(57)【要約】基板実装面に設けたＮｉを含む金属薄膜がセンサ感度に与える影響を低減できる磁気センサパッケージを得る。プラスチック基板のセンサチップ固定側とは反対側の面に、磁性体を含む金属材料からなる金属薄膜を備えた磁気センサチップパッケージにおいて、金属薄膜に、磁気センサの検知する磁界方向に対して垂直な方向に反磁界が生じる形状磁気異方性を与える。具体的には、センサ検知磁界方向に対して垂直な長さ寸法を同方向に平行な長さ方向より長くした矩形状で金属薄膜を形成し、この金属薄膜を該検知磁界方向と平行な方向に間隔をあけて複数備えた。
2010122944.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界検知用の磁気センサを組み込んだセンサチップをプラスチック基板上に接着固定し、このプラスチック基板のセンサチップ固定側とは反対側の面に、磁性体を含む金属材料からなる金属薄膜を備えた磁気センサチップパッケージにおいて、
前記金属薄膜は、前記磁気センサの検知する磁界方向に対して垂直な方向に反磁界が生じる形状磁気異方性を有していることを特徴とする磁気センサチップパッケージ。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の磁気センサチップパッケージにおいて、前記金属薄膜は、前記磁気センサの検知磁界方向と垂直な長さ寸法を該磁界方向と平行な幅寸法よりも長くした矩形状をなし、前記検知磁界方向と平行な方向に間隔をあけて複数並べられている磁気センサチップパッケージ。
【請求項３】
請求の範囲第１項または第２項に記載の磁気センサチップパッケージにおいて、前記金属薄膜は、前記プラスチック基板側からＣｕめっき膜、Ｎｉめっき膜及びＡｕめっき膜を順に有している磁気センサチップパッケージ。
【請求項４】
請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか一項に記載の磁気センサチップパッケージにおいて、前記磁気センサは、移動方向に沿ってＮＳ交互に着磁された磁気移動体からの漏れ磁界を検出するエンコーダ用磁気センサであって、該検知磁界方向と平行な方向に所定間隔をあけて配置した一対の磁気センサからなる磁気センサチップパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック基板上に磁気センサチップを搭載した磁気センサパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば磁気エンコーダに用いられる磁気センサは、磁気センサを組み込んだ磁気センサチップをプラスチック基板上に搭載し、基板表面の電極パッドと磁気センサチップを電気的に接続することでパッケージ化され、基板表面の電極パッドと導通している基板裏面の電極パッドを介して外部基板に実装可能となっている。このような磁気センサパッケージは、実装面となるプラスチック基板の裏面に、実装時に外部基板と接合されて接合強度を向上させ、かつ、実装時の基板変形を防止させるための金属薄膜が形成されている。従来の金属薄膜は、電極パッドと同じ膜構成（Ｃｕめっき膜／Ｎｉめっき膜／Ａｕめっき膜）で形成されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１０６３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来の金属薄膜は磁性体であるＮｉを含むため、エンコーダの磁気移動体からの漏れ磁束は磁気センサよりも金属薄膜を通りやすく、磁気センサの感度が悪くなってしまうことが判明した。Ｃｕ／Ａｕ積層膜で金属薄膜を形成するとＣｕとＡｕの密着性が悪く、Ｃｕのみで金属薄膜を形成するとＣｕの腐食が問題となる。【０００５】
本発明は、基板実装面に設けたＮｉを含む金属薄膜がセンサ感度に与える影響を低減できる磁気センサパッケージを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、Ｎｉを含む金属薄膜がセンサ感度に与える影響をいかに抑えられるかを考え、形状異方性により金属薄膜に漏れ磁束が入りづらい状態とすれば、磁気センサを通る漏れ磁束の減少を抑えられることに着目して完成されたものである。【０００７】
すなわち、本発明は、外部磁界検知用の磁気センサを組み込んだセンサチップをプラスチック基板上に接着固定し、このプラスチック基板のセンサチップ固定側とは反対側の面に、磁性体を含む金属材料からなる金属薄膜を備えた磁気センサチップパッケージにおいて、金属薄膜は、磁気センサの検知する磁界方向に対して垂直な方向に反磁界が生じる形状磁気異方性を有していることを特徴としている。【０００８】
