JP4844905B2

JP4844905B2 - 磁気センサー

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Publication number: JP4844905B2
Application number: JP2009254178A
Authority: JP
Inventors: 秀治高橋; 徳久武鎗
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Hitachi Metals Ltd
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: JP2010135779A

Description

本発明は、電気絶縁性基板上に形成された磁気センサー部に接続される金属配線と、前記金属配線と外部配線とを無鉛半田を用いて接続する電極端子を備える磁気センサーに関する。

近年の環境意識の高まりにより鉛による環境汚染が問題となり、ＲｏＨＳ指令等で電気機器での鉛使用の規制が始まっている。配線基板への電気、電子部品の接続等に多く使われている錫鉛共晶半田も無鉛化が求められている。無鉛半田には、錫を主成分として銀や銅、亜鉛、ビスマス、インジウム、アンチモン等を加えたものが実用化されている。これら無鉛半田の熔融温度は１９０〜２３０℃と、錫鉛共晶半田（３７Ｐｂ−６３Ｓｎ）の１８３℃に比べ高温であることに特徴がある。半田接合の作業温度は熔融温度より３０℃以上高くする必要があるため、無鉛半田では２２０〜２６０℃の作業温度が必要になる。作業温度が高くなると、配線基板や電気、電子部品の耐熱温度を上げる必要があるだけでなく、熱応力によるクラックの発生の防止も必要になる。無鉛半田は錫鉛共晶半田（３７Ｐｂ−６３Ｓｎ）に比べて金属の引張り強度やクリープ強度が強く伸びが少ない金属特性のため、半田収縮応力が加わりやすい問題がある。

図６に示すような磁気センサーで、電気絶縁性基板２上に形成された磁気センサー部４に接続される金属配線３と外部配線を無鉛半田で接続する電極端子１には、熱膨張係数の異なる材料が多く使用されている。半田が熔融状態から凝固し常温に戻るまでの温度変化で発生する応力により、金属配線と電気絶縁性基板との間にクラック（割れ）が発生したり、電気絶縁性基板自体にクラックが入ったりすることがある。電極端子部に用いられている代表的な材料の熱膨張係数（×１０^−７ｄｅｇ．^−１）を挙げると、電気絶縁性基板２のガラスは５〜１００、金属配線３の銅は１７０、アルミニウムは２３９、電気絶縁層５の酸化シリコンは５．５、アルミナは６５、無鉛半田は２１７であり、電極端子部では２〜３桁も熱膨張率の異なる材料が使用されることになる。これら熱膨張係数の違いにより発生するクラックを抑制する電極端子構造が、特許文献１および２に開示されていた。また、本願発明者は、他のクラックを抑制する電極端子構造を特許文献３に開示した。

特開２０００−２９５０６２号公報特開２００２−２３７６７４号公報特開２００８−４５８５号公報

図７に、特許文献３で開示した電極端子構造の断面図を示す。電極端子構造は、電気絶縁層５上に樹脂層８を形成してクラックの発生を抑制するものである。樹脂層８を形成することで金属層ａ６の端部を起点とするクラックは発生しなくなったものの、新たに樹脂層８の孔部端部を起点とするクラック１０が僅かに発生することがわかった。クラック１０は半田収縮応力が樹脂層８の孔部端部に集中したために発生したと考えられる。

本願発明は、特許文献３の電極端子構造にすることで新たに発生したクラック１０の発生を抑制する電極端子構造を提供するものである。

本願発明の磁気センサーは、電気絶縁性基板上に形成された磁気センサー部を接続する金属配線と、前記金属配線と外部配線とを半田接続する電極端子を備える磁気センサーであって、
金属配線は電気的接続をおこなう孔部を除き電気絶縁層で覆われ、
電気絶縁層上に電気絶縁層の孔部中心からの内側寸法より大きな内側寸法の孔部を有する樹脂層が孔部端部にテーパーをつけて設けられ、
電気絶縁層の孔部中心から樹脂層孔部の内側寸法より大きい外側寸法の金属層ａが金属配線上から樹脂層上まで設けられ、
樹脂層孔部端部のテーパー角度が４５°以下であり、
金属層ａ上には金属層ａと同等以下の外側寸法を有する無鉛半田が設けられていることが好ましい。前記無鉛半田は、リフロー形成され、金属層ａと同等の外側寸法であることが好ましい。

