JP3823956B2 - Magnetic sensor manufacturing method and lead frame - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁界の方位を測定する磁気センサの製造方法およびこれに使用するリードフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、外部磁界の方位測定のために磁気を検出する磁気センサが利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
従来では、例えば、図８に示すように、基板６３の表面６３ａに磁気センサ５１，６１を搭載した磁気センサユニット６４が提供されており、この磁気センサユニット６４は、外部磁界の方位を３次元的に測定することができる。
【０００３】
すなわち、磁気センサ５１は、外部磁界の２方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップ５２を備えており、その感応方向は、基板６３の表面６３ａに沿って互いに直交する方向（Ｘ方向、Ｙ方向）となっている。また、磁気センサ６１は、外部磁界の１方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップ６２を備えており、その感応方向は、基板６３の表面６３ａに直交する方向（Ｚ方向）となっている。
外部磁界の方位は、これら磁気センサチップ５２，６２により３次元空間内の３つの磁気成分を検出して、３次元空間内のベクトルとして測定される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−５２９１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の磁気センサユニット６４においては、磁気センサ５１，６１にそれぞれ１つの磁気センサチップ５２，６２しか備えていなかったため、各々の磁気センサ５１，６１を製造して、これらの磁気センサ５１，６１をそれぞれ基板６３の表面６３ａに搭載する必要があり、結果として、製造工程が多く、製造コストが高くなるという問題があった。
また、磁気センサチップ６２の感応方向が磁気センサチップ５２の感応方向に直交するように、磁気センサ６１を基板６３の表面６３ａに精度よく搭載することが困難であるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外部磁界の３次元的な方位を正しく測定すると共に、製造コストの削減を図ることができる磁気センサの製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、少なくとも２つのステージ部と、その周囲に配されるリードを備えるフレーム部と、これらを連結する連結部とを有する金属製薄板からなるリードフレームと、前記各ステージ部にそれぞれ配置された磁気センサチップと、前記ステージ部及び磁気センサチップを所定の角度に傾斜した状態で支持して固定する樹脂モールド部を備える磁気センサであって、前記連結部は、前記ステージ部が並列する方向に沿って該ステージ部の中心を通る中心軸線の線対称となる位置で、各々のステージ部から一対突出して前記フレーム部に連結されると共に、塑性変形可能な捻れ部を有し、前記ステージ部の傾斜が、前記捻れ部の捻れ変形に伴っていることを特徴とする磁気センサを提案している。
【０００８】
この発明に係る磁気センサによれば、フレーム部を固定した状態で、ステージ部を押圧することにより、各々のステージ部に連結された一対の連結部が突出する方向の軸線回りに捻れ部が捻れるため、ステージ部をフレーム部に対して容易に傾斜させることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、磁界の少なくとも１方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップを備えた磁気センサの製造方法であって、少なくとも２つのステージ部と、その周囲に配されるリードを備えるフレーム部と、これらを連結する連結部とを有する金属製薄板からなるリードフレームを用意する工程と、前記各ステージ部に磁気センサチップを接着する工程と、前記磁気センサチップと前記リードとを配線する工程と、金型内に前記リードフレームを固定する工程と、前記金型内でピンにより前記ステージ部を傾斜させると共に、前記連結部を捻れ変形させる工程と、前記金型内に樹脂を射出して前記リードフレームおよび磁気センサチップを樹脂によりモールドする工程とを備えることを特徴とする磁気センサの製造方法を提案している。
【００１０】
この発明に係る磁気センサの製造方法によれば、ステージ部を傾斜させる前に、磁気センサチップを接着するため、各々のステージ部の表面を互いに平行に配して、これらの各表面に磁気センサチップを接着することができ、したがって、複数の磁気センサチップを同時にかつ容易に接着することが可能となる。
そして、ステージ部が傾斜するようにピンによりステージ部を押圧した状態で、樹脂によりモールドすることができるため、複数の磁気センサチップの表面が相互になす角度を容易にかつ精度よく設定することが可能となる。また、ステージ部を傾斜させる工程、および樹脂モールド部を形成する工程を同じ金型において行うことができるため、製造工程を省略することができる。
【００１１】
以上のことから、例えば、一の磁気センサチップがその表面に沿って２つの感応方向を有し、他の磁気センサチップがその表面に沿って１つの感応方向を有している場合には、他の磁気センサチップの感応方向を、一の磁気センサチップの２つの感応方向を含む平面に対して精度よく交差させることができる。したがって、これら３つの感応方向により３次元空間内の３つの磁気成分を検出して、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定することが可能となり、磁界の方位正しくを測定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の磁気センサの製造方法により製造される磁気センサの構成について、図１，２を参照して説明しておく。この磁気センサ１は、外部磁界の向きと大きさを測定するものであり、２つの磁気センサチップ２，３と、これら磁気センサチップ２，３を外部に対して電気的に接続するための複数のリード４と、これら磁気センサチップ２，３およびリード４を一体的に固定する樹脂モールド部５とを備えている。
