JP7382853B2 - 磁気センサ及び磁気検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサ及び磁気検出方法に関する。

従来から、ホール素子などの指向性を有する磁気検出素子が表面に形成されている半導体装置（半導体チップ）を、導電性のリードフレームで支持してこれらを覆うように樹脂封止されている磁気センサが数多く開発されている。

このような構造の磁気センサでは、被測定磁界の強さや印加方向が変化する場合、リードフレームでは被測定磁界の強さや変化速度に応じた大きさで被測定磁界を打ち消す方向の磁界を発生させる渦電流が生じるため、被測定磁界に対する過渡応答特性が悪化するという問題がある。
これに対し、例えば、磁気検出素子の近傍にリードフレームが存在しないように、リードフレームに切欠きを設けている構造を有する磁気センサが開示されている（例えば、特許文献１等参照）。

特表２００９－５４４１４９号公報

一つの側面では、被測定磁界に対する過渡応答特性を向上させることができる磁気センサを提供することを目的とする。

一つの実施形態では、磁気センサは、
磁気検出素子が表面に形成されている半導体装置と、
前記半導体装置を支持する導電性基体と、を有し、
前記導電性基体は、
前記磁気検出素子の近傍に配置され、前記被測定磁界が印加されると生じる第１の渦電流により、第１の磁界を発生させる第１の領域と、
前記第１の領域と離間して配置され、前記被測定磁界が印加されると生じる第２の渦電流により、前記第１の磁界を打ち消す強さの第２の磁界を発生させる第２の領域と、
を備える。

一つの側面では、被測定磁界に対する過渡応答特性を向上させることができる磁気センサを提供することができる。

図１は、第１の実施形態に係る磁気センサを示す透過斜視図である。 図２は、第１の実施形態に係る磁気センサを示す透過上面図である。 図３は、第１の実施形態に係る磁気センサを示す透過側面図である。 図４は、第１の実施形態に係る磁気センサにおいてダイパッドで生じる渦電流の流れを示す説明図である。 図５は、第１の実施形態に係る磁気センサにおいて第１の領域で発生する磁界を示す透過側面図である。 図６は、第１の実施形態に係る磁気センサにおいて第２の領域で発生する磁界を示す透過側面図である。 図７は、第１の実施形態に係る磁気センサにおいてダイパッドの各領域で生じた渦電流による磁界を示す説明図である。 図８は、第１の実施形態に係る磁気センサの解析モデルを示す説明図である。 図９は、従来の磁気センサの解析モデルを示す説明図である。 図１０は、図８及び図９で示した各解析モデルによる過渡応答特性の算出結果を示すグラフである。 図１１は、第１の実施形態に係る磁気センサを示す透過側面図である。 図１２は、第１の実施形態に係る磁気センサにおいて半導体チップを薄くして低背化した際の透過側面図である。 図１３は、第１の実施形態に係る磁気センサにおいて半導体チップを低背化した際の磁気検出素子に印加される磁界を示す説明図である。 図１４は、第１の実施形態に係る磁気センサの変形例１を示す透過上面図である。 図１５は、第１の実施形態に係る磁気センサの変形例２を示す透過上面図である。 図１６は、第２の実施形態に係る磁気センサを示す透過上面図である。 図１７は、第２の実施形態に係る磁気センサの透過側面図である。 図１８は、図１７のＡ－Ａ断面において生ずる渦電流密度の算出結果を示すグラフである。 図１９は、図１７のＡ－Ａ断面において生ずる渦電流による磁界の算出結果を示すグラフである。 図２０は、第２の実施形態に係る磁気センサの変形例１を示す透過上面図である。

本発明の一実施形態に係る磁気センサは、磁気検出素子が表面に形成されている半導体装置と、半導体装置を支持する導電性基体と、を有する。この導電性基体は、磁気検出素子の近傍に配置され、被測定磁界が印加されると生じる第１の渦電流により、第１の磁界を発生させる第１の領域と、第１の領域と離間して配置され、被測定磁界が印加されると生じる第２の渦電流により、第１の磁界を打ち消す強さの第２の磁界を発生させる第２の領域と、を備える。

