(57)【要約】【課題】パッケージ応力を低減し、被検出体の近接を高精度で検知できる磁性体検出センサを提供する。【解決手段】支持基板１１と、支持基板１１上に設けられ、磁場検出素子１２１を備える半導体チップ１２と、支持基板１１上に設けられた永久磁石１３と、半導体チップ１２および永久磁石１３を被覆する樹脂封止層１５とを有し、樹脂封止層１５は、永久磁石１３を露出して半導体チップ１２を被覆する樹脂層１５１と、永久磁石１３と樹脂層１５１とを連続して被覆する樹脂層１５２とを有し、樹脂層１５２が樹脂層１５１よりも硬化収縮による応力が小さい磁性体検出センサ１０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板上に設けられ、磁場検出素子を備える半導体チップと、
前記支持基板上に設けられた永久磁石と、
前記半導体チップおよび前記永久磁石を被覆する樹脂封止層と、を有し、
前記樹脂封止層は、前記永久磁石を露出して前記半導体チップを被覆する第１樹脂層と、
前記永久磁石と前記第１樹脂層とを連続して被覆する第２樹脂層とを有し、
前記第２樹脂層が前記第１樹脂層よりも硬化収縮による応力が小さいことを特徴とする磁性体検出センサ。
【請求項２】
前記第１樹脂層のガラス転移温度が、前記第２樹脂層のガラス転移温度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の磁性体検出センサ。
【請求項３】
前記第１樹脂層の弾性率が、前記第２樹脂層の弾性率よりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の磁性体検出センサ。
【請求項４】
前記永久磁石が、前記支持基板に設けられた凹部内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁性体検出センサ。
【請求項５】
前記第２樹脂層が、前記第１樹脂層および前記永久磁石が設けられていない前記支持基板の裏面をさらに覆っていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁性体検出センサ。
【請求項６】
前記支持基板が前記第２樹脂層と同じ材料から成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁性体検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁場を発生する永久磁石と、磁場の変化を検出する磁場検出素子とを有する磁性体検出センサがある。磁性体検出センサでは、被検出体の近接を検出するために、被検出体を磁化する必要がない。したがって、磁性体検出センサを用いることで、永久磁石の近接を検知する一般的な磁気センサを用いる場合と比較して、非接触の被検出体の近接を容易に検知できる。
【０００３】
磁性体検出センサでは、永久磁化が小さく透磁率が大きい磁性体からなる被検出体の近接を検出する。磁性体検出センサによって検知される被検出体としては、例えば、鉄などの磁性材料からなる部材、磁性体粒子を含有する磁性塗料などが挙げられる。
磁性体検出センサは、ギヤの回転を検知したり、磁性塗料のパターンを検知したりする際に用いられている。
【０００４】
磁性体検出センサとしては、磁場検出素子と、永久磁石と、これらを封止する封止樹脂とを有するものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８０８９２７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の磁性体検出センサでは、磁場検出素子と永久磁石とを封止樹脂で封止することにより、封止樹脂が硬化収縮することによる応力（以下、パッケージ応力という場合がある）が磁場検出素子に印加されて、特性が大きく変動し、十分な精度が得られない場合があった。すなわち、従来の磁性体検出センサでは、被検出体の近接が正しく検知されない場合があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、パッケージ応力を低減し、被検出体の近接を高精度で検知できる磁性体検出センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁性体検出センサは、支持基板と、
前記支持基板上に設けられ、磁場検出素子を備える半導体チップと、
前記支持基板上に設けられた永久磁石と、
前記半導体チップおよび前記永久磁石を被覆する樹脂封止層と、を有し、
前記樹脂封止層は、前記永久磁石を露出して前記半導体チップを被覆する第１樹脂層と、
前記永久磁石と前記第１樹脂層とを連続して被覆する第２樹脂層とを有し、
前記第２樹脂層が前記第１樹脂層よりも硬化収縮による応力が小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の磁性体検出センサは、第２樹脂層が第１樹脂層よりも硬化収縮による応力が小さい。このため、本発明の磁性体検出センサでは、樹脂封止層が単層である場合と比較して、半導体チップに印加されるパッケージ応力を小さくでき、被検出体の近接を高精度で検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１実施形態の磁性体検出センサを示した平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した磁性体検出センサのＬ−Ｌ線に沿う断面図である。
【図２】図２（ａ）は、シミュレーションを行った磁性体検出センサの形状を説明するための平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した磁性体検出センサのＬ１−Ｌ１線に沿う断面図である。