【００１３】
磁気センサチップ２，３は、平面視矩形の板状に形成されており、それぞれステージ部６，７上に搭載されている。また、これら磁気センサチップ２，３は、樹脂モールド部５の内部に埋まっており、各リード４の基端部４ａよりも樹脂モールド部５の上面５ｃ側に配置されている。さらに、これら磁気センサチップ２，３は、樹脂モールド部５の下面５ａに対して傾斜すると共に、磁気センサチップ２，３の一端部２ｂ，３ｂが樹脂モールド部５の上面５ｃ側に向くと共に、その表面２ａ，３ａが相互に角度θをもって鋭角に傾斜している。
なお、ここで鋭角とは、ステージ部６の表面６ａと、ステージ部７の裏面７ｂとのなす角度θである。
【００１４】
磁気センサチップ２は、外部磁界の２方向の磁気成分に対してそれぞれ感応するものであり、これら２つの感応方向は、磁気センサチップ２の表面２ａに沿って互いに直交する方向（Ａ方向およびＢ方向）となっている。
また、磁気センサチップ３は、外部磁界の１方向の磁気成分に対して感応するものであり、その感応方向は、表面３ａに沿ってＡ，Ｂ方向により画定される平面（Ａ−Ｂ平面）と鋭角に交差する方向（Ｃ方向）となっている。
【００１５】
各リード４は、銅材等の金属材料からなり、基端部４ａ、先端部４ｂ、およびこれら基端部４ａおよび先端部４ｂを連結する連結部４ｃとから形成され、例えば、クランク状の断面形状を有する。
各リード４の基端部４ａは、その一部が樹脂モールド部５の内部に埋まっており、金属製のワイヤー８により磁気センサチップ２，３と電気的に接続されている。また、各リード４の先端部４ｂおよび連結部４ｃは、樹脂モールド部５の側面５ｂの外方に位置しており、先端部４ｂは、樹脂モールド部５の下面５ａよりも下方に配置されている。
【００１６】
次に、上述した磁気センサ１を製造するための方法を説明する。
はじめに、薄板状の金属板にプレス加工もしくはエッチング加工、あるいはこの両方の加工を施すことにより、図３，４に示すように、ステージ部６，７がフレーム部９に支持されたリードフレーム１０を形成する。
フレーム部９は、ステージ部６，７を囲むように平面視矩形の枠状に形成された矩形枠部１１と、この矩形枠部１１から内方に向けて突出する複数のリード４，１２とからなる。
【００１７】
リード（連結部）１２は、ステージ部６，７を矩形枠部１１に対して固定するための吊りリードであり、リード１２のステージ部６，７側の一端部１２ａは、ステージ部６，７を傾斜させる際に、容易に弾性変形または塑性変形、もしくはこれら両方の変形をして捻ることができる捻れ部となっている。すなわち、一端部１２ａは、その両方の側面に凹状の切り欠きを設けて、リード１２の他の部分よりも細く形成されている。
この一端部１２ａの形成位置は、ステージ部６，７が並列する方向に沿って、各ステージ部６，７の中心を通る中心軸線Ｌの線対称となる位置となっている。
【００１８】
このリードフレーム１０を用意した後に、ステージ部６，７の表面６ａ，７ａにそれぞれ磁気センサチップ２，３を接着すると共に、ワイヤー８を配して磁気センサチップ２，３とリード４とを電気的に接続する。
なお、ワイヤー８を配する際には、ステージ部６，７を傾斜させる段階において、ワイヤー８と磁気センサチップ２，３とのボンディング部分、およびリード４とのボンディング部分が互いに離れるため、ワイヤー８は、その長さもしくは高さに余裕を持たせた状態にて配される。
【００１９】
次いで、図５に示すように、フレーム部９のうち、リード４，１２の一部を除いた部分を金型Ｄ，Ｅにより挟み込む。これら金型Ｄ，Ｅは、磁気センサチップ２，３を樹脂の内部に埋めるためのものであり、金型Ｅの内面Ｅ１には、２つの孔Ｅ２が形成され、各孔Ｅ２には、内面Ｅ１から出没自在にピンＦが取り付けられている。
【００２０】
そして、この状態にて、これらピンＦによりステージ部６，７の裏面６ｂ，７ｂ側の一端部６ｃ，７ｃを上方に向けて押圧して、ステージ部６，７と共に磁気センサチップ２，３を相互に所定の角度に傾斜させる。
この際には、各ステージ部６，７の両側にある一端部１２ａ，１２ａを結ぶ軸線（図５の示す破線）回りにステージ部６，７がそれぞれ回転して、一端部１２ａが捻れるように変形することになる。このため、磁気センサチップ２，３は、リード１２や内面Ｅ１に対して傾斜した状態となる。
【００２１】
その後、ピンＦにより一端部６ｃ，７ｃを押圧した状態で、金型Ｄ，Ｅ内に溶融樹脂を射出して、磁気センサチップ２，３を樹脂の内部に埋める樹脂モールド部を形成する。なお、ピンＦは、樹脂が完全に硬化してから下方に移動する。これにより、磁気センサチップ２，３が、相互に傾斜した状態で、樹脂モールド部の内部に固定されることになる。
最後に、矩形枠部１１、およびリード１２のうち樹脂モールド部の外側に突出する部分を切り落として、図１に示す磁気センサ１の製造が終了する。
【００２２】
この磁気センサ１は、例えば、図示しない携帯端末装置内の基板に搭載され、この携帯端末装置では、磁気センサ１により測定した地磁気の方位を携帯端末装置の表示パネルに示すようになっている。以下に、磁気センサ１による地磁気の方位測定について説明する。
すなわち、磁気センサチップ２，３は、Ａ，Ｂ方向およびＣ方向に沿った地磁気成分をそれぞれ検出し、それぞれの地磁気成分に略比例した値Ｓａ、ＳｂおよびＳｃをそれぞれ出力するようになっている。
【００２３】
ここで、地磁気方向がＡ−Ｂ平面に沿っている場合には、出力値Ｓａは、図６に示すように、磁気センサチップ２のＢ方向が東または西を向いた際にそれぞれ最大値または最小値となり、Ｂ方向が南または北を向いている場合に０となる。
また、出力値Ｓｂは、磁気センサチップ２のＢ方向が北または南を向いている場合にそれぞれ最大値または最小値となり、Ｂ方向が東または西を向いている場合に０となる。
なお、グラフ中の出力値ＳａおよびＳｂは、規格化された値であり、実際に磁気センサ１から出力される値を、実際の出力値の最大値と最小値との差の１／２で除した値となっている。
【００２４】
この際に、携帯端末装置の表示パネルに表示する方位は、東を０°として、南、西、および北の順に回転するにつれて角度の値が増大するように定義される方位ａを、例えば、下記表１に示した数式に基づいて決定する。
