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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】P2024062378
(43)【公開日】2024-05-09
(54)【発明の名称】電流センサ
(51)【国際特許分類】
G01R 15/20 20060101AFI20240430BHJP
【ＦＩ】
G01R15/20 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023128202
(22)【出願日】2023-08-04
(62)【分割の表示】P 2022169617の分割
【原出願日】2022-10-24
(71)【出願人】
【識別番号】303046277
【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】辻本 真規
(72)【発明者】
【氏名】石田 拓也
【テーマコード（参考）】
2G025
【Ｆターム（参考）】
2G025AA02
2G025AA04
2G025AA05
2G025AA17
2G025AB01
2G025AC01
(57)【要約】
【解決手段】電流センサは、少なくとも１つの磁電変換素子、導体、及び信号処理ＩＣが封止部で封止されることで構成される。電流センサは、封止部の外部に一部が露出し、導体と電気的に接続され、計測電流を導体に入力し、導体からの計測電流を出力する一対の第１リード端子と、封止部の外部に一部が露出し、前記導体と離隔する金属製部材と、記少なくとも１つの磁電変換素子、信号処理ＩＣ、及び金属製部材とを第１面で支持し、導体とは離隔する、前記金属製部材とは別個の支持部とを備える。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも１つの磁電変換素子と、
前記少なくとも１つの磁電変換素子を平面視で少なくとも部分的に取り囲み、前記少なくとも１つの磁電変換素子で計測される計測電流が流れる導体と、
前記少なくとも１つの磁電変換素子から出力される信号を処理する信号処理ＩＣと、
前記少なくとも１つの磁電変換素子、前記導体、及び前記信号処理ＩＣを封止する封止部と、
前記封止部の外部に一部が露出し、前記導体と電気的に接続され、前記計測電流を前記導体に入力し、前記導体からの前記計測電流を出力する一対の第１リード端子と、
前記封止部の外部に一部が露出し、前記導体と離隔する金属製部材と、
前記少なくとも１つの磁電変換素子、前記信号処理ＩＣ、及び前記金属製部材とを第１面で支持し、前記導体とは離隔する、前記金属製部材とは別個の支持部と、
前記封止部の外部に一部が露出し、少なくとも１つが前記信号処理ＩＣと電気的に接続される複数の第２リード端子と
を備え、
前記金属製部材は、前記複数の第２リード端子のうちの少なくとも１つの第２リード端子であり、平面視で前記信号処理ＩＣと重ならず、
前記一対の第１リード端子と、前記複数の第２リード端子とは、前記信号処理ＩＣの厚さ方向と交差する第１方向において、前記信号処理ＩＣを介して対向して配置され、
前記支持部は、絶縁体または半導体で構成される、電流センサ。
前記少なくとも１つの磁電変換素子を平面視で少なくとも部分的に取り囲み、前記少なくとも１つの磁電変換素子で計測される計測電流が流れる導体と、
前記少なくとも１つの磁電変換素子から出力される信号を処理する信号処理ＩＣと、
前記少なくとも１つの磁電変換素子、前記導体、及び前記信号処理ＩＣを封止する封止部と、
前記封止部の外部に一部が露出し、前記導体と電気的に接続され、前記計測電流を前記導体に入力し、前記導体からの前記計測電流を出力する一対の第１リード端子と、
前記封止部の外部に一部が露出し、前記導体と離隔する金属製部材と、
前記少なくとも１つの磁電変換素子、前記信号処理ＩＣ、及び前記金属製部材とを第１面で支持し、前記導体とは離隔する、前記金属製部材とは別個の支持部と、
前記封止部の外部に一部が露出し、少なくとも１つが前記信号処理ＩＣと電気的に接続される複数の第２リード端子と
を備え、