【図３】図３は、第２樹脂層の弾性率と半導体チップに印加される応力との関係を示したグラフである。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１実施形態の磁性体検出センサの変形例を示した平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した磁性体検出センサのＬ２−Ｌ２線に沿う断面図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第２実施形態の磁性体検出センサを示した平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した磁性体検出センサのＬ３−Ｌ３線に沿う断面図である。
【図６】図６は、本発明の第１実施形態の磁性体検出センサの他の変形例を示した断面図である。
【図７】図７は、本発明の第１実施形態の磁性体検出センサのさらに他の変形例を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の磁性体検出センサについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。このため、各構成要素の寸法比率などは、実際とは異なっていることがある。また、以下の説明において例示される材質、寸法等は一例である。したがって、本発明は、以下に示す実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要件を変更しない範囲で適宜変更して実施できる。
【００１２】
［第１の実施形態］
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態の磁性体検出センサを示した平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示した磁性体検出センサのＬ−Ｌ線に沿う断面図である。
本実施形態の磁性体検出センサ１０の検出対象である被検出体は、磁性体である。被検出体としては、特に限定されないが、例えば、鉄などの磁性材料からなる部材、磁性体粒子を含有する磁性塗料などが挙げられる。
【００１３】
本実施形態の磁性体検出センサ１０は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、支持基板１１と、支持基板１１上に設けられた半導体チップ１２と、支持基板１１上に設けられた永久磁石１３と、半導体チップ１２および永久磁石１３を被覆する樹脂封止層１５とを有している。樹脂封止層１５は、樹脂層１５１（特許請求の範囲における第１樹脂層に対応する。）と樹脂層１５２（特許請求の範囲における第２樹脂層に対応する。）と、を有する。
【００１４】
支持基板１１は、フレキシブル基板であってもよいし、硬質（リジッド）基板であってもよい。支持基板１１は、図示しないＣｕなどの導電材料からなる配線と、配線が電気的に接続された出力端子とを有している。
支持基板１１の表面は、樹脂封止層１５の有する樹脂層１５２と密着性が高い材料で形成されていることが好ましい。このような支持基板１１としては、例えば、表面がレジストで覆われているプリント基板などを用いることができる。
【００１５】
半導体チップ１２は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、支持基板１１上に設けられた導電体層１２２を介して、支持基板１１上に設けられている。半導体チップ１２は、樹脂封止層１５の有する樹脂層１５１と、導電体層１２２とによって囲まれている。
【００１６】
導電体層１２２は、樹脂封止層１５の有する樹脂層１５１および樹脂層１５２と密着性が高い導電性材料で形成されていることが好ましい。具体的には、導電体層１２２として、例えば、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金などの金属からなるものを用いることができる。
【００１７】
半導体チップ１２は、磁場検出素子１２１を備えている。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、磁場検出素子１２１は、半導体チップ１２の上面に配置されている。磁場検出素子１２１としては、例えば、ホール素子が挙げられる。磁場検出素子１２１は、ｚ軸方向（図１（ｂ）における上下方向）の磁場成分に応じた出力を出すものである。
【００１８】
本実施形態の磁性体検出センサ１０では、半導体チップ１２から磁性体検出センサ１０の出力信号を取り出すための電気的な接続が形成されている。具体的には、半導体チップ１２と導電体層１２２とが図示しないワイヤボンディングで接続されている。さらに、導電体層１２２と支持基板１１に配置された図示しないＣｕなどの導電材料からなる配線とが、はんだ付けにより接続され、支持基板１１内で配線と図示しない出力端子とが配線によって電気的に接続されている。
【００１９】
永久磁石１３は、支持基板１１上に設けられている。永久磁石１３は、異なる磁極Ａ、Ｂを有し、磁極Ａ、Ｂを結ぶ方位が磁化方向となっている。永久磁石１３において、例えば、磁極ＡはＮ極、磁極ＢはＳ極である。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、支持基板１１上の永久磁石１３の磁化方向に沿う位置に、磁場検出素子１２１が配置されている。永久磁石１３は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、樹脂封止層１５の有する樹脂層１５２と、支持基板１１とによって囲まれている。
