JP6697262B2 - 磁気センサモジュール - Google Patents

Description

本発明は、ホール素子が内蔵された磁気センサモジュールに関する。

特許文献１には、従来の磁気センサモジュールの一例が開示されている。同文献に記載された磁気センサモジュールは、ホール素子、リードおよび封止樹脂を備えている。前記ホール素子は、前記リードの表面に搭載されている。前記ホール素子および前記リードの一部は、前記封止樹脂によって覆われている。前記リードのうち前記封止樹脂から露出した部分が、実装端子とされている。この実装端子は、前記リードのうち下方に折り曲げられた部分によって構成されている。

前記磁気センサモジュールは、電子機器等に用いられるため、小型化の要請が強い。特に、前記磁気センサモジュールの高さを小さくすることにより、薄型化を図ることが求められる。

特開２０１４−０７７７３０号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、薄型化を図ることが可能な磁気センサモジュールを提供することをその課題とする。

本発明によって提供される磁気センサモジュールは、ホール素子と、ホール素子を支持し且つホール素子に接続される導通経路を構成する導通支持部材と、前記ホール素子を覆う封止樹脂と、を備える磁気センサモジュールであって、前記導通支持部材は、前記ホール素子が搭載され且つ第１方向に対して直角であるとともに前記第１方向において前記ホール素子に対して一方側に位置し且つ当該一方側とは反対側の他方側を向く素子搭載面および前記第１方向において前記ホール素子よりも前記他方側に位置し且つ前記他方側を向くとともに前記導通経路に含まれる実装端子面を有することを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ホール素子は、素子本体および当該素子本体上に形成された素子電極を有しており、前記素子電極は、導電性接合材を介して前記素子搭載面に接合されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材は、前記素子搭載面および前記実装端子面を構成し且つ金属からなるリードを含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードは、前記一方側を向くリード主面、前記他方側を向くリード裏面および前記第１方向において前記リード主面と前記リード裏面との間に位置する前記素子搭載面を有している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記リード裏面は、前記ホール素子よりも前記第１方向において前記他方側に位置とともに前記封止樹脂から露出しており、前記リード裏面が、前記実装端子面を構成している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記リード裏面と前記封止樹脂の表面とは、面一である。

本発明の好ましい実施の形態においては、４つの前記リードを備えており、前記ホール素子は、４つの前記素子電極を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記リードは、前記リード裏面よりも前記一方側に位置し且つ前記他方側を向くとともに前記第１方向視において前記リード裏面を挟んで前記素子搭載面とは反対側に位置するリード退避面を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記リード退避面は、前記封止樹脂に覆われている。

本発明の好ましい実施の形態においては、４つの前記リードの前記素子搭載面は、前記第１方向視において隙間を挟んで配置されており、前記ホール素子は、前記第１方向視において４つの前記素子搭載面および前記隙間と重なる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子搭載面は、前記第１方向視において矩形状である。

本発明の好ましい実施の形態においては、４つの前記素子搭載面は、前記第１方向視において前記第１方向と直角である方向において４つの前記リード裏面に囲まれている。

本発明の好ましい実施の形態においては、２つずつの前記リード裏面が、前記第１方向視において前記４つの素子搭載面を挟んで両側に配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導通支持部材は、絶縁材料からなり前記第１方向を厚さ方向とする基材および当該基材上に形成され前記導通経路を構成する配線パターンを含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線パターンは、金属からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材は、前記一方側を向く基材主面、前記他方側を向く基材裏面および、前記基材裏面から前記一方側に凹み且つ前記他方側を向く凹部底面および当該凹部底面と前記基材裏面とを繋ぐ凹部側面を有する基材凹部を有しており、前記ホール素子は、前記第１方向視において、前記基材凹部に内包されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材凹部には、前記封止樹脂が充填されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ホール素子は、前記第１方向においてそのすべてが前記基材凹部に収容されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材凹部は、前記第１方向視において矩形状である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線パターンは、前記凹部底面に形成された底面部、前記基材裏面に形成された裏面電極部および前記凹部側面に形成され且つ前記底面部と前記裏面電極部とを繋ぐ側面部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記底面部のうち前記他方側を向く面が、前記素子搭載面を構成している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記裏面電極部のうち前記他方側を向く面が、前記実装端子面を構成している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ホール素子は、４つの前記素子電極を有しており、前記配線パターンは、４つの前記底面部、４つの前記側面部および４つの裏面電極部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材凹部は、前記第１方向視において前記基材裏面に囲まれている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材凹部は、前記第１方向視において前記４つの裏面電極部に囲まれている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材凹部は、前記第１方向視において前記基材裏面を区画している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材凹部は、前記第１方向視において前記２つずつの裏面電極部に挟まれている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材は、絶縁性の樹脂からなる。

