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WO2024048743A1 - 磁気センサ装置 - Google Patents

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Publication number
WO2024048743A1
WO2024048743A1 PCT/JP2023/031891 JP2023031891W WO2024048743A1 WO 2024048743 A1 WO2024048743 A1 WO 2024048743A1 JP 2023031891 W JP2023031891 W JP 2023031891W WO 2024048743 A1 WO2024048743 A1 WO 2024048743A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
integrated circuit
magnetic
circuit
sensor device
wiring board
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/031891
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
祐介 清水
吉広 岩永
峻一 立松
Original Assignee
愛知製鋼株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 愛知製鋼株式会社 filed Critical 愛知製鋼株式会社
Priority to JP2024544574A priority Critical patent/JPWO2024048743A1/ja
Priority to EP23860505.9A priority patent/EP4549978A1/en
Priority to CN202380056478.3A priority patent/CN119604774A/zh
Publication of WO2024048743A1 publication Critical patent/WO2024048743A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/063—Magneto-impedance sensors; Nanocristallin sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0023—Electronic aspects, e.g. circuits for stimulation, evaluation, control; Treating the measured signals; calibration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0047—Housings or packaging of magnetic sensors ; Holders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0052—Manufacturing aspects; Manufacturing of single devices, i.e. of semiconductor magnetic sensor chips
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00—Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic sensor device.
  • the magnetic sensor device 9 includes a Hall element 91 having a cross-shaped magnetic sensing part made of a semiconductor layer formed on or in the substrate, and a signal inputted from the Hall element 91.
  • the Hall element 91 and the integrated circuit 92 are provided in a rectangular resin package 93.
  • the Hall element 91 and the integrated circuit 92 are connected by a bonding wire, and the integrated circuit 92 and an external pad electrically connected to the outside are connected by a bonding wire. ing.
  • the magnetic sensor device 9 is configured as a Sip (System in package).
  • the distance L1 from the center position of the device main body to the center of the magnetically sensitive part is from the center of the device main body.
  • the magnetic sensing part is arranged at a position that is 10% or more and 32% or less of the length L2 of the magnetic sensor device 9 in the axial direction of the straight line connecting the centers of the cross shapes of the magnetic sensing parts.
  • the axes formed by the two sides forming the cross shape of the magnetic sensing portion are perpendicular or parallel to the long sides of the rectangular resin package 93.
  • the above system is applied in the industrial field of food foreign object detection devices, the transportation equipment field of automatic driving devices, and the medical field of brain and heart measurements.
  • the common feature of the above three fields is that a plurality of magnetic detection elements are provided to detect the position of an object with higher precision. Therefore, information obtained from magnetic sensor devices has become one of the most important items.
  • magnetic sensor devices equipped with a plurality of magnetic detection elements are required, and higher detection accuracy is also required.
  • the magnetic sensor device disclosed in Patent Document 1 has one Hall element mounted on the substrate, and the configuration in which a plurality of magnetic detection elements are arranged on the substrate is not disclosed in Patent Document 1. Not listed.
  • Patent Document 1 only discloses a magnetic sensor device equipped with one Hall element (magnetic detection element), and therefore the integrated circuit and the plurality of magnetic detection elements are connected to each other. No consideration was given to positional relationships.
  • the present invention aims to provide a magnetic sensor device that facilitates highly accurate magnetic detection and is easy to downsize.
  • a magnetic sensor device includes: a wiring board; a plurality of magnetic detection elements mounted on the wiring board; a rectangular integrated circuit mounted on the wiring board and electrically connected to the magnetic detection element; The plurality of magnetic detection elements are arranged outside the integrated circuit when viewed from the normal direction of the wiring board, In the magnetic sensor device, the magnetic detection elements whose magnetic sensing directions are parallel to each other are arranged at least at positions along each of two opposing sides of the integrated circuit.
  • the magnetic sensing elements whose magnetic sensing directions are parallel to each other are arranged at least at positions along each of two opposing sides of the integrated circuit. Therefore, it is easy to reduce the size of the entire magnetic sensor device while shortening the distance between the plurality of magnetic detection elements and the integrated circuit and suppressing variations in the distance. That is, by shortening the distance between the plurality of magnetic detection elements and the integrated circuit and suppressing variations in the distance, superimposition of noise on the electrical signal is suppressed, and highly accurate detection becomes possible. Further, by arranging the integrated circuit and the plurality of magnetic detection elements as described above, it is easy to make the mounting space for these elements on the wiring board compact, and it is easy to achieve miniaturization of the magnetic sensor device.
  • FIG. 1 is a plan view of a magnetic sensor device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a plan view of the magnetic sensor device illustrating the arrangement of relay pads and assembly alignment marks in Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a plan view of the magnetic sensor device according to Embodiment 1, with an integrated circuit and a magnetic detection element removed. 2 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is a sectional view taken along line VV in FIG. 1; 3 is a plan view of an MI element in Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a block diagram of an integrated circuit in Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating (a) an example of a method of detecting a target magnetic field assuming a case where the target magnetic field is strong, and (b) an example of a method of detecting a target magnetic field assuming a case where the target magnetic field is weak, in Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of means for detecting the position of a target object in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of a magnetic sensor device in Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 7 is a plan view of a magnetic sensor device according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view of a magnetic sensor device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view of a magnetic sensor device in Embodiment 5.
  • FIG. 7 is a plan view of an integrated circuit in Embodiment 5.
  • FIG. 7 is a plan view of an analog circuit section in Embodiment 5.
  • FIG. 7 is a plan view of the back surface of the integrated circuit in Embodiment 5;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a magnetic sensor device in Embodiment 5.
  • FIG. 7 is a plan view of a magnetic sensor device in Embodiment 6.
  • FIG. 7 is a circuit diagram of a part of a magnetic sensor device in Embodiment 6.
  • FIG. FIG. 7 is a plan view of a magnetic sensor device in Embodiment 7.
  • the magnetic sensor device of the present disclosure has been described based on the embodiments, the magnetic sensor device according to the present disclosure is not limited to the following embodiments. The following embodiments, modifications obtained by making various modifications to the following embodiments that a person skilled in the art can think of without departing from the gist of the present disclosure, and various modifications that incorporate the magnetic sensor device according to the present disclosure. Equipment is also included in this disclosure.
  • FIG. 1 is a plan view showing a configuration example of a magnetic sensor device 1 according to the first embodiment.
  • a magnetic sensor device 1 includes a rectangular integrated circuit 3 mounted on a wiring board 2, a plurality of magnetic detection elements 4, and a device for electrically connecting the integrated circuit 3 and the magnetic detection elements 4.
  • relay pads 61 and 62 Furthermore, assembly alignment marks 5 for positioning the integrated circuit 3 and the magnetic detection element 4 are formed on the wiring board 2 .
  • the relay pads 61 and 62 are connected to the integrated circuit 3 via wiring mounted on the wiring board 2, and the magnetic detection element 4 is connected to the relay pads 61 and 62 via the bonding wire 8. be done.
  • the connection with the outside is realized at the connection terminal section on the back surface of the wiring board 2 (the front surface in FIG. 1), and the connection terminal section is connected to the integrated circuit via the wiring mounted on the wiring board 2. Connected to 3.
  • the integrated circuit 3 is arranged in the center of the wiring board 2 and is smaller than the wiring board 2.
  • Magnetic detection elements 4 whose magnetic sensing directions are parallel to each other are arranged at least at positions along each of two opposing sides of the integrated circuit 3.
  • the magnetic sensor device 1 has four or more magnetic detection elements 4.
  • Magnetic detection elements 4 are arranged at positions along each of the four sides of integrated circuit 3 when viewed from the normal direction of wiring board 2 .
  • four magnetic detection elements 4 are arranged in the magnetic sensor device 1.
  • Each of the magnetic detection elements 4a, 4b, 4c, and 4d is located outside the four sides 31a, 31b, 31c, and 31d of the integrated circuit 3, and inside the four sides 21a, 21b, 21c, and 21d of the wiring board 2. do.
  • the magnetic detection elements 4 arranged on two opposing sides are arranged so that their magnetic sensing directions are parallel to each other.
  • the distance between the magnetic sensing element 4a and the side 31a of the integrated circuit 3 is equal to the distance between the magnetic sensing element 4b and the side 31b of the integrated circuit 3, and the distance between the magnetic sensing element 4c and the side 31b of the integrated circuit 3 is equal.
  • 31c and the distance between the magnetic detection element 4d and the side 31d of the integrated circuit 3 are equal distances.
  • Each of the magnetic detection elements 4a, 4b, 4c, and 4d does not interfere with each other and has an elongated shape. Further, the longitudinal direction of the magnetic detection element 4 is parallel to the sides of the adjacent integrated circuits 3. By arranging two mutually parallel magnetic detection elements 4 on opposite sides of the integrated circuit 3, magnetic interference between the two magnetic detection elements 4 is suppressed.
  • the magnetically sensitive direction of the magnetic detection element 4 refers to the direction of magnetism where the detection sensitivity is maximum, and "the magnetically sensitive directions are parallel to each other" means that the magnetically sensitive directions are substantially parallel to each other. However, this does not exclude slight non-parallelism that does not cause problems in actual use.
  • the direction parallel to the pair of mutually parallel sides 31a and 31b in the integrated circuit 3 is defined as the X direction.
  • the direction parallel to the other pair of mutually parallel sides 31c and 31d in the integrated circuit 3 is the Y direction, and the magnetic sensing direction of the magnetic detection elements 4a and 4b, which are arranged with their longitudinal directions facing the X direction, is the X direction.
  • the magnetic sensing direction of the magnetic detection elements 4c and 4d, which are arranged with their longitudinal directions facing the Y direction, is the Y direction.
  • FIG. 2 is a plan view of the magnetic sensor device 1 illustrating the arrangement of the relay pads 61 and 62 and the assembly alignment mark 5 in the first embodiment. However, details of the magnetic detection element 4 shown in FIG. 1 will be omitted.
  • three relay pads 61 and 62 are formed near the four corners of the wiring board 2, and are printed on the upper surface of the wiring board 2.
  • the side on which the integrated circuit 3 is mounted on the wiring board 2 (the surface in FIGS. 1 and 2) is expressed as an upper side, and the opposite side is expressed as a lower side.
  • the relay pads 61 and 62 are located farther from the integrated circuit 3 than a virtual straight line VL1 that is an extension of each of the four sides 31a, 31b, 31c, and 31d of the integrated circuit 3 when viewed from the normal direction of the wiring board 2. It is formed.
  • the relay pads 61 and 62 fit between imaginary straight lines VL2 and VL3 that extend the contour lines on both sides in the width direction of the magnetic sensing element 4, and 4 is formed at a position adjacent in the longitudinal direction.
  • the relay pads 61 and 62 are connected to the magnetic detection element 4 by the bonding wire 8. Thereby, the space on the wiring board 2 is effectively utilized, and the size of the magnetic sensor device 1 is realized. Furthermore, in this embodiment, since the integrated circuit 3 is not connected to the bonding wire 8, the influence of inductance due to the bonding wire 8 on the integrated circuit 3 is reduced.
  • the assembly alignment marks 5 are printed on the four corners of the wiring board 2, and have, for example, a substantially L-shape.
  • the distance between the alignment mark 5 and the corner of the wiring board 2 is shorter than the distance between the relay pads 61 and 62 and the corner of the wiring board 2.
  • the shape of the alignment mark 5 is not particularly limited to the substantially L-shape, and may have other shapes.
  • FIG. 3 is a plan view of the magnetic sensor device 1 in the first embodiment, with the integrated circuit 3 and magnetic detection element 4 removed.
  • connection wiring 12 connecting the relay pads 61 and 62 and the integrated circuit 3 is printed on the inner layer of the wiring board 2.
  • the connection wiring 12 is connected to relay pads 61 and 62, and the opposite end is connected to chip connection pads 22a and 22b for connecting the integrated circuit 3 (IC chip).
  • the chip connection pads 22a, 22b, and 22c are formed on the upper surface of the wiring board 2 and are arranged at positions overlapping with the integrated circuit 3. Note that the chip connection pad 22a is connected to the connection wiring 12.
  • the chip connection pad 22c is connected to a connection wiring (not shown) that is connected to a terminal that is electrically connected to the outside.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 1.
  • an integrated circuit 3 is arranged in the center of the wiring board 2 in the left-right direction of the figure, and a magnetic detection element 4 is placed at a certain distance from each of the left and right ends of the integrated circuit 3. is placed.
  • the left and right magnetic detection elements 4 are arranged inside the peripheral edge of the wiring board 2 .
  • the integrated circuit 3 and the magnetic detection element 4 are sealed with a sealing resin 11. Sealing resin 11 is formed on wiring board 2 .
  • FIG. 5 is a sectional view taken along the line VV in FIG. 1. That is, this figure is a cross-sectional view of the magnetic sensor device 1 taken along a plane that passes through the magnetic detection element 4b arranged along the side 31b of the integrated circuit 3 and is perpendicular to the Y direction.
  • the magnetic detection element 4b is arranged at the center in the left-right direction of the figure with respect to the wiring board 2. Then, a relay pad 62 and an assembly alignment mark 5 are arranged at a certain distance from each of the left and right ends of the magnetic detection element 4b. Relay pads 62 are printed and formed on the wiring board 2 in order from the left and right ends of the magnetic sensing element 4b toward the ends of the wiring board 2, and assembly alignment marks 5 are printed and formed on the wiring board 2.
  • Relay pads 61, 62 and alignment marks 5 are similarly printed on the other magnetic sensing elements 4a, 4b, 4c at a predetermined distance from both ends of these in the longitudinal direction. (See Figures 1 and 2).
  • the assembly alignment mark 5 is located inside the peripheral edge of the wiring board 2 .
  • the magnetic detection element 4 and the relay pads 61 and 62 are connected by a bonding wire 8.
