特開 2024-117404 磁気センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024117404

(43)【公開日】2024-08-29

(54)【発明の名称】磁気センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/02 20060101AFI20240822BHJP

   G01R 33/06 20060101ALI20240822BHJP

   G01R 15/20 20060101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

G01R33/02 U

G01R33/06

G01R15/20

G01R15/20 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023023483

(22)【出願日】2023-02-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100108213

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 豊隆

(74)【代理人】

【識別番号】100127177

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 貴子

(72)【発明者】

【氏名】山脇 和真

【テーマコード（参考）】

2G017

2G025

【Ｆターム（参考）】

2G017AA01

2G017AC06

2G017AD53

2G017AD55

2G017CB02

2G017CB18

2G017CB20

2G025AB01

2G025EA02

2G025EB02

(57)【要約】

【課題】出力特性が安定した磁気センサ装置を提供する。
【解決手段】磁気センサ装置１は、第１面２Ａを有する支持基板２と、磁気検出素子３０と、第１面２Ａ側に配され、アルミナを主成分とする第１層２１及びシリカを主成分とする第２層２２を有する積層膜である保護膜２０と、第１面２Ａ側に配され、かつ積層膜よりも支持基板２から遠位にあり、第１面２Ａに沿って延在する配線層４と、を含んでいる。磁気検出素子３０は、積層膜の内部に配されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面を有する支持基板と、
磁気検出素子と、
前記第１面側に配され、アルミナを主成分とする第１層及びシリカを主成分とする第２層を有する積層膜と、
前記第１面側に配され、かつ前記積層膜よりも前記支持基板から遠位にあり、前記第１面に沿って延在する配線層と、を含み、
前記磁気検出素子は、前記積層膜の内部に配されている、
磁気センサ装置。

【請求項2】

前記磁気検出素子は、前記第１層と前記第２層との境界に接していない、
請求項１に記載の磁気センサ装置。

【請求項3】

前記磁気検出素子は、前記第１層の内部に配されている、
請求項１に記載の磁気センサ装置。

【請求項4】

前記磁気検出素子は、前記第２層の内部に配されている、
請求項１に記載の磁気センサ装置。

【請求項5】

前記配線層は、前記第１面の面直方向において前記磁気検出素子に重ならないように配されている、
請求項１に記載の磁気センサ装置。

【請求項6】

前記配線層は、前記第１面の面直方向において前記磁気検出素子に部分的に重なるように配されている、
請求項１に記載の磁気センサ装置。

【請求項7】

前記第１面と前記積層膜との間に配され、前記第１面に固定されたセンサ基板を更に含む、
請求項１に記載の磁気センサ装置。

【請求項8】

前記配線層は、前記第１面の面直方向において前記センサ基板に部分的に重なるように配されている、
請求項７に記載の磁気センサ装置。

【請求項9】

請求項１に記載の磁気センサ装置を備えた、
角度センサ。

【請求項10】

請求項１に記載の磁気センサ装置を備えた、
磁気コンパス。

【請求項11】

請求項１に記載の磁気センサ装置を備えた、
電流センサ。

【請求項12】

請求項１に記載の磁気センサ装置を備えたオートフォーカス機構及び／又は光学式手振れ補正機構を含む、
カメラモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、磁気センサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

磁気センサ装置は、磁性材料で構成された磁気検出素子を備えている（例えば、特許文献１参照）。磁性材料に外力を加えると逆磁歪効果によって磁場に対する応答が変動してしまう。とりわけ、トンネル磁気抵抗効果素子は、ＭＲ比が大きい優れた出力特性を有する反面、外力によって出力特性が変動しやすい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－０８１２９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

磁気検出素子を囲む保護膜はシリカ等の材料で構成されている。磁気センサ装置において、撓みのあるボンディングワイヤではなく撓みのない配線層により磁気検出素子と外部とを導通するものも存在するが、この配線層を構成する金属とシリカとは線膨張係数が大きく異なる。このため、温度変化によって配線層とシリカに囲まれた磁気検出素子との間に熱応力が生じると、磁気検出素子の出力特性が変動して磁気センサ装置の測定精度が低下するおそれがある。

【0005】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、出力特性が安定した磁気センサ装置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】

