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技術 磁気センサ

出願人 旭化成エレクトロニクス株式会社
発明者 小路智也古屋貴明
出願日 2018年9月21日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2018-177618
公開日 2020年3月26日 (10ヶ月経過) 公開番号 2020-047898
状態 未査定
技術分野 ホール/MR素子 磁気的変量の測定 ボンディング
主要キーワード 入力用電極 リード端子間 交点部分 ホール電圧 出力用電極 ホール効果 外装めっき 金ボール
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
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図面 (8)

課題

磁気センサのより一層の感度向上を図る。

解決手段

磁気センサ200は、平面視で四角形頂点となる位置に絶縁膜40を貫通して電極部31〜34と感磁部20とを電気的に接続する四つのコンタクト部51〜54を有し、四角形の対角線上に存在する二つのコンタクト部からなる二つの組のうち、一方の組に含まれるコンタクト部は、他方の組に含まれるコンタクト部よりも平面視における各面積が大きい。平面視で基板10の辺は磁気センサ200の辺と平行となるように配置され、リード端子211〜214は、磁気センサ200の四隅に配置され、コンタクト部との間を最短距離で結ぶ線分L1〜L4と、線分L1〜L4に対応するコンタクト部上にある点を結んで形成される四角形L5の、線分L1〜L4に対応する対角線L6又はL7とが交わる角度が30度未満となるように形成される。

概要

背景

従来、基板の一方の面側に感磁部と絶縁膜電極とをこの順に積層し、絶縁膜に形成した開口部を介して感磁部と電極とをコンタクト部により電気的に接続することで、S/N比を向上させるようにしたホール素子が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。

概要

磁気センサのより一層の感度向上をる。磁気センサ200は、平面視で四角形頂点となる位置に絶縁膜40を貫通して電極部31〜34と感磁部20とを電気的に接続する四つのコンタクト部51〜54を有し、四角形の対角線上に存在する二つのコンタクト部からなる二つの組のうち、一方の組に含まれるコンタクト部は、他方の組に含まれるコンタクト部よりも平面視における各面積が大きい。平面視で基板10の辺は磁気センサ200の辺と平行となるように配置され、リード端子211〜214は、磁気センサ200の四隅に配置され、コンタクト部との間を最短距離で結ぶ線分L1〜L4と、線分L1〜L4に対応するコンタクト部上にある点を結んで形成される四角形L5の、線分L1〜L4に対応する対角線L6又はL7とが交わる角度が30度未満となるように形成される。 A

目的

本発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、ホール素子を用いた高感度な磁気センサを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

素子部と、四つのリード端子と、前記素子部と前記リード端子とを封止する封止部材と、を備えた、平面視で矩形状の磁気センサであって、前記素子部は、平面視で矩形状に形成された基板と、当該基板上に形成された感磁部と、当該感磁部上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜上に形成され各々が前記リード端子に接続される四つの電極部と、前記電極部の各々に対応して平面視で四角形頂点となる位置に設けられ、前記絶縁膜を貫通して前記電極部と前記感磁部とを電気的に接続する四つのコンタクト部と、を有し、前記四角形で囲まれた領域が平面視で全て前記感磁部に含まれており、前記四角形の対角線上に存在する二つの前記コンタクト部で形成される二つの組のうち、一方の組に含まれる二つのコンタクト部の平面視における各面積は、他方の組に含まれる二つのコンタクト部の平面視における各面積よりも大きく、平面視で前記基板の辺は当該磁気センサの辺と平行となるように配置され、前記四つのリード端子は各々当該磁気センサの四隅に配置されており、前記四つのリード端子それぞれに関して、平面視で、一の前記リード端子に接続される前記電極部を前記感磁部に接続する前記コンタクト部及び前記一のリード端子間最短距離で結ぶ線分と、当該線分の前記コンタクト部上にある点を結んで形成される四角形の対角線のうち前記線分の前記コンタクト部上にある点を通る対角線とが交わる角度が30度未満である磁気センサ。

