JPWO2009119346A1

JPWO2009119346A1 - 磁気センサパッケージ

Info

Publication number: JPWO2009119346A1
Application number: JP2010505532A
Authority: JP
Inventors: 尚樹北浦; 宣明芳賀; 敏明紺野
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: JP5075979B2; WO2009119346A1

Abstract

より小型化を図ることができる磁気センサパッケージを提供すること。基材（１）の主面上には、半導体素子であるＩＣ（２）が実装されている。このＩＣ（２）の主面上には、Ｘ軸用磁気センサ（３ａ）、Ｙ軸用磁気センサ（３ｂ）及びＺ軸用磁気センサ（３ｃ）が実装されている。Ｚ軸用磁気センサ（３ｃ）の実装においては、電極パッド（２ａ）に補助バンプ（４）を設け、さらにこの補助バンプ（４）上に、電極パッド（３ｄ）と電気的に接続するコーナーバンプ（５）を設けて、補助バンプ（４）及びコーナーバンプ（５）を介してＩＣ（２）とＺ軸用磁気センサ（３ｃ）とを電気的に接続する。

Description

本発明は、電子コンパスなどに使用する磁気センサパッケージに関する。

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、例えばワイヤボンディングなどで電気的に接続した後にパッケージングして構成されている（特許文献１）。

このようなパッケージは、例えば、図３に示すように、基材１１の主面上にＩＣ１２が実装されており、その同じ主面上に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。それぞれの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は、ＩＣ１２に対してワイヤ１４により電気的に接続されている。また、この基材１１は、パッケージ材１５によりパッケージングされている。
特開２００５−２７７３６４号公報

しかしながら、図３に示す磁気センサパッケージにおいては、基材１１上に、ＩＣ１２並びに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を実装しているので、４チップ分の実装領域を確保する必要があり、全体としてデバイスが大きくなってしまう。近年、パッケージの小型化が顕著に進展しており、さらなるパッケージの小型化が必要であるが、図３に示す構成では、この小型化の要請に対応することができない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、より小型化を図ることができる磁気センサパッケージを提供することを目的とする。

本発明の磁気センサパッケージは、半導体素子が実装された基板と、絶縁基板の一面に磁気検出素子と実装用の第１電極パッドとをそれぞれ有するＸ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ及びＺ軸用磁気センサと、を具備し、前記Ｘ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ及びＺ軸用磁気センサは前記半導体素子上に直接実装されていることを特徴とする。

この構成によれば、基材上にＸ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ及びＺ軸用磁気センサのための実装領域を設ける必要がないので、磁気センサパッケージの小型化を図ることができる。

本発明の磁気センサパッケージにおいては、前記半導体素子は、その表面上に前記磁気センサを実装する第２電極パッドを有しており、前記Ｚ軸用磁気センサは、前記第１電極パッドが前記半導体素子の表面と略直交する面に位置するように前記半導体素子上に搭載されており、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとを接続するようにバンプが形成され、前記半導体素子と前記Ｚ軸用磁気センサとが電気的に接続されていることが好ましい。この構成によれば、半導体素子上にＺ軸用磁気センサを他の軸用のセンサと異なる向きに配置しても小さいスペースでＺ軸用磁気センサと半導体素子とを電気的に接続することができる。この場合においては、前記半導体素子は、前記第２電極パッドの表面よりも高い位置に表面を有する絶縁膜を有しており、前記Ｚ軸用磁気センサは、前記絶縁膜上に搭載されており、前記第２電極パッドに設けられた補助バンプ、及び前記補助バンプ上に設けられ、前記第２電極パッドと電気的に接続するバンプを介して前記半導体素子と前記Ｚ軸用磁気センサとが電気的に接続されていることが好ましい。この構成によれば、半導体素子上にパッシベーション膜のような絶縁膜が形成されていても小さいスペースでＺ軸用磁気センサと半導体素子とを電気的に接続することができる。

本発明の磁気センサパッケージにおいては、前記Ｘ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ及びＺ軸用磁気センサがすべて同じ磁気センサであることが好ましい。この構成によれば、部品点数を少なくすることが可能となる。

本発明の磁気センサパッケージは、絶縁基板の一面に磁気検出素子と実装用の第１電極パッドとをそれぞれ有するＸ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ及びＺ軸用磁気センサと、を具備し、前記Ｘ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ及びＺ軸用磁気センサは前記半導体素子上に直接実装されているので、より小型化を図ることができるものである。

本発明の実施の形態１に係る磁気センサパッケージを説明するための図である。図１に示す磁気センサパッケージを示す側面図である。従来の磁気センサパッケージを説明するための図である。

