(57)【要約】  コイルからの発熱による磁気センサへの影響を低減した磁気センサモジュールを提供することを課題とする。従来の方法によると、磁気センサチップ上に複数の磁気センサに対応して複数の温度測定回路が必要になり、磁気センサチップにＩＣチップと接続するためのパッドも多数必要となる。従って、磁気センサを搭載する磁気センサチップのサイズが増大し、製造コストが嵩む問題があった。第１コイル、第１コイルの一端に接続される第１パッド、及び、第１コイルの他端に接続される第２パッドを有するＩＣチップと、ＩＣチップの面上に配置され、第１の軸方向の磁気を検出する第１磁気センサを有する磁気センサチップと、第１外部出力端子と、第１パッドと第１外部出力端子とを接続する第１導線と、第２外部出力端子と、第２パッドと第２外部出力端子とを接続する第２導線と、を備える磁気センサモジュールを提供する。
2019131816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コイル、前記第１コイルの一端に接続される第１パッド、及び、前記第１コイルの他端に接続される第２パッドを有するＩＣチップと、
前記ＩＣチップの面上に配置され、第１の軸方向の磁気を検出する第１磁気センサを有する磁気センサチップと、
第１外部出力端子と、
前記第１パッドと前記第１外部出力端子とを接続する第１導線と、
第２外部出力端子と、
前記第２パッドと前記第２外部出力端子とを接続する第２導線と、
を備える磁気センサモジュール。
【請求項２】
前記第１コイルは、少なくとも一部が、前記ＩＣチップにおいて、シート抵抗値が最も低い金属層に設けられている
請求項１に記載の磁気センサモジュール。
【請求項３】
前記第１コイルは、少なくとも一部が、前記ＩＣチップのうち最上層の金属層に設けられている、
請求項１又は２に記載の磁気センサモジュール。
【請求項４】
前記ＩＣチップは、第２コイルを更に有し、
前記第２コイルの一端は、前記第１コイルの他端に接続され、
前記第２コイルの他端は、前記第２パッドに接続され、
前記第１コイルの他端は、前記第２コイルを介して前記第２パッドに接続され、
前記磁気センサチップは、第２の軸方向の磁気を検出する第２磁気センサを有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気センサモジュール。
【請求項５】
前記第２外部出力端子は、グランド端子である
請求項４に記載の磁気センサモジュール。
【請求項６】
前記第２コイルは、少なくとも一部が、前記ＩＣチップにおいて、シート抵抗値が最も低い金属層に設けられている
請求項４または５に記載の磁気センサモジュール。
【請求項７】
前記第２コイルは、少なくとも一部が、前記ＩＣチップのうち最上層の金属層に設けられている、
請求項４から６のいずれか一項に記載の磁気センサモジュール。
【請求項８】
前記ＩＣチップは、第３コイル、前記第３コイルの一端に接続される第３パッド、及び、前記第３コイルの他端に接続される第４パッドを更に有し、
前記磁気センサチップは、第３の軸方向の磁気を検出する第３磁気センサを有し、
第３外部出力端子と、
前記第３パッドと前記第３外部出力端子とを接続する第３導線と、
第４外部出力端子と、
前記第４パッドと前記第４外部出力端子とを接続する第４導線と、
を更に備える請求項４から７のいずれか１項に記載の磁気センサモジュール。
【請求項９】
前記第４外部出力端子は、グランド端子である
請求項８に記載の磁気センサモジュール。
【請求項１０】
前記第３コイルは、少なくとも一部が、前記ＩＣチップにおいて、シート抵抗値が最も低い金属層に設けられている
請求項８または９に記載の磁気センサモジュール。
【請求項１１】
前記第３コイルは、少なくとも一部が、前記ＩＣチップにおいて、前記第１コイル及び前記第２コイルの下層の金属層に設けられている、
請求項８から１０のいずれか一項に記載の磁気センサモジュール。
【請求項１２】
前記第１磁気センサ、前記第２磁気センサ、及び、前記第３磁気センサは、ホイートストーンブリッジ回路を構成する磁気抵抗素子を含む、
請求項８から１１のいずれか１項に記載の磁気センサモジュール。
【請求項１３】
前記第１磁気センサ及び前記第２磁気センサは、前記第１コイル及び前記第２コイルにより生じる磁場が最大になる位置に少なくとも一部が重なるように配置される、
請求項５から１２のいずれか１項に記載の磁気センサモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサの精度を維持するために、動作中にも感度を校正することが望ましい。そこで、磁気センサチップに内蔵された感度調整用コイルに定電流を供給して既知の磁場を生成し、これを測定することにより、動作中に磁気センサの感度を調整する方法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。【０００３】