前記金属製部材は、前記複数の第２リード端子のうちの少なくとも１つの第２リード端子であり、平面視で前記信号処理ＩＣと重ならず、
前記一対の第１リード端子と、前記複数の第２リード端子とは、前記信号処理ＩＣの厚さ方向と交差する第１方向において、前記信号処理ＩＣを介して対向して配置され、
前記支持部は、絶縁体または半導体で構成される、電流センサ。
【請求項2】
前記金属製部材は、前記複数の第２リード端子のうちの１つの第２リード端子である第１金属製部材と、前記複数の第２リード端子とは別個である第２金属製部材とを含む、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項3】
前記第１金属製部材と前記第２金属製部材とは、前記信号処理ＩＣの前記厚さ方向及び前記第１方向と交差する第２方向において離間しており、
前記支持部の前記第２方向において対向する２つの端部の一方は、前記第１金属製部材を支持し、前記２つの端部の他方は、前記第２金属製部材を支持する、請求項２に記載の電流センサ。
前記支持部の前記第２方向において対向する２つの端部の一方は、前記第１金属製部材を支持し、前記２つの端部の他方は、前記第２金属製部材を支持する、請求項２に記載の電流センサ。
【請求項4】
前記支持部は、貫通孔を有する、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項5】
前記導体は、前記支持部の前記第１面と、前記導体の前記第１面と対向する面とが前記導体の厚さ方向において離隔するように段差部を有する、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項6】
前記支持部のヤング率は、１００ＧＰａ以下、または前記支持部の厚さは、０．１ｍｍ未満、または前記支持部の線膨張係数は、１０×１０－６／Ｋ以下である、請求項１から５の何れか１つに記載の電流センサ。
【請求項7】
前記支持部は、高分子材料で構成される、あるいは前記支持部の材料の９０％以上がシリコンまたはゲルマニウムで構成される、請求項１から５の何れか１つに記載の電流センサ。
【請求項8】
前記信号処理ＩＣの厚さ方向と交差する前記第１方向から見て、前記信号処理ＩＣの前記支持部の前記第１面に支持される面と反対側の面は、前記第１面と同じ側の前記導体の面から０．１５ｍｍ以上突出していない、請求項１から５の何れか１つに記載の電流センサ。
【請求項9】
前記支持部は、
前記信号処理ＩＣと、前記金属製部材とを前記第１面で支持するＩＣ支持部と、
前記ＩＣ支持部とは別個であり、前記少なくとも１つの磁電変換素子と、前記金属製部材とを前記第１面で支持する素子支持部と
を含む、請求項１から５の何れか１つに記載の電流センサ。
前記信号処理ＩＣと、前記金属製部材とを前記第１面で支持するＩＣ支持部と、
前記ＩＣ支持部とは別個であり、前記少なくとも１つの磁電変換素子と、前記金属製部材とを前記第１面で支持する素子支持部と
を含む、請求項１から５の何れか１つに記載の電流センサ。
【請求項10】
前記素子支持部の前記第１方向における幅は、０．４ｍｍ以上である、請求項９に記載の電流センサ。
【請求項11】
前記支持部の前記第１方向における幅は、０．４ｍｍ以上である、請求項１から５の何れか１つに記載の電流センサ。
【請求項12】
前記ＩＣ支持部と前記素子支持部とは前記第１方向において離隔している、請求項９に記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電流センサに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１及び特許文献２には、磁電変換素子を有する電流センサが開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特許第６４１５１４８号
［特許文献２］ 特許第６０１７１８２号
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特許第６４１５１４８号