  • the integrated circuit 3, magnetic detection element 4, bonding wire 8, and alignment mark 5 are sealed with a sealing resin 11. Sealing resin 11 is formed on wiring board 2 .
  • FIG. 6 is a plan view of the MI element as the magnetic detection element 4 in the first embodiment.
  • the magnetic detection element 4 for example, a magneto-impedance element (also referred to as "MI element 4" in the following description) can be used.
  • MI element 4 will be explained as an example.
  • the MI element 4 includes, on an element substrate 40, a magnetically sensitive body 41 made of an amorphous wire, a detection coil 42 wound around the magnetically sensitive body 41 via an insulating layer, and a wire pad 43 electrically connected to the outside. and a coil pad 44. Note that any element other than the MI element may be used as the magnetic detection element 4 as long as it can detect magnetism.
  • the lower half of the detection coil 42 is formed on the element substrate 40 made of an insulator, an insulating film is formed thereon, and a sensing film is formed on the lower half of the detection coil 42.
  • the magnetic body 41 is placed, an insulating film is again formed on it, and the upper half of the detection coil 42 is formed on it.
  • the lower half and upper half of the detection coil 42 are electrically and physically connected. That is, the upper half and lower half of the detection coil 42 are combined to form one detection coil 42.
  • the longitudinal direction of the magnetically sensitive body 41 coincides with the longitudinal direction of the MI element 4.
  • the longitudinal direction of the magnetically sensitive body 41 is parallel to each side 31a, 31b, 31c, and 31d of the adjacent integrated circuit 3.
  • a pair of wire pads 43 are electrically connected to both ends of the magnetically sensitive body 41, and a pair of coil pads 44 are electrically connected to both ends of the detection coil 42, respectively. is printed and formed.
  • the wire pad 43 and the coil pad 44 are respectively formed near both ends of the MI element 4 in the longitudinal direction.
  • FIG. 7 is a block diagram of the integrated circuit 3 in the first embodiment.
  • the integrated circuit 3 includes a control circuit 301, a plurality of pulse energization circuits 302, a plurality of sample and hold circuits 303, a plurality of AD (Analog Digital) conversion circuits 304, and a plurality of memories 305. , an arithmetic processing circuit 306, an output circuit 307, and a plurality of power supply circuits 308.
  • the control circuit 301 receives communication (so-called control signals) from the outside and controls each circuit.
  • the pulse energization circuit 302 is connected to the chip connection pad 22a that connects to the magnetically sensitive body 41 of the MI element 4.
  • the pulse current supply circuit 302 can control whether or not a pulse current is applied to the magnetically sensitive body 41 .
  • This control generates a voltage (induced electromotive force) across the detection coil 42 of the MI element 4.
  • the sample and hold circuit 303 is connected to the chip connection pads 22b connected to both ends of the detection coil 42, and receives the voltage (signal) generated across the detection coil 42 described above.
  • the above input signal is temporarily stored in a sample and hold circuit.
  • the temporarily stored signal is converted from an analog signal to a digital signal by the AD conversion circuit 304.
  • the signal converted into a digital signal is temporarily stored in the memory 305.
  • the signals stored in memory 305 are sent to arithmetic processing circuit 306. In the arithmetic processing circuit 306, for example, calculations for suppressing individual variations, calculations for detecting the position of an object, etc. are performed.
  • the output circuit 307 outputs the result of the arithmetic processing circuit 306 to the outside of the integrated circuit 3.
  • the power supply circuit 308 supplies a desired power supply voltage to the pulse energization circuit 302, the AD conversion circuit 304, and an amplifier circuit (not shown).
  • the AD conversion circuit 304 has a gain amplifier (amplification circuit) function that can flexibly amplify the analog signal.
  • communication methods for exchanging information from the outside include, for example, a two-wire synchronous serial interface I2C (Inter-Integrated Circuit) and a three-wire synchronous serial communication. No interface restrictions. Any communication method may be applied.
  • I2C Inter-Integrated Circuit
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of means for detecting the magnetic field to be measured with high precision by the magnetic sensor device 1 according to the first embodiment.
  • the MI element 4 detects the induced electromotive force generated in the detection coil 42 when a pulse current is input to the magnetically sensitive body 41, thereby detecting the strength of the magnetic field acting in the magnetically sensitive direction of the MI element 4. That is, the MI elements 4a and 4b whose magnetic sensing direction is the X direction detect the magnetic field component in the X direction, and the MI elements 4c and 4d whose magnetic sensing direction is the Y direction detect the magnetic field component in the Y direction. Detect. Therefore, by combining the detection signals of the four MI elements 4a, 4b, 4c, and 4d, the direction and strength of the magnetic field along the XY plane can be detected.
  • FIG. 8(a) is an explanatory diagram assuming a case where the target magnetic field is strong
  • FIG. 8(b) is an explanatory diagram assuming a case where the target magnetic field is weak.
  • a pulse current Ip is input from the right side to the left side only to the magnetic sensing body 41 of one of the two MI elements 4a and 4b, as shown in FIG. 8(a). , detects the induced electromotive force generated in the detection coil 42.
  • a pulse current Ip is caused to flow in the same direction through both the magnetically sensitive body 41 of the MI element 4a and the magnetically sensitive body 41 of the MI element 4b.
  • the detection coil 42 of the MI element 4a and the detection coil 42 of the MI element 4b are electrically connected via the relay pad 62 ⁇ , the integrated circuit 3, and the relay pad 62 ⁇ .
  • the two MI elements 4a and 4b are functionally integrated, the number of windings of the detection coil is doubled, and detection accuracy is improved.
  • the induced electromotive force V generated at both ends of the detection coil 42 is ideally doubled, which is useful for improving measurement accuracy, especially when the magnetic field to be measured is weak. So, it becomes important.
  • the induced electromotive force V may exceed the measurement range and become impossible to measure. be. Therefore, by combining the method shown in FIG. 8(a) and the method shown in FIG. 8(b), that is, by using them properly, it is possible to accurately detect when the magnetic field to be measured is strong and when the magnetic field to be measured is weak. becomes possible. In other words, it is possible to ensure a wide dynamic range.
  • the detection value A of the MI element 4a and the detection value B of the MI element 4b are added by the AD conversion circuit 304 of the integrated circuit 3, that is, A+B is added. , there is a method of using the value of the detection result. Furthermore, the detection sensitivity of the MI element 4a and the MI element 4b is adjusted using the AD conversion circuit 304 in the integrated circuit 3. For example, the signal of the MI element 4a has a gain of 0 dB (1 The signal from the MI element 4b is detected by applying a gain of 60 dB (1000 times), and the strength of the magnetic field of the object is calculated based on the above two detection results. There is also.
  • the MI element 4a and the MI element 4b in the X direction are made to have the same magnetic sensing direction, and then the integrated circuit 3 averages the respective detected values.
  • the integrated circuit 3 averages the respective detected values.
  • the averaging of the detection value of the MI element 4c and the detection value of the MI element 4d in the Y direction is reduced. That is, the detection accuracy of magnetic fields in the X direction and the Y direction is improved.
  • the MI element 4a and MI element 4b in the X direction have magnetic sensing directions opposite to each other
  • the MI element 4c and MI element 4d in the Y direction have magnetic sensing directions opposite to each other.
  • Pulse currents Ip in opposite directions are caused to flow. Then, magnetic field is detected to detect the position of the object.
  • MI elements 4a and 4b can be detected simultaneously (detection 1), MI elements 4c and 4d are not detected (detection 2) while MI elements 4a and 4b are being detected. It is assumed that detection 2 is started after detection 1 is completed. Conversely, detection 1 may be started after detection 2 ends. Note that this time lag between detection 1 and detection 2 has a slight effect on the detection result of the position of the object by the magnetic field detection of the MI elements 4a, 4b, 4c, and 4d.
  • the area in which the target object is detected can be roughly divided into four. That is, by dividing the X direction and the Y direction by a virtual straight line VL4 in the Y direction and a virtual straight line VL5 in the X direction, which intersect at the central position C of the magnetic sensor device 1, the area can be divided into four.
  • the target object is the center of the magnetic sensor device 1 (the position of point C in FIG. 9, that is, the center between MI elements 4a and 4b, and the center between MI elements 4c and 4d).
  • the respective output values of the MI element 4a and the MI element 4b having the magnetic sensing direction in the X direction have the same magnitude and opposite signs. Therefore, ideally, the combined value of the output value of MI element 4a and the output value of MI element 4b is zero.
  • the respective output values of the MI element 4c and the MI element 4d which have magnetically sensitive directions in the Y direction, have the same magnitude and opposite signs. Therefore, ideally, the combined value of the output value of MI element 4a and the output value of MI element 4b is zero.
  • the MI element 4a is The detected value of the MI element 4c is larger than that of the MI element 4d. Further, for example, when the target object is located in the lower right region of the magnetic sensor device 1 in FIG. The detected value is larger than that of the MI element 4c.
  • the output values of each of the MI elements 4a, 4b, 4c, and 4d vary depending on the position of the object with respect to the magnetic sensor device 1. Using this, the position of the object can be detected. Note that the magnetically sensitive direction of the MI element 4 can be easily switched by the integrated circuit 3.
  • the magnetic sensor device 1 for example, a wide dynamic range that can receive strong signals from weak signals, and an individual It is possible to achieve low noise that suppresses the influence of variations and highly accurate detection of the position of the target object.
  • the method of using the magnetic sensor device 1 of this embodiment is not limited to the above.
  • the integrated circuit 3 can be used to change the way the pulse current is applied to the multiple MI elements 4, the way the detection coils 42 of the multiple MI elements 4 are connected, etc.
  • Sensor device 1 can be used.
  • the magnetic detection elements 4 whose magnetic sensing directions are parallel to each other are arranged at least at positions along each of two opposing sides of the integrated circuit 3. Therefore, it is easy to reduce the size of the entire magnetic sensor device 1 while shortening the distance between the plurality of magnetic detection elements 4 and the integrated circuit 3 and suppressing variations in the distance. That is, by shortening the distance between the plurality of magnetic detection elements 4 and the integrated circuit 3 and suppressing variations in distance, superimposition of noise on the electrical signal is suppressed, and highly accurate detection is possible. . Furthermore, by arranging the integrated circuit 3 and the plurality of magnetic detection elements 4 as described above, it is easy to make the mounting space for these elements on the wiring board 2 compact, and the magnetic sensor device 1 can be miniaturized. Cheap.
  • the longitudinal direction of the magnetic detection element 4 is parallel to the sides 31a, 31b, 31c, and 31d of the adjacent integrated circuits 3, respectively. Therefore, the wiring board 2 can be more easily miniaturized.
  • the magnetic detection elements 4 are arranged at positions along the four sides 31a, 31b, 31c, and 31d of the integrated circuit 3 when viewed from the normal direction of the wiring board 2. Thereby, the four magnetic detection elements 4 can be arranged compactly on the wiring board 2. As a result, the magnetic sensor device 1 including the four magnetic detection elements 4 can be easily downsized, and the detection accuracy can be effectively improved.
  • the bonding wire 8 When viewed from the normal direction of the wiring board 2, the bonding wire 8 is arranged at a position that does not overlap the integrated circuit 3. Thereby, it is possible to suppress the magnetic field caused by the current flowing through the bonding wire 8 from affecting the integrated circuit 3. As a result, noise can be effectively reduced and highly accurate magnetic detection can be facilitated.
  • relay pads 61 and 62 are arranged at a position farther from the integrated circuit 3 than the virtual straight line VL1 when viewed from the normal direction of the wiring board 2. Thereby, the space on the wiring board 2 can be effectively utilized, and the size of the magnetic sensor device 1 can be further reduced.
  • the magnetic detection element 4 is an MI element, it is possible to further improve detection accuracy and further reduce the size of the device.
  • the distance between the integrated circuit 3 and the plurality of magnetic detection elements 4 is short and approximately equidistant. Therefore, the signals obtained from the plurality of magnetic detection elements 4 ideally have the same value, except for individual variations in the magnetic detection elements 4. Furthermore, since the distance between the integrated circuit 3 and the plurality of magnetic detection elements 4 is short, the integrated circuit 3 is less susceptible to disturbance noise. That is, magnetism can be detected with high precision. Note that the arrangement relationship between the integrated circuit 3 and the plurality of magnetic detection elements 4 as described above increases the degree of integration on the wiring board 2 and facilitates miniaturization of the magnetic sensor device 1.
  • FIG. 10 is a plan view of the magnetic sensor device according to the second embodiment.
  • the present embodiment (FIG. 10) is different from the first embodiment (FIG. 1) in that four relay pads 61 and 62 are formed at each of the four corners of the wiring board 2. The differences will be mainly explained below.
  • relay pads 61 and 62 are formed near the four corners of the wiring board 2, and are printed on the upper surface of the wiring board 2.
  • the relay pads 61 and 62 are connected to a virtual straight line VL1 that is an extension of each of the four sides 31a, 31b, 31c, and 31d of the integrated circuit 3 and the wiring in the width direction of the MI element 4 when viewed from the normal direction of the wiring board 2. It is formed at a position between the virtual straight line VL3, which is an extension of the contour line on the side closer to the sides 21a, 21b, 21c, and 21d of the substrate 2.
  • the relay pads 61 and 62 are connected to the wire pad 43 of the MI element 4 by the bonding wire 8. That is, each of the MI elements 4 becomes independent and can be individually controlled.
  • the relay pad 61 and the wire pad 43 of the MI element 4 are arranged in a one-to-one relationship. , are connected to each other by bonding wires 8.
  • this embodiment has the same configuration and effects as the first embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view of a magnetic sensor device according to Embodiment 3.
  • the present embodiment differs from the second embodiment (FIG. 10) in that MI elements 4c and 4d having magnetic sensing directions in the Y direction are not mounted. The differences will be mainly explained below.
  • the magnetic sensor device 1 arranges MI elements 4a and 4b at positions along two opposing sides 31a and 31b of the integrated circuit 3, respectively.
