JP2017026312A - 三次元磁気センサー - Google Patents

Abstract

【課題】三つの磁気センサーの位置ずれに伴う測定誤差を最小限に抑える【解決手段】三次元磁気センサー１が面方向感応型の第一磁気センサー２及び第二磁気センサー３を備えるとともに、垂直方向感応型の第三磁気センサー４を備える。これら第一磁気センサー２、第二磁気センサー３及び第三磁気センサー４が積み重ねられ、第一磁気センサー２、第二磁気センサー３及び第三磁気センサー４の磁界の感応方向が互いに直交する。【選択図】図１

Description

本発明は、三次元磁気センサーに関する。

磁気抵抗効果素子の電気抵抗値が外部の磁界の強度に依存するので、磁気抵抗効果素子に印加される磁界強度が変化すると、その磁気抵抗効果素子の電気抵抗値が変化する。そのような磁気抵抗効果を利用して、磁気抵抗効果素子が磁気センサーとして利用される。磁場はベクトルであり、磁気抵抗効果素子には磁界の感応方向がある。つまり、磁気抵抗効果素子の感応方向に沿った磁界強度が変化すると、磁気抵抗効果素子の抵抗値が大きく変化するが、その感応方向とは異なる方向に沿った磁界強度が変化しても、磁気抵抗効果素子の抵抗値が殆ど変化しない。

特許文献１には、磁界ベクトルセンサー（三次元磁気センサー）が開示されている。この磁界ベクトルセンサーは、三つの磁気抵抗効果素子を球体の表面に貼着して、これら三つの磁気抵抗効果素子の感応方向を互いに直交させたものである。

特開２００３−８４０５１号公報

ところで、特許文献１に記載の技術では、三つの磁気抵抗効果素子が互いに離れているため、これらの磁気抵抗効果素子による磁界の測定箇所がずれていて、これら磁気抵抗効果素子の位置ずれに伴った測定誤差が生じる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、磁気抵抗効果素子等の三つの磁気センサーの位置ずれに伴う測定誤差を最小限に抑えることである。

以上の課題を解決するために、請求項１に係る本発明は、第一磁気センサー、第二磁気センサー及び第三磁気センサーを備え、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが互いに近接して配置され、これら前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーのうち少なくとも二つが重ねられ、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーの磁界の感応方向が互いに直交することを特徴とする三次元磁気センサーである。

請求項２に係る発明は、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが板状のチップであり、前記第一磁気センサー及び前記第二磁気センサーの磁界の感応方向がそれぞれの主面に対して平行であり、前記第三磁気センサーの磁界の感応方向がその主面に対して垂直であり、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが積み重ねられていることを特徴とする請求項１に記載の三次元磁気センサーである。

請求項３に係る発明は、前記第一磁気センサーと前記第二磁気センサーが隣り合うようにして前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが積み重ねられていることを特徴とする請求項２に記載の三次元磁気センサーである。

請求項４に係る発明は、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが、端子が形成された端子領域と、磁気抵抗効果素子が形成された感応領域とに区分けされ、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーの前記感応領域が積み重ねられ、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーの前記端子領域が前記感応領域の積層部から主面に沿って異なる方向へはみ出ていることを特徴とする請求項２又は３に記載の三次元磁気センサーである。

請求項５に係る発明は、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが搭載された基材と、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーの端子から前記基材まで架け渡されたボンディングワイヤーと、を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の三次元磁気センサーである。

請求項６に係る発明は、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが板状のチップであり、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーの磁界の感応方向がそれぞれの主面に対して平行であり、前記第一磁気センサー及び前記第二センサーが積み重ねられ、前記第三磁気センサーが前記第一磁気センサー及び前記第二磁気センサーに対して垂直となって前記第一磁気センサー及び前記第二磁気センサーに近接することを特徴とする請求項１に記載の三次元磁気センサーである。