なお、導電性基体の領域が離間するとは、一の領域において生じた渦電流が別の領域に流れ込まない程度に独立した領域を形成していることを意味する。
また、第１の磁界を打ち消す強さの第２の磁界とは、磁気検出素子が配置されている位置において第１の磁界の影響を抑制する磁界を意味する。

本発明の一実施形態に係る磁気センサは、以下の知見に基づくものである。

リードフレームに被測定磁界が印加されると、被測定磁界の強さや変化速度に応じて渦電流が生じる。そして、リードフレームで生じた渦電流は、被測定磁界の印加方向とは逆の方向に磁界を発生させる。
この点、特許文献１に記載されている従来の磁気センサは、リードフレームが中央に位置する切欠きで２つに分断されており、切欠きの上方にはホール素子が配置されている。このため、切欠きの下方から被測定磁界が磁界センサ全体に印加される場合には、この磁気センサでは、切欠きを通り抜ける被測定磁界自体についてはリードフレームで渦電流を生じることがないため、精度良く検出することができる。
しかしながら、切欠きで分断されたリードフレームに被測定磁界が印加されると、分断されたリードフレームでそれぞれ生じた渦電流による磁界が被測定磁界に対し強め合う方向で磁気検出素子にそれぞれ加えられてしまうため、磁気センサの出力にオーバーシュートが発生しやすくなり、過渡応答特性が悪化してしまうという問題があった。なお、詳細については、後述する図８～図１０で示す各解析モデルによる過渡応答特性の算出結果を参照しながら説明する。

そこで、本発明の一実施形態に係る磁気センサは、磁気検出素子が表面に形成されている半導体装置を支持する導電性基体に、第１の領域と、第２の領域と、を備えている。第１の領域は、磁気検出素子の近傍に配置され、被測定磁界が印加されると生じる第１の渦電流により、第１の磁界を発生させる。第２の領域は、第１の領域と離間して配置され、被測定磁界が印加されると生じる第２の渦電流により、第１の磁界を打ち消す強さの第２の磁界を発生させる。
これにより、本発明の一実施形態に係る磁気センサは、被測定磁界が印加されると、第１の領域において被測定磁界の向きとは逆の向きに発生する第１の磁界を、第２の領域で発生させる第２の磁界で打ち消すようにするため、過渡応答特性を向上させることができる。

また、本発明の一実施形態に係る磁気検出方法は、磁気検出素子が表面に形成されている半導体装置と、半導体装置を支持する導電性基体と、を有し、導電性基体は、磁気検出素子の近傍に配置されている第１の領域と、第１の領域と離間して配置されている第２の領域と、を備えている磁気センサによる磁気検出方法であって、第１の領域において、被測定磁界が印加されると生じる第１の渦電流により、第１の磁界を発生させ、第２の領域において、被測定磁界が印加されると生じる第２の渦電流により、第１の磁界を打ち消す強さの第２の磁界を発生させる。
これにより、本発明の一実施形態に係る磁気検出方法は、本発明の一実施形態に係る磁気センサと同様に、被測定磁界に対する過渡応答特性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る磁気検出方法は、本発明の一実施形態に係る磁気センサにより好適に行うことができることから、以下では、本発明の一実施形態に係る磁気検出方法については、本発明の一実施形態に係る磁気センサの動作に沿って説明する。

次に、本発明の磁気センサの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、実施形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、当該各構成要素の相対配置などは、本発明が適用される装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。

各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
また、図面において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに直交する。Ｘ方向と、当該Ｘ方向の反対の方向（－Ｘ方向）とを含む方向を「Ｘ軸方向」といい、Ｙ方向と、当該Ｙ方向の反対の方向（－Ｙ方向）とを含む方向を「Ｙ軸方向」といい、Ｚ方向と、当該Ｚ方向の反対の方向（－Ｚ方向）とを含む方向を「Ｚ軸方向」（高さ方向、厚さ方向）という。
さらに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を含む平面を「ＸＹ面」といい、Ｘ軸方向及びＺ軸方向を含む平面を「ＸＺ面」といい、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を含む平面を「ＹＺ面」という。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る磁気センサを示す透過斜視図である。
図１に示すように、磁気センサ１００は、リードフレーム１１０と、ホールＩＣ（Integrated Circuit）１２０と、封止樹脂１３０とを有する。