請求項2

前記他方の組に含まれる二つのコンタクト部は互いに同一形状である請求項1に記載の磁気センサ。

請求項3

前記感磁部は平面視で正方形である請求項1または請求項2に記載の磁気センサ。

請求項4

前記一方の組に含まれる二つのコンタクト部に接続する二つの前記電極部は入力信号印加するための入力用電極部であり、且つ他方の組に含まれる二つのコンタクト部に接続する二つの前記電極部は前記感磁部からの出力信号を検出するための出力用電極部である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の磁気センサ。

請求項5

前記四つのリード端子は、平面視で矩形状の当該磁気センサの向かい合う辺の中点同士を通る直線のうちの少なくとも一つに対して互いに線対称である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の磁気センサ。

技術分野

0001

本発明は、磁気センサに関する。

背景技術

0002

従来、基板の一方の面側に感磁部と絶縁膜電極とをこの順に積層し、絶縁膜に形成した開口部を介して感磁部と電極とをコンタクト部により電気的に接続することで、S/N比を向上させるようにしたホール素子が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。

先行技術

0003

国際公開第2017/051829号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、上記特許文献1に記載のホール素子は、感度向上の改善余地を有している。
そこで、本発明は、上記従来の未解決の課題に着目してなされたものであり、ホール素子を用いた高感度な磁気センサを提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0005

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る磁気センサは、素子部と、四つのリード端子と、前記素子部と前記リード端子とを封止する封止部材と、を備えた、平面視で矩形状の磁気センサであって、前記素子部は、平面視で矩形状に形成された基板と、当該基板上に形成された感磁部と、当該感磁部上に形成された絶縁膜と、当該絶縁膜上に形成され各々が前記リード端子に接続される四つの電極部と、前記電極部の各々に対応して平面視で四角形頂点となる位置に設けられ、前記絶縁膜を貫通して前記電極部と前記感磁部とを電気的に接続する四つのコンタクト部と、を有し、前記四角形で囲まれた領域が平面視で全て前記感磁部に含まれており、前記四角形の対角線上に存在する二つの前記コンタクト部で形成される二つの組のうち、一方の組に含まれる二つのコンタクト部の平面視における各面積は、他方の組に含まれる二つのコンタクト部の平面視における各面積よりも大きく、平面視で前記基板の辺は当該磁気センサの辺と平行となるように配置され、前記四つのリード端子は各々当該磁気センサの四隅に配置されており、前記四つのリード端子それぞれに関して、平面視で、一の前記リード端子に接続される前記電極部を前記感磁部に接続する前記コンタクト部及び前記一のリード端子間最短距離で結ぶ線分と、当該線分の前記コンタクト部上にある点を結んで形成される四角形の対角線のうち前記線分の前記コンタクト部上にある点を通る対角線とが交わる角度が30度未満であることを特徴としている。

発明の効果

0006

本発明の一態様によれば、出力電圧の変動が小さく、より大きな出力電圧を得ることの可能なホール素子を実現することができる。

図面の簡単な説明

0007

本発明の一実施形態に係る磁気センサに適用したホール素子の一例を示す平面図である。
図1AのA−A′断面図である。
図1AのB−B′断面図である。
磁気センサの一例を示す平面図である。
磁気センサの断面の一例を示す概略図である。
本発明の一実施形態に係る磁気センサの効果を説明するための説明図である。
本発明の一実施形態に係る磁気センサの効果を説明するための説明図である。

実施例

0008

以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の具体的な構成について記載されている。しかしながら、このような特定の具体的な構成に限定されることなく他の実施態様が実施できることは明らかである。また、以下の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴的な構成の組み合わせの全てを含むものである。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一部分には同一符号を付与している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なる。

0009

本発明の一実施形態に係る磁気センサは、素子部と、四つのリード端子と、素子部とリード端子とを封止する封止部材と、を備えた、平面視で矩形状の磁気センサであって、素子部は、平面視で矩形状に形成された基板と、基板上に形成された感磁部と、感磁部上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成され各々がリード端子に接続される四つの電極部と、電極部の各々に対応して平面視で四角形の頂点となる位置に設けられ、絶縁膜を貫通して電極部と感磁部とを電気的に接続する四つのコンタクト部と、を有し、前記四角形で囲まれた領域が平面視で全て感磁部に含まれており、四角形の対角線上に存在する二つのコンタクト部で形成される二つの組のうち、一方の組に含まれる二つのコンタクト部の平面視における各面積は、他方の組に含まれる二つのコンタクト部の平面視における各面積よりも大きく、平面視で基板の辺は磁気センサの辺と平行となるように配置され、四つのリード端子は各々磁気センサの四隅に配置されており、四つのリード端子それぞれに関して、平面視で、一のリード端子に接続される電極部を感磁部に接続するコンタクト部及び一のリード端子間を最短距離で結ぶ線分と、この線分のコンタクト部上にある点を結んで形成される四角形の対角線のうちこの線分のコンタクト部上にある点を通る対角線とが交わる角度が30度未満である。

