特開 2024-179269 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】P2024179269

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】磁気センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/09 20060101AFI20241219BHJP

   G01R 33/07 20060101ALI20241219BHJP

   G03B 13/36 20210101ALI20241219BHJP

   G02B 7/28 20210101ALI20241219BHJP

   G03B 5/00 20210101ALI20241219BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

G01R33/09

G01R33/07

G03B13/36

G02B7/28 Z

G03B5/00 J

G01R33/02 N

G01R33/02 L

G01R33/02 Z

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023097982

(22)【出願日】2023-06-14

(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

2H011

2H151

2K005

【Ｆターム（参考）】

2G017AA01

2G017AB05

2G017AC04

2G017AC06

2G017AD53

2G017AD55

2H011CA19

2H151FA76

2K005CA40

(57)【要約】

【課題】配線層の設計の自由度が高く、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層Ｌ１に形成された複数の磁気検出素子アレイ３０と、第１層Ｌ１とは異なる第２層Ｌ２に形成され、複数の磁気検出素子アレイ３０と電気的に接続された配線層４と、を備えている。複数の磁気検出素子アレイ３０は、第１の磁気検出素子アレイ３１及び第２の磁気検出素子アレイ３２を含み、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイ３２とは、同数の磁気検出素子Ｅでそれぞれ構成され、第２層Ｌ２から第１層Ｌ１へ向かう面直方向Ｚにおいて、配線層４の輪郭Ｏ４に重なっている第１の磁気検出素子アレイ３１の磁気検出素子Ｅ´の個数と、配線層４の輪郭Ｏ４に重なっている第２の磁気検出素子アレイ３２の磁気検出素子Ｅ´の個数とが略同数である。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１層に形成された複数の磁気検出素子アレイと、
前記第１層とは異なる第２層に形成され、前記複数の磁気検出素子アレイと電気的に接続された配線層と、を備え、
前記複数の磁気検出素子アレイは、第１の磁気検出素子アレイ及び第２の磁気検出素子アレイを含み、前記第１の磁気検出素子アレイと前記第２の磁気検出素子アレイとは、同数の磁気検出素子でそれぞれ構成され、
前記第２層から前記第１層へ向かう面直方向において、前記配線層の輪郭に重なっている前記第１の磁気検出素子アレイの磁気検出素子の個数と、前記配線層の輪郭に重なっている前記第２の磁気検出素子アレイの磁気検出素子の個数とが略同数である、
磁気センサ装置。

【請求項2】

第１層に形成された複数の磁気検出素子アレイと、
前記第１層とは異なる第２層に形成され、前記複数の磁気検出素子アレイと電気的に接続された配線層と、
前記第２層に形成され、前記複数の磁気検出素子アレイと電気的に接続されていないダミーパターンと、を備え、
前記複数の磁気検出素子アレイは、第１の磁気検出素子アレイ及び第２の磁気検出素子アレイを含み、前記第１の磁気検出素子アレイと前記第２の磁気検出素子アレイとは、同数の磁気検出素子でそれぞれ構成され、
前記第２層から前記第１層へ向かう面直方向において、前記配線層の輪郭に重なっている前記第１の磁気検出素子アレイの磁気検出素子の個数と、前記ダミーパターンの輪郭に重なっている前記第２の磁気検出素子アレイの磁気検出素子の個数とが略同数である、
磁気センサ装置。

【請求項3】

前記第１の磁気検出素子アレイ及び前記第２の磁気検出素子アレイは、ブリッジ回路の一部を構成するように出力ポートを挟んで直列に接続されている、
請求項１又は２に記載の磁気センサ装置。

【請求項4】

前記面直方向において、前記配線層に重なっている前記第１の磁気検出素子アレイの領域と、前記配線層に重なっている前記第２の磁気検出素子アレイの領域とが等積である、
請求項２に記載の磁気センサ装置。

【請求項5】

前記面直方向において、前記配線層に重なっている前記第１の磁気検出素子アレイの領域と、前記配線層に重なっている前記第２の磁気検出素子アレイの領域とが不等積である、
請求項１に記載の磁気センサ装置。