リードフレーム１１０は、中央に配置されているダイパッド１１１と、ダイパッド１１１の周りに配置されている複数のリード１１２と、を備えている。このリードフレーム１１０は、厚みが１３０μｍ程度のＣｕ合金の薄板をプレス加工などしたものである。
導電性基体としてのダイパッド１１１は、ホールＩＣ１２０を導電性接着剤１４０で固着させて支持するため、ホールＩＣ１２０を固着させる箇所は平板状である。

ホールＩＣ１２０は、厚みが１５０μｍの半導体基板上に、磁気検出素子としてのホール素子１２１が表面の中央近傍に形成されているチップ状の半導体装置である。ホールＩＣ１２０は、ホール素子１２１を動作させるための回路を備えており、ホール素子１２１により検出した被測定磁界の強さに応じた電圧を出力する。
また、ホールＩＣ１２０には、複数のボンディングパッドが表面に形成されている。この複数のボンディングパッドは、ワイヤーボンディングによりＡｕワイヤー１５０を介して複数のリード１１２と電気的にそれぞれ接続されている。

封止樹脂１３０は、具体的には絶縁性のエポキシ樹脂などであり、ダイパッド１１１、リード１１２の一部、ホールＩＣ１２０、及びＡｕワイヤー１５０を覆うように硬化されている。また、封止樹脂１３０に覆われていないリード１１２の部分は、アウターリードとして磁気センサ１００の電源端子、ＧＮＤ端子、出力端子、機能切換え端子などとして用いられる。

図２は、第１の実施形態に係る磁気センサを示す透過上面図である。図２では、主にダイパッド１１１と、ホールＩＣ１２０の表面に配置されているホール素子１２１との位置関係を示す。図２中破線は、ダイパッド１１１に搭載されたホールＩＣ１２０の輪郭を示す。
図２に示すように、ダイパッド１１１は、２つの切欠きにより、中央の第１の領域１１１ａとその両端の第２の領域１１１ｂ，１１１ｃとに離間され分断されている。また、第１の領域１１１ａの面積は、第２の領域１１１ｂ，１１１ｃの面積よりも狭い。
ホールＩＣ１２０は、ホール素子１２１が第１の領域１１１ａの中央に位置するように搭載される。つまり、ダイパッド１１１は、平面視した場合に、ダイパッド１１１の形状が線対称であり、かつ線対称の対称軸上にホール素子１２１が配置されている。

図３は、第１の実施形態に係る磁気センサを示す透過側面図であり、図２で示したダイパッド１１１及びホールＩＣ１２０を＋Ｙ軸方向に向かって見たときの図である。
図３に示すように、第１の領域１１１ａの中央の＋Ｚ軸方向にホール素子１２１が位置するように、ホールＩＣ１２０がダイパッド１１１の上に搭載されている。また、ホール素子１２１の検出感度が最も高い方向である感磁方向ｓは、＋Ｚ軸方向である。すなわち、ホール素子１２１が指向性を有し、ホール素子１２１の位置から、ホール素子１２１の最も感度が大きい感磁方向に第１の領域１１１ａが配置されており、ホール素子１２１の位置から、感磁方向には第２の領域１１１ｂ，１１１ｃが配置されていない。
ここで、ダイパッド１１１及びホールＩＣ１２０に対し＋Ｚ軸方向に被測定磁界Ｈが一様に印加されたとすると、ダイパッド１１１の第１の領域１１１ａ及び第２の領域１１１ｂ，１１１ｃには、図４のように渦電流が生じる。

図４は、第１の実施形態に係る磁気センサにおいてダイパッドで生じる渦電流の流れを示す説明図である。
図４に示すように、＋Ｚ軸方向に被測定磁界Ｈが一様に印加されると、中央の第１の領域１１１ａには、その幅Ｗ１に応じた大きさの渦電流ｉ_ａが生じ、渦電流ｉ_ａによる磁界が－Ｚ軸方向に発生する。また、その両側の第２の領域１１１ｂ，１１１ｃには、その幅Ｗ２に応じた大きさの渦電流ｉ_ｂ，ｉ_ｃがそれぞれ生じ、渦電流ｉ_ｂ，ｉ_ｃによる磁界が－Ｚ軸方向にそれぞれ発生する。
なお、第１の領域１１１ａ及び第２の領域１１１ｂ，１１１ｃは、２つの切欠きにより離間されているため、各領域で生じた渦電流がそれぞれ流れ込まないようになっている。