0010

[実施形態]
図1Aは、本発明の一実施形態に係るホール素子100の一例を示す平面図である。図1Bは、図1AのA−A′断面の断面図を示す。図1Cは、図1AのB−B′断面の断面図を示す。
本発明の一実施形態に係るホール素子100は、基板10、感磁部20、電極部31〜電極部34、絶縁膜40、及びコンタクト部51〜コンタクト部54を備える。感磁部20は、導電層21及び表面層22を備える。

0011

基板10は、Siや化合物半導体等の半導体基板である。本発明の一実施形態に係る基板10は、例えばGaAs基板である。基板(GaAs基板)10の抵抗率は1.0×105Ω・cm以上である。基板10の抵抗率の上限は1.0×109Ω・cm以下であってよい。基板10は、例えば略正方形の平面形状を有する。なお、基板10の平面形状は略正方形に限るものではなく矩形状であればよい。
感磁部20は、基板10上に形成される。感磁部20は、基板10上であり一部が基板10に埋まって形成されていてもよい。感磁部20は、略正方形の平面形状を有する。感磁部20は、基板10よりも低抵抗の層である。感磁部20は、例えばGaAs、InSb及びInAs等の化合物半導体で形成される。本発明の一実施形態に係る感磁部20は、GaAsで形成される。また、感磁部20は、基板10にSi、Sn、S、Se、Te、Ge及びC等の不純物注入し、加熱することにより活性化されてもよい。

0012

また、感磁部20は、少なくとも1つの角が丸みを帯びた平面形状を有していてもよい。感磁部20の端部では、ホール素子100に流れる電流が集中する場合がある。感磁部20の平面形状が丸みを有することにより、感磁部20の端部における電流集中緩和される。なお、感磁部20を基板10上に段差状(メサ状)に形成する際にこの効果は顕著となる。特に感磁部20の角部が感磁部20の厚みに対して10%以上の曲率半径を有することにより、感磁部20の端部での電流集中を緩和することができる点で好ましい。また、感磁部20の厚みに対して10000%以下の曲率半径を有することにより、ホール素子100の出力電圧の揺らぎを抑制できる点で好ましい。これは、感磁部20の側面ではダングリングボンドの一番小さな面(例えば、(100)面)以外の面の露出を減らすことができ、キャリア表面再結合が生じにくくなることによると推測される。

0013

感磁部20は、略正方形に限るものではない。四つのコンタクト部51〜コンタクト部54が四角形の頂点となる位置に配置され且つ、コンタクト部51〜コンタクト部54に囲まれた領域全てが感磁部20に含まれていればよい。感磁部20を略正方形、あるいは四つのコンタクト部51〜コンタクト部54に囲まれた領域全てが感磁部20に含まれる形状とすることにより、電流集中を生じにくい形状とすることができる。また、基板10に対する感磁部20の面積を最大限大きくすることができる。これにより1/fノイズを抑制することができ、また、ホール素子100の出力特性の変動を抑制することができる点で好ましい。

0014

四つのコンタクト部に囲まれた領域全てが感磁部20に含まれていれば、感磁部20はこの四つのコンタクト部に囲まれた領域の外側に広がっていてもよい。例えば、感磁部20の縁部は直線でなくともよく、また、感磁部20の縁部に切欠き等が形成されていてもよい。これに対して、感磁部20の縁部に形成された切欠きが比較的大きく、四つのコンタクト部51〜コンタクト部54に囲まれた領域全てが感磁部20に含まれない形状(いわゆる十字型の形状)となる場合、切欠きの近傍(即ち、十字の交点部分)で電流集中が生じやすくなる。そのため、1/fノイズが大きくなる場合がある。