【0006】

本開示の一態様に係る磁気センサ装置は、第１面を有する支持基板と、磁気検出素子と、第１面側に配され、アルミナを主成分とする第１層及びシリカを主成分とする第２層を有する積層膜と、第１面側に配され、かつ積層膜よりも支持基板から遠位にあり、第１面に沿って延在する配線層と、を含み、磁気検出素子は、積層膜の内部に配されている。

【0007】

アルミナは、配線層を構成する金属とシリカとの間の線膨張係数を有している。このため、磁気検出素子が内部に配される積層膜にアルミナを主成分とする第１層を設けることにより、配線層とシリカを主成分とする第２層との線膨張係数の差を緩和することができ、温度変化によって生じる配線層と磁気検出素子との間の熱応力を低減できる。これにより、磁気検出素子の出力特性が安定して磁気センサ装置の測定精度が向上する。アルミナのように金属とシリカとの間の線膨張係数を有していれば、他の材料を用いて第１層を設けてもよい。

【0008】

上記態様において、磁気検出素子は、第１層と第２層との境界に接していないことが好ましい。

【0009】

この態様によれば、第１層と第２層との境界に接している場合と比べて、磁気検出素子が熱応力の影響を受けにくい。

【0010】

上記態様において、磁気検出素子は、第１層の内部に配されていてもよいし、第２層の内部に配されていてもよい。

【0011】

これらの態様によれば、第１層と第２層との境界に接しないように磁気検出素子を配することができる。

【0012】

上記態様において、配線層は、第１面の面直方向において磁気検出素子に重ならないように配されていてもよい。

【0013】

この態様によれば、磁気検出素子に重ならないように配線層を配するため、この配線層と磁気検出素子との間に熱応力が生じにくい。

【0014】

上記態様において、配線層は、第１面の面直方向において磁気検出素子に部分的に重なるように配されていてもよい。

【0015】

この態様によれば、磁気検出素子に部分的に重なるように配線層を配しても、この配線層と磁気検出素子との間の熱応力を低減できる。

【0016】

上記態様において、第１面と積層膜との間に配され、第１面に固定されたセンサ基板を更に含んでいてもよい。

【0017】

この態様によれば、靭性に優れたアルミナを主成分とする第１層を含むため、センサ基板を支持基板に固定する際に衝撃があっても磁気検出素子にクラックが生じにくい。

【0018】

上記態様において、配線層は、第１面の面直方向においてセンサ基板に部分的に重なるように配されていてもよい。

【0019】

この態様によれば、別々に用意したセンサ基板と支持基板とを電気的に接続できる。

【0020】

上記態様において、角度センサが磁気センサ装置を備えていてもよいし、磁気コンパスが磁気センサ装置を備えていてもよいし、電流センサが磁気センサ装置を備えていてもよいし、カメラモジュールのオートフォーカス機構及び／又は光学式手振れ補正機構が磁気センサ装置を備えていてもよい。

【0021】

これらの態様によれば、磁気センサ装置を種々の目的に応用できる。

【発明の効果】

【0022】

本開示によれば、出力特性が安定した磁気センサ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、一実施形態に係る磁気センサ装置を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示された磁気センサ装置の内部構造の一例を模式的に示す断面図である。

【図3】図３は、図１に示された磁気センサ装置の内部構造の他の一例を示す断面図である。

【図4】図４は、図１に示された磁気センサ装置の製造プロセスを説明する斜視図である。

【図5】図５は、磁気コンパスとして構成された磁気センサ装置の一例を示す平面図である。

【図6】図６は、カメラモジュールのオートフォーカス機構及び光学式手振れ補正機構の一部として用いられた磁気センサ装置の一例を示す斜視図である。

【図7】図７は、図６に示されたカメラモジュールの内部構造を示す断面図である。

【図8】図８は、角度センサとして構成された磁気センサ装置の一例を示す図である。

【図9】図９は、電流センサの一部として用いられた磁気センサ装置の一例を示す図である。

【図10】図１０は、図９に示された電流センサの回路構成を示す図である。

【図11】図１１は、図２に示された保護膜の構成の第１の例を示す断面図である。

【図12】図１２は、図２に示された保護膜の構成の第２の例を示す断面図である。

【図13】図１３は、図２に示された保護膜の構成の第３の例を示す断面図である。

【図14】図１４は、図２に示された保護膜の構成の第４の例を示す断面図である。

【図15】図１５は、図１１～図１４との対比のために示す、本開示の積層膜ではない保護膜の構成を示す断面図である。

【図16】図１６は、図１１、図１３、図１４及び図１５に示された保護膜の構成と角度誤差との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