本発明によれば、前記ホール素子は、前記第１方向において前記素子搭載面と前記実装端子面との間に配置されている。これにより、前記磁気センサモジュールの薄型化を図ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す平面図である。 本発明の第１実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す底面図である。 本発明の第１実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す要部底面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す底面図である。 本発明の第２実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す要部底面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の第３実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す底面図である。 本発明の第３実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す要部底面図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。 本発明の第４実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す底面図である。 本発明の第４実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す要部底面図である。 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。 図１３のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。 本発明の第４実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す底面図である。 本発明の第４実施形態に基づく磁気センサモジュールを示す要部底面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図５は、本発明の第１実施形態に基づく磁気センサモジュールを示している。本実施形態の磁気センサモジュールＡ１は、ホール素子１、導通支持部材２および封止樹脂４を備えている。磁気センサモジュールＡ１は、電子機器等に搭載され、磁気検出に用いられるセンサモジュールである。なお、本発明に係る磁気センサモジュールは、ホール素子１を用いた検出を行うセンサモジュールであれば、その用途は特に限定されない。

図１は、磁気センサモジュールＡ１を示す平面図である。図２は、磁気センサモジュールＡ１を示す底面図である。図３は、磁気センサモジュールＡ１を示す要部底面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。なお、図１においては、理解の便宜上、封止樹脂４を想像線で示している。

ホール素子１は、ホール効果を用いたセンサ素子であり、電流が流れている物体に対して磁界がかけられた際に生じる起電力を検出する。ホール素子１は、素子本体１１および４つの素子電極１２を有する。素子本体１１は、電流が流される検出部分として、たとえばＧａＡｓやＩｎＳｂからなる部分を有する。４つの素子電極１２は、素子本体１１への通電や起電力の検出に用いられる電極である。

導通支持部材２は、ホール素子１を支持し且つホール素子１の４つの素子電極１２に接続される導通経路を構成する。本実施形態においては、導通支持部材２は、４つのリード２１を含む。リード２１は、金属からなる。リード２１を構成する金属は特に限定されず、たとえばＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ等やこれらの合金が挙げられる。また、リード２１の表面には、めっき層が形成されていてもよい。

リード２１は、リード主面２１１、リード裏面２１２、素子搭載面２１３、リード内側面２１４およびリード退避面２１５を有する。本実施形態においては、リード２１は、ｚ方向視において矩形状である。また、４つのリード２１は、ｚ方向視において、隙間５を隔てて離間配置されている。隙間５は、ｚ方向視において十字形状である。

リード主面２１１は、厚さ方向であるｚ方向において一方側を向く面である。リード裏面２１２は、ｚ方向において他方側を向く面である。リード主面２１１とリード裏面２１２とは、互いに平行である。リード裏面２１２は、実装端子面２Ｂを構成している。

素子搭載面２１３は、ｚ方向に対して直角であり、ｚ方向他方側を向いている。素子搭載面２１３は、ｚ方向においてリード主面２１１とリード裏面２１２との間に位置している。素子搭載面２１３は、ｚ方向において隙間５に隣接している。本実施形態においては、素子搭載面２１３は、ｚ方向視矩形状である。また、４つの素子搭載面２１３は、ｚ方向視において４つのリード裏面２１２に囲まれている。

４つの素子搭載面２１３には、ホール素子１の４つの素子電極１２が各別に接続されている。これにより、本実施形態においては、素子搭載面２１３が素子搭載面２Ａを構成している。ｚ方向視において、ホール素子１は、４つの素子搭載面２１３の一部ずつと重なっている。また、ｚ方向視において、ホール素子１は、隙間５の中央部分と重なっている。本実施形態においては、素子搭載面２１３と素子電極１２とは、たとえばはんだ等からなる導電性接合材１９によって接合されている。素子搭載面２１３（素子搭載面２Ａ）は、ホール素子１よりもｚ方向一方側に位置している。リード裏面２１２（実装端子面２Ｂ）は、ホール素子１よりもｚ方向他方側に位置している。