金属層ａの端部が樹脂層上にあることで、電気絶縁層や基板のクラックの発生を抑制することができる。金属層ａの端部まで無鉛半田がリフロー形成されていても、樹脂層の柔軟性で無鉛半田の凝固から冷却時に発生する半田収縮応力を緩和することができ、クラックの発生を抑制することができる。樹脂層の柔軟性を活かすため、樹脂層の端部は金属層ａの端部より少なくとも数μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上飛び出させることが好ましい。

樹脂層孔部端部にテーパー角度４５°以下の傾斜をつけることで、電気絶縁層や基板のクラックの発生をより一層抑制することができる。通常、電気絶縁層上に設けられる樹脂層はフォトリソグラフィーによってパターニングされ、特に処理しない限り樹脂層端部の形状は電気絶縁性基板対して略垂直状になる。このような樹脂層端部の形状は、無鉛半田のリフロー形成で半田収縮応力が集中し易く、クラックの起点になりやすい。樹脂層孔部端部にテーパーをつけることで、リフロー形成にともなう半田収縮応力の集中は緩和され、クラックの発生を劇的に低減することができる。

樹脂層孔部端部のテーパー加工は、樹脂層孔部端部の金属層ａ側の角を落すように加工するのが好ましく、加工により樹脂層孔部端部が完全に斜面になっても良い。テーパー加工は、樹脂層孔部形成後の熱処理（キュア）温度を変えることで行うことができる。キュア温度を適宜選択することで、所望の角度をもった樹脂層孔部端部にすることができる。

電気的接続をおこなうために電気絶縁層と樹脂層に設けられる孔部の形状は、円形や方形、多角形、不定形にすることができる。電気絶縁層に設けられた孔部と樹脂層に設けられた孔部を相似形とすることは、不均等な応力の発生を抑える点で好ましい。また、樹脂層の外側形状も樹脂層の孔形状と相似にすることが好ましい。

無鉛半田の端部を金属層ａの端部を越えさせないことで、樹脂層の機能を保つことができる。熔融した半田は非常に活性なので、半田が樹脂と接触すると樹脂の耐熱温度内であっても樹脂が変質することがある。金属層ａは、無鉛半田との濡れ性を確保し接合強度を得るだけでなく、熔融した無鉛半田と樹脂層の接触を防ぐ役割も果す。

本願発明の磁気センサーは、電気絶縁性基板上に形成された磁気センサー部に接続される金属配線と、前記金属配線と外部配線とを半田接続する電極端子を備える磁気センサーであって、
金属配線は電気的接続をおこなう孔部を除き電気絶縁層で覆われ、
電気絶縁層上に電気絶縁層の孔部中心からの内側寸法より大きな内側寸法の孔部を有する樹脂層が孔部端部にテーパーをつけて設けられ、
電気絶縁層の孔部中心から樹脂層孔部の内側寸法より大きい外側寸法の金属層ａが金属配線上から樹脂層上まで設けられ、
樹脂層孔部端部のテーパー角度が４５°以下であり、
金属層ａ上に金属層ａと同等以下の外側寸法を有する金属層ｂが設けられ、
金属層ｂ上には金属層ｂと同等以下の外側寸法を有する無鉛半田が設けられていることが好ましい。前記無鉛半田は、リフロー形成され、金属層ａと同等の外側寸法であることが好ましい。

金属層を２層にすることで、リフロー時に無鉛半田が金属層ｂの端部から溢れ出たとしても、金属層ａの端部で無鉛半田を止めることができるので、金属層単層に比べ作業の余裕度が大きくなる。金属層ａと金属層ｂに異なる材質を用いることで、無鉛半田と金属層ｂとのぬれ性向上、金属層ｂと金属配線との接合強度向上等を図ることができる。