【００２０】
樹脂層１５１は、永久磁石１３を露出して半導体チップ１２を被覆する。本実施形態では、樹脂層１５１は、半導体チップ１２の上面および側面と、導電体層１２２の半導体チップ１２との境界近傍のみを被覆している。
【００２１】
また、樹脂層１５２は、永久磁石１３と樹脂層１５１とを連続して被覆する。本実施形態では、樹脂層１５２が、永久磁石１３および樹脂層１５１の上面および側面と、樹脂層１５１で被覆されていない導電体層１２２と、支持基板１１上面の樹脂層１５１で被覆されていない露出部分の一部とを被覆している。支持基板１１に設けられている図示しないＣｕなどの導電材料からなる配線および他の素子は、樹脂層１５２によって被覆されていることが好ましい。
【００２２】
半導体チップ１２は、樹脂封止層１５の有する樹脂層１５１と、これを覆う樹脂層１５２の２層によって覆われている。本実施形態では、半導体チップ１２は、樹脂封止層１５のうち、主に半導体チップ１２に接して配置されている樹脂層１５１によって、機械的刺激および水分から保護される。
また、永久磁石１３は、樹脂封止層１５の有する樹脂層１５２のみによって覆われている。本実施形態では、永久磁石１３は、樹脂封止層１５のうち、樹脂層１５２のみによって、機械的刺激および水分から保護される。
【００２３】
本実施形態の磁性体検出センサ１０の樹脂封止層１５では、樹脂層１５２が樹脂層１５１よりも硬化収縮による応力が小さい（パッケージ応力が小さい）ものとされている。
硬化収縮による応力は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高い樹脂ほど大きい。また、硬化収縮による応力は、弾性率が大きい樹脂ほど大きい。
【００２４】
したがって、樹脂層１５２が樹脂層１５１よりもパッケージ応力が小さい樹脂封止層１５は、例えば、以下に示す（１）〜（３）のいずれかであることが好ましい。
（１）樹脂層１５１のガラス転移温度が、樹脂層１５２のガラス転移温度よりも高いもの。
（２）樹脂層１５１の弾性率が、樹脂層１５２の弾性率よりも大きいもの。
（３）樹脂層１５１のガラス転移温度が、樹脂層１５２のガラス転移温度よりも高く、かつ樹脂層１５１の弾性率が、樹脂層１５２の弾性率よりも大きいもの。
【００２５】
樹脂封止層１５が、（１）〜（３）のいずれかである場合、半導体チップ１２に印加される硬化収縮による応力（パッケージ応力）のうち、樹脂層１５２によるパッケージ応力への寄与がより少ないものとなる。その結果、半導体チップ１２に印加されるパッケージ応力がより小さくなり、好ましい。
【００２６】
ここで、磁性体検出センサの第２樹脂層の弾性率と、半導体チップに印加される応力との関係を調べるために行ったシミュレーションについて説明する。
図２（ａ）は、シミュレーションを行った磁性体検出センサの形状を説明するための平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した磁性体検出センサのＬ１−Ｌ１線に沿う断面図である。図２（ａ）および図２（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０Ａにおいて、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０と同じ部材には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図３は、第２樹脂層の弾性率と半導体チップに印加される応力との関係を示したグラフである。
【００２７】
シミュレーションは、公知の応力計算手法を発展させて実施した。公知の応力計算手法においては、主応力軸（例えばｘ軸）に対して直交する平面構造のうち、単一方向（例えばｚ軸方向）の層構造についてのみ詳細な多層構造を想定し、力のつり合いと変位の連続から得られる方程式を解いている。より詳細には、変位が連続であること、および、曲げ半径が各層で等しいことを仮定し、各層に働く軸力ならびに曲げモーメントについて、つり合いの式を解くことによって軸応力を求める。これに対し、本シミュレーションでは、主応力軸（例えばｘ軸）に直交する平面構造全体、すなわちｙｚ面についてマルチカラム構造を想定し、かつ、各カラムの主応力軸方向の曲げ半径が等しいことを仮定し、力のつり合いと変位の連続からなる方程式を解いた。図３に示すシミュレーション結果の計算に用いたシミュレーションは、樹脂封止された磁気センサについて、実際の実験結果と高い相関を有することが確認されている。
【００２８】
このシミュレーションでは、以下に示す条件で、半導体チップに印加される応力として、図２に示す磁性体検出センサ１０Ａの半導体チップ１２における２５℃でのｘ軸方向の軸応力とｙ軸方向の軸応力との和を算出した。なお、本シミュレーションにおいては、図２に示す導電体層１２２については、硬化収縮応力への寄与が小さいため省略した。
【００２９】
上記のシミュレーションの条件は、以下に示すとおりである。
（イ）支持基板１１について
支持基板１１の厚みは、図２（ｂ）に示すように、１．０ｍｍとした。また、図２（ａ）に示すように、ｘ方向の長さは９．０ｍｍ、ｙ方向の長さは５．０ｍｍとした。
また、支持基板１１の弾性率は２５ＧＰａ、線膨張係数は７ｐｐｍ／℃とした。
（ロ）半導体チップ１２について
半導体チップ１２の厚みは、図２（ｂ）に示すように、０．１５ｍｍとした。また、図２（ａ）に示すように、半導体チップ１２のｘ方向およびｙ方向の長さを１．３ｍｍとした。
半導体チップ１２は、シリコン基板からなるものとし、弾性率は１６８ＧＰａ、線膨張係数は２．６ｐｐｍ／℃とした。
【００３０】
（ハ）永久磁石１３について
