JP4333425B2 - センサ装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも、センサ素子を有する複数の基板を組み合わせてなるセンサ装置及びその製造方法に関するものである。

従来、少なくとも、センサ素子を有する複数の基板を組み合わせてなるセンサ装置として、例えば非特許文献１が開示されている。

非特許文献１に示される磁気センサは、３軸磁界を検出するための３つのホール素子を有する磁気センサであり、２つの基板により構成される。第１の基板（ｎ−Ｓｉウエハ）は、イオン注入により形成された３つのホール素子を有しており、２つのホール素子（例えばｘ，ｙ検出用）を含む所定領域が、基板表面にポリイミドを有するカンチレバー状に加工されている。そして、２つのカンチレバーは、ホール素子の形成面が基板表面に対して垂直となるように、ポリイミドの熱収縮により折曲されている。尚、２つのカンチレバーは、ホール素子の形成面同士のなす角が略９０度となるように、基板に対して所定位置に形成されている。また、第２の基板（ｎ−Ｓｉウエハ）は、カンチレバーを収納・固定するための、異方性エッチングにより形成されたキャビティ部を有している。

そして、キャビティ部にカンチレバーの折曲部位を挿入した状態で、第２の基板を第１の基板上に固定し、静電力によりキャビティ部の内壁面にカンチレバーを密着させ、さらに加熱する。これにより、ポリイミドを接着層（中間層）として２つの基板を組み合わせてなる磁気センサが形成される。
渡部善幸ら、微小組立技術により作製したホール効果型３軸磁気センサ、 電気学会論文誌Ｅ、平成１４年、１２２巻、４号、ｐ２１２−２１６

上述の磁気センサの場合、第１の基板のカンチレバーを折曲させ、第２の基板のキャビティ部内壁面にカンチレバーを固定することにより、ホール素子の形成面同士（第１の基板表面と第２の基板のキャビティ部内壁面に固定されたカンチレバーの折曲面）のなす角を所定角度に保持している。

しかしながら、このようにカンチレバーを折曲させるためには、折曲部位を薄肉化する必要があり、折曲により当該折曲部位にクラックが生じ、場合によっては折曲部位が切断される恐れがある。また、ホール素子の形成面同士のなす角を所定角度とするためには、第１の基板に対して第２の基板を高精度に位置決めして固定する必要がある。

そこで本発明は、上記問題点に鑑み、基板の折曲が不要で、基板同士の位置決めが容易な複数の基板からなるセンサ装置及びそ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為に請求項１に記載のセンサ装置は、少なくとも、センサ素子を有する複数の基板を組み合わせてなるセンサ装置であって、基板表面に対して所定深さをもつ除去領域を少なくとも１箇所有する母基板と、少なくとも一部が除去領域に挿入される挿入基板とを備え、挿入基板が除去領域に挿入され、母基板に固定された状態で、センサ素子の形成面同士が、互いに所定の角度をなしていることを特徴とする。

このように、本発明のセンサ装置によると、母基板に設けられた除去領域に挿入基板を挿入することにより、母基板と挿入基板の位置決めがなされる。従って、両基板の相対的な位置を決定する位置決めが従来よりも容易である。

また、センサ素子が形成された別個の基板表面同士のなす角が、センサ素子の形成面同士のなす角となる。従って、従来のように基板を折曲しなくとも、基板同士のなす角を調整することで、センサ素子の形成面同士のなす角を所定の角度とすることができる。従って、本発明のセンサ装置は、異なる位相（多軸）を検出することができる。

尚、少なくとも、センサ素子を有する複数の基板を組み合わせてなるセンサ装置とは、センサ素子を有する複数の基板だけを組みあせて構成されても良いし、センサ素子を有する複数の基板とともに、センサ素子を有さない基板を組み合わせて構成されても良い。

ここで、センサ素子の形成面同士がなす所定の角度とは、少なくともセンサ素子の形成面同士が同一平面にない状態にあれば良いが、略９０度の角度をなしていると、各センサ素子からの出力に基づいた角度演算が容易となるため好ましい。

センサ素子の形成面同士が、互いに略９０度の角度をなす構成としては、例えば請求項２に記載のように、母基板が除去領域を２箇所有し、除去領域に挿入されるそれぞれの挿入基板がセンサ素子を有している場合、挿入基板が除去領域に挿入された状態で、挿入基板におけるセンサ素子の形成面同士が、互いに略９０度の角度をなす構成とすることができる。

この場合、除去領域に挿入基板を挿入・固定した状態で、センサ素子を備える２つの挿入基板の表面同士のなす角が略９０度となるように、母基板に２つの除去領域が形成されれば、除去領域に挿入基板を挿入・固定した状態で、挿入基板に設けられたセンサ素子の形成面同士のなす角を略９０度とすることができる。

また、請求項３に記載のように、母基板及び挿入基板がそれぞれセンサ素子を有し、除去領域が母基板の表面に対して略垂直な側面を有する場合も、挿入基板が除去領域に挿入され、母基板に固定された状態で、センサ素子の形成面同士が、互いに略９０度の角度をなす構成とすることができる。

