JP2021042963A

JP2021042963A - 物理量センサの製造方法

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Publication number: JP2021042963A
Application number: JP2019162608A
Authority: JP
Inventors: 勝紀谷田; Masaki Tanida
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2021-03-18

Abstract

【課題】センサチップに対するモールド樹脂部の応力の影響を低減すると共に、センサチップと検出対象との位置関係による検出精度を向上させることができる物理量センサの製造方法を提供する。【解決手段】樹脂形成工程では、リードフレーム１１０が複数含まれた基体１２１を用意し、基体１２１のうちのリードフレーム１１０に対応する位置それぞれにセンサチップ１４０を実装する。さらに、各リード１１２〜１１４の他端部１１８〜１２０が露出するように基体１２１の一部及びセンサチップ１４０の全部をモールド樹脂体１５１で封止する。検査・調整工程では、基体１２１のうちの複数のリード１１２〜１１４を連結した接続部１２４を切断する。この後、ロータ２００に対する基体１２１の位置決めを行い、センサチップ１４０にロータ２００の回転を検出させることにより、センサチップ１４０の検査及び調整を行う。【選択図】図５

Description

本発明は、物理量センサの製造方法に関する。

従来より、物理量を検出するセンサチップが基部に実装された物理量センサが、例えば特許文献１で提案されている。センサチップ及び基部は、基部のうちの電気接続部が露出するようにモールド樹脂部によって封止される。なお、センサチップは、検出対象の物理量に応じて、センシング部が露出するようにモールド樹脂部に封止される場合がある。

特開２０１７−２２３４５２号公報

しかしながら、上記従来の技術では、センサチップがモールド樹脂部によって封止される構成である。このため、センサチップがモールド樹脂部から応力を受けることで検出精度に影響を及ぼしてしまう。また、センサチップと検出対象との間にモールド樹脂部が位置するので、センサチップと検出対象との位置関係が検出精度に影響を及ぼしてしまう。

本発明は上記点に鑑み、センサチップに対するモールド樹脂部の応力の影響を低減すると共に、センサチップと検出対象との位置関係による検出精度を向上させることができる物理量センサの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、基部（１１０、１３２）、センサチップ（１４０）、及びモールド樹脂部（１５０）、を含んだ物理量センサの製造方法である。基部は、外部装置に対する電気接続部（１１２〜１１４、１２７〜１２９、１３４）を有する。センサチップは、検出対象の物理量を検出すると共に基部に実装される。モールド樹脂部は、基部のうちの電気接続部を露出させた状態で基部の一部及びセンサチップの一部あるいは全部を封止する。

まず、樹脂形成工程では、基部が複数含まれた基体（１２１、１３５）を用意し、基体のうちの基部に対応する位置それぞれにセンサチップを実装する。さらに、電気接続部が露出するように基体の一部及びセンサチップの一部あるいは全部をモールド樹脂体（１５１）で封止する。

続いて、樹脂形成工程の後、検査・調整工程では、検出対象に対する基体の位置決めを行い、センサチップに検出対象の物理量を検出させることにより、センサチップの検査及び調整を行う。

検査・調整工程の後、ダイシング工程では、基体及びモールド樹脂体を基部及びモールド樹脂部に対応する部分毎に切断する。

これによると、基体にモールド樹脂体が形成された状態でセンサチップの検査及び調整を行っているので、モールド樹脂体によって発生する応力の影響を検査及び調整によってリセットすることができる。このため、切断後においてもセンサチップに対するモールド樹脂部の応力の影響を低減することができる。