  • the two MI elements 4 direct their magnetic sensing direction to the X direction.
  • a total of eight relay pads 61 and 62 are formed on the wiring board 2.
  • the magnetic sensor device 1 according to the third embodiment described using the drawings has an MI element whose magnetic sensing direction is the Y direction, compared to the magnetic sensor device 1 of the first and second embodiments. 4 has been omitted. Therefore, compared to Embodiment 1 and Embodiment 2, the size in the X direction can be reduced, and further miniaturization is possible. Other than that, this embodiment has the same configuration and effects as the first embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view of the magnetic sensor device 1 according to the fourth embodiment. As shown in the figure, in the magnetic sensor device 1 of this embodiment, the length of the MI elements 4a, 4b in the longitudinal direction is smaller than that of the magnetic sensor device 1 of the third embodiment (FIG. 11). The differences will be mainly explained below.
  • relay pads 61 and 62 are arranged inside the virtual straight line VL1 in the X direction.
  • the virtual straight line VL1 is a straight line obtained by extending the sides 3c and 3d on both sides of the integrated circuit 3 in the X direction in the Y direction.
  • the magnetic sensor device 1 is different from the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment. , the size in the X direction is reduced, making it possible to further reduce the size. Other than that, this embodiment has the same configuration and effects as the first embodiment.
  • FIG. 14 is a plan view of the magnetic sensor device 1 according to the fifth embodiment.
  • the plurality of magnetic detection elements 4, integrated circuit 3, etc. are formed on the wiring board 2.
  • the plurality of magnetic detection elements 4 and the integrated circuit 3 are connected via the relay pads 61 and 62, the connection wiring 12, and the connection pad 22 on the wiring board 2, as explained in FIGS. 1 and 3. Ru.
  • the back surface of the integrated circuit 3 is a silicon substrate.
  • solder balls (see reference numeral 351 in FIGS. 17 and 18 described later) formed on each connection pad for connection to the wiring board 2 are arranged.
  • the integrated circuit 3 is turned over and solder balls are bonded to the wiring board 2 (flip chip mounting). That is, the integrated circuit 3 shown in FIG. 14 represents the integrated circuit 3 shown in FIG. 15 turned upside down.
  • FIG. 15 is a plan view of the integrated circuit 3 according to this embodiment.
  • the integrated circuit 3 includes a plurality of analog circuit sections 32 connected to each of the plurality of magnetic detection elements 4.
  • the integrated circuit 3 includes an analog circuit section 32, a digital circuit section 331, and an output circuit 332.
  • the integrated circuit 3 includes four analog circuit sections 32a, 32b, 32c, and 32d electrically connected to four magnetic detection elements 4a, 4b, 4c, and 4d, respectively.
  • the analog circuit section 32 includes at least a current application circuit 302, a sample hold circuit 303, and an AD conversion circuit 304.
  • the current application circuit 302 is a circuit that applies a current to the magnetic detection element 4.
  • the current application circuit 302 is a pulse current application circuit that applies a pulse current to the magnetic detection element 4 (more specifically, the magnetically sensitive body 41 of the MI element 4).
  • pulse energization circuit 302. Note that the current application circuit 302 is not limited to a pulse energization circuit, and may be a circuit that applies a high frequency current to the magnetic detection element 4, for example.
  • the output signal of the magnetic detection element 4 is input to the sample hold circuit 303 .
  • the AD conversion circuit 304 converts the analog signal temporarily stored in the sample hold circuit 303 into a digital signal.
  • the analog circuit section 32 and the magnetic detection element 4 that are connected to each other are adjacent to each other via each side 31a, 31b, 31c, and 31d of the integrated circuit 3. That is, as shown in FIG. 14, the analog circuit section 32a and the magnetic detection element 4a are adjacent to each other via the side 31a of the integrated circuit 3, and the analog circuit section 32b and the magnetic detection element 4b are adjacent to each other via the side 31a of the integrated circuit 3.
  • the analog circuit section 32c and the magnetic detection element 4c are adjacent to each other via the side 31c of the integrated circuit 3, and the analog circuit section 32d and the magnetic detection element 4d are adjacent to each other via the side 31d of the integrated circuit 3. Adjacent through.
  • the analog circuit section 32 has an elongated shape, and the longitudinal direction of the analog circuit section 32 is parallel to the sides 31a, 31b, 31c, and 31d of the adjacent integrated circuits 3.
  • the four analog circuit sections 32a, 32b, 32c, and 32d are located on the four sides 31a, 31b, 31c, and 31d of the integrated circuit 3 when viewed from the normal direction of the wiring board 2. They are placed along each other. When viewed from the normal direction of the wiring board 2, an output circuit 332 that outputs a signal from the integrated circuit 3 to the outside is arranged between the plurality of analog circuit sections 32.
  • an output circuit 332 is arranged between a plurality of analog circuit sections 32c and 32d arranged along the other two opposing sides 31c and 31d of the integrated circuit 3.
  • the output circuit 332 is formed in the area of the digital circuit section 331 provided in the central area of the integrated circuit 3.
  • the digital circuit section 331 is arranged between the four analog circuit sections 32a, 32b, 32c, and 32d.
  • the alignment marks 341 are formed near the four corners of the integrated circuit 3. Note that although the alignment mark 341 is approximately L-shaped, the shape is not particularly limited.
  • the area of the digital circuit section 331 is further provided with a plurality of communication pads 334 for connecting the output circuit 332 to the outside.
  • An IO protection circuit 333 is provided between the output circuit 332 and the pad 334 to protect the circuit from an ESD (Elector Static Discharge) surge applied to the input terminal.
  • FIG. 16 is a plan view of the analog circuit section 32 according to the fifth embodiment.
  • the analog circuit section 32 is provided with the above-mentioned pulse energization circuit 302, sample hold circuit 303, and AD conversion circuit 304, and further includes an amplifier circuit 327, a plurality of IO protection circuits 323, and a plurality of pads 322. is provided.
  • the plurality of pads 322 are arranged along the longitudinal direction of the analog circuit section 32. As shown in FIGS. 15 and 16, the plurality of pads 322 are arranged along the edge of the analog circuit section 32 on the side opposite to the side adjacent to the digital circuit section 331. That is, a plurality of pads 322 are arranged along each side 31a, 31b, 31c, and 31d of the integrated circuit 3.
  • FIGS. 15 and 16 show a state in which the plurality of pads 322 are arranged in a line
  • the present invention is not limited to this. It is also possible to arrange the plurality of pads 322 by shifting the distances from the sides 31a, 31b, 31c, and 31d, for example, by arranging the plurality of pads 322 in a staggered manner.
  • Each of the plurality of IO protection circuits 323 and each of the plurality of pads 322 are a pair.
  • the IO protection circuit 323 is provided adjacent to the inside of the integrated circuit 3 at the plurality of pads 322 .
  • the positional relationship between the pad 322 and the IO protection circuit 323 is not particularly limited.
  • the pad 322 may be stacked on the IO protection circuit 323 in the thickness direction of the integrated circuit 3, or the pad 322 and the IO protection circuit may be stacked in the direction along the surface of the integrated circuit 3 without being stacked.
  • 323 can also be arranged in a row.
  • the analog circuit section 32 receives an analog signal from the magnetic detection element 4 through a pad 322 , an IO protection circuit 323 , and a sample hold circuit 303 .
  • the sample hold circuit 303 temporarily stores the analog signal of the magnetic detection element 4.
  • the amplifier circuit 327 amplifies the signal from the sample and hold circuit 303.
  • the analog signal amplified by the amplifier circuit 327 is converted into a digital signal by the AD conversion circuit 304.
  • a wiring region 324 is provided between the IO protection circuit 323 and the sample hold circuit 303 to connect them.
  • the plurality of pads 322 are arranged along one edge of the analog circuit section 32.
  • the edge where the plurality of pads 322 are adjacent to each other is referred to as a first edge 32z.
  • a plurality of IO protection circuits 323 are arranged adjacent to the plurality of pads 322 on the side opposite to the first edge 32z.
  • a wiring region 324 is formed at a position adjacent to the plurality of IO protection circuits 323 on the opposite side from the plurality of pads 322 .
  • the wiring region 324 is formed to be elongated in the arrangement direction of the plurality of IO protection circuits 323, that is, to be elongated in the longitudinal direction of the analog circuit section 32.
  • a sample hold circuit 303 is arranged at a position adjacent to the wiring region 324 on the opposite side from the plurality of IO protection circuits 323 .
  • the sample hold circuit 303 is also formed to be elongated in the longitudinal direction of the analog circuit section 32. However, the sample and hold circuit 303 has a shorter length in the longitudinal direction than the wiring region 324.
  • An amplifier circuit 327 is arranged at a position adjacent to the sample hold circuit 303 on the opposite side from the wiring region 324 .
  • an AD conversion circuit 304 is arranged in a position adjacent to the sample and hold circuit 303 with respect to the amplifier circuit 327 .
  • the amplifier circuit 327 and the AD conversion circuit 304 also have an elongated shape in the longitudinal direction of the analog circuit section 32.
  • the lengths of the amplifier circuit 327 and the AD conversion circuit 304 in the longitudinal direction are approximately equal to the lengths of the sample and hold circuit 303 in the longitudinal direction.
  • pulse energization circuits 302 are arranged adjacent to the sample and hold circuit 303, the amplifier circuit 327, and the AD conversion circuit 304 on both sides in the longitudinal direction.
  • the four analog circuit sections 32a, 32b, 32c, and 32d have similar structures.
  • the orientation of the four analog circuit sections 32a, 32b, 32c, and 32d in the integrated circuit 3 is different from each other, and all are arranged so that the pads 322 are on the outside as described above (see FIG. 15).
  • a portion of the plurality of pads 322 in each analog circuit section 32 is electrically connected to the magnetic detection element 4.
  • each of the plurality of pads 322 is connected, for example, as follows.
  • Pads 322x and 322y are electrically connected to both ends of magnetically sensitive body 41 of MI element 4, respectively, and pads 322v and 322w are electrically connected to both ends of detection coil 42 of MI element 4, respectively.
  • Pads 322a, 322b, 322c, and 322d are electrically connected to a power source or ground.
  • FIG. 17 is a plan view of the back surface of the integrated circuit 3 according to the fifth embodiment.
  • a plurality of solder balls 351 are uniformly arranged on the back surface of the integrated circuit 3.
  • the pads 322 and 334 in the integrated circuit 3 shown in FIGS. 15 and 16 are connected to a portion of the solder ball 351 via wiring within the wiring board 2.
  • unnecessary dummy solder balls 351 are also arranged in order to make the shapes and gaps of the solder balls uniform when assembling the plurality of uniformly arranged solder balls 351.
  • the material of the solder ball 351 is preferably a non-magnetic material, but a magnetic material may also be used.
  • FIG. 18 is a sectional view of the magnetic sensor device 1 according to the fifth embodiment.
  • the magnetic detection element 4 is mounted on the wiring board 2 by wire bonding, and the integrated circuit 3 is mounted by ball bonding (flip chip mounting) with the back surface with the solder balls 351 facing the wiring board 2.
  • the magnetic sensing element 4 mounted by wire bonding (bonding wire 8) is connected to the relay pads 61, 62 (see FIG. 3) of the wiring board 2, and the integrated circuit 3 mounted by ball bonding (solder ball 351) is connected to the wiring. It is connected to the chip connection pad 22 (see FIG. 3) of the substrate 2.
  • the magnetic detection element 4 and the integrated circuit 3 are connected through a wiring layer 231 of the wiring board 2.
  • the pad 322 in the analog circuit section 32 and the pad 334 in the digital circuit section 331 are connected to the wiring board 2, and can be connected to the magnetic detection element 4, etc., external to the integrated circuit 3, or external to the magnetic sensor device 1. Become.
  • the wiring board 2 includes a conductor layer 232 having an electromagnetic shielding function, such as a ground layer, between the wiring layer 231 connected to the pad 334 and the magnetic detection element 4 and the integrated circuit 3. has. Note that an example of the circuit configuration of the magnetic sensor device 1 of this embodiment is based on that shown in FIG. 20, which will be described later.
  • the integrated circuit 3 has a plurality of analog circuit sections 32 electrically connected to each of the plurality of magnetic detection elements 4, thereby independently controlling the plurality of analog circuit sections 32.
  • the integrated circuit 3 has a plurality of analog circuit sections 32 electrically connected to each of the plurality of magnetic detection elements 4, thereby independently controlling the plurality of analog circuit sections 32.
  • the integrated circuit 3 has a plurality of analog circuit sections 32 electrically connected to each of the plurality of magnetic detection elements 4, thereby independently controlling the plurality of analog circuit sections 32. can.
  • the integrated circuit 3 has a plurality of analog circuit sections 32 electrically connected to each of the plurality of magnetic detection elements 4, thereby independently controlling the plurality of analog circuit sections 32. can.
  • functions such as a low power consumption mode in which only two magnetic signals are output to the outside because four magnetic signals are not required. That
  • the analog circuit section 32 and the magnetic detection element 4 that are connected to each other are adjacent to each other via each side 31a, 31b, 31c, and 31d of the integrated circuit 3. Therefore, the distances between the plurality of magnetic detection elements 4 and the analog circuit section 32 of the integrated circuit 3 can be set at equal intervals. Thereby, it is possible to suppress variations in detection signals due to physical arrangement, and furthermore, it is possible to reduce variations due to the time of signal exchange between the analog circuit section 32 and the magnetic detection element 4.
  • the output circuit 332 is arranged between the plurality of analog circuit sections 32.
  • the wiring distance between the output circuit 332 and each of the plurality of analog circuit sections 32 can be easily shortened.
  • the processing speed of the detection signal of the magnetic detection element 4 can be easily increased, and superimposition of noise can be reduced.