リード内側面２１４は、ｚ方向に対して直角である面である。隣り合うリード２１のリード内側面２１４同士は、互いに対向している。

リード退避面２１５は、リード裏面２１２よりもｚ方向一方側に位置しており、ｚ方向他方側を向いている。また、リード退避面２１５は、ｚ方向視においてリード裏面２１２を挟んで素子搭載面２１３（素子搭載面２Ａ）とは反対側に位置している。

封止樹脂４は、ホール素子１と４つのリード２１の一部ずつとを覆っている。封止樹脂４は、たとえばエポキシ樹脂等の絶縁樹脂からなる。封止樹脂４は、リード２１の素子搭載面２１３、リード内側面２１４およびリード退避面２１５を覆っている。リード主面２１１およびリード裏面２１２は、封止樹脂４から露出している。リード主面２１１およびリード裏面２１２は、封止樹脂４の表面と面一である。

次に、磁気センサモジュールＡ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、ホール素子１は、ｚ方向において素子搭載面２１３（素子搭載面２Ａ）とリード裏面２１２（実装端子面２Ｂ）との間に配置されている。これにより、磁気センサモジュールＡ１の薄型化を図ることができる。

導電性接合材１９によって素子電極１２と素子搭載面２１３とを接合することにより、ホール素子１とリード２１との間の低抵抗化を図ることができる。リード２１が素子搭載面２１３（素子搭載面２Ａ）とリード裏面２１２（実装端子面２Ｂ）とを有することにより、素子搭載面２Ａと実装端子面２Ｂとの間の低抵抗化を図ることができる。

ｚ方向視において、ホール素子１が、４つの素子搭載面２１３の一部ずつと重なり、また隙間５の中央部分と重なっている。これにより、４つのリード２１がホール素子１を中心としてより近寄ったはいちとされている。これは、磁気センサモジュールＡ１のｚ方向視寸法を縮小するのに好ましい。

リード２１のリード退避面２１５が、封止樹脂４によって覆われている。これにより、リード２１と封止樹脂４とが剥離してしまうことを抑制することができる。

図６〜図１７は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図６〜図８は、本発明の第２実施形態に基づく磁気センサモジュールを示している。図６は、磁気センサモジュールＡ２を示す底面図である。図７は、磁気センサモジュールＡ２を示す封止樹脂４を省略した要部底面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。

本実施形態の磁気センサモジュールＡ２においては、リード２１が上述したリード退避面２１５を有していない。図６に示すように磁気センサモジュールＡ２においては、リード裏面２１２が磁気センサモジュールＡ２のｘ方向両端に到達している。

本実施形態によっても、磁気センサモジュールＡ２の薄型化を図ることができる。

図９〜図１１は、本発明の第３実施形態に基づく磁気センサモジュールを示している。図９は、磁気センサモジュールＡ３を示す底面図である。図１０は、磁気センサモジュールＡ３を示す封止樹脂４を省略した要部底面図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。

本実施形態の磁気センサモジュールＡ３においては、リード２１は、リード主面２１１、リード裏面２１２、素子搭載面２１３、リード内側面２１４およびリード退避面２１５を有する。

素子搭載面２１３は、ｚ方向視において矩形状であり、ｚ方向視においてリード２１のｙ方向両端に到達している。そして、ｚ方向視において、４つの素子搭載面２１３を挟んで、２つずつのリード裏面２１２がｘ方向両側に配置されている。

本実施形態によっても、磁気センサモジュールＡ３の薄型化を図ることができる。

図１２〜図１５は、本発明の第４実施形態に基づく磁気センサモジュールを示している。

図１２は、磁気センサモジュールＡ４を示す底面図である。図１３は、磁気センサモジュールＡ４を示す封止樹脂４を省略した要部底面図である。図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う断面図である。図１５は、図１３のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図である。

