JP3823956B2 - 磁気センサの製造方法およびリードフレーム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁界の方位を測定する磁気センサの製造方法およびこれに使用するリードフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、外部磁界の方位測定のために磁気を検出する磁気センサが利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
従来では、例えば、図８に示すように、基板６３の表面６３ａに磁気センサ５１，６１を搭載した磁気センサユニット６４が提供されており、この磁気センサユニット６４は、外部磁界の方位を３次元的に測定することができる。
【０００３】
すなわち、磁気センサ５１は、外部磁界の２方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップ５２を備えており、その感応方向は、基板６３の表面６３ａに沿って互いに直交する方向（Ｘ方向、Ｙ方向）となっている。また、磁気センサ６１は、外部磁界の１方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップ６２を備えており、その感応方向は、基板６３の表面６３ａに直交する方向（Ｚ方向）となっている。
外部磁界の方位は、これら磁気センサチップ５２，６２により３次元空間内の３つの磁気成分を検出して、３次元空間内のベクトルとして測定される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−５２９１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の磁気センサユニット６４においては、磁気センサ５１，６１にそれぞれ１つの磁気センサチップ５２，６２しか備えていなかったため、各々の磁気センサ５１，６１を製造して、これらの磁気センサ５１，６１をそれぞれ基板６３の表面６３ａに搭載する必要があり、結果として、製造工程が多く、製造コストが高くなるという問題があった。
また、磁気センサチップ６２の感応方向が磁気センサチップ５２の感応方向に直交するように、磁気センサ６１を基板６３の表面６３ａに精度よく搭載することが困難であるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外部磁界の３次元的な方位を正しく測定すると共に、製造コストの削減を図ることができる磁気センサの製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、少なくとも２つのステージ部と、その周囲に配されるリードを備えるフレーム部と、これらを連結する連結部とを有する金属製薄板からなるリードフレームと、前記各ステージ部にそれぞれ配置された磁気センサチップと、前記ステージ部及び磁気センサチップを所定の角度に傾斜した状態で支持して固定する樹脂モールド部を備える磁気センサであって、前記連結部は、前記ステージ部が並列する方向に沿って該ステージ部の中心を通る中心軸線の線対称となる位置で、各々のステージ部から一対突出して前記フレーム部に連結されると共に、塑性変形可能な捻れ部を有し、前記ステージ部の傾斜が、前記捻れ部の捻れ変形に伴っていることを特徴とする磁気センサを提案している。
【０００８】
この発明に係る磁気センサによれば、フレーム部を固定した状態で、ステージ部を押圧することにより、各々のステージ部に連結された一対の連結部が突出する方向の軸線回りに捻れ部が捻れるため、ステージ部をフレーム部に対して容易に傾斜させることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、磁界の少なくとも１方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップを備えた磁気センサの製造方法であって、少なくとも２つのステージ部と、その周囲に配されるリードを備えるフレーム部と、これらを連結する連結部とを有する金属製薄板からなるリードフレームを用意する工程と、前記各ステージ部に磁気センサチップを接着する工程と、前記磁気センサチップと前記リードとを配線する工程と、金型内に前記リードフレームを固定する工程と、前記金型内でピンにより前記ステージ部を傾斜させると共に、前記連結部を捻れ変形させる工程と、前記金型内に樹脂を射出して前記リードフレームおよび磁気センサチップを樹脂によりモールドする工程とを備えることを特徴とする磁気センサの製造方法を提案している。
【００１０】
この発明に係る磁気センサの製造方法によれば、ステージ部を傾斜させる前に、磁気センサチップを接着するため、各々のステージ部の表面を互いに平行に配して、これらの各表面に磁気センサチップを接着することができ、したがって、複数の磁気センサチップを同時にかつ容易に接着することが可能となる。
そして、ステージ部が傾斜するようにピンによりステージ部を押圧した状態で、樹脂によりモールドすることができるため、複数の磁気センサチップの表面が相互になす角度を容易にかつ精度よく設定することが可能となる。また、ステージ部を傾斜させる工程、および樹脂モールド部を形成する工程を同じ金型において行うことができるため、製造工程を省略することができる。
【００１１】