磁気抵抗素子の抵抗値は温度に依存する。従って、感度調整用コイルが発生する磁界が一定であっても、温度変化が生じると磁気抵抗素子の出力は変動する。感度調整の分解能を確保するために、感度調整用コイルにはｍＡオーダーの比較的大きな電流が付与される。このとき、コイルへの通電で発生する熱が磁気抵抗素子等の温度依存性のある磁気センサに伝わると、コイルへの通電がない場合と比較して、感度誤差が生じる。このようなコイル発熱による感度誤差は、正確な感度調整の障害となる場合がある。【０００４】
これに対し、特許文献３には、「２個の磁気抵抗素子を直列接続した磁気抵抗素子対と、その磁気抵抗素子対の『温度−中点電圧』特性を『アドレス−データ』として格納したメモリと、磁気抵抗素子対の温度を測定する温度測定回路と、その測定した温度をメモリのアドレスに変換しメモリに入力する温度／アドレス変換回路と、メモリが出力するデータを基準電圧に変換して出力するデータ／基準電圧変換回路と、その基準電圧と磁気抵抗素子対の中点電圧の差を増幅し出力する差動増幅回路とを具備したことを特徴とする磁気センサ装置」が記載されている。【０００５】
しかし、この方法によると、磁気センサチップ上に複数の磁気センサに対応して複数の温度測定回路が必要になり、磁気センサチップにＩＣチップと接続するためのパッドも多数必要となる。従って、磁気センサを搭載する磁気センサチップのサイズが増大し、製造コストが嵩む問題があった。
特許文献１  特開２００３−２０２３６５号公報
特許文献２  特開２０１７−９６６２７号公報
特許文献３  特開平６−７７５５８号公報
【解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題に鑑みて、コイルからの発熱による磁気センサへの影響を低減した磁気センサモジュールを提供することを課題とする。
【０００７】
本発明の第１の態様においては、第１コイル、第１コイルの一端に接続される第１パッド、及び、第１コイルの他端に接続される第２パッドを有するＩＣチップと、ＩＣチップの面上に配置され、第１の軸方向の磁気を検出する第１磁気センサを有する磁気センサチップと、第１外部出力端子と、第１パッドと第１外部出力端子とを接続する第１導線と、第２外部出力端子と、第２パッドと第２外部出力端子とを接続する第２導線と、を備える磁気センサモジュールを提供する。
（一般的開示）
（項目１）
磁気センサモジュールは、ＩＣチップを有してよい。ＩＣチップは、第１コイル、第１コイルの一端に接続される第１パッド、及び、第１コイルの他端に接続される第２パッドを有してよい。
磁気センサモジュールは、磁気センサチップを有してよい。磁気センサチップは、ＩＣチップの面上に配置され、第１の軸方向の磁気を検出する第１磁気センサを有してよい。
磁気センサモジュールは、第１外部出力端子を有してよい。
磁気センサモジュールは、第１パッドと第１外部出力端子とを接続する第１導線を有してよい。
磁気センサモジュールは、第２外部出力端子を有してよい。
磁気センサモジュールは、第２パッドと第２外部出力端子とを接続する第２導線を有してよい。
（項目２）
第１コイルは、少なくとも一部が、ＩＣチップにおいて、シート抵抗値が最も低い金属層に設けられていてよい。
（項目３）
第１コイルは、少なくとも一部が、ＩＣチップのうち最上層の金属層に設けられていてよい。
（項目４）
ＩＣチップは、第２コイルを更に有してよい。
第２コイルの一端は、第１コイルの他端に接続されていてよい。
第２コイルの他端は、第２パッドに接続されていてよい。
第１コイルの他端は、第２コイルを介して第２パッドに接続されていてよい。
磁気センサチップは、第２の軸方向の磁気を検出する第２磁気センサを有してよい。
（項目５）
第２外部出力端子は、グランド端子であってよい。
（項目６）
第２コイルは、少なくとも一部が、ＩＣチップにおいて、シート抵抗値が最も低い金属層に設けられていてよい。
（項目７）
第２コイルは、少なくとも一部が、ＩＣチップのうち最上層の金属層に設けられていてよい。
（項目８）
ＩＣチップは、第３コイル、第３コイルの一端に接続される第３パッド、及び、第３コイルの他端に接続される第４パッドを更に有してよい。
磁気センサチップは、第３の軸方向の磁気を検出する第３磁気センサを有してよい。
磁気センサモジュールは、第３外部出力端子を有してよい。
磁気センサモジュールは、第３パッドと第３外部出力端子とを接続する第３導線を有してよい。
磁気センサモジュールは、第４外部出力端子を有してよい。
磁気センサモジュールは、第４パッドと第４外部出力端子とを接続する第４導線を有してよい。
（項目９）
第４外部出力端子は、グランド端子であってよい。
（項目１０）
第３コイルは、少なくとも一部が、ＩＣチップにおいて、シート抵抗値が最も低い金属層に設けられていてよい。
（項目１１）
第３コイルは、少なくとも一部が、ＩＣチップにおいて、第１コイル及び第２コイルの下層の金属層に設けられていてよい。
（項目１２）
磁気センサモジュールは、磁気抵抗素子してよい。磁気抵抗素子は、第１磁気センサ、第２磁気センサ、及び、第３磁気センサは、ホイートストーンブリッジ回路を構成してよい。
（項目１３）
第１磁気センサ及び第２磁気センサは、第１コイル及び第２コイルにより生じる磁場が最大になる位置に少なくとも一部が重なるように配置されてよい。
【０００８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の磁気センサモジュール１０の機能を説明するブロック図を示す。
