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(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】P2024041557
(43)【公開日】2024-03-27
(54)【発明の名称】磁気センサ装置およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
G01R 33/09 20060101AFI20240319BHJP
H10N 50/10 20230101ALI20240319BHJP
【ＦＩ】
G01R33/09
H01L43/08 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022146434
(22)【出願日】2022-09-14
(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】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山脇 和真
(72)【発明者】
【氏名】宮崎 州平
【テーマコード（参考）】
2G017
5F092
【Ｆターム（参考）】
2G017AA02
2G017AD55
2G017BA05
2G017BA09
2G017BA15
5F092AA20
5F092AB01
5F092AC11
5F092FA01
5F092FA03
5F092FA05
(57)【要約】
【課題】高い測定精度を有すると共に、さらなる薄型化に対応可能である磁気センサ装置を提供する。
【解決手段】この磁気センサ装置は、表面を有するセンサ基板と、表面に設けられ、１以上の磁気センサ素子を有するセンサ素子部との積層構造を備える。ここで、表面に平行な平面視において、センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置がセンサ基板の外縁と異なった位置にある。
【選択図】図３Ａ
【解決手段】この磁気センサ装置は、表面を有するセンサ基板と、表面に設けられ、１以上の磁気センサ素子を有するセンサ素子部との積層構造を備える。ここで、表面に平行な平面視において、センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置がセンサ基板の外縁と異なった位置にある。
【選択図】図３Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面を有するセンサ基板と、前記表面に設けられ、１以上の磁気センサ素子を有するセンサ素子部との積層構造を備え、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁と異なった位置にある
磁気センサ装置。
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁と異なった位置にある
磁気センサ装置。
【請求項2】
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁よりも外側の位置にあり、
または、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁よりも内側の位置にある
請求項１記載の磁気センサ装置。
または、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁よりも内側の位置にある
請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項3】
前記表面に沿った第１方向の前記センサ基板の長さをＬ１とし、前記第１方向の前記センサ素子部の長さをＬ２としたとき、前記積層構造の外縁の少なくとも一部において下記の条件式（１）を満たす
請求項１記載の磁気センサ装置。
０％＜｜Ｌ１－Ｌ２｜／Ｌ１≦１．５６％ ・・・（１）
請求項１記載の磁気センサ装置。
０％＜｜Ｌ１－Ｌ２｜／Ｌ１≦１．５６％ ・・・（１）
【請求項4】
前記表面に沿った第１方向における前記センサ基板の外縁と前記センサ素子部の外縁との距離は、前記積層構造の外縁の少なくとも一部において０μｍより大きく５μｍ以下である
請求項１記載の磁気センサ装置。
請求項１記載の磁気センサ装置。
【請求項5】
前記センサ基板の厚さをＴ１とし、前記センサ素子部の厚さをＴ２としたとき、下記の条件式（２）を満たす
請求項１記載の磁気センサ装置。
０．５＜（Ｔ２／Ｔ１）＜３ ・・・（２）
請求項１記載の磁気センサ装置。
０．５＜（Ｔ２／Ｔ１）＜３ ・・・（２）
【請求項6】
前記センサ基板を支持する支持基板をさらに備えた
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
【請求項7】
前記センサ基板の厚さが２００μｍ以下である
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
【請求項8】
前記磁気センサ素子はＴＭＲ素子である
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁気センサ装置。
【請求項9】
一の母基板の表面に、１以上の磁気センサ素子を各々含む複数のセンサ素子部を離散的に形成することと、
前記一の母基板のうちの前記複数のセンサ素子部同士の隙間領域にある隙間部分を前記表面から掘り下げることにより、前記複数のセンサ素子部の各々を取り囲む１以上の溝を設けることと、
前記一の母基板の裏面から前記１以上の溝に達するまで前記一の母基板を研磨することにより、前記一の母基板を複数のセンサ基板に分離することと