【００２５】
【表１】

Figure 0003823956
【００２６】
また、地磁気方向がＡ−Ｂ平面に対して交差している場合には、磁気センサチップ２に加えて、磁気センサチップ３によりＣ方向に沿った地磁気成分を検出し、この地磁気成分に略比例した値Ｓｃを出力する。
なお、出力値Ｓｃは、出力値Ｓａ、Ｓｂと同様に、実際に磁気センサ１から出力される値を、実際の出力値の最大値と最小値との差の１／２で除した値となっている。
【００２７】
そして、この出力値Ｓｃに基づいてＡ−Ｂ平面に直交する方向の磁気成分の値を出力し、この値と出力値Ｓａ、Ｓｂとにより地磁気の方向を３次元空間内のベクトルとして測定する。
なお、Ａ−Ｂ平面とＣ方向とがなす角度θは、０°よりも大きく、９０°以下であり、理論上では、０°よりも大きい角度であれば３次元的な地磁気の方位を測定できる。ただし、実際上は２０°以上であることが好ましく、３０°以上であることがさらに好ましい。
【００２８】
上記の磁気センサ１の製造方法によれば、ステージ部６，７を傾斜させる前に、磁気センサチップ２，３を接着するため、各々のステージ部６，７の表面６ａ，７ａを互いに平行に配した状態にて、これらの各表面６ａ，７ａに磁気センサチップ２，３を接着することができる。したがって、これら磁気センサチップ２，３を同時にかつ容易に接着することが可能となる。また、ステージ部６，７を傾斜させる工程、および樹脂モールド部５を形成する工程を同じ金型Ｄ，Ｅにおいて行うことができるため、製造工程を少なくして、磁気センサ１の製造コスト削減を図ることができる。
また、リード１２の一端部１２ａが捻れ部となっているため、ピンＦによりステージ部の６，７の一端部６ｃ，７ｃを押圧する際に、一端部１２ａを変形させることにより、ステージ部６，７をフレーム部９に対して容易に傾斜させることができる。
【００２９】
さらに、ステージ部６，７を傾斜させるようにピンＦにより押圧した状態で、樹脂モールド部５を形成するため、これら磁気センサチップ２，３の表面２ａ，３ａが相互になす角度を容易にかつ精度よく設定することが可能となる。
以上のことから、磁気センサチップ３の感応方向を、Ａ−Ｂ平面に対して精度よく交差させて、これら３つの感応方向により地磁気の方位を３次元空間内のベクトルとして測定し、３次元空間内における地磁気の方位を正しく測定することができる。
【００３０】
なお、上記の実施の形態においては、ピンＦは、樹脂が完全に硬化した後に下方に移動するとしたが、その一端部１２ａの変形が、塑性変形か弾性変形かに応じて、ステージ部６，７が傾斜した状態を保持できていれば、どの段階でピンＦを下方に移動させてもよい。すなわち、例えば、一端部１２ａの捻れ変形が主として塑性変形である場合には、樹脂射出の前にピンＦを移動させることができる。
また、例えば、一端部１２ａの捻れ変形が塑性変形および弾性変形の両方である場合には、ステージ部６，７が傾斜した状態を保持できる程度に樹脂が硬化した段階でピンＦを下方に移動させるとしてもよい。この場合には、ピンＦが内面Ｅ１から突出していた領域に樹脂が回り込んで、ステージ部６，７を完全に樹脂の内部に埋めることができる。
【００３１】
また、ピンＦは、金型Ｅの内面Ｅ１から出没自在としたが、これに限ることはなく、金型Ｅの内面Ｅ１から常時突出していてもよい。この場合には、フレーム部９を金型Ｄ，Ｅに固定する段階において、ステージ部６，７を傾斜させることになる。
さらに、ピンＦを金型Ｅに設けるとしたが、これに限ることはなく、金型Ｄに設けるとしてもよい。ただし、この場合には、ワイヤー８や磁気センサチップ２，３に接触しないように、ステージ部６，７の表面６ａ，７ａを押圧する必要がある。
【００３２】
また、各々のステージ部６，７をそれぞれ１つのピンＦによって押圧するとしたが、これに限ることはなく、２つのピンにより押圧するとしてもよい。
例えば、金型Ｅから突出する一のピンにより裏面６ｂ，７ｂ側の一端部６ｃ，７ｃを押圧すると共に、金型Ｄから突出する他のピンにより表面６ａ，７ａ側の一端部６ｃ，７ｃとは異なる部分を押圧するとしてもよい。
【００３３】
さらに、一端部１２ａは、凹状の切り欠きを有する形状とは限らず、ステージ部６，７を傾斜させる際に容易に捩ることができる形状であればよい。
また、捻れ部は、一端部１２ａに形成されるとしたが、これに限ることはなく、リード１２のうち、一端部１２ａから矩形枠部１１に至るまでの間に形成されていればよい。
【００３４】
さらに、捻れ部を捻ることによりステージ部６，７を傾斜させるとしたが、これに限ることはなく、ステージ部６，７を支持すると共に、ステージ部６，７が容易に傾斜することができるようになっていればよい。したがって、例えば、図７に示すように、ステージ部６，７を支持する一端部１２ａが、屈曲するように弾性変形または塑性変形、もしくはこれら両方の変形をする位置に配されるとしてもよい。
【００３５】
また、磁気センサチップ２，３は、その一端部２ｂ，３ｂが樹脂モールド部５の上面５ｃ側に向くように傾斜するとしたが、これに限ることはなく、磁気センサチップ３の感応方向がＡ−Ｂ平面と交差するように、磁気センサチップ２，３が相互に傾斜すると共に、フレーム部９に対して傾斜していればよい。
【００３６】
さらに、磁気センサチップ２，３は、ステージ部６，７の表面６ａ，７ａに接着されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも一方の磁気センサチップをステージ部６，７の裏面６ｂ，７ｂに接着されるとしてもよい。
【００３７】
また、磁気センサチップ２，３の２つ使用し、磁気センサチップ３が１つの感応方向を有するとしたが、これに限ることはなく、複数の磁気センサチップを使用し、３つ以上の感応方向が、地磁気の方向を３次元空間内のベクトルとして測定できるように、互いに交差していればよい。
すなわち、例えば、磁気センサチップ３が２つの感応方向を有するとしてもよいし、各々１つの感応方向を有する３つの磁気センサチップを使用するとしてもよい。
【００３８】
また、例えば、リードフレーム１０の内、ステージ部６，７を含むリード４の基端部４ａよりも内側の領域は、ステージ部６，７をさらに容易に傾斜させることができるように、リードフレーム１０の他の部分の半分の厚さ寸法としてもよい。
【００３９】
