(57)【要約】  磁気検出素子を備えた磁気センサ組立体を提供する。本発明の磁気センサ組立体１００においては、磁気検出素子１４０が基体１１０に固定され、基体１１０を直立させることで、磁気検出素子１４０を直立させることが可能となる。これにより、地磁気べクトルの３軸成分を検出する磁気検出装置の作製が容易となる。基体１１０では、第１端子１２０が第１面１１２に設けられ、第２端子１２４が第２面１１４に設けられる。第１端子１２０は磁気検出素子１４０の電極１４４と電気的に接続し、第２端子１２４は、外部配線に電気的に接続する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する磁気検出素子と、磁気検出素子が固定される基体とを備えた磁気センサ組立体であって、基体は磁気検出素子の表面に実質的に平行な第１面と、第１面に所定の角度付けされた第２面とを有し、第１面および第２面には、電気的に接続する第１端子および第２端子がそれぞれ設けられており、磁気検出素子に設けられた電極が、第１端子と電気的に接続されていることを特徴とする磁気センサ組立体。
【請求項２】
電極は磁気検出素子の表面に設けられており、電極と第１端子はワイヤボンディングにより接続されることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ組立体。
【請求項３】
電極は磁気検出素子の裏面に設けられており、電極と第１端子はワイヤレスボンディングにより接続されることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ組立体。
【請求項４】
基体の第１面および第２面は、実質的に垂直に角度付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の磁気センサ組立体。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の磁気センサ組立体を備えた携帯端末装置。
【請求項６】
地磁気ベクトルを検出する複数の磁気検出素子を基板上に備えた地磁気検出装置であって、少なくとも１つの磁気検出素子は基体に固定されて、基体とともに磁気センサ組立体として構成されており、
基体は磁気検出素子の表面に実質的に平行な第１面と、第１面に所定の角度付けされた第２面とを有し、第１面および第２面には電気的に接続した第１端子および第２端子がそれぞれ設けられており、磁気検出素子に設けられた電極が、第１端子と電気的に接続されていることを特徴とする地磁気検出装置。
【請求項７】
磁気センサ組立体は、その第２面が基板に実質的に平行となるように固定されることを特徴とする請求項６に記載の地磁気検出装置。
【請求項８】
電極を有する素子と、素子が固定される基体とを備えた素子組立体であって、基体は素子の表面に実質的に平行な第１面と、第１面に所定の角度付けされた第２面とを有し、第１面および第２面には、電気的に接続する第１端子および第２端子がそれぞれ設けられており、素子に設けられた電極が、第１端子と電気的に接続されていることを特徴とする素子組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、素子と基体とを備えた組立体に関し、特に、磁気検出素子を備えた組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などの携帯端末装置が爆発的に普及し、用途拡大のために、携帯端末装置に様々な機能を付加する動きが活発化している。従来では音声通話を主目的としていた携帯電話も、現在では地図情報をダウンロードして、現在位置を地図上に表示するものが登場している。【０００３】  携帯端末装置にＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）機能を搭載することで、ダウンロードした地図情報に現在位置を画面表示することが可能となる。携帯端末装置の利便性を高めるためには、さらに目的地までのナビゲーション機能を実現することが好ましい。そのためには、現在位置から目的地の方向を測定する方位センサの搭載が必要となる。方位センサによる方位情報が得られれば、ＧＰＳ情報による位置情報を補完でき、目的地までの道順の画面表示や音声案内が可能となる。【０００４】  方位の測定には磁気検出装置が利用される。磁気検出装置は、自然磁界だけでなく、携帯端末装置の内部や周辺の電気機器などにより発生される動的な磁界も検出する。したがって自然磁界の成分のみを抽出するためには、検出した磁気成分から動的な磁気成分を削除する必要がある。２軸磁気検出装置を利用する場合には、磁界強度を求めることができないため、動的な磁気成分を効率的に取り除くことは難しい。