すると、図５に示すように、第１の領域１１１ａで生じた渦電流ｉ_ａにより、第１の磁界ｈ_ａがホール素子１２１に－Ｚ軸方向で印加される。また、図６に示すように、第２の領域１１１ｂ，１１１ｃでそれぞれ生じた渦電流ｉ_ｂ，ｉ_ｃにより、渦電流ｉ_ｂ，ｉ_ｃの磁界に沿った方向にそれぞれ磁界ｈ_ｂ，ｈ_ｃが発生し、その合成磁界である第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃがホール素子１２１に＋Ｚ軸方向で印加される。
なお、第１の領域１１１ａの面積が第２の領域１１１ｂ，１１１ｃの面積よりも狭いため、第１の領域１１１ａによる渦電流ｉ_ａによる磁界よりも、第２の領域１１１ｂ，１１１ｃによる合成磁界のほうが強くなるが、ホール素子１２１との位置関係によりホール素子１２１の位置においては磁界の強さを同等にしやすく、打ち消すことを容易にすることができる。
また、本実施形態では、磁気検出素子がホール素子１２１であるため、ホール素子１２１の設置位置において、第１の磁界ｈ_ａのＺ軸方向成分を第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃのＺ軸方向成分で打ち消すようにすれば足りる。また、磁気検出素子が指向性のないものであれば、磁気検出素子の位置において、第１の磁界ｈ_ａに対して逆の向きで同じ強さの第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃにより打ち消すようにする。

本実施形態では、図７に示すように、被測定磁界Ｈが印加されると、ホール素子１２１の位置において、第１の領域１１１ａで被測定磁界Ｈの向きとは逆の向きに発生する第１の磁界ｈ_ａを、第２の領域１１１ｂ，１１１ｃで発生させる第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃで打ち消すようにするため、過渡応答特性を向上させることができる。
また、ダイパッド１１１を平面視した場合に、ダイパッド１１１の形状が線対称であり、かつその線対称の対称軸上にホール素子１２１の中心が位置するように配置されていると、第１の磁界ｈ_ａがホール素子１２１に対し－Ｚ軸方向成分のみとなり、合成磁界である第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃがホール素子１２１に対し＋Ｚ軸方向成分のみとなる。このため、ホール素子１２１の位置において、第１の磁界ｈ_ａを第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃで打ち消すようにする設計が容易になる点で有利である。

なお、第１の磁界を打ち消す強さに第２の磁界の強さを調整する方法としては、例えば、各領域の面積や厚さ、第１の領域と第２の領域との距離などを市販されている数値シミュレーションなどで求めた結果に基づき調整する方法が挙げられる。

［数値シミュレーション］
次に、有限要素法を用いた数値シミュレーションで算出した結果について、図８～図１０を参照しながら説明する。

図８は、第１の実施形態に係る磁気センサの解析モデルを示す説明図であり、実施例としてのダイパッドの解析モデルを示す。
ダイパッドの解析モデルとしては、平面視した外形が２つの切欠きを設けた長方形であり、各寸法を以下のようにそれぞれ設定し、厚みを１３０μｍ、体積抵抗率を０．０２３μΩｍとした。
Ｌ ：１，７００μｍ（ダイパッドにおける一辺の寸法）
Ｌ１： ２００μｍ（第１の領域と第２の領域とを接続する部分の幅）
Ｗ ：２，１５０μｍ（ダイパッドにおける別の一辺の寸法）
Ｗ１： ３００μｍ（第１の領域に該当する部分の一辺の寸法）
Ｗ２： ６７５μｍ（第２の領域に該当する各部分の一辺の寸法）
Ｗ３： ２５０μｍ（第１の領域と第２の領域との間隙の寸法）
なお、磁界の強さを算出するプローブ位置（ホール素子が配置される位置に該当）をダイパッドの中心の表面から１５０μｍ上方に設定した。