【請求項6】

前記面直方向において、前記配線層に重なっている前記第１の磁気検出素子アレイの領域と、前記ダミーパターンに重なっている前記第２の磁気検出素子アレイの領域とが等積である、
請求項２に記載の磁気センサ装置。

【請求項7】

前記面直方向において、前記配線層に重なっている前記第１の磁気検出素子アレイの領域と、前記ダミーパターンに重なっている前記第２の磁気検出素子アレイの領域とが不等積である、
請求項２に記載の磁気センサ装置。

【請求項8】

請求項１又は２に記載の磁気センサ装置を備えた、
角度センサ。

【請求項9】

請求項１又は２に記載の磁気センサ装置を備えた、
磁気コンパス。

【請求項10】

請求項１又は２に記載の磁気センサ装置を備えた、
電流センサ。

【請求項11】

請求項１又は２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。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。

【0003】

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って磁気検出素子と外部とを導通するものも存在する。そのような磁気センサ装置では、温度変化によって膨張したり収縮したりする配線層の熱応力が磁気検出素子に作用するおそれがある。特許文献１には、半導体装置が加熱される際に配線層の熱変形に基づく応力が発生して配線層の応力がセンサ素子に到達するという課題を解決するべく、配線部が、センサ素子と半導体チップの厚さ方向に重ならない位置に配されている半導体装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－２７７０３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかるに、特許文献１の半導体装置では、半導体チップの厚さ方向においてセンサ素子と重ならない位置に配線部を迂回させなければならないため、配線部のレイアウトが大きく制限されてしまう。

【0006】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、配線層の設計の自由度が高く、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】

【0007】

本開示の一態様に係る磁気センサ装置は、第１層に形成された複数の磁気検出素子アレイと、第１層とは異なる第２層に形成され、複数の磁気検出素子アレイと電気的に接続された配線層と、を備えている。複数の磁気検出素子アレイは、第１の磁気検出素子アレイ及び第２の磁気検出素子アレイを含み、第１の磁気検出素子アレイと第２の磁気検出素子アレイとは、同数の磁気検出素子でそれぞれ構成され、第２層から第１層へ向かう面直方向において、配線層の輪郭に重なっている第１の磁気検出素子アレイの磁気検出素子の個数と、配線層の輪郭に重なっている第２の磁気検出素子アレイの磁気検出素子の個数とが略同数である。

【0008】

本開示の他の一態様に係る磁気センサ装置は、第１層に形成された複数の磁気検出素子アレイと、第１層とは異なる第２層に形成され、複数の磁気検出素子アレイと電気的に接続された配線層と、第２層に形成され、複数の磁気検出素子アレイと電気的に接続されていないダミーパターンと、を備えている。複数の磁気検出素子アレイは、第１の磁気検出素子アレイ及び第２の磁気検出素子アレイを含み、第１の磁気検出素子アレイと第２の磁気検出素子アレイとは、同数の磁気検出素子でそれぞれ構成され、第２層から第１層へ向かう面直方向において、配線層の輪郭に重なっている第１の磁気検出素子アレイの磁気検出素子の個数と、ダミーパターンの輪郭に重なっている第２の磁気検出素子アレイの磁気検出素子の個数とが略同数である。

【0009】

面直方向において配線層又はダミーパターンの輪郭に重なる位置は、配線層又はダミーパターンから熱応力の影響を受けやすい。これらの態様によれば、配線層又はダミーパターンの輪郭に重なっている磁気検出素子の個数が、第１の磁気検出素子アレイと第２の磁気検出素子アレイとで略同数であるため、第１の磁気検出素子アレイが受ける熱応力の影響と第２の磁気検出素子アレイが受ける熱応力の影響とが釣り合う。第１の磁気検出素子アレイと第２の磁気検出素子アレイとの間で抵抗比等が変化しにくいため、出力特性が安定した磁気センサを提供することができる。第１の磁気検出素子アレイ及び／又は第２の磁気検出素子アレイに重なるように配線層を配することができるため、全ての磁気検出素子アレイを迂回しなければならない場合と比べて配線層の設計の自由度を高めることができる。