請求項７に係る発明は、第一基板と、前記第一基板と垂直となるよう前記第一基板に立設された第二基板と、を備え、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第二基板が積み重ねられ、前記第三磁気センサーが前記第一基板に関して前記第二基板の反対側において前記第一基板に搭載されていることを特徴とする請求項６に記載の三次元磁気センサーである。

請求項８に係る発明は、第一基板と、前記第一基板と垂直となるよう前記第一基板に立設された第二基板と、を備え、前記第三磁気センサーが前記第二基板に積み重ねられ、前記第一磁気センサー及び前記第二センサーが前記第一基板に関して前記第二基板の反対側において前記第一基板に搭載されていることを特徴とする請求項６に記載の三次元磁気センサーである。

請求項９に係る発明は、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが、端子が形成された端子領域と、磁気抵抗効果素子が形成された感応領域とに区分けされ、前記第一磁気センサーの主面に対して垂直な方向に向かって見て、前記第一磁気センサーの前記感応領域と前記第二磁気センサーの感応領域が重なり、前記第三磁気センサーの主面に対して垂直な方向に向かって見て、前記第三磁気センサーの前記感応領域が前記第一磁気センサー及び前記第二磁気センサーの感応領域に重なっていることを特徴とする請求項６から８の何れか一項に記載の三次元磁気センサーである。

請求項１０に係る発明は、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが埋め込まれた封止材を更に備えることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の三次元磁気センサーである。

本発明によれば、第一磁気センサー、第二磁気センサー及び第三磁気センサーが互いに近接に配置され、第一磁気センサー、第二磁気センサー及び第三磁気センサーのうち少なくとも二つが重ねられているので、これら磁気センサーの位置的なずれに基づく測定誤差を最小限に抑えることができる。

本発明の第１実施形態に係る三次元磁気センサーの斜視図である。 同実施形態に係る磁気センサーの平面図である。 同実施形態に係る磁気センサーの積層体の平面図である。 本発明の第２実施形態に係る三次元磁気センサーの斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る三次元磁気センサーの斜視図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されている。そのため、本発明の技術的範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔第１の実施の形態〕
図１は、三次元磁気センサー１の概略斜視図である。
この三次元磁気センサー１は、互いに近接した磁気センサー２，３，４を備えるとともに、それら磁気センサー２，３，４をパッケージしたものである。

磁気センサー２，３，４は磁気抵抗効果素子が形成された正方形又は長方形板状のチップ（ダイ）である。磁気センサー２，３，４はベアチップであってもよいし、パッケージされたものでもよい。図面には互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を図示し、磁気センサー２，３，４の表側及び裏側の主面に平行な方向がＸ方向及びＹ方向とし、それら主面に直交する方向をＺ方向とする。Ｘ方向は磁気センサー２，３，４の長さ方向であり、Ｙ方向が磁気センサー２，３，４の幅方向であり、Ｚ方向は磁気センサー２，３，４の厚み方向である。これら磁気センサー２，３，４は、厚みが長さ及び幅よりも大きいものである。

図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）はそれぞれ磁気センサー２，３，４の平面図である。図３は積み重ねられた磁気センサー２，３，４の平面図である。
図２（ａ）に示すように、磁気センサー２はその主面方向に沿って感応領域２ａ及び端子領域２ｂに区分けされている。感応領域２ａには磁気抵抗効果素子がパターニングされており、端子領域２ｂには端子２ｃ，２ｄがパターニングされ、端子領域２ｂから感応領域２ａにかけて引き回された薄膜配線によって端子２ｃ，２ｄが磁気抵抗効果素子に電気的に導通する。感応領域２ａに形成された磁気抵抗効果素子はトンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）である。その磁気抵抗効果素子の電気抵抗値とその磁気抵抗効果素子に印加される外部磁界の強度が相関関係にあり、外部の磁界強度が変化すると磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化する。図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、磁気センサー２と同様に磁気センサー３も感応領域３ａと端子領域３ｂに分けられ、磁気センサー４も感応領域４ａと端子領域４ｂに分けられる。符号３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄは端子である。なお、感応領域２ａ，３ａ，４ａに形成された磁気抵抗効果素子が巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）であってもよい。