そのような事情のもと、磁界強度を求めるために、携帯端末装置に３軸の磁気検出装置の導入することが検討されるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  地磁気ベクトルの３軸成分のそれぞれを検出するためには、磁気検出装置が、少なくとも３つの磁気検出素子を備える必要がある。特に、携帯端末装置はスペース上の制約を有するため、３軸の磁気検出装置を携帯端末装置に導入する場合には、その小型化が必須の要件となる。【０００６】  そこで本発明は、複数の磁気検出素子を磁気検出装置に搭載するための新規な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記目的を達成するために、本発明のある態様は、電極を有する磁気検出素子と、磁気検出素子が固定される基体とを備えた磁気センサ組立体に関する。この態様の磁気センサ組立体において、基体は磁気検出素子の表面に実質的に平行な第１面と、第１面に所定の角度付けされた第２面とを有し、第１面および第２面には、電気的に接続する第１端子および第２端子がそれぞれ設けられており、磁気検出素子に設けられた電極が、第１端子と電気的に接続されている。この磁気センサ組立体の構造により、磁気検出素子と第１端子とを容易に電気的に接続できるとともに、磁気センサ組立体を基板に直立させることで、磁気検出素子を基板上に直立させることが可能となる。【０００８】  電極は磁気検出素子の表面に設けられており、電極と第１端子はワイヤボンディングにより接続されてもよい。また電極は磁気検出素子の裏面に設けられており、電極と第１端子はワイヤレスボンディングにより接続されてもよい。ここで、裏面とは、表面に対向する面であり、基体と固定される側の面である。基体の第１面および第２面は、実質的に垂直に角度付けられていてもよい。【０００９】  本発明の別の態様は、地磁気ベクトルを検出する複数の磁気検出素子を基板上に備えた地磁気検出装置に関する。この態様の地磁気検出装置において、少なくとも１つの磁気検出素子は基体に固定されて、基体とともに磁気センサ組立体として構成される。この磁気センサ組立体においては、本発明の最初の態様として説明したように、基体は磁気検出素子の表面に実質的に平行な第１面と、第１面に所定の角度付けされた第２面とを有し、第１面および第２面には電気的に接続した第１端子および第２端子がそれぞれ設けられており、磁気検出素子に設けられた電極が、第１端子と電気的に接続される。磁気検出素子として、ホール素子やＭＲ素子などの磁気センサを使用することで、磁気センサ組立体を搭載した磁気検出装置を小型に作製することができる。磁気センサ組立体は、その第２面が基板に実質的に平行となるように固定される。これにより、第２面に設けられた第２端子と、基板上に構成された外部回路との結線を容易に実現できるようになる。【００１０】  本発明のさらに別の態様は、電極を有する素子と、素子が固定される基体とを備えた素子組立体に関する。この態様の素子組立体においては、基体は素子の表面に実質的に平行な第１面と、第１面に所定の角度付けされた第２面とを有し、第１面および第２面には、電気的に接続する第１端子および第２端子がそれぞれ設けられており、素子に設けられた電極が、第１端子と電気的に接続される。ここで素子とは、磁気検出素子などのセンサや、ＬＳＩなどの電気部品を含む。【００１１】  なお、上記した磁気センサ組立体、地磁気検出装置、素子組立体を備えた携帯端末装置も、本発明の一態様である。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、複数の磁気検出素子を磁気検出装置に搭載するための技術を提供し、また磁気検出素子以外の素子を携帯端末装置に搭載するための技術を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】［図１］実施例の方位センサの構成を示す図である。
［図２］傾斜検出装置の一例を示す図である。
［図３］磁気検出装置の一例を示す図である。
［図４］磁気センサ組立体の構造を示す図である。
［図５］磁気センサ組立体を作製する工程を説明するための図である。
［図６］磁気センサ組立体の構造の変形例を示す図である。
［図７］携帯端末装置の一例である携帯電話機を示す図である。
【符号の説明】
