JP5150637B2

JP5150637B2 - 磁気センサモジュール

Info

Publication number: JP5150637B2
Application number: JP2009532192A
Authority: JP
Inventors: 敏明紺野; 尚樹北浦; 宣明芳賀
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: EP2189801A1; US20110074402A1; US20100141250A1; EP2189801A4; WO2009034983A1; EP2189801B1; US7868612B2; JPWO2009034983A1; US7982460B2

Description

本発明は、電子コンパスなどに使用する磁気センサモジュールに関する。

地磁気を検出する磁気センサを備えてなる電子コンパスは、例えば、Ｘ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ及びＺ軸用磁気センサで地磁気を検出する。このような電子コンパスは、基材上にＩＣと、磁気センサとを実装し、ＩＣと磁気センサとを電気的に接続している。磁気センサは通常一方向にのみ感度軸を有するように設計されており、形状は略直方体形状であるので、３つの磁気センサを同一の基材に実装するためには、１つ又は２つの磁気センサを９０°傾けて感度軸を他の磁気センサと直交させる必要がある。

このように磁気センサを９０°傾けると、図４（ａ）に示すように、通常基材表面に対して実装するように磁気センサ３１の底面に形成された電極パッド３２が側面に位置することになる。この場合、部品の側面に位置する電極パッドと基材表面上に形成された配線とを電気的に接続するコーナーバンプボンディング方法が採用される（特許文献１）。
特開２０００−１５５９２２号公報

磁気センサ３１を製造する場合、ウエハ上に多数の素子を形成した後にダイシングにより個々の素子に分断する。この場合、図４（ｂ）に示すように、ダイシングの際のチッピングＹが電極パッド３２に影響を受けないように、磁気センサ３１の周縁から電極パッド３２までの距離Ｘを確保する必要がある。このように磁気センサ３１の周縁から電極パッド３２までの距離Ｘを確保すると、図５に示すように、基材３３上に形成された配線３４と、磁気センサ３１の電極パッド３２との間の距離が長くなるので、結果として、配線３４と電極パッド３２とを電気的に接続するバンプ３６の外径を大きくする必要ある。バンプ３６の外径が大きくなると、バンプ３６間の短絡を防止するために必然的に電極パッド３２のピッチを広くするする必要があり、これにより磁気センサモジュールの小型化を図ることができないという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、コーナーバンプボンディングにより磁気センサと基材との間の電気的接続を行った状態で小型化を図ることができる磁気センサモジュールを提供することを目的とする。

本発明の磁気センサモジュールは、主面上に配線を有する基材と、一面に電極パッドが形成され、前記一面に直交する他の一面と前記基材の主面とが対向するように前記基材の主面上に第１接合材を用いて実装されるとともに、前記他の一面から前記電極パッドまで所定の距離が確保されており、前記電極パッドと前記他の一面との間に前記第１接合材を充填可能な接合材収容領域を有する磁気センサと、前記配線と前記電極パッドとを電気的に接続する第２接合材と、を具備し、前記接合材収容領域は、前記配線に近い端部に設けられた溝構造で構成されていることを特徴とする。

この構成によれば、電極パッドと配線とを近づけることができる。このため、第２接合材の大きさを小さくすることができ、電極パッドのピッチを狭くすることが可能となる。その結果、磁気センサのサイズを小さくすることができ、磁気センサモジュールを小型化することができる。

本発明の磁気センサモジュールにおいては、磁気センサは、前記主面と略直交する方向に感度軸を有することが好ましい。

本発明の磁気センサモジュールにおいては、前記配線の厚さは、前記電極パッドから前記接合材収容領域における前記磁気センサの外縁部までの距離と前記磁気センサの前記接合材収容領域以外の領域と前記基材との間の厚さとを加えた長さよりも厚いことが好ましい。

本発明の磁気センサモジュールによれば、主面上に配線を有する基材と、一面に電極パッドが形成され、前記一面に直交する他の一面と前記基材の主面とが対向するように前記基材の主面上に第１接合材を用いて実装されるとともに、前記電極パッドと前記他の一面との間に前記第１接合材を充填可能な接合材収容領域を有する磁気センサと、前記配線と前記電極パッドとを電気的に接続する第２接合材と、を具備するので、コーナーバンプボンディングにより磁気センサと基材との間の電気的接続を行った状態で小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る磁気センサモジュールを含む磁気センサパッケージを示す透視斜視図である。図１に示す磁気センサモジュールにおける磁気センサの実装状態を示す図である。図１に示す磁気センサモジュールにおける磁気センサを製造する工程を説明するための図である。（ａ），（ｂ）は、従来の磁気センサを説明するための図である。従来の磁気センサモジュールにおける磁気センサの実装状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る磁気センサモジュールを含むパッケージを示す透視斜視図である。図１に示す磁気センサモジュールは基材１１であるインターポーザを備えている。基材１１は、互いに対向する一対の主面を有しており、その一方の主面上にはＩＣ１２が実装されている。また、同じ主面上には、Ｘ軸用磁気センサ１３ａ、Ｙ軸用磁気センサ１３ｂ及びＺ軸用磁気センサ１３ｃが実装されている。なお、本実施の形態においては、３つの磁気センサを基材１１に実装した場合について説明しているが、本発明においては、少なくとも一つの磁気センサが基材１１上に実装されていれば良い。