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パッケージを説明するための図である。図１に示す磁気センサパッケージは、絶縁基板である基材１を備えている。基材１の主面上には、半導体素子であるＩＣ２が実装されている。すなわち、基材１の主面上には、実装部（図示せず）が形成されており、この実装部上にＩＣ２が接着剤などでダイボンドされる。

また、このＩＣ２の主面上には、Ｘ軸用磁気センサ３ａ、Ｙ軸用磁気センサ３ｂ及びＺ軸用磁気センサ３ｃが直接実装されている。すなわち、ＩＣ２の主面上には、電極パッド２ａ及び実装部（図示せず）が形成されており、この実装部上にＸ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂが接着剤などでダイボンドされ、Ｘ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂに設けられた電極パッドと、ＩＣ２上の電極パッドとがワイヤ（図示せず）でワイヤボンディングされている。Ｘ軸用磁気センサ３ａ、Ｙ軸用磁気センサ３ｂ及びＺ軸用磁気センサ３ｃは、それぞれ磁気検出素子と実装用の電極パッドとを有する。

ここでは、Ｘ軸用磁気センサ３ａ、Ｙ軸用磁気センサ３ｂ及びＺ軸用磁気センサ３ｃにすべて同じ磁気センサを用いている。これにより、部品点数を少なくすることが可能となる。この磁気センサは、図１において、感度軸方向が基材１やＩＣ２の表面に対して略平行であり、ＩＣ２に実装するための電極パッドが底面に設けられている。Ｚ軸用磁気センサ３ｃもＸ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂの構成であるので、Ｚ軸方向（基材１やＩＣ２の表面に対して垂直方向）に感度軸方向を向けると、必然的に実装用の電極パッドがＺ軸用磁気センサ３ｃの側面に位置することになる。

また、半導体素子であるＩＣ２は、図２に示すように、その表面上に磁気センサを実装する電極パッド２ａと、この電極パッド２ａの厚さよりも厚い絶縁膜であるパッシベーション膜２ｂと、を有する。そして、Ｚ軸用磁気センサ３ｃは、電極パッド３ｄが側面に位置するようにパッシベーション膜２ｂ上に搭載されており、ダイボンド材６により固定されている。すなわち、ＩＣ２は、電極パッド２ａの表面のよりも高い位置に表面を有するパッシベーション膜２ｂを有しており、Ｚ軸用磁気センサ３ｃは、パッシベーション膜２ｂ上に搭載されており、電極パッド２ａに設けられた後述する補助バンプ４及びコーナーバンプ５を介してＩＣ２とＺ軸用磁気センサ３ｃとが電気的に接続されている。

このように、ＩＣ２の表面はパッシベーション膜２ｂで覆われているため、ＩＣ２上にＺ軸用磁気センサ３ｃを実装する場合、Ｚ軸用磁気センサの実装面に対して電極パッド２ａが低い位置となる。そのため、Ｚ軸用磁気センサ３ｃの電極パッド３ｄとＩＣ２の電極パッド２ａとの間の距離が大きくなってしまう。これにより、センサ仕様の変更が必要となってしまう。そこで、本発明においては、電極パッド２ａに補助バンプ４を設け、さらにこの補助バンプ４上に、電極パッド３ｄと電気的に接続するコーナーバンプ５を設けて、補助バンプ４及びコーナーバンプ５を介してＩＣ２とＺ軸用磁気センサ３ｃとを電気的に接続する（補助バンプ４を用いたコーナーバンプボンディング）。なお、電極パッド、パッシベーション膜、ダイボンド材、コーナーバンプ及び補助バンプの材料としては、通常用いられる材料を使用することができる。

この場合においては、Ｚ軸用磁気センサ３ｃをＩＣ２上にダイボンディングする前に、ＩＣ２の電極パッド２ａ上に補助バンプ４を形成し、Ｚ軸用磁気センサ３ｃをＩＣ２上にダイボンディングした後に、コーナーバンプ５を形成して、補助バンプ４とＺ軸用磁気センサ３ｃの電極パッド３ｄとを電気的に接続する。すなわち、電極パッド３ｄがＩＣ２子の表面と略直交する面に位置するようにＩＣ２上に搭載されており、電極パッド３ｄと電極パッド２ａとを接続するようにバンプ４，５が形成され、ＩＣとＺ軸用磁気センサ３ｃとが電気的に接続されている。これにより、ＩＣ２上にパッシベーション膜２ｂが形成されていても小さいスペースでＺ軸用磁気センサ３ｃとＩＣ２とを電気的に接続することができる。