【００１４】１…携帯電話機、１０…方位センサ、２０…磁気検出装置、３０…傾斜検出装置、１００…磁気センサ組立体、１０２…基板、１１０…基体、１２０…第１端子、１２２…配線、１２４…第２端子、１３０…金細線、１４０…磁気検出素子、１４４…電極。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  図１は、実施例の方位センサ１０の構成を示す図である。方位センサ１０は、磁気検出装置２０、傾斜検出装置３０、気圧検出装置４０および温度検出装置５０を備え、位置や方位、高さなどを検出する機能を有する。方位センサ１０は携帯端末装置に搭載される。方位センサ１０において、磁気検出装置２０、傾斜検出装置３０、気圧検出装置４０および温度検出装置５０は別個に形成されてもよいが、携帯端末装置に搭載するために、単一の基板上に構築されて小型化されることが好ましい。磁気検出装置２０は、地磁気ベクトルのＸＹＺの３軸成分のそれぞれを検出する少なくとも３つの磁気検出素子を有する。傾斜検出装置３０は、基板の傾斜角を検出する機能をもち、ＸＹＺの３軸方向の傾斜角を検出できることが好ましい。気圧検出装置４０は、外気の圧力を検出する。温度検出装置５０は、温度を検出する。検出した温度は、温度ドリフトによる磁気検出装置２０の出力のズレを補正するために用いられる。【００１６】  図２は、傾斜検出装置３０の一例を示す図である。傾斜検出装置３０はＸＹＺの３軸方向の傾斜角を検知する。傾斜検出装置３０は錘体３２を有する。この錘体３２に加速度成分が加わると、錘体３２を支持する支持部材３４に歪みが生じ、この歪みを抵抗体で検出して傾斜を測定する。図中、一つの支持部材３４のみが示されているが、錘体３２は、ＸＹＺの３軸方向から複数の支持部材３４により支持される。これらの支持部材３４は、ピエゾ素子を含んで構成されることが好ましい。【００１７】  図３は、磁気検出装置２０の一例を示す図である。磁気検出装置２０は３軸磁気センサとして機能し、Ｘ軸方向の磁気成分を検出する第１磁気検出素子を有する第１磁気センサ組立体１００ａ、Ｙ軸方向の磁気成分を検出する第２磁気検出素子を有する第２磁気センサ組立体１００ｂおよびＺ軸方向の磁気成分を検出する第３磁気検出素子１０４を備える。以下、磁気センサ組立体１００ａ、１００ｂを総称する場合、「磁気センサ組立体１００」と呼ぶ。【００１８】  なお、磁気検出装置２０で地磁気成分を検出する際、磁気検出装置２０が傾いている場合には、傾斜検出装置３０の出力値によりその傾斜分を補正する必要がある。２軸の傾斜検出装置（加速度センサ）を利用した場合には、Ｘ軸およびＹ軸方向の補正データしか得ることができず、傾斜検出装置３０自体の傾きを検出することができなかった。そのため、２軸の傾斜検出装置を使用する場合には、傾斜検出装置のＺ軸成分を０とした状態、すなわち傾斜検出装置を水平にした状態でキャリブレーションを行って、磁気センサの検出値を補正する必要があった。【００１９】  実施例の傾斜検出装置３０は、３軸方向の傾斜角を検出できるため、傾斜検出装置を水平にして行うキャリブレーションを不要とする。また、錘体３２を利用するために、傾斜検出装置３０を磁気検出装置２０などと共に一つの基板上にコンパクトに形成することも可能となる。この傾斜検出装置３０によると、ユーザが意識することなく、ＣＰＵ（図示せず）の演算処理による自動的な傾斜角のキャリブレーションを実現することができ、非常に精度の高い磁気検出装置２０の出力を得ることが可能となる。【００２０】  磁気センサ組立体１００は、基板１０２に直立させることができる構造体である。なお、図３の磁気検出装置２０において、Ｚ軸方向の磁気成分を検出する第３磁気検出素子１０４は、直立されないため磁気センサ組立体１００として構成する必要はないが、磁気センサ組立体１００で構成することも可能である。【００２１】  ホール素子などの磁気感応素子や、ＭＲ素子などの磁気抵抗効果素子はフラックスゲート型磁気センサよりも小型に形成可能であることが知られているが、従来、携帯端末装置に搭載できる程度に、基板１０２上にＭＲ素子ないしはホール素子を首尾よく作製することは容易でなかった。そこで、実施例では、磁気検出装置２０を小型に形成する技術を提供し、特にこの磁気検出装置２０を傾斜検出装置３０などの他のセンサとともに１枚の基板上に形成する技術を提供する。【００２２】  磁気検出装置２０において、少なくとも磁気センサ組立体１００に組み込まれる磁気検出素子はホール素子またはＭＲ素子であることが好ましく、さらに第３磁気検出素子１０４も同様にホール素子またはＭＲ素子であることが好ましい。全ての磁気検出素子をホール素子またはＭＲ素子として形成することにより、この磁気検出装置２０を一連の半導体製造プロセスを用いて小型に形成することが可能となる。ホール素子は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の磁気ベクトルを検出するために基板１０２に立てる必要があり、またＭＲ素子は、Ｚ軸方向の磁気ベクトルを検出するために基板１０２に立てる必要がある。図３において、磁気検出素子はホール素子であり、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子は、第１磁気センサ組立体１００ａおよび第２磁気センサ組立体１００ｂのそれぞれにおいて直立した状態で組み込まれている。【００２３】  第１磁気検出素子および第２磁気検出素子は、基板１０２の表面に対して所定の角度をつけて配置され、基板表面に平行な方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の磁気ベクトルの２軸の成分をそれぞれ検出する。