図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示す矢印は、磁気センサー２，３，４の磁気抵抗効果が最も高く発現する向き、つまり磁気センサー２，３，４によって感応する磁界の向きを表す。矢印向きの磁界強度が増加すれば、磁気センサー２，３，４の磁気抵抗効果素子の抵抗値が増加し、矢印の反対向きの磁界強度が増加すれば、磁気センサー２，３，４の磁気抵抗効果素子の抵抗値が減少する。磁気センサー２は面方向磁気センサーであり、磁気センサー２の磁気抵抗効果素子の感応方向は磁気センサー２の主面に対して平行である。磁気センサー３の磁気抵抗効果素子の感応方向についても同様である。磁気センサー４は垂直方向磁気センサーであり、磁気センサー４の磁気抵抗効果素子の感応方向は磁気センサー４の主面に対して垂直である。

図３に示すように、磁気センサー２，３，４が積み重ねられており、磁気センサー２，３，４の感応方向が互いに直交する。より具体的には、図３に示すように、磁気センサー２，３，４の感応領域２ａ，３ａ，４ａが積み重ねられており、端子領域２ｂ，３ｂ，４ｂが感応領域２ａ，３ａ，４ａの積層部から主面方向に沿ってはみ出ており（延出しており）、端子領域２ｂ，３ｂ，４ｂが感応領域２ａ，３ａ，４ａの積層部からはみ出る向きは互いに異なる。感応領域２ａ，３ａ，４ａの積層部の層間には接着剤又は粘着剤等が挟まれ、接着剤又は粘着剤等によって感応領域２ａ，３ａ，４ａが接合されている。

磁気センサー２，３，４の積層順はどのような順番でもよい。但し、主面方向に感応する磁気センサー２，３が隣り合うことが好ましい。つまり、磁気センサー４が磁気センサー２，３の間に挟まれないようにすることが好ましい。

図１に示すように、磁気センサー２，３，４のうち最下層の主面が基材５の表面に向けられた状態で、これら磁気センサー２，３，４の積層体が基材５に搭載されており、更にこれら磁気センサー２，３，４が封止材６によって封止されている。磁気センサー２，３，４のうち最下層の主面が接着剤又は粘着剤等によって基材５に接合されていることが好ましい。

磁気センサー２，３，４のパッケージ方式はＤＩＰ（Dual Inline Package）、ＳＩＰ（Single Inline Package）、ＺＩＰ（Zigzag Inline Package）、ＰＧＡ（Pin Grid Array）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＳＯＪ（Small Outline J-leaded）、ＣＦＰ（Ceramic Flat Package）、ＳＯＴ（Small Outline Transistor）、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＰＬＣＣ（Plastic leaded chip carrier）、ＢＧＡ（Ball grid array）、ＬＧＡ（Land grid array）、ＬＬＣＣ （Lead less chip carrier）、ＴＣＰ（Tape carrier package）、ＬＬＰ（Leadless Leadframe Package）、ＤＦＮ（Dual Flatpack No-leaded）、ＣＳＰ（Chip size package）などである。

基材５は基板、インターポーザー（多層配線板）又はリードフレーム等であり、磁気センサー２，３，４を封止する方式に応じて基板、インターポーザー（多層配線板）又はリードフレーム等の何れかが選択される。基材５がリードフレームである場合、基材５は磁気センサー２，３，４の搭載部分（ダイパッド）と端子部分（インナーリード・アウターリード）に切断された上で、端子部分の一部（インナーリード）、磁気センサー２，３，４及び搭載部分（ダイパッド）が封止材６に埋め込まれている。基材５が基板又はインターポーザーである場合、封止材６が磁気センサー２，３，４を被覆するようにして基材５の表面に堆積されて、磁気センサー２，３，４が封止材６に埋め込まれている。