を含み、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部が前記溝の壁面よりも外側へ突出した位置となるように前記１以上の溝を形成し、
または、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部が前記溝の壁面よりも内側へ引っ込んだ位置となるように前記１以上の溝を形成する
磁気センサ装置の製造方法。
前記一の母基板のうちの前記複数のセンサ素子部同士の隙間領域にある隙間部分を前記表面から掘り下げることにより、前記複数のセンサ素子部の各々を取り囲む１以上の溝を設けることと、
前記一の母基板の裏面から前記１以上の溝に達するまで前記一の母基板を研磨することにより、前記一の母基板を複数のセンサ基板に分離することと
を含み、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部が前記溝の壁面よりも外側へ突出した位置となるように前記１以上の溝を形成し、
または、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部が前記溝の壁面よりも内側へ引っ込んだ位置となるように前記１以上の溝を形成する
磁気センサ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、磁気センサ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、種々の用途で、外部磁界の所定の方向の成分を検出するための磁気センサ装置が利用されている。磁気センサとしては、基板上に磁気検出素子を設けるようにしたものが知られている。磁気検出素子としては、例えば磁気抵抗効果素子が用いられる。
【0003】
例えば特許文献１には、支持体に一体に設けられた第１の磁気センサ、支持体、第１の磁界発生器および第２の磁界発生器を備えた磁気センサ装置が開示されている。特許文献１の磁気センサ装置では、第１の磁界発生器により第１の付加的磁界を発生すると共に第２の磁界発生器により第２の付加的磁界を発生することによって、外部磁界を第１の磁気センサによって精度よく検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－９４８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、磁気センサを有する磁気センサ装置については、高い測定精度を有することに加え、より薄型であることが望まれる。
【0006】
よって、高い測定精度を有すると共に、さらなる薄型化に対応可能である磁気センサ装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一実施態様としての磁気センサ装置は、表面を有するセンサ基板と、表面に設けられ、１以上の磁気センサ素子を有するセンサ素子部との積層構造を備える。ここで、表面に平行な平面視において、センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置がセンサ基板の外縁と異なった位置にある。
【0008】
本開示の一実施態様としての磁気センサ装置では、平面視においてセンサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置がセンサ基板の外縁と異なった位置にある。このため、磁気センサ装置に外力が印加された場合の、センサ素子部の外縁の近傍への応力集中が緩和される。
【発明の効果】
【0009】
本開示の一実施態様としての磁気センサ装置によれば、磁気センサ装置に外力が印加された際にセンサ素子部の外縁の近傍への応力集中が緩和されるので、センサ素子部の歪みが緩和され、測定精度への影響を低減できる。よって、本開示の一実施態様としての磁気センサ装置は、センサ基板を薄型化した場合であっても高い測定精度を確保することができる。
なお、本開示の効果はこれに限定されるものではなく、以下に記載のいずれの効果であってもよい。
なお、本開示の効果はこれに限定されるものではなく、以下に記載のいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1A】本開示の一実施の形態に係る角度センサ装置の全体構成例を表す第１の斜視図である。
【図1B】本開示の一実施の形態に係る角度センサ装置の全体構成例を表す第２の斜視図である。
【図6】実施例１～８の角度センサ装置の角度検出誤差を表す特性図である。
【図7A】本開示の第１変形例としてのセンサチップの外観を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０．経緯
１．一実施の形態：磁気抵抗効果素子を有する角度センサ装置の例。
１．１ 角度センサ装置１の構成
１．２ 角度センサ装置１の製造方法
１．３ 作用および効果
２．実施例
０．経緯
１．一実施の形態：磁気抵抗効果素子を有する角度センサ装置の例。
１．１ 角度センサ装置１の構成
１．２ 角度センサ装置１の製造方法
１．３ 作用および効果
２．実施例
【0012】
＜０．経緯＞
従来、外部磁場の変化を検知するなどしてある物体の姿勢や回転角度などを検出する角度センサ装置が使用されている。そのような角度センサ装置は、回転動作などの姿勢が変化する動作を行う物体に取り付けられ、その物体と共に回転動作等を行うことが多い。そのため、角度センサ装置自体の軽量化が求められている。また、より高度の測定精度も要求されることから、より多数のセンサ素子を限られた領域内に高密度で実装することが望まれる。