［特許文献２］ 特許第６０１７１８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
磁電変換素子を有する電流センサにおいて、より確実に絶縁性を維持することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の一態様に係る電流センサは、少なくとも１つの磁電変換素子を備えてよい。前記電流センサは、前記少なくとも１つの磁電変換素子を平面視で少なくとも部分的に取り囲み、前記少なくとも１つの磁電変換素子で計測される計測電流が流れる導体を備えてよい。前記電流センサは、前記少なくとも１つの磁電変換素子から出力される信号を処理する信号処理ＩＣを備えてよい。前記電流センサは、前記少なくとも１つの磁電変換素子、前記導体、及び前記信号処理ＩＣを封止する封止部を備えてよい。前記電流センサは、前記封止部の外部に一部が露出し、前記導体と電気的に接続され、前記計測電流を前記導体に入力し、前記導体からの前記計測電流を出力する一対の第１リード端子を備えてよい。前記電流センサは、前記封止部の外部に一部が露出し、前記導体と離隔する金属製部材を備えてよい。前記電流センサは、前記少なくとも１つの磁電変換素子、前記信号処理ＩＣ、及び前記金属製部材とを第１面で支持し、前記導体とは離隔する、前記金属製部材とは別個の支持部を備えてよい。
【0005】
前記電流センサは、前記封止部の外部に一部が露出し、少なくとも１つが前記信号処理ＩＣと電気的に接続される複数の第２リード端子をさらに備えてよい。前記金属製部材は、前記複数の第２リード端子のうちの少なくとも１つの第２リード端子でよい。
【0006】
いずれかの前記電流センサは、前記封止部の外部に一部が露出し、少なくとも１つが前記信号処理ＩＣと電気的に接続される複数の第２リード端子をさらに備えてよい。前記金属製部材は、前記複数の第２リード端子とは別個である。
【0007】
いずれかの前記電流センサは、前記封止部の外部に一部が露出し、前記信号処理ＩＣと電気的に接続される複数の第２リード端子をさらに備えてよい。前記金属製部材は、前記複数の第２リード端子のうちの１つの第２リード端子である第１金属製部材と、前記複数の第２リード端子とは別個である第２金属製部材とを含んでよい。
【0008】
いずれかの前記電流センサにおいて、前記支持部は、貫通孔を有してよい。
【0009】
いずれかの前記電流センサにおいて、前記導体は、前記支持部の前記第１面と、前記導体の前記第１面と対向する面とが前記導体の厚さ方向において離隔するように段差部を有してよい。
【0010】
いずれかの前記電流センサにおいて、前記支持部のヤング率は、１００ＧＰａ以下、または前記支持部の厚さは、０．１ｍｍ未満、または前記支持部の線膨張係数は、１０×１０－６／Ｋ以下でよい。
【0011】
いずれかの前記電流センサにおいて、前記支持部は、絶縁体または半導体で構成されてよい。
【0012】
いずれかの前記電流センサにおいて、前記支持部は、高分子材料で構成される、あるいは前記支持部の材料の９０％以上がシリコンまたはゲルマニウムで構成されてよい。
【0013】
いずれかの前記電流センサにおいて、前記信号処理ＩＣの厚さ方向と交差する第１方向から見て、前記信号処理ＩＣの前記支持部の前記第１面に支持される面と反対側の面は、前記第１面と同じ側の前記導体の面から０．１５ｍｍ以上突出していなくてよい。
【0014】
いずれかの前記電流センサにおいて、前記支持部は、前記信号処理ＩＣと、前記金属製部材とを前記第１面で支持するＩＣ支持部と、前記ＩＣ支持部とは別個であり、前記少なくとも１つの磁電変換素子と、前記金属製部材とを前記第１面で支持する素子支持部とを含んでよい。
【0015】
いずれかの前記電流センサにおいて、前記一対の第１リード端子と、前記複数の第２リード端子とは、前記信号処理ＩＣの厚さ方向と交差する第１方向において、前記信号処理ＩＣを介して対向して配置され、前記素子支持部の前記第１方向における幅は、０．４ｍｍ以上でよい。
【0016】
いずれかの前記電流センサにおいて、前記一対の第１リード端子と、前記複数の第２リード端子とは、前記信号処理ＩＣの厚さ方向と交差する第１方向において、前記信号処理ＩＣを介して対向して配置され、前記ＩＣ支持部と前記素子支持部とは前記第１方向において離隔していてよい。
