが有利である。
次に、図３〜図３Ｃの同じ要素が同じ参照記号表示を有するように示される図４を参照すると、リードフレームストリップ６０は、複数のリードフレーム６２ａ〜６２ｆを含み、リードフレーム６２ａ〜６２ｆのそれぞれは、後で、リードフレームストリップから切断できる。リードフレーム６２ａ〜６２ｆのそれぞれは、図１〜図１Ｃ、図２〜図２Ｃおよび図３〜図３Ｃ、に示されたリードフレーム１２と同じかまたは類似してよい。リードフレーム６２ａ〜６２ｆのそれぞれは、製造工程の異なるステップにおいて示される。
リードフレーム６２ａ〜６２ｆは、リードフレーム６２ａ〜６２ｆのダイ付パッド（不可視）の第１の表面の上に配置された、磁場センサ回路ダイ１０、すなわち磁場感知素子を有する。これらの図では、磁場センサ回路ダイ１０は、ダイ付パッドの上面の上に存在する。
リードフレーム６２ａ〜６２ｆを注視すると、モールドされたカプセル５０が磁場センサ回路ダイ１０を包含し、絶縁層（不可視）をダイ付パッド（不可視）の第２の表面（不可視）の上に形成する。リードフレーム６２ａ〜６２ｆを注視すると、磁石５２が、ダイ付パッド（不可視）の第２の表面（不可視）に隣接する。リードフレーム６２ｃおよび６２ｅ〜６２ｆに対して、磁石５２は、ダイ付パッドの下にある。リードフレーム６２ｄは、この図において上向きの磁石５２をより明確に示すために、他の図とは上下反対に示される。リードフレーム６２ｄ〜６２ｆを注視すると、コンデンサ６４が、リードフレーム６２ｄの磁石５２と同じ側の上に、すなわちリードフレーム６２ｄの図において上向きに配置されてよい。リードフレーム６２ｅ〜６２ｆを注視すると、モールドされたエンクロージャ５６が、少なくとも磁石５２を取り囲んで磁場センサ５８を形成するが、いくつかの実施形態では、同様に、モールドされたカプセル５０および／またはコンデンサ６４を取り囲む。
本明細書で引用されたすべての参考資料は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明の好ましい実施形態が説明されたが、これらの概念を組み込む他の実施形態が使用されてよいことは、今や、当業者には明らかとなろう。それゆえ、これらの実施形態は、開示された実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲によってのみ限定されるべきであることが意識される。

Claims (34)

  1. 磁場センサ回路ダイをリードフレームのダイ付パッドの第１の表面に取り付けるステップと、前記ダイ付パッドは前記第１の表面および第２の対向する表面を有し、
    前記磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルを形成するステップと、前記モールドされたカプセルは内部空洞表面を有する空洞を含み、前記内部空洞表面の一部は前記ダイ付パッドの前記第２の表面に隣接し、前記空洞は液体を保持することができる形状を有し、
    磁石を前記空洞内に、前記ダイ付パッドの前記第２の対向する表面に隣接して設置するステップと、
    液体のカプセル材料を前記磁石に隣接する前記空洞内に設置するステップと、
    前記液体のカプセル材料を固体の状態に硬化させて前記磁石を保持するステップと
    を含む、磁場センサを製造する方法。
  2. 前記モールドされたカプセルは、前記ダイ付パッドの前記第２の対向する表面を覆い、前記磁石と前記ダイ付パッドの前記第２の対向する表面との間に、前記ダイ付パッドの前記第２の対向する表面を覆う絶縁層を形成し、前記絶縁層は所定の厚さを有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記モールドされたカプセルは１ステップのモールド工程で形成される、請求項１に記載の方法。
  4. ガラス充填されたエポキシ樹脂を前記ダイ付パッドの前記第２の表面の上に設置するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  5. コンデンサが結果として前記モールドされたカプセルの中に包み込まれる位置において、前記コンデンサを前記リードフレームの少なくとも２本のリード線にまたがって取り付けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記磁石は、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ垂直に向けられた磁場を有し、前記磁場センサ回路ダイは、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ垂直な最大応答軸を有する磁場感知素子を備える、請求項１に記載の方法。
  7. 前記磁石は、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ平行に向けられた磁場を有し、前記磁場センサ回路ダイは、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ平行な最大応答軸を有する磁場感知素子を備える、請求項１に記載の方法。
  8. 第１の表面および第２の対向する表面を備えるダイ付パッドを備えるリードフレームと、