  • variations in wiring distance between the output circuit 332 and each of the plurality of analog circuit sections 32 can be easily reduced.
  • the distance between the output circuit 332 and the magnetic detection element 4 can be secured, it is possible to suppress communication signals between the output circuit 332 and the outside from affecting the magnetic detection element 4. can.
  • the output circuit 332 in the central area of the integrated circuit 3, the physical distance from each of the plurality of analog circuit sections 32 is equalized, and thermal noise caused by the operating current generated in the output circuit 332 is reduced by the power supply and ground. The influence of can be made almost equal to each magnetic detection element 4.
  • the longitudinal directions of the analog circuit sections 32a, 32b, 32c, and 32d are parallel to the sides 31a, 31b, 31c, and 31d of the adjacent integrated circuits 3. Thereby, the distance between the analog circuit section 32 and the magnetic detection element 4 can be shortened.
  • the integrated circuit 3 is flip-chip mounted on the wiring board 2. This makes it possible to arrange the output circuit 332 in the central region of the integrated circuit 3, making it possible to easily output signals to the outside via the pads 334. Further, since the integrated circuit 3 is flip-chip mounted on the wiring board 2, there is no need to use bonding wires for connection between the integrated circuit 3 and the wiring board 2. Therefore, it is possible to eliminate the influence of the magnetic field on the integrated circuit 3 due to the current flowing through the bonding wire, which is a concern in the case of wire bonding mounting. Other than that, this embodiment has the same configuration and effects as the second embodiment.
  • FIG. 19 is a plan view of the magnetic sensor device 1 according to the sixth embodiment. In this embodiment, changes from Embodiment 5 (FIG. 15) will be explained in detail.
  • the integrated circuit 3 has a PLL circuit 335, a BGR circuit 336, an internal power generation circuit 337, a fuse circuit 338, and a decoupling circuit 339 formed in an area where the digital circuit section 31 and the four analog circuit sections 32 are not formed. ing. These circuits are formed in spaces that are adjacent to the analog circuit sections 32a and 32b on both sides in the X direction and also adjacent to both sides of the analog circuit sections 32c and 32d in the Y direction. .
  • the PLL circuit 335 is a circuit composed of a frequency divider, a multiplier, a phase comparator, and a VCO (Voltage Controlled Oscillator), and generates the clock necessary for the integrated circuit 3 based on the clock signal input from the outside. do.
  • the BGR circuit 336 generates an absolute reference voltage (or current) that is independent of power supply voltage, temperature, process, and the like.
  • the internal power generation circuit 337 is a circuit that generates the internal power required by the integrated circuit 3.
  • the fuse circuit 338 is a circuit that turns off the MOSFET and disconnects the load (resistance) when overcurrent is detected.
  • the fuse circuit 338 outputs a signal of "1" when the load (resistance) is disconnected, and outputs a signal of "0" when the load (resistance) is not disconnected.
  • a plurality of fuses are arranged in the fuse circuit 338.
  • the digital circuit section 31 combines signals from a plurality of fuses to set register settings and product codes.
  • the decoupling circuit 339 is a circuit that suppresses noise from the power supply and ground of the analog circuit section 32 and the digital circuit section 331.
  • an SRAM 340 is formed in the digital circuit section 331 of the integrated circuit 3.
  • the SRAM 340 mainly stores digital signals generated by the AD conversion circuit 304 temporarily. Further, the SRAM 340 is also utilized in the arithmetic processing circuit. Although not shown, the arithmetic processing circuit is part of the digital circuit section 331.
  • An arithmetic processing circuit requires multiple signals (information). As an example, a plurality of digital signals generated by the AD conversion circuit 328 are used to perform average addition (processing), and then the data for the calculation process is temporarily stored depending on the situation.
  • FIG. 20 shows an example of a part of the circuit configuration of the magnetic sensor device 1 of this embodiment.
  • the figure shows one of the plurality of MI elements 4 included in the magnetic sensor device 1 and one analog circuit section 32 connected thereto.
  • the pulse current supply circuit 302 can control whether or not a pulse current is applied to or from the magnetically sensitive body 41 of the MI element 4 . This control generates a voltage (induced electromotive force) across the detection coil 42 of the MI element 4.
  • the sample and hold circuit 303 receives voltages (signals) 1001 and 1002 generated across the detection coil 42 as input. Input signals 1001 and 1002 are temporarily stored in a sample hold circuit 303.
  • the sample hold circuit 303 includes a switch 51 and a capacitor 52.
  • the temporarily stored analog signals 1003 and 1004 are amplified by the amplifier circuit 327.
  • the analog signals 1005 and 1006 amplified by the amplifier circuit 327 are converted from analog signals to digital signals 1007 by the AD conversion circuit 304.
  • the analog signals 1001 and 1002 are precharged to a predetermined potential in a precharge circuit 50 for a certain period.
  • this embodiment by efficiently arranging each circuit in the integrated circuit 3, multiple functions can be incorporated without increasing the occupied area.
  • this embodiment has the same configuration and effects as the fifth embodiment.
  • FIG. 21 is a plan view of the magnetic sensor device 1 according to the seventh embodiment.
  • This embodiment differs from Embodiment 5 (FIG. 14) in that magnetic detection elements 4c and 4d having magnetic sensing directions in the Y direction are not mounted. Additionally, this embodiment differs from the fifth embodiment in that analog circuit section 32 is not provided at a position adjacent to two sides 31c and 31d along the Y direction of integrated circuit 3.
  • the magnetic sensor device 1 of this embodiment has two magnetic detection elements 4a and 4b having a magnetic sensing direction in the X direction, similarly to the third embodiment (FIG. 11).
  • the integrated circuit 3 is provided with two analog circuit sections 32a and 32b connected to these magnetic detection elements 4a and 4b, respectively.
  • the rest has the same configuration and effects as the fifth embodiment.
  • the magnetic sensor device can provide a magnetic sensor device that facilitates highly accurate magnetic detection and is easy to downsize.
  • the magnetic sensor device can be applied, for example, to a foreign object detection device that detects a foreign object (magnetic material) mixed in food or the like, a magnetic detection device used in an automatic driving system in transportation equipment, and a medical device that detects biomagnetism.
  • a foreign object detection device that detects a foreign object (magnetic material) mixed in food or the like
  • a magnetic detection device used in an automatic driving system in transportation equipment and a medical device that detects biomagnetism.
  • a wide variety of uses are possible, such as being mounted on a magnetic detection device or the like.