具体的に、金属薄膜は、磁気センサの検知磁界方向と垂直な長さ寸法を該磁界方向と平行な幅寸法よりも長くした矩形状をなし、検知磁界方向と平行な方向に間隔をあけて複数並べられていることが好ましい。【０００９】
金属薄膜は、プラスチック基板側からＣｕめっき膜、Ｎｉめっき膜及びＡｕめっき膜を順に有する膜構成で形成することが実際的である。【００１０】
磁気センサは、移動方向に沿ってＮＳ交互に着磁された磁気移動体からの漏れ磁界を検出するエンコーダ用磁気センサであって、該検知磁界方向と平行な方向に所定間隔をあけて配置した一対の磁気センサからなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、形状異方性により金属薄膜には漏れ磁界に対して垂直な方向に反磁界が生じ、該金属薄膜に漏れ磁束が入りづらい状態となるので、磁気センサを通る漏れ磁束の減少が抑えられ、金属薄膜がセンサ感度に与える影響を低減できる磁気センサパッケージが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の磁気センサパッケージを用いた磁気エンコーダを示す概観構成図である。
【図２】図１の磁気センサパッケージの主要構成を示す斜視図である。
【図３】同磁気センサパッケージの実装面（裏面）を示す平面図である。
【図４】同磁気センサパッケージの実装状態を説明する模式断面図である。
【図５】金属薄膜を具備しない磁気センサパッケージ（比較例１）の実装面を示す平面図である。
【図６】幅寸法を長さ寸法より大きくした金属薄膜を備えた磁気センサパッケージ（比較例２）の実装面を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明を磁気エンコーダに適用した実施形態を示している。磁気エンコーダ１は、回転駆動する磁気移動体２と、磁気移動体２からの漏れ磁界Ｈｅｘを検出する磁気センサ３０を組み込んだ磁気センサパッケージ３で構成されている。磁気移動体２は、周方向にＮＳ交互に分割着磁した二枚の永久磁石２ａ、２ｂを、上下方向でもＮＳ交互となるように重ねて接合したアキシャル型である。磁気センサパッケージ３は、磁気移動体２の下側の永久磁石２ｂの横、すなわち、永久磁石２ｂとほぼ同等の高さ位置に、所定ギャップをあけて配置されている。磁気移動体２が回転すると、磁気センサパッケージ３の横を永久磁石２ｂのＮＳ極が交互に通過し、磁気移動体２からの漏れ磁界Ｈｅｘの向きが反転して磁気センサ３０の出力が切り替わる。磁気センサパッケージ３の配設位置は、磁気移動体２の上方または下方としてもよい。
【００１４】
図２は、本発明による磁気センサパッケージ３の構成を示す斜視図である。磁気センサパッケージ３は、上記磁気センサ３０を含むセンサチップ３１と、このセンサチップ３１を接着固定したプラスチック基板３２とを備えている。
【００１５】
磁気センサ３０は、磁気移動体２の回転方向を検知できるように、磁気移動体２からの漏れ磁界Ｈｅｘと平行な方向に所定間隔をあけて一対で配置されている。この磁気センサ３０には、磁気抵抗素子（例えばＧＭＲ素子）またはホール素子を用いる。
【００１６】
プラスチック基板３２は、例えばガラスエポキシ基板であって、基板表面に複数の電極パッド３３を有している。各電極パッド３３は、基板表面３２ａに露出する表面側電極パッド３３ａと、基板裏面３２ｂに露出する裏面側電極パッド３３ｂと、基板側面に露出して表裏面の電極パッド３３ａ、３３ｂを導通する接続導体３３ｃとからなる。表面側電極パッド３３ａは、一対の磁気センサ３０と電気的に接続される。各電極パッド３３ａ、３３ｂは、プラスチック基板３２上にＣｕめっき膜、Ｎｉめっき膜、Ａｕめっき膜を順に積層してなり、接続導体３３ｃはＣｕからなる。Ａｕめっき膜は電極腐食を防止し、Ｎｉめっき膜はＣｕめっき膜とＡｕめっき膜の密着性を良好にする。
【００１７】
上記プラスチック基板３２には、センサチップ３１を接着固定した表面３２ａとは反対側の裏面３２ｂに位置させて、磁性体（Ｎｉ）を含む金属薄膜３４が形成されている。金属薄膜３４は、裏面側電極パッド３３ｂと同一の膜構成（Ｃｕめっき膜／Ｎｉめっき膜／Ａｕめっき膜）を有する。図３は、プラスチック基板３２の裏面３２ｂを示す平面図である。図３に示されるように金属薄膜３４は、磁気移動体２からの漏れ磁界Ｈｅｘの方向（磁気センサ３０の検知する磁界方向）に対して平行な幅寸法Ｗと垂直な長さ寸法Ｌを有する矩形状をなし、該漏れ磁界Ｈｅｘと平行な方向に所定間隔をあけて複数（図示実施形態では三つ）備えられている。各金属薄膜３４は、その長さ寸法Ｌが幅寸法Ｗよりも長く（Ｌ＞Ｗ）、磁気移動体２からの漏れ磁界Ｈｅｘの方向と垂直な方向に反磁界を生じさせる形状磁気異方性を有している。この形状磁気異方性を有することで、磁性体であるＮｉが金属薄膜３４に含まれていても、磁気移動体２からの漏れ磁束は金属薄膜３４に入り込みづらく、その大部分が磁気センサ３１に向かうので、磁気センサ３１の感度に悪影響を与えずに済む。