    前記ダイ付パッドの前記第１の表面に隣接する磁場センサ回路ダイと、
    前記磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルと、前記モールドされたカプセルは内部空洞表面を有する空洞を含み、前記内部空洞表面の一部が前記ダイ付パッドの前記第２の表面に隣接し、前記空洞が液体を保持することができる形状を有し、
    前記ダイ付パッドの前記第２の表面に隣接し、前記空洞内に配置された磁石と、
    前記空洞内に配置され、前記磁石を前記空洞内に保持するように構成された、硬化された液体のカプセル材料と、
    を備える、磁場センサ。
  9. 前記モールドされたカプセルは前記ダイ付パッドの前記第２の対向する表面を覆い、前記磁石と前記ダイ付パッドの前記第２の対向する表面との間に、前記ダイ付パッドの前記第２の対向する表面を覆う絶縁層を形成し、前記絶縁層が所定の厚さを有する、請求項８に記載の磁場センサ。
  10. 前記モールドされたカプセルが１つの均一な材料から成る、請求項８に記載の磁場センサ。
  11. 前記ダイ付パッドの前記第２の表面の上に配置された、ガラス充填されたエポキシ樹脂をさらに備える、請求項８に記載の磁場センサ。
  12. コンデンサが結果として前記モールドされたカプセルの中に包み込まれる位置において、前記リードフレームの少なくとも２本のリード線にまたがって結合されたコンデンサをさらに備える、請求項８に記載の磁場センサ。
  13. 前記磁石は、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ垂直に向けられた磁場を有し、前記磁場センサ回路ダイは、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ垂直な最大応答軸を有する磁場感知素子を備える、請求項８に記載の磁場センサ。
  14. 前記磁石は、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ平行に向けられた磁場を有し、前記磁場センサ回路ダイは、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ平行な最大応答軸を有する磁場感知素子を備える、請求項８に記載の磁場センサ。
  15. 磁場センサ回路ダイをリードフレームのダイ付パッドの第１の表面に取り付けるステップと、前記ダイ付パッドは前記第１の表面および第２の対向する表面を有し、
    前記磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルを形成するステップと、前記モールドされたカプセルは前記ダイ付パッドの前記第２の表面を覆い、前記ダイ付パッドの前記第２の表面を覆う絶縁層を形成し、
    磁石を前記絶縁層の上に設置するステップと、
    前記磁石を取り囲むモールドされたエンクロージャを形成するステップと、
    を含む、一体化されたセンサを製造する方法。
  16. 接着剤を前記絶縁層の上に設置するステップと、
    前記磁石を前記接着剤の上に設置するステップと、
    前記接着剤を硬化させるステップと
    をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記磁石を取り囲む前記モールドされたエンクロージャを形成する前記ステップは、前記磁石を取り囲み、また前記モールドされたカプセルを取り囲む前記モールドされたエンクロージャを形成するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記モールドされたカプセルが１つの均一な材料から成る、請求項１７に記載の方法。
  19. ガラス充填されたエポキシ樹脂を前記ダイ付パッドの前記第２の表面の上に設置するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  20. コンデンサが結果として前記モールドされたカプセルの中に包み込まれる位置において、前記コンデンサを前記リードフレームの少なくとも２本のリード線にまたがって取り付けるステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  21. 前記磁石は、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ垂直に向けられた磁場を有し、前記磁場センサ回路ダイは、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ垂直な最大応答軸を有する磁場感知素子を備える、請求項１５に記載の方法。
  22. 前記磁石は、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ平行に向けられた磁場を有し、前記磁場センサ回路ダイは、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ平行な最大応答軸を有する磁場感知素子を備える、請求項１５に記載の方法。
  23. 第１の表面および第２の対向する表面を備えるダイ付パッドを備えるリードフレームと、
    前記ダイ付パッドの前記第１の表面に隣接して結合された磁場センサ回路ダイと、