さらに、各リード４は、クランク状の断面形状を有し、その先端部４ｂが樹脂モールド部５の下面５ａよりも下方に配置されるとしたが、これに限ることはなく、リード４の一部が樹脂モールド部５の下面５ａ側に露出していればよい。
また、リード４、ワイヤー８の数および配置位置は、上記実施形態に限ることはなく、磁気センサチップの種類に応じて、磁気センサチップに対するワイヤー８の接着位置および接着する数を変えると共に、リード４の数および配置位置を変えるとしてよい。
【００４０】
また、磁気センサ１を携帯端末装置に搭載するとしたが、この構成に限定されることなく、カテーテルやカメラ等の体内に挿入する医療機器に搭載してもよい。例えば、体内に挿入したカメラの方位を測定する場合には、体を貫通する磁界を発生させて、磁気センサ１によりその磁界の方向を測定させる。これにより、磁気センサ１と磁界との相対的な角度を３次元的に測定することができるため、磁界の方向を基準として、カメラの方位を正しく検出することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、連結部が、ステージ部が並列する方向に沿ってステージ部の中心を通る中心軸線の線対称となる位置で、ステージ部から一対突出してフレーム部に連結されると共に、弾性変形または塑性変形、もしくはこれら両方の変形によって変形可能な捻れ部を有するため、ステージ部を押圧することにより、一対の連結部の突出方向の軸線回りに捻れ部が捻れて、ステージ部をフレーム部に対して容易に傾斜させることができる。
【００４３】
また、請求項２に係る発明によれば、複数の磁気センサチップを同時にかつ容易にステージ部に接着し、また、ステージ部を傾斜させる工程、および樹脂モールド部を形成する工程を同じ金型において行うことができるため、製造工程を少なくして、磁気センサの製造コスト削減を図ることができる。
【００４４】
また、ステージ部が傾斜するようにピンによりステージ部を押圧した状態で、樹脂によるモールドを行うことにより、複数の磁気センサチップの表面が相互になす角度を容易にかつ精度よく設定することが可能となる。
したがって、例えば、一の磁気センサチップが２方向の感応方向を、他の磁気センサチップが１方向の感応方向を有している場合には、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定し、３次元空間内の磁界の方位を正しく測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係る製造方法により製造される磁気センサを示す平面図である。
【図２】 図１の磁気センサの側断面図である。
【図３】 図１の磁気センサにおいて、リードフレームに磁気センサチップを搭載した状態を示す平面図である。
【図４】 図１の磁気センサにおいて、リードフレームに磁気センサチップを搭載した状態を示す側断面図である。
【図５】 図１の磁気センサにおいて、ステージ部および磁気センサチップを傾斜させる方法を示す側断面図である。
【図６】 図１の磁気センサの表面が地磁気の方向に沿って配されている場合における磁気センサの出力値Ｓａ、Ｓｂを示すグラフである。
【図７】 この発明の他の実施形態に係る製造方法により製造される磁気センサの要部を示すものであり、（ａ）は拡大平面図、（ｂ）は拡大側断面図である。
【図８】従来の磁気センサユニットの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・磁気センサ、２，３・・・磁気センサチップ、
４・・・リード、６，７・・・ステージ部、９・・・フレーム部、
１０・・・リードフレーム、１２・・・リード（連結部）、
１２ａ・・・一端部（捻れ部）、Ｄ，Ｅ・・・金型、Ｆ・・・ピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a magnetic sensor for measuring the direction of a magnetic field and a lead frame used in the method.
[0002]
[Prior art]
In general, a magnetic sensor that detects magnetism is used for measuring the direction of an external magnetic field (see, for example, Patent Document 1).
Conventionally, for example, as shown in FIG. 8, a magnetic sensor unit 64 is provided in which magnetic sensors 51 and 61 are mounted on a surface 63a of a substrate 63. The magnetic sensor unit 64 has a three-dimensional orientation of an external magnetic field. Can be measured automatically.
[0003]
That is, the magnetic sensor 51 includes a magnetic sensor chip 52 that is sensitive to magnetic components in two directions of an external magnetic field, and the sensitive direction is perpendicular to each other along the surface 63a of the substrate 63 (X direction, Y direction). The magnetic sensor 61 includes a magnetic sensor chip 62 that is sensitive to a magnetic component in one direction of an external magnetic field, and the sensitive direction is a direction (Z direction) orthogonal to the surface 63 a of the substrate 63. Yes.