また、複数のボンディングワイヤー７，７，…が封止材６に埋め込まれている。ボンディングワイヤー７，７，…は端子２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄと基材５との間を架け渡すように設けられ、ボンディングワイヤー７，７，…の一端が端子２ｃ，２ｄ，３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄに接合され、ボンディングワイヤー７，７，…の他端が基材５に接合されている。基材５が基板又はインターポーザーであれば、ボンディングワイヤー７，７，…の他端が接合される部分は基材５の表面に設けられたパッド又は配線である。基材５がリードフレームであれば、ボンディングワイヤー７，７，…の他端が接合される部分はインナーフレームである。

本実施形態によれば、次のような作用効果を奏する。
（１） この三次元磁気センサー１を用いれば、三次元の磁界強度（磁場のベクトル）やその変化を測定することができる。
（２） 磁気センサー２，３，４が積み重ねられている。特に、感応領域２ａ，３ａ，４ａが積み重ねられている。よって、これら磁気センサー２，３，４の位置的なずれに基づく測定誤差を最小限に抑えることができる。
（３） 磁気センサー２の感応軸と磁気センサー３の感応軸がねじれ位置の関係（同一の平面上に無いこと）になってしまうが、磁気センサー２，３が隣り合っているから、そのねじれ位置に基づく測定誤差を最小限に抑えることができる。
（４） 磁気センサー４が垂直方向磁気センサーであるので、磁気センサー４の感応軸と磁気センサー２の感応軸がねじれの位置関係になってしまうことを防止することができる。磁気センサー４の感応軸と磁気センサー３の感応軸についても同様である。よって、測定誤差を最小限に抑えることができる。
（５） 磁気センサー２，３，４が積み重ねられているので、三次元磁気センサー１を小型化することができる。三次元磁気センサー１を小型化にすることで、複数の三次元磁気センサー１を高密度に配列することができ、広い範囲の磁場やその分布を同時に高密度で測定することができる。
（６） 磁気センサー２，３，４の積層方向に向かって見て、端子領域２ｂ，３ｂ，４ｂが重なっていないので、ワイヤーボンディング法及びワイヤーボンディング装置によってボンディングワイヤー７，７，…を設けることができる。つまり、ボンディングワイヤー７，７，…の設置に障害となるものがない。

〔第２の実施の形態〕
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る三次元磁気センサー１０の概略斜視図である。
この三次元磁気センサー１０は、互いに近接した磁気センサー１２，１３，１４を備えるとともに、それら磁気センサー１２，１３，１４をパッケージしたものである。なお、磁気センサー１２が第一磁気センサーであり、磁気センサー１３が第二磁気センサーであり、磁気センサー１４が第三磁気センサーである。
磁気センサー１２，１３，１４は第１実施形態の磁気センサー２，３と同様に面方向磁気センサーである。つまり、磁気センサー１２，１３，１４の感応方向はそれぞれの主面に対して平行である。ここで、符号１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄはそれぞれ磁気センサー１２の感応領域、端子領域、端子及び端子であり、符号１３ａ，１３ｂはそれぞれ磁気センサー１３の感応領域、端子領域であり、符号１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄはそれぞれ磁気センサー１４の感応領域、端子領域、端子及び端子である。図４において隠れて見えない二つの端子が端子領域１３ｂにパターニングされている。

磁気センサー１２と磁気センサー１３は積み重ねられている。より具体的には、磁気センサー１２と磁気センサー１３はこれらの間に基板１５ｂを挟んで積み重ねられており、これらの磁気センサー１２，１３の主面に対して垂直な方向に向かって見て、感応領域１２ａと感応領域１３ａが重なっている。磁気センサー１２，１３が接着剤又は粘着剤等によって基板１５ｂに接合されていることが好ましい。
なお、磁気センサー１２，１３が直接積み重ねられ、磁気センサー１２，１３の積層体が基板１５ｂのどちらかの面に搭載されていてもよい。この場合、磁気センサー１２，１３の感応領域１２ａ，１３ａが積み重ねられており、端子領域１２ｂ，１３ｂが感応領域１２ａ，１３ａの積層部から主面方向に沿ってはみ出ており、端子領域１２ｂ，１３ｂが感応領域１２ａ，１３ａの積層部からはみ出る向きは互いに異なる。