【0017】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1A】第１実施形態に係る電流センサの天井面側から見た模式的な平面図である。
【図1C】電流センサが２つの磁電変換素子を有する場合の導体及びリード端子の一例を示す平面図である。
【図1D】支持部を支持するリード端子の他の例について説明するための図である。
【図2A】第２実施形態に係る電流センサの天井面側から見た模式的な平面図である。
【図3A】第３実施形態に係る電流センサの天井面側から見た模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0020】
電流センサは、計測対象の計測電流が流れる１次導体と、計測電流に起因して発生する磁界を検出する磁電変換素子と、磁電変換素子の信号を増幅して外部に出力する信号処理ＩＣとを備え、１次導体、磁電変換素子、及び信号処理ＩＣを樹脂で封止することで１つの半導体パッケージとして提供される。
【0021】
例えば、特許文献１には、Ｕ字形状の１次導体と、１次導体の開口部に配置される磁電変換素子と、信号処理ＩＣとを備える電流センサが開示されている。磁電変換素子を支持する絶縁部材は、１次導体とは接触せずに、信号処理ＩＣを支持する支持部の底面に接触するように配置されている。
【0022】
また、特許文献２には、同様にＵ字形状の１次導体と、１次導体の開口部に配置される磁電変換素子と、信号処理ＩＣとを備える電流センサが開示されている。磁電変換素子を支持する絶縁部材は、１次導体の裏面に接触するように配置されている。
【0023】
特許文献１及び特許文献２に記載の電流センサでは、信号処理ＩＣを支持するＩＣ支持部が、２次側のリード端子である信号端子部と同一の金属製部材で構成されている。しかしながら、ＩＣ支持部に剛性が高い金属部材を使用すると、使用環境の温度変化により大きな熱応力が発生する。特に電流センサは、１次導体に大電流を流すことがあり、パッケージ内部で大きな発熱が起こることから、温度変化が日常的に起きやすく、信号処理ＩＣが割れる懸念がある。
【0024】
上記のような懸念に対して、信号処理ＩＣを厚くすることである程度の対策が可能である。しかしながら、特許文献１及び特許文献２において、ＩＣ支持部は、信号端子部と同一の厚さの金属部材であり、ＩＣ支持部の一面に信号処理ＩＣが配置されている。信号端子部の厚さは、一次導体と同じリードフレームを用いる場合には、電流の印加に耐えるため、０．１５ｍｍ以上の厚さのものを使うことが多い。そのため、ＩＣ支持部上に信号処理ＩＣが配置された状態でパッケージングすると、パッケージの厚さが大きくなってしまう。
【0025】
特許文献１及び特許文献２に記載の電流センサにおいて、磁電変換素子及び信号処理ＩＣは、一次導体を跨ぐワイヤで電気的に接続されている。よって、ワイヤが、一般的なＩＣパッケージで使用されるワイヤよりも長くなり、ワイヤが、モールド工程中に接触するリスクが高くなる。そこで、ワイヤをできるだけ短くするために、ＩＣ支持部と一次導体との距離は短く設計されることが好ましい。しかしながら、ＩＣ支持部と一次導体との距離を短くし、ＩＣ支持部を一次導体を取り囲むように配置し、さらにＩＣ支持部の下面に絶縁部材が存在する形態の場合、モールド樹脂の埋め込み性が悪くなり、沿面が形成されることにより一次導体と信号処理ＩＣとの間の絶縁性が保てなくなる懸念がある。
【0026】
そこで、第１実施形態～第３実施形態では、一次導体と信号処理ＩＣとの間の絶縁性をより確実に確保可能な電流センサを提供する。
【0027】
図１Ａ及び図１Ｂは、第１実施形態に係る電流センサ１０として機能する半導体パッケージの内部構成を示す。図１Ａは、第１実施形態に係る電流センサ１０の天井面側（Ｚ方向）から見た模式的な平面図である。図１Ｂは、図１Ａに示す電流センサ１０のＡ－Ａ線断面図である。
【0028】