0015

四つのコンタクト部51〜コンタクト部54に囲まれた領域は、次のように決めることができる。まず、感磁部20の平面視における重心を、感磁部20の中心とする。次に、感磁部20の中心と各コンタクト部51〜コンタクト部54との間の距離が最小となる点を各コンタクト部51〜コンタクト部54に描く。そして、これらの点間を結んで形成される領域を四つのコンタクト部51〜コンタクト部54に囲まれた領域とする。なお、感磁部20の中心との間の距離が最小となる点が各コンタクト部に複数ある場合には、これら全ての点を結んだ領域を四つのコンタクト部51〜コンタクト部54に囲まれた領域とする。また、入出力いずれにも用いられないコンタクト部が存在する場合、当該コンタクト部は考慮せずに上述の領域を決めてもよい。

0016

導電層21は、基板10上に形成される。本発明の一実施形態に係る導電層21は、n型GaAsである。導電層21の膜厚は特に限定されない。本発明の一実施形態に係る導電層21の膜厚は、50nm以上2000nm以下である。導電層21の膜厚は、100nm以上1000nm以下であってもよい。
表面層22は、導電層21上に導電性の材料で形成される。表面層22は、導電層21よりも導電性の低いGaAs層、AlGaAs又はAlAs等の高抵抗結晶からなる。本発明の一実施形態に係る表面層22の膜厚は、150nm以上である。表面層22の膜厚は、200nm以上であってもよい。表面層22の膜厚の上限は、800nm以下であっても、600nm以下であってもよい。なお、感磁部20には、表面層22が形成されなくてもよい。

0017

絶縁膜40は、感磁部20の上面及び感磁部20の側面を覆うように形成される。本発明の一実施形態に係る絶縁膜40は、表面層22全体と、導電層21及び表面層22の積層体の側面全体とを覆うように形成される。
絶縁膜40には、コンタクト用の開口部40aが設けられている。絶縁膜40の厚みは、例えば100nm以上であるがこれに限るものではない。絶縁膜40は、例えば、シリコン窒化膜(Si3N4膜)、シリコン酸化膜(SiO2膜)、アルミナ膜(Al2O3)、ポリイミド膜及びこれらの膜の少なくとも1つを積層した多層膜である。なお、図1Aに示す平面図では、簡略化のため絶縁膜40を省略している。

0018

電極部31〜電極部34は、絶縁膜40上に形成される。例えば、電極部31及び電極部32は、感磁部20に電流を流すための入力用の電極部(入力用電極部)であり、電極部33及び電極部34は、感磁部20のホール電圧を検出するための出力用の電極部(出力用電極部)である。
電極部31〜電極部34は、絶縁膜40に設けられた開口部40aを通じてコンタクト部51〜コンタクト部54を介して感磁部20と電気的に接続される。電極部31〜電極部34は、金属、ポリシリコン等の導電性材料により形成される。本発明の一実施形態における電極部31〜電極部34は、金を主成分として含有する。

0019

電極部31〜電極部34は、それぞれ対応するコンタクト部51〜コンタクト部54上に形成される。後述のようにコンタクト部51〜コンタクト部54は略正方形の頂点となる位置に配置されるため、コンタクト部51〜コンタクト部54上に配置される電極部31〜電極部34も、略正方形の頂点となる位置に配置されることになる。
また、電極部31〜電極部34は、それぞれ対応するコンタクト部51〜コンタクト部54を基点として見た場合に対角線上の対向する電極部に近づく方向及び両隣の電極部のそれぞれに近づく方向に延出して形成される。本発明の一実施形態に係る電極部31〜電極部34は、例えば略正方形の平面形状を有し、このとき、略正方形の四つの角部のうち、平面視で、感磁部20の角部と重なる角部を除く三つの角部は角を斜めに切り欠いた形状を有する。

0020

電極部31〜電極部34は、電極部31〜電極部34の各辺と感磁部20の各辺とが平行となるように配置される。また、電極部31〜電極部34それぞれの外周は、平面視で、感磁部20の外周で囲まれる領域の内側に位置する。電極部31〜電極部34の大きさについては後述する。
ここで、感磁部20の上部に電極部31〜電極部34が形成される場合、感磁部20は、少なくとも1つの角が丸みを帯びていることで、チッピングの影響を抑制することができる。

