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発明の名称 磁気センサ用マルチチップモジュール
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−91613(P2001−91613A)
公開日 平成13年4月6日(2001.4.6)
出願番号 特願平11−268830
出願日 平成11年9月22日(1999.9.22)
代理人 【識別番号】100068021
【弁理士】
【氏名又は名称】絹谷 信雄
【テーマコード(参考)】
2G017
【Fターム(参考)】
2G017 AA04 AB07 AB08 AC01 AC07 AD53 AD55 
発明者 加藤 功己
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 磁気を検出する磁気センサチップと電気信号を処理するICチップとを同一のパッケージの中に並べて収容した磁気センサ用マルチチップモジュールにおいて、磁気を集める性質を持つ材料からなる第一の部材を前記パッケージの中に前記ICチップに重ならないよう収容すると共に、磁気を集める性質を持つ材料からなる第二の部材を前記パッケージの周囲に広げて設けたことを特徴とする磁気センサ用マルチチップモジュール。
【請求項2】 前記第一の部材を前記磁気センサチップに重なるようにしたことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ用マルチチップモジュール。
【請求項3】 前記材料がフェライト材であることを特徴とする請求項1又は2記載の磁気センサ用マルチチップモジュール。
【請求項4】 前記磁気センサチップがホール素子又は磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の磁気センサ用マルチチップモジュール。
【請求項5】 前記磁気センサチップを回転する歯車に臨ませ、この磁気センサチップで検出する磁束変動に応じた電圧変動を前記ICチップより出力することを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の磁気センサ用マルチチップモジュール。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサチップにICチップを組み合わせてパッケージ化した磁気センサ用マルチチップモジュールに係り、特に、ICチップに磁気的影響が少ない磁気センサ用マルチチップモジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】磁気センサ用マルチチップモジュールは、磁気を検出する磁気センサチップと、その磁気センサチップの出力の電気信号を処理する半導体ICチップとを一つのリードフレームにボンディングし、金ワイヤもしくはアルミワイヤなどで電気的接続を行い、これら磁気センサチップ及びICチップを樹脂もしくはセラミック等で覆ってパッケージ化することにより、磁気センサチップとICチップとを同一のパッケージの中に封入したものである。この磁気センサ用マルチチップモジュールは、例えば、歯車を通る磁気回路内に挿入し、歯車が回転するときの磁束変動をとらえて電圧変動として出力する回転センサに使用することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】磁気センサ用マルチチップモジュールは、磁気回路内で使用される。このため、パッケージ内のICチップは、その磁気回路の磁場の影響を受ける。ICチップは、磁場の影響を受けて特性が変動するか、もしくは磁気的なノイズの影響で正常な信号処理が困難になる。
【0004】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ICチップに磁気的影響が少ない磁気センサ用マルチチップモジュールを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明は、磁気を検出する磁気センサチップと電気信号を処理するICチップとを同一のパッケージの中に並べて収容した磁気センサ用マルチチップモジュールにおいて、磁気を集める性質を持つ材料からなる第一の部材を前記パッケージの中に前記ICチップに重ならないよう収容すると共に、磁気を集める性質を持つ材料からなる第二の部材を前記パッケージの周囲に広げて設けたものである。
【0006】前記第一の部材を前記磁気センサチップに重なるようにしてもよい。
【0007】前記材料がフェライト材であってもよい。
【0008】前記磁気センサチップがホール素子又は磁気抵抗素子であってもよい。
【0009】前記磁気センサチップを回転する歯車に臨ませ、この磁気センサチップで検出する磁束変動に応じた電圧変動を前記ICチップより出力してもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0011】図1に示されるように、本発明に係る磁気センサ用マルチチップモジュールは、2個のホール素子チップ(磁気センサチップ)1と半導体ICチップ2とをリードフレーム3上に交互に並べ、それぞれのホール素子チップ1上には集磁材料からなる第一の部材4を重ね、これら磁気センサチップ1、第一の部材4及びICチップ2をパッケージ5内に収容し、このパッケージ5の外周に集磁材料からなる第二の部材6を張り付けたものである。
【0012】このように、パッケージ5の中のICチップ2以外の位置に、磁気を集める性質を持つ集磁材料からなる第一の部材4が1個以上収容されている。第一の部材4を構成する集磁材料としてはフェライトなどが挙げられる。第一の部材4は、例えば、フェライトをチップ状(又はピン状)に形成したフェライトチップ(又はフェライトピン)である。このフェライトチップ4を配置する位置は、リードフレーム3上や磁気センサチップ1上などが挙げられる。このフェライトチップ4に磁気センサ用マルチチップモジュールを通る磁気回路の磁束線が集中されることにより、ICチップ2内に進入する磁束線が減少することになる。
【0013】また、パッケージ5の周囲に、磁気を集める性質を持つ集磁材料からなる第二の部材6が広げて設けられている。第二の部材6を構成する集磁材料としてはフェライトなどが挙げられる。第二の部材6は、例えば、フェライトを板状に形成したフェライト板である。このフェライト板6を2枚、それぞれのフェライトチップ4の上端に接し、リードフレーム3上部を広く覆うようにパッケージ5の表面に貼り合わせる。これにより、パッケージ5の上方からくる磁束線の大部分がフェライト板6に入り、フェライトチップ4に集中されることになり、フェライト板6で遮蔽されているICチップ2内に進入する磁束線が大幅に減少することになる。
