JP5154275B2

JP5154275B2 - 磁気センサパッケージ

Info

Publication number: JP5154275B2
Application number: JP2008076172A
Authority: JP
Inventors: 敏明紺野; 雅志布施; 宣明芳賀; 尚樹北浦
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2008-03-24
Filing date: 2008-03-24
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2028-03-24
Also published as: JP2009229296A

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５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５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５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、前記半導体素子上に実装されたＸ軸用磁気センサ及びＹ軸用磁気センサと、前記基板上に実装されたＺ軸用磁気センサと、を具備し、前記Ｚ軸用磁気センサは、絶縁基材と、前記基材の一面に形成され、前記一面と平行な感度軸を有する巨大磁気抵抗効果素子とを有し、前記巨大磁気抵抗効果素子の前記感度軸の向きを前記基板面と直交するように実装されたことを特徴とする。

この構成によれば、基材上にＸ軸用磁気センサ及びＹ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Ｚ軸用磁気センサは、前記基板に対してバンプを用いて電気的に接続されていることが好ましい。

本発明の磁気センサパッケージにおいては、前記Ｚ軸用磁気センサは、前記半導体素子に対してバンプを用いて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、磁気センサパッケージのさらなる小型化を図ることが可能となる。

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、前記半導体素子上に実装されたＸ軸用磁気センサ及びＹ軸用磁気センサと、前記基板上に実装されたＺ軸用磁気センサと、を具備するので、より小型化を図ることができるものである。

本発明者らは、Ｘ軸用磁気センサ、Ｙ軸用磁気センサ、Ｚ軸用磁気センサのうち、特性上、基材上に実装すべき磁気センサがＺ軸用磁気センサであることに着目し、このＺ軸用磁気センサのみは基材上に実装し、その他の磁気センサを半導体素子上に実装することによりパッケージ全体の小型化ができることを見出し本発明をするに至った。

すなわち、本発明の骨子は、半導体素子が実装された基板と、前記半導体素子上に実装されたＸ軸用磁気センサ及びＹ軸用磁気センサと、前記基板上に実装されたＺ軸用磁気センサと、を具備することにより、磁気センサパッケージのさらなる小型化を図ることである。

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。
（実施の形態１）
図１は、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は、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及びＹ軸用磁気センサ３ｂが実装されている。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３ｄと、電極パッド２ａとがワイヤ４でワイヤボンディングされている。Ｘ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂは、それぞれ絶縁基板上に形成された薄膜巨大磁気抵抗効果素子によって、素子形成面に平行な感度軸を有している。すなわち、素子形成面をＩＣ２の主面と略平行になるように実装されている。

また、基材１の主面上には、Ｚ軸用磁気センサ３ｃが実装されている。すなわち、基材１の主面上には、配線１ｂ及び実装部（図示せず）が形成されており、この実装部上にＺ軸用磁気センサ３ｃが接着剤などでダイボンドされ、図２に示すように、Ｚ軸用磁気センサ３ｃの側面下方に設けられた電極パッド３ｅと、配線１ｂとがバンプ５により電気的に接続されている（コーナーバンプボンディング）。また、配線１ｂと、ＩＣ２の電極パッド２ａとがワイヤ４によりワイヤボンディングされている。さらに、基材１の主面上に形成された電極パッド１ａと、ＩＣ２の電極パッドとがワイヤ４によりワイヤボンディングされている。

Ｚ軸用磁気センサ３ｃは、絶縁基板上に形成された薄膜巨大磁気抵抗効果素子によって、素子形成面に平行な感度軸を有している。すなわち、素子形成面が基材１の主面と略直交し、感度軸が基材１の主面と略直交するように実装されている。また、Ｚ軸用磁気センサ３ｃの素子形成面は、基材１と垂直な方向に短辺を有する略長方形形状とするとパッケージ全体の厚みを薄く形成することが可能となるため望ましい。

したがって、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、Ｘ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂは、ＩＣ２上に実装していても、ＩＣ２の厚さ方向の平行度の影響は受けにくいので正確にＸ軸方向及びＹ軸方向の磁気検出を行うことができる。これに対して、Ｚ軸用磁気センサについては、基材１の主面に対して垂直方向の地磁気を検出するため、基材１の主面に対して垂直方向に配置するように基材１上に直接実装している。このため、Ｚ軸方向の磁気検出に関して、基材１上にＩＣ２を実装する際の実装傾きなどの影響がない。このように、３軸方向の磁気検出を正確に行うことができる。