【図２】本実施形態に係る磁気センサモジュール１０の概略図を示す。
【図３】本実施形態に係るＩＣチップ２００の平面図を示す。
【図４】本実施形態に係る第１コイル２１０及び第２コイル２２０の平面図を示す。
【図５】本実施形態に係る第３コイル２３０の平面図を示す。
【図６】本実施形態に係る磁気センサチップ１００の平面図を示す。
【図７】本実施形態に係る第１磁気センサ１１０等の等価回路の一例を示す。
【図８】図２に示す磁気センサモジュール１０の断面Ｓ（一点鎖線）における垂直断面の概略図を示す。
【図９】本実施形態の磁気センサモジュール１０の処理フローの一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
図１は、本実施形態の磁気センサモジュール１０の機能を説明するブロック図を示す。本実施形態に係る磁気センサモジュール１０は、ＩＣチップに内蔵されたコイルにより均一な較正磁場を磁気センサに与え、これにより磁気センサの感度調整を行う。磁気センサモジュール１０は、磁気センサチップ１００、及び、ＩＣチップ２００を備える。後述するように、磁気センサモジュール１０は、搭載基板３００等を更に含むが、図１の説明では省略する。
【００１２】
磁気センサチップ１００は、外部磁場を測定する。磁気センサチップ１００は、１以上の複数の磁気センサを有し、これにより１以上の軸方向の磁気を検出してよい。例えば、磁気センサチップ１００は、第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、及び、第３磁気センサ１３０を有する。
【００１３】
一例として、第１磁気センサ１１０は第１の軸方向の磁気を検出し、第２磁気センサ１２０は第１の軸と異なる第２の軸方向の磁気を検出し、第３磁気センサ１３０は第１の軸及び第２の軸と直交する第３の軸方向の磁気を検出してよい。第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、及び、第３磁気センサ１３０は、磁気検出結果に対応する電圧信号を、ＩＣチップ２００に出力する。
【００１４】
ＩＣチップ２００は、磁気センサチップ１００からの信号を処理し、磁気センサチップ１００に較正磁場を与えて磁気センサの感度調整を行う。例えば、ＩＣチップ２００は、磁気センサチップ１００の１以上の磁気センサの感度調整を行う感度調整部２０２、及び、磁気センサチップ１００からの信号を処理する信号処理部２０４を有する。
【００１５】
感度調整部２０２は、ＡＣ磁界発生回路２０６、及び、磁気センサチップ１００の１以上の磁気センサのそれぞれに対応して設けられた１以上のコイル（例えば、第１コイル２１０、第２コイル２２０、及び、第３コイル２３０）を含む。
【００１６】
ＡＣ磁界発生回路２０６は、極性の異なる較正電流を各コイルに順次印加する。例えば、ＡＣ磁界発生回路２０６は、第１コイル２１０、第２コイル２２０、及び、第３コイル２３０の各々に対し、ＡＣ較正電流を付与し、これにより第１コイル２１０、第２コイル２２０、及び、第３コイル２３０にＡＣ較正磁界を生じさせる。これにより、第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、及び、第３磁気センサ１３０の各々は、各ＡＣ較正磁界を検出し、磁気検出結果に応じたＡＣ電圧信号を、信号処理部２０４に出力する。
【００１７】
後述するように、第１コイル２１０及び第２コイル２２０は、共通の電流が付与されて、同時に較正磁場を発生してよい。又は、第１コイル２１０及び第２コイル２２０は、独立して電流が付与されて、独立して較正磁場を発生してもよい。
【００１８】
信号処理部２０４は、電圧増幅器３２０、ＡＤコンバータ３３０、復調回路３４０、メモリ３５０、及び、補正演算回路３６０を含む。
【００１９】
電圧増幅器３２０は、第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、及び、第３磁気センサ１３０の各々から電圧信号を受け取り、これを増幅してＡＤコンバータ３３０に出力する。
【００２０】
ＡＤコンバータ３３０は、電圧増幅器３２０からのアナログ出力をデジタル値に変換して復調回路３４０、及び、補正演算回路３６０に供給する。
【００２１】
復調回路３４０は、ＡＣ信号をＤＣ信号に変換し、これを補正演算回路３６０に供給する。これにより、復調回路３４０は、第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、第３磁気センサ１３０が感度調整時に出力したＡＣ電圧信号に由来するＡＣ信号をＤＣ信号に変換する。また、復調回路３４０は、出荷前の検査工程等において、当該変換したＤＣ信号を初期感度としてメモリ３５０に記憶する。
【００２２】
補正演算回路３６０は、磁気センサの感度補正を行う。例えば、補正演算回路３６０は、第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、及び、第３磁気センサ１３０が感度調整時に出力したＡＣ電圧信号に由来するＤＣ信号を復調回路３４０から取得し、これをメモリ３５０から読みだした初期感度と比較し、感度補正量を決定する。