  • a wiring board a plurality of magnetic detection elements mounted on the wiring board; a rectangular integrated circuit mounted on the wiring board and electrically connected to the magnetic detection element; The plurality of magnetic detection elements are arranged outside the integrated circuit when viewed from the normal direction of the wiring board, A magnetic sensor device, wherein the magnetic sensing elements whose magnetic sensing directions are parallel to each other are arranged at least at positions along each of two opposing sides of the integrated circuit.
  • a magnetic sensor device wherein the magnetic sensing element has an elongated shape, and a longitudinal direction of the magnetic sensing element is parallel to a side of the adjacent integrated circuit.
  • the wiring board includes a relay pad that constitutes a part of the electrical path between the integrated circuit and the magnetic detection element, and connection wiring that electrically connects the relay pad and the integrated circuit.
  • the relay pad and the magnetic sensing element are connected by a bonding wire, and when viewed from the normal direction of the wiring board, the bonding wire is located at a position that does not overlap with the integrated circuit.
  • the relay pad is located at a position farther from the integrated circuit than a virtual straight line obtained by extending each of the four sides of the integrated circuit, when viewed from the normal direction of the wiring board, [4] The magnetic sensor device described in . [6] The magnetic sensor device according to any one of [1] to [5], wherein the magnetic detection element is a magnetoimpedance element.
  • the integrated circuit has a plurality of analog circuit sections connected to each of the plurality of magnetic detection elements, and the analog circuit section includes a current application circuit that applies a current to the magnetic detection element;
  • the analog circuit section has at least a sample hold circuit into which the output signal of the magnetic detection element is input, and an AD conversion circuit that converts the analog signal temporarily stored in the sample hold circuit into a digital signal, and the analog circuit section is connected to each other. and the magnetic sensing element are adjacent to each other via each side of the integrated circuit, the magnetic sensor device according to any one of [1] to [6].
  • the magnetic device according to [7], wherein an output circuit for outputting a signal from the integrated circuit to the outside is arranged between the plurality of analog circuit sections when viewed from the normal direction of the wiring board. sensor device.
  • the magnetic detection element has an elongated shape, the longitudinal direction of the magnetic detection element is parallel to the side of the adjacent integrated circuit, the analog circuit section has an elongated shape, and the analog The magnetic sensor device according to [7] or [8], wherein the longitudinal direction of the circuit section is parallel to the side of the adjacent integrated circuit.
  • the magnetic sensing element has four or more of the above magnetic sensing elements, and the magnetic sensing element is arranged at a position along each of the four sides of the integrated circuit when viewed from the normal direction of the wiring board, and the magnetic sensing element is arranged at a position along each of four sides of the integrated circuit.
  • the circuit has four or more of the analog circuit units, and the analog circuit units are arranged at positions along each of the four sides of the integrated circuit when viewed from the normal direction of the wiring board, [7 ] to [9].
  • the magnetic sensor device according to any one of [9].

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Abstract

配線基板（２）と、配線基板（２）に実装された複数の磁気検出素子（４）と、複数の磁気検出素子（４）と電気的に接続された矩形状の集積回路（３）と、を有し、配線基板（２）の法線方向から見て、複数の磁気検出素子（４）は、集積回路（３）の外側に配置されており、少なくとも、集積回路（３）における互いに対向する２辺（３１ａ）、（３１ｂ）、（３１ｃ）、（３１ｄ）のそれぞれに沿う位置に、感磁方向が互いに平行な磁気検出素子（４）が配置されている、磁気センサ装置（１）である。

Description

磁気センサ装置
　本発明は、磁気センサ装置に関する。
　磁気センサ装置として、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
　以下、図１３を用いながら、特許文献１で開示された従来技術の磁気センサ装置について、説明をする。図１３（ａ）に示すように、磁気センサ装置９は、基板上または基板内に形成された半導体層からなる十字型の感磁部を有するホール素子９１と、ホール素子９１から信号が入力される集積回路９２とを備え、ホール素子９１と集積回路９２が矩形状の樹脂パッケージ９３の中に設けられている。図１３（ｂ）に示すように、ホール素子９１と、集積回路９２と、がボンディングワイヤで接続され、集積回路９２と、外部と電気的に接続される外部パッドと、がボンディングワイヤで接続されている。
　このように、磁気センサ装置９は、Ｓｉｐ（Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｐａｃｋｅｇｅ）にて構成されている。
　また、上記磁気センサ装置９においては、図１３（ａ）のように、装置本体を平面視したときに、装置本体の中心位置から感磁部の中心までの距離Ｌ１が、装置本体の中心から感磁部の十字型の中心を繋いだ直線の軸方向の磁気センサ装置９の長さＬ２の１０％以上３２％以下となる位置に感磁部が配置されている。
　上記磁気センサ装置９は、装置本体を平面視したときに、感磁部の十字型を構成する２辺がなす軸各々が、矩形状の樹脂パッケージ９３の長辺に対し垂直または平行である。
　近年、複数の磁気検出素子を利用した磁気センサ装置によるシステム開発が活況である。例えば、食品異物検知装置の産業分野、自動運転装置の輸送機器分野、脳や心臓を計測する医療分野で上記のシステムが適用されている。上記３分野の共通点は、複数の磁気検出素子を設けて対象物の位置を、より高精度に検出する点である。そのため、磁気センサ装置から得られる情報は非常に重要アイテムの１つとなっている。上記３分野に限らず、近年、複数の磁気検出素子を搭載した磁気センサ装置が求められると共に、その検出精度についても、より高いものが求められている。
特開２０１４－１６３７０２号公報
　しかしながら、そもそも、特許文献１に開示された磁気センサ装置は、基板上に搭載されたホール素子が１個であり、基板上に複数個の磁気検出素子を配置する構成は、特許文献１には記載されていない。
　その一方で、上述のように、感磁方向が互いに平行な複数の磁気検出素子を用いて磁気検出を行うことが要望されている。
　このような磁気センサ装置において、集積回路と複数の磁気検出素子との位置関係は、高精度の磁気検出を容易にすると共に装置の小型化を図るうえで、重要な要素となりうる。しかし、上記特許文献１には、上述のように、ホール素子（磁気検出素子）が１個搭載された磁気センサ装置が示されているのみであるため、集積回路と複数の磁気検出素子との位置関係については、何ら考慮されていない。
　上記課題に鑑み、本発明は、高精度の磁気検出を容易にすると共に小型化を図りやすい、磁気センサ装置を提供しようとするものである。
　上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る磁気センサ装置は、
　配線基板と、
　該配線基板に実装された複数の磁気検出素子と、
　上記配線基板に実装されると共に上記磁気検出素子と電気的に接続された矩形状の集積回路と、を有し、
　上記配線基板の法線方向から見て、上記複数の磁気検出素子は、上記集積回路の外側に配置されており、
　少なくとも、上記集積回路における互いに対向する２辺のそれぞれに沿う位置に、感磁方向が互いに平行な上記磁気検出素子が配置されている、磁気センサ装置である。
　上記磁気センサ装置においては、少なくとも、上記集積回路における互いに対向する２辺のそれぞれに沿う位置に、感磁方向が互いに平行な上記磁気検出素子が配置されている。それゆえ、複数の磁気検出素子と集積回路との間の距離を短くすると共に当該距離のばらつきを抑制しつつ、磁気センサ装置全体の小型化を図りやすい。すなわち、複数の磁気検出素子と集積回路との間の距離を短くすると共に距離のばらつきを抑制することにより、電気信号へのノイズの重畳を抑制して、精度の高い検出が可能となる。また、上記のような集積回路と複数の磁気検出素子との配置関係とすることで、配線基板上におけるこれらの要素の搭載スペースをコンパクトにしやすく、磁気センサ装置の小型化を図りやすい。
　以上のように、上記態様によれば、高精度の磁気検出を容易にすると共に小型化を図りやすい、磁気センサ装置を提供することができる。
実施の形態１に係る磁気センサ装置の平面図である。 実施の形態１における、中継パッドと組立用アライメントマークの配置を説明する磁気センサ装置の平面図である。 実施の形態１における、集積回路及び磁気検出素子を取り除いた状態の磁気センサ装置の平面図である。 図１のIV－IV線矢視断面図である。 図１のＶ－Ｖ線矢視断面図である。 実施の形態１における、ＭＩ素子の平面図である。 実施の形態１における、集積回路のブロック図である。 実施の形態１における、（ａ）対象磁場が強い場合を想定した対象磁場の検出方法の一例、（ｂ）対象磁場が弱い場合を想定した対象磁場の検出方法の一例、をそれぞれ説明する図である。 実施の形態１における、対象物の位置を検出する手段の一例を示す図である。 実施の形態２における、磁気センサ装置の平面図である。 実施の形態３に係る磁気センサ装置の平面図である。 実施の形態４に係る磁気センサ装置の平面図である。 （ａ）は、従来の磁気センサ装置の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるXIIIb－XIIIb矢視断面図である。 実施の形態５における、磁気センサ装置の平面図である。 実施の形態５における、集積回路の平面図である。 実施の形態５における、アナログ回路部の平面図である。 実施の形態５における、集積回路の裏面の平面図である。 実施の形態５における、磁気センサ装置の断面図である。 実施の形態６における、磁気センサ装置の平面図である。 実施の形態６における、磁気センサ装置の一部の回路図である。 実施の形態７における、磁気センサ装置の平面図である。
　以下、各実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明をする。
　なお、以下で説明する各実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すもので、実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明されるものとする。
　また、本開示の磁気センサ装置について、実施の形態に基づいて説明してきたが、本開示に係る磁気センサ装置は、以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の実施の形態や、以下の実施の形態に対して本開示の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示に係る磁気センサ装置を内蔵した各種機器も本開示に含まれる。
（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に係る磁気センサ装置１の構成例を示す平面図である。
　同図において、磁気センサ装置１は、配線基板２に実装された、矩形状の集積回路３と、複数の磁気検出素子４と、集積回路３と磁気検出素子４とを電気的に接続するための中継パッド６１、６２と、を備える。また、配線基板２には、集積回路３と磁気検出素子４を位置決めするための組立用アライメントマーク５が形成される。追って説明をするが、中継パッド６１、６２は配線基板２に実装された配線を経由して集積回路３と接続され、磁気検出素子４はボンディングワイヤ８を経由して中継パッド６１、６２と接続される。図示していないが、外部との接続は、配線基板２の裏面（図１は表面）の接続端子部において実現され、接続端子部は、配線基板２に実装された配線を経由して集積回路３に接続される。
　集積回路３は、配線基板２の中央部に配置され、配線基板２よりも小さい。
　少なくとも、集積回路３における互いに対向する２辺のそれぞれに沿う位置に、感磁方向が互いに平行な磁気検出素子４が配置される。磁気センサ装置１は、磁気検出素子４を４個以上有する。配線基板２の法線方向から見て、集積回路３における４辺のそれぞれに沿う位置に、磁気検出素子４が配置される。本形態において、磁気検出素子４は、磁気センサ装置１に４個配置される。