以上のことから、例えば、一の磁気センサチップがその表面に沿って２つの感応方向を有し、他の磁気センサチップがその表面に沿って１つの感応方向を有している場合には、他の磁気センサチップの感応方向を、一の磁気センサチップの２つの感応方向を含む平面に対して精度よく交差させることができる。したがって、これら３つの感応方向により３次元空間内の３つの磁気成分を検出して、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定することが可能となり、磁界の方位正しくを測定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の磁気センサの製造方法により製造される磁気センサの構成について、図１，２を参照して説明しておく。この磁気センサ１は、外部磁界の向きと大きさを測定するものであり、２つの磁気センサチップ２，３と、これら磁気センサチップ２，３を外部に対して電気的に接続するための複数のリード４と、これら磁気センサチップ２，３およびリード４を一体的に固定する樹脂モールド部５とを備えている。
【００１３】
磁気センサチップ２，３は、平面視矩形の板状に形成されており、それぞれステージ部６，７上に搭載されている。また、これら磁気センサチップ２，３は、樹脂モールド部５の内部に埋まっており、各リード４の基端部４ａよりも樹脂モールド部５の上面５ｃ側に配置されている。さらに、これら磁気センサチップ２，３は、樹脂モールド部５の下面５ａに対して傾斜すると共に、磁気センサチップ２，３の一端部２ｂ，３ｂが樹脂モールド部５の上面５ｃ側に向くと共に、その表面２ａ，３ａが相互に角度θをもって鋭角に傾斜している。
なお、ここで鋭角とは、ステージ部６の表面６ａと、ステージ部７の裏面７ｂとのなす角度θである。
【００１４】
磁気センサチップ２は、外部磁界の２方向の磁気成分に対してそれぞれ感応するものであり、これら２つの感応方向は、磁気センサチップ２の表面２ａに沿って互いに直交する方向（Ａ方向およびＢ方向）となっている。
また、磁気センサチップ３は、外部磁界の１方向の磁気成分に対して感応するものであり、その感応方向は、表面３ａに沿ってＡ，Ｂ方向により画定される平面（Ａ−Ｂ平面）と鋭角に交差する方向（Ｃ方向）となっている。
【００１５】
各リード４は、銅材等の金属材料からなり、基端部４ａ、先端部４ｂ、およびこれら基端部４ａおよび先端部４ｂを連結する連結部４ｃとから形成され、例えば、クランク状の断面形状を有する。
各リード４の基端部４ａは、その一部が樹脂モールド部５の内部に埋まっており、金属製のワイヤー８により磁気センサチップ２，３と電気的に接続されている。また、各リード４の先端部４ｂおよび連結部４ｃは、樹脂モールド部５の側面５ｂの外方に位置しており、先端部４ｂは、樹脂モールド部５の下面５ａよりも下方に配置されている。
【００１６】
次に、上述した磁気センサ１を製造するための方法を説明する。
はじめに、薄板状の金属板にプレス加工もしくはエッチング加工、あるいはこの両方の加工を施すことにより、図３，４に示すように、ステージ部６，７がフレーム部９に支持されたリードフレーム１０を形成する。
フレーム部９は、ステージ部６，７を囲むように平面視矩形の枠状に形成された矩形枠部１１と、この矩形枠部１１から内方に向けて突出する複数のリード４，１２とからなる。
【００１７】
リード（連結部）１２は、ステージ部６，７を矩形枠部１１に対して固定するための吊りリードであり、リード１２のステージ部６，７側の一端部１２ａは、ステージ部６，７を傾斜させる際に、容易に弾性変形または塑性変形、もしくはこれら両方の変形をして捻ることができる捻れ部となっている。すなわち、一端部１２ａは、その両方の側面に凹状の切り欠きを設けて、リード１２の他の部分よりも細く形成されている。
この一端部１２ａの形成位置は、ステージ部６，７が並列する方向に沿って、各ステージ部６，７の中心を通る中心軸線Ｌの線対称となる位置となっている。
【００１８】
このリードフレーム１０を用意した後に、ステージ部６，７の表面６ａ，７ａにそれぞれ磁気センサチップ２，３を接着すると共に、ワイヤー８を配して磁気センサチップ２，３とリード４とを電気的に接続する。
なお、ワイヤー８を配する際には、ステージ部６，７を傾斜させる段階において、ワイヤー８と磁気センサチップ２，３とのボンディング部分、およびリード４とのボンディング部分が互いに離れるため、ワイヤー８は、その長さもしくは高さに余裕を持たせた状態にて配される。
【００１９】
次いで、図５に示すように、フレーム部９のうち、リード４，１２の一部を除いた部分を金型Ｄ，Ｅにより挟み込む。これら金型Ｄ，Ｅは、磁気センサチップ２，３を樹脂の内部に埋めるためのものであり、金型Ｅの内面Ｅ１には、２つの孔Ｅ２が形成され、各孔Ｅ２には、内面Ｅ１から出没自在にピンＦが取り付けられている。
【００２０】
そして、この状態にて、これらピンＦによりステージ部６，７の裏面６ｂ，７ｂ側の一端部６ｃ，７ｃを上方に向けて押圧して、ステージ部６，７と共に磁気センサチップ２，３を相互に所定の角度に傾斜させる。
この際には、各ステージ部６，７の両側にある一端部１２ａ，１２ａを結ぶ軸線（図５の示す破線）回りにステージ部６，７がそれぞれ回転して、一端部１２ａが捻れるように変形することになる。このため、磁気センサチップ２，３は、リード１２や内面Ｅ１に対して傾斜した状態となる。
【００２１】
その後、ピンＦにより一端部６ｃ，７ｃを押圧した状態で、金型Ｄ，Ｅ内に溶融樹脂を射出して、磁気センサチップ２，３を樹脂の内部に埋める樹脂モールド部を形成する。なお、ピンＦは、樹脂が完全に硬化してから下方に移動する。これにより、磁気センサチップ２，３が、相互に傾斜した状態で、樹脂モールド部の内部に固定されることになる。
最後に、矩形枠部１１、およびリード１２のうち樹脂モールド部の外側に突出する部分を切り落として、図１に示す磁気センサ１の製造が終了する。
【００２２】
この磁気センサ１は、例えば、図示しない携帯端末装置内の基板に搭載され、この携帯端末装置では、磁気センサ１により測定した地磁気の方位を携帯端末装置の表示パネルに示すようになっている。以下に、磁気センサ１による地磁気の方位測定について説明する。