【0010】

上記態様において、第１の磁気検出素子アレイ及び第２の磁気検出素子アレイは、ブリッジ回路の一部を構成するように出力ポートを挟んで直列に接続されていてもよい。

【0011】

後述するように、ブリッジ回路の並列回路を構成する第１の磁気検出素子アレイ及び第２の磁気検出素子アレイの抵抗比が変化すると、磁気センサ装置の出力特性が不安定になってしまう。この態様によれば、第１の磁気検出素子アレイが受ける熱応力の影響と第２の磁気検出素子アレイが受ける熱応力の影響とが釣り合うことにより、ブリッジ回路の平衡条件が変化しにくいため、磁気センサ装置の出力特性を安定させることができる。

【0012】

上記態様では、面直方向において、配線層に重なっている第１の磁気検出素子アレイの領域と、配線層に重なっている第２の磁気検出素子アレイの領域とが等積であってもよいし、不等積であってもよい。

【0013】

上記態様では、面直方向において、配線層に重なっている第１の磁気検出素子アレイの領域と、ダミーパターンに重なっている第２の磁気検出素子アレイの領域とが等積であってもよいし、不等積であってもよい。

【0014】

第１の磁気検出素子アレイ及び第２の磁気検出素子アレイが受ける熱応力の影響は、配線層又はダミーパターンに重なっている面積や形状ではなく、配線層又はダミーパターンの輪郭に重なっている磁気検出素子の個数によって左右される。これらの態様によれば、配線層又はダミーパターンに第１の磁気検出素子アレイ及び第２の磁気検出素子アレイが重なっている領域が等積になるように、第１の磁気検出素子アレイと第２の磁気検出素子アレイとに対称に配線層を配することができる。配線層又はダミーパターンに第１の磁気検出素子アレイ及び第２の磁気検出素子アレイが重なっている領域が不等積になるように、第１の磁気検出素子アレイと第２の磁気検出素子アレイとに非対称に配線層を配することもできる。配線層の設計の自由度をより一層高めることができる。

【0015】

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。

【0016】

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】

【0017】

本開示によれば、配線層の設計の自由度が高く、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】

【0018】

【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製造プロセスを説明する斜視図である。

【図4】図４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、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7】図７は、図６に示された電流センサの回路構成を示す図である。

【図8】図８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9】図９は、図８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10】図１０は、シミュレーションのモデルを面直方向から見た平面図である。

【図11】図１１は、シミュレーションのモデルを面直方向に直交するＸＹ平面に沿って見た断面図である。

【図12】図１２は、図１０及び図１１に示された各位置においてシミュレーションした角度誤差を示す図である。

【図13】図１３は、磁気検出素子アレイの間で熱応力の影響が釣り合うように構成された第１の例を示す平面図である。

【図14】図１４は、磁気検出素子アレイの間で熱応力の影響が釣り合うように構成された第２の例を示す平面図である。

【図15】図１５は、磁気検出素子アレイの間で熱応力の影響が釣り合うように構成された第３の例を示す平面図である。

【図16】図１６は、磁気検出素子アレイの間で熱応力の影響が釣り合うように構成された第４の例を示す平面図である。

【図17】図１７は、磁気検出素子アレイの間で熱応力の影響が釣り合うように構成された第５の例を示す平面図である。

【図18】図１８は、図１３～図１７との対比のために示す、磁気検出素子アレイの間で熱応力の影響が釣り合わない例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。一台の磁気センサ装置１が複数のセンサチップ３を備えていてもよい。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

センサチップ３は、支持基板２の第１面２Ａに接着剤等で固定されている。図２に示すように、センサチップ３は、センサ基板１０、該センサ基板１０に設けられた複数の磁気検出素子アレイ３０、各々の磁気検出素子アレイ３０を囲む保護膜２０等を備えている。