The direction of the external magnetic field is measured as a vector in the three-dimensional space by detecting three magnetic components in the three-dimensional space by the magnetic sensor chips 52 and 62.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-52918
[Problems to be solved by the invention]
However, since the magnetic sensor unit 64 includes only one magnetic sensor chip 52 and 62 for each of the magnetic sensors 51 and 61, each of the magnetic sensors 51 and 61 is manufactured. 61 has to be mounted on the surface 63a of the substrate 63, respectively. As a result, there are problems in that the number of manufacturing steps is increased and the manufacturing cost is increased.
Further, there is a problem that it is difficult to mount the magnetic sensor 61 on the surface 63a of the substrate 63 with high accuracy so that the sensitive direction of the magnetic sensor chip 62 is orthogonal to the sensitive direction of the magnetic sensor chip 52.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a method of manufacturing a magnetic sensor capable of correctly measuring the three-dimensional orientation of an external magnetic field and reducing the manufacturing cost. It is aimed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
The invention according to claim 1 is a lead frame made of a metal thin plate having at least two stage portions, a frame portion having leads arranged around the stage portion, and a connecting portion for connecting them , and each of the stage portions. Each of the magnetic sensor chip and a resin mold part that supports and fixes the stage part and the magnetic sensor chip in a state inclined at a predetermined angle, wherein the connecting part is the stage part. A pair of protrusions projecting from each stage portion and connected to the frame portion at a position that is symmetrical with respect to the central axis passing through the center of the stage portion along the parallel direction, and has a twist portion that can be plastically deformed. The magnetic sensor is characterized in that the inclination of the stage portion accompanies torsional deformation of the torsion portion .
[0008]
According to the magnetic sensor of the present invention, when the stage portion is pressed with the frame portion fixed, the twisted portion is twisted around the axis in the direction in which the pair of connecting portions connected to each stage portion protrudes. Therefore, the stage part can be easily inclined with respect to the frame part.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic sensor manufacturing method including a magnetic sensor chip that is sensitive to a magnetic component in at least one direction of a magnetic field, wherein at least two stage portions and leads arranged around the stage portion are provided. A step of preparing a lead frame made of a thin metal plate having a frame portion provided with a connecting portion for connecting them, a step of bonding a magnetic sensor chip to each stage portion, the magnetic sensor chip and the lead Wiring, a step of fixing the lead frame in the mold, a step of tilting the stage portion with a pin in the mold and twisting and deforming the connecting portion, and a resin in the mold And a step of molding the lead frame and the magnetic sensor chip with a resin. To have.
[0010]
According to the method of manufacturing a magnetic sensor according to the present invention, the magnetic sensor chips are bonded to each other before the stage portion is tilted. The chips can be bonded, and thus a plurality of magnetic sensor chips can be bonded simultaneously and easily.
And since it can be molded with resin in a state where the stage part is pressed with a pin so that the stage part is inclined, the angle formed by the surfaces of a plurality of magnetic sensor chips can be set easily and accurately. It becomes possible. Moreover, since the process of inclining the stage part and the process of forming the resin mold part can be performed in the same mold, the manufacturing process can be omitted.
[0011]
From the above, for example, when one magnetic sensor chip has two sensitive directions along its surface and the other magnetic sensor chip has one sensitive direction along its surface, The sensitive directions of the other magnetic sensor chips can be crossed with high accuracy with respect to the plane including the two sensitive directions of one magnetic sensor chip. Therefore, it is possible to detect the three magnetic components in the three-dimensional space by these three sensitive directions and measure the magnetic field orientation as a vector in the three-dimensional space, and to measure the magnetic field orientation correctly. .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the configuration of a magnetic sensor manufactured by the method for manufacturing a magnetic sensor of the present invention will be described with reference to FIGS. This magnetic sensor 1 measures the direction and magnitude of an external magnetic field, and includes two magnetic sensor chips 2 and 3 and a plurality for electrically connecting the magnetic sensor chips 2 and 3 to the outside. Lead 4 and a resin mold portion 5 for fixing the magnetic sensor chips 2 and 3 and the lead 4 integrally.
[0013]
The magnetic sensor chips 2 and 3 are formed in a rectangular plate shape in plan view, and are mounted on the stage portions 6 and 7, respectively. Further, these magnetic sensor chips 2 and 3 are embedded in the resin mold portion 5, and are disposed on the upper surface 5 c side of the resin mold portion 5 with respect to the base end portion 4 a of each lead 4. Further, these magnetic sensor chips 2 and 3 are inclined with respect to the lower surface 5a of the resin mold portion 5, and one end portions 2b and 3b of the magnetic sensor chips 2 and 3 are directed to the upper surface 5c side of the resin mold portion 5, The surfaces 2a and 3a are inclined at an acute angle with an angle θ.
Here, the acute angle is an angle θ formed by the front surface 6 a of the stage portion 6 and the back surface 7 b of the stage portion 7.
[0014]
The magnetic sensor chip 2 is sensitive to magnetic components in two directions of the external magnetic field, and these two sensitive directions are directions orthogonal to each other along the surface 2a of the magnetic sensor chip 2 (A direction and B). Direction).
The magnetic sensor chip 3 is sensitive to a magnetic component in one direction of an external magnetic field, and the sensitive direction is a plane (AB plane) defined by the A and B directions along the surface 3a. And a direction (C direction) intersecting at an acute angle.
[0015]
Each lead 4 is made of a metal material such as a copper material, and is formed of a base end portion 4a, a tip end portion 4b, and a connecting portion 4c that connects the base end portion 4a and the tip end portion 4b. Has a shape.
A part of the base end portion 4 a of each lead 4 is embedded in the resin mold portion 5, and is electrically connected to the magnetic sensor chips 2 and 3 by a metal wire 8. Further, the tip 4b and the connecting part 4c of each lead 4 are located outside the side surface 5b of the resin mold part 5, and the tip 4b is disposed below the lower surface 5a of the resin mold part 5. Yes.