このように、除去領域が母基板の表面に対して略垂直な側面を有していると、除去領域に挿入基板を挿入・固定した状態で、母基板及び挿入基板の表面同士が、互いに略９０度の角度をなすこととなる。従って、母基板及び挿入基板にそれぞれ形成されたセンサ素子の形成面同士のなす角を略９０度とすることができる。

母基板に対する挿入基板の固定は、例えば挿入基板の挿入部位と略同等に設けられた除去領域に対して、挿入基板を挿入することによりなされても良い。それ以外にも、例えば請求項４に記載のように、挿入基板が基板表面から突出する突出部を有し、挿入基板が除去領域に挿入された状態で、突出部が母基板における除去領域の周囲部位に固定されても良い。この場合、突出部が母基板における除去領域の周囲部位に係止して位置決めされた状態で、突出部と周囲部が固定される。固定方法としては、接着剤による接着や、突出部と周囲部位に設けられた突出部に対応する溝部との嵌合等を適用することができる。

具体的には、請求項５に記載のように、挿入基板が、突出部としてセンサ素子に電気的に接続された複数の接続端子を有し、母基板が除去領域を除く基板表面に挿入基板に設けられたセンサ素子の配線部を有しており、接続端子が母基板における除去領域の周囲部位に固定された状態で、接続端子と配線部が電気的に接続していると良い。

ここで、除去領域の内壁に所定パターンの配線部を設けるのは困難である。しかしながら、本発明によると、接続端子が母基板における除去領域の周囲部位に固定されるので、当該周囲部位を含む基板表面に配線部を有していれば、接続端子と配線部の電気的な接続を容易に確保することができる。また、母基板の同一平面上に、各センサ素子の出力検出用の電極等を設けることができる。

尚、請求項５においては、接続端子が溶融されて配線部と接合していることが好ましい。この場合、挿入基板に設けられたセンサ素子と母基板に設けられた配線部とが安定して電気的に接続される。また、母基板に対して挿入基板が安定して固定される。

ここで、除去領域は非貫通孔である溝部であっても良いし、請求項７に記載のように、母基板の対向する両表面を貫通する貫通孔であっても良い。貫通孔の場合、液体内に母基板と挿入基板を配置し、除去領域である貫通孔を通過する液体の流れにより、自動的に挿入基板を母基板の貫通孔に位置決めすることも可能である。

具体的には、請求項８に記載のように、挿入基板が略正方形の表面を有し、当該表面を構成する４辺に対して、複数を１組とする接続端子がそれぞれ平行に設けられていると、どの辺を挿入先端として貫通孔に挿入されても、挿入基板のセンサ素子と母基板の配線部との電気的な接続を確保することができる。

また、請求項９に記載のように、挿入基板の表面は矩形状を有し、接続端子は、矩形状の角部を構成する２辺における角部頂点からの距離が等しい点を結んだ直線上に設けられていると、角部を挿入先端として挿入基板が貫通孔に挿入される場合に、挿入基板のセンサ素子と母基板の配線部との電気的な接続を確保することができる。

また、請求項１０に記載のように、挿入基板がその挿入先端に、当該基板よりも比重の大きな材料からなる重り部を有していると、挿入基板は重り部を挿入先端として貫通孔に挿入される。従って、重り部に対して基板の所定位置に接続端子が形成されていれば、挿入基板のセンサ素子と母基板の配線部との電気的な接続を確保することができる。

また、請求項１１に記載のように、挿入基板の対向する両表面に、同一の大きさ及び形状を有するセンサ素子が、それぞれ設けられていると、貫通孔を挟んだ貫通孔の周囲部位の一方のみに配線部が形成されていても、挿入基板の表裏面に関係なく、接続端子と配線部との電気的な接続を確保することができる。

また、請求項１２に記載のように、母基板の除去領域を挟んで対向する両周辺部位に、配線部がそれぞれ設けられていると、請求項１１とは逆に、挿入基板の対向する両表面の一方のみにセンサ素子及び接続端子が形成されていても、挿入基板の表裏面に関係なく、接続端子と配線部との電気的な接続を確保することができる。

尚、請求項１〜１２のセンサ素子としては、請求項１３に記載のようにホール素子を適用することができる。

次に、少なくともセンサ素子を有する複数の基板を組み合わせてなるセンサ装置の製造方法は、請求項１４に記載のように、複数の基板の少なくとも一部にセンサ素子を形成する工程と、複数の基板の１つを母基板とし、当該母基板に所定深さの除去領域を少なくとも１箇所形成する工程と、残りの基板を挿入基板とし、当該挿入基板の少なくとも一部を除去領域に挿入し、挿入基板を母基板に固定する工程とを備え、挿入基板を母基板に固定した状態で、センサ素子の形成面同士が、互いに所定の角度をなすことを特徴とする。