【００２３】
続いて、補正演算回路３６０は、外部磁場に由来するＤＣ信号を外部磁場信号としてＡＤコンバータ３３０から取得し、これを決定した感度補正量に基づいて補正し、最終的な出力信号を感度補正後の出力として外部に出力する。感度補正の具体的な処理フローについては後述する。
【００２４】
本実施形態によれば、ＩＣチップ２００は、ＡＣ（交流）の較正磁界を第１コイル２１０〜第３コイル２３０に発生させるので、直流である外部磁場と干渉せずに動作中に第１磁気センサ１１０〜第３磁気センサ１３０の感度調整を行うことができる。
【００２５】
図２は、本実施形態に係る磁気センサモジュール１０の概略図を示す。図２では、磁気センサチップ１００及びＩＣチップ２００の各辺方向をＸＹ方向とし、磁気センサチップ１００及びＩＣチップ２００の厚み方向をＺ方向とする。本実施形態の磁気センサモジュール１０は、磁気センサチップ１００及びＩＣチップ２００に加え、搭載基板３００及び封止樹脂３１０を更に備える。
【００２６】
図示するように、磁気センサチップ１００は、ＩＣチップ２００の面上に配置される。また、磁気センサチップ１００は、第１面上に複数（例えば１０個）のパッド１４０を有する。磁気センサチップ１００に内蔵された第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、及び、第３磁気センサ１３０は、パッド１４０のそれぞれに接続され、パッド１４０を介してＩＣチップ２００と接続される。
【００２７】
ＩＣチップ２００は、第１面上にパッド２６０及びパッド２７０を有する。例えば、パッド２６０は、ＩＣチップ２００の第１面において磁気センサチップ１００の近傍に配置されてよい。ＩＣチップ２００は、例えば１０個のパッド２６０を有してよい。例えば、ＩＣチップ２００は、１０個のパッド２６０及び導線１９２を介して磁気センサチップ１００の１０個のパッド１４０と接続される。導線１９２は、ワイヤボンディングにより形成されてよい。
【００２８】
パッド２７０は、磁気センサモジュール１０を搭載する搭載基板３００との接続のために用いられる。例えば、ＩＣチップ２００は、図示するように１０個のパッド２７０を有してよい。
【００２９】
また、パッド２７０のそれぞれは、ＩＣチップ２００内の複数のコイル（例えば、第１コイル２１０〜第３コイル２３０）のそれぞれと接続される。例えば、パッド２７０は、第１コイル２１０の一端に接続される第１パッド、第２コイル２２０の一端に接続される第２パッド、第３コイル２３０の一端に接続される第３パッド、及び、第３コイル２３０の他端に接続される第４パッドを含んでよい。これにより、第１コイル２１０〜第３コイル２３０は、搭載基板３００に接続される。
【００３０】
搭載基板３００は、ＩＣチップ２００を第１面上に搭載する。搭載基板３００は、リードフレームが組み込まれたプリント基板であってよい。搭載基板３００は、リードフレームの一部として、第１面上にパッド３０２を有してよい。例えば、搭載基板３００は、ＩＣチップ２００の１０個のパッド２７０のそれぞれと接続される、１０個のパッド３０２を有してよい。
【００３１】
搭載基板３００は、リードフレームの一部として、裏面に複数の外部出力端子を有してよい。例えば、搭載基板３００は、１０個のパッド３０２に対応して設けられた１０個の外部出力端子（図示せず）を有してよい。この場合、１０個のパッド３０２のそれぞれと１０個の外部出力端子（図示せず）のそれぞれは、搭載基板３００の表面に設けられた配線（図示せず）及びビア（図示せず）を介して接続されていてよい。
【００３２】
複数（例えば１０個）の外部出力端子は、少なくとも、第１コイル２１０の一端に接続される第１外部出力端子と、第２コイル２２０の他端に接続される第２外部出力端子と、第３コイル２３０の一端に接続される第３外部出力端子と、及び、第３コイル２３０の他端に接続される第４外部出力端子と、を含んでよい。この場合、第１コイル２１０の他端と第２コイル２２０の一端は、ＩＣチップ２００の内部で接続されていてよい。
【００３３】
ここで、第１外部出力端子、第３外部出力端子は定電流源等の電源に接続される電源端子であってよく、第２外部出力端子、及び、第４外部出力端子は、グランドに接続されるグランド端子であってよい。
【００３４】
パッド３０２は、導線２９０により、ＩＣチップ２００のパッド２７０と接続される。導線２９０は、ワイヤボンディングにより形成されてよい。導線２９０は、第１パッドと第１外部出力端子とを接続する第１導線、第２パッドと第２外部出力端子とを接続する第２導線、第３パッドと第３外部出力端子とを接続する第３導線、及び、第４パッドと第４外部出力端子とを接続する第４導線を含んでよい。
【００３５】
封止樹脂３１０は、モジュール全体を封止して各部品を固定する。例えば、封止樹脂３１０は、磁気センサチップ１００、ＩＣチップ２００、及び、搭載基板３００を封止する。
【００３６】