添付図面を参照して、好適な実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。図１は、一実施形態に係る磁気センサ装置１を示す斜視図である。図示した例では、磁気センサ装置１が、支持基板２、センサチップ３、配線層４、封止樹脂５、電極６等を備えている。

【0025】

図１に示すように、支持基板２は、第１面２Ａと該第１面２Ａとは反対側の第２面２Ｂを有する平板状に形成されている。以下の説明において、支持基板２の厚さ方向を面直方向Ｚあるいは上下方向Ｚと称し、第２面２Ｂから第１面２Ａへの向きを上向きと称し、第１面２Ａから第２面２Ｂへの向きを下向きと称する。第１面２Ａは、面直方向Ｚに直交するＸＹ平面に沿って平行に延在している。

【0026】

図２は、図１に示された磁気センサ装置１の内部構造の一例を模式的に示す断面図である。図示した例では、支持基板２がＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ，特定用途向け集積回路）であり、配線層４と電気的に接続された電極２Ｅが第１面２Ａに設けられている。支持基板２はＡＳＩＣに限定されず、シリコン基板やサファイア基板であってもよい。それらの基板に集積回路を含まない配線のみが形成された中継基板（インターポーザ）であってもよい。

【0027】

図２に示すように、センサチップ３は、支持基板２の第１面２Ａに接着剤で固定されている。センサチップ３は、センサ基板１０、該センサ基板１０に設けられた磁気検出素子３０、磁気検出素子３０を囲む保護膜２０等を備えている。センサ基板１０は、例えばシリコン基板であり、支持基板２の第１面２Ａと保護膜２０との間に配されている。磁気センサ装置１の構成は図示した例に限定されず、センサ基板１０を省略し、支持基板２と磁気検出素子３０とをフォトリソグラフィにより一体的構造物として構成したモノリシック構造であってもよい。

【0028】

配線層４は、支持基板２の第１面２Ａ側に配され、支持基板２の第１面２Ａに沿って平行に延在している。配線層４は、保護膜２０よりも支持基板２から遠位にあり、面直方向Ｚに延在する複数のビア４０を介して支持基板２の電極２Ｅとセンサチップ３の上面３Ａに設けられた電極３Ｅとを電気的に接続している。

【0029】

封止樹脂５は、支持基板２の第１面２Ａ側に配され、センサチップ３及び配線層４を被覆している。電極６は、例えばはんだボールや銅ピラーであり、配線層４と電気的に接続され、封止樹脂５から露出している。

【0030】

図３は、図１に示された磁気センサ装置１の内部構造の他の一例を示す断面図である。図示した例では、磁気センサ装置１が複数のセンサチップ３（第１センサチップ３１及び第２センサチップ３２）を備え、各々のセンサチップ３が複数の磁気検出素子３０を備えている。

【0031】

磁気検出素子３０の一例は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果 Ｔｕｎｎｅｌ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ）素子である。磁気検出素子３０は、ＴＭＲ素子に限定されず、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果 Ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ）素子であってもよいし、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗 Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ）素子であってもよいし、ホール素子であってもよいし、他種の磁気検出素子であってもよい。ＴＭＲ素子は、他種のＭＲ素子と比べて接合面積が小さくセンサチップ３を小型化でき、ＭＲ比が大きくセンサチップ３の出力を大きくできるため、磁気検出素子３０に特に好適である。

【0032】

図３に示すように、封止樹脂５は、支持基板２の第１面２Ａに沿って平行に延在する複数の樹脂層５１，５２，５３が積層されて構成されている。配線層４は、例えば、樹脂層５１，５２の上面に設けられた銅めっきであり、支持基板２の第１面２Ａに沿って延在している。図示した例では、配線層４は、樹脂層５１の上面に設けられた第１配線層４１、樹脂層５２の上面に設けられた第２配線層４２等を含んでいる。