永久磁石１３の厚みは、図２（ｂ）に示すように、０．５ｍｍとした。また、図２（ａ）に示すように、ｘ方向およびｙ方向の長さを３．０ｍｍとした。
また、永久磁石１３と半導体チップ１２との間におけるｘ方向の距離を１．８ｍｍとした。
永久磁石１３として、ＮｄＦｅＢからなる磁石と、ＳｍＣｏからなる磁石の二種類を用いた。
ＮｄＦｅＢからなる磁石の弾性率は１６７ＧＰａ、磁化垂直方向に対する線膨張係数は−１．５ｐｐｍ／℃とした。
ＳｍＣｏからなる磁石の弾性率は１１８ＧＰａ、磁化垂直方向に対する線膨張係数は１０ｐｐｍ／℃とした。
【００３１】
（ニ）樹脂層１５１について
樹脂層１５１の厚みは、図２（ｂ）に示すように、半導体チップ１２の上面から０．３ｍｍとした。また、図２（ａ）に示すように、樹脂層１５１の縁部と半導体チップ１２の側面との間におけるｘ方向およびｙ方向の距離を０．８ｍｍとした。
樹脂層１５１のガラス転移温度は１２５℃、ガラス転移温度以下における線膨張係数は１２ｐｐｍ／℃、弾性率は２５ＧＰａとした。
（ホ）樹脂層１５２について
樹脂層１５２の厚みは、図２（ｂ）に示すように、支持基板１１の上面から２．０ｍｍとした。また、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、樹脂層１５２のｘ方向およびｙ方向の長さは、支持基板１１と同一の寸法とした。
樹脂層１５２のガラス転移温度は１２５℃、ガラス転移温度以下における線膨張係数は１２ｐｐｍ／℃とした。樹脂層１５２の弾性率は０．０１ＧＰａ〜２０ＧＰａの範囲とした。
【００３２】
図３に示すシミュレーション結果から、永久磁石１３として、ＮｄＦｅＢからなる磁石を用いた場合であってもＳｍＣｏからなる磁石を用いた場合であっても、樹脂封止層１５が、半導体チップを被覆する樹脂層１５１と、樹脂層１５１を被覆する樹脂層１５２とを有する場合、樹脂層１５２の弾性率を小さくすることにより、半導体チップ１２に印加されるパッケージ応力がゼロに近づく（小さくなる）ことが分かった。
【００３３】
樹脂層１５１のガラス転移温度（Ｔｇ）は、半導体チップ１２を機械的刺激および水分から保護するために、８５℃以上であることが好ましく、１２５℃以上であることがより好ましい。
樹脂層１５１は、半導体チップ１２を機械的刺激および水分から保護するために、実用温度範囲、例えば−４０℃〜８５℃の範囲で十分な弾性率を有することが好ましい。樹脂層１５１の弾性率は、１〜３０ＧＰａの範囲であることが好ましく、１〜１０ＧＰａの範囲であることがより好ましい。
【００３４】
樹脂層１５２のガラス転移温度（Ｔｇ）は、樹脂封止層１５のパッケージ応力を抑制するために、８５℃未満の範囲であることが好ましく、−１０℃未満の範囲であることがより好ましい。
樹脂層１５２の弾性率は、樹脂封止層１５のパッケージ応力を抑制するために、１ＧＰａ未満であることが好ましく、０．１ＧＰａ未満であることがより好ましい。
【００３５】
ガラス転移温度が８５℃以上であって、弾性率が１〜３０ＧＰａの範囲である樹脂層１５１としては、例えば、シリカフィラーを混合したエポキシ系樹脂からなるもののように、標準的な樹脂パッケージに使用されるものを用いることができる。特に、樹脂層１５１としては、球状シリカフィラーを混合したエポキシ樹脂など、流動性に優れるエポキシ系樹脂からなるものであることが好ましい。樹脂層１５１から磁場検出素子１２１に印加される硬化収縮応力は、樹脂層１５１の厚みが薄いほど小さくなる。流動性に優れるエポキシ系樹脂からなる樹脂層１５１は、容易に厚みを薄くできるため、好ましい。
樹脂パッケージに用いられるエポキシ系樹脂は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１００〜１６０℃の範囲であり、弾性率が１５〜３５ＧＰａの範囲であり、例えば、ガラス転移温度が１２５℃であって弾性率が２５ＧＰａであるものを用いることができる。
【００３６】
ガラス転移温度が８５℃未満の範囲であって、弾性率が１ＧＰａ未満である樹脂層１５２としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、オレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂などの樹脂からなるものが挙げられる。これらの中でも特に、支持基板１１として一般的なリジッド基板であるガラスエポキシ基板（ＦＲ４）を用いる場合に、支持基板１１との密着性が良好な樹脂層１５２となるため、樹脂層１５２がポリエステル系樹脂からなるものであることが好ましい。
ポリエステル系樹脂は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−１００〜８０℃の範囲であり、弾性率が０．０１〜０．１ＧＰａの範囲であり、例えば、ガラス転移温度が−６０℃であって弾性率が０．０５ＧＰａであるものを用いることができる。
【００３７】
[磁性体検出センサの製造方法]
次に、第１実施形態の磁性体検出センサ１０の製造方法について、例を挙げて説明する。
まず、半導体チップ１２を製造する。具体的には、公知の方法により、シリコン基板などからなる半導体基板上に、集積回路を形成するウェハ処理工程（前工程）を行う。ウェハ処理工程において、例えば、半導体基板を用いた一般的な相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）プロセスを行うことにより、半導体基板上に磁場検出素子１２１を製造できる。磁場検出素子１２１としてホール素子を形成する場合、例えば、半導体基板としてＰ型の導電性を有する基板を用い、リン原子をイオン注入する方法を用いることができる。ウェハ処理工程においては、ＣＭＯＳプロセスを用いて、半導体基板上に磁場検出素子１２１の出力信号を処理する回路を形成してもよい。