すなわち、磁気センサチップ２，３は、Ａ，Ｂ方向およびＣ方向に沿った地磁気成分をそれぞれ検出し、それぞれの地磁気成分に略比例した値Ｓａ、ＳｂおよびＳｃをそれぞれ出力するようになっている。
【００２３】
ここで、地磁気方向がＡ−Ｂ平面に沿っている場合には、出力値Ｓａは、図６に示すように、磁気センサチップ２のＢ方向が東または西を向いた際にそれぞれ最大値または最小値となり、Ｂ方向が南または北を向いている場合に０となる。
また、出力値Ｓｂは、磁気センサチップ２のＢ方向が北または南を向いている場合にそれぞれ最大値または最小値となり、Ｂ方向が東または西を向いている場合に０となる。
なお、グラフ中の出力値ＳａおよびＳｂは、規格化された値であり、実際に磁気センサ１から出力される値を、実際の出力値の最大値と最小値との差の１／２で除した値となっている。
【００２４】
この際に、携帯端末装置の表示パネルに表示する方位は、東を０°として、南、西、および北の順に回転するにつれて角度の値が増大するように定義される方位ａを、例えば、下記表１に示した数式に基づいて決定する。
【００２５】
【表１】
【００２６】
また、地磁気方向がＡ−Ｂ平面に対して交差している場合には、磁気センサチップ２に加えて、磁気センサチップ３によりＣ方向に沿った地磁気成分を検出し、この地磁気成分に略比例した値Ｓｃを出力する。
なお、出力値Ｓｃは、出力値Ｓａ、Ｓｂと同様に、実際に磁気センサ１から出力される値を、実際の出力値の最大値と最小値との差の１／２で除した値となっている。
【００２７】
そして、この出力値Ｓｃに基づいてＡ−Ｂ平面に直交する方向の磁気成分の値を出力し、この値と出力値Ｓａ、Ｓｂとにより地磁気の方向を３次元空間内のベクトルとして測定する。
なお、Ａ−Ｂ平面とＣ方向とがなす角度θは、０°よりも大きく、９０°以下であり、理論上では、０°よりも大きい角度であれば３次元的な地磁気の方位を測定できる。ただし、実際上は２０°以上であることが好ましく、３０°以上であることがさらに好ましい。
【００２８】
上記の磁気センサ１の製造方法によれば、ステージ部６，７を傾斜させる前に、磁気センサチップ２，３を接着するため、各々のステージ部６，７の表面６ａ，７ａを互いに平行に配した状態にて、これらの各表面６ａ，７ａに磁気センサチップ２，３を接着することができる。したがって、これら磁気センサチップ２，３を同時にかつ容易に接着することが可能となる。また、ステージ部６，７を傾斜させる工程、および樹脂モールド部５を形成する工程を同じ金型Ｄ，Ｅにおいて行うことができるため、製造工程を少なくして、磁気センサ１の製造コスト削減を図ることができる。
また、リード１２の一端部１２ａが捻れ部となっているため、ピンＦによりステージ部の６，７の一端部６ｃ，７ｃを押圧する際に、一端部１２ａを変形させることにより、ステージ部６，７をフレーム部９に対して容易に傾斜させることができる。
【００２９】
さらに、ステージ部６，７を傾斜させるようにピンＦにより押圧した状態で、樹脂モールド部５を形成するため、これら磁気センサチップ２，３の表面２ａ，３ａが相互になす角度を容易にかつ精度よく設定することが可能となる。
以上のことから、磁気センサチップ３の感応方向を、Ａ−Ｂ平面に対して精度よく交差させて、これら３つの感応方向により地磁気の方位を３次元空間内のベクトルとして測定し、３次元空間内における地磁気の方位を正しく測定することができる。
【００３０】
なお、上記の実施の形態においては、ピンＦは、樹脂が完全に硬化した後に下方に移動するとしたが、その一端部１２ａの変形が、塑性変形か弾性変形かに応じて、ステージ部６，７が傾斜した状態を保持できていれば、どの段階でピンＦを下方に移動させてもよい。すなわち、例えば、一端部１２ａの捻れ変形が主として塑性変形である場合には、樹脂射出の前にピンＦを移動させることができる。
また、例えば、一端部１２ａの捻れ変形が塑性変形および弾性変形の両方である場合には、ステージ部６，７が傾斜した状態を保持できる程度に樹脂が硬化した段階でピンＦを下方に移動させるとしてもよい。この場合には、ピンＦが内面Ｅ１から突出していた領域に樹脂が回り込んで、ステージ部６，７を完全に樹脂の内部に埋めることができる。
【００３１】
また、ピンＦは、金型Ｅの内面Ｅ１から出没自在としたが、これに限ることはなく、金型Ｅの内面Ｅ１から常時突出していてもよい。この場合には、フレーム部９を金型Ｄ，Ｅに固定する段階において、ステージ部６，７を傾斜させることになる。
さらに、ピンＦを金型Ｅに設けるとしたが、これに限ることはなく、金型Ｄに設けるとしてもよい。ただし、この場合には、ワイヤー８や磁気センサチップ２，３に接触しないように、ステージ部６，７の表面６ａ，７ａを押圧する必要がある。
【００３２】
また、各々のステージ部６，７をそれぞれ１つのピンＦによって押圧するとしたが、これに限ることはなく、２つのピンにより押圧するとしてもよい。
例えば、金型Ｅから突出する一のピンにより裏面６ｂ，７ｂ側の一端部６ｃ，７ｃを押圧すると共に、金型Ｄから突出する他のピンにより表面６ａ，７ａ側の一端部６ｃ，７ｃとは異なる部分を押圧するとしてもよい。
【００３３】
さらに、一端部１２ａは、凹状の切り欠きを有する形状とは限らず、ステージ部６，７を傾斜させる際に容易に捩ることができる形状であればよい。
また、捻れ部は、一端部１２ａに形成されるとしたが、これに限ることはなく、リード１２のうち、一端部１２ａから矩形枠部１１に至るまでの間に形成されていればよい。
【００３４】
さらに、捻れ部を捻ることによりステージ部６，７を傾斜させるとしたが、これに限ることはなく、ステージ部６，７を支持すると共に、ステージ部６，７が容易に傾斜することができるようになっていればよい。したがって、例えば、図７に示すように、ステージ部６，７を支持する一端部１２ａが、屈曲するように弾性変形または塑性変形、もしくはこれら両方の変形をする位置に配されるとしてもよい。
【００３５】