0021

すなわち、基板10を個片化する際にダイシングを行うが、基板10の外周部と感磁部20の外周部との間に電極部31〜電極部34が配置されていない場合、チッピングにより感磁部20が欠け、当該欠けを原因とした電流集中を生じる場合がある。特に、感磁部20の角が丸みを帯びていない場合、絶縁膜40からの応力やダイシング時の応力が感磁部の角へ集中し、亀裂の起点となる場合がある。感磁部20の少なくとも1つの角が丸みを帯びている場合、上記応力等を緩和し、チッピングによる感磁部20の端の欠けを抑制することで、電流集中を緩和することができる。

0022

また、本発明の一実施形態に係る電極部31〜電極部34は平面視で感磁部20の領域内に形成されているが、これらの電極部の少なくとも一部が平面視で感磁部20の領域の外側まで延出していてもよい。なお、平面視で感磁部20の領域内に電極部31〜電極部34が形成されていると、ホール素子100の出力電圧の揺らぎを小さくできる点で好ましい。これは、感磁部20と電極部31〜電極部34との熱膨張係数の差による応力が感磁部20にかかりにくくなるためである。

0023

コンタクト部51〜コンタクト部54は、感磁部20上に形成される。本発明の一実施形態に係るコンタクト部51〜コンタクト部54は、絶縁膜40を貫通して、電極部31〜電極部34と感磁部20とを電気的に接続する。本発明の一実施形態では、コンタクト部51〜コンタクト部54は略正方形の頂点となる位置に形成される。なお、コンタクト部51〜コンタクト部54の配置位置は略正方形の頂点となる位置に限るものではなく、四角形の頂点となる位置であればよい。

0024

コンタクト部51〜コンタクト部54の上には電極部31〜電極部34が形成される。
本発明の一実施形態に係るコンタクト部51〜コンタクト部54は、例えば、電極部31〜電極部34と同一の材料で形成される。電極部31〜電極部34及びコンタクト部51〜コンタクト部54は、一体に形成されていてもよい。コンタクト部51〜コンタクト部54は、電極部31〜電極部34とは異なる材料で形成されてもよい。

0025

コンタクト部51〜コンタクト部54は、感磁部20の平面形状に応じた平面形状を有し、感磁部20と電極部31〜電極部34のそれぞれとを電気的に接続可能な大きさに形成される。コンタクト部51〜コンタクト部54の平面形状は、平面視で入力用の電極部31及び32と重なる入力用のコンタクト部51及び52同士は同一であり、平面視で出力用の電極部33及び34と重なる出力用のコンタクト部53及び54同士は同一であるが、入力用のコンタクト部51及び52と、出力用のコンタクト部53及び54とは、面積が異なる。例えば、感磁部20の角部部分と相似略三角形状を有し、コンタクト部51〜コンタクト部54は、三つの頂点が感磁部20の頂点の外側の領域と上下方向で対向し、三辺のうちの二辺が感磁部20の二辺と平行となるように形成されるが、入力用のコンタクト部51及び52の方が、出力用のコンタクト部53及び54よりも面積が大きい。なお、入力用のコンタクト部51及び52同士は必ずしも同一面積でなくともよく、同様に、出力用のコンタクト部53及び54同士は必ずしも同一面積でなくともよく、入力用のコンタクト部51及び52のそれぞれの面積が、出力用のコンタクト部53及び54のそれぞれの面積よりも大きければよい。

0026

また、コンタクト部51〜コンタクト部54の平面形状は、感磁部20の外周側に対応する外側領域の少なくとも一部に丸みを有していてもよい。また、コンタクト部51〜コンタクト部54の平面形状は、感磁部20の中心側の内側領域に丸みを有していてもよく、例えば全体として扇形を有していてもよい。これにより、コンタクト部51〜コンタクト部54の端部における電流集中が緩和される。コンタクト部51〜コンタクト部54の平面形状は、コンタクト部51〜コンタクト部54の端部における電流集中を緩和できるものであれば、扇形に限らず他の形状であってもよい。なお、ここでいう外側領域とは、コンタクト部51〜コンタクト部54の外周であって、感磁部20の外周と対向する領域を指す。一方、内側領域とは、外側領域以外の感磁部20の中心側の領域を指す。また、四つのコンタクト部51〜コンタクト部54に囲まれた領域全てが感磁部20に含まれている場合、特にコンタクト部51〜コンタクト部54の端部に流れる電流量が多くなるので、顕著に電流集中緩和効果が得られる。