[0016]
Next, a method for manufacturing the magnetic sensor 1 described above will be described.
First, as shown in FIGS. 3 and 4, the lead frame 10 in which the stage portions 6 and 7 are supported by the frame portion 9 is formed by subjecting a thin metal plate to press processing and / or etching processing. Form.
The frame portion 9 includes a rectangular frame portion 11 formed in a rectangular shape in plan view so as to surround the stage portions 6 and 7, and a plurality of leads 4 and 12 protruding inward from the rectangular frame portion 11. Consists of.
[0017]
The lead (connecting portion) 12 is a suspension lead for fixing the stage portions 6 and 7 to the rectangular frame portion 11, and one end portion 12 a of the lead 12 on the stage portions 6 and 7 side is the stage portions 6 and 7. When tilting, the twisted portion can be easily twisted by elastic deformation, plastic deformation, or both. That is, the one end portion 12a is formed to be narrower than the other portions of the lead 12 by providing concave notches on both side surfaces thereof.
The formation position of the one end portion 12a is a position that is symmetrical with respect to the central axis L passing through the centers of the stage portions 6 and 7 along the direction in which the stage portions 6 and 7 are arranged in parallel.
[0018]
After preparing the lead frame 10, the magnetic sensor chips 2 and 3 are bonded to the surfaces 6 a and 7 a of the stage portions 6 and 7, respectively, and a wire 8 is provided to electrically connect the magnetic sensor chips 2 and 3 and the lead 4. Connect.
When the wire 8 is arranged, the bonding portion between the wire 8 and the magnetic sensor chips 2 and 3 and the bonding portion between the leads 4 are separated from each other at the stage of inclining the stage portions 6 and 7. Is arranged with a margin in its length or height.
[0019]
Next, as shown in FIG. 5, a portion of the frame portion 9 excluding a part of the leads 4 and 12 is sandwiched between molds D and E. These molds D and E are for embedding the magnetic sensor chips 2 and 3 in the inside of the resin, and two holes E2 are formed in the inner surface E1 of the mold E, and each hole E2 has an inner surface. The pin F is attached so that it can be moved in and out from E1.
[0020]
In this state, the end portions 6c, 7c on the back surfaces 6b, 7b side of the stage portions 6, 7 are pressed upward by these pins F, and the magnetic sensor chips 2, 3 are moved together with the stage portions 6, 7. Inclined to each other at a predetermined angle.
At this time, the stage portions 6 and 7 are rotated about an axis (a broken line shown in FIG. 5) connecting the one end portions 12a and 12a on both sides of the stage portions 6 and 7, respectively, so that the one end portion 12a is twisted. It will be transformed into. For this reason, the magnetic sensor chips 2 and 3 are inclined with respect to the lead 12 and the inner surface E1.
[0021]
Thereafter, in a state where the one end portions 6c and 7c are pressed by the pins F, a molten resin is injected into the molds D and E to form a resin mold portion in which the magnetic sensor chips 2 and 3 are embedded in the resin. The pin F moves downward after the resin is completely cured. As a result, the magnetic sensor chips 2 and 3 are fixed inside the resin mold portion while being inclined with respect to each other.
Finally, the rectangular frame portion 11 and the lead 12 are cut off from the resin mold portion, and the manufacture of the magnetic sensor 1 shown in FIG.
[0022]
For example, the magnetic sensor 1 is mounted on a substrate in a portable terminal device (not shown). In this portable terminal device, the geomagnetic direction measured by the magnetic sensor 1 is shown on the display panel of the portable terminal device. Below, the azimuth | direction measurement of the geomagnetism by the magnetic sensor 1 is demonstrated.
That is, the magnetic sensor chips 2 and 3 detect geomagnetic components along the A, B, and C directions, respectively, and output values Sa, Sb, and Sc that are substantially proportional to the respective geomagnetic components. .
[0023]
Here, when the geomagnetic direction is along the AB plane, the output value Sa is the maximum value or the output value Sa when the B direction of the magnetic sensor chip 2 faces east or west, respectively, as shown in FIG. It is the minimum value, and becomes 0 when the B direction faces south or north.
The output value Sb is the maximum value or the minimum value when the B direction of the magnetic sensor chip 2 is facing north or south, and is 0 when the B direction is facing east or west.
The output values Sa and Sb in the graph are standardized values, and the value actually output from the magnetic sensor 1 is ½ of the difference between the maximum value and the minimum value of the actual output value. The value is divided.
[0024]
At this time, the orientation displayed on the display panel of the mobile terminal device is defined as an orientation a that is defined such that the value of the angle increases as it rotates in the order of south, west, and north, with east as 0 °. This is determined based on the mathematical formula shown in Table 1 below.
[0025]
[Table 1]
Figure 0003823956
[0026]
When the geomagnetic direction intersects the A-B plane, in addition to the magnetic sensor chip 2, the magnetic sensor chip 3 detects a geomagnetic component along the C direction and is approximately proportional to the geomagnetic component. The obtained value Sc is output.
Note that, similarly to the output values Sa and Sb, the output value Sc is a value obtained by dividing the value actually output from the magnetic sensor 1 by 1/2 of the difference between the maximum value and the minimum value of the actual output value. It has become.
[0027]
And based on this output value Sc, the value of the magnetic component of the direction orthogonal to AB plane is output, and the direction of geomagnetism is measured as a vector in a three-dimensional space by this value and output values Sa and Sb.
Note that the angle θ formed by the AB plane and the C direction is greater than 0 ° and 90 ° or less, and theoretically, if the angle is greater than 0 °, the three-dimensional geomagnetic orientation is measured. it can. However, in practice, the angle is preferably 20 ° or more, and more preferably 30 ° or more.