また、磁気センサチップ２，３は、その一端部２ｂ，３ｂが樹脂モールド部５の上面５ｃ側に向くように傾斜するとしたが、これに限ることはなく、磁気センサチップ３の感応方向がＡ−Ｂ平面と交差するように、磁気センサチップ２，３が相互に傾斜すると共に、フレーム部９に対して傾斜していればよい。
【００３６】
さらに、磁気センサチップ２，３は、ステージ部６，７の表面６ａ，７ａに接着されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも一方の磁気センサチップをステージ部６，７の裏面６ｂ，７ｂに接着されるとしてもよい。
【００３７】
また、磁気センサチップ２，３の２つ使用し、磁気センサチップ３が１つの感応方向を有するとしたが、これに限ることはなく、複数の磁気センサチップを使用し、３つ以上の感応方向が、地磁気の方向を３次元空間内のベクトルとして測定できるように、互いに交差していればよい。
すなわち、例えば、磁気センサチップ３が２つの感応方向を有するとしてもよいし、各々１つの感応方向を有する３つの磁気センサチップを使用するとしてもよい。
【００３８】
また、例えば、リードフレーム１０の内、ステージ部６，７を含むリード４の基端部４ａよりも内側の領域は、ステージ部６，７をさらに容易に傾斜させることができるように、リードフレーム１０の他の部分の半分の厚さ寸法としてもよい。
【００３９】
さらに、各リード４は、クランク状の断面形状を有し、その先端部４ｂが樹脂モールド部５の下面５ａよりも下方に配置されるとしたが、これに限ることはなく、リード４の一部が樹脂モールド部５の下面５ａ側に露出していればよい。
また、リード４、ワイヤー８の数および配置位置は、上記実施形態に限ることはなく、磁気センサチップの種類に応じて、磁気センサチップに対するワイヤー８の接着位置および接着する数を変えると共に、リード４の数および配置位置を変えるとしてよい。
【００４０】
また、磁気センサ１を携帯端末装置に搭載するとしたが、この構成に限定されることなく、カテーテルやカメラ等の体内に挿入する医療機器に搭載してもよい。例えば、体内に挿入したカメラの方位を測定する場合には、体を貫通する磁界を発生させて、磁気センサ１によりその磁界の方向を測定させる。これにより、磁気センサ１と磁界との相対的な角度を３次元的に測定することができるため、磁界の方向を基準として、カメラの方位を正しく検出することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、連結部が、ステージ部が並列する方向に沿ってステージ部の中心を通る中心軸線の線対称となる位置で、ステージ部から一対突出してフレーム部に連結されると共に、弾性変形または塑性変形、もしくはこれら両方の変形によって変形可能な捻れ部を有するため、ステージ部を押圧することにより、一対の連結部の突出方向の軸線回りに捻れ部が捻れて、ステージ部をフレーム部に対して容易に傾斜させることができる。
【００４３】
また、請求項２に係る発明によれば、複数の磁気センサチップを同時にかつ容易にステージ部に接着し、また、ステージ部を傾斜させる工程、および樹脂モールド部を形成する工程を同じ金型において行うことができるため、製造工程を少なくして、磁気センサの製造コスト削減を図ることができる。
【００４４】
また、ステージ部が傾斜するようにピンによりステージ部を押圧した状態で、樹脂によるモールドを行うことにより、複数の磁気センサチップの表面が相互になす角度を容易にかつ精度よく設定することが可能となる。
したがって、例えば、一の磁気センサチップが２方向の感応方向を、他の磁気センサチップが１方向の感応方向を有している場合には、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定し、３次元空間内の磁界の方位を正しく測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係る製造方法により製造される磁気センサを示す平面図である。
【図２】 図１の磁気センサの側断面図である。
【図３】 図１の磁気センサにおいて、リードフレームに磁気センサチップを搭載した状態を示す平面図である。
【図４】 図１の磁気センサにおいて、リードフレームに磁気センサチップを搭載した状態を示す側断面図である。
【図５】 図１の磁気センサにおいて、ステージ部および磁気センサチップを傾斜させる方法を示す側断面図である。
【図６】 図１の磁気センサの表面が地磁気の方向に沿って配されている場合における磁気センサの出力値Ｓａ、Ｓｂを示すグラフである。
【図７】 この発明の他の実施形態に係る製造方法により製造される磁気センサの要部を示すものであり、（ａ）は拡大平面図、（ｂ）は拡大側断面図である。
【図８】従来の磁気センサユニットの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・磁気センサ、２，３・・・磁気センサチップ、
４・・・リード、６，７・・・ステージ部、９・・・フレーム部、
１０・・・リードフレーム、１２・・・リード（連結部）、
１２ａ・・・一端部（捻れ部）、Ｄ，Ｅ・・・金型、Ｆ・・・ピン
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁界の方位を測定する磁気センサの製造方法およびこれに使用するリードフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、外部磁界の方位測定のために磁気を検出する磁気センサが利用されている（例えば、特許文献１参照。）。
従来では、例えば、図８に示すように、基板６３の表面６３ａに磁気センサ５１，６１を搭載した磁気センサユニット６４が提供されており、この磁気センサユニット６４は、外部磁界の方位を３次元的に測定することができる。
【０００３】