【0023】

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と磁気検出素子アレイ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。保護膜２０は、シリカ（二酸化ケイ素 ＳｉＯ₂）を主成分とする無機膜であってもよいし、シリカを主成分とする無機膜とアルミナ（酸化アルミニウム Ａｌ₂Ｏ₃）を主成分とする無機膜との積層膜であってもよい。

【0024】

各々の磁気検出素子アレイ３０は、数珠繋ぎに接続されてマトリクス状に配列された複数の磁気検出素子Ｅ（図１３に示す）で構成されている。磁気検出素子Ｅ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Ｅ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Ｅにとりわけ好適である。

【0025】

磁気検出素子アレイ３０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側の第１層Ｌ１に形成されている。配線層４は、支持基板２の第１面２Ａ側に配され、第１層Ｌ１とは異なる第２層Ｌ２に形成されている。後述するダミーパターン４Ｄ（図１４に示す）も、配線層４と同様に第２層Ｌ２に形成されている。

【0026】

第２層Ｌ２は、第１層Ｌ１とは異なる層であれば特に限定されず、複数の層であってもよい。例えば、第２層Ｌ２は、後述する第１樹脂層５１（図３に示す）の上面であってもよいし、第２樹脂層５２（図３に示す）の上面であってもよい。第２層Ｌ２はいずれも、第１層Ｌ１よりも支持基板２から遠位にある。第１層Ｌ１から第２層Ｌ２に向かう方向は、前述した面直方向Ｚに一致する。

【0027】

配線層４は、支持基板２の第１面２Ａに沿って平行に延在し、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。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ている。

【0028】

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。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（図３に示す）が積層されて構成されている。配線層４及びダミーパターン４Ｄ（図１４に示す）は、例えば、樹脂層５１，５２の上面に設けられた銅めっきである。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。

【0029】

図３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３（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３（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１０に示す）の位置にビア４０（図２に示す）のための貫通孔４０Ｐを開口させる。

【0030】

図３（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３（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。

【0031】

図３（Ｅ）に示すように、図３（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３（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３（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３（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。

【0032】

図４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。

【0033】

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。

【0034】

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３Ｘ，３Ｙ，３Ｚ）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３Ｘ，３Ｙ，３Ｚがそれぞれ検出するように構成されている。

【0035】

図６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。

【0036】

図７は、図６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。

【0037】

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。

【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８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９は、図８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。

【0040】

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。

【0041】

図８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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

続いて、図１０～図１８を参照して本開示の磁気センサ装置１について詳しく説明する。図１０は、シミュレーションのモデルを面直方向Ｚから見た平面図であり、センサチップ３の上面３Ａにプロットした位置Ｐ＝０～１４を示している。図１０に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ１００μｍ四方の配線層４の中心の直下の位置をＰ＝０とし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ１０μｍずつ移動させ、Ｐ＝１，２，３，…１４としてプロットしている。例えば、Ｐ＝１４は、Ｐ＝０からＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ１４０μｍずつ離れた位置にある。

【0048】

図１１は、シミュレーションのモデルを面直方向Ｚに直交するＸＹ平面に沿って見た断面図である。図１２は、図１０に示された位置Ｐの図１１に示された距離Ｑの各々においてシミュレーションした角度誤差を示す図であり、横軸として、図１０に示された位置Ｐを０～１４の１５パターンに変化させ、縦軸として、図１１に示されたセンサチップ３の上面３Ａから配線層４までの距離Ｑを１μ，２μｍ，３μｍ，５μｍ，８μｍ，１０μｍ，１５μｍ，２０μｍの８パターンに変化させて、磁気センサ装置１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。

【0049】

図１２に示すように、センサチップ３の上面３Ａから配線層４までの距離Ｑが近いほど角度誤差が最も大きくなる傾向がある。いずれの距離Ｑであっても面直方向Ｚにおいて配線層４の輪郭Ｏ４に重なる位置Ｐ＝５及びその近傍の位置Ｐ＝６において角度誤差が最も大きくなる。磁気検出素子アレイ３０がこれらの位置にあると、配線層４からの熱応力の影響を受けやすい。