無鉛半田の端部は金属層ｂの端部で止まるのが好ましいが、リフロー時に無鉛半田が金属層ｂの端部より溢れ出したとしても金属層ａの端部を越えなければ、樹脂層は機能を保つことができる。熔融した半田は非常に活性なので、樹脂の耐熱温度内であっても半田が樹脂と接触すると樹脂が変質することがある。金属層ｂだけでなく金属層ａも熔融した無鉛半田と樹脂層の接触を防ぐ役割を果している。

金属層ａ及び金属層ｂは、単一金属もしくは合金の単層である必要は無く、組成の異なる多層膜で構成することができる。また、金属層の形成方法も、スパッタや蒸着、めっき等を用いることができる。例えば、金属層ａは金属配線との接合強度を得るため、クロムを０．１μｍ程度の厚みにスパッタし、続けて１〜１０μｍ厚で銅やニッケル系合金をスパッタで形成することができる。金属層ｂは、金属層ａや金属配線の金属が無鉛半田に拡散するのを防ぐこともできる。金属層ｂを１〜１０μｍ厚のＮｉＰやＮｉＢの合金を無電解めっきで形成した後、０．０５μｍ程度の厚みで金を形成することで、無鉛半田が金属層ａや金属配線に拡散するのを防ぐことができる。

無鉛半田は、錫亜鉛系半田や錫銅系半田、錫銀系半田等を用いることができる。錫亜鉛系半田は、錫亜鉛の共晶組織である（９１Ｓｎ―９Ｚｎ）を中心組成として、配合比率を変えたり他の金属を添加したりするもので、代表的なものにビスマスを添加した（８９Ｓｎ−８Ｚｎ−３Ｂｉ）がある。錫銅系半田は、錫銅の共晶組織である（９９．３Ｓｎ−０．７Ｃｕ）を中心組成として、配合比率を変えたり他の金属を添加したりするもので、代表的なものに銀を添加した（９９Ｓｎ−０．７Ｃｕ−０．３Ａｇ）がある。錫銀系半田は、錫銀の共晶組織である（９６．５Ｓｎ−３．５Ａｇ）を中心組成として、配合比率を変えたり他の金属を添加したりするもので、代表的なものに銅を添加した（９６．５Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）や（９５．７５Ｓｎ−３．５Ａｇ−０．７５Ｃｕ）がある。

電気絶縁層は金属配線を電気的に絶縁するだけでなく、機械的な損傷や電気化学的な腐食から金属配線を保護するために設けるものであり、金属配線だけでなく、磁気センサー部を保護する役割もある。電気絶縁層には、電気抵抗が高い、酸化物のＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２等、窒化物のＳｉ_３Ｎ_４等を、スパッタやプラズマＣＶＤで形成することができる。
磁気センサー部は、ＭＲ素子（磁気抵抗効果膜）、スピンバルブ素子或いはＧＭＲ素子を有する。いずれかの素子でブリッジ回路を構成していることが好ましい。素子に印加される外部磁界が変化すると、素子或いは前記ブリッジ回路から出力される電気信号も変化する。出力の変化を外部磁界の変化として捉える。出力を外部配線で取り出すために、電極端子を設け、磁気センサーを構成している。図６のように、電気絶縁性基板の長手方向の一方の側は磁気センサー部が外部磁界を受ける為の感磁領域となる。電極端子は、電気絶縁性基板の長手方向の他方の側に設けられる。電極端子に接続される外部配線は、感磁領域を覆わないように設けられる。
磁気センサー部を構成する素子は磁性膜を有するため、面内方向応力が加わると、磁気センサーの出力のＳ／Ｎ比に影響を及ぼす。Ｓ／Ｎ比の更なる向上が求められる用途について本発明の磁気センサーを用いると、半田収縮応力の影響が更に緩和され、電気信号出力のＳ／Ｎ比が向上するので、より好ましい。
磁気センサー部において、素子は金属配線と電気的に接続されているが、直接つながってはおらず、配線用導電膜（例えばＣｕ層）を介して導通されている。さらに、素子と配線用導電膜の間にはＣｒ膜又はＴａ膜を介在させることが望ましい。また、素子自体も下地層やバッファー層を介して電気絶縁層上に成膜されている。これらの間接的な接続或いは間接的な積層は、電気絶縁性基板／電気絶縁層及び金属配線を介して素子に伝わる面内方向応力の影響を更に緩和する効果がある。