　磁気検出素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのそれぞれは、集積回路３の４辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの外側であって、配線基板２の４辺２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの内側に位置する。対向する２辺に配置された磁気検出素子４同士は「感磁方向が互いに平行」となるように配置される。磁気検出素子４ａと集積回路３の辺３１ａとの間の距離と、磁気検出素子４ｂと集積回路３の辺３１ｂとの間の距離は等距離であり、磁気検出素子４ｃと集積回路３の辺３１ｃとの間の距離と、磁気検出素子４ｄと集積回路３の辺３１ｄとの間の距離は、等距離である。磁気検出素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのそれぞれは、互いに干渉せず、長尺形状を有する。また、磁気検出素子４の長手方向は、隣接する集積回路３の辺に平行である。互いに平行な２つの磁気検出素子４を、集積回路３を挟んで互いに反対側に配置することで、２つの磁気検出素子４同士の間の磁気的な干渉は抑制される。
　なお、磁気検出素子４の感磁方向とは、検出感度が最大となる磁気の向きを表し、「感磁方向が互いに平行」とは、感磁方向が実質的に互いに平行であることを意味し、実使用上の問題が生じない程度の僅かな非平行を排除するものではない。
　また、集積回路３における互いに平行な一対の辺３１ａ、３１ｂと平行な方向をＸ方向とする。集積回路３における互いに平行な他の一対の辺３１ｃ、３１ｄと平行な方向をＹ方向とし、長手方向をＸ方向に向けて配置された磁気検出素子４ａ、４ｂの感磁方向は、Ｘ方向であり、長手方向をＹ方向に向けて配置された磁気検出素子４ｃ、４ｄの感磁方向は、Ｙ方向である。
　図２は、実施の形態１における、中継パッド６１、６２と組立用アライメントマーク５の配置を説明する磁気センサ装置１の平面図である。但し、図１に示した磁気検出素子４の詳細は省く。
　同図に示すように、中継パッド６１、６２は、配線基板２の四隅付近にそれぞれ３個ずつ形成し、配線基板２の上面に印刷形成される。なお、便宜的に、配線基板２の法線方向において、配線基板２に集積回路３が搭載される側（図１、図２における表面）を上側、その反対側を下側として、表現する。
　中継パッド６１、６２は、配線基板２の法線方向から見たとき、集積回路３における４辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのそれぞれを延長した仮想直線ＶＬ１よりも、集積回路３から遠い位置に形成される。
　中継パッド６１、６２は、配線基板２の法線方向から見たとき、磁気検出素子４の幅方向の両側の輪郭線のそれぞれを延長した仮想直線ＶＬ２、ＶＬ３の間に収まり、当該磁気検出素子４の長手方向に隣接する位置に形成される。
　中継パッド６１、６２は、ボンディングワイヤ８により磁気検出素子４と接続される。これにより、配線基板２上のスペースを有効活用し、磁気センサ装置１の小型化を実現する。また、本形態では、集積回路３はボンディングワイヤ８と接続をしないため、集積回路３に対して、ボンディングワイヤ８によるインダクタンスの影響は軽減される。
　組立用アライメントマーク５は、配線基板２の四隅に印刷形成され、例えば、略Ｌ字形状を有する。アライメントマーク５と配線基板２の角との間の距離は、中継パッド６１、６２と配線基板２の角との間の距離よりも短い。なお、アライメントマーク５の形状は、特に略Ｌ字形状に限られず、他の形状とすることもできる。
　図３は、実施の形態１における、集積回路３及び磁気検出素子４を取り除いた状態の磁気センサ装置１の平面図である。
　同図に示すように、中継パッド６１、６２と、集積回路３と、を接続する接続配線１２は、配線基板２の内層に印刷形成される。接続配線１２は、中継パッド６１、６２に接続され、反対側の端部は、集積回路３（ＩＣチップ）を接続するためのチップ接続パッド２２ａ、２２ｂに接続される。
　チップ接続パッド２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、配線基板２の上面に形成され、集積回路３と重なる位置に配置される。なお、チップ接続パッド２２ａは、接続配線１２と接続される。チップ接続パッド２２ｃは、外部と電気的に接続される端子に接続される接続配線（図示略）と接続される。
　図４は、図１のIV－IV線矢視断面図である。
　同図に示すように、配線基板２に対して、同図の左右方向の中央に、集積回路３が配置され、集積回路３の左右の端部のそれぞれからある距離をおいて磁気検出素子４が配置される。左右の磁気検出素子４は、配線基板２の周端部の内側に配置される。集積回路３と磁気検出素子４は、封止樹脂１１で封止される。封止樹脂１１は配線基板２上に形成される。
　図５は、図１のＶ－Ｖ線矢視断面図である。すなわち、同図は、集積回路３の辺３１ｂに沿って配置された磁気検出素子４ｂを通ると共にＹ方向に直交する平面によって、磁気センサ装置１を切った断面の図である。
　同図に示すように、磁気検出素子４ｂが、配線基板２に対して、同図の左右方向の中央に配置されている。そして、磁気検出素子４ｂの左右の端部のそれぞれからある距離をおいて、中継パッド６２と組立用アライメントマーク５が配置されている。磁気検出素子４ｂの左右の端部から配線基板２の端部に向けて順に、中継パッド６２が配線基板２に印刷形成され、組立用アライメントマーク５が配線基板２に印刷形成される。
　他の磁気検出素子４ａ、４ｂ、４ｃに対しても、これらの長手方向の両端部から、所定の距離をおいて、中継パッド６１，６２、アライメントマーク５が、同様に印刷形成されている（図１、図２参照）。
　組立用アライメントマーク５は、配線基板２の周端部の内側に位置する。磁気検出素子４と、中継パッド６１、６２とは、ボンディングワイヤ８により接続される。集積回路３と、磁気検出素子４と、ボンディングワイヤ８と、アライメントマーク５とは、封止樹脂１１で封止される。封止樹脂１１は、配線基板２上に形成される。
　図６は、実施の形態１における、磁気検出素子４としてのＭＩ素子の平面図である。
　磁気検出素子４としては、例えば、マグネトインピーダンス素子（以下の説明では、「ＭＩ素子４」ともいうものとする）を用いることができる。ここでは、ＭＩ素子４を一例として説明する。ＭＩ素子４は、素子基板４０に、アモルファスワイヤからなる感磁体４１と、感磁体４１の周りに絶縁層を介して巻回された検出コイル４２と、外部と電気的に接続するワイヤ用パッド４３と、コイル用パッド４４と、を有する。なお、磁気を検出できる素子であれば、ＭＩ素子以外を、磁気検出素子４として適用することもできる。
　上記のＭＩ素子４を製造する際には、絶縁体からなる素子基板４０に、順に、まずは検出コイル４２の下側半分を形成し、その上に、絶縁膜を形成し、その上に、感磁体４１を配置し、その上に、絶縁膜を再度形成し、その上に、検出コイル４２の上側半分を形成する。検出コイル４２の下側半分と上側半分は、電気的、物理的に接続される。すなわち、検出コイル４２の上側半分と下側半分とを合成することで、１つの検出コイル４２となる。感磁体４１の長手方向は、ＭＩ素子４の長手方向と、一致する。ＭＩ素子４を、図１のように配置した場合、感磁体４１の長手方向は、隣接する集積回路３の各辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄと、平行となる。
　ここで、素子基板４０上には、感磁体４１の両端にそれぞれ電気的に接続される一対のワイヤ用パッド４３と、検出コイル４２の両端にそれぞれ電気的に接続される一対のコイル用パッド４４とが、印刷形成される。ワイヤ用パッド４３と、コイル用パッド４４は、それぞれ、ＭＩ素子４の長手方向の両端部付近に形成される。
　図７は、実施の形態１における、集積回路３のブロック図である。
　同図に示すように、集積回路３は、制御回路３０１と、複数のパルス通電回路３０２と、複数のサンプルホールド回路３０３と、複数のＡＤ（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路３０４と、複数のメモリ３０５と、演算処理回路３０６と、出力回路３０７と、複数の電源回路３０８と、を有する。
　制御回路３０１は、外部からの通信（いわゆる制御信号）を受けて、各回路を制御する。パルス通電回路３０２は、ＭＩ素子４の感磁体４１と接続するチップ接続パッド２２ａと接続されている。パルス通電回路３０２は、感磁体４１に対して、パルス電流を流す、止める、を制御することができる。この制御により、ＭＩ素子４の検出コイル４２の両端に電圧（誘導起電力）が発生する。サンプルホールド回路３０３は、検出コイル４２の両端に接続されたチップ接続パッド２２ｂと接続されており、上記の検出コイル４２の両端に発生した電圧（信号）が入力される。ここで、上記の入力信号は、サンプルホールド回路で一時保存される。次に、一時保存された信号は、ＡＤ変換回路３０４により、アナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された信号は、メモリ３０５で一時保存される。メモリ３０５に保存された信号は、演算処理回路３０６に送られる。演算処理回路３０６においては、例えば、個体ばらつきを抑制するための計算や、対象物の位置検知の計算等が行われる。出力回路３０７は、演算処理回路３０６の結果を、集積回路３の外部に出力する。電源回路３０８は、パルス通電回路３０２や、ＡＤ変換回路３０４や、図示していない増幅回路（アンプ回路）に対し、所望の電源電圧を供給する。なお、ＡＤ変換回路３０４は、上記アナログ信号の増幅をフレキシブルにできるゲインアンプ（増幅回路）機能を、有する。
　なお、外部からの情報をやり取りする通信方式には、例えば、２線式の同期式シリアルインターフェースＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ－Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｔ）や、３線式の同期式シリアル通信があるが、本発明では、特にインターフェースの制約を設けない。どの通信方式を適用してもよい。
　図８は、実施の形態１に係る磁気センサ装置１による、測定対象磁場を高精度に検出する手段の一例を説明する図である。
　先ず、磁場の検出について具体的に説明をする。
　ＭＩ素子４は、感磁体４１にパルス電流を入力したときに、検出コイル４２に生じる誘導起電力を検出することで、ＭＩ素子４の感磁方向に作用する磁場の強さを検出する。すなわち、感磁方向がＸ方向であるＭＩ素子４ａとＭＩ素子４ｂは、Ｘ方向の磁場成分を検出し、感磁方向がＹ方向であるＭＩ素子４ｃとＭＩ素子４ｄは、Ｙ方向の磁場成分を検出する。それゆえ、４つのＭＩ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの検出信号を組み合わせることにより、Ｘ－Ｙ平面に沿った磁場の方向、および、強さを検出することができる。
　図８（ａ）は対象磁場が強い場合を、図８（ｂ）は対象磁場が微弱の場合を、それぞれ想定した説明図である。
　測定対象磁場が強い場合には、図８（ａ）のように、２つのＭＩ素子４ａ、４ｂのうちの一方のＭＩ素子４ａの感磁体４１のみに、右側から左側にパルス電流Ｉｐを入力し、検出コイル４２に生じる誘導起電力を検出する。
　測定対象磁場が弱い場合には、図８（ｂ）のように、ＭＩ素子４ａの感磁体４１と、ＭＩ素子４ｂの感磁体４１との双方に、パルス電流Ｉｐを同じ向きに流す。このとき、ＭＩ素子４ａの検出コイル４２と、ＭＩ素子４ｂの検出コイル４２とを、中継パッド６２αと集積回路３と中継パッド６２βとを介して、電気的に接続しておく。これにより、２つのＭＩ素子４ａ、４ｂが機能的に一体化され、その検出コイルの巻き数が２倍に向上し、検出精度が向上する。すなわち１つのＭＩ素子４のみで検出する場合に比べて、検出コイル４２の両端に生じる誘導起電力Ｖが理想的には２倍となり、特に測定対象磁場が弱い場合に、その測定精度を上げるうえで、重要となる。なお、誘導起電力Ｖの式は、レンツの法則より、Ｖ＝－Ｎｄφ／ｄｔで表すことができる。Ｎはコイルの巻き数、ｄφは磁束変化、ｄｔは時間変化である。
　ここで、測定対象磁場が強い場合において、図８（ｂ）のように２つのＭＩ素子４を機能的に一体化すると、誘導起電力Ｖが測定レンジを超えてしまい、測定不能となることがある。したがって、図８（ａ）に示す方法と図８（ｂ）に示す方法とを組合わせる、すなわち使い分けることで、測定対象磁場が強い場合と、測定対象磁場が弱い場合と、を精度よく検出することが可能となる。すなわち、広ダイナミックレンジを確保することが可能となる。
　なお、上記の説明では、ＭＩ素子４ａ、４ｂを用いたＸ方向成分の磁場測定について、説明したが、ＭＩ素子４ｃ、４ｄを用いたＹ方向成分の磁場測定についても、同様の手法にて、広ダイナミックレンジ化を図ることができる。
　上記の他に、検出精度を向上させる手段として、例えば、ＭＩ素子４ａの検出値Ａと、ＭＩ素子４ｂの検出値Ｂと、を集積回路３のＡＤ変換回路３０４で加算させる、すなわち、Ａ＋Ｂを、検出結果の値とする、という手段がある。更に、ＭＩ素子４ａと、ＭＩ素子４ｂと、の検出感度を、集積回路３にあるＡＤ変換回路３０４を用いて、例えば、対象物に対し、ＭＩ素子４ａの信号には、０ｄＢのゲイン（１倍）をかけて検知し、ＭＩ素子４ｂの信号には、６０ｄＢのゲイン（１０００倍）をかけて検知し、対象物の磁場の強弱を、上記２つの検出結果を基に算出する、という手段もある。
　次に、実施の形態１に係る磁気センサ装置１における、ＭＩ素子４の個体ばらつきの影響の低減を図る手段の一例を、以下に示す。
　複数のＭＩ素子４の間には、感度について個体ばらつきが存在し得る。それゆえ、２つのＭＩ素子４の出力の平均化処理を行うことで、磁気センサ装置１による測定に対するＭＩ素子４の個体ばらつきの影響を低減することができる。例えば、Ｘ方向のＭＩ素子４ａとＭＩ素子４ｂとについて、互いに感磁方向を同じとしたうえで、それぞれの検出値を、集積回路３で平均化する。Ｙ方向のＭＩ素子４ｃの検出値と、ＭＩ素子４ｄの検出値と、の平均化も同様である。このように、Ｘ方向の検出値と、Ｙ方向の検出値と、をそれぞれ平均化することで、ＭＩ素子４間の感度ばらつきが低減する。すなわち、Ｘ方向と、Ｙ方向と、の磁場の検出精度が向上する。
　次に、本形態の磁気センサ装置１を用いて、対象物（磁場発生源）の位置を検出する手段について、図９を参照して説明する。例えば、Ｘ方向のＭＩ素子４ａとＭＩ素子４ｂとを互いに逆向きの感磁方向とし、Ｙ方向のＭＩ素子４ｃとＭＩ素子４ｄとを互いに逆向きの感磁方向とする。例えば、ＭＩ素子４ａの感磁体４１と、ＭＩ素子４ｂの感磁体４１とに、互いに逆向きのパルス電流Ｉｐを流し、ＭＩ素子４ｃの感磁体４１と、ＭＩ素子４ｄの感磁体４１とに、互いに逆向きのパルス電流Ｉｐを流す。そのうえで、磁気の検出を行い、対象物の位置を検出する。但し、この例において、ＭＩ素子４ａと４ｂは同時に検出（検出１）することは可能だが、ＭＩ素子４ａと４ｂが検出中には、ＭＩ素子４ｃと４ｄの検出（検出２）はしない。検出１が終了後、検出２が開始されるものとする。逆に、検出２が終了後、検出１が開始されるものとすることもできる。なお、この検出１と検出２との時間のずれは、ＭＩ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの磁場検出による対象物の位置の検出結果に対し、影響が軽微である。
　ここで、例えば、対象物を検出する領域を大きく４分割して考えることができる。すなわち、磁気センサ装置１の中央の位置Ｃにおいて交わる、Ｙ方向の仮想直線ＶＬ４とＸ方向の仮想直線ＶＬ５とによって、それぞれＸ方向と、Ｙ方向を分割すると、領域を４分割することができる。
　仮に、対象物が、磁気センサ装置１の中央（図９における点Ｃの位置、すなわち、ＭＩ素子４ａとＭＩ素子４ｂとの間の中央であり、ＭＩ素子４ｃとＭＩ素子４ｄとの間の中央である位置）に位置した場合、理想的には、Ｘ方向に感磁方向を有するＭＩ素子４ａとＭＩ素子４ｂとのそれぞれの出力値は、互いに大きさが同じとなると共に逆符号となる。それゆえ、理想的には、ＭＩ素子４ａの出力値とＭＩ素子４ｂの出力値とを合成した値は０となる。同様に、Ｙ方向に感磁方向を有するＭＩ素子４ｃとＭＩ素子４ｄとのそれぞれの出力値は、互いに大きさが同じとなると共に逆符号となる。それゆえ、理想的には、ＭＩ素子４ａの出力値とＭＩ素子４ｂの出力値とを合成した値は０となる。ここで、対象物が、磁気センサ装置１の、図９における左上の領域（仮想直線ＶＬ４よりも左側かつ仮想直線ＶＬ５よりも上側の領域）に位置した場合は、ＭＩ素子４ａは、ＭＩ素子４ｂと比較して、検出値が大きくなり、ＭＩ素子４ｃは、ＭＩ素子４ｄと比較して、検出値が大きくなる。また、例えば、対象物が、磁気センサ装置１の、図９における右下の領域に位置した場合は、ＭＩ素子４ｂは、ＭＩ素子４ａと比較して、検出値が大きくなり、ＭＩ素子４ｄはＭＩ素子４ｃと比較して、検出値が大きくなる。
　このようにして、磁気センサ装置１に対する対象物の位置によって、ＭＩ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのそれぞれの出力値が変動する。これを利用して、対象物の位置を検出することができる。
　なお、上記ＭＩ素子４の感磁方向は、集積回路３により容易に切り替えることができる。
　以上のように、図面を用いて説明した実施の形態１に係る磁気センサ装置１によれば、例えば、微弱な信号から強い信号を受信できる広ダイナミックレンジ化、複数のＭＩ素子を平均化して個体ばらつきの影響を抑制する低ノイズ化、対象物の位置の高精度な検出を、実現することができる。
　なお、本形態の磁気センサ装置１の使用方法は、上記に限らない。使用方法（使用目的）に応じ、集積回路３によって、複数のＭＩ素子４へのパルス電流の通電の仕方や、複数のＭＩ素子４の検出コイル４２の接続の仕方等を種々変更して、磁気センサ装置１を用いることができる。