図４に図示された矢印ａは磁気センサー１２の感応領域１２ａに形成された磁気抵抗効果素子の感応の向きを表し、矢印ｂは磁気センサー１３の感応領域１３ａに形成された磁気抵抗効果素子の感応の向きを表す。磁気センサー１２の感応方向と磁気センサー１３の感応方向は直交する。また、磁気センサー１２及び磁気センサー１３の感応方向は基板１５ｂに沿う。

基板１５ｂと基板１５ａによってＴ字が形作られている。つまり、基板１５ｂが基板１５ａの一方の面に立てられており、基板１５ｂと基板１５ａが互いに垂直に設けられている。基板１５ｂと基板１５ａは一体に設けられている。これら基板１５ｂ，１５ｂは配線基板である。なお、基板１５ｂと基板１５ａが互いに垂直となるようにＬ字型に組まれてもよい。

基板１５ａ，１５ｂは、プリント配線基板、多層配線基板（インターポーザー）又はＭＩＤ（Molded Interconnect Device）基板である。ＭＩＤとは、射出成形法によって成形された成形品に回路が形成されたものである。具体的には、基板１５ａ，１５ｂは、その内部或いは表面に配線が形成された樹脂基板、強化樹脂基板（例えば、ガラス布強化エポキシ基板、ガラス繊維強化エポキシ基板、炭素繊維エポキシ基板等）、半導体基板、セラミック基板、金属基板その他の基板である。基板１５ａ，１５ｂを別々に形成した上で、これら基板１５ａ，１５ｂをＴ字型又はＬ字型に組んでもよいし、基板１５ａ，１５ｂによってＴ字型又はＬ字型に成すようにこれら基板１５ａ，１５ｂを形成してもよい。基板１５ａ，１５ｂを別々に形成してこれらをＴ字型又はＬ字型に組む際には、基板１５ａに形成された配線と基板１５ｂに形成された配線をリード線、半田、導電性接着剤又は異方導電性接着剤等によって接続するものとしてもよい。半田、導電性接着剤又は異方導電性接着剤を用いる場合には、半田、導電性接着剤又は異方導電性接着剤を配線同士のボンディングのほか、基板１５ａ，１５ｂ同士の接合に用いてもよい。

基板１５ａの両面のうち基板１５ｂと反対側の面には、磁気センサー１４が搭載されている。磁気センサー１４が接着剤又は粘着剤等によって基板１５ａに接合されていることが好ましい。磁気センサー１４が磁気センサー１２，１３に対して垂直となるように配置され、磁気センサー１４の主面の法線が磁気センサー１２，１３の主面の法線に対して直交する。

磁気センサー１４の主面に対して垂直な方向に向かって見て、磁気センサー１４の感応領域１４ａが磁気センサー１２，１３の感応領域１２ａ，１３ａに重なっている。なお、磁気センサー１４が図４に示す位置から基板１５ａに沿ってずれて配置され、磁気センサー１４の主面に対して垂直な方向に向かって見て、磁気センサー１４の感応領域１４ａが磁気センサー１２，１３からずれていてもよい。

図４に図示された矢印ｃは磁気センサー１４の感応領域１４ａに形成された磁気抵抗効果素子の感応の向きを表す。磁気センサー１４の感応方向は、磁気センサー１２の感応方向及び磁気センサー１３の感応方向は直交する。また、磁気センサー１４の感応方向は基板１５ａに沿う。

ボンディングワイヤー１７，１７が端子１２ｃ，１２ｄと基板１５ｂ（具体的には、基板１５ｂに形成されたパッド）との間を架け渡すように設けられている。同様に、端子領域１３ｂに設けられた二つの端子もボンディングワイヤーによって基板１５ｂ（具体的には、基板１５ｂに形成されたパッド）に電気的に接続されている。同様に、端子１４ｃ，１４ｄもボンディングワイヤー１７，１７によって基板１５ａ（具体的には、基板１５ａに形成されたパッド）に電気的に接続されている。