また、検出対象に対する基体の位置決めを行った状態でセンサチップに検出対象の物理量を検出させているので、検出対象に対するセンサチップの位置精度が高い状態で検査及び調整を行うことができる。このため、センサチップと検出対象との位置関係による検出精度を向上させることができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係る物理量センサの平面図である。図１のII−II断面図である。樹脂形成工程の内容を示した平面図である。切断工程の内容を示した平面図である。検査・調整工程の内容を示した平面図である。ダイシング工程の内容を示した平面図である。変形例として、検査・調整工程において、突起を設けたチェーンベルトを周回させた状態を示した図である。変形例として、検査・調整工程において、ロータをアイランドの実装面の上方に配置した状態を示した図である。第２実施形態に係る物理量センサの平面図である。第２実施形態に係る樹脂形成工程の内容を示した平面図である。第２実施形態に係る樹脂形成工程の内容を示した平面図である。第２実施形態に係る切断工程の内容を示した平面図である。第３実施形態に係る物理量センサの平面図である。第３実施形態に係る樹脂形成工程の内容を示した平面図である。第３実施形態に係る樹脂形成工程の内容を示した平面図である。第３実施形態に係る検査・調整工程の内容を示した平面図である。第３実施形態に係るダイシング工程の内容を示した平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る物理量センサは、磁気センサとして構成される。磁気センサは、検出対象として例えばギア等のロータの回転を検出する。図１に示されるように、磁気センサ１００は、リードフレーム１１０、センサチップ１４０、及びモールド樹脂部１５０を備える。

リードフレーム１１０は、センサチップ１４０が実装されるアイランド１１１と、電気接続部として機能する複数のリード１１２〜１１４と、を有する。リードフレーム１１０は、図示しない平板が所定の形状に打ち抜き加工されて形成されている。平板はＣｕ等の金属製の板部材である。

各リード１１２〜１１４は、一端部１１５〜１１７とこの一端部１１５〜１１７とは反対側の他端部１１８〜１２０とを有する短冊状であると共に、並列に配置される。各リード１１２〜１１４のうちの第３リード１１４の一端部１１７はアイランド１１１に一体化されている。第１リード１１２及び第２リード１１３はアイランド１１１から分離されている。上述のように、リードフレーム１１０は平板が打ち抜き加工されているので、アイランド１１１及び各リード１１２〜１１４の一端部１１５〜１１７側は同一面に位置している。

例えば、第１リード１１２は電源用として用いられる。第２リード１１３は信号出力用として用いられる。第３リード１１４はグランド用として用いられる。各リード１１２〜１１４は他端部１１８〜１２０の差し込みが可能なコネクタに差し込まれることで外部と電気的に接続される。

センサチップ１４０は、ホール効果を利用して磁界の変化を検出するホール素子として構成されている。センサチップ１４０は、ロータに対して所定のギャップを持って配置される。ロータは、アイランド１１１において各リード１１２〜１１４側とは反対側に配置される。つまり、センサチップ１４０は、アイランド１１１の実装面に垂直な方向の磁界の変化を検出する。

センサチップ１４０とロータとのギャップは、ロータの歯の有無によって変化する。センサチップ１４０は、ロータとのギャップが大きくなると検出信号の振幅が小さくなり、ギャップが小さくなると検出信号の振幅が大きくなる。なお、センサチップ１４０は、磁気抵抗素子を用いて磁界の変化を検出するように構成されていても良い。

センサチップ１４０はアイランド１１１に接着剤で固定される。また、センサチップ１４０は図示しないボンディングパットを有し、各リード１１２〜１１４に対してボンディングワイヤ１４１〜１４３を介して電気的に接続されている。

モールド樹脂部１５０は、磁気センサ１００の外観をなすものである。モールド樹脂部１５０は、センサチップ１４０の全体、アイランド１１１、各リード１１２〜１１４の一端部１１５〜１１７側の部分、及びボンディングワイヤ１４１〜１４３を覆うと共に封止する。すなわち、モールド樹脂部１５０は、リードフレーム１１０のうちの各リード１１２〜１１４の他端部１１８〜１２０を露出させた状態で、センサチップ１４０等を封止する。モールド樹脂部１５０がセンサチップ１４０の全体を覆うとは、センサチップ１４０のうちアイランド１１１に固定された部分を除いたセンサチップ１４０の表面全体を覆うことを意味する。モールド樹脂部１５０として、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。以上が、本実施形態に係る磁気センサ１００の全体構成である。

次に、磁気センサ１００の製造方法について説明する。まず、図３に示される工程では、樹脂形成工程を行う。樹脂形成工程では、基体１２１として、リードフレーム１１０を複数含むと共に複数のリードフレーム１１０を連結したフレーム部１２２を含むものを用意する。

図３に示されるように、フレーム部１２２は、８個分のリードフレーム１１０を繋いでいる。例えば、各リードフレーム１１０は、一つの列に４個が並べられ、各リード１１２〜１１４が向き合うように２つの列が配置される。