本発明の作用効果は、請求項１に記載の発明の作用効果と同一であるので、その記載を省略する。

尚、除去領域は、例えば請求項１５に記載のように、母基板をエッチングすることにより形成しても良い。また、母基板が複数層からなる場合には、請求項１６に記載のように、予め所定形状に加工された各層を積層することにより形成しても良い。

請求項１７〜２２に記載の発明の作用効果は、請求項２〜７に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。

除去領域が貫通孔である場合、請求項２３に記載のように、挿入基板及び母基板を液体中に配置し、母基板の除去領域を通過する液体の流れにより、除去領域に挿入基板の少なくとも一部を挿入しても良い。この場合、例えば、挿入基板が小さく、人手等による取り扱いが困難な場合であっても、上述の方法によれば、自動で除去領域に挿入基板を挿入させることができる。

請求項２４〜２９に記載の発明の作用効果は、請求項８〜１３に記載の発明の作用効果と同様であるので、その記載を省略する。

以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。尚、本実施形態においては、複数のセンサ素子を有し、複数の基板を組み合わせてなるセンサ装置として、磁気センサを例にとり以下に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における磁気センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。尚、図１（ｂ）においては、便宜上、配線部等を省略し、基板と接続端子のみを図示している。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態における磁気センサ１００は、複数の基板として、母基板１０及び挿入基板２０の２枚の基板により構成される。

母基板１０は、半導体基板であるｐ型シリコン基板であり、挿入基板２０の挿入部位の形状に対応し、基板表面に対して略垂直な側面を有する四角柱状の除去領域１１を１箇所有している。このように、母基板１０が半導体基板であると、公知のトレンチ形成技術（トレンチエッチング）により、基板表面に対して略垂直な側面を有する除去領域１１を形成することができる。尚、除去領域１１の形状は及び個数は、上記例に限定されるものではない。しかしながら、除去領域１１の形状及び大きさは、除去領域１１にて挿入基板２０を位置決めするために、挿入基板２０の挿入部位の形状と略同一であり、挿入基板２０の挿入部位と略同等か挿入しやすいように若干大きめの大きさを有していることが好ましい。

また、母基板１０は、除去領域１１が開口している表面に、１つのホール素子３０ａを有している。本実施形態において、ホール素子３０ａは、上面側から母基板１０に燐等のｎ型不純物を注入し、熱拡散させることにより形成されている。それ以外にも、インジウムアンチモンやガリウム砒素等の材料を用い、スパッタや蒸着等によりホール素子３０ａを形成することもできる。尚、図１（ａ）において、便宜上、ホール素子３０ａを簡略化して図示している。

さらに、母基板１０は、除去領域１１の周囲部位を含む所定の領域に、挿入基板２０に設けられているホール素子の配線部３１を有している。本実施形態において、配線部３１はＡｌからなり、後述するそれぞれの接続端子に接続するように４本形成されている。

挿入基板２０は、母基板１０に設けられている除去領域１１に挿入されつつ母基板１０に対して固定されており、固定状態で母基板１０の表面と挿入基板２０の表面が、互いに略９０度の角度をなしている。

また、挿入基板２０は、その表面に母基板１０同様、１つのホール素子３０ｂを有している。ホール素子３０ｂは、繋ぎ配線３２を介して基板表面から突出した突出部としての接続端子３３と電気的に接続されている。本実施形態における挿入基板２０は、母基板１０同様、ｐ型のシリコン基板であり、イオン注入によりホール素子３０ｂが形成されている。それ以外にも、インジウムアンチモンやガリウム砒素等の材料を用い、スパッタや蒸着等によりホール素子３０ｂを形成することもできる。尚、図１（ａ）において、便宜上、ホール素子３０ｂを簡略化して図示している。

接続端子３３ははんだバンプであり、ホール素子３０ｂにバイアス電流を流すための一対のバンプと、ホール素子３０ｂに生じたホール起電力を検出するための一対のバンプとの計４個から構成されている。そして、挿入基板２０を除去領域１１に挿入した状態で、接続端子３３が除去領域１１の周囲部位に係止し、接続端子３３自体が溶融されて母基板１０の周囲部位に設けられた配線部３１と接合している。従って、挿入基板２０に設けられたホール素子３０ｂは、母基板１０に設けられた配線部３１と接続端子３３を介して電気的に接続されている。また、母基板１０表面に、全てのホール素子３０ａ，３０ｂに対するバイアス電流を流すための印加電極や、ホール起電力の検出電極が設けられている。従って、印加電極や検出電極に対する配線が容易である。

このように、本実施形態における磁気センサ１００は、挿入基板２０が除去領域１１に挿入された状態で、挿入基板２０に設けられた接続端子３３が母基板１０に設けられた配線部３１と接合しているので、母基板１０に挿入基板２０が安定して固定されている。そして、当該固定状態において、２つのホール素子３０ａ，３０ｂの形成面が互いに略９０度の角度をなしている。従って、ホール素子３０ａ，３０ｂの出力電圧が略９０度位相のずれた正弦波となるので、角度演算が容易となる。このように、本実施形態における磁気センサ１００は、２次元の磁界変化を検出する回転角センサとして適用することができる。