[0028]
According to the manufacturing method of the magnetic sensor 1 described above, the magnetic sensor chips 2 and 3 are bonded to each other before the stage portions 6 and 7 are inclined, so that the surfaces 6a and 7a of the stage portions 6 and 7 are parallel to each other. The magnetic sensor chips 2 and 3 can be bonded to the respective surfaces 6a and 7a in the arranged state. Therefore, the magnetic sensor chips 2 and 3 can be bonded simultaneously and easily. Moreover, since the process of inclining the stage parts 6 and 7 and the process of forming the resin mold part 5 can be performed in the same mold D and E, the manufacturing process can be reduced and the manufacturing cost of the magnetic sensor 1 can be reduced. You can plan.
Further, since the one end portion 12a of the lead 12 is a twisted portion, when the one end portions 6c, 7c of the stage portions 6 and 7 are pressed by the pin F, the stage portion 6 is deformed by deforming the one end portion 12a. , 7 can be easily inclined with respect to the frame portion 9.
[0029]
Furthermore, in order to form the resin mold part 5 in a state where the stage parts 6 and 7 are pressed by the pins F so as to be inclined, the angles formed by the surfaces 2a and 3a of the magnetic sensor chips 2 and 3 can be easily and It becomes possible to set with high accuracy.
From the above, the sensitive direction of the magnetic sensor chip 3 is accurately crossed with respect to the AB plane, and the direction of geomagnetism is measured as a vector in the three-dimensional space by using these three sensitive directions. It is possible to correctly measure the direction of geomagnetism inside.
[0030]
In the above embodiment, the pin F moves downward after the resin is completely cured. However, depending on whether the deformation of the one end portion 12a is plastic deformation or elastic deformation, the stage portion 6, As long as 7 can maintain the inclined state, the pin F may be moved downward at any stage. That is, for example, when the torsional deformation of the one end portion 12a is mainly plastic deformation, the pin F can be moved before resin injection.
Further, for example, when the torsional deformation of the one end portion 12a is both plastic deformation and elastic deformation, the pin F is moved downward when the resin is cured to such an extent that the stage portions 6 and 7 can be kept inclined. It may be allowed. In this case, the resin wraps around the region where the pin F protrudes from the inner surface E1, and the stage portions 6 and 7 can be completely filled in the resin.
[0031]
Moreover, although the pin F was made to protrude and retract from the inner surface E1 of the mold E, it is not limited to this, and the pin F may always protrude from the inner surface E1 of the mold E. In this case, in fixing the frame part 9 to the molds D and E, the stage parts 6 and 7 are inclined.
Furthermore, although the pin F is provided on the mold E, the present invention is not limited to this, and the pin F may be provided on the mold D. However, in this case, it is necessary to press the surfaces 6 a and 7 a of the stage portions 6 and 7 so as not to contact the wire 8 and the magnetic sensor chips 2 and 3.
[0032]
Moreover, although each stage part 6 and 7 was each pressed with one pin F, it is not restricted to this, You may press with two pins.
For example, one end 6c, 7c on the back surface 6b, 7b side is pressed by one pin protruding from the mold E, and one end 6c, 7c on the front surface 6a, 7a side is pressed by another pin protruding from the mold D. May press different parts.
[0033]
Furthermore, the one end portion 12a is not limited to a shape having a concave notch, and may be any shape that can be easily twisted when the stage portions 6 and 7 are inclined.
In addition, the twisted portion is formed at the one end portion 12 a, but the present invention is not limited to this, and it is sufficient that the lead 12 is formed between the one end portion 12 a and the rectangular frame portion 11.
[0034]
Furthermore, although the stage portions 6 and 7 are inclined by twisting the twisted portion, the present invention is not limited to this, and the stage portions 6 and 7 can be easily inclined while supporting the stage portions 6 and 7. It only has to be like this. Therefore, for example, as shown in FIG. 7, the one end portion 12 a that supports the stage portions 6 and 7 may be arranged at a position where it is elastically deformed, plastically deformed, or both deformed so as to be bent.
[0035]
In addition, the magnetic sensor chips 2 and 3 are inclined so that one end portions 2b and 3b thereof face the upper surface 5c side of the resin mold portion 5. However, the present invention is not limited to this, and the sensitive direction of the magnetic sensor chip 3 is A. The magnetic sensor chips 2 and 3 may be inclined with respect to the frame portion 9 so as to intersect with the −B plane.
[0036]
Further, although the magnetic sensor chips 2 and 3 are bonded to the front surfaces 6a and 7a of the stage portions 6 and 7, the present invention is not limited to this, and at least one of the magnetic sensor chips is attached to the back surface 6b of the stage portions 6 and 7. , 7b.
[0037]
Further, although two magnetic sensor chips 2 and 3 are used and the magnetic sensor chip 3 has one sensitive direction, the present invention is not limited to this, and a plurality of magnetic sensor chips are used and three or more sensitive sensors are used. The directions only need to intersect each other so that the geomagnetic direction can be measured as a vector in a three-dimensional space.
That is, for example, the magnetic sensor chip 3 may have two sensitive directions, or three magnetic sensor chips each having one sensitive direction may be used.
[0038]
Further, for example, the lead frame 10 has a region inside the lead end 4a of the lead 4 including the stage portions 6 and 7, so that the stage portions 6 and 7 can be inclined more easily. The thickness may be half the thickness of the other 10 parts.
[0039]
Furthermore, each lead 4 has a crank-like cross-sectional shape, and its tip portion 4b is disposed below the lower surface 5a of the resin mold portion 5. However, the present invention is not limited to this. The part should just be exposed to the lower surface 5a side of the resin mold part 5. FIG.
Further, the number and arrangement positions of the leads 4 and the wires 8 are not limited to the above-described embodiment, and the bonding position and the number of the wires 8 to be bonded to the magnetic sensor chip are changed according to the type of the magnetic sensor chip. The number of 4 and the arrangement position may be changed.