本実施形態においては、導通支持部材２は、基材２３および配線パターン２４を含む。

基材２３は、少なくとも表層が絶縁性の材料からなり、基材主面２３１、基材裏面２３２および基材凹部２３３を有する。基材２３としては、金型成形によって形成された樹脂部品や、ＫＯＨ等を用いた異方性エッチングが施された後に酸化膜等の絶縁膜が設けられたＳｉ部品等が挙げられる。

基材主面２３１は、厚さ方向であるｚ方向において一方側を向く面である。基材裏面２３２は、ｚ方向において他方側を向く面である。基材主面２３１と基材裏面２３２とは、互いに平行である。

基材凹部２３３は、基材裏面２３２からｚ方向一方側に凹んでいる。基材凹部２３３は、凹部底面２３４および凹部側面２３５を有する。凹部底面２３４は、ｚ方向他方側を向いており、基材裏面２３２と平行である。凹部側面２３５は、凹部底面２３４と基材裏面２３２とを繋いでいる。凹部側面２３５は、ｚ方向に対して傾斜している。凹部側面２３５は、基材凹部２３３のｚ方向と直角である断面の大きさが、凹部底面２３４から基材裏面２３２に向かうほど大となるように傾斜している。本実施形態においては、基材凹部２３３は、ｚ方向視矩形状であり、ｚ方向視において基材裏面２３２に囲まれている。基材裏面２３２は、ｚ方向視において矩形環状である。

配線パターン２４は、基材２３上に形成されており、たとえばＣｕ，Ｎｉ，Ａｕ等からなるめっき層によって形成されている。配線パターン２４は、４つの底面部２４１、４つの側面部２４２および４つの裏面電極部２４３を有する。

４つの底面部２４１は、基材２３の基材主面２３１に形成されており、互いに離間している。４つの底面部２４１には、ホール素子１の４つの底面部２４１がたとえば導電性接合材１９によって接合されている。これにより、本実施形態においては、底面部２４１のうちｚ方向他方側を向く面が、素子搭載面２Ａを構成している。

４つの裏面電極部２４３は、側面部２４２に形成されており、互いに離間している。本実施形態においては、側面部２４２のうちｚ方向他方側を向く面が、実装端子面２Ｂを構成している。

４つの側面部２４２は、凹部側面２３５に形成されており、各々が底面部２４１と側面部２４２とを繋いでいる。

封止樹脂４は、ホール素子１を覆っている。封止樹脂４は、たとえばエポキシ樹脂等の絶縁樹脂からなる。封止樹脂４は、基材凹部２３３に充填されている。封止樹脂４の表面と基材２３の基材裏面２３２とは、互いに面一である。

本実施形態によっても、磁気センサモジュールＡ４の薄型化を図ることができる。また、樹脂等からなる基材２３を有する導通支持部材２は、さまざまな形状に形成しやすいという利点がある。

磁気センサモジュールＡ４のｚ方向一方側には、基材２３のみが表れており、配線パターン２４は露出しない。これにより、配線パターン２４が外部の物体と意図せず導通してしまうことを抑制することができる。

凹部側面２３５を傾斜面とすることにより、凹部底面２３４、凹部底面２３４および凹部側面２３５にわたって、配線パターン２４をより形成しやすい。特に、凹部底面２３４、凹部底面２３４および凹部側面２３５の境界において、配線パターン２４に亀裂等が生じることを抑制することができる。

図１６および図１７は、本発明の第５実施形態に基づく磁気センサモジュールを示している。図１６は、本実施形態の磁気センサモジュールＡ５を示す底面図である。図１７は、磁気センサモジュールＡ５を示す封止樹脂４を省略した要部底面図である。

本実施形態においては、基材２３の基材凹部２３３が、基材２３のｙ方向両端に到達している。言い換えると、基材凹部２３３は、ｙ方向に延びる溝状とされている。また、ｚ方向視において、基材裏面２３２が、基材凹部２３３によって区画されている。

本実施形態によっても、磁気センサモジュールＡ５の薄型化を図ることができる。

本発明に係る磁気センサモジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る磁気センサモジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１〜Ａ５ ：磁気センサモジュール
１ ：ホール素子
２ ：導通支持部材
２Ａ ：素子搭載面
２Ｂ ：実装端子面
４ ：封止樹脂
５ ：隙間
１１ ：素子本体
１２ ：素子電極
１９ ：導電性接合材
２１ ：リード
２３ ：基材
２４ ：配線パターン
２１１ ：リード主面
２１２ ：リード裏面
２１３ ：素子搭載面
２１４ ：リード内側面
２１５ ：リード退避面
２３１ ：基材主面
２３２ ：基材裏面
２３３ ：基材凹部
２３４ ：凹部底面
２３５ ：凹部側面
２４１ ：底面部
２４２ ：側面部
２４３ ：裏面電極部