尚、上述の磁気センサ１００は、例えば以下に示す製造工程にて製造することができる。先ず、母基板１０を準備する工程を説明する。母基板１０としてｐ型シリコン基板を準備し、除去領域１１の形成領域以外の部位にホール素子３０ａを形成する。本実施形態においては、母基板１０の所定領域に、燐（Ｐ）等のｎ型不純物をイオン注入し、イオン注入後、活性化のための熱処理を行って、ｎ型の低濃度不純物拡散領域を形成し、ホール素子３０ａとした。

ホール素子３０ａの形成後、図１（ａ），（ｂ）に示すように、母基板１０に所定深さの除去領域１１を形成する。ホール素子３０ａを含む母基板１０の表面に、例えば酸化シリコン膜を積層し、除去領域１１の形成領域が開口するようにパターニングしてエッチングマスク（図示せず）とする。尚、除去領域１１の形成領域は挿入基板２０の挿入部位に応じて決定される。そして、エッチングマスクを介して、母基板１０の所定領域をプラズマによりトレンチエッチングする。これにより、母基板１０表面に対して略垂直な側面を有する四角柱状の除去領域１１が形成される。

そして、図１（ａ）に示すように、除去領域１１の周囲部位において、挿入基板２０の各接続端子３３と接触するように母基板１０の表面にＡｌを成膜し、パターニングして配線部３１を形成する。以上の工程により母基板１０が準備される。

次に、挿入基板２０を準備する工程を説明する。挿入基板２０としてｐ型シリコン基板を準備し、基板表面にホール素子３０ｂを形成する。本実施形態においては、挿入基板２０の所定領域に、燐（Ｐ）等のｎ型不純物をイオン注入し、イオン注入後、活性化のための熱処理を行って、ｎ型の低濃度不純物拡散領域を形成し、ホール素子３０ｂとした。

また、ホール素子３０ｂと一部が接続するように、燐（Ｐ）等のｎ型不純物をイオン注入し、活性化のための熱処理を行って、繋ぎ配線３２である高濃度不純物拡散領域を形成する。

さらに、挿入基板２０表面に、例えば窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜（図示せず）を堆積させる。そして、ホトリソグラフィとドライエッチングにより、ホール素子３０ｂに接続されない繋ぎ配線３２の端部位置にコンタクトホール（図示せず）を形成し、図１（ａ），（ｂ）に示すように、接続端子３３であるはんだバンプを形成する。このとき、接続端子３３は、挿入基板２０の突出部形成部位が除去領域１１内に挿入されないような高さをもって形成される。従って、後述する挿入工程において、接続端子３３が母基板１０の表面に係止することにより、母基板１０に対して挿入基板２０を位置決めすることができる。以上の工程により挿入基板２０が準備される。

尚、接続端子３３の高さは、接続端子３３が母基板１０の表面に係止し、母基板１０に対して挿入基板２０が位置決め可能な高さであれば、上記例に限定されるものではない。例えば、突出部が母基板１０に設けられた凹部に嵌合することにより、位置決めと固定が同時になされるような場合には、突出部の高さは上記例に限定されない。

次いで、挿入基板２０を母基板１０の除去領域１１に挿入する。これにより、接続端子３３が、配線部３１と接するように母基板１０の表面に係止し、母基板１０に対して挿入基板２０が位置決めされる。尚、本実施形態における除去領域１１は、挿入基板２０の挿入部位（接続端子３３までの部位）と同一形状を持って略同等の大きさに設けられている。従って、挿入基板２０の挿入部位自体も除去領域１１の内壁に少なくとも一部が接した状態となり、母基板１０に対して挿入基板２０が安定して位置決めされる。

そして、位置決め状態において、加熱により接続端子３３を溶融し、接続端子３３と配線部３１とを接合させる。以上の工程により磁気センサ１００が形成される。

このように、本実施形形態においては、母基板１０に設けられた除去領域１１に挿入基板２０を挿入することにより、接続端子３３が除去領域１１の周囲部位に係止して、母基板１０と挿入基板２０の位置決めがなされる。従って、両基板１０，２０の相対的な位置を決定する位置決めが従来よりも容易である。

また、各基板１０，２０にホール素子３０ａ，３０ｂが形成されており、基板表面同士のなす角がホール素子３０ａ，３０ｂの形成面同士のなす角となる。従って、従来のように基板を折曲しなくとも、母基板１０の表面に対して垂直な側面を有する除去領域１１に挿入基板２０を挿入することにより、ホール素子３０ａ，３０ｂの形成面同士のなす角を略９０度とすることができる。

尚、母基板１０上に全てのホール素子３０ａ，３０ｂの電極（バイアス電流印加用及びホール起電力検出用）を形成しようとする場合、挿入基板２０が突出部としての接続端子３３を有していないと、母基板１０の表面にてホール素子３０ｂと配線部３１との電気的な接続を確保することができないので、除去領域１１の側面内壁に所定パターンの配線部３１を設ける必要がある。しかしながら、除去領域１１の側面内壁にパターン化された配線部３１を設けるのは困難である。