基材１１、ＩＣ１２及び磁気センサ１３ａ〜１３ｃには、それぞれ電極パッドが形成されており、基材１１とＩＣ１２との間、及びＩＣ１２と磁気センサ１３ａ〜１３ｃとの間がワイヤ１４によりワイヤボンディングされている。これにより、基材１１、ＩＣ１２及び磁気センサ１３ａ〜１３ｃが電気的に接続されている。また、基材１１の一方の主面側は、パッケージ材１５によりパッケージングされている。

図２は、図１に示す磁気センサモジュールにおけるＺ軸用磁気センサの実装形態を示す図である。磁気センサモジュールにおいては、主面上に配線２１を有する基材１１上に、接合材としてダイボンド樹脂２２を用いてＺ軸用磁気センサ１３ｃが実装されている。このＺ軸用磁気センサ１３ｃは、底面に電極パッド２３を形成したものを９０°傾けて基材１１上に実装するので、電極パッド２３が側面に位置することになる。このため、電極パッド２３は、基材１１の主面と略直交する方向に延在する。また、Ｚ軸用磁気センサ１３ｃは、電極パッド２３が形成されている主面に沿った方向が感度軸方向となるので、９０°傾けて基材１１上に実装していることにより、感度軸方向は、基材１１の主面と略直交する方向となる。このように、Ｚ軸用磁気センサ１３は、一面に電極パッド２３が形成され、この一面に直交する他の一面と基材１１の主面とが対向するように基材１１の主面上にダイボンド樹脂２２を用いて実装されるとともに、電極パッド２３と他の一面との間にダイボンド樹脂を充填可能な後述する接合材収容領域を有する。

Ｚ軸用磁気センサ１３ｃの基材１１の主面に対面する面には、ダイボンド樹脂を充填可能な接合材収容領域が設けられている。この接合材収容領域は、溝構造２４で構成されており、この溝構造２４は、Ｚ軸用磁気センサ１３ｃの基材１１の主面に対面する面において、基材１１上に形成された配線２１に近い端部に設けられている。溝構造２４の溝の深さ（図２において基材１１の主面と直交する方向の寸法）は、少なくとも配線２１の厚さｔより小さいように設定することが好ましい。このように設定することにより、ダイボンド樹脂２２でＺ軸用磁気センサ１３ｃを基材１１上に実装する際に、ダイボンド樹脂２２が配線２１のバンプ形成部分まで流れることを防止できる。このような観点から、配線２１の厚さｔは、電極パッド２３から溝構造２４の端部、すなわち接合材収容領域におけるＺ軸用磁気センサ１３ｃの外縁部までの距離ａと、ダイボンド樹脂２２の厚さ、すなわちＺ軸用磁気センサ１３ｃの接合材収容領域以外の領域と基材１１との間の厚さｂと、を加えた長さよりも厚いことが好ましい。

また、溝構造２４の配線２１側の端部から配線２１までの距離は、電極パッド２３の厚さより大きくすることが好ましい。このように設定することにより、ダイボンド樹脂２２でＺ軸用磁気センサ１３ｃを基材１１上に実装する際に、ダイボンド樹脂２２が配線２１のバンプ形成部分まで流れることを防止できる。

配線２１と電極パッド２３とは、接合材であるバンプ（例えばＡｕバンプ）２５により電気的に接続されている。これにより、Ｚ軸用磁気センサ１３ｃが基材１１上にコーナーバンプボンディングにより実装される。

上記のような構成の磁気センサモジュールにおいては、電極パッド２３と配線２１とを近づけることができる。このため、バンプ２５の大きさを小さくすることができ、電極パッド２３のピッチを狭くすることが可能となる。その結果、磁気センサのサイズを小さくすることができ、磁気センサモジュールを小型化することができる。