0027

図2Aは、本発明の一実施形態に係るホール素子100を用いた磁気センサ200の一例を示す平面図である。図2Bは、磁気センサ200の断面図の一例を示す概略図である。
磁気センサ200は、平面視で矩形状に形成される。図2Aは磁気センサ200が平面視で長方形状に形成された場合を示す。磁気センサ200は、ホール素子100、リード端子211〜リード端子214、保護層220、封止部材230、外装めっき層240及びボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254を備える。
ホール素子100は、図2Aに示すように、ホール素子100の基板10の各辺が、磁気センサ200の各辺と平面視で平行となるように配置される。また、リード端子211〜214は、磁気センサ200の四隅に配置される。なお、図2Aでは、電極部31と34、電極部32と33とが、磁気センサ200の長手方向に並ぶように配置する場合について説明するが、磁気センサ200とホール素子100との向きは任意に設定することができる。

0028

ホール素子100は、ボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254によりリード端子211〜リード端子214に接続される。電極部31は、ボンディングワイヤ251により、リード端子211と電気的に接続される。電極部32は、ボンディングワイヤ252により、リード端子212と電気的に接続される。電極部33は、ボンディングワイヤ253により、リード端子213と電気的に接続される。電極部34は、ボンディングワイヤ254により、リード端子214と電気的に接続される。
ボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254は、導電性の材料で形成される。ボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254は、例えば金ワイヤを適用することができるが、これに限るものではない。ボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254は、封止部材230により覆われている。これにより、ボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254が固定される。

0029

なお、電極部31〜電極部34と、ボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254とのそれぞれの間にボール部が設けられていてもよい。ボール部は、導電性の材料で形成される。ボール部は、ボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254と同一の材料で形成されていてよい。ボール部は、例えば金ボール、又ははんだボールである。一例において、ボール部は、平面視で10μm以上、100μm以下の直径を有し、例えば、60μmの直径を有する。なお、ボール部が平面視で真円でない場合には、平面視したボール部と同じ面積を有する楕円近似し、楕円の長径を直径としてもよい。また、ボール部の厚みは応力緩和の観点から5μm以上であることが好ましい。また、製造容易性の観点からボール部の厚みは100μm以下であることが好ましい。なお、ボール部の厚みとは、ボール部の一番高い部分とボール部が配置された電極部31〜電極部34との距離である。

0030

ここで、磁気センサ200のX線撮影にて得られた断面透過図を観察した際に、ボンディングワイヤ252をリード端子212側からホール素子100側にたどった場合にボンディングワイヤの太さよりも幅が大きくなった部分をボール部と定義してもよい。
リード端子211〜リード端子214は、互いに線対称となる形状を有する。具体的には、リード端子213は、平面視で、互いに平行な二辺m1、m2を有し、そのうちの一方の辺m1は、磁気センサ200の矩形状の長辺と重なり、他方の辺m2は、同矩形状の短辺上に一方の端部を有し、そこから同矩形状の内側に延びている。辺m2の他方の端部は、辺m1の両端部間の略中央部に位置している。そして、リード端子213は、平面視で、辺m2の他方の端部から斜めに延びて矩形状の長辺にまで達する辺m3を有しており、辺m3の同矩形状の長辺に達した位置において、辺m3と辺m1とが交わっている。辺m2と辺m3との接続部分は緩やかな曲線を描いて接続されている。

0031

また、リード端子213の辺m3は、図2Aに示すように、コンタクト部51〜コンタクト部54を頂点とする四角形の対角線の延長線と辺m3の中央部付近で略直交する形状に形成される。ここでいう「略直交」とは、四角形の対角線の延長線と、辺m3とのなす角度がほぼ直交とみなすことの可能な角度であり、例えば、85°以上95°以下程度であることをいう。
一方、辺m1の両端部のうち、辺m3と交わる側とは逆側の端部は、磁気センサ200の矩形状の角部に至る途中まで延びている。これに対し、リード端子213は、平面視で、辺m2の一方の端部から辺m1と重なる長辺側に向けて延びる辺m4を有している。