フレーム部１２２は、枠部１２３、接続部１２４及び孔部１２５を有する。枠部１２３は、四角枠状であり、各リードフレーム１１０のうちの各アイランド１１１を連結している。接続部１２４は、各リードフレーム１１０のうちの各リード１１２〜１１４を連結している。孔部１２５は、枠部１２３の角部１２６に設けられる。孔部１２５は、検出対象に対する基体１２１の位置決めを行う際に用いられる。孔部１２５は、角部１２６の全てに設けられている。孔部１２５は、２箇所あるいは３箇所でも良い。

続いて、基体１２１のうちのアイランド１１１に対応する位置それぞれにセンサチップ１４０を実装すると共にワイヤボンディングを行う。さらに、各リード１１２〜１１４の各他端部１１８〜１２０が露出するように基体１２１の一部及びセンサチップ１４０の全部をモールド樹脂体１５１で封止する。各リードフレーム１１０は２つの列に配置されているので、基体１２１には２つモールド樹脂体１５１を形成する。

図４に示される工程では、切断工程を行う。切断工程では、フレーム部１２２のうちの接続部１２４を切断する。これにより、各リードフレーム１１０を枠部１２３によって繋げた状態で、電気的に分離する。

図５に示される工程では、検査・調整工程を行う。検査・調整工程では、まず、検出対象に対する基体１２１の位置決めを行う。位置決めは、フレーム部１２２の枠部１２３の孔部１２５に基づいて行う。検出対象としてロータ２００を用いる。基体１２１は、２つのロータ２００の間に位置する。図５では、ロータ２００の歯を省略している。位置決めにより、ロータ２００と基体１２１との位置関係が精度良く決まる。すなわち、ロータ２００とセンサチップ１４０との位置関係が精度良く決まる。

そして、図示しない検査装置のピンを各リード１１２〜１１４に接触させる。また、ロータ２００を回転させた状態で、検査対象となるセンサチップ１４０にロータ２００の回転を検出させる。これにより、検査対象のセンサチップ１４０の検査及び調整を行う。

この後、ロータ２００に対して基体１２１を相対的に移動させ、次の検査対象のセンサチップ１４０の検査及び調整を行う。このようにして、各センサチップ１４０の全てについて、順に検査及び調整を行う。なお、基体１２１の位置を固定した状態でロータ２００を移動させても良い。

図６に示される工程では、ダイシング工程を行う。ダイシング工程では、基体１２１及びモールド樹脂体１５１を、リードフレーム１１０及びモールド樹脂部１５０に対応する部分毎に切断する。こうして、磁気センサ１００が完成する。

以上説明したように、磁気センサ１００を製造する際、基体１２１にモールド樹脂体１５１が形成された状態でセンサチップ１４０の検査及び調整を行っている。このため、モールド樹脂体１５１によって発生する応力の影響を検査及び調整によってリセットされる。したがって、基体１２１及びモールド樹脂体１５１の切断後においてもセンサチップ１４０に対するモールド樹脂部１５０の応力の影響を低減することができる。

また、ロータ２００に対する基体１２１の位置決めを行った状態でセンサチップ１４０にロータ２００の回転を検出させる。このため、ロータ２００に対するセンサチップ１４０の位置精度が高い状態でセンサチップ１４０の検査及び調整を行うことができる。したがって、ロータ２００とセンサチップ１４０との位置関係による検出精度を向上させることができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、リードフレーム１１０が特許請求の範囲の「基部」に対応し、リード１１２〜１１４が特許請求の範囲の「電気接続部」に対応する。また、孔部１２５が特許請求の範囲の「位置決め部」に対応する。

変形例として、センサチップ１４０は、磁気以外の物理量として、流量、光、圧力、温度、湿度、慣性のいずれかを検出するように構成されていても良い。例えば、光等のように、センシング部がモールド樹脂部１５０から露出していることが必要な場合、樹脂形成工程では、センシング部が露出するようにモールド樹脂体１５１によってセンサチップ１４０の一部を封止すれば良い。

変形例として、検査・調整工程では、フレーム部１２２の孔部１２５以外の形状に基づいて基体１２１の位置決めを行っても良い。例えば、フレーム部１２２の枠部１２３の角部１２６や直線部に図示しない突起が設けられていても良い。また、モールド樹脂体１５１に設けられた特定の形状等の位置決め部に基づいて基体１２１の位置決めを行っても良い。