【0033】

配線層４は、面直方向Ｚにおいてセンサ基板１０に部分的に重なるように配され、センサチップ３と電気的に接続されている。図示した例では、配線層４の一部を構成する第１配線層４１が、樹脂層５１を貫通するビア４０を介して第１センサチップ３１の電極３Ｅと電気的に接続されている。

【0034】

配線層４は、面直方向Ｚにおいて磁気検出素子に部分的に重なるように配されていてもよいし、面直方向Ｚにおいて磁気検出素子に重ならないように配されていてもよい。図示した例では、第１配線層４１が、第１センサチップ３１の磁気検出素子３０と部分的に重なるように左右方向Ｘに延在している。他方、第２配線層４２は、第２センサチップ３２の磁気検出素子３０と重ならないように前後方向Ｙに延在している。

【0035】

図４は、図１に示された磁気センサ装置１の製造プロセスを説明する斜視図である。図４（Ａ）に示すように、支持基板２の第１面２Ａにセンサチップ３を接着剤等で固定する。図４（Ｂ）に示すように、センサチップ３及び支持基板２の第１面２Ａを覆うように樹脂層（第１樹脂層）５１を形成し、電極２Ｅ，３Ｅ（図３参照）の位置にビア４０（図３参照）のための貫通孔４０Ｐを開口させる。

【0036】

図４（Ｃ）に示すように、スパッタリング等によりシード層を成膜し、めっきによりビア４０及び第１配線層４１を形成する。これらのプロセスは、サブトラクティブ法であってもよいし、アディティブ法であってもよい。図４（Ｄ）に示すように、ビア４０、第１配線層４１及び樹脂層５１を覆うように樹脂層（第２樹脂層）５２を形成し、ビア４０のための貫通孔４０Ｐを開口させる。

【0037】

図４（Ｅ）に示すように、図４（Ｃ）と同様のプロセスによってビア４０及び第２配線層４２を形成する。図４（Ｆ）に示すように、ビア４０、第２配線層４２及び樹脂層５２を覆うように樹脂層（第３樹脂層）５３を形成し、電極６のための貫通孔６Ｐを開口させる。図４（Ｇ）に示すように、貫通孔６Ｐにはんだ等を充填して電極６を形成する。図４（Ａ）～（Ｇ）に示された手順により、別々に用意した支持基板２とセンサチップ３とを電気的に接続して図１に示された磁気センサ装置１を得ることができる。

【0038】

本開示の磁気センサ装置１は、情報機器等の電子機器に搭載されて地磁気を検出する磁気コンパスとして用いてもよいし、カメラモジュールのオートフォーカス機構や光学式手振れ補正機構の一部として用いてもよいし、磁石から発生する磁界が基準方向に対してなす角度を検出する角度センサとして構用いてもよいし、バスバーを流れる電流の値を検出する電流センサの一部として用いてもよい。

【0039】

図５は、地磁気の角度に対応した検出値を生成する磁気コンパスとして構成された磁気センサ装置１の一例を示す図である。図５に示すように、磁気センサ装置１は、三つのセンサチップ３（第１～第３センサチップ３１，３２，３３）を備え、外部磁界の互いに直交する三方向の成分を第１～第３センサチップ３１，３２，３３がそれぞれ検出するように構成されている。

【0040】

図６は、カメラモジュール２００のオートフォーカス機構及び光学式手振れ補正機構の一部として用いられた磁気センサ装置１の一例を示す斜視図である。図７は、図６に示されたカメラモジュール２００の内部構造を示す断面図である。カメラモジュール２００のオートフォーカス機構及び光学式手振れ補正機構は、レンズ２２０を移動させる駆動装置２３０を備え、複数の磁気センサ装置１が検出したレンズ２２０の位置情報に基づいて駆動装置２３０を制御する。

【0041】

詳しく述べると、オートフォーカス機構は、イメージセンサやオートフォーカスセンサ等によって被写体に焦点が合った状態を検出し、レンズをイメージセンサに対してＺ方向に移動させる。光学式手振れ補正機構は、ジャイロセンサ等によって手振れを検出し、レンズをイメージセンサに対してＵ方向及び／又はＶ方向に移動させる。