【0014】図1の磁気センサ用マルチチップモジュールの具体的構造及び製造方法を説明する。
【0015】リードフレーム3上に磁気センサである0.6mm×0.6mm×0.3mmの大きさのホール素子チップ1を2個、銀ペーストにてボンディングし、1.2mm×1.6mm×0.3mmの大きさの矩形波変換機能を持つICチップ2を同様に銀ペーストにてボンディングする。この後、銀ペーストを硬化させるために窒素雰囲気中で熱処理を行う。次に、電気的な取り回しとして、各チップ1,2の電極間を0.03mm径の金ワイヤにて配線し、ワイヤボンディングする。次に、ホール素子チップ1の上に0.1mm×0.1mm×0.3mmのフェライトチップ4をホール素子感磁面上にエポキシ樹脂にて接着し、熱処理することによりエポキシ樹脂を硬化させる。この後、トランスファモールドによりガラエポ樹脂を封入し、7mm×7mm×1.5mmのパッケージ5を成形する。次に、半田コーティング及びリード切断を行う。このようにして作成したパッケージ5の表面に3mm×5mm×0.5mmのフェライト板6を貼り合わせる。なお、各寸法は、縦行×横行(図の左右)×厚み(図の上下)である。
【0016】このように構成した磁気センサ用マルチチップモジュールは、集磁材料がなければICチップ2内に進入するであろう磁束線が集磁材料によって他の場所へ回避されることになる。これにより、オフセット特性やヒステリシス幅の変動を10%から2%程度に抑えることができる。
【0017】次に、本発明により磁気の影響が減少するかどうかを確認するための実験について説明する。
【0018】まず、確認用モジュールを作成した。図2に示されるように、リードフレーム3上に2個のホール素子チップ1を図1と同じ配置で設け、図1ではICチップ2を設ける位置にモニタ用のホール素子チップ(磁気センサチップ)7を設けた。このモニタ用ホール素子チップ7のみにワイヤボンディングを行うことにより、モニタ用ホール素子チップ7の電極を外部のリードと電気的に接続した。次に、図1と同様に2個のホール素子チップ1にフェライトチップ4を接着し、トランスファモールドによりパッケージ5を形成し、リード部に半田コート及びリード切断を行い、パッケージ5の表面にフェライト板6を貼り合わせた。このようにして作成した確認用モジュールは、本来、ICチップ2が設けられている位置を通る磁気の強さをモニタ用ホール素子チップ7で測定することができる。
【0019】また、比較用モジュールを作成した。図3に示されるように、リードフレーム3上にモニタ用のホール素子チップ7のみを設けてパッケージ5を形成し、フェライトチップ4及びフェライト板6のないモジュールとした。
【0020】確認用モジュールを図4の回転センサ評価用装置に取り付けた。回転センサ評価用装置は、モジュール41の上面を回転する歯車42に臨ませることにより、モジュール41内の磁気センサチップの感磁面を歯車42に臨ませ、モジュール41の下面側に永久磁石43を設けたものである。この永久磁石43からの磁束線がモジュール41を貫いて歯車42に達する。歯車42の山部と谷部とが交互にモジュール41の上面近傍を通過することにより、モジュール41を通る磁束線が変化するようになっている。これに応じてモジュール41内のモニタ用ホール素子チップを通る磁束線が変化する。モニタ用ホール素子チップの入力側に例えば、5Vの定電圧を印加し、モニタ用ホール素子チップの出力側を観測すると出力電位が変動する。
【0021】確認用モジュールを回転センサ評価用装置に取り付けた場合のモニタ用ホール素子チップの出力電位変動を図5に示す。また、比較用モジュールを回転センサ評価用装置に取り付けた場合のモニタ用ホール素子チップの出力電位変動を図5に併せて示す。比較用モジュールの場合の波形51は、歯車の回転に応じ、出力電位が大きく上下している。これに対し、確認用モジュールの場合の波形52は、出力電位が殆ど上下しておらず、モジュールを通る磁束線が変化してもモニタ用ホール素子チップを通る磁束線は変化しないことが分かる。
【0022】この実験結果から、フェライトチップ4及びフェライト板6を備えた本発明の磁気センサ用マルチチップモジュールは、従来の磁気センサ用マルチチップモジュールに比べてICチップが受ける磁気変動を10%程度に抑えられることが分かる。
【0023】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
【0024】(1)パッケージ5の外周にフェライト板6を張り付けず、パッケージ5内にフェライトチップ4のみ設けるようにしても、ICチップ2内に進入する磁束線を減少させることができる。ただし、フェライト板6が有る場合に比べて効果は小さいと思われる。
【0025】(2)パッケージ5の表面にフェライト板張り付け用の溝を形成しておき、この溝にフェライト板6を張り付けてもよい。これにより張り付け位置を正確にすることができると共に、フェライト板6によるモジュール上面の凹凸をなくすことができる。
【0026】(3)パッケージ5内部のフェライトチップ4の下部、即ち、リードフレーム3の下面或いはパッケージ5の下面に別のフェライトチップ4又はフェライト板6を張り付けてもよく、ICチップ2内に進入する磁束線を減少させる効果を大きくすることができる。
【0027】(4)フェライトチップ4が収容されていないパッケージ5に、追加工を施してフェライトチップ4を挿入してもよい。これにより従来のモジュール製造ラインに後工程を追加するだけで本発明のモジュール製造ラインが形成される。また、従来のモジュール既製品を本発明のモジュールに改造することが可能である。
【0028】本発明は、回転センサ以外の目的で磁気センサチップにICチップを組み合わせてパッケージ化した磁気センサ用マルチチップモジュールに広く応用することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【0030】(1)ICチップ内に進入する磁束線を、例えば、10%に抑止でき、磁気変動による回転センサの特性変動を、例えば、2%に抑止できる。
【0031】(2)集磁材料からなる第一の部材を磁気センサチップに重なるようにした場合、磁束線を磁気センサチップに集中させることができる。これにより回転センサの感度を向上させることができる。




 

 


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