従来、外部磁場の変化を検知するなどしてある物体の姿勢や回転角度などを検出する角度センサ装置が使用されている。そのような角度センサ装置は、回転動作などの姿勢が変化する動作を行う物体に取り付けられ、その物体と共に回転動作等を行うことが多い。そのため、角度センサ装置自体の軽量化が求められている。また、より高度の測定精度も要求されることから、より多数のセンサ素子を限られた領域内に高密度で実装することが望まれる。
【0013】
そこで本出願人は、上記課題に鑑みて検討および改良を重ねた結果、高い測定精度を有すると共に、さらなる薄型化に対応することのできる角度センサ装置を提供するに至った。
【0014】
＜１．第１の実施の形態＞
［１．１ 角度センサ装置１の構成］
最初に、図１Ａから図４を参照して、本発明の一実施の形態としての角度センサ装置１の構成について説明する。角度センサ装置１は、本発明の「磁気センサ装置」に対応する一具体例である。
［１．１ 角度センサ装置１の構成］
最初に、図１Ａから図４を参照して、本発明の一実施の形態としての角度センサ装置１の構成について説明する。角度センサ装置１は、本発明の「磁気センサ装置」に対応する一具体例である。
【0015】
図１Ａおよび図１Ｂは、角度センサ装置１の全体構成例を表す斜視図である。図２は、角度センサ装置１の任意の断面を模式的に表す断面図である。図１Ｂに示したように、角度センサ装置１は、支持基板２と、センサチップ３と、配線層４と、はんだボール５とを備えている。図２に示したように、センサチップ３は、支持基板２に積層配置されている。より具体的には、センサチップ３は、支持基板２の表面２ＦＳに設けられている。センサチップ３は、配線層４に覆われている。支持基板２の表面２ＦＳと反対側の裏面２ＢＳには、保護膜６が設けられていてもよい。
【0016】
なお、図１Ａ～図２などに示したように、本実施の形態では、支持基板２およびセンサチップ３は、互いに直交するＸ軸方向およびＹ軸方向を含むＸＹ面に沿ってそれぞれ広がっている。また、本実施の形態では、支持基板２およびセンサチップ３の厚さ方向をＺ軸方向としている。
【0017】
（支持基板２）
支持基板２は、例えばＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を有する基板である。支持基板２の表面２ＦＳには、端子部２１，２２が設けられている。なお、支持基板２は、ＡＳＩＣを有する基板に限定されるものではなく、単なるＳｉ基板やサファイア基板、あるいは、例えばＡＳＩＣを有する基板とセンサチップ３との中継を行う中継基板であってもよい。
支持基板２は、例えばＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を有する基板である。支持基板２の表面２ＦＳには、端子部２１，２２が設けられている。なお、支持基板２は、ＡＳＩＣを有する基板に限定されるものではなく、単なるＳｉ基板やサファイア基板、あるいは、例えばＡＳＩＣを有する基板とセンサチップ３との中継を行う中継基板であってもよい。
【0018】
（センサチップ３）
図３Ａは、センサチップ３の外観を模式的に表す斜視図である。図３Ａに示した構成例では、センサチップ３は、ＸＹ面に沿った平面視において略正方形または略長方形の平面形状を有する略四角柱状の外観を有している。センサチップ３は、センサ基板３１と、センサ素子部３２とを有する。センサチップ３では、センサ基板３１とセンサ素子部３２との積層構造が形成されている。センサチップ３では、その積層構造のＸＹ面に沿った全周に亘って段差部ＳＴＰが形成されている。図３Ｂは、センサチップ３のレイアウトを模式的に表す平面図である。さらに、図３Ｃは、センサチップ３の断面の一構成例を表す断面図である。
図３Ａは、センサチップ３の外観を模式的に表す斜視図である。図３Ａに示した構成例では、センサチップ３は、ＸＹ面に沿った平面視において略正方形または略長方形の平面形状を有する略四角柱状の外観を有している。センサチップ３は、センサ基板３１と、センサ素子部３２とを有する。センサチップ３では、センサ基板３１とセンサ素子部３２との積層構造が形成されている。センサチップ３では、その積層構造のＸＹ面に沿った全周に亘って段差部ＳＴＰが形成されている。図３Ｂは、センサチップ３のレイアウトを模式的に表す平面図である。さらに、図３Ｃは、センサチップ３の断面の一構成例を表す断面図である。
【0019】
センサ基板３１は、例えばシリコン基板である。センサ基板３１の厚さは例えば２００μｍ以下である。図３Ａおよび図３Ｂに示したセンサチップ３の構成例では、センサ基板３１は、略正方形または略長方形の平面形状の表面３１ＦＳを有する平板部材である。すなわち、表面３１ＦＳは、略正方形または略長方形の外縁３１Ｋを有する。表面３１ＦＳは、センサ基板３１の厚さ方向であるＺ軸方向と略直交する平面である。ＸＹ面において、センサ基板３１は、Ｘ軸方向に長さＬ１Ｘを有すると共にＹ軸方向に長さＬ１Ｙを有する。長さＬ１Ｘと長さＬ１Ｙとは互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。センサ基板３１は、外縁３１Ｋに沿った４つの端面３１ＴＳ１～３１ＴＳ４を有する。なお、本明細書では、４つの端面３１ＴＳ１～３１ＴＳ４を特に区別することなく包括的に端面３１ＴＳと記載する場合がある。端面３１ＴＳは、例えば表面３１ＦＳと略直交する平面である。但し、端面３１ＴＳは、表面３１ＦＳに対して傾斜していてもよい。すなわち、端面３１ＴＳと表面３１ＦＳとのなす角度は９０°と異なる角度であってもよい。また、端面３１ＴＳは、平面に限定されるものではなく、湾曲した曲面であってもよい。さらに、端面３１ＴＳは、一部に平面および曲面のうちの少なくとも一方を含むものであってもよい。
【0020】