変形例として、検出対象として予定されているロータ２００の径が大きい場合、図７に示されるように、ロータ２００の歯を模擬した突起２０１を設けたチェーンベルト２０２を周回させてセンサチップ１４０の検査及び調整を行っても良い。

変形例として、センサチップ１４０がアイランド１１１の実装面に垂直な方向の磁界の変化を検出しても良い。この場合、図８に示されるように、ロータ２００は、アイランド１１１の実装面に垂直な方向において、モールド樹脂体１５１の上方に配置される。なお、図８は、モールド樹脂体１５１をリードフレーム１１０毎に形成した状態を示している。

（第２実施形態）
本実施形態では、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。図９に示されるように、磁気センサ１００は、コネクタ端子１２７〜１２９を有する。コネクタ端子１２７〜１２９は、各リード１１２〜１１４の板厚が薄いためにコネクタとしてそのまま使用できない構成に追加される構成である。

第１コネクタ端子１２７は、第１リード１１２の他端部１１８に溶接等で組み付けられている。同様に、第２コネクタ端子１２８は第２リード１１３の他端部１１９に組み付けられ、第３コネクタ端子１２９は第３リード１１４の他端部１２０に組み付けられている。

上記の構成を製造するに際し、樹脂形成工程では、図１０に示されるように、基体１３０として、各コネクタ端子１２７〜１２９を含むものを用意する。基体１３０は各コネクタ端子１２７〜１２９の先端部分を連結する接続部１３１を含む。

基体１２１として、４個のリードフレーム１１０が一列に並べられたものを用意する。そして、基体１２１の各リード１１２〜１１４に対し、基体１３０の各コネクタ端子１２７〜１２９を多連状態で溶接等で組み付ける。センサチップ１４０の実装等は基体１２１に対する基体１３０の組み付けの前後のどちらでも良い。

続いて、図１１に示されるように、フレーム部１２２のうちの接続部１２４を切断する。これにより、各リード１１２〜１１４を電気的に分離する。さらに、基体１３０のうちの各コネクタ端子１２７〜１２９の接続部１３１側が露出するようにモールド樹脂体１５１を形成する。

続いて、切断工程では、図１２に示されるように、基体１３０のうちの接続部１３１を含む各コネクタ端子１２７〜１２９の先端部分を切断する。この後、第１実施形態と同様に、検査・調整工程及びダイシング工程を行う。以上のように、コネクタ端子１２７〜１２９が設けられる構成においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、コネクタ端子１２７〜１２９が特許請求の範囲の「電気接続部」に対応する。

（第３実施形態）
本実施形態では、主に第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図１３に示されるように、磁気センサ１００は、セラミック基板１３２、センサチップ１４０、及びモールド樹脂部１５０を備える。

セラミック基板１３２は、センサチップ１４０が実装される一面１３３を含む。セラミック基板１３２の一面１３３には、電気接続部としての複数のパッド１３４が形成されている。なお、セラミック基板１３２は、一面１３３とは異なる他面にパッドを有していても良い。他面のパッドはスルーホールによって一面１３３に形成された配線に接続される。

上記の構成において、磁気センサ１００を製造するに際し、樹脂形成工程では、図１４に示されるように、基体１３５として、セラミック基板１３２の部分を複数含んだものを用意する。例えば、各セラミック基板１３２は、一つの列に４個が並べられ、各パッド１３４が外側に位置するように２列に配置される。

また、基体１３５のうちの一面１３３に対応する面にセンサチップ１４０を実装すると共にワイヤボンディングを行う。さらに、図１５に示されるように、各パッド１３４が露出するように基体１３５の一部及びセンサチップ１４０の全部をモールド樹脂体１５１で封止する。

なお、モールド樹脂体１５１にモールド樹脂部１５０の外形に対応した溝を形成しておくと、個片化が容易である。あるいは、予めモールド樹脂部１５０毎に分割された状態で各センサチップ１４０等を封止しても良い。この場合はモールド樹脂体１５１ではなくモールド樹脂部１５０を直接形成することになる。本実施形態では切断工程は無い。