【００３８】
その後、ウェハ処理工程後の半導体基板をバックグラインドし、ダイシングする。このことにより半導体基板から切り出された半導体チップ１２が得られる。
【００３９】
次に、支持基板１１上の所定の位置に、導電体層１２２となる導電性材料ペーストを印刷して半導体チップ１２を載置し、リフロー炉で加熱して実装する。このことにより、支持基板１１上の所定の位置に、導電体層１２２を介して半導体チップ１２が固定（ダイアタッチ）される。
その後、半導体チップ１２と導電体層１２２とをワイヤボンディングにより電気的に接続する。
【００４０】
続いて、例えば、モールドを用いて、半導体チップ１２、ワイヤボンディング（不図示）および導電体層１２２の半導体チップ１２との境界近傍を被覆する樹脂層１５１を形成して、半導体チップ１２と導電体層１２２の一部とを封止する。
【００４１】
次に、支持基板１１上の所定の位置に永久磁石１３を固定する。永久磁石１３は、接着剤を用いて支持基板１１上に固定できる。接着剤としては、以降の工程において十分な接着強度を確保でき、かつ、非磁性であるものを用いることが好ましい。具体的には、接着剤として、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂またはプリプレグなどを用いることができる。
【００４２】
その後、例えば、ホットメルトモールドを用いて、永久磁石１３と、樹脂層１５１と、樹脂層１５１で被覆されていない導電体層１２２とを被覆する樹脂層１５２を形成して封止する。
以上の工程により、樹脂封止層１５を有する磁性体検出センサ１０が得られる。
【００４３】
次に、本実施形態の磁性体検出センサ１０の動作について説明する。
本実施形態の磁性体検出センサ１０と、検出対象である被検出体とが十分に離れている場合、磁場検出素子１２１は、永久磁石１３の発生する磁場のうち、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すｚ軸方向の磁場成分の値（Ｂｚ０）のみを検知する。磁場検出素子１２１がホール素子である場合、磁場検出素子１２１からの出力は、ｚ軸方向の磁場成分の値（Ｂｚ０）に比例する電圧信号として得られる。
【００４４】
図１（ｂ）に示されるｚ軸の正の方向から、図示しない被検出体が接近してくると、永久磁石１３の磁束が変化する。すなわち、被検出体と磁性体検出センサ１０との距離に応じて、磁場検出素子１２１が検知するｚ軸方向の磁場成分の値（Ｂｚ１）が変化する。よって、磁場検出素子１２１によって検知されるｚ軸方向の磁場成分の値の差（Ｂｚ１とＢｚ０との差）が、被検出体と磁性体検出センサ１０との距離ｒを示す指標になる。
【００４５】
本実施形態の磁性体検出センサ１０では、磁場検出素子１２１からの出力信号は、必要に応じて、図示しない回路で処理される。出力信号の処理としては、例えば、所定の磁場成分の値（Ｂｚｔ）との大小判定でも良いし、出力電圧の増幅でも良い。
【００４６】
磁場検出素子１２１からの出力信号Ｖ１、Ｖ０は、磁場検出素子１２１の磁気オフセットをＢｏ、磁気感度をＳとすると、検知された磁場成分Ｂｚ１、Ｂｚ０に対して、Ｖ１＝（Ｂｚ１＋Ｂｏ）／Ｓ、Ｖ０＝（Ｂｚ０＋Ｂｏ）／Ｓとなる。
【００４７】
本実施形態の磁性体検出センサ１０において、樹脂封止層１５となる樹脂が硬化収縮することによる応力（パッケージ応力）は、ピエゾ抵抗効果やピエゾホール効果を介して、磁場検出素子１２１の磁気オフセット（Ｂｏ）および磁気感度（Ｓ）を変化させる。したがって、パッケージ応力は、検知された磁場成分Ｂｚ１、Ｂｚ０に対して設計された磁場検出素子１２１からの出力信号Ｖ１、Ｖ０を、設計値からずらしてしまう。このことから、パッケージ応力が大きいと、被検出体と磁性体検出センサ１０との距離ｒを正しく検知することが困難になる。
【００４８】
本実施形態の磁性体検出センサ１０は、樹脂封止層１５が、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、樹脂層１５１と樹脂層１５２とを有し、樹脂層１５２は樹脂層１５１よりも硬化収縮による応力が小さいものである。このため、本実施形態の磁性体検出センサ１０は、樹脂封止層が単層である場合と比較して、半導体チップ１２に印加されるパッケージ応力を小さくでき、被検出体の近接を高精度で検知できる。
【００４９】
より詳細には、本実施形態の磁性体検出センサ１０の半導体チップ１２は、樹脂層１５１と、これを覆う樹脂層１５２との２層によって覆われている。樹脂層１５１が樹脂層１５２よりも硬化収縮による応力が大きいため、半導体チップ１２には、半導体チップ１２に接している樹脂層１５１によるパッケージ応力が主に印加される。
【００５０】
本実施形態では、樹脂層１５１は樹脂封止層１５の一部であるため、樹脂層１５１の体積は、例えば、特許文献１のように、樹脂層を単層とし、その材料を樹脂層１５１とした場合と比較して小さい。このことから、樹脂層１５１が樹脂層１５２よりも硬化収縮による応力が大きいものであっても、樹脂封止層を単層とし、その材料を樹脂層１５１とした場合と比較して、半導体チップ１２に印加されるパッケージ応力を小さくできる。
その結果、本実施形態の磁性体検出センサ１０では、半導体チップ１２に印加されるパッケージ応力が、磁場検出素子１２１の磁気オフセット（Ｂｏ）および磁気感度（Ｓ）に与える影響が小さくなる。よって、本実施形態の磁性体検出センサ１０によれば、被検出体と磁性体検出センサ１０との距離ｒを正確に検知でき、被検出体の近接を高精度で検知できる。
【００５１】