電流センサ１０は、信号処理ＩＣ１００、磁電変換素子２０、支持部１１０、導体１２０、封止部１３０、一対のリード端子１４０、複数のリード端子１５０、及び吊りピン１６０を備える。磁電変換素子２０は、ワイヤ３０を介して信号処理ＩＣ１００と電気的に接続される。信号処理ＩＣ１００は、ワイヤ１０８を介して複数のリード端子１５０と電気的に接続される。
【0029】
封止部１３０は、磁電変換素子２０、導体１２０、信号処理ＩＣ１００、ワイヤ３０、及びワイヤ１０８を樹脂で封止する。樹脂は、例えば、シリカが添加されたエポキシ系の熱硬化型樹脂でよい。一対のリード端子１４０は、一次側のリード端子であり、一対の第１リード端子の一例である。複数のリード端子１５０は、二次側のリード端子であり、複数の第２リード端子の一例である。
【0030】
座標は、図１Ａにおいて、紙面に対して平行で下から上の向きをＸ軸方向、紙面に対して平行で右から左の向きをＹ軸方向、紙面に対して垂直で奥から手間の向きをＺ軸方向と定義する。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の何れか１つの軸は、他の軸と直交する。
【0031】
磁電変換素子２０が、導体１２０に流れる計測電流に応じて変化する特定方向の磁場を検出して、信号処理ＩＣ１００が、磁界の大きさに応じた信号を増幅して、増幅された信号をリード端子１５０を介して出力する。磁電変換素子２０は、ＧａＡｓ基板上に形成された化合物半導体からなり、Ｚ軸方向からの平面視で正方形または長方形で切り出されたチップでよい。磁電変換素子２０は、シリコン、または化合物半導体で構成された基板と、基板上に設けられる磁電変換部とを有してよい。基板の厚さは、Ｚ方向負側の面を研磨することで調整される。基板は、５０μｍから６００μｍの範囲の所望の厚さを有してよい。Ｚ方向の磁界を検出することになるので、ホール素子が、図示の磁電変換素子として適当である。また、磁電変換素子２０がＸＹ平面上の何れか１軸方向の磁界を検出する位置に配置されるのであれば、例えば、Ｘ方向の磁界を検出する位置に配置されるのであれば、磁気抵抗素子、またはフラックスゲート素子が、磁電変換素子として適当である。
【0032】
第１実施形態では、電流センサ１０は、１つの磁電変換素子２０を備える例について説明する。しかし、電流センサ１０は、２つ以上の磁電変換素子２０を備えてもよい。導体１２０は、複数の磁電変換素子２０のそれぞれの側面の少なくとも一部を取り囲むように構成されてよい。複数の磁電変換素子２０のそれぞれの間には、導体１２０の一部が配置されてよい。電流センサ１０が２つの磁電変換素子２０ａ及び２０ｂを備える場合、導体１２０は、例えば、図１Ｃに示すように、側面１３０ａ側に開口するスリット１４０ａを有し、側面１３０ｄ側に開口するスリット１４０ｃを有する。磁電変換素子２０ａは、スリット１４０ａ内に配置され、磁電変換素子２０ｂは、スリット１４０ｃ内に配置されてよい。
【0033】
信号処理ＩＣ１００は、大規模集積回路（ＬＳＩ）である。信号処理ＩＣ１００は、ワイヤ３０を介して磁電変換素子２０と電気的に接続される。信号処理ＩＣ１００は、平面視で、長方形、または正方形に切り出される。さらに、信号処理ＩＣ１００は、ワイヤ１０８を介して複数のリード端子１５０のうちの少なくとも２つのリード端子１５０と電気的に接続される。ワイヤ３０及びワイヤ１０８は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、またはＡｌを主成分とする導電体材料で形成されてよい。信号処理ＩＣ１００は、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉモノリシック半導体からなる信号処理回路である。Ｓｉ基板の代わりに化合物半導体基板でもよい。信号処理回路は、磁電変換素子２０から出力される磁界の大きさに応じた出力信号を処理する。信号処理回路は、出力信号に基づいて導体１２０に流れる計測電流の電流値を示す出力信号をリード端子１５０を介して出力する。信号処理ＩＣ１００は、平面視で、長方形、または正方形に切り出される。信号処理ＩＣ１００の基板の厚さは、Ｚ方向負側の面を研磨することで調整される。基板は、５０μｍから６００μｍの範囲の所望の厚さを有する。信号処理ＩＣ２２の信号処理回路は、磁電変換素子の磁界の大きさに応じた微小な出力信号を入力して、少なくとも入力信号を増幅する回路が備えられる。