電気絶縁性基板は、少なくとも金属配線や磁気センサー部を形成する面が、電気的に絶縁性を有していれば良く、基板全体が絶縁性である必要はない。表面に熱酸化膜や絶縁性酸化膜を形成したシリコン基板やガラス基板、アルミナ等のセラミックを用いることができる。

本願発明の電極端子の樹脂層は、無鉛半田のリフロー作業温度より６０度以上低い熱変形温度の樹脂で形成されていることが好ましい。

樹脂層に用いる樹脂の熱変形温度は、４．６ｋｇ／ｍ^２の荷重を加え、ＪＩＳＫ７１９１に準じて測定した値である。

無鉛半田が熔融状態から冷却、凝固し、更に温度が下がるとき、電極端子を構成する材料の熱膨張率の違いから応力が発生する。無鉛半田のリフロー作業温度より６０度以上低い熱変形温度の樹脂を使用することで、発生した応力を樹脂の柔らかさで吸収することができ、クラックの発生を抑制することができる。樹脂の熱変形温度が低いほど、樹脂は無鉛半田冷却時に長時間柔らかさを保つことができ、応力の蓄積を抑えることができるので好ましい。

無鉛半田のリフロー作業温度で炭化したり、接着力が失われて剥がれたりするような樹脂は使用できないことは当然であるが、少なくともリフロー作業前後では樹脂は大きく変質しないことが重要である。耐熱性を有する樹脂を用いることは好ましいが、耐熱温度が高いだけでなく熱変形温度がリフロー作業温度より６０度以上低いことが好ましい。

樹脂は熱可塑性、熱硬化性のいずれも使用することができる。熱可塑性樹脂は、加熱することで軟化し、冷却することで硬化することを繰返す樹脂である。熱硬化性樹脂は、加熱することで高分子鎖間に複雑な反応が進み、再加熱しても不融の状態に硬化する性質がある。熱可塑性樹脂には樹脂の軟化を示す融点やガラス転移温度があるが、熱硬化性樹脂にはない。いずれの樹脂の軟化を表すことのできる熱変形温度に着目して樹脂を選定することは非常に有効な手段である。

樹脂層に用いることができる代表的な樹脂名と熱変形温度は次の通りである。同一の樹脂系でも、配合組成の違いや添加物等の違いで熱変形温度は異なる。ポリエチレン系（尿素）樹脂６０〜８０℃、フッ素系樹脂１２０℃、ナイロン系樹脂４９〜６０℃、シリコン系樹脂１２０〜２６０℃、フェノール系樹脂１５０〜１７５℃、ポリイミド系樹脂１７０〜１８０℃、エポキシ系樹脂５０〜２５０℃、ポリカーボネート系樹脂１３０〜１９０℃、ポリアセタール系樹脂１６０〜１７０℃がある。これら以外の樹脂であっても、耐熱温度や熱変形温度がリフロー作業温度より６０度以上低く、薄く塗布できる樹脂であれば、本願発明の電極端子の樹脂層に用いることができる。

本願発明の電極端子の樹脂層厚みは、０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。

樹脂は溶剤で希釈し、スピン塗布法やスクリーン印刷法で、硬化後の厚みが０．５〜３０μｍになるように塗布する。硬化後の樹脂の厚みを０．５μｍ以上にすることで、無鉛半田の応力を緩和および吸収してクラックの発生を抑制することができる。クラックの発生を抑制する点からは樹脂厚みの上限は無いが、厚い樹脂層では金属層ａの形成が難しくなる。金属層ａをスパッタで形成するとき、樹脂の基板と平行な部位には容易に膜を形成できるが、樹脂層端部への膜の形成は困難である。樹脂層が厚いと樹脂層端部の金属膜が不連続になる可能性があるため、３０μｍ程度を上限とすることが好ましい。また、ペースト状の無鉛半田をスクリーン印刷するときに、樹脂層が厚いとペースト状の無鉛半田を埋め込む穴の深さが深くなり、穴の空気を巻き込み易くなってしまう。巻き込まれた空気をリフロー時に抜くことは難しく、金属層と無鉛半田間にボイドとして残ることになる。残るボイドが増えると、金属層と無鉛半田間の接着強度が低下するだけでなく、電気抵抗の増大に繋がり電極端子の信頼性を大幅に損ねてしまう。樹脂層の厚み３０μｍでは数％のボイド発生率であるが、厚みが増すに従いボイドの発生率が上がり、４０μｍでは２０〜２５％の電極端子で発生する。このことからも、樹脂層の厚みは３０μｍ以下とすることが好ましい。