【0042】

図６に示されたカメラモジュール２００は、ＣＭＯＳ等のイメージセンサ２１０、イメージセンサ２１０に対して位置合わせされるレンズ２２０、イメージセンサ２１０に対してＵ方向及びＶ方向に移動可能な第１保持部材２４１、第１保持部材２４１に対してＺ方向に移動可能な第２保持部材２４２、第１保持部材２４１及び第２保持部材２４２を支持する弾性変形可能な複数のワイヤ２４４、第１保持部材２４１及び第２保持部材２４２を移動させる駆動装置２３０、それらを収容する筐体２５０等を備えている。

【0043】

カメラモジュール２００のオートフォーカス機構及び光学式手振れ補正機構は、駆動装置２３０、複数の磁気センサ装置１に加え、駆動装置２３０を制御するプロセッサ、被写体に焦点が合った状態を検出するオートフォーカスセンサ、手振れを検出するジャイロセンサ等を備えている。図示しないプロセッサ、オートフォーカスセンサ、ジャイロセンサ等は、筐体の外部に配置されている。

【0044】

レンズ２２０は、筒状に形成された第２保持部材２４２の内部に固定されている。第２保持部材２４２は、箱状に形成された第１保持部材２４１にレンズ２２０ごと収容されている。第２保持部材２４２には、少なくとも一つの磁気センサ装置１が第２保持部材２４２の位置情報を検出するために、少なくとも一つの第２磁石２４３が固定されている。

【0045】

駆動装置２３０は、複数の第１コイル２３１、複数の第２コイル２３２、複数の第１磁石２３３等を備えている。筐体２５０には、複数の第１コイル２３１が固定されている。第２保持部材２４２には、複数の第２コイル２３２が固定されている。第１保持部材２４１には、複数の第１磁石２３３が固定されている。複数の第１コイル２３１の各々は、対応する第１磁石２３３に対向している。複数の第２コイル２３２の各々は、対応する第１磁石２３３に対向している。

【0046】

オートフォーカス機構の場合、プロセッサからの指令で任意の第２コイル２３２に電流が流れると、第１磁石２３３から発生する磁界と第２コイル２３２から発生する磁界との相互作用によって、第２コイル２３２に固定されている第２保持部材２４２が、Ｚ方向に移動する。少なくとも一つの磁気センサ装置１は、第２保持部材２４２に固定された少なくとも一つの第２磁石２４３から発生する磁界と第１保持部材２４１に固定された第１磁石２３３から発生する磁界とが合成された合成磁界に基づいて検出信号を生成し、プロセッサに送信する。プロセッサは、検出信号からＺ方向におけるレンズ２２０の位置情報を検出し、被写体に焦点が合うように駆動装置２３０を制御する。

【0047】

光学式手振れ補正機構の場合、プロセッサからの指令で任意の第１コイル２３１に電流が流れると、第１磁石２３３から発生する磁界と第１コイル２３１から発生する磁界との相互作用により、第１磁石２３３に固定されている第１保持部材２４１がＵ方向及び／又はＶ方向に移動する。複数の磁気センサ装置１の各々は、対応する第１磁石２３３の位置に基づいて検出信号を生成し、プロセッサに送信する。プロセッサは、検出信号からＵ方向及びＶ方向におけるレンズ２２０の位置情報を検出し、手振れを補正するように駆動装置２３０を制御する。

【0048】

図８は、検出対象の角度に対応した検出値を生成する角度センサとして構成された磁気センサ装置１の一例を示す図である。図示した例では、磁気センサ装置１が、円柱の中心軸Ｏを回転軸として回転可能な磁石３００の角度を検出する角度センサとして構成されている。図示した例では、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が互いに直交し、中心軸ＯがＺ方向に平行である。

【0049】

磁気センサ装置１は、磁石３００が発生する磁界であって磁気センサ装置１に印加される磁界成分ＭＦのＸ方向に平行な方向の第１の成分を検出し、第１の成分の強度を表す第１の検出信号を生成するとともに、磁石３００が発生する磁界のＹ方向に平行な方向の第２の成分を検出し、第２の成分の強度を表す第２の検出信号を生成する。図示しないプロセッサは、第１の検出信号と第２の検出信号との比のアークタンジェントを計算することにより、磁石３００が発生する磁界が基準方向ＤＲに対してなす角度θを算出する。