    前記磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルと、前記モールドされたカプセルは、前記ダイ付パッドの前記第２の表面を覆い、前記ダイ付パッドの前記第２の表面を覆う絶縁層を形成し、
    前記絶縁層が前記磁石と前記ダイ付パッドの前記第２の表面との間に存在するように、前記ダイ付パッドの前記第２の表面に隣接して結合された磁石と、
    前記磁石を取り囲むモールドされたエンクロージャと、
    を備える、磁場センサ。
  24. 前記磁石と前記絶縁層との間に配置された接着性材料をさらに備える、請求項２３に記載の磁場センサ。
  25. 前記モールドされたエンクロージャは、前記磁石および前記モールドされたカプセルの両方を取り囲む、請求項２３に記載の磁場センサ。
  26. 前記モールドされたカプセルが１つの均一な材料から成る、請求項２３に記載の磁場センサ。
  27. 前記ダイ付パッドの前記第２の表面の上に配置された、ガラス充填されたエポキシ樹脂をさらに備える、請求項２３に記載の磁場センサ。
  28. コンデンサが結果として前記モールドされたカプセルの中に包み込まれる位置において、前記リードフレームの少なくとも２本のリード線にまたがって結合されたコンデンサをさらに備える、請求項２３に記載の磁場センサ。
  29. 前記磁石は、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ垂直に向けられた磁場を有し、前記磁場センサ回路ダイが、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ垂直な最大応答軸を有する磁場感知素子を備える、請求項２３に記載の磁場センサ。
  30. 前記磁石は、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ平行に向けられた磁場を有し、前記磁場センサ回路ダイは、前記ダイ付パッドの前記第１の表面および前記第２の表面にほぼ平行な最大応答軸を有する磁場感知素子を備える、請求項２３に記載の磁場センサ。
  31. 磁場センサ回路ダイをリードフレームのダイ付パッドの第１の表面に取り付けるステップと、前記ダイ付パッドが前記第１の表面および第２の対向する表面を有し、
    前記磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルを形成するステップと、前記モールドされたカプセルは内部空洞表面を有する空洞を含み、前記内部空洞表面の一部は前記ダイ付パッドの前記第２の表面に隣接し、前記空洞が液体を保持することができる形状を有し、
    液体材料を前記空洞内に、前記ダイ付パッドの前記第２の対向する表面に隣接して設置するステップと、前記液体材料は、磁場を生成するかまたは磁場を集中させるかのいずれかのために、強磁性の粒子で満たされ、
    前記液体材料を硬化させるステップと、
    を含む、磁場センサを製造する方法。
  32. 第１の表面および第２の対向する表面を備えるダイ付パッドを備えるリードフレームと、
    前記ダイ付パッドの前記第１の表面に隣接する磁場センサ回路ダイと、
    前記磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルと、前記モールドされたカプセルは内部空洞表面を有する空洞を含み、前記内部空洞表面の一部は前記ダイ付パッドの前記第２の表面に隣接し、前記空洞が液体を保持することができる形状を有し、
    硬化された液体材料が磁場を生成するかまたは磁場を集中させるかのいずれかのために、強磁性の粒子で満たされるように、前記空洞内に配置された硬化された前記液体材料と、
    を備える、磁場センサ。
  33. 磁場センサ回路ダイをリードフレームのダイ付パッドの第１の表面に取り付けるステップと、前記ダイ付パッドは前記第１の表面および第２の対向する表面を有し、
    前記磁場センサ回路ダイを包含するモールドされたカプセルを形成するステップと、前記モールドされたカプセルは前記ダイ付パッドの前記第２の表面を覆い、前記ダイ付パッドの前記第２の表面を覆う絶縁層を形成するステップと、
    前記ダイ付パッドの前記第２の表面に隣接するモールドされた構造を形成するステップと、前記モールドされた構造は、磁場を生成するかまたは磁場を集中させるかのいずれかのために、強磁性の粒子で満たされる、
    を含む、一体化されたセンサを製造する方法。
  34. 第１の表面および第２の対向する表面を備えるダイ付パッドを備えるリードフレームと、
    前記ダイ付パッドの前記第１の表面に隣接して結合された磁場センサ回路ダイと、
    前記磁場センサ回路ダイを包含し、前記ダイ付パッドの前記第２の表面を覆い、前記ダイ付パッドの前記第２の表面を覆う絶縁層を形成する、モールドされたカプセルと、
    前記ダイ付パッドの前記第２の表面に隣接し、磁場を生成するかまたは磁場を集中させるかのいずれかのために、強磁性の粒子で満たされる、モールドされた構造と、
    を備える、磁場センサ。
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