それに対し、本実施形態においては、挿入基板２０に接続端子３３を形成し、母基板１０の除去領域１１の周囲部位を含む所定領域に配線部３１を形成する。従って、挿入基板２０を母基板１０の除去領域１１に挿入した際に、母基板１０の表面にて、接続端子３３が配線部３１と接することができる。すなわち、配線部３１の形成が容易である。

尚、上述した磁気センサ１００の製造工程において、除去領域１１に挿入基板２０を挿入した後に、除去領域１１に樹脂を充填し、除去領域１１と挿入基板２０との隙間を埋めても良い。これにより、母基板１０に対する挿入基板２０の固定状態を安定化させることができる。

また、母基板１０及び挿入基板２０におけるホール素子３０ａ，３０ｂの形成は別工程としても良いが、同一工程として実施すると、製造工程を短縮することができる。

また、本実施形態において、エッチングにより除去領域１１を形成する例を示した。しかしながら、母基板１０が複数層を積層してなる積層基板の場合には、予め加工された各層を積層することにより、母基板１０に除去領域１１を形成することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図２及び図３に基づいて説明する。図２及び図３は、本実施形態における磁気センサ１００の製造方法の概略を示す図であり、図２は挿入前、図３は挿入後を示す図である。尚、図２及び図３において、（ａ）は挿入基板２０の表面側から見た平面図であり、（ｂ）は挿入基板２０の側面側から見た断面図である。また、図２及び図３においては、便宜上、挿入基板２０の接続端子３３のみを図示しており、母基板１０における除去領域の形成部位を破線で示している。

第２の実施形態における磁気センサ１００は、第１の実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。

第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、除去領域が貫通孔である点である。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態における母基板１０は、基板表面に対して垂直な側面を有し、貫通孔である四角柱状の除去領域１１ａを有している。また、図示されないが、母基板１０及び挿入基板２０にそれぞれホール素子３０ａ，３０ｂが形成されている。

このように、除去領域１１ａが貫通孔であっても、第１の実施形態同様、挿入基板２０に形成された接続端子３３を、母基板１０の除去領域１１ａの周囲部位に係止させて位置決めし、配線部３１と接合することにより、挿入基板２０を母基板１０に固定することができる。従って、形成された磁気センサ１００において、ホール素子３０ａ，３０ｂの形成面同士は略９０度の角度をなすこととなり、本実施形態に示す磁気センサ１００も、２次元の磁界変化を検出する回転角センサとして適用することができる。

ここで、第１の実施形態に示したように除去領域１１が非貫通孔であると、例えば挿入基板２０が非常に小さい場合には、人手や機械等により除去領域１１に挿入するのが困難である。しかしながら、本実施形態に示すように、除去領域１１ａが貫通孔であると、除去領域１１ａを通過する液体の流れにより、挿入基板２０を除去領域１１ａに自動的に挿入させることができる。

具体的には、ホール素子３０ａ，３０ｂ等が形成された（第１実施形態における挿入工程前までの状態の）母基板１０及び挿入基板２０を、純水等の液体４０が充填された装置（図示せず）内に配置する。そして、母基板１０を固定装置（図示せず）に固定した状態で、図２（ａ），（ｂ）に示すように、母基板１０において、配線部３１の形成された面側から、対向する面側へ除去領域１１ａを通過する液体４０の流れ（図２（ａ），（ｂ）における白抜き矢印）を作る。

これにより、図３（ａ），（ｂ）に示すように、液体４０の流れに沿って除去領域１１ａに挿入基板２０が挿入され、挿入基板２０に設けられた接続端子３３が母基板１０の表面に係止する。そして係止した状態で、液体４０を排出するか、液体４０中から両基板１０，２０を取り出し、加熱により接続端子３３を溶融させて配線部３１と接合させる。以上により、本実施形態における磁気センサ１００を形成することができる。

尚、上述のように、自動で挿入基板２０を母基板１０に挿入させる場合、挿入基板２０の接続端子３３が除去領域１１ａ内に挿入されないように所定高さに形成する必要がある。

尚、図２及び図３においては、第１の実施形態同様、挿入基板２０に４個の接続端子３３が設けられている例を示した。しかしながら、液体４０の流れにより、挿入基板２０を除去領域１１ａに挿入する場合、必ずしも一定の位置から挿入基板２０が除去領域１１ａに挿入されるとは限らない。そこで、例えば図４に示すように、挿入基板２０が略正方形の表面を有し、当該表面を構成する４辺に対して、４個を１組とする接続端子３３を各辺に平行に設けても良い。この場合、挿入基板２０がどの辺を挿入先端として除去領域１１ａに挿入されても、接続端子３３を介して、挿入基板２０のホール素子３０ｂと配線部３１との電気的な接続を確保することができる。尚、図４は、挿入基板２０の概略平面図であり、接続端子３３のみを図示している。