本願発明の電極端子は、樹脂層の孔部端部のテーパー角度を４５°以下にすることが好ましい。

樹脂層の孔部端部のテーパー角度とは、電気絶縁層表面と樹脂層のテーパー加工面とのなす角度のことを言う。テーパー角度が４５°より大きいと、樹脂層孔部端部への半田収縮応力の集中を低減させる効果は小さいのでテーパー角度は４５°以下であるのが好ましい。ただし、テーパー角度を小さくし過ぎると、樹脂層孔部端部は見かけ上樹脂層の厚みが薄くなってしまうので、テーパー角度は３０°以上にするのが好ましい。電極端子の樹脂層の厚みを下限０．５μｍにすると、テーパー角度は２０°である。テーパー角度を更に小さくしていくと、隣接する電極端子同士の距離を大きくすることが必要となり、ウェハーに多数個の部品を形成する際に、ウェハー当りの取れ数が減ってしまう。したがって、テーパー角度は２０°以上、４５°以下とすることが望ましい。より好ましいくはテーパー角度を３０°以上、４５°以下とする。

電気絶縁層と金属層ａの間に、端部にテーパーをつけた樹脂層を形成することで、樹脂層端部を起点とするクラックの発生を抑制することができる。

実施例１の金属層ａと金属層ｂを有する電極端子の断面図である。実施例１の電極端子の製造工程を説明する図である。実施例２の金属層ａを有する電極端子の断面図である。実施例３のクラック発生率と樹脂層孔部端部のテーパー角度との関係を示す図である。実施例３のシミュレーション計算結果を示す図である。電極端子を有する磁気センサーを説明する図である。従来の電極部断面構造を示す図である。

以下、本願発明について図面を参照しながら実施例に基づいて詳細に説明する。説明を判り易くするため、同一の部品、部位には同じ符号を用いている。

（実施例１）
図１に示す金属層ａと金属層ｂとを有する電極端子を用いて、実施した電極端子の構成を説明する。図１は、図６の電極端子ｍ−ｍ’方向断面を示している。孔部１１は長方形で、１１２０μｍ×２２０μｍである。図１の左右方向が２２０μｍで図の奥行き方向が１１２０μｍである。電気絶縁層５の孔部形状と樹脂層８の孔部形状と外側形状、金属層ａ及び金属層ｂの外側形状は相似とした。

０．７ｍｍ厚のガラス製の電気絶縁性基板２（以下、基板２）に磁気センサー部４（図示せず）を形成し金属配線３で電極端子１に繋いでいる。本実施例では磁気センサー部４はＮｉ−Ｆｅ系の磁気抵抗効果膜をパターニングしたものである。基板２上に厚み０．５μｍの金属配線３をフォトリソグラフィーの手法でパターニング形成した。金属配線３は厚み０．０２μｍのＣｒと厚み０．４８μｍのＣｕの２層膜である。基板２と金属配線３の接合強度を上げるため、基板２とＣｕ膜間にＣｒ膜を挿入した。金属配線３上に１１２０×２２０μｍの孔部１１を有する電気絶縁層５を厚み２μｍのＳｉＯ_２で形成した。電気絶縁層５上に１１６０×２６０μｍの孔形状を有し、外側形状が１２４０×３４０μｍの樹脂層８を厚み２μｍで設け、樹脂層８の孔部端部には４０°のテーパー角度をつけた。金属層ａ６は１２００×３００μｍの外側形状で、金属層ａ６の端部から樹脂層８の端部は２０μｍ突き出ている。金属層ａ６は厚み０．０２μｍのＣｒと厚み０．２μｍのＣｕ、厚み０．０２μｍのＮｉＦｅの３層構造である。Ｃｒは金属配線３および樹脂層８と金属層ａ６間の接合強度を上げるためで、ＮｉＦｅは金属層ｂ７のＮｉＰ無電解めっきの下地である。金属層ｂ７は外形状１１８０×２８０μｍで、金属層ａ６の端部と金属層ｂ７の端部は１０μｍ離れている。金属層ｂ７は、厚み３μｍのＮｉＰ無電解めっき膜と厚み０．０５μｍのＡｕめっき膜の２層とした。Ａｕめっき膜は、ＮｉＰ無電解めっき膜の表面酸化防止と無鉛半田の濡れ性を上げるためである。無鉛半田９は外側形状が金属層ｂ７と略同じで、厚みが３０〜４０μｍの略円弧状である。