また、この構成においては、ダイボンド樹脂２２を用いても、接合材収容領域である溝構造２４が設けられているので、実装の際に流れるダイボンド樹脂２２が溝構造２４に充填される。これにより、ダイボンド樹脂２２が配線２１や電極パッド２３に流れ出すことを防止できる。その結果、バンプ２５と配線２１や電極パッド２３との間の電気的接続の信頼性を向上させると共に、必要となるダイボンド樹脂２２の塗布量のばらつきの許容量を大きくすることができる。

さらに、この構成においては、溝構造２４にダイボンド樹脂２２が充填されるため、Ｚ軸用磁気センサ１３ｃの配線２１と反対側の領域のダイボンド樹脂２２の量と、溝構造２４に充填されるダイボンド樹脂２２の量との間の差を小さくすることができる。したがって、Ｚ軸用磁気センサ１３ｃを両側（配線側及び配線反対側）からほぼ等しい力で保持することになり、基材１１上に実装したＺ軸用磁気センサ１３ｃの位置ずれや傾きを小さく抑えることができる。

上記構成のように磁気センサに溝構造２４を形成する場合には、図３に示すように、素子形成したウエハ２６にまず、相対的に刃の幅が広いダイシングソーによりハーフダイシングを行って溝２７を形成し、その後に相対的に刃の幅が狭いダイシングソーによりダイシングを行ってチップ化する。このようなステップカッティングを行うことにより、磁気センサに溝構造２４を設けることができる。また、最初にハーフダイシングを行う際にチッピングが生じにくい条件でダイシングを行い、続いて幅が狭いダイシングソーにより高速なダイシングを行うことによって、電極パッド近傍にはチッピングが起こりにくく、且つ生産性に優れたダイシングが可能となる。これにより、電極パッドの位置をより磁気センサの端部に近く形成できるため、よりバンプ２５の大きさを小さくすることが可能となる。

次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
モジュール基板（インターポーザ）として、一方の主面に厚さ２０μｍの配線を有するガラスエポキシ基板を準備した。また、図２に示すような電極パッド及び溝構造を設けた磁気センサを準備した。このとき、磁気センサの電極パッドのピッチは９０μｍとし、溝構造のサイズは２μｍ×３０μｍとした。また、溝構造における磁気センサの外縁部までの距離ａは７μｍであった。

このような磁気センサを溝構造がモジュール基板に向くように配置してダイボンド樹脂を用いて、モジュール基板上に磁気センサを実装した。このとき、ダイボンド樹脂の厚さｂは３μｍであった。すなわち、配線の厚さ（２０μｍ）は、電極パッドから溝構造の端部までの距離ａ（７μｍ）と、ダイボンド樹脂の厚さｂ（３μｍ）と、を加えた長さよりも厚くなっている。このように実装された磁気センサの電極パッドと配線とをバンプ径５０μｍのＡｕバンプでコーナーバンプボンディングして磁気センサモジュールを作製した。

このようにして作製された磁気センサモジュールにおいては、溝構造が設けられているので、ダイボンド樹脂が溝構造に充填され、配線には流れ出していなかった。また、Ａｕバンプの短絡なくコーナーバンプボンディングを行うことができた。このように、配線と電極パッドとの間の距離を短くすることができたので、バンプ径を５０μｍまで小さくすることができ、このため電極パッドのピッチを９０μｍとすることができた。さらに、ダイボンド樹脂が磁気センサを両側からほぼ等しい力で保持しているので、モジュール基板上に実装した磁気センサのチップ角度が所望の角度になっていた（すなわち感度軸が所望の方向に向いていた）。

本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。また、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、部材の数、配置、材質などについては適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。

Claims

主面上に配線を有する基材と、一面に電極パッドが形成され、前記一面に直交する他の一面と前記基材の主面とが対向するように前記基材の主面上に第１接合材を用いて実装されるとともに、前記他の一面から前記電極パッドまで所定の距離が確保されており、前記電極パッドと前記他の一面との間に前記第１接合材を充填可能な接合材収容領域を有する磁気センサと、前記配線と前記電極パッドとを電気的に接続する第２接合材と、を具備し、前記接合材収容領域は、前記配線に近い端部に設けられた溝構造で構成されていることを特徴とする磁気センサモジュール。
磁気センサは、前記主面と略直交する方向に感度軸を有することを特徴とする請求項１記載の磁気センサモジュール。
前記配線の厚さは、前記電極パッドから前記接合材収容領域における前記磁気センサの外縁部までの距離と前記磁気センサの前記接合材収容領域以外の領域と前記基材との間の厚さとを加えた長さよりも厚いことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の磁気センサモジュール。