図２に示すように、ＩＣチップ２００の平面形状（ＸＹ平面上の形状）は、磁気センサチップ１００の平面形状よりも大きく、磁気センサチップ１００の平面形状を内包する。すなわち、ＩＣチップ２００の平面上の各辺の長さは、磁気センサチップ１００の各辺の長さよりも大きい。また、搭載基板３００の平面形状は、ＩＣチップ２００の平面形状よりも大きく、ＩＣチップ２００の平面形状を内包する。すなわち、搭載基板３００の平面上の各辺の長さは、ＩＣチップ２００の各辺の長さよりも大きい。
【００３７】
本実施形態の磁気センサモジュール１０によれば、ＩＣチップ２００内のコイルで発生した熱が、パッド２７０、導線２９０、パッド３０２、及び、搭載基板３００のリードフレームを伝わり、最終的に搭載基板３００の裏面に設けられた外部出力端子から放熱される。本実施形態の磁気センサモジュール１０によれば、各磁気センサの近傍に温度センサ等を個別に配置する必要がない。従って、本実施形態の磁気センサモジュール１０によれば、磁気センサチップ１００のサイズを小型化したまま、磁気センサチップ１００へのコイル発熱の影響を低減することができる。
【００３８】
図３は、本実施形態に係るＩＣチップ２００の上面から観察した平面図を示す。なお、第１コイル２１０、第２コイル２２０、及び、第３コイル２３０がＩＣチップ２００の内部に配置される場合、上面からは不可視であるが、図２では破線でＸＹ平面上の位置を示している。ここで、第１コイル２１０及び第２コイル２２０は破線で示され、第３コイル２３０は一点鎖線で示される。
【００３９】
図示するように、ＩＣチップ２００の中央付近の内部には、第１コイル２１０、第２コイル２２０、及び、第３コイル２３０が設けられる。後述するように、第１コイル２１０及び第２コイル２２０と、第３コイル２３０とは、ＩＣチップ２００内の別の層に設けられてよい。
【００４０】
例えば、第１コイル２１０及び第２コイル２２０は、少なくとも一部がＩＣチップ２００に内蔵される複数の金属層のうち最上層の金属層に設けられてよく、第３コイル２３０は、少なくとも一部が第１コイル２１０及び第２コイル２２０よりも下層の金属層に設けられてよい。なお、最上層の金属層はＩＣチップ２００の表面に設けられて、第１コイル２１０及び第２コイル２２０がＩＣチップ２００の表面に露出してもよい。
【００４１】
第１コイル２１０及び第２コイル２２０が設けられる金属層は、ＩＣチップ２００に内蔵される複数の金属層のうちシート抵抗値が最も低い金属層であってよい。第３コイル２３０が設けられる金属層は、ＩＣチップ２００に内蔵される複数の金属層のうちシート抵抗値が最も低い金属層であってよい。例えば、第１コイル２１０、第２コイル２２０、及び／又は、第３コイル２３０が設けられる金属層はアルミニウム又は銅を含む金属層であってよい。
【００４２】
図４は、本実施形態に係る第１コイル２１０及び第２コイル２２０の平面図を示す。第１コイル２１０及び第２コイル２２０は３以上の辺を含む平面形状であってよい。例えば、第１コイル２１０及び第２コイル２２０は、それぞれが図４に示すような三角形（一例として直角二等辺三角形）であってよい。
【００４３】
第１コイル２１０及び第２コイル２２０はスパイラルコイルであってよい。第１コイル２１０及び第２コイル２２０は、両コイルに流れる電流の向きが逆になるように、接続線２１２により接続されてよい。すなわち、第１コイル２１０の一端は、端子Ｔ１を介して第１パッドに接続され、他端は第２コイル２２０に接続される。第２コイル２２０の一端は第１コイル２１０に接続され、他端は端子Ｔ２を介して第２パッドに接続される。これにより、第１コイル２１０の他端は、第２コイル２２０を介して第２パッドに接続され、第２コイル２２０の一端は、第１コイル２１０を介して第１パッドに接続される。
【００４４】
例えば、図４において、端子Ｔ１から流入した電流が、第１コイル２１０を時計周りに、第２コイル２２０を反時計回りに流れ、端子Ｔ２から流出してよい。一例として、第１コイル２１０の一端Ｔ１は、スイッチを介してＩＣチップ２００内の定電流源に接続されてよい。また、第２コイル２２０の一端Ｔ２は、ＩＣチップ２００内のスイッチ、第２パッド（パッド２７０のうちの１つ）及び第２外部出力端子を介してグランドに接続されてよい。
【００４５】
また、第１コイル２１０の一端Ｔ１は、ＩＣチップ２００内の定電流源を介して第１パッド（パッド２７０のうちの１つ）にも接続される。従って、通電により第１コイル２１０及び第２コイル２２０に発生した熱は、第１パッド及び第２パッドに伝達され、最終的に搭載基板３００の第１外部出力端子及び第２外部出力端子から放熱される。
【００４６】
接続線２１２は、第１コイル２１０と交差する交差部分２１４を含んでよい。交差部分２１４は、第１コイル２１０が設けられた金属層とは別の金属層（例えば、第３コイル２３０が設けられた層又は更に別の金属層）に設けられてよく、第１コイル２１０と交差部分２１４とはビア等により層間接続されてよい。第２コイル２２０と一端Ｔ２の間には、第２コイル２２０と交差する交差部分２２２が設けられてよい。交差部分２２２は、第２コイル２２０が設けられた金属層とは別の金属層（例えば、第３コイル２３０が設けられた層又は更に別の金属層）に設けられてよく、第２コイル２２０と交差部分２２２とはビア等により層間接続されてよい。
【００４７】