また、本実施形態の磁性体検出センサ１０では、半導体チップ１２が、樹脂封止層１５を形成している樹脂層１５１と樹脂層１５２の２層によって覆われている。このため、本実施形態の磁性体検出センサ１０では、半導体チップ１２および半導体チップ１２と導電体層１２２を接続するワイヤボンディングは、主に樹脂層１５１によって、機械的刺激から保護される。樹脂層１５１として、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、弾性率の大きい樹脂を用いることによって、機械的刺激による半導体チップ１２のクラックおよびワイヤボンディングの断線を防ぐことができる。また、導電体層１２２と密着する樹脂層１５１によって半導体チップ１２が被覆されていることにより、半導体チップ１２は水分から保護される。
【００５２】
また、本実施形態の磁性体検出センサ１０では、樹脂層１５２によって永久磁石１３が被覆されていることにより、機械的衝撃による永久磁石１３の脱離を防止できる。また、本実施形態の磁性体検出センサ１０では、支持基板１１と密着する樹脂層１５２によって永久磁石１３が被覆されていることにより、永久磁石１３が水分から保護される。
以上のことから、本実施形態では、樹脂封止層１５により、半導体チップ１２および永久磁石１３が、機械的刺激および水分から保護されるため、信頼性を損なうことなくパッケージ応力を小さくできる。
【００５３】
したがって、本実施形態によれば、半導体チップ１２に印加されるパッケージ応力が小さく、被検出体の近接を高精度で検知でき、かつ信頼性の良好な磁性体検出センサ１０を実現できる。
【００５４】
図４（ａ）は、本発明の第１実施形態の磁性体検出センサの変形例を示した平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した磁性体検出センサのＬ２−Ｌ２線に沿う断面図である。
【００５５】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０Ｂが、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０と異なるところは、導電体層の形状のみである。したがって、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０Ｂにおいて、磁性体検出センサ１０と同じ部材には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５６】
図４（ｂ）に示す変形例における導電体層は、リードフレーム１２２ｂである。リードフレーム１２２ｂ上には、磁場検出素子１２１を備える半導体チップ１２が設置されている。
図４（ｂ）に示すように、リードフレーム１２２ｂおよび半導体チップ１２は、樹脂層１５１によって封止されることにより一体化されて、支持基板１１上の所定の位置に固定されている。このことにより、図４（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０Ｂでは、リードフレーム１２２ｂと支持基板１１との間の一部に、樹脂層１５１が存在している。
【００５７】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、リードフレーム１２２ｂは、一部が樹脂層１５１から露出している。リードフレーム１２２ｂのうち、樹脂層１５１から露出している部分は、支持基板１１に配置された図示しないＣｕなどの導電材料からなる配線と、はんだ付けなどにより電気的に接続されている。
【００５８】
本変形例では、樹脂層１５１は、半導体チップ１２の上面および側面と、リードフレーム１２２ｂの半導体チップ１２の設置されていない側の面（図４（ｂ）における下面）の一部と、リードフレーム１２２ｂと半導体チップ１２との境界近傍のみを被覆している。
本変形例では、樹脂層１５２が、永久磁石１３および樹脂層１５１の上面および側面と、樹脂層１５１で被覆されていないリードフレーム１２２ｂと、樹脂層１５１で被覆されていない支持基板１１の上面の一部とを被覆している。本変形例では、支持基板１１に設けられている図示しないＣｕなどの導電材料からなる配線および他の素子は、樹脂層１５２によって被覆されていることが好ましい。
【００５９】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０Ｂは、例えば、以下に示す製造方法により製造できる。
まず、上述した図１（ａ）および図１（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０の製造方法と同様にして、半導体チップ１２を製造する。
次に、例えば、導電性材料ペーストを用いて、リードフレーム１２２ｂ上に半導体チップ１２を接着する。その後、リードフレーム１２２ｂと半導体チップ１２とを、例えばワイヤボンディングにより電気的に接続する。
【００６０】
続いて、例えば、モールドを用いて、半導体チップ１２の上面および側面と、ワイヤボンディング（不図示）と、リードフレーム１２２ｂの半導体チップ１２の設置されていない側の面（図４（ｂ）における下面）の一部と、リードフレーム１２２ｂと半導体チップ１２との境界近傍のみを被覆する樹脂層１５１を形成し、リードフレーム１２２ｂの一部と半導体チップ１２とを封止する。
その後、支持基板１１上の所定の位置に、導電性材料ペーストを印刷し、樹脂層１５１によって一体化されたリードフレーム１２２ｂおよび半導体チップ１２を載置し、リフロー炉で加熱して実装する。このことにより、支持基板１１上の所定の位置に、リードフレーム１２２ｂおよび半導体チップ１２が固定される。
【００６１】
次に、上述した図１（ａ）および図１（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０と同様にして、支持基板１１上の所定の位置に永久磁石１３を固定する。