図２に実施例１の電極端子の製造工程を示す。磁気センサー部等の形成工程の説明は省略し電極端子のみ記載している。また、材料や寸法は前述しているので特に断りのない限り省略した。基板２上に金属配線３をスパッタで形成した［図２ａ］］。金属配線３上にＳｉＯ_２をスパッタで形成したのち、フォトレジストで孔部１１以外を覆いウエットエッチングを行った。フォトレジストを有機溶剤で除去することで孔部１１を有する電気絶縁層５を形成した［図２ｂ］］。ポリイミド前駆体樹脂をスピンコートした後、フォトレジストパターンを形成しそのフォトレジストパターンをマスクとして、ポリイミド前駆体樹脂を樹脂層８の形状にエッチング、熱硬化させて孔部端部に４０度のテーパー角度がついた樹脂層８を形成した［図２ｃ］］。金属層ａ６の形状が開いたフォトレジストパターンを形成した上に、金属層ａ６の膜をスパッタで形成し、フォトレジストを除去することで金属層ａ６の形状を得た。［図２ｄ］］。続けて金属層ｂ７の形状が開いたフォトレジストパターンを形成し、無電解めっきでＮｉＰ膜と金膜を形成した後、フォトレジストを除去し金属層ｂ７を得た［図２ｅ］］。スクリーン印刷法を用い（９６．５Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ）組成のペースト状無鉛半田９’を、金属層ｂ７の端部から約１０μｍ離れるようにして形成した［図２ｆ］］。２６０℃×４５秒のリフロー処理を行い、ペースト状無鉛半田９’を熔融して略円弧状の無鉛半田９を形成し、電極端子１を得た［図２ｇ）］。熔融した無鉛半田は表面張力で略円弧状になり、無鉛半田９の端部は金属層ｂ７の端部で止まり、無鉛半田が金属層ａ６まで溢れることはなかった。

（実施例２）
図３に、第２の実施例を示す。実施例２は金属層ａ６のみで、実施例１の金属層ｂ７無しの電極端子構造である。実施例１と金属膜ａ６の構成が異なるだけで、他は同じであるので金属膜ａ６の構成と製造方法についてのみ説明する。

図３の金属層ａ６は、厚み０．０２μｍのＣｒ層と厚み０．０２μｍのＮｉＦｅ層、厚み３μｍのＮｉＰ層、厚み０．０５μｍのＡｕ層の４層で形成した。最下層のＣｒは金属配線３と金属層ａ６の接合強度を上げるため、ＮｉＦｅは無電解めっきのＮｉＰの析出起点となるようにした。最上層のＡｕ膜は、ＮｉＰ無電解めっき膜の表面酸化防止と無鉛半田の濡れ性を上げるためである。Ｃｒ膜とＮｉＦｅ膜はスパッタ、ＮｉＰ膜とＡｕ膜は無電解めっきで形成した。