図９は、従来の磁気センサの解析モデルを示す説明図であり、比較例としての解析モデルを示す。
比較例としての解析モデルは、実施例において、第１の領域と第２の領域とを接続する部分を残して第１の領域に該当する部分を除去した以外は、実施例と同様の解析モデルである。このため、第２の領域に該当する各部分間の間隙の寸法であるＷ４は、次式、Ｗ－Ｗ２×２、で求めることができ、８００μｍである。

図１０は、図８及び図９で示した解析モデルを用いた過渡応答特性の算出結果を示すグラフであり、縦軸がホール素子の位置における磁界の強さ（任意単位、Arbitrary Unit：a.u.）であり、横軸が時間（μsec）である。図１０では、各解析モデルに印加する被測定磁界を破線で、実施例の算出結果を太線で、比較例の算出結果を細線で示す。なお、被測定磁界の印加方向は、＋Ｚ軸方向とした。

図１０に示すように、実施例におけるプローブ位置での磁界の強さは、直流磁界の被測定磁界の立ち上がり時間である１μｓｅｃ以降でオーバーシュートが比較的小さくなっており、被測定磁界に追随していることがわかる。
これは、図７で示したように、第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃで第１の磁界ｈ_ａを打ち消すようにすることにより、被測定磁界Ｈに対する過渡応答特性を向上させることができたと考えられる。

図１０に戻り、比較例におけるプローブ位置での磁界の強さは、１μｓｅｃ以降で大きいオーバーシュートが発生しており、被測定磁界に追随していないことがわかる。
これは、図７において第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃのみが発生し、この第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃが被測定磁界Ｈに対し強め合う方向で重畳してしまうため、出力にオーバーシュートが発生し、被測定磁界Ｈに対する過渡応答特性が悪化したと考えられる。

［低背化対応について］
次に、磁気センサが、導体に流れる電流を検出する電流検出器として用いられる場合を考える。このような場合には、磁気センサは、導体を覆う円柱状の開磁路コアの間隙に入れ込まれ、導体に電流が流れることにより発生する磁界を測定して電流検出器として機能させる。このため、開磁路コアの間隙は狭いほうが磁束の漏れが少なくなり、電流により発生する磁界をより正確に測定できることから、磁気センサは低背であることが求められている。
この点についても、特許文献１に記載されている従来の磁気センサでは、低背にするために半導体チップを薄くすると、半導体チップの表面に形成されているホール素子がリードフレームに近づいてしまい、渦電流により発生する磁界を最も感度が大きい方向で検出してしまうため、オーバーシュートが更に増大してしまうという問題があった。具体的に、以下にように説明する。

図１１は、第１の実施形態に係る磁気センサを示す透過側面図であり、図１を＋Ｘ軸方向に向かって見たときの図である。
図１１に示すようにホールＩＣ１２０の厚さをｔとすると、低背化のためにホールＩＣ１２０の厚さをバックグラインド量など調整してｔ／２に薄くすると、図１２に示すようになる。このとき、図１３に示すように、第１の磁界ｈ_ａは、ホール素子１２１が第１の領域１１１ａに近づくため、ホールＩＣ１２０の厚さがｔのときよりも強くなる。また、第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃは、ホール素子１２１が第２の領域１１１ｂ，１１１ｃに近づくと、ホールＩＣ１２０の厚さがｔのときよりも、磁界ｈ_ｂ，ｈ_ｃの＋Ｚ軸方向成分がそれぞれ大きくなるため強くなる。
このため、磁気センサ１００は、低背化のためにホールＩＣ１２０を薄くしても、第１の磁界ｈ_ａ及び第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃがともに強くなるため、第１の磁界ｈ_ａを第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃで打ち消すことは、リードフレームの寸法の調整などにより容易に行うことができる。