すなわち、磁気センサ５１は、外部磁界の２方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップ５２を備えており、その感応方向は、基板６３の表面６３ａに沿って互いに直交する方向（Ｘ方向、Ｙ方向）となっている。また、磁気センサ６１は、外部磁界の１方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップ６２を備えており、その感応方向は、基板６３の表面６３ａに直交する方向（Ｚ方向）となっている。
外部磁界の方位は、これら磁気センサチップ５２，６２により３次元空間内の３つの磁気成分を検出して、３次元空間内のベクトルとして測定される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−５２９１８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の磁気センサユニット６４においては、磁気センサ５１，６１にそれぞれ１つの磁気センサチップ５２，６２しか備えていなかったため、各々の磁気センサ５１，６１を製造して、これらの磁気センサ５１，６１をそれぞれ基板６３の表面６３ａに搭載する必要があり、結果として、製造工程が多く、製造コストが高くなるという問題があった。
また、磁気センサチップ６２の感応方向が磁気センサチップ５２の感応方向に直交するように、磁気センサ６１を基板６３の表面６３ａに精度よく搭載することが困難であるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外部磁界の３次元的な方位を正しく測定すると共に、製造コストの削減を図ることができる磁気センサの製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、少なくとも２つのステージ部と、その周囲に配されるリードを備えるフレーム部と、これらを連結する連結部とを有する金属製薄板からなるリードフレームと、前記各ステージ部にそれぞれ配置された磁気センサチップと、前記ステージ部及び磁気センサチップを所定の角度に傾斜した状態で支持して固定する樹脂モールド部を備える磁気センサであって、前記連結部は、前記ステージ部が並列する方向に沿って該ステージ部の中心を通る中心軸線の線対称となる位置で、各々のステージ部から一対突出して前記フレーム部に連結されると共に、塑性変形可能な捻れ部を有し、前記ステージ部の傾斜が、前記捻れ部の捻れ変形に伴っていることを特徴とする磁気センサを提案している。
【０００８】
この発明に係る磁気センサによれば、フレーム部を固定した状態で、ステージ部を押圧することにより、各々のステージ部に連結された一対の連結部が突出する方向の軸線回りに捻れ部が捻れるため、ステージ部をフレーム部に対して容易に傾斜させることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、磁界の少なくとも１方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップを備えた磁気センサの製造方法であって、少なくとも２つのステージ部と、その周囲に配されるリードを備えるフレーム部と、これらを連結する連結部とを有する金属製薄板からなるリードフレームを用意する工程と、前記各ステージ部に磁気センサチップを接着する工程と、前記磁気センサチップと前記リードとを配線する工程と、金型内に前記リードフレームを固定する工程と、前記金型内でピンにより前記ステージ部を傾斜させると共に、前記連結部を捻れ変形させる工程と、前記金型内に樹脂を射出して前記リードフレームおよび磁気センサチップを樹脂によりモールドする工程とを備えることを特徴とする磁気センサの製造方法を提案している。
【００１０】
この発明に係る磁気センサの製造方法によれば、ステージ部を傾斜させる前に、磁気センサチップを接着するため、各々のステージ部の表面を互いに平行に配して、これらの各表面に磁気センサチップを接着することができ、したがって、複数の磁気センサチップを同時にかつ容易に接着することが可能となる。
そして、ステージ部が傾斜するようにピンによりステージ部を押圧した状態で、樹脂によりモールドすることができるため、複数の磁気センサチップの表面が相互になす角度を容易にかつ精度よく設定することが可能となる。また、ステージ部を傾斜させる工程、および樹脂モールド部を形成する工程を同じ金型において行うことができるため、製造工程を省略することができる。
【００１１】
以上のことから、例えば、一の磁気センサチップがその表面に沿って２つの感応方向を有し、他の磁気センサチップがその表面に沿って１つの感応方向を有している場合には、他の磁気センサチップの感応方向を、一の磁気センサチップの２つの感応方向を含む平面に対して精度よく交差させることができる。したがって、これら３つの感応方向により３次元空間内の３つの磁気成分を検出して、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定することが可能となり、磁界の方位正しくを測定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の磁気センサの製造方法により製造される磁気センサの構成について、図１，２を参照して説明しておく。この磁気センサ１は、外部磁界の向きと大きさを測定するものであり、２つの磁気センサチップ２，３と、これら磁気センサチップ２，３を外部に対して電気的に接続するための複数のリード４と、これら磁気センサチップ２，３およびリード４を一体的に固定する樹脂モールド部５とを備えている。
【００１３】