【0050】

図１３～図１７は、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイ３２との間で配線層４からの熱応力の影響が釣り合うように構成された例を示す平面図である。本開示の磁気センサ装置１は、第１層Ｌ１（図２に示す）に形成された複数の磁気検出素子アレイ３０を備えている。図示した例では、複数の磁気検出素子アレイ３０が、第１乃至第４の磁気検出素子アレイ３１，３２，３３，３４を含んでいる。

【0051】

図１３～図１７に示した例では、二つの並列回路によりブリッジ回路が構成されている。第１の磁気検出素子アレイ３１及び第２の磁気検出素子アレイ３２は、ブリッジ回路の一方の並列回路を構成するように出力ポートＡを挟んで直列に接続され、第３の磁気検出素子アレイ３３及び第４の磁気検出素子アレイ３４は、ブリッジ回路の他方の並列回路を構成するように出力ポートＢを挟んで直列に接続されている。出力ポートＡ，Ｂは、電極２Ｅに接続されている。

【0052】

図１３～図１７に示すように、本開示の磁気センサ装置１は、第１の磁気検出素子アレイ３１が受ける熱応力の影響と第２の磁気検出素子アレイ３２が受ける熱応力の影響とが釣り合うように、面直方向Ｚに沿って見た平面視において、配線層４又はダミーパターン４Ｄの輪郭Ｏ４，ＯＤに重なっている磁気検出素子Ｅ´の個数が、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイ３２とで略同数になるように構成されていることが特徴の一つである。

【0053】

例えば、図１３～図１５に示した第１～第３の例では、面直方向Ｚにおいて、第１の磁気検出素子アレイ３１及び第２の磁気検出素子アレイ３２の各々に配線層４の輪郭Ｏ４が重なっている。配線層４の輪郭Ｏ４に重なっている磁気検出素子Ｅ´の個数は、第１の磁気検出素子アレイ３１及び第２の磁気検出素子アレイ３２のどちらも六個であって同数になっている。

【0054】

例えば、図１６～図１８に示した第４～第５の例では、面直方向Ｚにおいて、第１の磁気検出素子アレイ３１に配線層４の輪郭Ｏ４が重なり、第２の磁気検出素子アレイ３２にダミーパターン４Ｄが重なっている。配線層４の輪郭Ｏ４に重なっている第１の磁気検出素子アレイ３１内の磁気検出素子Ｅ´の個数と、面直方向Ｚにおいてダミーパターン４Ｄの輪郭ＯＤに重なっている第２の磁気検出素子アレイ３２内の磁気検出素子Ｅ´の個数とは、どちらも八個であって同数になっている。

【0055】

前述したように、複数の磁気検出素子アレイ３０の各々は、マトリクス状に配列された複数の磁気検出素子Ｅで構成されている。各々の磁気検出素子３０において、複数の磁気検出素子Ｅは、直列に接続されている。図示した例では、各々の磁気検出素子３０において、複数の磁気検出素子Ｅが等間隔に並べられている。磁気検出素子アレイ３０と電極３Ｅとの間は、第１層Ｌ１に形成された配線Ｗで電気的に接続されている。磁気検出素子アレイ３０と他の磁気検出素子アレイ３０との間も配線Ｗで電気的に接続されている。

【0056】

本開示の磁気センサ装置１は、第１の磁気検出素子アレイ３１が受ける熱応力の影響と第２の磁気検出素子アレイ３２が受ける熱応力の影響とが釣り合っていればよい。そのため、第１の磁気検出素子アレイ３１及び第２の磁気検出素子アレイ３２の各々が多数の磁気検出素子Ｅを含む場合、配線層４又はダミーパターン４Ｄの輪郭Ｏ４，ＯＤに重なっている磁気検出素子Ｅ´の個数が、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイ３２とで厳密に同数ではなく若干の差異があってもよい。例えば、磁気検出素子アレイ３０が四十個の磁気検出素子Ｅを含む場合、輪郭Ｏ４に重なっている磁気検出素子Ｅ´が一個存在しても、熱応力の影響は１／４０に薄まる。そのため、第１の磁気検出素子アレイ３１及び第２の磁気検出素子アレイ３２の各々が四十個以上の磁気検出素子Ｅを含む場合、輪郭Ｏ４，ＯＤに重なっている磁気検出素子Ｅ´の個数が一個程度違っていてもよい。