第１磁気検出素子および第２磁気検出素子は、基板１０２の表面においてほぼ直立するように形成される。また基板１０２の表面において、第１磁気検出素子および第２磁気検出素子は、それぞれの磁気検知面の垂線が９０°となるように配置されることが好ましい。第３磁気検出素子１０４は、基板１０２の表面に形成され、基板表面に垂直な方向（Ｚ軸方向）の磁気成分を検出する。【００２４】  図４は、磁気センサ組立体１００の構造を示す。磁気センサ組立体１００は、基体１１０と磁気検出素子１４０とを備える。磁気検出素子１４０は基体１１０に固定される。磁気検出素子１４０は、図３における第３磁気検出素子１０４と同一または同様の構造を有してよい。なお、図示の状態は、磁気検出素子１４０を直立させた状態であり、この姿勢で基体１１０の底面を基板１０２に固定することで、磁気検出素子１４０を基板１０２に直立させることが可能となる。磁気検出素子１４０を単体で基板１０２に直立させて、外部回路と結線させることは容易でないが、磁気検出素子１４０を固定した基体１１０を基板１０２に直立させることで、基体１１０と外部回路とを結線することが容易となる。【００２５】  磁気検出素子１４０は表面１４２に複数の電極１４４を有する。ここで表面１４２は、基体１１０との固定面に対向する側の面である。基体１１０は、第１面１１２に複数の第１端子１２０を有し、第２面１１４に複数の第２端子１２４を有する。第１端子１２０と第２端子１２４は、それぞれ配線１２２により電気的に接続されている。配線１２２は、第１面１１２、第２面１１４に形成されてもよく、また基体１１０の内部に形成されてもよい。第２面１１４は、第１面１１２に所定の角度付けされた面である。図示のように、第１面１１２および第２面１１４は、実質的に垂直に角度付けられていてよい。第１面１１２および第２面１１４は、異なる面として構成されていればよく、面同士が連続している必要はない。【００２６】  基体１１０は溝部を有し、その断面は凹形状に形成される。磁気検出素子１４０は、表面１４２に対向する裏面において、基体１１０の溝部の第３面１１６に固定される。基体１１０の溝部に磁気検出素子１４０を固定することで、磁気検出素子１４０の表面１４２と基体１１０の第１面１１２との高さを実質的に等しくすることが好ましい。【００２７】  磁気検出素子１４０の電極１４４と、基体１１０の第１面１１２における第１端子１２０は、ワイヤボンディングにより接続される。磁気検出素子１４０の表面１４２と基体１１０の第１面１１２との高さを実質的に等しくすることで、ボンディング工程を容易に実現できる。ボンディング工程では、高温状態で一定の加重をかけながら、電極と端子に金線を擦り付け接着させる。そのため、図４に示す直立状態ではボンディングを実施できず、ボンディング工程時、基体１１０は、第１面１１２を上面とした状態でボンディング装置にセットされる。ワイヤボンディングにより、電極１４４と第１端子１２０は金細線１３０で電気的に接続される。これにより、電極１４４は、金細線１３０、配線１２２を通じて第２端子１２４に接続することになる。【００２８】  一方、図４に示すように、磁気センサ組立体１００を基板１０２に直立して設置した場合には、基体１１０の第２面１１４が上面となる。そのため、基体１１０の端子を、例えば基板１０２に設けられた外部配線に対してワイヤボンディングで結線させるためには、上面である第２面１１４に端子が設けられていなければならない。以上の理由で、実施例の基体１１０は、第２面１１４に外部結線用の電極パッドとなる第２端子１２４を有している。したがって既述のように、第１面１１２および第２面１１４は、互いに角度をもって別の面として形成される必要があり、これにより、第１端子１２０および第２端子１２４のそれぞれのボンディング工程を実現することが可能となる。【００２９】  図５は、磁気センサ組立体を作製する工程を説明するための図である。
図５（ａ）は、基体１１０を示す。基体１１０は、加熱溶融させた樹脂材料を金型内に射出注入し、冷却、固化させる射出成形により生成される。型を形成した後は、端子１２０、１２４および配線１２２を導電性材料で形成することで、基体１１０が完成する。【００３０】  図５（ｂ）は、磁気検出素子１４０を基体１１０の溝部に固定した状態を示す。磁気検出素子１４０は半導体製造プロセスを用いてシリコンウェハ上に形成される。基体１１０の溝部の深さは、磁気検出素子１４０の高さと等しくなるように形成され、磁気検出素子１４０を溝部に取り付けたとき、磁気検出素子１４０の表面１４２と基体１１０の第１面１１２とがほぼ同じ高さとなることが好ましい。磁気検出素子１４０は、例えば接着剤などを用いて基体１１０の溝部に固定される。【００３１】  図５（ｃ）は、磁気検出素子１４０の電極１４４と基体１１０の第１端子１２０とをワイヤボンディングにより金細線１３０で接続した状態を示す。