　上記磁気センサ装置１においては、少なくとも、集積回路３における互いに対向する２辺のそれぞれに沿う位置に、感磁方向が互いに平行な磁気検出素子４が配置されている。それゆえ、複数の磁気検出素子４と集積回路３との間の距離を短くすると共に当該距離のばらつきを抑制しつつ、磁気センサ装置１全体の小型化を図りやすい。すなわち、複数の磁気検出素子４と集積回路３との間の距離を短くすると共に距離のばらつきを抑制することにより、電気信号へのノイズの重畳を抑制して、精度の高い検出が可能となる。また、上記のような集積回路３と複数の磁気検出素子４との配置関係とすることで、配線基板２上におけるこれらの要素の搭載スペースをコンパクトにしやすく、磁気センサ装置１の小型化を図りやすい。
　また、互いに平行な２つの磁気検出素子４を、集積回路３を挟んで互いに反対側に配置することで、２つの磁気検出素子４同士の間の磁気的な干渉を抑制しやすい。
　磁気検出素子４の長手方向は、隣接する集積回路３の辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄにそれぞれ平行である。それゆえ、配線基板２の小型化をより容易にすることができる。
　配線基板２の法線方向から見て、集積回路３における４辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに沿う位置に、磁気検出素子４が配置されている。これにより、４個の磁気検出素子４を、配線基板２上にコンパクトに配置することができる。その結果、４個の磁気検出素子４を備えた磁気センサ装置１の小型化を容易に行うことができるとともに、検出精度を効果的に向上させることができる。
　配線基板２の法線方向から見たとき、ボンディングワイヤ８は、集積回路３と重ならない位置に配置されている。これにより、ボンディングワイヤ８に流れる電流に起因する磁場が、集積回路３に影響を及ぼすことを抑制することができる。その結果、ノイズを効果的に低減し、高精度の磁気検出を容易にすることができる。
　さらに、中継パッド６１、６２は、配線基板２の法線方向から見たとき、仮想直線ＶＬ１よりも、集積回路３から遠い位置に配置されている。これにより、配線基板２上のスペースを有効活用して、より一層の磁気センサ装置１の小型化を図ることができる。
　磁気検出素子４は、ＭＩ素子であるため、検出精度の一層の向上および装置の一層の小型化を容易にすることができる。
　本形態の磁気センサ装置１においては、図１に示すように、集積回路３と、複数の磁気検出素子４と、の間の距離は短く、ほぼ等距離である。それゆえ、複数の磁気検出素子４から得られる信号は、磁気検出素子４の個体ばらつきを除けば、それぞれ理想的には同値となる。また、集積回路３と、複数の磁気検出素子４と、の距離が短いため、外乱ノイズの影響を受けにくい。すなわち、高精度で磁気の検出が可能となる。なお、上記のような集積回路３と、複数の磁気検出素子４と、の配置関係は、配線基板２上の集積度が高くなり、磁気センサ装置１の小型化を図りやすい。
　以上のように、本形態によれば、高精度の磁気検出を容易にすると共に小型化を図りやすい、磁気センサ装置を提供することができる。
（実施の形態２）
　図１０は、実施の形態２に係る磁気センサ装置の平面図である。本形態（図１０）は、実施の形態１（図１）と比べて、中継パッド６１、６２を、配線基板２の四隅にそれぞれ４個ずつ形成した点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
　同図において、中継パッド６１、６２は、配線基板２の四隅付近にそれぞれ４個ずつ形成し、配線基板２の上面に印刷形成される。
　中継パッド６１、６２は、配線基板２の法線方向から見たとき、集積回路３における４辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄのそれぞれを延長した仮想直線ＶＬ１と、ＭＩ素子４の幅方向の配線基板２の辺２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ側に近い側の輪郭線を延長した仮想直線ＶＬ３と、の間に収まった位置に形成される。
　中継パッド６１、６２は、ボンディングワイヤ８により、ＭＩ素子４のワイヤ用パッド４３と接続される。すなわち、ＭＩ素子４のそれぞれは独立となり、個別で制御が可能となる。
　以上のように、図面を用いて説明した実施の形態２に係る磁気センサ装置１によれば、磁気センサ装置１は、中継パッド６１と、ＭＩ素子４のワイヤ用パッド４３とが、一対一で、ボンディングワイヤ８にて、それぞれ接続される。これにより、４辺に配置されたＭＩ素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを、より独立にて制御しやすくすることができる。これは、ＭＩ素子４の制御の幅が広がることを意味する。また、上記の機能を実装しつつ、磁気センサ装置１のサイズの小型化も実現できる。
　その他、実施の形態１と同様の構成及び作用効果を有する。
（実施の形態３）
　図１１は、実施の形態３に係る磁気センサ装置の平面図である。本形態（図１１）は、実施の形態２（図１０）と比べて、Ｙ方向に感磁方向を有するＭＩ素子４ｃ、４ｄが搭載されていない点が異なっている。以下、異なる点を中心に説明する。
　同図において、配線基板２に搭載するＭＩ素子４は、２個である。磁気センサ装置１は、集積回路３における互いに対向する２辺３１ａ、３１ｂに沿う位置に、それぞれＭＩ素子４ａ、４ｂを配置する。２個のＭＩ素子４は、感磁方向をＸ方向に向ける。配線基板２に形成される中継パッド６１、６２は、併せて８個となる。なお、上記の構成は、Ｘ方向で説明しているが、物理的位置を９０度ローテーションしたＹ方向でもよい。
　以上のように、図面を用いて説明した実施の形態３に係る磁気センサ装置１は、実施の形態１及び実施の形態２の磁気センサ装置１に比べて、感磁方向がＹ方向のＭＩ素子４を省いたものとなっている。それゆえ、実施の形態１、実施の形態２と、比較し、Ｘ方向のサイズを縮小できる分、より小型化が可能となる。
　その他、実施の形態１と同様の構成及び作用効果を有する。
（実施の形態４）
　図１２は、実施の形態４に係る磁気センサ装置１の平面図である。同図に示すように、本形態の磁気センサ装置１は、実施の形態３の磁気センサ装置１（図１１）と比べて、ＭＩ素子４a、４ｂの長手方向の長さを小さくしている。以下、異なる点を中心に説明する。
　同図において、中継パッド６１、６２は、仮想直線ＶＬ１よりも、Ｘ方向の内側に配置される。ここで、仮想直線ＶＬ１は、集積回路３におけるＸ方向の両側の辺３ｃ、３ｄをそれぞれＹ方向に延長した直線である。
　以上のように、図面を用いて説明した実施の形態４に係る磁気センサ装置１によれば、磁気センサ装置１は、実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３と、比較して、Ｘ方向のサイズが縮小した分、より小型化が可能となる。
　その他、実施の形態１と同様の構成及び作用効果を有する。
（実施の形態５）
　図１４は、実施の形態５に係る磁気センサ装置１の平面図である。本形態において、複数の磁気検出素子４と、集積回路３などは、配線基板２に形成される。複数の磁気検出素子４と、集積回路３とは、図１と図３で説明した通り、配線基板２にある中継パッド６１、６２と、接続配線１２と、接続パッド２２とを介して接続される。ここで、集積回路３の構成について詳細に説明をする。集積回路３の裏面はシリコン基板である。集積回路３の表面は配線基板２に接続するための各接続パッド上に形成されたはんだボール（後述する図１７、図１８における符号３５１参照）が配置されている。このような集積回路３の形態を配線基板２に接続するには、集積回路３を表裏反転させ、はんだボールを配線基板２に接着（フリップチップ実装）させる。すなわち、図１４で示されている集積回路３は、図１５で示されている集積回路３を裏向きにした状態を表している。
　図１５は、本形態に係る集積回路３の平面図である。集積回路３は、複数の磁気検出素子４のそれぞれに接続された複数のアナログ回路部３２を有する。本形態において、集積回路３は、アナログ回路部３２と、デジタル回路部３３１と、出力回路３３２と、で構成される。本形態において、集積回路３は、４個の磁気検出素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのそれぞれに電気的に接続された４個のアナログ回路部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを有する。
　アナログ回路部３２は、電流印加回路３０２と、サンプルホールド回路３０３と、ＡＤ変換回路３０４と、を少なくとも有する。電流印加回路３０２は、磁気検出素子４に電流を印加する回路である。本形態において、電流印加回路３０２は、磁気検出素子４（より具体的にはＭＩ素子４の感磁体４１）にパルス電流を印加するパルス通電回路である。以下において、パルス通電回路３０２とも表現する。なお、電流印加回路３０２としては、パルス通電回路に限らず、例えば、高周波電流を磁気検出素子４に印加する回路とすることもできる。サンプルホールド回路３０３には、磁気検出素子４の出力信号が入力される。ＡＤ変換回路３０４は、サンプルホールド回路３０３に一時保存されたアナログ信号をデジタル信号へ変換する。
　互いに接続されるアナログ回路部３２と磁気検出素子４とは、集積回路３の各辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを介して互いに隣接している。すなわち、図１４に示すように、アナログ回路部３２ａと磁気検出素子４ａとは、集積回路３の辺３１ａを介して隣接し、アナログ回路部３２ｂと磁気検出素子４ｂとは、集積回路３の辺３１ｂを介して隣接し、アナログ回路部３２ｃと磁気検出素子４ｃとは、集積回路３の辺３１ｃを介して隣接し、アナログ回路部３２ｄと磁気検出素子４ｄとは、集積回路３の辺３１ｄを介して隣接している。
　アナログ回路部３２は長尺形状を有し、アナログ回路部３２の長手方向は、隣接する集積回路３の辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに平行である。
　図１４、図１５に示すように、４つのアナログ回路部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、配線基板２の法線方向から見て、集積回路３における４つの辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄにそれぞれ沿う位置に配置されている。配線基板２の法線方向から見たとき、複数のアナログ回路部３２の間に、集積回路３から外部へ信号を出力する出力回路３３２が配置されている。
　本形態においては、配線基板２の法線方向から見たとき、集積回路３における互いに対向する２辺３１ａ、３１ｂに沿う位置に配置された複数のアナログ回路部３２ａ、３２ｂの間であって、かつ、集積回路３における互いに対向する他の２辺３１ｃ、３１ｄに沿う位置に配置された複数のアナログ回路部３２ｃ、３２ｄの間に、出力回路３３２が配置されている。
　出力回路３３２は、集積回路３の中央領域に設けられたデジタル回路部３３１の領域に形成されている。デジタル回路部３３１は、４つのアナログ回路部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの間に配置されている。
　アライメントマーク３４１は、集積回路３の４つの角部付近に形成する。なお、アライメントマーク３４１は略Ｌ字形状としているが、特に形状は限定されるものではない。
　デジタル回路部３３１の領域には、さらに、出力回路３３２を外部に接続するための複数の通信用のパッド３３４が設けられている。出力回路３３２とパッド３３４との間には、入力端子に加わるＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｏｒ　Ｓｔａｔｉｃ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）サージから回路を保護するＩＯ保護回路３３３が設けられている。
　図１６は、実施の形態５に係るアナログ回路部３２の平面図である。
　アナログ回路部３２には、上述した、パルス通電回路３０２と、サンプルホールド回路３０３と、ＡＤ変換回路３０４とが設けられ、さらに、増幅回路３２７と、複数のＩＯ保護回路３２３と、複数のパッド３２２とが設けてある。
　複数のパッド３２２は、アナログ回路部３２の長手方向に沿って配列されている。図１５、図１６に示すように、複数のパッド３２２は、アナログ回路部３２における、デジタル回路部３３１に隣接する側と反対側の端縁に沿って配置されている。すなわち、集積回路３の各辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに沿う位置に複数のパッド３２２が配置されている。なお、図１５、図１６においては、複数のパッド３２２が一列に配列された状態を示したが、これに限られない。複数のパッド３２２を、例えば、千鳥配置するなど、辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄからの距離をずらして、複数のパッド３２２を配置することも可能である。
　複数のＩＯ保護回路３２３のそれぞれと、複数のパッド３２２のそれぞれとは、対である。ＩＯ保護回路３２３は、複数のパッド３２２における、集積回路３の内側に隣接して設けてある。なお、パッド３２２とＩＯ保護回路３２３との位置関係は、特に限定されるものではない。例えば、集積回路３の厚み方向において、ＩＯ保護回路３２３上にパッド３２２が積層された状態とすることもできるし、積層されずに集積回路３の表面に沿った方向にパッド３２２とＩＯ保護回路３２３とが並んだ状態とすることもできる。
　アナログ回路部３２は、磁気検出素子４のアナログ信号を、パッド３２２と、ＩＯ保護回路３２３と、サンプルホールド回路３０３とで受ける。サンプルホールド回路３０３は、磁気検出素子４のアナログ信号を一時記憶する。増幅回路３２７は、サンプルホールド回路３０３の信号を増幅する。増幅回路３２７で増幅されたアナログ信号を、ＡＤ変換回路３０４がデジタル信号に変換する。なお、ＩＯ保護回路３２３と、サンプルホールド回路３０３と、の間には双方を接続する配線領域３２４が設けてある。
　ここで、アナログ回路部３２における、複数の要素の配置の一例について、詳細に説明する。
　上述のように、複数のパッド３２２は、アナログ回路部３２における一方の端縁に沿って配列されている。この複数のパッド３２２が隣接する端縁を、第１端縁３２ｚという。複数のパッド３２２に対して、第１端縁３２ｚと反対側に、隣接して、複数のＩＯ保護回路３２３が配置されている。そして、複数のＩＯ保護回路３２３に対して、複数のパッド３２２と反対側に隣接する位置に、配線領域３２４が形成されている。配線領域３２４は、複数のＩＯ保護回路３２３の配列方向に長尺、すなわちアナログ回路部３２の長手方向に長尺に形成されている。配線領域３２４に対して、複数のＩＯ保護回路３２３と反対側に隣接する位置に、サンプルホールド回路３０３が配置されている。サンプルホールド回路３０３も、アナログ回路部３２の長手方向に長尺に形成されている。ただし、サンプルホールド回路３０３は、配線領域３２４よりも、長手方向の長さが短い。サンプルホールド回路３０３に対して、配線領域３２４と反対側に隣接する位置に、増幅回路３２７が配置されている。さらに、増幅回路３２７に対して、サンプルホールド回路３０３に隣接する位置に、ＡＤ変換回路３０４が配置されている。増幅回路３２７及びＡＤ変換回路３０４も、アナログ回路部３２の長手方向に長尺な形状を有する。増幅回路３２７及びＡＤ変換回路３０４の長手方向の長さは、サンプルホールド回路３０３の長手方向の長さと略同等である。また、サンプルホールド回路３０３、増幅回路３２７、及びＡＤ変換回路３０４に対して、これらの長手方向の両側に隣接する位置に、それぞれパルス通電回路３０２が配置されている。
　４つのアナログ回路部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、互いに同様の構造を有している。集積回路３における４つのアナログ回路部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの配置向きは、互いに異なり、いずれも、上述のように、パッド３２２が外側となるように配置されている（図１５参照）。
　それぞれのアナログ回路部３２における複数のパッド３２２のうちの一部は、磁気検出素子４に電気的に接続される。
　ここで、複数のパッド３２２の接続について詳細に説明をする。
　より具体的には、複数のパッド３２２のそれぞれは、例えば次のように接続されている。パッド３２２ｘ及び３２２ｙは、ＭＩ素子４の感磁体４１の両端にそれぞれ電気的に接続され、パッド３２２ｖ及び３２２ｗは、ＭＩ素子４の検出コイル４２の両端にそれぞれ電気的に接続される。パッド３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄは、電源もしくはグランドに電気的に接続される。
　図１７は、実施の形態５に係る集積回路３の裏面の平面図である。
　集積回路３の裏面には、複数のはんだボール３５１が一様に配置されている。図１５、図１６に示す集積回路３におけるパッド３２２、３３４は、図示を省略するが、配線基板２内の配線を介して、はんだボール３５１の一部と接続する。なお、一様に配置した複数のはんだボール３５１は、組立をする上で、はんだボールの形状と隙間を均一にするために、不要なダミーのはんだボール３５１も配置する。また、はんだボール３５１の材料は非磁性体が好ましいが磁性体でも構わない。
　図１８は、実施の形態５に係る磁気センサ装置１の断面図である。