また、挿入基板２０は基板の角部から除去領域１１ａに挿入されることも考えられる。従って、挿入基板２０の表面が矩形状を有し、矩形状の角部を構成する２辺における角部頂点からの距離が等しい点を結んだ直線上に、４個を１組とする接続端子３３を設けても良い。この場合、角部を挿入先端として挿入基板２０が除去領域１１ａに挿入されても、接続端子３３を介して、挿入基板２０のホール素子３０ｂと配線部３１との電気的な接続を確保することができる。特に、図５に示すように、挿入基板２０が略正方形の表面を有し、４個を１組とする接続端子３３が各角部に対して設けられていると、どの角部が挿入先端として除去領域１１ａに挿入されても、接続端子３３を介して、挿入基板２０のホール素子３０ｂと配線部３１との電気的な接続を確保することができるので好ましい。尚、図５も、挿入基板２０の概略平面図であり、接続端子３３のみを図示している。

また、図６に示すように、挿入基板２０の挿入先端に、当該基板２０よりも比重の大きな材料（例えばガラス）からなる重り部５０を設けても良い。この場合、挿入基板２０は重り部５０を挿入先端として除去領域１１ａに挿入されるので、重り部５０に対して挿入基板２０の所定位置に接続端子３３が形成されていれば、接続端子３３を介して、挿入基板２０のホール素子３０ｂと配線部３１との電気的な接続を確保することができる。尚、図６は、挿入基板２０の概略平面図であり、便宜上、ホール素子３０ｂ及び繋ぎ配線３２を省略して図示している。

ここで、挿入基板２０の一方の表面のみにホール素子３０ｂ等が形成され、母基板１０の除去領域１１ａを挟んだ対向する一方の周囲部位のみに配線部３１が形成される場合、液体４０中での挿入では、ホール素子３０ｂの形成面と配線部３１の形成位置とが一致しない場合がある。従って、例えば図７に示すように、挿入基板２０の対向する両表面に、同一の大きさ及び形状を有するホール素子３０ｂを形成すれば、母基板１０の除去領域１１ａを挟んだ周囲部位の一方のみに配線部３１が形成されていても、挿入基板２０の表裏面に関係なく、接続端子３３と配線部３１との電気的な接続を確保することができる。尚、図７は、挿入基板２０の概略側面図であり、便宜上、接続端子３３のみを図示している。

また、図８に示すように、母基板１０の除去領域１１ａを挟んで対向する両周辺部位に、配線部３１をそれぞれ形成しても良い。この場合、上述した図７とは逆に、挿入基板２０の対向する両表面の一方のみにホール素子３０ｂ等が形成されていても、挿入基板２０の表裏面に関係なく、接続端子３３と配線部３１との接続を確保することができる。尚、図８は、母基板１０の概略平面図であり、便宜上、除去領域１１ａ及びその周囲部位における配線部３１のみを図示している。

以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態のみに限定されず、種々変更して実施する事ができる。

本実施形態において、センサ素子がホール素子３０ａ，３０ｂである例を示した。しかしながら、センサ素子は上記例に限定されるものではない。

また、本実施形態において、磁気センサ１００がホール素子３０ａ，３０ｂを２個備える例を示した。しかしながら、ホール素子の形成個数は2個に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、母基板１０に２箇所の除去領域１１が形成され、それぞれの除去領域１１に挿入基板２０が挿入・固定される構成の場合、各基板１０，２０にホール素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃを形成することで、ホール素子３０ａ，３０ｂ，３０ｃの形成面同士のなす角を略９０度とすることができる。この場合、３次元の磁界変化を検出することができるので、磁気センサ１００を位置センサとして適用することができる。

また、本実施形態においては、各基板１０，２０がそれぞれホール素子３０ａ，３０ｂを有している例を示した。しかしながら、磁気センサは、ホール素子を有する複数の基板だけを組みあせて構成されても良いし、ホール素子を有する複数の基板とともに、ホール素子を有さない基板を組み合わせて構成されても良い。例えば、上述した図９において、母基板１０がホール素子３０ａを有さない構成としても良い。この場合、挿入基板２０に形成されたホール素子３０ｂ，３０ｃの形成面同士が互いに略９０度であるので、磁気センサ１００は２次元の磁界変化を検出することができる。

尚、センサ素子の形成面同士のなす角は略９０度に限定されるものではない。センサ素子の形成面同士がなす所定の角度とは、少なくともセンサ素子の形成面同士が同一平面にない状態にあれば良い。所定の角度とは、母基板１０の基板表面に対する除去領域１１の側面の角度、及び／又は、挿入基板２０から突出する突出部（接続端子３３）の基板表面に対する角度によって決定される。しかしながら、本実施形態で示したように、センサ素子の形成面同士が互いに略９０度の角度をなしていると、各センサ素子からの出力に基づいた角度演算を容易とすることができる。