電極１４４と第１端子１２０は、ほぼ同一の面上に存在するため、ワイヤボンディング工程を容易に実現できる。以上の工程により、磁気センサ組立体１００を作製できる。基板１０２への搭載時、磁気センサ組立体１００は、その第２面１１４が基板１０２に実質的に平行となるように固定される。これにより、第２端子１２４のボンディング工程を容易に実現できる。【００３２】  図６は、磁気センサ組立体１００の構造の変形例を示す。この磁気センサ組立体１００では、磁気検出素子１４０の電極１４４と、基体１１０の第１端子１２０とがワイヤレスボンディングにより接続される。例えば、フリップチップ方式で電極１４４と第１端子１２０とを接続してもよい。この場合、磁気検出素子１４０の電極１４４上にあらかじめハンダバンプや金バンプを形成し、この電極１４４のバンプと第１端子１２０とを位置合わせした後、熱によるハンダリフローなどで接続する。特に、電極１４４の個数が多い場合、ワイヤボンディングよりも、ワイヤレスボンディングにより電極と端子間を接続することが好ましい。【００３３】  図７は、携帯端末装置の一例である携帯電話機を示す。携帯電話機１は、実施例で説明した磁気センサ組立体１００を有する方位センサ１０を備えることにより、方位測定機能をもつことができる。実施例で説明した磁気センサ組立体１００は、方位センサ１０の小型化に貢献するものであり、携帯電話機１への導入に適している。【００３４】  携帯端末装置上に地図情報が配信される場合に、方位センサ１０は非常に高精度の位置および方位測定を可能とするため、ＧＰＳから位置情報を取得することなく、携帯端末装置単体で地図情報を加工して表示することも可能である。例えば、携帯端末装置にＪＡＶＡ（登録商標）などのアプリケーションソフトを予めインストールすることによって、地図情報の切り出しおよび表示処理を行ってもよい。なお、当然であるが、携帯端末装置に内蔵された方位センサ１０とＧＰＳとが協同して、携帯端末装置の位置および方位を測定するようにしてもよい。また、いずれの場合であっても、携帯端末装置は、自身の画面サイズに合わせて、配信された地図情報を拡大または縮小表示可能なことが好ましい。【００３５】  また、気圧検出装置４０を携帯端末装置に搭載することにより、携帯端末装置が位置する高さを測定することが可能となる。気圧の測定値は気候により変化するため、地表面における気圧（絶対気圧）と、地表面よりも高い位置における気圧の上昇分（相対気圧）の関係を予めテーブルとして記録部に記録しておくことが好ましい。なお、絶対気圧と相対気圧の関係は、演算式の形式で記録部に格納されていてもよい。ＣＰＵは、気圧検出装置４０の出力値に基づいて絶対気圧および相対気圧を算出して高さを特定し、また磁気検出装置２０の出力値に基づいて携帯端末装置の現在位置（緯度および経度）を特定して、結果としてビルの何階に位置するかを判断することができる。例えばビルの３階に位置することが判断されると、携帯端末装置の表示画面に、そのビルの３階にある店の情報を表示したりすることができ、ユーザにとって利便性の高い携帯端末装置を実現することが可能となる。【００３６】  一つの基板上に３軸の磁気検出装置２０、３軸の傾斜検出装置３０などを作製することにより、高精度の方位センサ１０を非常にコンパクトに形成することが可能となる。なお、この方位センサ１０については、主に携帯端末装置に組み込むことを例に説明してきたが、車輌やその他大型の移動装置に組み込んでもよいことは、当業者であれば容易に理解されるところである。【００３７】  以上、本発明を実施の形態をもとに説明したが、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。上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組合せに、さらにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。【００３８】  本実施例では、磁気検出素子を組み込んだ磁気センサ組立体について説明したが、他の素子の組立体としても本発明を適用することが可能である。特に、磁気検出素子のように、単体では直立させることが困難な素子を組立体として構成することで、複雑な配線の引き回しなどをなくすことができ、回路設計を容易にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】  本発明は、素子の取り付けを行う分野に適用することができる。
【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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【国際調査報告】
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