センサ素子部３２は、センサ基板３１の表面３１ＦＳ上の中央領域に設けられている。図３Ａおよび図３Ｂに示した例では、ＸＹ面に沿ったセンサ基板３１の占有面積よりもＸＹ面に沿ったセンサ素子部３２の占有面積のほうが小さい。したがって、先に述べたように、センサ基板３１およびセンサ素子部３２の周囲に段差部ＳＴＰが生じている。センサ素子部３２は、センサ基板３１と同様、ＸＹ面に沿って広がっており、平面視において略正方形または略長方形の平面形状を有する。すなわち、センサ素子部３２は、略正方形または略長方形の外縁３２Ｋを有する。平面視において、すなわちＺ軸方向に眺めたときに、センサ素子部３２の外縁３２Ｋの全ての位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋと異なった位置にある。図３Ａ～３Ｃに示したセンサチップ３の構成例では、表面３１ＦＳに平行な平面視において、センサ素子部３２の外縁３２Ｋの全ての位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋよりも内側の位置にある。
【0021】
ＸＹ面において、センサ素子部３２は、Ｘ軸方向に長さＬ２Ｘを有すると共にＹ軸方向に長さＬ２Ｙを有する。長さＬ２Ｘと長さＬ２Ｙとは互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。但し、長さＬ２Ｘは長さＬ１Ｘよりも短く、長さＬ２Ｙは長さＬ１Ｙよりも短い。センサ素子部３２は、外縁３２Ｋに沿った４つの端面３２ＴＳ１～３２ＴＳ４を有する。なお、本明細書では、４つの端面３２ＴＳ１～３２ＴＳ４を特に区別することなく包括的に端面３２ＴＳと記載する場合がある。端面３２ＴＳは、例えばセンサ基板３１の表面３１ＦＳと略直交する平面である。但し、端面３２ＴＳは、表面３１ＦＳに対して傾斜していてもよい。すなわち、端面３２ＴＳと表面３１ＦＳとのなす角度は９０°と異なる角度であってもよい。また、端面３２ＴＳは、平面に限定されるものではなく、湾曲した曲面であってもよい。さらに、端面３２ＴＳは、一部に平面および曲面のうちの少なくとも一方を含むものであってもよい。
【0022】
センサ素子部３２は、１以上の磁気センサ素子Ｅを含んでいる。磁気センサ素子Ｅは、例えばトンネル磁気抵抗効果素子（以下、ＴＭＲ素子という。）である。センサ素子部３２は、複数のセンサ素子群を有している。図３Ｂの構成例では、センサ素子部３２は、マトリックス状に配列された４つのセンサ素子群Ｇ１～Ｇ４を有している。センサ素子群Ｇ１～Ｇ４は、それぞれ、例えばマトリックス状に配列された４つの磁気センサ素子Ｅ（便宜上、図３ＢではＥ１～Ｅ４と記載する）を含んでいる。磁気センサ素子Ｅ１～Ｅ４は、例えば複数のＴＭＲ膜と、それら複数のＴＭＲ膜を直列接続する複数の配線とによって構成されている。磁気センサ素子Ｅ１～Ｅ４は、例えば図４に示したフルブリッジ回路８の抵抗部Ｒ１～Ｒ４を構成している。なお、図４は、角度センサ装置１の回路構成例を表す回路図である。角度センサ装置１は、例えばフルブリッジ回路８と、差分検出器ＡＭＰと、演算回路９とを有している。角度センサ装置１は、フルブリッジ回路８の接続点Ｔ１から得られる電位と接続点Ｔ２から得られる電位との差分に基づき、センサチップ３に対する外部磁場の変化を検出可能に構成されている。
【0023】
センサ素子部３２は、図４に示したように、１以上の磁気センサ素子Ｅを含むセンサ素子層３２１と、センサ素子層３２１を覆う保護膜３２２とを有している。センサ素子層３２１は、例えば４つのセンサ素子群Ｇ１～Ｇ４を含んでいる。保護膜３２２は、例えばＳｉＯ2（二酸化珪素）などの絶縁材料により構成される。本実施の形態では、センサ素子部３２の端面３２ＴＳは保護膜３２２の端面である。
【0024】
センサチップ３では、例えば表面３１ＦＳに平行な任意の方向において、センサ基板３１の長さをＬ１とし、センサ素子部３２の長さをＬ２としたとき、下記の条件式（１）を満たすようにしてもよい。
０％＜｜Ｌ１－Ｌ２｜／Ｌ１≦１．５６％ ・・・（１）
０％＜｜Ｌ１－Ｌ２｜／Ｌ１≦１．５６％ ・・・（１）
【0025】
具体的には、例えば表面３１ＦＳに平行なＸ軸方向においてセンサ基板３１の長さをＬ１Ｘとし、センサ素子部３２の長さをＬ２Ｘとしたとき、下記の条件式を満たすようにしてもよい。
０％＜｜Ｌ１Ｘ－Ｌ２Ｘ｜／Ｌ１Ｘ≦１．５６％
０％＜｜Ｌ１Ｘ－Ｌ２Ｘ｜／Ｌ１Ｘ≦１．５６％
【0026】
あるいは、センサチップ３では、例えば表面３１ＦＳに平行なＹ軸方向においてセンサ基板３１の長さをＬ１Ｙとし、センサ素子部３２の長さをＬ２Ｙとしたとき、下記の条件式を満たすようにしてもよい。
０％＜｜Ｌ１Ｙ－Ｌ２Ｙ｜／Ｌ１Ｙ≦１．５６％
０％＜｜Ｌ１Ｙ－Ｌ２Ｙ｜／Ｌ１Ｙ≦１．５６％
【0027】
このように、センサチップ３では、例えば表面３１ＦＳに平行な方向であれば、センサ基板３１とセンサ素子部３２との積層構造の外縁の全周に亘って上記条件式（１）を満たすようにしてもよい。
【0028】
また、表面３１ＦＳに沿った方向におけるセンサ基板３１の外縁３１Ｋとセンサ素子部３２の外縁３２Ｋとの距離は、積層構造の外縁の全周に亘って例えば０μmより大きく超５μm以下とすることができる。例えば、Ｘ軸方向における端面３１ＴＳと端面３２ＴＳとの距離ＤＸ（図３Ｂ，図３Ｃ参照）や、Ｙ軸方向における端面３１ＴＳと端面３２ＴＳとの距離ＤＹ（図３Ｂ参照）などは、いずれも０μmより大きく５μｍ以下とすることができる。なお、表面３１ＦＳに沿った方向の外縁３１Ｋと外縁３２Ｋとの距離は均等であってもよいし、ばらつきがあってもよい。例えば距離ＤＸと距離ＤＹとは互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。
【0029】
さらに、センサ基板３１の厚さをＴ１とし、センサ素子部３２の厚さをＴ２としたとき、下記の条件式（２）を満たすようにしてもよい。