さらに、図１に示す構成においては、基材１に、Ｘ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂ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。さらに、Ｘ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂの厚みを、Ｚ軸用磁気センサ３ｃの厚みよりも薄く形成しても良い。この構成を取ることにより、パッケージ全体の厚みを薄く形成することが可能となり、またＺ用磁気センサ３ｃと基材１の接合面積も十分に確保できるため、実装する際の傾きの影響を小さくできる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２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３に示す磁気センサパッケージは、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及びＹ軸用磁気センサ３ｂが実装されている。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３ｄと、電極パッド２ａとがワイヤ４でワイヤボンディングされている。

また、基材１の主面上には、Ｚ軸用磁気センサ３ｃ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Ｚ軸用磁気センサ３ｃが接着剤などでダイボンドされ、図４に示すように、Ｚ軸用磁気センサ３ｃの側面上方に設けられた電極パッド３ｅと、ＩＣ２の電極パッド２ａとがバンプ５により直接電気的に接続されている（コーナーバンプボンディング）。

したがって、図３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、バンプ５によりＩＣ２と直接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３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、ＩＣ２上に実装していても、ＩＣ２の厚さ方向の平行度の影響は受けにくいので正確にＸ軸方向及びＹ軸方向の磁気検出を行うことができる。これに対して、Ｚ軸用磁気センサについては、基材１の主面に対して垂直方向の地磁気を検出するため、基材１の主面に対して垂直方向に配置するように基材１上に直接実装している。このため、Ｚ軸方向の磁気検出に関して、基材１上にＩＣ２を実装する際の実装傾きなどの影響がない。この場合において、Ｚ軸用磁気センサ３ｃは、その側面の上部でＩＣ２と電気的に接続されている。このため、Ｚ軸用磁気センサ３ｃとＩＣ２との間の接続部は、Ｚ軸用磁気センサ３ｃが基材１上に実装される際に用いられる接着剤のはみ出しなどの影響を受けることがない。このため、該接続部の信頼性が高い。このように、３軸方向の磁気検出を正確に行うことができる。さらに、Ｚ軸用磁気センサ３ｃとＩＣ２との間の接続部がコーナーバンプボンディングにより簡単な構成としているので、ボンディングの順序に関して自由度が大きくなり、より製造プロセスを簡略化することが可能となる。

また、図３に示す構成においては、基材１に、Ｘ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂのための実装領域を設ける必要がなく、しかもＺ軸用磁気センサ３ｃがＩＣ２と直接電気的に接続されているので、図１に示す配線１ｂの領域も不要となり、磁気センサパッケージのさらなる小型化を図ることができる。さらに、Ｘ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂの厚みを、Ｚ軸用磁気センサ３ｃの厚みよりも薄く形成しても良い。この構成を取ることにより、パッケージ全体の厚みを薄く形成することが可能となり、またＺ用磁気センサ３ｃと基材１の接合面積も十分に確保できるため、実装する際の傾きの影響を小さくできる。

本発明は上記実施の形態１，２に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、Ｘ軸用磁気センサ３ａ及びＹ軸用磁気センサ３ｂは、ＩＣ２上に直接形成された薄膜磁気センサ素子であってもよい。この構成によりさらにパッケージの薄型化を図ることが可能となる。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。

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矢印方向から見た図である。本発明の実施の形態２に係る磁気センサパッケージの他の例を説明するための図である。図３に示す磁気センサパッケージを矢印方向から見た図である。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。

符号の説明

１基材
１ａ，２ａ，３ｄ，３ｅ電極パッド
１ｂ配線
２ＩＣ
３ａ，３ｂ，３ｃ磁気センサ
４ワイヤ
５バンプ

Claims

半導体素子が実装された基板と、前記半導体素子上に実装されたＸ軸用磁気センサ及びＹ軸用磁気センサと、前記基板上に実装されたＺ軸用磁気センサと、を具備し、前記Ｚ軸用磁気センサは、絶縁基材と、前記基材の一面に形成され、前記一面と平行な感度軸を有する巨大磁気抵抗効果素子とを有し、前記巨大磁気抵抗効果素子の前記感度軸の向きを前記基板面と直交するように実装されたことを特徴とする磁気センサパッケージ。
前記Ｚ軸用磁気センサは、前記基板に対してバンプを用いて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Ｚ軸用磁気センサは、前記半導体素子に対してバンプを用いて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。