磁気センサー１２，１３，１４、基板１５ｂ，１５ｂ及びボンディングワイヤー１７，１７，…が封止材１６によって封止されている。磁気センサー１２，１３，１４、基板１５ｂ，１５ｂ及びボンディングワイヤー１７，１７，…が封止材１６に埋め込まれている。

基板１５ｂには複数のリード端子１８，１８，…が接続されている。具体的には、リード端子１８，１８，…の端部が基板１５ｂの一方の面にボンディング（例えば、半田接合）されている。
これらリード端子１８，１８，…の一部が封止材１６に埋め込まれ、残りの一部が封止材１６から突き出ている。
これらリード端子１８，１８，…は基板１５ａ，１５ｂに形成された配線によってボンディングワイヤー１７，１７，…にそれぞれ接続されている。
なお、リード端子１８，１８，…が基板１５ａに接続されていてもよい。また、リード端子１８，１８，…のうち少なくとも一つが基板１５ｂに接続され、残りが基板１５ａに接続されていてもよい。

この三次元磁気センサー１０を用いて、三次元の磁界強度（磁場のベクトル）やその変化を測定することができる。磁気センサー１２，１３，１４が近接して配置されているから、測定誤差を最小限に抑えることができる。特に、磁気センサー１２，１３の主面に対して直交する方向に向かって見て、磁気センサー１２，１３の感応領域１２ａ，１３ａが重なっているから、磁気センサー１２，１３の位置的なずれに基づく測定誤差を最小限に抑えることができる。また、磁気センサー１４の主面に対して直交する方向に向かって見て、磁気センサー１４の感応領域１４ａが磁気センサー１２，１３の感応領域１２ａ，１３ａに重なっているので、磁気センサー１２，１３，１４の位置的なずれに基づく測定誤差を最小限に抑えることができる。
また、三次元磁気センサー１０を小型化することができる。

Ｔ字に組まれた基板１５ａ，１５ｂを用いたので、ワイヤーボンディング法及びワイヤーボンディング装置によってボンディングワイヤー１７，１７，…を設けることができる。つまり、磁気センサー１２，１３を基板１５ｂに搭載し、更に磁気センサー１４を基板１５ａに搭載した後、磁気センサー１２を上に向けて磁気センサー１２，１３，１４及び基板１５ａ，１５ｂをワイヤーボンディング装置に設置し、そのワイヤーボンディング装置を用いて端子１２ｃ，１２ｄと基板１５ｂ（具体的には、基板１５ｂに形成されたパッド）をボンディングワイヤー１７，１７で電気的に接続する。その後、基板１５ａ，１５ｂを回転させて、磁気センサー１３を上に向けて磁気センサー１２，１３，１４及び基板１５ａ，１５ｂをワイヤーボンディング装置に設置する。そして、そのワイヤーボンディング装置を用いて磁気センサー１３の二つの端子と基板１５ｂ（具体的には、基板１５ｂに形成されたパッド）をボンディングワイヤーで電気的に接続する。その後、基板１５ａ，１５ｂを回転させて、磁気センサー１４を上に向けて磁気センサー１２，１３，１４及び基板１５ａ，１５ｂをワイヤーボンディング装置に設置する。そして、そのワイヤーボンディング装置を用いて端子１４ｃ，１４ｄと基板１５ａ（具体的には、基板１５ａに形成されたパッド）をボンディングワイヤー１７，１７で電気的に接続する。