０．５＜（Ｔ２／Ｔ１）＜３ ・・・（２）
０．５＜（Ｔ２／Ｔ１）＜３ ・・・（２）
【0030】
フルブリッジ回路８は、４つの抵抗部Ｒ１～Ｒ４を含んでいる。抵抗部Ｒ１は磁気センサ素子Ｅ１により構成され、抵抗部Ｒ２は磁気センサ素子Ｅ２により構成され、抵抗部Ｒ３は磁気センサ素子Ｅ３により構成され、抵抗部Ｒ４は磁気センサ素子Ｅ４により構成されている。フルブリッジ回路８は、直列接続された抵抗部Ｒ１および抵抗部Ｒ２と、直列接続された抵抗部Ｒ３および抵抗部Ｒ４とが、互いに並列接続されてなるものである。より具体的には、フルブリッジ回路８は、抵抗部Ｒ１の一端と抵抗部Ｒ２の一端とが接続点Ｔ１において接続され、抵抗部Ｒ３の一端と抵抗部Ｒ４の一端とが接続点Ｔ２において接続され、抵抗部Ｒ１の他端と抵抗部Ｒ４の他端とが接続点Ｔ３において接続され、抵抗部Ｒ２の他端と抵抗部Ｒ３の他端とが接続点Ｔ４において接続されている。接続点Ｔ３は電源Ｖｃｃと接続されており、接続点Ｔ４は接地端子ＧＮＤと接続されている。接続点Ｔ１および接続点Ｔ２は、それぞれ、差分検出器ＡＭＰの入力側端子と接続されている。
【0031】
抵抗部Ｒ１～Ｒ４は、それぞれ、検出対象である信号磁場の変化を検出可能である。例えば抵抗部Ｒ１，Ｒ３は、＋Ｙ方向の信号磁場の印加により抵抗値が減少し、－Ｙ方向の信号磁場の印加により抵抗値が増加する。一方、抵抗部Ｒ２，Ｒ４は、＋Ｙ方向の信号磁場の印加により抵抗値が増加し、－Ｙ方向の信号磁場の印加により抵抗値が減少する。したがって、抵抗部Ｒ１，Ｒ３と抵抗部Ｒ２，Ｒ４とは、信号磁場の変化に応じて互いに例えば１８０°位相の異なる信号を出力する。フルブリッジ回路８から取り出された信号は差分検出器ＡＭＰに流入する。差分検出器ＡＭＰは、接続点Ｔ３と接続点Ｔ４との間に電圧が印加されたときの接続点Ｔ１と接続点Ｔ２との間の電位差、すなわち、抵抗部Ｒ１および抵抗部Ｒ４のそれぞれに生ずる電圧降下の差分を検出し、差分信号ＳＬとして演算回路９へ向けて出力するようになっている。
【0032】
（配線層４）
配線層４は、図２に示したように、例えば３層の樹脂層４Ａ～４Ｃからなる積層構造を有する。樹脂層４Ａ～４Ｃは、例えばポリイミドにより構成されており、センサチップ３を覆うように設けられている。配線層４には配線群７が埋設されている。配線群７は、例えば配線７１および配線７２を有する。配線７１は、支持基板２の端子部２１とはんだボール５とを電気的に接続している。配線７２は、支持基板２の端子部２２とセンサチップ３とを電気的に接続している。
配線層４は、図２に示したように、例えば３層の樹脂層４Ａ～４Ｃからなる積層構造を有する。樹脂層４Ａ～４Ｃは、例えばポリイミドにより構成されており、センサチップ３を覆うように設けられている。配線層４には配線群７が埋設されている。配線群７は、例えば配線７１および配線７２を有する。配線７１は、支持基板２の端子部２１とはんだボール５とを電気的に接続している。配線７２は、支持基板２の端子部２２とセンサチップ３とを電気的に接続している。
【0033】
［１．２ 角度センサ装置１の製造方法］
続いて、図２に加えて図５Ａから図５Ｇを参照して、本発明の一実施の形態としての角度センサ装置１の製造方法について説明する。図５Ａから図５Ｇは、角度センサ装置１の製造方法の一例における各工程を表す模式図である。
続いて、図２に加えて図５Ａから図５Ｇを参照して、本発明の一実施の形態としての角度センサ装置１の製造方法について説明する。図５Ａから図５Ｇは、角度センサ装置１の製造方法の一例における各工程を表す模式図である。
【0034】
まず、図５Ａに示したように、例えばシリコン基板からなる一の母基板３１Ｚを用意したのち、表面３１ＦＳに、センサ素子層３２１がそれぞれ埋設された保護膜３２２を有するセンサ素子部３２を複数形成する。その際、隣り合う保護膜３２２同士が離間するように、すなわち隙間３２Ｇが生じるように、複数のセンサ素子部３２を離散的に形成する。複数のセンサ素子部３２の外縁３２Ｋは、それぞれ例えば略四角形の平面形状を有するようにする。なお、母基板３１Ｚは、最終的に複数のセンサ基板３１となる。
【0035】
次に、図５Ｂに示したように、隙間３２Ｇに露出している母基板３１Ｚの表面３１ＦＳを掘り下げて溝３１Ｕを形成する。溝３１Ｕの形成には、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いることができる。あるいは、ダイシングブレードを用いて機械的に切削してもよい。その際、母基板３１Ｚに形成される溝３１Ｕの内壁面の輪郭が保護膜３２２の外縁と実質的に同じ略四角形の平面形状を有するように溝３１Ｕを形成する。但し、溝３１Ｕの幅Ｗ３１Ｕが隙間３２Ｇの幅Ｗ３２Ｇよりも狭くなるようにする。すなわち、表面３１ＦＳに平行な平面視において、センサ素子部３２の外縁３２Ｋの全てが溝３１Ｕの壁面よりも内側へ引っ込んだ位置となるように溝３１Ｕを形成する。
【0036】
次に、図５Ｃに示したように、センサ素子部３２の表面にテープ３４を貼り付けたのち、回転する砥石などを用いて母基板３１Ｚの裏面を研磨し、母基板３１Ｚの厚さ方向の一部を全体に亘って除去する。研磨は溝３１Ｕの底面に達するまで行う。こうすることにより、図５Ｄに示したように、母基板３１Ｚが複数のセンサ基板３１に分割され、個片化されたセンサチップ３が複数形成される。この段階では、個片化された複数のセンサチップ３は、テープ３４に貼りついた状態となっている。なお、図５Ｄは、図５Ｃに示したセンサチップ３およびテープ３４の姿勢と天地が反対となっている。
【0037】
次に、図５Ｅに示したように、ピックアップコレット３５をセンサ基板３１の裏面３１ＢＳに吸着させた状態で、テープ３４の一部をピン３６により突き上げることにより、センサチップ３を１つずつピックアップする。
【0038】