磁気センサチップ２，３は、平面視矩形の板状に形成されており、それぞれステージ部６，７上に搭載されている。また、これら磁気センサチップ２，３は、樹脂モールド部５の内部に埋まっており、各リード４の基端部４ａよりも樹脂モールド部５の上面５ｃ側に配置されている。さらに、これら磁気センサチップ２，３は、樹脂モールド部５の下面５ａに対して傾斜すると共に、磁気センサチップ２，３の一端部２ｂ，３ｂが樹脂モールド部５の上面５ｃ側に向くと共に、その表面２ａ，３ａが相互に角度θをもって鋭角に傾斜している。
なお、ここで鋭角とは、ステージ部６の表面６ａと、ステージ部７の裏面７ｂとのなす角度θである。
【００１４】
磁気センサチップ２は、外部磁界の２方向の磁気成分に対してそれぞれ感応するものであり、これら２つの感応方向は、磁気センサチップ２の表面２ａに沿って互いに直交する方向（Ａ方向およびＢ方向）となっている。
また、磁気センサチップ３は、外部磁界の１方向の磁気成分に対して感応するものであり、その感応方向は、表面３ａに沿ってＡ，Ｂ方向により画定される平面（Ａ−Ｂ平面）と鋭角に交差する方向（Ｃ方向）となっている。
【００１５】
各リード４は、銅材等の金属材料からなり、基端部４ａ、先端部４ｂ、およびこれら基端部４ａおよび先端部４ｂを連結する連結部４ｃとから形成され、例えば、クランク状の断面形状を有する。
各リード４の基端部４ａは、その一部が樹脂モールド部５の内部に埋まっており、金属製のワイヤー８により磁気センサチップ２，３と電気的に接続されている。また、各リード４の先端部４ｂおよび連結部４ｃは、樹脂モールド部５の側面５ｂの外方に位置しており、先端部４ｂは、樹脂モールド部５の下面５ａよりも下方に配置されている。
【００１６】
次に、上述した磁気センサ１を製造するための方法を説明する。
はじめに、薄板状の金属板にプレス加工もしくはエッチング加工、あるいはこの両方の加工を施すことにより、図３，４に示すように、ステージ部６，７がフレーム部９に支持されたリードフレーム１０を形成する。
フレーム部９は、ステージ部６，７を囲むように平面視矩形の枠状に形成された矩形枠部１１と、この矩形枠部１１から内方に向けて突出する複数のリード４，１２とからなる。
【００１７】
リード（連結部）１２は、ステージ部６，７を矩形枠部１１に対して固定するための吊りリードであり、リード１２のステージ部６，７側の一端部１２ａは、ステージ部６，７を傾斜させる際に、容易に弾性変形または塑性変形、もしくはこれら両方の変形をして捻ることができる捻れ部となっている。すなわち、一端部１２ａは、その両方の側面に凹状の切り欠きを設けて、リード１２の他の部分よりも細く形成されている。
この一端部１２ａの形成位置は、ステージ部６，７が並列する方向に沿って、各ステージ部６，７の中心を通る中心軸線Ｌの線対称となる位置となっている。
【００１８】
このリードフレーム１０を用意した後に、ステージ部６，７の表面６ａ，７ａにそれぞれ磁気センサチップ２，３を接着すると共に、ワイヤー８を配して磁気センサチップ２，３とリード４とを電気的に接続する。
なお、ワイヤー８を配する際には、ステージ部６，７を傾斜させる段階において、ワイヤー８と磁気センサチップ２，３とのボンディング部分、およびリード４とのボンディング部分が互いに離れるため、ワイヤー８は、その長さもしくは高さに余裕を持たせた状態にて配される。
【００１９】
次いで、図５に示すように、フレーム部９のうち、リード４，１２の一部を除いた部分を金型Ｄ，Ｅにより挟み込む。これら金型Ｄ，Ｅは、磁気センサチップ２，３を樹脂の内部に埋めるためのものであり、金型Ｅの内面Ｅ１には、２つの孔Ｅ２が形成され、各孔Ｅ２には、内面Ｅ１から出没自在にピンＦが取り付けられている。
【００２０】
そして、この状態にて、これらピンＦによりステージ部６，７の裏面６ｂ，７ｂ側の一端部６ｃ，７ｃを上方に向けて押圧して、ステージ部６，７と共に磁気センサチップ２，３を相互に所定の角度に傾斜させる。
この際には、各ステージ部６，７の両側にある一端部１２ａ，１２ａを結ぶ軸線（図５の示す破線）回りにステージ部６，７がそれぞれ回転して、一端部１２ａが捻れるように変形することになる。このため、磁気センサチップ２，３は、リード１２や内面Ｅ１に対して傾斜した状態となる。
【００２１】
その後、ピンＦにより一端部６ｃ，７ｃを押圧した状態で、金型Ｄ，Ｅ内に溶融樹脂を射出して、磁気センサチップ２，３を樹脂の内部に埋める樹脂モールド部を形成する。なお、ピンＦは、樹脂が完全に硬化してから下方に移動する。これにより、磁気センサチップ２，３が、相互に傾斜した状態で、樹脂モールド部の内部に固定されることになる。
最後に、矩形枠部１１、およびリード１２のうち樹脂モールド部の外側に突出する部分を切り落として、図１に示す磁気センサ１の製造が終了する。
【００２２】
この磁気センサ１は、例えば、図示しない携帯端末装置内の基板に搭載され、この携帯端末装置では、磁気センサ１により測定した地磁気の方位を携帯端末装置の表示パネルに示すようになっている。以下に、磁気センサ１による地磁気の方位測定について説明する。
すなわち、磁気センサチップ２，３は、Ａ，Ｂ方向およびＣ方向に沿った地磁気成分をそれぞれ検出し、それぞれの地磁気成分に略比例した値Ｓａ、ＳｂおよびＳｃをそれぞれ出力するようになっている。
【００２３】
ここで、地磁気方向がＡ−Ｂ平面に沿っている場合には、出力値Ｓａは、図６に示すように、磁気センサチップ２のＢ方向が東または西を向いた際にそれぞれ最大値または最小値となり、Ｂ方向が南または北を向いている場合に０となる。
また、出力値Ｓｂは、磁気センサチップ２のＢ方向が北または南を向いている場合にそれぞれ最大値または最小値となり、Ｂ方向が東または西を向いている場合に０となる。
なお、グラフ中の出力値ＳａおよびＳｂは、規格化された値であり、実際に磁気センサ１から出力される値を、実際の出力値の最大値と最小値との差の１／２で除した値となっている。
【００２４】