なお、基板１５ａ，１５ｂの組立前に磁気センサー１２，１３，１４を搭載してもよい。つまり、磁気センサー１４を基板１５ａに搭載した後、ボンディングワイヤー１７，１７を取り付ける。更に、磁気センサー１２，１３を基板１５ｂに搭載した後、ボンディングワイヤー１７，１７によって磁気センサー１２と基板１５ｂを接続するとともに、及び隠れて見えない２本のボンディングワイヤーによって磁気センサー１３と基板１５ｂを接続する。その後、基板１５ａ，１５ｂをＴ字型又はＬ字型に組み付ける。その後、基板１５ａ（具体的には、それに設けられた配線）と基板１５ｂ（具体的には、それに設けられた配線）をリード線等で導通させる。なお、基板１５ａ，１５ｂをＴ字型又はＬ字型に組み付ける際に、半田、導電性接着剤又は異方導電性接着剤等によって基板１５ａ，１５ｂをＴ字型又はＬ字型に組み付けつつ、基板１５ａの配線と基板１５ｂの配線を半田、導電性接着剤又は異方導電性接着剤等によって導通させてもよい。

〔第３の実施の形態〕
図５は、本発明の第３実施形態に係る三次元磁気センサー２０の斜視図である。第３実施形態の三次元磁気センサー２０と第２実施形態の三次元磁気センサー１０との間で互いに対応する部分が一致して同一に設けられている場合には、それらの説明を可能な限り省略する。以下では、第３実施形態の三次元磁気センサー２０と第２実施形態の三次元磁気センサー１０の間で相違する部分について主に説明する。第３実施形態では、磁気センサー１４が第一磁気センサーであり、磁気センサー１３が第二磁気センサーであり、磁気センサー１２が第三磁気センサーである。

第２の実施の形態では、磁気センサー１２と磁気センサー１３がこれらの間に基板１５ｂを挟んで積み重ねられていた。それに対して、第３の実施の形態では、磁気センサー１３が磁気センサー１４に積み重ねられ、これらが接着剤又は粘着剤等によって接合されている。具体的には、磁気センサー１３，１４の感応領域１３ａ，１４ａが積み重ねられており、端子領域１３ｂ，１４ｂが感応領域１３ａ，１４ａの積層部から主面方向に沿ってはみ出ており（延出しており）、端子領域１３ｂ，１４ｂが感応領域１３ａ，１４ａの積層部からはみ出る向きは互いに異なる。つまり、感応領域１３ａ，１４ａの積層方向に向かって見て、端子領域１３ｂが端子領域１４ｂに重なっていない。磁気センサー１２の主面に対して垂直な方向に向かって見て、磁気センサー１２の感応領域１２ａが磁気センサー１３，１４の感応領域１３ａ，１４ａに重なっている。なお、磁気センサー１３，１４が図４に示す位置から基板１５ａに沿ってずれて配置され、磁気センサー１４の主面に対して垂直な方向に向かって見て、磁気センサー１２の感応領域１２ａが磁気センサー１３，１４の感応領域１３ａ，１４ａからずれてもよい。

符号１３ｃ，１３ｄは磁気センサー１３の端子の符号である。ボンディングワイヤー１７，１７が端子１３ｃ，１３ｄと基板１５ａ（具体的には、基板１５ａに形成されたパッド）との間を架け渡すように設けられている。

図５に図示された矢印Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ磁気センサー１２，１３，１４の感応領域１２ａ，１３ａ，１４ａに形成された磁気抵抗効果素子の感応の向きを表す。磁気センサー１２，１３，１４の感応方向は互いに直交する。

この三次元磁気センサー２０では、磁気センサー１３，１４に対して平行であって磁気センサー１３，１４に最も近い封止材１６の表面１６ａが測定対象物に接する面となる。

第３の実施の形態では、磁気センサー１３の感応軸と磁気センサー１４の感応軸がねじれ位置の関係（同一の平面上に無いこと）になってしまうが、磁気センサー１３，１４が隣り合っているから、そのねじれ位置に基づく測定誤差を最小限に抑えることができる。

また、二次元平面に沿った磁界強度は磁気センサー１３，１４によって検出し、その二次元平面に直交する磁界強度は磁気センサー１２によって検出することによって、三次元の磁場をバランス良く検出することができる。