一方、特許文献１に記載されている従来の磁気センサでは、ホールＩＣ１２０の厚さをｔ／２にすると、強まった第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃのみが発生するため、ホールＩＣ１２０の厚さがｔのときよりも大きいオーバーシュートが発生し、被測定磁界Ｈに対する過渡応答特性が更に悪化してしまう。さらに、過渡応答特性の悪化を回避するために、図９で示した各部分間の間隙の寸法であるＷ４を広くすると、リードフレームの剛性や、半導体基板とリードフレームの接着面積の減少により信頼性を低下させてしまう。
したがって、磁気センサ１００は、低背化のためにホールＩＣ１２０を薄くしても、過渡応答特性が更に悪化してしまう、あるいはこれを回避するために信頼性を低下させてしまう従来の磁気センサとは異なり、信頼性を低下させることなく過渡応答特性を向上させることができる。

（第１の実施形態の変形例１）
図１４は、第１の実施形態に係る磁気センサの変形例１を示す透過上面図である。
図１４に示すように、この変形例１における平面視したときのダイパッド１１３は、形状を２つの切欠きの向きを揃えたものではなく、２つの切欠きの向きを揃えないようにして、第１の領域１１３ａと、第２の領域１１３ｂ，１１３ｃとを分離させている。すなわち、ダイパッド１１１を平面視した場合に、ダイパッド１１１の形状が点対称であり、かつその点対称の中心点上にホール素子１２１の中心が位置するように配置されていると、上記の実施形態と同様に、第１の磁界ｈ_ａがホール素子１２１に対し－Ｚ軸方向成分のみとなり、合成磁界である第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃがホール素子１２１に対し＋Ｚ軸方向成分のみとなる。このため、ホール素子１２１の位置において、第１の磁界ｈ_ａを第２の磁界ｈ_ｂ＋ｈ_ｃで打ち消すようにする設計が容易になる点で有利である。

（第１の実施形態の変形例２）
図１５は、第１の実施形態に係る磁気センサの変形例２を示す透過上面図である。
平面視したときのダイパッドの形状としては、線対称でないものでもよく、例えば、図１５に示すように、ホール素子１２１がホールＩＣ１２０の中心から＋Ｘ軸方向側に偏った位置にする場合を考える。このような場合には、ダイパッド１１５は、１つの切欠きで第１の領域１１５ａと第２の領域１１５ｂとに離間し、ホールＩＣ１２０が第１の領域１１５ａの中心に位置するようにホールＩＣ１２０をダイパッド１１５に搭載する。このとき、被測定磁界が＋Ｚ軸方向に印加されると、ホール素子１２１の位置において、第１の領域１１５ａで発生した被測定磁界の向きとは逆の向きに発生する第１の磁界を、１つの第２の領域１１５ｂで発生した第２の磁界で打ち消すことができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、仮にダイパッドに対しホールＩＣの搭載位置がばらつくとホール素子の位置がばらつき、その位置における第１の磁界及び第２の磁界の強さが変化してしまうため、第１の磁界を精度良く打ち消すことが困難になる場合がある。
そこで、第２の実施形態では、図１６及び図１７に示すように、第１の実施形態において、ダイパッド１１６の第１の領域１１６ａにおいてホール素子１２１から最も近い箇所を含むように貫通孔Ｐを設けるようにした。
これにより、貫通孔Ｐを設けた箇所で渦電流密度を０にすることができるため、渦電流により発生する磁界の強度のピークを抑制して平坦にすることができる。

したがって、第２の実施形態の磁気センサは、ホール素子の近傍の第１の領域に貫通孔を設けることにより、第１の領域で渦電流により発生する磁界の強度分布のピークを平坦にすることができる。このため、第２の実施形態の磁気センサは、ダイパッドに対しホールＩＣを搭載する位置にばらつきがあっても、ホール素子が受ける渦電流による磁界の変化が大きくならないため、過渡応答特性がばらつきにくくすることができる。
具体的には、以下のように数値シミュレーションの結果を用いて説明する。

図１８は、図１７のＡ－Ａ線の第１の領域において生ずる渦電流密度の算出結果を示すグラフであり、２次元の有限要素法を用いた数値シミュレーションによるものである。また、図１８は、縦軸が渦電流密度（任意単位、Arbitrary Unit：a.u.）であり、横軸が第１の領域の中心を０としたＸ軸方向の位置（μｍ）である。図１８では、第２の実施形態に係る図１７のダイパッドを用いた解析モデルでの算出結果を太線で示し、比較のための第１の実施形態に係る図３に示したダイパッドを用いた解析モデルでの算出結果を細線で示す。なお、第１の領域の幅はいずれも－３００μｍから＋３００μｍとし、第２の実施形態でダイパッドに設ける貫通孔の幅は－２００μｍから＋２００μｍとした。