0032

辺m4の辺m2と接続された側とは逆側の端部は、磁気センサ200の矩形状の角部に至る途中まで延びていて、辺m4の角部側の端部と、辺m1の同じ角部側の端部との間は、リード端子213の内側に凸となる曲線m5を介して接続されている。
辺m1と辺m4との間を曲線m5を介して接続することで、磁気センサ200の角部に、平面視で略扇型の、リード端子213が形成されていない領域が形成される。そのため、平面視でリード端子213の曲線m5をなす側面が、封止部材230で覆われることになり、すなわち、磁気センサ200の角部が封止部材230で覆われることになる。その結果、封止部材230とリード端子213との密着性が向上し実装強度が向上する。

0033

リード端子211〜リード端子214は互いに線対称となる形状を有することから、磁気センサ200は、その長手方向の側面において、リード端子211〜リード端子214それぞれの辺m1に対応する部分が露出し、短手方向の側面において、リード端子211〜リード端子214それぞれの辺m4に対応する部分が露出することになる。また、磁気センサ200の四つの角部には封止部材230が存在することになる。その結果、基板実装時の実装強度が向上する上、リード端子側面を利用してはんだ付けできるため実装後の素子高さを低くすることができる。

0034

ホール素子100は、図2Aに示すように、リード端子211〜リード端子214で囲まれた領域の略中央に配置される。そして、リード端子211〜リード端子214の各辺m3は、図2Aに示すように、コンタクト部51〜コンタクト部54を頂点とする四角形の対角線の延長線と、辺m3の中央部付近で略直交する。
なお、ここでは、リード端子211〜リード端子214が、互いに線対称となる形状を有する場合について説明したが、これに限るものではない。

0035

四つのリード端子211〜リード端子214は、平面視で、一のリード端子に接続される電極部を感磁部に接続するコンタクト部と一のリード端子との間を最短距離で結ぶ線分と、この線分のコンタクト部上にある点を結んで形成される四角形の対角線のうち前記線分のコンタクト部上にある点を通る対角線とが交わる角度が30度未満となるように形成されていればよい。例えば、図3Aに示すように、リード端子211の場合、リード端子211に接続される電極部31を感磁部20に接続するコンタクト部、つまりコンタクト部51とリード端子211とを最短距離で結ぶ線分とは、図中に示す線分L1である。同様に、リード端子212の場合には線分L2、リード端子213の場合には線分L3、リード端子214の場合には線分L4がそれぞれ最短距離を結ぶ線分となる。

0036

そして、これら線分L1〜L4のそれぞれ対応するコンタクト部51〜54上にある点を結んで形成される四角形L5の対角線L6と線分L1とが交わる角度、及び対角線L6と線分L2とが交わる角度がそれぞれ30度未満となるように形成されていればよい。同様に、四角形L5の対角線L7と線分L3とが交わる角度、及び対角線L7と線分L4とが交わる角度がそれぞれ30度未満となるように形成されていればよい。
図2A図2Bに戻って、リード端子211〜リード端子214は、外装めっき層240を介して外部と電気的に接続される。リード端子211〜リード端子214は、ボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254と接続された面と反対側の面とに外装めっき層240が形成される。これにより、ホール素子100は、磁気センサ200の外部と電気的に接続される。なお、外装めっき層240は、例えばスズ(Sn)で形成されているが、これに限るものではない。

0037

保護層220は、ホール素子100のボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254と接続された面とは反対側の面を覆う。保護層220は、例えば基板10を保護可能な材料であれば限定されない。保護層220は、導体絶縁体、又は半導体の何れか1つからなる膜であってもよく、これらのうち2つ以上を含む膜であってもよい。導体の場合、保護層220は、銀ペースト等の導電性樹脂であってよい。絶縁体の場合、保護層220は、エポキシ系の熱硬化型樹脂シリカ(SiO2)とを含む絶縁ペースト窒化ケイ素及び二酸化ケイ素等であってよい。半導体の場合、保護層220は、Si基板Ge基板等の貼り合わせであってよい。