【００１８】
図４は、磁気センサパッケージ３の実装状態を示す断面図である。磁気センサパッケージ３は、接続導体３３ｃにより表面側電極パッド３３ａと導通している裏面側電極パッド３３ｂを介して外部基板の配線部４０に電気的に接続可能となっている。この磁気センサパッケージ３の実装面は、上記金属薄膜３４を形成した裏面３２ｂであって、実装時には裏面電極パッド３３ｂだけでなく金属薄膜３４も不図示の外部基板に接合される。金属薄膜３４は、外部基板とプラスチック基板３２の接合強度を高め、実装時のプラスチック基板３２の変形を防止するスペーサとして機能する。また、金属薄膜３４は、磁気センサ３０からの発熱がある場合には該熱を放出する放熱機能も有する。
【００１９】
次に、表１を参照し、金属薄膜３４に含まれるＮｉが磁気センサ３０に与える影響について考察する。表１は、長さ寸法Ｌが幅寸法Ｗより大きい金属薄膜３４を備えた実施例１（図３）、金属薄膜を備えない比較例１（図５）及び長さ寸法Ｌ’が幅寸法Ｗ’より小さい金属薄膜３４’を備えた比較例２（図６）について、磁気センサ３０近傍の磁束密度を測定した結果をまとめて示したものである。磁束密度の測定ポイントは、センサチップ３１上の一対の磁気センサ３０の中間位置とした。金属薄膜３４の膜構成は、Ｃｕ（４０μｍ）／Ｎｉ（７μｍ）／Ａｕ（０．３μｍ）である。
【００２０】
［表１］
磁束密度（ｍＴ）     実施例１      比較例１      比較例２
Ｂｘ             13.649        14.103        11.069
Ｂｙ              0.017         0.027         0.021
Ｂｚ              0.015         0.004         0.027
【００２１】
表１において、Ｂｘは漏れ磁界Ｈｅｘと平行な方向（金属薄膜の幅寸法Ｗ方向）の磁束密度、Ｂｙは漏れ磁界Ｈｅｘと垂直な方向（金属薄膜の長さＬ方向）の磁束密度、Ｂｚはプラスチック基板３２の厚さ方向の磁束密度である。
【００２２】
表１を見ると、漏れ磁界Ｈｅｘと垂直な方向の磁束密度Ｂｙ及びプラスチック基板３２の厚さ方向の磁束密度Ｂｚはほぼゼロであり、磁気センサ３１の感度に寄与するのは漏れ磁界Ｈｅｘと平行な方向の磁束密度Ｂｘであることがわかる。この磁束密度Ｂｘが大きいほど磁気センサ３１は高感度になる。長さ寸法Ｌ’より幅寸法Ｗ’が大きい矩形状の金属薄膜３４’を備えた比較例２では、金属薄膜を備えない比較例１よりも磁束密度Ｂｘが３ｍＴ程度減少している。これに対し、長さ寸法Ｌが幅寸法Ｗより大きい矩形状の金属薄膜３４を備えた実施例１では、比較例１よりも磁束密度Ｂｘが０．５ｍＴ程度減少しているものの、その減少度合いは比較例２よりも小さく、磁気センサ３０への影響は抑えられていることが明らかである。
【００２３】
以上の本実施形態によれば、磁気移動体２からの漏れ磁界Ｈｅｘに対して垂直な長さ寸法Ｌを該漏れ磁界Ｈｅｘと平行な幅寸法Ｗより大きくした矩形状で金属薄膜３４を備えたので、金属薄膜３４には形状磁気異方性により漏れ磁界Ｈｅｘと垂直な方向に反磁界が生じ、この反磁界により磁気移動体２からの漏れ磁束は金属薄膜３４を通りにくくなる。よって、磁気移動体２からの漏れ磁束は大部分が磁気センサ３０へ向かうこととなり、磁性体を含む金属薄膜３４を備えていても磁気センサ３０の感度に悪影響を与えずに済む。
【００２４】
以上では、エンコーダ用の磁気センサパッケージに本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明は、エンコーダ用磁気センサパッケージに限らず、プラスチック基板の実装面に磁性体を含む金属薄膜を備える磁気センサパッケージ一般に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本願発明は、基板実装面に磁性体を含む金属薄膜を備える磁気センサパッケージに適用可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  磁気エンコーダ
２  磁気移動体
３  磁気センサパッケージ
３０  磁気センサ
３１  センサチップ
３２  プラスチック基板
３３  電極パッド
３３ａ  表面側電極パッド
３３ｂ  裏面側電極パッド
３３ｃ  接続導体
３４  金属薄膜
４０  配線部
Ｗ  幅寸法
Ｌ  長さ寸法
【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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【国際調査報告】
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