【0057】

前述したように、ダミーパターン４Ｄは、配線層４と同様に第２層Ｌ２に形成されている。ただし、ダミーパターン４Ｄは、配線層４とは異なり複数の磁気検出素子アレイ３０と電気的に接続されていない。また、ダミーパターン４Ｄは、配線層４とも電気的に接続されていない。

【0058】

図１８は、図１３～図１７との対比のために示す、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイ３２との間で配線層４の熱応力の影響が釣り合わない磁気センサ装置１０１の一例を示す平面図である。図１８に示された比較例の磁気センサ装置１０１では、面直方向Ｚにおいて、配線層１０４の輪郭Ｏ４に重なっている磁気検出素子Ｅ´の個数が、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイ３２とで略同数ではない。

【0059】

配線層１０４の輪郭Ｏ４に重なっている第１の磁気検出素子アレイ３１の磁気検出素子Ｅ´は十二個であり、配線層１０４の輪郭Ｏ４に重なっている第２の磁気検出素子アレイ３２の磁気検出素子Ｅ´は二個であり、十個の差異がある。図１２を参照して説明したように、面直方向Ｚにおいて、配線層４（配線層１０４）の輪郭Ｏ４に重なる位置では再配線４の熱応力の影響を受けやすい。

【0060】

比較例の磁気センサ装置１０１では、影響を受けやすい磁気検出素子Ｅ´の個数に大きな差異があるため、第１の磁気検出素子アレイ３１が受ける熱応力の影響と第２の磁気検出素子アレイ３２が受ける熱応力の影響とが釣り合わず、磁気検出素子アレイ３０の出力特性が悪化するおそれがある。

【0061】

これに対し、図１３～図１７に示した本開示の例では、面直方向Ｚにおいて、配線層４又はダミーパターン４Ｄの輪郭Ｏ４，ＯＤに重なっている磁気検出素子Ｅ´の個数が、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイ３２とで略同数であるため、第１の磁気検出素子アレイ３１が受ける熱応力の影響と第２の磁気検出素子アレイ３２が受ける熱応力の影響とが釣り合う。第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイ３２との間で抵抗比等が変化しにくいため、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１２に示すように角度誤差を小さくできる。

【0062】

前述したように、第１の磁気検出素子アレイ３１及び第２の磁気検出素子アレイ３２は、ブリッジ回路の一方の並列回路を構成している。第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイ３２との間で抵抗比等が変化しにくいと、ブリッジ回路の平衡条件が変化しにくい。そのため、磁気センサ装置１の出力特性を安定させることができる。

【0063】

第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイ３２とは、同数の磁気検出素子Ｅで構成されており互いに等積（面積が等しいことをいう。以下同じ。）である。本開示の例では、面直方向Ｚにおいて、配線層４又はダミーパターン４Ｄに重なっている領域の面積が、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイの領域とで等積であってもよいし、不等積（面積が等しくないことをいう。以下同じ。）であってもよい。

【0064】

例えば、図１３に示した第１の例では、配線層４に重なっている第１の磁気検出素子アレイ３１の領域の面積は、第１の磁気検出素子アレイ３１の全体の面積の５８％であり、配線層４に重なっている第２の磁気検出素子アレイ３２の領域の面積は、第２の磁気検出素子アレイ３２の全体の面積の５８％である。面直方向Ｚにおいて、配線層４に重なっている領域の面積が、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイの領域とで等積になっている。また、等積の領域の形状は、対称性を有している。図した例では、等積の領域の形状が点対称である。図示しないが、等積の領域の形状は線対称であってもよい。