図１８に示すように、貫通孔が設けられていない図３のダイパッドでは、Ｘ軸が－３００μｍの位置では渦電流密度が負の値であり、＋３００μｍの位置では渦電流密度が正の値である。これは、－３００μｍの位置における渦電流の向きは、＋３００μｍの位置における渦電流の向きと逆向きとなっていることを示している。－３００μｍの位置から＋３００μｍの位置までの間は渦電流密度が線形に高くなっていることがわかる。
貫通孔が設けられている図１７のダイパッドでは、貫通孔が設けられているところ、即ち－２００μｍの位置から＋２００μｍの位置までの間は渦電流密度が０になっていることがわかる。

図１９は、図１７のＡ－Ａ線の第１の領域において生ずる渦電流による磁界の算出結果を示すグラフであり、図１８における縦軸の「渦電流密度」を「渦電流による磁界の強さ」にして算出した結果である。図１９では、図１８と同様に、第２の実施形態に係る図１７のダイパッドを用いた解析モデルでの算出結果を太線で示し、比較のための第１の実施形態に係る図３に示したダイパッドを用いた解析モデルでの算出結果を細線で示す。また、第２の実施形態でダイパッドに設ける貫通孔の設定値も図１８と同様とした。

図１９に示すように、貫通孔が設けられていない図３のダイパッドよりも、貫通孔が設けられている図１７のダイパッドのほうが、Ｘ軸が０μｍ近傍の位置で渦電流による磁界が弱くなることがわかる。これは、図１８で示したように、図１７のダイパッドでは、－２００μｍの位置から＋２００μｍの位置までの貫通孔が設けられているところは渦電流密度が０になっているためであると考えられる。このため、貫通孔が設けられていない図３のダイパッドよりも、貫通孔が設けられている図１７のダイパッドのほうが、０μｍ近傍の位置で磁界の変化が抑えられており平坦な特性となっていることがわかる。

したがって、図１８及び図１９に示したように、ダイパッドに貫通孔を設けた箇所で渦電流密度を０にすることができるため、渦電流により発生する磁界の強度のピークを抑制して平坦にすることができる。これにより、第２の実施形態の磁気センサは、ダイパッドにホールＩＣを搭載する位置にばらつきがあっても渦電流による磁界の変化を抑制でき、過渡応答特性がばらつきにくくなる。

（第２の実施形態の変形例１）
図２０は、第２の実施形態に係る磁気センサの変形例１を示す透過上面図である。
図２０で示すダイパッド１１７は、図１４で示した第１の実施形態に係る磁気センサの変形例１のダイパッド１１３に貫通孔Ｐを設けたものである。

なお、第２の実施形態の各例では第１の領域に設ける貫通孔の形状を長方形としたが、これに限ることはない。また、貫通孔の構造及び大きさについても、目的に応じて適宜選択することができる。

以上説明したように、本発明の一実施形態に係る磁気センサは、磁気検出素子が表面に形成されている半導体装置と、半導体装置を支持する導電性基体と、を有し、導電性基体は、磁気検出素子の近傍に配置され、被測定磁界が印加されると生じる第１の渦電流により、第１の磁界を発生させる第１の領域と、第１の領域と離間して配置され、被測定磁界が印加されると生じる第２の渦電流により、第１の磁界を打ち消す強さの第２の磁界を発生させる第２の領域と、を備える。
これにより、本発明の一実施形態に係る磁気センサは、被測定磁界に対する過渡応答特性を向上させることができる。