また、本実施形態において、挿入基板２０が基板表面から突出する突出部として接続端子３３を有し、当該接続端子３３自体が加熱により溶融されて配線部３１と接合する例を示した。しかしながら、突出部は上記例に限定されるものではない。例えば、突出部が母基板１０における除去領域１１（１１ａ）の周囲部位に係止して位置決めされた状態で、接着等により突出部を周囲部位に固定しても良い。また、母基板１０の周囲部位に、突出部に対応する凹部を形成し、当該凹部に突出部を嵌合させることにより固定しても良い。

また、本実施形態において、挿入基板２０が接続端子３３を有し、当該接続端子３３を溶融して、挿入基板２０を母基板１０に固定する例を示した。しかしながら、挿入基板２０は必ずしも接続端子３３（突出部）を有していなくとも良い。例えば、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、エッチング等により挿入基板２０自体に凹凸が設けられ、当該凹凸に対応して形成された除去領域１１（１１ａ）に挿入基板２０を挿入し、嵌合により挿入基板２０を母基板１０に固定することもできる。尚、図１０（ａ）は上面側から見た平面図、図１０（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。

本実施形態における磁気センサの概略構成を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。 第２の実施形態における磁気センサの製造方法を示す図であり、挿入基板の挿入前を示している。（ａ）は挿入基板の表面側から見た平面図であり、（ｂ）は挿入基板の側面側から見た断面図である。 磁気センサの製造方法を示す図であり、挿入基板の挿入後を示している。（ａ）は挿入基板の表面側から見た平面図であり、（ｂ）は挿入基板の側面側から見た断面図である。 第２の実施形態における変形例を示す挿入基板の平面図である。 第２の実施形態における変形例を示す挿入基板の平面図である。 第２の実施形態における変形例を示す挿入基板の平面図である。 第２の実施形態における変形例を示す挿入基板の側面図である。 第２の実施形態における変形例を示す母基板の概略平面図である。 その他の例を示す斜視図である。 その他の例を示す図であり、（ａ）は上面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。

符号の説明

１０・・・母基板
１１・・・除去領域
１１ａ・・・除去領域（貫通孔）
２０・・・挿入基板
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ・・・ホール素子
３１・・・配線部
３３・・・接続端子
４０・・・液体
１００・・・磁気センサ

Claims (29)