その後、例えば、ホットメルトモールドを用いて、永久磁石１３と、樹脂層１５１の上面および側面と、樹脂層１５１で被覆されていないリードフレーム１２２ｂと、樹脂層１５１で被覆されていない支持基板１１の上面の一部とを被覆する樹脂層１５２を形成して封止する。
以上の工程により、図４（ａ）および図４（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０が得られる。
【００６２】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０Ｂは、永久磁石１３を露出して半導体チップ１２を被覆する樹脂層１５１と、永久磁石１３と樹脂層１５１とを連続して被覆する樹脂層１５２とを有する樹脂封止層１５を有し、樹脂層１５２が樹脂層１５１よりも硬化収縮による応力が小さい。このため、磁性体検出センサ１０Ｂは、上述した図１（ａ）および図１（ｂ）に示す磁性体検出センサ１０と同様に、樹脂封止層が単層である場合と比較して、半導体チップ１２に印加されるパッケージ応力を小さくでき、被検出体の近接を高精度で検知できる。
【００６３】
[第２の実施形態]
図５（ａ）は、本発明の第２実施形態の磁性体検出センサを示した平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示した磁性体検出センサのＬ３−Ｌ３線に沿う断面図である。
第２実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃが、第１実施形態の磁性体検出センサ１０と異なるところは、支持基板の形状と、半導体チップ１２と永久磁石１３との図１（ｂ）および図５（ｂ）に示すｚ軸方向の位置関係である。したがって、第２実施形態において、第１実施形態と同じ部材には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６４】
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、第２実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃに含まれる支持基板１１ａは、平面視略中央部に凹部１４を有している。
支持基板１１ａは、支持基板１１２（第２支持基板）と、支持基板１１２上に固定された支持基板１１１（第１支持基板）とからなる。
【００６５】
支持基板１１２としては、例えば、リジッド基板、アルミニウム基板、ベーク基板などを用いることができる。
支持基板１１１としては、例えば、リジッド基板を用いてもよいし、フレキシブル基板を用いてもよい。支持基板１１１の平面視略中央部には、凹部１４に相当する貫通穴が開口されている。支持基板１１１の表面は、樹脂封止層１５の有する樹脂層１５２と密着性が高い材料で形成されていることが好ましい。
【００６６】
支持基板１１ａは、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、支持基板１１２と、凹部１４に相当する貫通穴を有する支持基板１１１とからなるものとすることができるが、単一のプリント基板の平面視略中央部を切削して、凹部を形成することにより製造されたものであってもよい。
【００６７】
図５（ｂ）において、符号０は、永久磁石１３におけるｚ軸方向の中心面を表す。符号ｈｓは、支持基板１１ａの表面から磁場検出素子１２１の上面までの高さを表す。
【００６８】
第２実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃでは、永久磁石１３は、支持基板１１ａ上に設けられた凹部１４内に配置されている。このため、第２実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃでは、第１実施形態の磁性体検出センサ１０と比較して、永久磁石１３の厚みを厚くできる。永久磁石１３の厚みは、例えば、図５（ｂ）に示す支持基板１１ａの表面から磁場検出素子１２１の上面までの高さｈｓの２倍以上の寸法とすることができる。
【００６９】
半導体チップ１２は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、支持基板１１ａ上の凹部１４以外の領域に設けられた導電体層１２２を介して、支持基板１１ａ上に設けられている。半導体チップ１２は、第１実施形態の磁性体検出センサ１０と同様に、磁場検出素子１２１を備えている。
【００７０】
第２実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃでは、樹脂層１５２が、永久磁石１３および樹脂層１５１の上面および側面と、凹部１４内と、樹脂層１５１で被覆されていない導電体層１２２と、樹脂層１５１で被覆されていない支持基板１１の上面の一部とを被覆している。本実施形態では、支持基板１１に設けられている図示しないＣｕなどの導電材料からなる配線および他の素子は、樹脂層１５２によって被覆されていることが好ましい。
【００７１】
次に、本実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃの動作について説明する。
本実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃでは、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すｚ軸の正の方向から、図示しない被検出体が接近してくると、磁場検出素子１２１が磁場成分の変化量（Ｂｚ１−Ｂｚ０）を検出する。磁場検出素子１２１が検出する磁場成分の変化量（Ｂｚ１−Ｂｚ０）は、以下の（１）と（２）の２つの条件を満たすことにより、大きくできる。