そののち、図５Ｆに示したように、ボンディングコレット３７によりセンサチップ３のセンサ素子部３２の表面３２ＦＳを吸着保持させると共にピックアップコレット３５をセンサ基板３１から離脱させる。なお、図５Ｆは、図５Ｅに示したセンサチップ３の姿勢と天地が反対となっている。
【0039】
次いで、図５Ｇに示したように、用意した支持基板２の表面２ＦＳに、センサ基板３１の裏面３１ＢＳを接着剤などにより接着する。これにより、センサチップ３を支持基板２に固定する。
【0040】
続いて、ポリイミドなどの樹脂により、支持基板２に設けられたセンサチップ３を覆うように配線層４を形成する。そののち、フォトリソグラフィ法により配線層４の一部を選択的に除去し、めっき法などにより配線７１，７２を形成する。最後に、はんだボール５を形成する。必要に応じて保護膜６を支持基板２の裏面２ＢＳに形成するようにしてもよい。
【0041】
以上により、本実施の形態の角度センサ装置１が完成する。
【0042】
［１．３ 作用および効果］
本実施の形態の角度センサ装置１によれば、平面視においてセンサ素子部３２の外縁３２Ｋの全ての位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋと異なった位置にある。このため、平面視においてセンサ素子部３２の外縁３２Ｋの位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋの位置と一致している場合と比較して、角度センサ装置１に外力が印加された場合の、センサ素子部３２の外縁３２Ｋの近傍への応力集中が緩和される。したがって、本実施の形態の角度センサ装置１によれば、センサ素子部３２の歪みが緩和され、測定精度への影響を低減することができる。よって、角度センサ装置１は、センサ基板３１を薄型化した場合であっても高い測定精度を確保することができる。
本実施の形態の角度センサ装置１によれば、平面視においてセンサ素子部３２の外縁３２Ｋの全ての位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋと異なった位置にある。このため、平面視においてセンサ素子部３２の外縁３２Ｋの位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋの位置と一致している場合と比較して、角度センサ装置１に外力が印加された場合の、センサ素子部３２の外縁３２Ｋの近傍への応力集中が緩和される。したがって、本実施の形態の角度センサ装置１によれば、センサ素子部３２の歪みが緩和され、測定精度への影響を低減することができる。よって、角度センサ装置１は、センサ基板３１を薄型化した場合であっても高い測定精度を確保することができる。
【0043】
ところが、仮に、平面視においてセンサ素子部３２の外縁３２Ｋの位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋの位置と一致している場合、センサ素子部３２の外縁３２Ｋの近傍へ応力が集中することになる。このため、例えば製造過程において、図５Ｃに示したように母基板３１Ｚを研磨してセンサチップ３を個片化する際に、分割されたセンサ基板３１の端部が割れたり欠けたりしてしまうことがある。これに対し本実施の形態では、センサ素子部３２の外縁３２Ｋの位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋの位置と異なるようにすることで、そのような破損を回避することができる。特に、上記の条件式（２）を満たす場合、すなわち、センサ基板３１の厚みがセンサ素子部３２の厚みと同じまたは近い値である場合、平面視において外縁３２Ｋの位置と外縁３１Ｋの位置とが一致しているとセンサ基板３１の割れや欠けが極めて生じやすい。そこで、本実施の形態の角度センサ装置１のように、平面視においてセンサ素子部３２の外縁３２Ｋの全ての位置とセンサ基板３１の外縁３１Ｋとが異なるようにすることで、センサ基板３１の割れや欠けを効果的に防止することができる。
【0044】
＜２．実施例＞
（実施例１～８）
次に、図１などに示した上記一実施の形態の角度センサ装置１の性能について調査した。具体的には、図３Ａ～３Ｃなどに示したセンサチップ３を備えた角度センサ装置１について、最大の角度誤差［°］をシミュレーションにより求めた。但し、センサ基板３１における長さＬ１Ｘおよび長さＬ１Ｙをいずれも６４０μｍとし、距離ＤＸおよび距離ＤＹがいずれも２μｍ以上２０μｍ以下の所定の値となるようにセンサ素子部３２における長さＬ２Ｘおよび長さＬ２Ｙを選択した（図３Ｂを参照）。また、センサ基板３１の厚さＴ１をおよびセンサ素子部３２の厚さＴ２をいずれも１５μｍとした。最大の角度誤差［°］は、センサ基板３１の中心位置からＸ軸方向に３００μｍ、Ｙ軸方向に１６０μｍ移動した位置を観測点とし、環境温度Ｔａが１５０℃から－５５℃に変化したときのその観測点におけるＸ軸方向の圧縮応力σｘ、Ｙ軸方向の圧縮応力σｙ、およびＸＹ方向のせん断応力τｘｙに基づき算出した。なお、センサ基板３１の線膨張係数およびセンサ素子部３２の線膨張係数はいずれも２．６ｐｐｍ／Ｋとした。また、センサ基板３１のヤング率およびセンサ素子部３２のヤング率はいずれも１８５ＧＰａとした。
（実施例１～８）