【0050】

図９は、検出対象の電流値に対応した検出値を生成する電流センサ４００の一部として用いられた磁気センサ装置１の一例を示す図である。図示した例では、電流センサ４００は、バスバー４１０を流れる電流Ｉｔｇの値を検出するように構成されている。バスバー４１０の周囲には、電流Ｉｔｇによって磁界ＭＦが発生する。電流センサ４００は、磁界ＭＦが印加される位置であってバスバー４１０の近傍に配置されている。

【0051】

図１０は、図９に示された電流センサ４００の回路構成を示す図である。図示した例では、電流センサ４００が、磁気平衡式電流センサとして構成されている。電流センサ４００は、磁気センサ装置１に加え、コイル４２０を備えている。コイル４２０は、磁界ＭＦの第１の磁界ＭＦ１を相殺する第２の磁界ＭＦ２を発生するためのものである。磁気センサ装置１は、第１の磁界ＭＦ１と第２の磁界ＭＦ２との残差の磁界を検出し、当該磁界の強度に応じた磁界検出値Ｓを生成する。

【0052】

電流センサ４００は、フィードバック回路４３０、電流検出器４４０等を更に備えている。フィードバック回路４３０は、磁界検出値Ｓに基づいて第２の磁界ＭＦ２を発生させるためのフィードバック電流をコイル４２０に流す。電流検出器４４０は、コイル４２０に流れるフィードバック電流の値を検出する。電流検出器４４０は、例えば、フィードバック電流の電流路に挿入された抵抗器である。その場合、抵抗器の両端の電位差がフィードバック電流の検出値に相当する。フィードバック電流の検出値は、バスバー４１０の電流Ｉｔｇの値と比例関係にあるため、フィードバック電流の検出値から電流Ｉｔｇの値を検出することができる。

【0053】

続いて、図１１～図１６を参照して本実施形態に係る磁気センサ装置１の保護膜２０について説明する。本実施形態に係る磁気センサ装置１は、保護膜２０が、アルミナを主成分とする第１層２１及びシリカを主成分とする第２層２２を有する積層膜であることが特徴の一つである。

【0054】

保護膜２０を構成する第１層２１及び第２層２２は、面直方向Ｚに積層されている。詳細は後述するが、保護膜２０は、複数の第１層２１を含んでいてもよいし、複数の第２層２２を含んでいてもよい。磁気検出素子３０は、積層膜である保護膜２０の内部に配されている。

【0055】

温度範囲や測定方法によって変化するが、アルミナ（酸化アルミニウム、Ａｌ₂Ｏ₃）の線膨張係数は例えば７．７ｐｐｍ／Ｋであり、シリカ（二酸化ケイ素、ＳｉＯ₂）の線膨張係数は例えば０．７ｐｐｍ／Ｋであり、銅（Ｃｕ）の線膨張係数は例えば１７ｐｐｍ／Ｋである。第１層２１の主成分であるアルミナは、配線層４の構成する銅等の金属よりも小さく、第２層２２の主成分であるシリカよりも大きい、金属とシリカとのほぼ中間の線膨張係数を有している。

【0056】

図１１～図１４は、図２に示された保護膜２０の複数の構成例を示す断面図である。図４に示す第１の例では、保護膜２０が、支持基板２の第１面２Ａに近い方から第２層２２（シリカを主成分とする層）、第１層２１（アルミナ主成分とする層）の順に積層された二層の積層膜として構成されている。第１の例では、磁気検出素子３０が、第１層２１の内部に配置されている。

【0057】

図１２に示す第２の例では、保護膜２０が、支持基板２の第１面２Ａに近い方から第２層２２（シリカを主成分とする層）、第１層２１（アルミナ主成分とする層）の順に積層された二層の積層膜として構成されている。第２の例では、磁気検出素子３０が、第２層２２の内部に配置されている。