（１）永久磁石１３のｚ軸方向の厚みが大きい。
（２）永久磁石１３のｚ軸方向の中心面である平面Ｏよりも、磁場検出素子１２１が上側（支持基板１１ａから遠ざかる側）にある。
すなわち、本実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃでは、永久磁石１３のｚ軸方向の厚みを厚くし、かつ、凹部１４の深さの値によって、上記（１）と（２）の条件を同時に最適化できる。その結果、磁場検出素子１２１に印加される磁場の絶対値が大きくなり、磁性体検出センサ１０Ｃの感度が向上する。
【００７２】
これに対し、凹部１４を有しない支持基板１１を含む第１実施形態の磁性体検出センサ１０では、図１（ｂ）に示すように、永久磁石１３の厚みが厚くなるほど、永久磁石１３のｚ軸方向の中心面よりも下側（支持基板１１に近づく側）に磁場検出素子１２１が配置されることになる。このため、第１実施形態の磁性体検出センサ１０では、永久磁石１３の厚みを増加させることによる磁場成分の変化量（Ｂｚ１−Ｂｚ０）の増加は、本実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃと比較して小さい。
【００７３】
本実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃでは、支持基板１１ａが凹部１４を有しているため、例えば、厚みの厚い永久磁石１３を用いて、感度を向上させることができる。
また、本実施形態では、磁性体検出センサ１０Ｃを製造する際の永久磁石１３を支持基板１１ａ上に固定する工程において、凹部１４の内壁面に沿って永久磁石１３を設置できる。このため、本実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃでは、第１実施形態の磁性体検出センサ１０と比較して、ｘｙ面内における永久磁石１３の配置精度が良好となる。その結果、本実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃは、より一層精度の良好なものとなる。
【００７４】
また、本実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃは、第１実施形態の磁性体検出センサ１０と同様に、樹脂封止層１５が、樹脂層１５１と樹脂層１５２とを有し、樹脂層１５２は樹脂層１５１よりも硬化収縮による応力が小さいものである。このため、本実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃは、第１実施形態の磁性体検出センサ１０と同様に、樹脂封止層が単層である場合と比較して、半導体チップ１２に印加されるパッケージ応力を小さくでき、被検出体の近接を高精度で検知できる。また、本実施形態の磁性体検出センサ１０Ｃによれば、第１実施形態の磁性体検出センサ１０と同様に、樹脂封止層１５によって、半導体チップ１２および永久磁石１３は、機械的刺激および水分から保護され、信頼性を損なうことなくパッケージ応力を小さくできる。
【００７５】
上述した実施形態では、樹脂封止層１５が、支持基板１１、１１ａの一方の面である表面にのみ形成されている場合を例に挙げて説明したが、樹脂封止層は、支持基板の他方の面である裏面を含む両面に設けられていてもよく、例えば、支持基板の両面全面が第２樹脂層１５２で被覆されていてもよい。図６は、本発明の第１実施形態の磁性体検出センサの他の変形例を示した断面図であり、支持基板１１の両面全面が第２樹脂層１５２により被覆されている磁性体検出センサ１０Ｄの断面図を示している。
【００７６】
上述した実施形態では、支持基板１１、１１ａがリジッド基板もしくはフレキシブル基板からなる場合を例に挙げて説明したが、図７に示すように、支持基板１１ｂは、その他の材料、例えば第２樹脂層１５２と同一の材料で構成されていてもよい。図７は、本発明の第１実施形態の磁性体検出センサのさらに他の変形例を示した断面図であり、支持基板１１ｂが第２樹脂層１５２と同一の材料で構成されている磁性体検出センサ１０Ｅの断面図を示している。第１樹脂層１５１で覆われた、磁場検出素子１２１を有する半導体チップ１２と永久磁石１３とが、上からは第２樹脂層１５２により、下からはこれと同一の材料からなる支持基板１１ｂにより覆われている様子を示している。支持基板１１ｂは、樹脂封止層１５と対向する第２の樹脂封止層を構成している。支持基板１１ｂは樹脂層１５２の形成とは別の工程において形成してもよいし、樹脂層１５２と同時に形成することも可能である。
【００７７】
図１、図４および図５に示す磁性体検出センサ１０、１０Ｂ、１０Ｃでは、樹脂封止層１５が、支持基板１１、１１ａの上面の一部にのみ形成されている場合を例に挙げて説明したが、図２に示す磁性体検出センサ１０Ａのように、樹脂封止層１５は、支持基板１１の上面全面を被覆していてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  磁性体検出センサ、１１、１１ａ、１１ｂ  支持基板、１２  半導体チップ、１３  永久磁石、１４  凹部、１５  樹脂封止層、１１１  支持基板（第１支持基板）、１１２  支持基板（第２支持基板）、１２１  磁場検出素子、１２２  導電体層、１２２ｂ  リードフレーム、１５１  樹脂層（第１樹脂層）、１５２  樹脂層（第２樹脂層）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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