続いて、図１６に示されるように、検査・調整工程を行う。このため、まず、ロータ２００に対する基体１３５の位置決めを行う。位置決めは、例えば、画像認識によって行う。基体１３５あるいはモールド樹脂体１５１に設けられた図示しない位置決め部に基づいて位置決めを行う。そして、第１実施形態と同様に、センサチップ１４０の検査及び調整を行う。基体１３５の裏面側のパッドを用いて検査及び調整を行っても良い。

この後、図１７に示されるように、破線に沿って基体１３５及びモールド樹脂体１５１を切断するダイシング工程を行う。こうして、磁気センサ１００が完成する。以上のように、センサチップ１４０がセラミック基板１３２に実装される構成においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、セラミック基板１３２が特許請求の範囲の「基部」及び「基板」に対応し、パッド１３４が特許請求の範囲の「電気接続部」に対応する。

変形例として、プリント基板を採用しても良い。この場合、プリント基板が特許請求の範囲の「基部」に対応する。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された磁気センサ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、リード１１２〜１１４やコネクタ端子１２７〜１２９の数は一例であり、取り扱う電気信号に応じて適宜設定される。また、アイランド１１１やセラミック基板１３２等の基部にはセンサチップ１４０以外のＩＣチップ等が実装されていても構わない。

１１０リードフレーム
１１１アイランド
１１２〜１１４リード
１２１基体
１２２フレーム部
１２４接続部
１２５孔部
１４０センサチップ
１５０モールド樹脂部
１５１モールド樹脂体

Claims

外部装置に対する電気接続部（１１２〜１１４、１２７〜１２９、１３４）を有する基部（１１０、１３２）と、検出対象の物理量を検出すると共に前記基部に実装されたセンサチップ（１４０）と、前記基部のうちの前記電気接続部を露出させた状態で前記基部の一部及び前記センサチップの一部あるいは全部を封止したモールド樹脂部（１５０）と、を含んだ物理量センサの製造方法であって、
前記基部が複数含まれた基体（１２１、１３５）を用意し、前記基体のうちの前記基部に対応する位置それぞれに前記センサチップを実装し、さらに、前記電気接続部が露出するように前記基体の一部及び前記センサチップの一部あるいは全部をモールド樹脂体（１５１）で封止する樹脂形成工程と、
前記樹脂形成工程の後、前記検出対象に対する前記基体の位置決めを行い、前記センサチップに前記検出対象の物理量を検出させることにより、前記センサチップの検査及び調整を行う検査・調整工程と、
前記検査・調整工程の後、前記基体及び前記モールド樹脂体を前記基部及び前記モールド樹脂部に対応する部分毎に切断するダイシング工程と、
を含む物理量センサの製造方法。
前記基部は、前記センサチップが実装されるアイランド（１１１）と、前記電気接続部に対応した複数のリード（１１２〜１１４）と、を含んだリードフレーム（１１０）であり、
前記樹脂形成工程では、前記基体として、前記リードフレームを複数含むと共に前記複数のリードフレームを連結したフレーム部（１２２）を含むものを用意し、
前記検査・調整工程では、前記位置決めの前に前記フレーム部のうちの前記複数のリードを連結した接続部（１２４）を切断する切断工程を含む請求項１に記載の物理量センサの製造方法。
前記検査・調整工程では、前記フレーム部あるいは前記モールド樹脂体に設けられた位置決め部（１２５）に基づいて前記位置決めを行う請求項２に記載の物理量センサの製造方法。
前記基部は、前記センサチップが実装される一面（１３３）を含むと共に前記一面あるいは前記一面とは異なる他面に形成された前記電気接続部を含んだ基板（１３２）であり、
前記樹脂形成工程では、前記基体として、前記基板の部分を複数含んだものを用意し、前記基体のうちの前記一面に対応する面に前記センサチップを実装し、さらに、前記電気接続部が露出するように前記基体の一部及び前記センサチップの一部あるいは全部を前記モールド樹脂体で封止する請求項１に記載の物理量センサの製造方法。
前記検査・調整工程では、前記基体あるいは前記モールド樹脂体に設けられた位置決め部に基づいて前記位置決めを行う請求項４に記載の物理量センサの製造方法。
前記センサチップは、前記物理量として、磁気、流量、光、圧力、温度、湿度、慣性のいずれかを検出する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の物理量センサの製造方法。