なお、上記の各実施形態では、磁気検出素子としてホール素子を用いたが、これに限ることなく、例えば、磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素子などとしてもよく、全方位の磁気を検出できる素子などとしてもよい。ホールＩＣの厚みやダイパッドの厚みとしては、上記の各実施形態に限ることなく、適宜選択することができる。
また、上記の各実施形態では、第１の領域と第２の領域とを離間するために導電性基体であるダイパッドに一端側から切欠きを設けたが、これに限ることはない。各領域間の渦電流の流れを制御できるように、例えば、両端側からの切欠きや、１又は２以上のスリット（平面視において細長くみえる貫通孔）、溝、貫通していない穴などを設けてもよく、完全に分離させてもよい。
さらに、上記の各実施形態では、ダイパッドの材質をＣｕ合金として説明したが、磁界を印加すると渦電流が生じる材質であれば、これに限ることはない。
またさらに、上記の各実施形態では、平面視したときにホールＩＣが第１の領域の中心に位置するようにホールＩＣをダイパッドに搭載するようにしたが、ホールＩＣの位置における渦電流による磁界を打ち消すことができれば、これに限ることはない。つまり、上記の各実施形態に限らず、導電性基体の第１の領域及び第２の領域の形状、構造、大きさ及び材質を適宜選択し、磁気検出素子の位置における渦電流による磁界を打ち消すことができればよい。

１００ 磁気センサ
１１０ リードフレーム
１１１，１１３～１１８ ダイパッド（導電性基体）
１１１ａ 第１の領域
１１１ｂ，１１１ｃ 第２の領域
１１２ リード
１２０ ホールＩＣ（半導体装置）
１２１ ホール素子（磁気検出素子）
１３０ 封止樹脂
１４０ 導電性接着剤
１５０ Ａｕワイヤー
ｉ_ａ （第１の領域で生じる）渦電流
ｉ_ｂ，ｉ_ｃ （第２の領域で生じる）渦電流
Ｈ 被測定磁界
ｈ_ａ 第１の磁界
ｈ_ｂ 渦電流ｉ_ｂにより発生した磁界
ｈ_ｃ 渦電流ｉ_ｃにより発生した磁界
ｈ_ｂ＋ｈ_ｃ 第２の磁界
Ｐ 貫通孔
ｓ 感磁方向

Claims (7)

1. 磁気検出素子が表面に形成されている半導体装置と、
   前記半導体装置を支持する導電性基体と、を有し、
   前記導電性基体は、平板状であって、
   平面視した場合に、前記磁気検出素子と重なる位置に配置され、被測定磁界が印加されると生じる第１の渦電流により、第１の磁界を発生させる第１の領域と、
   前記第１の領域と離間して配置され、前記被測定磁界が印加されると生じる第２の渦電流により、第２の磁界を発生させる第２の領域と、を備え、
   前記第１の領域と前記第２の領域との間に、切欠き及びスリットの少なくともいずれかが設けられており、前記第１の領域の面積が前記第２の領域の面積よりも狭いことを特徴とする磁気センサ。
2. 前記磁気検出素子が指向性を有し、
   前記磁気検出素子の位置から、前記磁気検出素子の最も感度が大きい感磁方向に前記第１の領域が配置されており、
   前記磁気検出素子の位置から、前記感磁方向には前記第２の領域が配置されていないことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記磁気検出素子は、ホール素子、磁気抵抗素子、及び磁気インピーダンス素子のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
4. 平面視した場合に、前記第１の領域において前記磁気検出素子と重なる位置に貫通孔が設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。
5. 前記導電性基体を平面視した場合に、前記導電性基体の形状が線対称であり、かつ前記線対称の対称軸上に前記磁気検出素子が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気センサ。
6. 前記導電性基体を平面視した場合に、前記導電性基体の形状が点対称であり、かつ前記点対称の中心点上に前記磁気検出素子が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の磁気センサ。
7. 磁気検出素子が表面に形成されている半導体装置と、
   前記半導体装置を支持する導電性基体と、を有し、
   前記導電性基体は、平板状であって、
   平面視した場合に、前記磁気検出素子と重なる位置に配置されている第１の領域と、
   前記第１の領域と離間して配置されている第２の領域と、
   を備え、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、切欠き及びスリットの少なくともいずれかが設けられており、前記第１の領域の面積が前記第２の領域の面積よりも狭い磁気センサによる磁気検出方法であって、
   前記第１の領域において、被測定磁界が印加されると生じる第１の渦電流により、第１の磁界を発生させ、
   前記第２の領域において、前記被測定磁界が印加されると生じる第２の渦電流により、第２の磁界を発生させる、ことを特徴とする磁気検出方法。