この際に、携帯端末装置の表示パネルに表示する方位は、東を０°として、南、西、および北の順に回転するにつれて角度の値が増大するように定義される方位ａを、例えば、下記表１に示した数式に基づいて決定する。
【００２５】
【表１】
また、地磁気方向がＡ−Ｂ平面に対して交差している場合には、磁気センサチップ２に加えて、磁気センサチップ３によりＣ方向に沿った地磁気成分を検出し、この地磁気成分に略比例した値Ｓｃを出力する。
なお、出力値Ｓｃは、出力値Ｓａ、Ｓｂと同様に、実際に磁気センサ１から出力される値を、実際の出力値の最大値と最小値との差の１／２で除した値となっている。
【００２７】
そして、この出力値Ｓｃに基づいてＡ−Ｂ平面に直交する方向の磁気成分の値を出力し、この値と出力値Ｓａ、Ｓｂとにより地磁気の方向を３次元空間内のベクトルとして測定する。
なお、Ａ−Ｂ平面とＣ方向とがなす角度θは、０°よりも大きく、９０°以下であり、理論上では、０°よりも大きい角度であれば３次元的な地磁気の方位を測定できる。ただし、実際上は２０°以上であることが好ましく、３０°以上であることがさらに好ましい。
【００２８】
上記の磁気センサ１の製造方法によれば、ステージ部６，７を傾斜させる前に、磁気センサチップ２，３を接着するため、各々のステージ部６，７の表面６ａ，７ａを互いに平行に配した状態にて、これらの各表面６ａ，７ａに磁気センサチップ２，３を接着することができる。したがって、これら磁気センサチップ２，３を同時にかつ容易に接着することが可能となる。また、ステージ部６，７を傾斜させる工程、および樹脂モールド部５を形成する工程を同じ金型Ｄ，Ｅにおいて行うことができるため、製造工程を少なくして、磁気センサ１の製造コスト削減を図ることができる。
また、リード１２の一端部１２ａが捻れ部となっているため、ピンＦによりステージ部の６，７の一端部６ｃ，７ｃを押圧する際に、一端部１２ａを変形させることにより、ステージ部６，７をフレーム部９に対して容易に傾斜させることができる。
【００２９】
さらに、ステージ部６，７を傾斜させるようにピンＦにより押圧した状態で、樹脂モールド部５を形成するため、これら磁気センサチップ２，３の表面２ａ，３ａが相互になす角度を容易にかつ精度よく設定することが可能となる。
以上のことから、磁気センサチップ３の感応方向を、Ａ−Ｂ平面に対して精度よく交差させて、これら３つの感応方向により地磁気の方位を３次元空間内のベクトルとして測定し、３次元空間内における地磁気の方位を正しく測定することができる。
【００３０】
なお、上記の実施の形態においては、ピンＦは、樹脂が完全に硬化した後に下方に移動するとしたが、その一端部１２ａの変形が、塑性変形か弾性変形かに応じて、ステージ部６，７が傾斜した状態を保持できていれば、どの段階でピンＦを下方に移動させてもよい。すなわち、例えば、一端部１２ａの捻れ変形が主として塑性変形である場合には、樹脂射出の前にピンＦを移動させることができる。
また、例えば、一端部１２ａの捻れ変形が塑性変形および弾性変形の両方である場合には、ステージ部６，７が傾斜した状態を保持できる程度に樹脂が硬化した段階でピンＦを下方に移動させるとしてもよい。この場合には、ピンＦが内面Ｅ１から突出していた領域に樹脂が回り込んで、ステージ部６，７を完全に樹脂の内部に埋めることができる。
【００３１】
また、ピンＦは、金型Ｅの内面Ｅ１から出没自在としたが、これに限ることはなく、金型Ｅの内面Ｅ１から常時突出していてもよい。この場合には、フレーム部９を金型Ｄ，Ｅに固定する段階において、ステージ部６，７を傾斜させることになる。
さらに、ピンＦを金型Ｅに設けるとしたが、これに限ることはなく、金型Ｄに設けるとしてもよい。ただし、この場合には、ワイヤー８や磁気センサチップ２，３に接触しないように、ステージ部６，７の表面６ａ，７ａを押圧する必要がある。
【００３２】
また、各々のステージ部６，７をそれぞれ１つのピンＦによって押圧するとしたが、これに限ることはなく、２つのピンにより押圧するとしてもよい。
例えば、金型Ｅから突出する一のピンにより裏面６ｂ，７ｂ側の一端部６ｃ，７ｃを押圧すると共に、金型Ｄから突出する他のピンにより表面６ａ，７ａ側の一端部６ｃ，７ｃとは異なる部分を押圧するとしてもよい。
【００３３】
さらに、一端部１２ａは、凹状の切り欠きを有する形状とは限らず、ステージ部６，７を傾斜させる際に容易に捩ることができる形状であればよい。
また、捻れ部は、一端部１２ａに形成されるとしたが、これに限ることはなく、リード１２のうち、一端部１２ａから矩形枠部１１に至るまでの間に形成されていればよい。
【００３４】
さらに、捻れ部を捻ることによりステージ部６，７を傾斜させるとしたが、これに限ることはなく、ステージ部６，７を支持すると共に、ステージ部６，７が容易に傾斜することができるようになっていればよい。したがって、例えば、図７に示すように、ステージ部６，７を支持する一端部１２ａが、屈曲するように弾性変形または塑性変形、もしくはこれら両方の変形をする位置に配されるとしてもよい。
【００３５】
また、磁気センサチップ２，３は、その一端部２ｂ，３ｂが樹脂モールド部５の上面５ｃ側に向くように傾斜するとしたが、これに限ることはなく、磁気センサチップ３の感応方向がＡ−Ｂ平面と交差するように、磁気センサチップ２，３が相互に傾斜すると共に、フレーム部９に対して傾斜していればよい。
【００３６】
さらに、磁気センサチップ２，３は、ステージ部６，７の表面６ａ，７ａに接着されるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも一方の磁気センサチップをステージ部６，７の裏面６ｂ，７ｂに接着されるとしてもよい。
【００３７】
また、磁気センサチップ２，３の２つ使用し、磁気センサチップ３が１つの感応方向を有するとしたが、これに限ることはなく、複数の磁気センサチップを使用し、３つ以上の感応方向が、地磁気の方向を３次元空間内のベクトルとして測定できるように、互いに交差していればよい。