次に、図１などに示した上記一実施の形態の角度センサ装置１の性能について調査した。具体的には、図３Ａ～３Ｃなどに示したセンサチップ３を備えた角度センサ装置１について、最大の角度誤差［°］をシミュレーションにより求めた。但し、センサ基板３１における長さＬ１Ｘおよび長さＬ１Ｙをいずれも６４０μｍとし、距離ＤＸおよび距離ＤＹがいずれも２μｍ以上２０μｍ以下の所定の値となるようにセンサ素子部３２における長さＬ２Ｘおよび長さＬ２Ｙを選択した（図３Ｂを参照）。また、センサ基板３１の厚さＴ１をおよびセンサ素子部３２の厚さＴ２をいずれも１５μｍとした。最大の角度誤差［°］は、センサ基板３１の中心位置からＸ軸方向に３００μｍ、Ｙ軸方向に１６０μｍ移動した位置を観測点とし、環境温度Ｔａが１５０℃から－５５℃に変化したときのその観測点におけるＸ軸方向の圧縮応力σｘ、Ｙ軸方向の圧縮応力σｙ、およびＸＹ方向のせん断応力τｘｙに基づき算出した。なお、センサ基板３１の線膨張係数およびセンサ素子部３２の線膨張係数はいずれも２．６ｐｐｍ／Ｋとした。また、センサ基板３１のヤング率およびセンサ素子部３２のヤング率はいずれも１８５ＧＰａとした。
【0045】
（参考例１）
センサ基板３１の端面３１ＴＳとセンサ素子部３２の端面３２ＴＳとが厚さ方向に重なり合うようにした（距離ＤＸおよび距離ＤＹをいずれも０μｍとした）ことを除き、すなわち平面視においてセンサ基板３１の外縁３１Ｋとセンサ素子部３２の外縁３２Ｋとが一致するようにしたことを除き、他の条件は実施例１～８と同様のセンサチップ３を備えた角度センサ装置１について実施例１～８と同様に最大の角度誤差［°］をシミュレーションにより求めた。
センサ基板３１の端面３１ＴＳとセンサ素子部３２の端面３２ＴＳとが厚さ方向に重なり合うようにした（距離ＤＸおよび距離ＤＹをいずれも０μｍとした）ことを除き、すなわち平面視においてセンサ基板３１の外縁３１Ｋとセンサ素子部３２の外縁３２Ｋとが一致するようにしたことを除き、他の条件は実施例１～８と同様のセンサチップ３を備えた角度センサ装置１について実施例１～８と同様に最大の角度誤差［°］をシミュレーションにより求めた。
【0046】
実施例１～８および参考例１におけるシミュレーションにより求めた距離ＤＸおよび距離ＤＹと角度誤差変化量［％］との関係を図６に示す。角度誤差変化量［％］とは、参考例１における最大の角度誤差［°］を基準値として、その基準値からのずれ量を百分率で表した数値である。したがって、参考例１の角度誤差変化量［％］を０％としており、角度誤差変化量［％］が正の値であれば参考例１の最大の角度誤差［°］よりも大きく、角度誤差変化量［％］が負の値であれば参考例１の最大の角度誤差［°］よりも小さいことを意味する。
【0047】
図６に示した結果から、距離ＤＸおよび距離ＤＹがいずれも０μｍより大きく５μｍ以下の範囲であれば、すなわち、０％＜｜Ｌ１Ｘ－Ｌ２Ｘ｜／Ｌ１Ｘ≦１．５６％であり、０％＜｜Ｌ１Ｙ－Ｌ２Ｙ｜／Ｌ１Ｙ≦１．５６％であれば、参考例１よりも角度誤差を低減できることがわかった。
【0048】
以上説明した実施形態および実施例は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態等に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。すなわち、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【0049】
例えば上記実施の形態の角度センサ装置１のセンサチップ３では、表面３１ＦＳに平行な平面視において、センサ素子部３２の外縁３２Ｋの全ての位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋよりも内側の位置にある。しかしながら、本開示はこれに限定されるものではない。例えば図７Ａ～７Ｃに示した本開示の第１変形例としてのセンサチップ３Ａのように、表面３１ＦＳに平行な平面視において、センサ素子部３２の外縁３２Ｋの全ての位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋよりも外側の位置にあってもよい。さらに、上記実施の形態の角度センサ装置１のセンサチップ３では、表面３１ＦＳに平行な平面視において、センサ素子部３２の外縁３２Ｋの全ての位置がセンサ基板３１の外縁３１Ｋと異なった位置にあるようにしたが、本開示では、センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置がセンサ基板の外縁と異なった位置にあるようにしてもよい。その場合であっても、センサ素子部の外縁の全ての位置がセンサ基板の外縁の位置と一致しているよりもセンサ素子部の外縁の近傍への応力集中が緩和される。
【0050】
また、本願発明は以下のような構成を取り得るものである。
＜１＞
表面を有するセンサ基板と、前記表面に設けられ、１以上の磁気センサ素子を有するセンサ素子部との積層構造を備え、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁と異なった位置にある
磁気センサ装置。
＜２＞
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁よりも外側の位置にあり、
または、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁よりも内側の位置にある
上記＜１＞記載の磁気センサ装置。
＜３＞
前記表面に沿った第１方向の前記センサ基板の長さをＬ１とし、前記第１方向の前記センサ素子部の長さをＬ２としたとき、前記積層構造の外縁の少なくとも一部において下記の条件式（１）を満たす
上記＜１＞または＜２＞記載の磁気センサ装置。
０％＜｜Ｌ１－Ｌ２｜／Ｌ１≦１．５６％ ・・・（１）
＜４＞
前記表面に沿った第１方向における前記センサ基板の外縁と前記センサ素子部の外縁との距離は、前記積層構造の外縁の少なくとも一部において０μmより大きく５μｍ以下である
上記＜１＞から＜３＞のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
＜５＞