1. 少なくとも、センサ素子を有する複数の基板を組み合わせてなるセンサ装置であって、
   基板表面に対して所定深さをもつ除去領域を少なくとも１箇所有する母基板と、
   少なくとも一部が前記除去領域に挿入される挿入基板とを備え、
   前記挿入基板が前記除去領域に挿入され、前記母基板に固定された状態で、前記センサ素子の形成面同士が、互いに所定の角度をなしていることを特徴とするセンサ装置。
2. 前記母基板が前記除去領域を２箇所有し、
   前記除去領域に挿入されるそれぞれの前記挿入基板が前記センサ素子を有しており、
   前記挿入基板が前記除去領域に挿入された状態で、前記挿入基板における前記センサ素子の形成面が、互いに略９０度の角度をなしていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
3. 前記母基板及び前記挿入基板がそれぞれ前記センサ素子を有し、
   前記除去領域が前記母基板の表面に対して略垂直な側面を有しており、
   前記挿入基板が前記除去領域に挿入され、前記母基板に固定された状態で、前記センサ素子の形成面同士が、互いに略９０度の角度をなしていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置。
4. 前記挿入基板は、基板表面から突出する突出部を有し、
   前記挿入基板が前記除去領域に挿入された状態で、前記突出部が前記母基板における前記除去領域の周囲部位に固定されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
5. 前記挿入基板が、前記突出部として、前記センサ素子に電気的に接続された複数の接続端子を有し、
   前記母基板が、前記除去領域を除く基板表面に、前記挿入基板に設けられたセンサ素子の配線部を有しており、
   前記接続端子が前記母基板における前記除去領域の周囲部位に固定された状態で、前記接続端子と前記配線部とが電気的に接続していることを特徴とする請求項４に記載のセンサ装置。
6. 前記接続端子が溶融され、前記配線部と接合していることを特徴とする請求項５に記載のセンサ装置。
7. 前記除去領域は、前記母基板の対向する両表面を貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のセンサ装置。
8. 前記挿入基板は略正方形の表面を有しており、当該表面を構成する４辺に対して、前記接続端子がそれぞれ平行に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のセンサ装置。
9. 前記挿入基板の表面は矩形状を有しており、前記接続端子は、矩形状の角部を構成する２辺における角部頂点からの距離が等しい点を結んだ直線上に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のセンサ装置。
10. 前記挿入基板は、その挿入先端に、当該基板よりも比重の大きな材料からなる重り部を有していることを特徴とする請求項７に記載のセンサ装置。
11. 前記挿入基板の対向する両表面に、同一の大きさ及び形状を有する前記センサ素子が、それぞれ設けられていることを特徴とする請求項７〜１０いずれか１項に記載のセンサ装置。
12. 前記母基板の前記除去領域を挟んで対向する両周辺部位に、前記配線部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項７〜１０いずれか１項に記載のセンサ装置。
13. 前記センサ素子は、ホール素子であることを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項に記載のセンサ装置。
14. 少なくとも、センサ素子を有する複数の基板を組み合わせてなるセンサ装置の製造方法であって、
    複数の前記基板の少なくとも一部に前記センサ素子を形成する工程と、
    複数の前記基板の１つを母基板とし、当該母基板に所定深さの除去領域を少なくとも１箇所形成する工程と、
    残りの前記基板を挿入基板とし、当該挿入基板の少なくとも一部を前記除去領域に挿入し、前記挿入基板を前記母基板に固定する工程とを備え、
    前記挿入基板を前記母基板に固定した状態で、前記センサ素子の形成面同士が、互いに所定の角度をなすことを特徴とするセンサ装置の製造方法。
15. 前記母基板をエッチングすることにより、前記除去領域を形成することを特徴とする請求項１４に記載のセンサ装置の製造方法。
16. 前記母基板は複数層からなり、予め所定形状に加工された各層を積層することにより、前記除去領域を形成することを特徴とする請求項１４に記載のセンサ装置の製造方法。
17. 前記母基板に２つの前記除去領域を形成し、
    前記除去領域に挿入されるそれぞれの前記挿入基板に前記センサ素子を形成することにより、
    前記挿入基板を前記母基板に固定した状態で、それぞれの前記挿入基板における前記センサ素子の形成面が、互いに略９０度の角度をなすことを特徴とする請求項１４〜１６いずれか１項に記載のセンサ装置の製造方法。
18. 前記母基板及び前記挿入基板にそれぞれ前記センサ素子を形成し、
    前記母基板の表面に対して、略垂直な側面を有するように前記除去領域を形成することにより、
    前記挿入基板を前記母基板に固定した状態で、前記センサ素子の形成面同士が、互いに略９０度の角度をなすことを特徴とする請求項１４〜１７いずれか１項に記載のセンサ装置の製造方法。
19. 前記挿入基板に、基板表面から突出する突出部を形成する工程をさらに備え、
    前記挿入基板を前記除去領域に挿入した状態で、前記突出部が前記母基板における前記除去領域の周囲部位に固定されることを特徴とする請求項１８に記載のセンサ装置の製造方法。
20. 前記母基板の前記除去領域を除く基板表面に、前記挿入基板に形成されたセンサ素子の配線部を形成する工程をさらに備え、
    前記センサ素子の形成された前記挿入基板の表面に、前記突出部として、前記センサ素子に電気的に接続されつつ基板表面から突出する複数の接続端子を形成し、前記挿入基板を前記除去領域に挿入した状態で、前記接続端子が前記母基板における前記除去領域の周囲部位に固定され、前記接続端子が前記配線部と電気的に接続されることを特徴とする請求項１９に記載のセンサ装置の製造方法。
21. 前記接続端子が前記配線部と接した状態で前記接続端子を溶融させて、前記配線部と接合させることを特徴とする請求項２０に記載のセンサ装置の製造方法。
22. 前記母基板の対向する両表面を貫通するように、前記除去領域を形成することを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載のセンサ装置の製造方法。
23. 前記挿入基板及び前記母基板を液体中に配置し、前記母基板の前記除去領域を通過する前記液体の流れにより、前記除去領域に前記挿入基板の少なくとも一部を挿入することを特徴とする請求項２２に記載のセンサ装置の製造方法。
24. 前記挿入基板は略正方形の表面を有しており、当該表面を構成する４辺それぞれに対して、平行に前記接続端子を形成し、当該接続端子を有する前記挿入基板を前記液体中に配置することを特徴とする請求項２３に記載のセンサ装置の製造方法。
25. 前記挿入基板の表面は矩形状を有しており、矩形状のそれぞれの角部を構成する各２辺において、角部頂点からの距離が等しい点を結んだそれぞれの直線上に前記接続端子を形成し、当該接続端子を有する前記挿入基板を前記液体中に配置することを特徴とする請求項２３に記載のセンサ装置の製造方法。
26. 前記挿入基板の挿入先端に、当該基板よりも比重の大きな材料からなる重り部を接合し、当該重り部を有する前記挿入基板を前記液体中に配置することを特徴とする請求項２３に記載のセンサ装置の製造方法。
27. 前記挿入基板の対向する両表面に、同一の大きさ及び形状を有する前記センサ素子を、それぞれ形成し、当該センサ素子の形成された前記挿入基板を前記液体中に配置することを特徴とする請求項２３〜２６いずれか１項に記載のセンサ装置の製造方法。
28. 前記母基板の前記除去領域を挟んで対向する両周辺部位に、前記配線部をそれぞれ形成し、当該配線部の形成された前記母基板を前記液体中に配置することを特徴とする請求項２３〜２６いずれか１項に記載のセンサ装置の製造方法。
29. 前記センサ素子は、ホール素子であることを特徴とする請求項１４〜２８いずれか１項に記載のセンサ装置の製造方法。

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