【0058】

図１３に示す第３の例及び図１４に示す第４の例では、保護膜２０が、支持基板２の第１面２Ａに近い方から第２層２２Ａ（シリカを主成分とする層）、第１層２１（アルミナ主成分とする層）、第２層２２Ｂ（シリカを主成分とする層）の順に積層された三層の積層膜として構成されている。第３の例では、磁気検出素子３０が、第１層２１の内部に配置されている。第４の例では、磁気検出素子３０が、第１層２１と第２層２２との境界に接するように配置されている。

【0059】

図１５は、図１１～図１４との対比のために示す、積層膜でない保護膜１２０の構成を示す断面図である。図１５に示す例では、保護膜１２０は、アルミナを主成分とする第１層２１とシリカを主成分とする第２層２２との積層膜ではなく、シリカを主成分とする第２層２２のみにより構成されている。

【0060】

図１１、図１３、図１４及び図１５に示すように、面直方向Ｚにおける保護膜２０の厚さをＴ０、第１層２１の厚さをＴ１、センサ基板１０の上面３Ａに設けられた第２層２２（２２Ａ）の厚さをＴ２、第１層２１の上面に設けられた第２層２２（２２Ｂ）の厚さをＴ３とし、センサ基板１０の上面３Ａから磁気検出素子３０までの距離をＴｍ、保護膜２０の上面から配線層４の下面までの距離（封止樹脂５の厚さ）をＴｒとする。Ｔ０＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３である。

【0061】

図１６は、本開示の対象である保護膜２０を有する磁気センサ装置１の角度誤差、及び、本開示の対象外であって比較例である保護膜１２０を有する磁気センサ装置１０１の角度誤差を示すグラフである。本開示の対象である保護膜２０には、図１１、図１３及び図１４に示された構成例が含まれる。比較例である保護膜１２０には、図１５に示す保護膜１２０の構成が含まれる。

【0062】

図１６では、Ｔ０＝１５μｍ，Ｔｍ＝７μｍ，Ｔ２＝１μｍとし、横軸にアルミナを主成分とする第１層２１の厚さＴ１をとり、縦軸に本開示の対象の保護膜２０を備えた磁気センサ装置１及び本開示の対象外の保護膜１２０を備えた磁気センサ装置１０１の角度誤差をとり、保護膜２０，１２０の上面から配線層４の下面までの距離ＴｒをＴｒ＝１μｍ，１０μｍ，２０μｍ，３０μｍ，４０μｍの５パターンに変化させて磁気センサ装置１，１０１に所定の応力値を加えた場合のシミュレーション結果をプロットしている。

【0063】

横軸のＴ１＝０μｍのプロットは、比較例を示しており、シリカを主成分とする第２層２２のみで保護膜１２０が構成されている。Ｔ１の他のプロット、すなわち、Ｔ１が１μｍ以上のプロットは、本開示の対象である保護膜２０を用いた結果を示す。Ｔ１＝１～５μｍでは、シリカを主成分とする第２層２２の内部に磁気検出素子３０が配置されている。Ｔ１＝６μｍでは、第１層と第２層との境界に接するように磁気検出素子３０が配置されている。Ｔ１＝７～１４μｍでは、アルミナを主成分とする第１層２１の内部に磁気検出素子３０が配置されている。

【0064】

図１６に示すように、アルミナを主成分とする第１層２１の厚さＴ１が大きくなるほど磁気センサ装置１の角度誤差が小さくなる傾向がある。また、保護膜２０の上面から配線層４の下面までの距離Ｔｒが大きくなるほど磁気センサ装置１の角度誤差が小さくなる傾向がある。

【0065】

磁気検出素子３０を囲む保護膜２０にアルミナを主成分とする第１層２１を設けると、そのような層を設けていないＴ１＝０μｍの場合よりも、多くの場合で角度誤差を小さくできる。Ｔ１＝７～１４μｍのように、第１層２１の内部に磁気検出素子３０が配置されていてもよいし、Ｔ１＝１～５μｍのように、第２層２２の内部に磁気検出素子３０が配置されていてもよい。第１層２１の内部に磁気検出素子３０を配置する方が角度誤差をより小さくできる。