また、このとき、補助バンプ４は、ＩＣ２の電極パッド２ａのセンサ側の端面からクリアランスを設けた状態で電極パッド２ａ上に設ける。このように、クリアランスを設けることにより、Ｚ軸用磁気センサ３ｃを実装する際に、補助バンプ４にＺ軸用磁気センサ３ｃが乗り上げることを防止できる。

図２における各部材間の寸法の関係は、例えば、Ｚ軸用磁気センサ３ｃの電極パッド３ｄのサイズ（ａ）が３０μｍ以上であり、パッシベーション膜２ｂから露出する電極パッド２ａのサイズ（ｂ）が５５μｍ以上であり、Ｚ軸用磁気センサ３ｃの電極パッド３ｄの端部からセンサ側面までの距離（ｃ）が１５μｍ以下であり、電極パッド２ａの上面から隆起した分のパッシベーション膜２ｂの厚さ（ｄ）が１０μｍ以下である場合においては、コーナーバンプ５のサイズ（ｅ）が５０μｍ以上であり、補助バンプ４の径（ｆ）が４５μｍ以上であり、補助バンプ４の台座部分の高さ（ｇ）が１０μｍ以上であり、補助バンプ４の高さ（ｈ）が５０μｍ以上であり、補助バンプ４とＺ軸用磁気センサ３ｃ側のパッシベーション膜２ｂとの間の距離（クリアランス：ｉ）が１０μｍ以上であり、Ｚ軸用磁気センサ３ｃの電極パッド３ｄ側の端面とＺ軸用磁気センサ３ｃが搭載されたパッシベーション膜２ｂの電極パッド２ａ側の端部との間の距離（ｊ）が前記クリアランスｉ以下であることが好ましい。

図１に示す構成においては、Ｘ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂは、それぞれＩＣ２とワイヤ４により直接電気的に接続されており、Ｚ軸用磁気センサ３ｃは、配線１ｂを介してワイヤ４によりＩＣ２と電気的に接続されている。また、基材１のセンサ実装側の主面は、図示しないパッケージ材によりパッケージングされている。一方、基材１のセンサ実装側と反対側の主面には、電極パッドや配線（いずれも図示せず）が形成されており、これにより、この磁気センサパッケージは、他のデバイスやプリント配線板に実装されたときに、この電極パッドを介して電気的接続を図るようになっている。

図１に示す構成においては、ＩＣ２上にＸ軸用磁気センサ３ａ、Ｙ軸用磁気センサ３ｂ及びＺ軸用磁気センサ３ｃを実装するので、基材１にＸ軸用磁気センサ３ａ、Ｙ軸用磁気センサ３ｂ及びＺ軸用磁気センサ３ｃのための実装領域を設ける必要がなく、その結果、磁気センサパッケージの小型化を図ることができる。

また、Ｚ軸用磁気センサ３ｃの実装に関しては、補助コーナーバンプ４を用いたコーナーバンプボンディングを用いることにより、通常用いられているＺ軸用磁気センサ及び制御ＩＣを使用することが可能となる。この構造においては、コーナーバンプ５で補助バンプ４を潰す構造となるため、コーナーバンプ５と補助バンプ４との間の接合面積が相対的に増加する。そのため、Ｚ軸用磁気センサに要求されるダイボンディング精度が低くなり、歩留まりを高くすることができ、その結果パッケージのコストダウンを実現することができる。

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

半導体素子が実装された基板と、絶縁基板の一面に磁気検出素子と実装用の第１電極パッドとをそれぞれ有するＸ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ及びＺ軸用磁気センサと、を具備し、前記Ｘ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ及びＺ軸用磁気センサは前記半導体素子上に直接実装されていることを特徴とする磁気センサパッケージ。
前記半導体素子は、その表面上に前記磁気センサを実装する第２電極パッドを有しており、前記Ｚ軸用磁気センサは、前記第１電極パッドが前記半導体素子の表面と略直交する面に位置するように前記半導体素子上に搭載されており、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとを接続するようにバンプが形成され、前記半導体素子と前記Ｚ軸用磁気センサとが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサパッケージ。
前記半導体素子は、前記第２電極パッドの表面のよりも高い位置に表面を有する絶縁膜を有しており、前記Ｚ軸用磁気センサは、前記絶縁膜上に搭載されており、前記第２電極パッドに設けられた補助バンプ、及び前記補助バンプ上に設けられ、前記第２電極パッドと電気的に接続するバンプを介して前記半導体素子と前記Ｚ軸用磁気センサとが電気的に接続されていることを特徴とする請求項２記載の磁気センサパッケージ。
前記Ｘ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ及びＺ軸用磁気センサがすべて同じ磁気センサであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気センサパッケージ。