0038

封止部材230は、ホール素子100と、ボンディングワイヤ251〜ボンディングワイヤ254と、リード端子211〜リード端子214とを封止する。封止部材230は、リフロー時の高熱に耐えられる材料で形成される。例えば、封止部材230は、エポキシ系の熱硬化型樹脂で形成される。封止部材230の外形が、磁気センサ200の外形を形作っている。
ここで、ホール素子100は、図1Aに示すように、入力用のコンタクト部51及び52の面積と、出力用のコンタクト部53及び54の面積とを異ならせている。そのため、ホール効果による電荷蓄積を効率的に行うことができ、その結果、より大きな出力電圧を得ることができる。

0039

また、コンタクト部51〜コンタクト部54の面積に、大小を設けると、より大きな出力電圧を得ることができるが、その一方で、面積の小さいコンタクト部53、54近傍で電流集中が大きくなる。
さらに、リード端子211〜リード端子214とホール素子100とを一体に封止すると、封止することにより生じるリード端子近傍の応力が電流集中するコンタクト部にかかりやすく、面積の小さいコンタクト部53、54は、応力の影響を顕著に受け、その結果、出力電圧のばらつきが増大し、S/N比の向上を図ることが困難となる。

0040

本実施形態に係る磁気センサ200では、図3Aに示すように、四つのリード端子211〜リード端子214は、平面視で、一のリード端子に接続される電極部を感磁部に接続するコンタクト部及び一のリード端子間を最短距離で結ぶ線分L1〜L4と、これら線分L1〜L4のコンタクト部上にある点を結んで形成される四角形L5の対角線L6、L7のうち線分L1〜L4のコンタクト部上にある点を通る対角線L6又はL7とが交わる角度が30度未満となるようにしている。このため、ホール素子100の角部、つまり、コンタクト部51〜コンタクト部54と、リード端子211〜リード端子214それぞれの辺m3とが対向し、且つ、コンタクト部51〜コンタクト部54を頂点とする四角形の対角線の延長線と、この延長線上に位置するリード端子211〜リード端子214のそれぞれの辺m3とが辺m3の中央部付近で略直交するようになる。

0041

そのため、図3A中に矢印k1で示すように、例えばコンタクト部53は、リード端子213に生じる応力の影響を、辺m3の、コンタクト部53と最も近接し、かつ対角線L7に略平行な方向から応力を受け、結果的にコンタクト部53に作用する応力による出力電圧の変動が緩和されることが期待される。そのため、応力のばらつきにより出力電圧がばらつくことを低減することができ、その結果、S/N比の向上を図ることができる。仮に、リード端子211〜リード端子214が図3Bに示すように、略長方形の形状を有し、磁気センサ200の一方の短辺側及び一方の長辺側それぞれに延出した形状を有しており、四つのリード端子211〜リード端子214それぞれと、各々に対応するコンタクト部51〜54とを最短距離で結ぶ線分L1〜L4と、これら線分L1〜L4の各々対応するコンタクト部51〜54上にある点を結んで形成される四角形L5の、それぞれ対応する対角線L6又はL7とが交わる角度が、30度以上となる場合には、例えばコンタクト部53には、最も近接するリード端子213aの角部m11に生じる応力k2が主に作用する。そのため、コンタクト部53と54とを通る対角線を挟んで、ホール素子100の片側のみに応力が作用することになり、応力のばらつきによって出力電圧がばらつく可能性がある。

0042

また、本実施形態における磁気センサ200では、図2Aに示すように、リード端子211〜リード端子214を線対称の形状としているため、リード端子211〜リード端子214の形状が異なることにより生じるオフセット電圧を抑制することができ、より一層、出力電圧のばらつきを抑制することができる。
なお、上記実施形態においては、リード端子211〜リード端子214の、ホール素子100と対向する辺m3は平面視で直線としているが、これに限るものではなく、例えば、曲線であってもよい。

0043

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品材質、形状、構造、配置等を特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

0044

10基板
20感磁部
21導電層
22表面層
31〜34電極部
40絶縁膜
51〜54コンタクト部
70電極層
100ホール素子
200磁気センサ
211〜214リード端子
251〜254ボンディングワイヤ
230 封止部材

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