【0066】

より詳しく述べると、Ｔ１＝１～５μｍあるいはＴ１＝１２～１４μｍの場合、Ｔｒ＝１μｍ，１０μｍ，２０μｍ，３０μｍ，４０μｍの５パターンのいずれもＴ１＝０μｍの場合よりも角度誤差を小さくできる。Ｔ１＝１０μｍの場合、Ｔｒ＝４０μｍを除いたＴｒ＝１μｍ，１０μｍ，２０μｍ，３０μｍの４パターンでＴ１＝０μｍの場合よりも角度誤差を小さくできる。Ｔ１＝５．５μｍあるいはＴ１＝６．５μｍ～８μｍの場合、Ｔｒ＝３０μｍ，４０μｍを除いた１μｍ，１０μｍ，２０μｍの３パターンでＴ１＝０μｍよりも角度誤差を小さくできる。

【0067】

Ｔ１＝６μｍのように、第１層２１と第２層２２との境界２３に磁気検出素子３０が接していると、第１層２１と第２層２２との境界２３に磁気検出素子３０が接していないＴ１＝１～５μｍ，７～１４μｍよりも角度誤差が大きくなる。磁気検出素子３０は、第１層２１と第２層２２との境界２３に接していないことが好ましい。ただし、第１層２１と第２層２２との境界２３に磁気検出素子３０が接していても、Ｔｒ＝１μｍ，１０μｍの２パターンではＴ１＝０μｍよりも角度誤差を小さくできる。

【0068】

以上のように構成された磁気センサ装置１によれば、磁気検出素子３０を囲む保護膜２０にアルミナを主成分とする第１層２１を設けているため、配線層４とシリカを主成分とする第２層２２との線膨張係数の差を緩和することができる。温度変化によって生じる配線層４と磁気検出素子３０との間の熱応力を低減できるため、磁気センサ装置１の磁気検出素子３０の出力特性が安定する。例えば、角度センサとして磁気センサ装置１を構成した場合、図１４に示すように角度誤差を小さくできる。

【0069】

シリカよりも熱伝導率が高いアルミナを主成分とする第１層２１を設けているため、磁気センサ装置１で生じた排熱を効率的に放熱できて温度変化しにくい。前述したように温度変化による熱応力も小さいため、広範な温度範囲で使用できる。

【0070】

シリカよりも靭性に優れたアルミナを主成分とする第１層２１を設けているため、センサ基板１０を支持基板２に固定する際に衝撃があっても磁気検出素子３０にクラックが生じにくく、製品の歩留まりが向上する。このように、本開示によれば、出力特性をはじめとする種々の特性に優れた磁気センサ装置１を提供することができる。

【0071】

以上説明した実施形態は、本開示の理解を容易にするためのものであり、本開示を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0072】

１…磁気センサ装置、２…支持基板、２Ａ…第１面、２Ｂ…第２面、２Ｅ…電極、３…センサチップ、３Ａ…上面、３Ｅ…電極、４…配線層、５…封止樹脂、６…電極、６Ｐ…貫通孔、１０…センサ基板、２０…保護膜（積層膜の一例）、２１…第１層（アルミナを主成分とする層）、２２，２２Ａ，２２Ｂ…第２層（シリカを主成分とする層）、２３…境界、３０…磁気検出素子、３１…第１センサチップ、３２…第２センサチップ、３３…第３センサチップ、４０…ビア、４０Ｐ…貫通孔、４１…第１配線層、４２…第２配線層、５１～５３…樹脂層、１０１…比較例の磁気センサ装置、１２０…比較例の保護膜、２００…カメラモジュール、２１０…イメージセンサ、２２０…レンズ、２３０…駆動装置、２３１…第１コイル、２３２…第２コイル、２３３…第１磁石、２４１…第１保持部材、２４２…第２保持部材、２４３…第２磁石、２４４…ワイヤ、２５０…筐体、３００…磁石、４００…電流センサ、４１０…バスバー、４２０…コイル、４３０…フィードバック回路、４４０…電流検出器４４０、ＤＲ…基準方向、Ｉｔｇ…電流、ＭＦ…磁界、ＭＦ１…第１の磁界、ＭＦ２…第２の磁界、Ｏ…中心軸、Ｓ…磁界検出値、Ｕ，Ｖ…手振れの方向、Ｘ…左右方向（第１面に沿う方向の一例）、Ｙ…前後方向（第１面に沿う方向の他の一例）、Ｚ…面直方向、θ…角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】