〔応用例〕
以上の三次元磁気センサー１を複数設け、これら三次元磁気センサー１を平面又は曲面に沿ってアレイ状（例えば、格子状）に配列してもよい。

一つ又は複数の三次元磁気センサー１は、人体から発せられる生体磁場（脳磁場、心磁場、脊椎磁場、眼球磁場等）を三次元で測定することに利用することができる。また、一つ又は複数の三次元磁気センサー１は、溶接欠陥或いは金属疲労等を検査するための装置、空間磁場（磁場によるノイズ）を測定するための装置、磁場発生装置によって発される磁場を校正するための装置、地磁気などを検出するための装置等にも利用することができる。

以上説明した応用例は、三次元磁気センサー１０，２０にも適用することができる。

１，１０ 三次元磁気センサー
２，１２ 磁気センサー（第一磁気センサー又は第三磁気センサー）
３，１３ 磁気センサー（第二磁気センサー）
４，１４ 磁気センサー（第三磁気センサー又は第一磁気センサー）
５ 基材
６，１６ 封止材
７，１７ ボンディングワイヤー
１５ａ 基板（第一基板）
１５ｂ 基板（第二基板）

Claims (10)

1. 第一磁気センサー、第二磁気センサー及び第三磁気センサーを備え、
   前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが互いに近接して配置され、これら前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーのうち少なくとも二つが重ねられ、
   前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーの磁界の感応方向が互いに直交する、
   ことを特徴とする三次元磁気センサー。
2. 前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが板状のチップであり、前記第一磁気センサー及び前記第二磁気センサーの磁界の感応方向がそれぞれの主面に対して平行であり、前記第三磁気センサーの磁界の感応方向がその主面に対して垂直であり、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが積み重ねられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の三次元磁気センサー。
3. 前記第一磁気センサーと前記第二磁気センサーが隣り合うようにして前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが積み重ねられている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の三次元磁気センサー。
4. 前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが、端子が形成された端子領域と、磁気抵抗効果素子が形成された感応領域とに区分けされ、
   前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーの前記感応領域が積み重ねられ、
   前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーの前記端子領域が前記感応領域の積層部から主面に沿って異なる方向へはみ出ている、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の三次元磁気センサー。
5. 前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが搭載された基材と、
   前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーの端子から前記基材まで架け渡されたボンディングワイヤーと、を更に備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載の三次元磁気センサー。
6. 前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが板状のチップであり、前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーの磁界の感応方向がそれぞれの主面に対して平行であり、
   前記第一磁気センサー及び前記第二センサーが積み重ねられ、前記第三磁気センサーが前記第一磁気センサー及び前記第二磁気センサーに対して垂直となって前記第一磁気センサー及び前記第二磁気センサーに近接する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の三次元磁気センサー。
7. 第一基板と、
   前記第一基板と垂直となるよう前記第一基板に立設された第二基板と、を備え、
   前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第二基板が積み重ねられ、
   前記第三磁気センサーが前記第一基板に関して前記第二基板の反対側において前記第一基板に搭載されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の三次元磁気センサー。
8. 第一基板と、
   前記第一基板と垂直となるよう前記第一基板に立設された第二基板と、を備え、
   前記第三磁気センサーが前記第二基板に積み重ねられ、
   前記第一磁気センサー及び前記第二センサーが前記第一基板に関して前記第二基板の反対側において前記第一基板に搭載されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の三次元磁気センサー。
9. 前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが、端子が形成された端子領域と、磁気抵抗効果素子が形成された感応領域とに区分けされ、
   前記第一磁気センサーの主面に対して垂直な方向に向かって見て、前記第一磁気センサーの前記感応領域と前記第二磁気センサーの感応領域が重なり、
   前記第三磁気センサーの主面に対して垂直な方向に向かって見て、前記第三磁気センサーの前記感応領域が前記第一磁気センサー及び前記第二磁気センサーの感応領域に重なっている、
   ことを特徴とする請求項６から８の何れか一項に記載の三次元磁気センサー。
10. 前記第一磁気センサー、前記第二磁気センサー及び前記第三磁気センサーが埋め込まれた封止材を更に備える、
    ことを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の三次元磁気センサー。

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