すなわち、例えば、磁気センサチップ３が２つの感応方向を有するとしてもよいし、各々１つの感応方向を有する３つの磁気センサチップを使用するとしてもよい。
【００３８】
また、例えば、リードフレーム１０の内、ステージ部６，７を含むリード４の基端部４ａよりも内側の領域は、ステージ部６，７をさらに容易に傾斜させることができるように、リードフレーム１０の他の部分の半分の厚さ寸法としてもよい。
【００３９】
さらに、各リード４は、クランク状の断面形状を有し、その先端部４ｂが樹脂モールド部５の下面５ａよりも下方に配置されるとしたが、これに限ることはなく、リード４の一部が樹脂モールド部５の下面５ａ側に露出していればよい。
また、リード４、ワイヤー８の数および配置位置は、上記実施形態に限ることはなく、磁気センサチップの種類に応じて、磁気センサチップに対するワイヤー８の接着位置および接着する数を変えると共に、リード４の数および配置位置を変えるとしてよい。
【００４０】
また、磁気センサ１を携帯端末装置に搭載するとしたが、この構成に限定されることなく、カテーテルやカメラ等の体内に挿入する医療機器に搭載してもよい。例えば、体内に挿入したカメラの方位を測定する場合には、体を貫通する磁界を発生させて、磁気センサ１によりその磁界の方向を測定させる。これにより、磁気センサ１と磁界との相対的な角度を３次元的に測定することができるため、磁界の方向を基準として、カメラの方位を正しく検出することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、連結部が、ステージ部が並列する方向に沿ってステージ部の中心を通る中心軸線の線対称となる位置で、ステージ部から一対突出してフレーム部に連結されると共に、弾性変形または塑性変形、もしくはこれら両方の変形によって変形可能な捻れ部を有するため、ステージ部を押圧することにより、一対の連結部の突出方向の軸線回りに捻れ部が捻れて、ステージ部をフレーム部に対して容易に傾斜させることができる。
【００４３】
また、請求項２に係る発明によれば、複数の磁気センサチップを同時にかつ容易にステージ部に接着し、また、ステージ部を傾斜させる工程、および樹脂モールド部を形成する工程を同じ金型において行うことができるため、製造工程を少なくして、磁気センサの製造コスト削減を図ることができる。
【００４４】
また、ステージ部が傾斜するようにピンによりステージ部を押圧した状態で、樹脂によるモールドを行うことにより、複数の磁気センサチップの表面が相互になす角度を容易にかつ精度よく設定することが可能となる。
したがって、例えば、一の磁気センサチップが２方向の感応方向を、他の磁気センサチップが１方向の感応方向を有している場合には、磁界の方位を３次元空間内のベクトルとして測定し、３次元空間内の磁界の方位を正しく測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係る製造方法により製造される磁気センサを示す平面図である。
【図２】 図１の磁気センサの側断面図である。
【図３】 図１の磁気センサにおいて、リードフレームに磁気センサチップを搭載した状態を示す平面図である。
【図４】 図１の磁気センサにおいて、リードフレームに磁気センサチップを搭載した状態を示す側断面図である。
【図５】 図１の磁気センサにおいて、ステージ部および磁気センサチップを傾斜させる方法を示す側断面図である。
【図６】 図１の磁気センサの表面が地磁気の方向に沿って配されている場合における磁気センサの出力値Ｓａ、Ｓｂを示すグラフである。
【図７】 この発明の他の実施形態に係る製造方法により製造される磁気センサの要部を示すものであり、（ａ）は拡大平面図、（ｂ）は拡大側断面図である。
【図８】従来の磁気センサユニットの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１・・・磁気センサ、２，３・・・磁気センサチップ、
４・・・リード、６，７・・・ステージ部、９・・・フレーム部、
１０・・・リードフレーム、１２・・・リード（連結部）、
１２ａ・・・一端部（捻れ部）、Ｄ，Ｅ・・・金型、Ｆ・・・ピン
Claims (2)
- 少なくとも２つのステージ部と、その周囲に配されるリードを備えるフレーム部と、これらを連結する連結部とを有する金属製薄板からなるリードフレームと、
前記各ステージ部にそれぞれ配置された磁気センサチップと、
前記ステージ部及び磁気センサチップを所定の角度に傾斜した状態で支持して固定する樹脂モールド部を備える磁気センサであって、
前記連結部は、前記ステージ部が並列する方向に沿って該ステージ部の中心を通る中心軸線の線対称となる位置で、各々のステージ部から一対突出して前記フレーム部に連結されると共に、塑性変形可能な捻れ部を有し、
前記ステージ部の傾斜が、前記捻れ部の捻れ変形に伴っていることを特徴とする磁気センサ。 - 磁界の少なくとも１方向の磁気成分に対して感応する磁気センサチップを備えた磁気センサの製造方法であって、
少なくとも２つのステージ部と、その周囲に配されるリードを備えるフレーム部と、これらを連結する連結部とを有する金属製薄板からなるリードフレームを用意する工程と、
前記各ステージ部に磁気センサチップを接着する工程と、
前記磁気センサチップと前記リードとを配線する工程と、
金型内に前記リードフレームを固定する工程と、
前記金型内でピンにより前記ステージ部を傾斜させると共に、前記連結部を捻れ変形させる工程と、
前記金型内に樹脂を射出して前記リードフレームおよび磁気センサチップを樹脂によりモールドする工程とを備えることを特徴とする磁気センサの製造方法。
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