なお、図４の形態に代えて、第１コイル２１０及び第２コイル２２０は接続されておらず、それぞれが独立して電流を流すものであってもよい。この場合、第１コイル２１０及び第２コイル２２０は、後述する第３コイル２３０と同様の端子構成を有してよい。
【００４８】
図５は、本実施形態に係る第３コイル２３０の平面図を示す。第３コイル２３０は３以上の辺を含む平面形状を有してよい。例えば、第３コイル２３０は、図４に示すような矩形（一例として正方形）であってよい。
【００４９】
第３コイル２３０はスパイラルコイルであってよい。例えば、第３コイル２３０の一端Ｔ３は、ＩＣチップ２００内のスイッチ、第３パッド（パッド２７０のうちの１つ）及び第３外部出力端子を介してグランドに接続されてよい。第３コイル２３０の一端Ｔ３'は、ＩＣチップ２００内のスイッチを介してＩＣチップ２００内の定電流源に接続されてよい。
【００５０】
また、第３コイル２３０の他端Ｔ３'は、ＩＣチップ２００内の定電流源を介して第４パッド（パッド２７０のうちの１つ）にも接続される。従って、通電により第３コイル２３０に発生した熱は、第３パッド及び第４パッドに伝達され、最終的に搭載基板３００の第３外部出力端子及び第４外部出力端子から放熱される。
【００５１】
第３コイル２３０と一端Ｔ３'の間には、交差部分２３２が設けられていてよい。交差部分２３２は、第３コイル２３０が設けられた金属層とは別の金属層（例えば、第１コイル２１０及び第２コイル２２０が設けられた層又は第３コイル２３０が設けられた金属層より更に下層の層）に設けられてよく、第３コイル２３０と交差部分２３２とはビア等により層間接続されてよい。
【００５２】
図６は、本実施形態に係る磁気センサチップ１００の平面図を示す。なお、第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、及び、第３磁気センサ１３０は、磁気センサチップ１００の内部に配置されており、上面からは通常不可視であるが、図中では破線によりその位置を示している。これに代えて、第１磁気センサ１１０〜第３磁気センサ１３０が磁気センサチップ１００の表面に露出してもよい。
【００５３】
図示するように、第１磁気センサ１１０、第３磁気センサ１３０、及び、第２磁気センサ１２０は、Ｙ方向に伸長する矩形形状を有し、この順にＸ方向に並べられている。例えば、第１磁気センサ１１０はＸ軸を感磁軸とするＸ軸磁気センサであってよく、第２磁気センサ１２０はＹ軸を感磁軸とするＹ軸磁気センサであってよく、第３磁気センサ１３０はＺ軸を感磁軸とするＺ軸磁気センサであってよい。この場合、Ｚ軸磁気センサが磁気センサチップ１００の中央部分に配置される。
【００５４】
ここで、第１磁気センサ１１０及び第２磁気センサ１２０は、第１コイル２１０及び第２コイル２２０からの較正磁場により感度調整されてよい。また、第３磁気センサ１３０は、第３コイル２３０からの較正磁場により感度調整されてよい。
【００５５】
第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、及び、第３磁気センサ１３０（以下、まとめて「第１磁気センサ１１０等」ともいう）のそれぞれは、ホイートストーンブリッジ回路を構成する磁気抵抗素子を含んでよい。例えば、第１磁気センサ１１０等のそれぞれは、Ｘ方向及びＹ方向に沿って区分される領域Ｒ１、領域Ｒ２、領域Ｒ３、及び、領域Ｒ４を含む磁気抵抗素子であってよい。第１磁気センサ１１０等のそれぞれは、領域Ｒ１と領域Ｒ２の境界、領域Ｒ１と領域Ｒ３の境界、領域Ｒ２と領域Ｒ４の境界、及び、領域Ｒ３と領域Ｒ４の境界のそれぞれにおいて端子が接続されてよい。
【００５６】
図７は、本実施形態に係るホイートストーンブリッジ回路を構成する第１磁気センサ１１０等の等価回路の一例を示す。図７の抵抗Ｒ１〜抵抗Ｒ４は、図６の領域Ｒ１〜Ｒ４に対応する。図示するように、第１磁気センサ１１０等において、抵抗Ｒ１の一端と抵抗Ｒ３の一端と電源端子とが接続され、電源端子は定電圧源と接続され、これにより電源端子に電圧Ｖが印加される。抵抗Ｒ１の他端と抵抗Ｒ２の一端と正極出力端子とが接続され、正極出力端子から出力電圧Ｖ１が出力される。抵抗Ｒ３の他端と抵抗Ｒ４の一端と負極出力端子が接続され、負極出力端子から出力電圧Ｖ２が出力される。抵抗Ｒ２の他端と抵抗Ｒ４の他端とグランド端子とが接続され、グランド端子はグランドＧに接続される。
【００５７】
第１磁気センサ１１０等は、出力電圧Ｖ１及びＶ２の差分をセンサ出力として出力する。第１磁気センサ１１０等のグランド端子は、磁気センサチップ１００内の配線層で互いに接続されていてよい。
【００５８】
図８は、図２に示す磁気センサモジュール１０の断面Ｓ（一点鎖線）における垂直断面の概略図を示す。図２の断面Ｓは、図３の直線Ｌ−Ｌ'と対応する。図示するように、磁気センサチップ１００とＩＣチップ２００とは、接着層１９０により接着される。また、第１コイル２１０及び第２コイル２２０は、ＩＣチップ２００において最上層の金属層である第１金属層２４０に形成される。第３コイル２３０は、ＩＣチップ２００において第１金属層２４０の下層の金属層である第２金属層２５０に形成される。
【００５９】