　磁気検出素子４はワイヤボンディングで配線基板２に実装し、集積回路３ははんだボール３５１のある裏面を配線基板２に向けて、ボールボンディングで実装（フリップチップ実装）される。ワイヤボンディング（ボンディングワイヤ８）で実装された磁気検出素子４は配線基板２の中継パッド６１，６２（図３参照）と接続され、ボールボンディング（はんだボール３５１）で実装された集積回路３は配線基板２のチップ接続パッド２２（図３参照）と接続される。磁気検出素子４と、集積回路３とは、配線基板２の配線層２３１で接続される。これにより、アナログ回路部３２におけるパッド３２２及びデジタル回路部３３１におけるパッド３３４が、配線基板２に接続され、磁気検出素子４等、集積回路３の外部、或いは磁気センサ装置１の外部に接続可能となる。
　また、図１８に示すように、配線基板２は、パッド３３４に接続された配線層２３１と、磁気検出素子４及び集積回路３との間に、グランド層等、電磁遮蔽機能を備える導体層２３２を有する。
　なお、本形態の磁気センサ装置１の回路構成の一例は、後述する図２０に示すものに準ずる。
　上述のように、本形態においては、集積回路３は、複数の磁気検出素子４のそれぞれに電気的に接続された複数のアナログ回路部３２を有することで、複数のアナログ回路部３２を独立制御できる。例えば、４つの磁気検出素子４を設けた場合に、４つの磁気信号を同時（１回）に検出し外部へ出力する高速モードや、４つの磁気信号の位相を検知し順次外部へ出力する位相モードや、４つの磁気信号は不要のため２つ磁気信号のみ外部へ出力する低消費電力モードなど、の機能を有することが可能となる。すなわち、磁気センサ装置１の多機能化が可能となる。
　また、互いに接続されるアナログ回路部３２と磁気検出素子４とは、集積回路３の各辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを介して隣接している。それゆえ、複数の磁気検出素子４と集積回路３のアナログ回路部３２との距離を等間隔とすることができる。これにより、物理的な配置による検出信号のばらつきを抑制でき、更に、アナログ回路部３２と磁気検出素子４との間の信号授受の時間によるばらつきの低減もできる。
　また、互いに接続されるアナログ回路部３２と磁気検出素子４との距離を短くすることで、検出信号に重畳するノイズを低減することもできる。
　また、配線基板２の法線方向から見たとき、複数のアナログ回路部３２の間に出力回路３３２が配置されている。これにより、出力回路３３２と複数のアナログ回路部３２のそれぞれとの間の配線距離を短くしやすい。これにより、磁気検出素子４の検出信号の処理速度を高めやすく、また、ノイズの重畳を低減することができる。また、出力回路３３２と複数のアナログ回路部３２のそれぞれとの間の配線距離のばらつきを低減しやすい。また、出力回路３３２と磁気検出素子４のとの間の距離を確保することができるため、出力回路３３２と外部との間の通信信号が、磁気検出素子４に影響することを抑制することができる。
　特に、出力回路３３２を集積回路３の中央領域に配置することで、複数のアナログ回路部３２のそれぞれとの物理的距離は等しくなり、出力回路３３２で発生する動作電流による熱ノイズ、電源やグラウンドの影響を、それぞれの磁気検出素子４に対しほぼ等しくできる。
　アナログ回路部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの長手方向は、隣接する集積回路３の辺３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに平行である。これにより、アナログ回路部３２と磁気検出素子４との距離を短縮することができる。
　また、集積回路３は、配線基板２にフリップチップ実装されている。これにより、出力回路３３２を集積回路３の中央領域に配置することが可能となり、パッド３３４を介して容易に外部へ信号を出力することができる。また、集積回路３は、配線基板２にフリップチップ実装されているため、集積回路３と配線基板２との間の接続にボンディングワイヤを用いる必要がない。そのため、ワイヤボンディング実装の場合に懸念される、ボンディングワイヤに流れる電流に起因する磁場の集積回路３への影響を解消することができる。
　その他、実施の形態２と同様の構成及び作用効果を有する。
（実施の形態６）
　図１９は、実施の形態６に係る磁気センサ装置１の平面図である。本形態においては、実施の形態５（図１５）からの変更点について詳細に説明する。
　集積回路３は、デジタル回路部３１と４つのアナログ回路部３２とが形成されていない領域に、ＰＬＬ回路３３５、ＢＧＲ回路３３６、内部電源生成回路３３７、ヒューズ回路３３８、デカップリング回路３３９を形成している。これらの回路は、アナログ回路部３２ａ、３２ｂに対して、Ｘ方向の両側に隣接し、かつ、アナログ回路部３２ｃ、３２ｄに対して、Ｙ方向の両側にも隣接するスペースに、形成されている。
　ＰＬＬ回路３３５は、外部より入力されるクロックの信号を元に、分周器、逓倍器、位相比較器、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｌｅｄ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）で構成された回路で、集積回路３に必要なクロックを生成する。ＢＧＲ回路３３６は、電源電圧、温度、プロセス等に依存しない絶対的な基準電圧（あるいは電流）を生成する。内部電源生成回路３３７は、集積回路３で必要とする内部電源を生成する回路である。ヒューズ回路３３８は、過電流を検知するとＭＯＳＦＥＴをオフして負荷（抵抗）を切断する回路である。ヒューズ回路３３８は、負荷（抵抗）を切断すると、“１”の信号が出力され、切断されないと“０”の信号が出力される。なお、ヒューズ回路３３８には複数のヒューズが配置されている。ここで、デジタル回路部３１は、複数のヒューズの信号を組合せて、レジスタの設定や、製品コードを設定している。デカップリング回路３３９は、アナログ回路部３２や、デジタル回路部３３１の電源とグラウンドの雑音などを抑制する回路である。
　また、集積回路３におけるデジタル回路部３３１には、アナログ回路部３２を制御する制御回路や、出力回路３３２等以外に、ＳＲＡＭ３４０が形成されている。ＳＲＡＭ３４０は、主にＡＤ変換回路３０４で生成されたデジタル信号を一時的に記憶する。また、演算処理回路でもＳＲＡＭ３４０を活用する。なお、図示していないが、演算処理回路は、デジタル回路部３３１の一部である。演算処理回路では、複数の信号（情報）が必要である。一例として、ＡＤ変換回路３２８で生成されたデジタル信号を複数用いて平均加算（処理）などをし、その後、状況に応じて演算処理のデータを一時的に記憶する。
　図２０は、本形態の磁気センサ装置１の回路構成の一部の一例を示すものである。同図は、磁気センサ装置１が備える複数のＭＩ素子４のうちの一つと、これに接続された一つのアナログ回路部３２を表す。パルス通電回路３０２は、ＭＩ素子４の感磁体４１に対して、パルス電流を流す、止める、を制御することができる。この制御により、ＭＩ素子４の検出コイル４２の両端に電圧（誘導起電力）が発生する。サンプルホールド回路３０３は、検出コイル４２の両端に発生した電圧（信号）１００１、１００２が入力される。入力信号１００１と１００２は、サンプルホールド回路３０３で一時保存されている。ここで、サンプルホールド回路３０３は、スイッチ５１と、コンデンサ５２と、で構成されている。次に、一時保存されたアナログ信号１００３と１００４は、増幅回路３２７で増幅される。増幅回路３２７で増幅されたアナログ信号１００５と１００６は、ＡＤ変換回路３０４でアナログ信号からデジタル信号１００７に変換される。なお、アナログ信号１００１、１００２は、ある期間、プリチャージ回路５０で、所定の電位にプリチャージされている。
　本形態においては、集積回路３における各回路の配置を効率的に行うことで、占有面積を増大させることなく、多機能を盛込むことができる。
　その他、実施の形態５と同様の構成及び作用効果を有する。
（実施の形態７）
　図２１は、実施の形態７に係る磁気センサ装置１の平面図である。本形態では、図１４からの変更点について詳細に説明をする。本形態は、実施の形態５（図１４）と比べて、Ｙ方向に感磁方向を有する磁気検出素子４ｃ、４ｄが搭載されていない点が異なる。また、これに伴い、集積回路３におけるＹ方向に沿った２つの辺３１ｃ、３１ｄに隣接する位置にアナログ回路部３２を設けていない点も、実施の形態５とは異なる。
　本形態の磁気センサ装置１は、実施の形態３（図１１）と同様に、Ｘ方向に感磁方向を有する２つの磁気検出素子４ａ、４ｂを有する。そして、集積回路３には、これらの磁気検出素子４ａ、４ｂにそれぞれ接続される２つのアナログ回路部３２ａ、３２ｂが設けてある。
　その他は実施の形態５と同様の構成及び効果を有する。
　以上のように、本開示に係る磁気センサ装置は、高精度の磁気検出を容易にすると共に小型化を図りやすい、磁気センサ装置を、提供することができる。
　なお、本開示に係る磁気センサ装置は、例えば、食品等に混入した異物（磁性体）を検知する異物検知装置、輸送機器における自動運転システムに用いられる磁気検出装置、生体磁気を検出する医療用磁気検出装置等に搭載して用いるなど、多種多様な用途が考えられる。
　本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施の形態に適用することが可能である。
　本発明の特徴を以下の通り示す。
［１］　配線基板と、
　該配線基板に実装された複数の磁気検出素子と、
　上記配線基板に実装されると共に上記磁気検出素子と電気的に接続された矩形状の集積回路と、を有し、
　上記配線基板の法線方向から見て、上記複数の磁気検出素子は、上記集積回路の外側に配置されており、
　少なくとも、上記集積回路における互いに対向する２辺のそれぞれに沿う位置に、感磁方向が互いに平行な上記磁気検出素子が配置されている、磁気センサ装置。
［２］　上記磁気検出素子は長尺形状を有し、上記磁気検出素子の長手方向は、隣接する上記集積回路の辺に平行である、［１］に記載の磁気センサ装置。
［３］　上記磁気検出素子を４個以上有し、上記配線基板の法線方向から見て、上記集積回路における４辺のそれぞれに沿う位置に、上記磁気検出素子が配置されている、［１］又は［２］に記載の磁気センサ装置。
［４］　上記配線基板には、上記集積回路と上記磁気検出素子との間の電気経路の一部を構成する中継パッドと、該中継パッドと上記集積回路とを電気的に接続する接続配線とが形成されており、上記中継パッドと上記磁気検出素子とは、ボンディングワイヤにて接続されており、上記配線基板の法線方向から見たとき、上記ボンディングワイヤは、上記集積回路と重ならない位置に配置されている、［１］～［３］のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
［５］　上記中継パッドは、上記配線基板の法線方向から見たとき、上記集積回路における４辺をそれぞれ延長した仮想直線よりも、上記集積回路から遠い位置に配置されている、［４］に記載の磁気センサ装置。
［６］　上記磁気検出素子は、マグネトインピーダンス素子である、［１］～［５］のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
［７］　上記集積回路は、上記複数の磁気検出素子のそれぞれに接続された複数のアナログ回路部を有し、該アナログ回路部は、上記磁気検出素子に電流を印加する電流印加回路と、上記磁気検出素子の出力信号が入力されるサンプルホールド回路と、上記サンプルホールド回路に一時保存されたアナログ信号をデジタル信号へ変換するＡＤ変換回路と、を少なくとも有し、互いに接続される上記アナログ回路部と上記磁気検出素子とは、上記集積回路の各辺を介して隣接している、［１］～［６］のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
［８］　上記配線基板の法線方向から見たとき、上記複数のアナログ回路部の間に、上記集積回路から外部へ信号を出力する出力回路が配置されている、［７］に記載の磁気センサ装置。
［９］　上記磁気検出素子は長尺形状を有し、上記磁気検出素子の長手方向は、隣接する上記集積回路の辺に平行であり、上記アナログ回路部は長尺形状を有し、上記アナログ回路部の長手方向は、隣接する上記集積回路の辺に平行である、［７］又は［８］に記載の磁気センサ装置。
［１０］　上記磁気検出素子を４個以上有し、上記配線基板の法線方向から見て、上記集積回路における４辺のそれぞれに沿う位置に、上記磁気検出素子が配置されており、上記集積回路は、上記アナログ回路部を４個以上有し、上記配線基板の法線方向から見て、上記集積回路における４辺のそれぞれに沿う位置に、上記アナログ回路部が配置されている、［７］～［９］のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
［１１］　上記配線基板の法線方向から見たとき、上記集積回路における互いに対向する２辺に沿う位置に配置された上記複数のアナログ回路部の間であって、かつ、上記集積回路における互いに対向する他の２辺に沿う位置に配置された上記複数のアナログ回路部の間に、上記集積回路から外部へ信号を出力する出力回路が配置されている、［１０］に記載の磁気センサ装置。
［１２］　上記集積回路は、上記配線基板にフリップチップ実装されている、［７］～［１１］のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
［１３］　上記磁気検出素子は、マグネトインピーダンス素子であって、上記電流印加回路は、上記磁気検出素子にパルス電流又は高周波電流を印加するよう構成されている、［７］～［１２］のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。

Claims (13)

  1. 　配線基板と、
    　該配線基板に実装された複数の磁気検出素子と、
    　上記配線基板に実装されると共に上記磁気検出素子と電気的に接続された矩形状の集積回路と、を有し、
    　上記配線基板の法線方向から見て、上記複数の磁気検出素子は、上記集積回路の外側に配置されており、
    　少なくとも、上記集積回路における互いに対向する２辺のそれぞれに沿う位置に、感磁方向が互いに平行な上記磁気検出素子が配置されている、磁気センサ装置。
  2. 　上記磁気検出素子は長尺形状を有し、上記磁気検出素子の長手方向は、隣接する上記集積回路の辺に平行である、請求項１に記載の磁気センサ装置。
  3. 　上記磁気検出素子を４個以上有し、上記配線基板の法線方向から見て、上記集積回路における４辺のそれぞれに沿う位置に、上記磁気検出素子が配置されている、請求項１又は２に記載の磁気センサ装置。
  4. 　上記配線基板には、上記集積回路と上記磁気検出素子との間の電気経路の一部を構成する中継パッドと、該中継パッドと上記集積回路とを電気的に接続する接続配線とが形成されており、上記中継パッドと上記磁気検出素子とは、ボンディングワイヤにて接続されており、上記配線基板の法線方向から見たとき、上記ボンディングワイヤは、上記集積回路と重ならない位置に配置されている、請求項１又は２に記載の磁気センサ装置。
  5. 　上記中継パッドは、上記配線基板の法線方向から見たとき、上記集積回路における４辺をそれぞれ延長した仮想直線よりも、上記集積回路から遠い位置に配置されている、請求項４に記載の磁気センサ装置。
  6. 　上記磁気検出素子は、マグネトインピーダンス素子である、請求項１又は２に記載の磁気センサ装置。
  7. 　上記集積回路は、上記複数の磁気検出素子のそれぞれに接続された複数のアナログ回路部を有し、該アナログ回路部は、上記磁気検出素子に電流を印加する電流印加回路と、上記磁気検出素子の出力信号が入力されるサンプルホールド回路と、上記サンプルホールド回路に一時保存されたアナログ信号をデジタル信号へ変換するＡＤ変換回路と、を少なくとも有し、互いに接続される上記アナログ回路部と上記磁気検出素子とは、上記集積回路の各辺を介して隣接している、請求項１に記載の磁気センサ装置。
  8. 　上記配線基板の法線方向から見たとき、上記複数のアナログ回路部の間に、上記集積回路から外部へ信号を出力する出力回路が配置されている、請求項７に記載の磁気センサ装置。
  9. 　上記磁気検出素子は長尺形状を有し、上記磁気検出素子の長手方向は、隣接する上記集積回路の辺に平行であり、上記アナログ回路部は長尺形状を有し、上記アナログ回路部の長手方向は、隣接する上記集積回路の辺に平行である、請求項７又は８に記載の磁気センサ装置。
  10. 　上記磁気検出素子を４個以上有し、上記配線基板の法線方向から見て、上記集積回路における４辺のそれぞれに沿う位置に、上記磁気検出素子が配置されており、上記集積回路は、上記アナログ回路部を４個以上有し、上記配線基板の法線方向から見て、上記集積回路における４辺のそれぞれに沿う位置に、上記アナログ回路部が配置されている、請求項７又は８に記載の磁気センサ装置。
  11. 　上記配線基板の法線方向から見たとき、上記集積回路における互いに対向する２辺に沿う位置に配置された上記複数のアナログ回路部の間であって、かつ、上記集積回路における互いに対向する他の２辺に沿う位置に配置された上記複数のアナログ回路部の間に、上記集積回路から外部へ信号を出力する出力回路が配置されている、請求項１０に記載の磁気センサ装置。
  12. 　上記集積回路は、上記配線基板にフリップチップ実装されている、請求項１１に記載の磁気センサ装置。
  13. 　上記磁気検出素子は、マグネトインピーダンス素子であって、上記電流印加回路は、上記磁気検出素子にパルス電流又は高周波電流を印加するよう構成されている、請求項７又は８に記載の磁気センサ装置。
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