【0065】

これに対し、図１４に示した第２の例では、配線層４に重なっている第１の磁気検出素子アレイ３１の領域の面積は、第１の磁気検出素子アレイ３１の全体の面積の５８％であり、配線層４に重なっている第２の磁気検出素子アレイ３２の領域の面積は、第２の磁気検出素子アレイ３２の全体の面積の４．５％である。面直方向Ｚにおいて、配線層４に重なっている領域の面積が、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイの領域とで不等積になっている。ただし、前述したように、配線層４の輪郭Ｏ４に重なっている磁気検出素子Ｅ´の個数は、第１の磁気検出素子アレイ３１及び第２の磁気検出素子アレイ３２のどちらも六個であって同数になっている。

【0066】

第２の例と同様に、図１５に示した第３の例では、配線層４に重なっている第１の磁気検出素子アレイ３１の領域の面積は、第１の磁気検出素子アレイ３１の全体の面積の５８％であり、配線層４に重なっている第２の磁気検出素子アレイ３２の領域の面積は、第２の磁気検出素子アレイ３２の全体の面積の２１％であり、不等積になっている。ただし、前述したように、配線層４の輪郭Ｏ４に重なっている磁気検出素子Ｅ´の個数は、第１の磁気検出素子アレイ３１及び第２の磁気検出素子アレイ３２のどちらも六個であって同数になっている。第３の例では、第１の例及び第２の例とは異なり、配線層４に重なっている第２の磁気検出素子アレイ３２の領域が複数の領域に分割されている。

【0067】

また、例えば、図１６に示した第４の例では、配線層４に重なっている第１の磁気検出素子アレイ３１の領域の面積は、第１の磁気検出素子アレイ３１の全体の面積の４６％であり、ダミーパターン４Ｄに重なっている第２の磁気検出素子アレイ３２の領域の面積は、第２の磁気検出素子アレイ３２の全体の面積の４６％である。面直方向Ｚにおいて、配線層４又はダミーパターン４Ｄに重なっている領域の面積が、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイの領域とで等積になっている。前述した第１の例と同様に、等積の領域の形状は、対称性を有している。

【0068】

これに対し、図１７に示した第５の例では、配線層４に重なっている第１の磁気検出素子アレイ３１の領域の面積は、第１の磁気検出素子アレイ３１の全体の面積の４６％であり、ダミーパターン４Ｄに重なっている第２の磁気検出素子アレイ３２の領域の面積は、第２の磁気検出素子アレイ３２の全体の面積の６０％である。面直方向Ｚにおいて、配線層４又はダミーパターン４Ｄに重なっている領域の面積が、第１の磁気検出素子アレイ３１と第２の磁気検出素子アレイの領域とで不等積になっている。ただし、前述したように、配線層４又はダミーパターン４Ｄの輪郭Ｏ４，ＯＤに重なっている磁気検出素子Ｅ´の個数は、第１の磁気検出素子アレイ３１及び第２の磁気検出素子アレイ３２のどちらも八個であって同数になっている。

【0069】

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】

【0070】

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、３Ｘ…第１センサチップ、３Ｙ…第２センサチップ、３Ｚ…第３センサチップ、４…配線層、４Ｄ…ダミーパターン、５…封止樹脂、６…電極、６Ｐ…貫通孔、１０…センサ基板、２０…保護膜、３０…磁気検出素子アレイ、３１…第１の磁気検出素子アレイ、３２…第２の磁気検出素子アレイ、３３…第３の検出素子アレイ、３４…第４の磁気検出素子アレイ、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、１０４…比較例の配線層、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、Ａ，Ｂ…出力ポート、ＤＲ…基準方向、Ｅ…磁気検出素子、Ｅ´…配線層又はダミーパターンの輪郭に重なっている磁気検出素子、Ｉｔｇ…電流、Ｌ１…第１層、Ｌ２…第２層、ＭＦ…磁界、ＭＦ１…第１の磁界、ＭＦ２…第２の磁界、Ｏ…中心軸、Ｏ４…配線層の輪郭、ＯＤ…ダミーパターンの輪郭、Ｐ…位置、Ｑ…距離、Ｓ…磁界検出値、Ｕ，Ｖ…手振れの方向、Ｗ…配線、Ｘ…左右方向、Ｙ…前後方向、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】

【図17】

【図18】