前記センサ基板の厚さをＴ１とし、前記センサ素子部の厚さをＴ２としたとき、下記の条件式（２）を満たす
上記＜１＞から＜４＞のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
０．５＜（Ｔ２／Ｔ１）＜１．５ ・・・（２）
＜６＞
前記センサ基板を支持する支持基板をさらに備えた
上記＜１＞から＜５＞のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
＜７＞
前記センサ基板の厚さが２００μｍ以下である
上記＜１＞から＜６＞のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
＜８＞
前記磁気センサ素子はＴＭＲ素子である
上記＜１＞から＜７＞のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
＜９＞
一の母基板の表面に、１以上の磁気センサ素子を各々含む複数のセンサ素子部を離散的に形成することと、
前記一の母基板のうちの前記複数のセンサ素子部同士の隙間領域にある隙間部分を前記表面から掘り下げることにより、前記複数のセンサ素子部の各々を取り囲む１以上の溝を設けることと、
前記一の母基板の裏面から前記１以上の溝に達するまで前記一の母基板を研磨することにより、前記一の母基板を複数のセンサ基板に分離することと
を含み、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部が前記溝の壁面よりも外側へ突出した位置となるように前記１以上の溝を形成し、
または、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部が前記溝の壁面よりも内側へ引っ込んだ位置となるように前記１以上の溝を形成する
磁気センサ装置の製造方法。
＜１＞
表面を有するセンサ基板と、前記表面に設けられ、１以上の磁気センサ素子を有するセンサ素子部との積層構造を備え、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁と異なった位置にある
磁気センサ装置。
＜２＞
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁よりも外側の位置にあり、
または、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部の位置が前記センサ基板の外縁よりも内側の位置にある
上記＜１＞記載の磁気センサ装置。
＜３＞
前記表面に沿った第１方向の前記センサ基板の長さをＬ１とし、前記第１方向の前記センサ素子部の長さをＬ２としたとき、前記積層構造の外縁の少なくとも一部において下記の条件式（１）を満たす
上記＜１＞または＜２＞記載の磁気センサ装置。
０％＜｜Ｌ１－Ｌ２｜／Ｌ１≦１．５６％ ・・・（１）
＜４＞
前記表面に沿った第１方向における前記センサ基板の外縁と前記センサ素子部の外縁との距離は、前記積層構造の外縁の少なくとも一部において０μmより大きく５μｍ以下である
上記＜１＞から＜３＞のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
＜５＞
前記センサ基板の厚さをＴ１とし、前記センサ素子部の厚さをＴ２としたとき、下記の条件式（２）を満たす
上記＜１＞から＜４＞のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
０．５＜（Ｔ２／Ｔ１）＜１．５ ・・・（２）
＜６＞
前記センサ基板を支持する支持基板をさらに備えた
上記＜１＞から＜５＞のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
＜７＞
前記センサ基板の厚さが２００μｍ以下である
上記＜１＞から＜６＞のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
＜８＞
前記磁気センサ素子はＴＭＲ素子である
上記＜１＞から＜７＞のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
＜９＞
一の母基板の表面に、１以上の磁気センサ素子を各々含む複数のセンサ素子部を離散的に形成することと、
前記一の母基板のうちの前記複数のセンサ素子部同士の隙間領域にある隙間部分を前記表面から掘り下げることにより、前記複数のセンサ素子部の各々を取り囲む１以上の溝を設けることと、
前記一の母基板の裏面から前記１以上の溝に達するまで前記一の母基板を研磨することにより、前記一の母基板を複数のセンサ基板に分離することと
を含み、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部が前記溝の壁面よりも外側へ突出した位置となるように前記１以上の溝を形成し、
または、
前記表面に平行な平面視において、前記センサ素子部の外縁の少なくとも一部が前記溝の壁面よりも内側へ引っ込んだ位置となるように前記１以上の溝を形成する
磁気センサ装置の製造方法。
【符号の説明】
【0051】
１…角度センサ装置、２…支持基板、３，３Ａ，３Ｂ…センサチップ、３１…センサ基板、３１ＦＳ…表面、３１ＴＳ（３１ＴＳ１～３１ＴＳ４）…端面、３２…センサ素子部、３２１…センサ素子層、３２２…保護膜、３２Ａ～３２Ｄ…センサ素子群、３４…テープ、４…配線層、５…はんだボール、６…保護膜、７…配線群、７１，７２…配線、８…フルブリッジ回路、９…演算回路。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図5G】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】