Claims (9)

1. ホール素子と、
   前記ホール素子を支持し且つ前記ホール素子に接続される導通経路を構成する導通支持部材と、
   前記ホール素子を覆う封止樹脂と、を備える磁気センサモジュールであって、
   前記導通支持部材は、前記ホール素子が搭載され且つ第１方向に対して直角であるとともに前記第１方向において前記ホール素子に対して一方側に位置し且つ当該一方側とは反対側の他方側を向く素子搭載面および前記第１方向において前記ホール素子よりも前記他方側に位置し且つ前記他方側を向くとともに前記導通経路に含まれる実装端子面を有し、
   前記ホール素子は、素子本体および当該素子本体上に形成された素子電極を有しており、
   前記素子電極は、導電性接合材を介して前記素子搭載面に接合されており、
   前記導通支持部材は、前記素子搭載面および前記実装端子面を構成し且つ金属からなる４つのリードを含み、
   前記リードは、前記一方側を向くリード主面、前記他方側を向くリード裏面および前記第１方向において前記リード主面と前記リード裏面との間に位置する前記素子搭載面を有しており、
   前記ホール素子は、４つの前記素子電極を有し、
   前記リードは、前記リード裏面よりも前記一方側に位置し且つ前記他方側を向くとともに前記第１方向視において前記リード裏面を挟んで前記素子搭載面とは反対側に位置するリード退避面を有することを特徴とする、磁気センサモジュール。
2. 前記リード裏面は、前記ホール素子よりも前記第１方向において前記他方側に位置するとともに前記封止樹脂から露出しており、
   前記リード裏面が、前記実装端子面を構成している、請求項１に記載の磁気センサモジュール。
3. 前記リード裏面と前記封止樹脂の表面とは、面一である、請求項２に記載の磁気センサモジュール。
4. 前記リード退避面は、前記封止樹脂に覆われている、請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサモジュール。
5. ４つの前記リードの前記素子搭載面は、前記第１方向視において隙間を挟んで配置されており、
   前記ホール素子は、前記第１方向視において４つの前記素子搭載面および前記隙間と重なる、請求項４に記載の磁気センサモジュール。
6. 前記素子搭載面は、前記第１方向視において矩形状である、請求項５に記載の磁気センサモジュール。
7. ４つの前記素子搭載面は、前記第１方向視において前記第１方向と直角である方向において４つの前記リード裏面に囲まれている、請求項６に記載の磁気センサモジュール。
8. ２つずつの前記リード裏面が、前記第１方向視において前記４つの素子搭載面を挟んで両側に配置されている、請求項６に記載の磁気センサモジュール。
9. ホール素子と、
   前記ホール素子を支持し且つ前記ホール素子に接続される導通経路を構成する導通支持部材と、
   前記ホール素子を覆う封止樹脂と、を備える磁気センサモジュールであって、
   前記導通支持部材は、前記ホール素子が搭載され且つ第１方向に対して直角であるとともに前記第１方向において前記ホール素子に対して一方側に位置し且つ当該一方側とは反対側の他方側を向く素子搭載面および前記第１方向において前記ホール素子よりも前記他方側に位置し且つ前記他方側を向くとともに前記導通経路に含まれる実装端子面を有しており、
   前記ホール素子は、素子本体および当該素子本体上に形成された複数の素子電極を有しており、
   前記導通支持部材は、前記素子搭載面および前記実装端子面を構成し且つ金属からなる複数のリードを含み、
   前記複数の素子電極は、導電性接合材を介して前記複数のリードの前記素子搭載面に個別に接合されており、
   前記複数のリードは、前記第１方向視において隙間を隔てて離間配置されており、
   前記ホール素子は、前記第１方向視において前記複数のリードの一部ずつおよび前記隙間と重なることを特徴とする、磁気センサモジュール。

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