搭載基板３００は、リードフレーム３０６を有し、リードフレーム３０６上でＩＣチップ２００を搭載する。リードフレーム３０６の外周部分上面には、導線２９０と接続するためのパッド３０２が設けられる。リードフレーム３０６の裏面には、第１外部出力端子〜第４外部出力端子を含む外部出力端子３０４が設けられる。搭載基板３００は、外部出力端子３０４としてランドを有する、ランド・グリッド・アレー（ＬＧＡ）基板であってよい。
【００６０】
第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、及び、第３磁気センサ１３０のそれぞれは、第１コイル２１０、第２コイル２２０、及び、第３コイル２３０のそれぞれから生じる磁場が大きくなる位置に配置されてよい。例えば、第１磁気センサ１１０及び第２磁気センサ１２０は、第１コイル２１０及び第２コイル２２０により生じる磁場が最大になる垂直方向（例えばＺ方向）の位置に少なくとも一部が重なるように配置されてよい。
【００６１】
例えば、第１磁気センサ１１０及び第２磁気センサ１２０は、第１コイル２１０及び第２コイル２２０の重心を結んだ直線の距離（一例として３６０μｍ）の１／３程度（例えば、１１０〜１２０μｍ）の高さの位置を含むように配置されてよい。また、第３磁気センサ１３０は、第３コイル２３０により生じる磁場が最大になる垂直方向（例えばＺ方向位置に少なくとも一部が重なるように配置されてよい。
【００６２】
図９は、本実施形態の磁気センサモジュール１０の処理フローの一例を示す。磁気センサモジュール１０は、図９のＳ１０〜Ｓ７０の処理を行うことで、動作中に正確な感度補正を行うことができる。
【００６３】
ここで、Ｓ１０及びＳ２０は、出荷前の検査工程において行ってよい。Ｓ３０以降の処理は、磁気センサモジュール１０の使用開始後の任意のタイミングで行ってよい。例えば、Ｓ３０以降の処理は、磁気センサモジュール１０の使用開始後、定期的なタイミングで、又は、ユーザからの要求に応じて行ってよい。
【００６４】
まず、Ｓ１０において、磁気センサモジュール１０は、ＡＣ磁界を測定する。例えば、ＡＣ磁界発生回路２０６が、第１コイル２１０及び第２コイル２２０に対して、定電流源からＡＣ較正電流を与える。これにより、第１コイル２１０及び第２コイル２２０は、Ｘ−Ｙ平面内にＡＣ較正磁界を発生する。Ｘ軸を感磁軸とする第１磁気センサ１１０及びＹ軸を感磁軸とする第２磁気センサ１２０は、検出したＸ方向磁場に応じたＸ出力電圧、及び、Ｙ方向磁場に応じたＹ出力電圧を電圧増幅器３２０に出力する。
【００６５】
このとき、第１コイル２１０及び第２コイル２２０で発した熱は、パッド２７０、導線２９０、及びパッド３０２を含む導電路を介して、搭載基板３００の裏面のリードフレーム３０６から露出した外部出力端子３０４に伝わり、当該外部出力端子３０４から放出される。従って、第１コイル２１０及び第２コイル２２０の発熱の磁気センサチップ１００への影響は低減される。
【００６６】
電圧増幅器３２０は、Ｘ出力電圧及びＹ出力電圧を増幅して、増幅されたＸ出力電圧及びＹ出力電圧をＡＤコンバータ３３０に出力する。ＡＤコンバータ３３０は、電圧増幅器３２０からのアナログ信号であるＸ出力電圧及びＹ出力電圧をデジタル値に変換して復調回路３４０に供給する。復調回路３４０は、デジタルＡＣ信号であるＸ出力電圧及びＹ出力電圧をＤＣ信号に変換し、これをＸ方向の初期感度及びＹ方向の初期感度とする。
【００６７】
また、ＡＣ磁界発生回路２０６が、第３コイル２３０に対して、定電流源からＡＣ較正電流を与える。これにより、第３コイル２３０は、Ｚ軸を含む平面内にＡＣ較正磁界を発生する。Ｚ軸を感磁軸とする第３磁気センサ１３０は、検出したＺ方向磁場に応じたＺ出力電圧を電圧増幅器３２０に出力する。
【００６８】
このとき、第３コイル２３０で発した熱は、パッド２７０、導線２９０、及びパッド３０２を含む導電路を介して、搭載基板３００の裏面のリードフレーム３０６から露出した外部出力端子３０４に伝わり、当該外部出力端子３０４から放出される。従って、第３コイル２３０の発熱の磁気センサチップ１００への影響も低減される。
【００６９】
電圧増幅器３２０は、Ｚ出力電圧を増幅して、増幅されたＺ出力電圧をＡＤコンバータ３３０に出力する。ＡＤコンバータ３３０は、電圧増幅器３２０からのアナログ信号であるＺ出力電圧をデジタル値に変換して復調回路３４０に供給する。復調回路３４０は、デジタルＡＣ信号であるＺ出力電圧をＤＣ信号に変換し、これをＺ方向の初期感度とする。
【００７０】
次にＳ２０において、復調回路３４０は、Ｓ１０で取得した初期感度をメモリ３５０に記憶する。なお、磁気センサモジュール１０は、Ｘ方向及びＹ方向についてＳ１０及びＳ２０の処理を行った後、Ｚ方向についてＳ１０及びＳ２０の処理を行ってもよい。
【００７１】
Ｓ３０において、補正演算回路３６０は、メモリ３５０から初期感度を読みだす。補正演算回路３６０は、メモリ３５０からＸ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の初期感度を読みだしてもよい。
【００７２】