（実施例３）
図４に、樹脂層８の厚みと孔部端部のテーパー角度、クラック発生率の関係を示す。樹脂層８は熱変形温度１５０℃のエポキシ系樹脂を用い、厚みを１μｍから１０μｍまで変え、テーパー角度を９０°から３０°まで変えた。樹脂層８以外の寸法や材質は実施例１と同じとした。図６に示すような４つの電極端子を持つ磁気センサーが４００個形成された基板を、各条件で５枚づつ作製してクラック発生率を求めた。クラックは基板の表裏から実体顕微鏡で観察し、図７に示すクラック１０が一つでもあった電極端子を、クラックの発生した端子とした。各樹脂層の厚みで、４電極×４００個×５枚＝８０００電極を検査している。クラック発生率＝クラックの発生した電極端子数／８０００（％）で求めた。なお、図４に用いた基板は樹脂層が十分厚いため、金属層ａ６端を起点としたクラックは発生しなかった。

図４から、テーパー角度が９０°では図７に示すクラック１０が多く発生し、テーパー角度が小さくなるに従いクラック発生率は低減することがわかった。テーパー角度が４５度以下ではクラック１０の発生率はゼロである。テーパー角度を４５°以下にすることで、樹脂層の孔部端部への半田収縮応力の集中が緩和され、クラックの発生が抑制されることが確認できた。

図５に、樹脂層孔部端部のテーパー角度を変えたときの、電気絶縁層表面の面内方向応力分布のシミュレーション結果を示す。図５の計算では、樹脂層の膜厚を２μｍとして計算した。リフローによる半田収縮応力で樹脂層孔部端部の電気絶縁層表面には応力の集中ピークが発生し、クラックの発生原因になっていることがわかった。樹脂層孔部端部のテーパー角度を小さくすることで応力の集中は緩和され、テーパー角度を４５°以下にすることで応力の集中ピークの発生を抑えられることが確認できた。

電気絶縁性基板上に形成された磁気センサー部に接続される金属配線と、前記金属配線と外部配線とを無鉛半田を用いて接続する電極端子を備える磁気センサーとして、本願発明を適用することができる。

１電極端子、
２電気絶縁性基板、
３金属配線、
４磁気センサー部、
５電気絶縁層、
６金属層ａ、
７金属層ｂ、
８樹脂層、
９，９’ 無鉛半田
１０クラック
１１孔部。

Claims

基板上に形成された磁気センサー部に接続される金属配線と、前記金属配線と外部配線とを電気的に接続する為の無鉛半田を備える磁気センサーであって、
前記金属配線は、半田を接続する為の孔部を除き、電気絶縁層で覆われ、
前記電気絶縁層の孔部の内側寸法より大きな内側寸法の孔部を有する樹脂層が、前記電気絶縁層上に設けられ、
前記樹脂層の孔部端部にはテーパーがつけられており、テーパー角度が４５°以下であり、
前記樹脂層孔部の内側寸法より大きい外側寸法の金属層ａが、金属配線上から樹脂層上にわたって設けられ、
前記無鉛半田は、金属層ａと同等以下の外側寸法を有すると共に円弧状であり、前記金属層ａ上に設けられていることを特徴とする磁気センサー。
基板上に形成された磁気センサー部に接続される金属配線と、前記金属配線と外部配線とを電気的に接続する為の無鉛半田を備える磁気センサーであって、
前記金属配線は、半田を接続する為の孔部を除き、電気絶縁層で覆われ、
前記電気絶縁層の孔部の内側寸法より大きな内側寸法の孔部を有する樹脂層が、前記電気絶縁層上に設けられ、
前記樹脂層の孔部端部にはテーパーがつけられており、テーパー角度が４５°以下であり、
前記樹脂層孔部の内側寸法より大きい外側寸法の金属層ａが、金属配線上から樹脂層上にわたって設けられ、
前記金属層ａと同等以下の外側寸法を有する金属層ｂが、前記金属層ａ上に設けられ、
前記無鉛半田は、前記金属層ａと同等以下の外側寸法を有すると共に円弧状であり、少なくとも前記金属層ｂ上に設けられていることを特徴とする磁気センサー。
前記樹脂層孔部端部のテーパー角度が４５°以下、２０°以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気センサー。
前記無鉛半田は、スクリーン印刷及びリフローで形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載された磁気センサー。