[0040]
Further, although the magnetic sensor 1 is mounted on the portable terminal device, the configuration is not limited to this configuration, and the magnetic sensor 1 may be mounted on a medical device such as a catheter or a camera. For example, when measuring the orientation of a camera inserted into the body, a magnetic field penetrating the body is generated, and the magnetic sensor 1 measures the direction of the magnetic field. Thereby, since the relative angle between the magnetic sensor 1 and the magnetic field can be measured three-dimensionally, it is possible to correctly detect the orientation of the camera with reference to the direction of the magnetic field.
[0041]
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the pair of connecting portions protrude from the stage portion at a position that is symmetrical with respect to the central axis passing through the center of the stage portion along the direction in which the stage portions are arranged in parallel. And a torsional part that can be deformed by elastic deformation or plastic deformation, or both deformations, and is twisted around the axis of the pair of connecting parts in the protruding direction by pressing the stage part. The part is twisted, and the stage part can be easily inclined with respect to the frame part.
[0043]
According to the second aspect of the present invention, a plurality of magnetic sensor chips are simultaneously and easily bonded to the stage portion, and the step of tilting the stage portion and the step of forming the resin mold portion are performed in the same mold. Therefore, the manufacturing process can be reduced and the manufacturing cost of the magnetic sensor can be reduced.
[0044]
In addition, it is possible to easily and accurately set the angle formed by the surfaces of a plurality of magnetic sensor chips by molding with resin while the stage portion is pressed by a pin so that the stage portion is inclined. It becomes.
Thus, for example, when one magnetic sensor chip has two sensitive directions and the other magnetic sensor chip has one sensitive direction, the magnetic field orientation is measured as a vector in a three-dimensional space. It is possible to correctly measure the direction of the magnetic field in the three-dimensional space.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a magnetic sensor manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of the magnetic sensor of FIG.
3 is a plan view showing a state in which a magnetic sensor chip is mounted on a lead frame in the magnetic sensor of FIG. 1. FIG.
4 is a side sectional view showing a state in which a magnetic sensor chip is mounted on a lead frame in the magnetic sensor of FIG.
5 is a side sectional view showing a method of inclining a stage part and a magnetic sensor chip in the magnetic sensor of FIG.
6 is a graph showing output values Sa and Sb of the magnetic sensor when the surface of the magnetic sensor of FIG. 1 is arranged along the direction of geomagnetism.
FIGS. 7A and 7B show a main part of a magnetic sensor manufactured by a manufacturing method according to another embodiment of the present invention, in which FIG. 7A is an enlarged plan view and FIG. 7B is an enlarged side sectional view.
FIG. 8 is a perspective view showing an example of a conventional magnetic sensor unit.
[Explanation of symbols]
1 ... magnetic sensor, 2, 3 ... magnetic sensor chip,
4 ... lead, 6, 7 ... stage part, 9 ... frame part,
10 ... lead frame, 12 ... lead (connection part),
12a ... one end (twisted part), D, E ... mold, F ... pin

Claims (2)

少なくとも２つのステージ部と、その周囲に配されるリードを備えるフレーム部と、これらを連結する連結部とを有する金属製薄板からなるリードフレームと、
前記各ステージ部にそれぞれ配置された磁気センサチップと、
前記ステージ部及び磁気センサチップを所定の角度に傾斜した状態で支持して固定する樹脂モールド部を備える磁気センサであって、
前記連結部は、前記ステージ部が並列する方向に沿って該ステージ部の中心を通る中心軸線の線対称となる位置で、各々のステージ部から一対突出して前記フレーム部に連結されると共に、塑性変形可能な捻れ部を有し、
前記ステージ部の傾斜が、前記捻れ部の捻れ変形に伴っていることを特徴とする磁気センサ。 A lead frame made of a metal thin plate having at least two stage portions, a frame portion having leads arranged around the stage portion, and a connecting portion for connecting them ;
A magnetic sensor chip disposed on each stage part;
A magnetic sensor comprising a resin mold part for supporting and fixing the stage part and the magnetic sensor chip in a state inclined at a predetermined angle,
The connecting portion is at a position where the line of symmetry of the central axis passing through the center of the stage portion along the direction in which the stage portion is parallel with and a pair protrude from each of the stage is connected to the frame part, plastic A deformable twisted portion ;
The magnetic sensor according to claim 1, wherein the inclination of the stage portion accompanies twisting deformation of the twisted portion. 磁界の少なくとも１方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップを備えた磁気センサの製造方法であって、
少なくとも２つのステージ部と、その周囲に配されるリードを備えるフレーム部と、これらを連結する連結部とを有する金属製薄板からなるリードフレームを用意する工程と、
前記各ステージ部に磁気センサチップを接着する工程と、
前記磁気センサチップと前記リードとを配線する工程と、
金型内に前記リードフレームを固定する工程と、
前記金型内でピンにより前記ステージ部を傾斜させると共に、前記連結部を捻れ変形させる工程と、
前記金型内に樹脂を射出して前記リードフレームおよび磁気センサチップを樹脂によりモールドする工程とを備えることを特徴とする磁気センサの製造方法。A method of manufacturing a magnetic sensor comprising a magnetic sensor chip sensitive to a magnetic component in at least one direction of a magnetic field,
Preparing a lead frame made of a thin metal plate having at least two stage portions, a frame portion including leads arranged around the stage portion, and a connecting portion connecting them;
Bonding a magnetic sensor chip to each stage part;
Wiring the magnetic sensor chip and the lead;
Fixing the lead frame in a mold;
Inclining the stage portion with a pin in the mold and twisting and deforming the connecting portion;
And a step of injecting resin into the mold and molding the lead frame and the magnetic sensor chip with resin.
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