次にＳ４０において、磁気センサモジュール１０は、ＡＣ磁界を測定する。磁気センサモジュール１０は、Ｓ１０と同様の手法によりＡＣ磁界の測定を行い、得られたＤＣ信号を現在感度として取得してよい。例えば、磁気センサモジュール１０は、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向の現在感度を取得してよい。
【００７３】
次にＳ５０において、補正演算回路３６０が感度補正を行う。例えば、補正演算回路３６０は、Ｓ３０で読みだした初期感度と、Ｓ４０で得られた現在感度とを比較して、感度補正量を決定する。例えば、補正演算回路３６０は、（初期感度）／（現在感度）又は（初期感度）−（現在感度）を感度補正量として取得してよい。補正演算回路３６０は、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向のそれぞれの感度補正量を取得してよい。
【００７４】
次にＳ６０において、磁気センサモジュール１０は、外部磁場を測定する。例えば、磁気センサモジュール１０は、ＡＣ磁界発生回路２０６の動作を止め、磁気センサチップ１００に外部磁場を測定させる。例えば、第１磁気センサ１１０、第２磁気センサ１２０、及び、第３磁気センサ１３０は、Ｘ出力電圧、Ｙ出力電圧、及び、Ｚ出力電圧をそれぞれ電圧増幅器３２０に出力する。
【００７５】
電圧増幅器３２０は、各出力電圧を増幅して、ＡＤコンバータ３３０に出力する。ＡＤコンバータ３３０は、電圧増幅器３２０からのアナログ信号である各出力電圧をデジタル値に変換し、これをＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の外部磁場測定値として補正演算回路３６０に供給する。
【００７６】
次にＳ７０において、補正演算回路３６０がＳ６０で得た外部磁場の測定結果を、Ｓ５０で得た感度補正量により補正する。例えば、補正演算回路３６０は、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の外部磁場測定値のそれぞれを、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、Ｚ方向のそれぞれの感度補正量で補正する。一例として、補正演算回路３６０は、各方向の外部磁場測定値に対して、対応する方向の感度補正量を乗じる、又は、加算することにより、補正を実行してよい。
【００７７】
このように、磁気センサモジュール１０によれば、動作中に正確に磁気測定の感度を補正することができる。特に本実施形態の磁気センサモジュール１０によれば、磁気センサチップ１００に感度調整用コイルを搭載しないので、磁気センサチップ１００を小型化し、省コスト化することができる。
【００７８】
さらに、本実施形態の磁気センサモジュール１０によれば、磁気センサチップ１００が温度センサを搭載せず、外部出力端子を介してコイルで発生した熱を放熱するので、磁気センサチップ１００のサイズを小型化したまま、磁気センサチップ１００へのコイル発熱の影響を低減することができる。
【００７９】
なお、説明の便宜上、図２、図３及び図８等は、ＩＣチップ２００に含まれる信号処理部２０４の回路及びＡＣ磁界発生回路２０６が描写されていないが、ＩＣチップ２００は、これらの回路及び必要に応じて他の任意の回路を任意の位置に有するものである。
【００８０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【００８１】
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００８２】
１０  磁気センサモジュール
１００  磁気センサチップ
１１０  第１磁気センサ
１２０  第２磁気センサ
１３０  第３磁気センサ
１４０  パッド
１９０  接着層
１９２  導線
２００  ＩＣチップ
２０２  感度調整部
２０４  信号処理部
２０６  ＡＣ磁界発生回路
２１０  第１コイル
２１２  接続線
２１４  交差部分
２２０  第２コイル
２２２  交差部分
２３０  第３コイル
２３２  交差部分
２４０  第１金属層
２５０  第２金属層
２６０  パッド
２７０  パッド
２９０  導線
３００  搭載基板
３０２  パッド
３０４  外部出力端子
３０６  リードフレーム
３１０  封止樹脂
３２０  電圧増幅器
３３０  ＡＤコンバータ
３４０  復調回路
３５０  メモリ
３６０  補正演算回路
【図１】
2019131816.tif 000003
【図２】
2019131816.tif 000004
【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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【図８】
2019131816.tif 000010
【図９】
2019131816.tif 000011
【国際調査報告】
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2019131816.tif 000013
2019131816.tif 000014
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