【0034】
導体１２０は、平面視でＵ字形状を成し、磁電変換素子２０の側面を少なくとも部分的に取り囲み、磁電変換素子２０で計測される計測電流が流れる。導体１２０は、一対のリード端子１４０と電気的に接続される。導体１２０は、一対のリード端子１４０と物理的に一体的に構成されてよい。一対のリード端子１４０の一方のリード端子１４０から計測電流が入力され、導体１２０を介して他方のリード端子１４０から計測電流が出力される。一対のリード端子１４０及び導体１２０は、銅を主成分とする導電体材料のリードフレームにより一体的に構成されてよい。一対のリード端子１４０及び導体１２０には、磁電変換素子２０で計測される計測電流が流れる。導体１２０は、側面１３０ａ側に開口するスリット１４０ａを有する。磁電変換素子２０は、スリット１４０ａ内に配置される。導体１２０を流れる計測電流は、Ｕ字形状の一方の端から他方の端に沿って流れる。これにより、導体１２０の周囲に、計測電流の大きさと、導体１２０からの距離とに応じた磁界が生成される。磁電変換素子２０が配置された位置では、Ｚ方向成分が最も大きくなるような磁界が発生する。磁電変換素子２０は、スリット１４０ａの中に配置されるので、計測電流に対して高い感度が得られる。
【0035】
一対のリード端子１４０と、複数のリード端子１５０とは、信号処理ＩＣ１００の厚さ方向（Ｚ軸方向）と交差する方向（Ｙ方向）において、信号処理ＩＣ１００を介して対向して配置される。一対のリード端子１４０の一部は、封止部１３０の側面１３０ａから露出する。複数のリード端子１５０の一部は、封止部１３０の側面１３０ａとは反対側の側面１３０ｂから露出する。吊りピン１６０の一部は、封止部１３０の側面１３０ａ及び側面１３０ｂとは異なるＸ方向において対向する側面１３０ｃ及び側面１３０ｄから露出する。吊りピン１６０は、製造段階で半導体パッケージをリードフレームに支持するための金属製部材である。吊りピン１６０は、組立工程を通して、成型されたモールド樹脂である封止部１３０を支えるためのリードである。
【0036】
複数のリード端子１５０の少なくとも２つのリード端子１５０が信号処理ＩＣ１００と電気的に接続される金属製部材であり、吊りピン１６０は、信号処理ＩＣ１００から出力される信号を直接外部に取り出すことがない金属製部材である。吊りピン１６０は、信号処理ＩＣ１００と電気的に接続されなくてもよい。吊りピン１６０は、複数の第２リード端子とは別個である。複数のリード端子１５０、及び吊りピン１６０は、一対のリード端子１４０及び導体１２０とともに銅を主成分とする導電体材料のリードフレームにより構成されてよい。複数のリード端子１５０、及び吊りピン１６０は、導体１２０と隔離され、導体１２０と電気的に絶縁されている。リードフレームは、５０μｍから６００μｍの範囲の所望の厚さを有する。
【0037】
支持部１１０は、板状の部材であり、磁電変換素子２０、及び信号処理ＩＣ１００を封止部１３０の天井面側の面１１０ａで支持し、導体１２０とは離隔する。支持部１１０は、導体１２０と電気的に絶縁されている。導体１２０は、支持部１１０と接触することを防止すべく、支持部１１０から離隔する方向に段差部１４０ｂを有する。すなわち、導体１２０は、支持部１１０の面１１０ａと、回路面１１０ａと対向する導体１２０の面とが導体１２０の厚さ方向において離隔するように段差部１４０ｂを有する。支持部１１０と導体１２０とが接触しないように、段差部１４０ｂは、半抜き加工により導体１２０に設けられてよい。段差部１４０ｂは、コイニング加工で導体１２０に設けられてもよい。磁電変換素子２０は、接着層２２を介して支持部１１０の面１１０ａに接着されてよい。信号処理ＩＣ１００は、接着層１１６を介して支持部１１０の面１１０ａに接着されてよい。接着層２２及び接着層１１６は、粘着テープでよい。粘着テープは、エポキシ系の樹脂で構成されるテープでよく、一般的な接着層を有するダイボンドテープ、もしくは接着層を有するダイジングテープを兼ねたダイボンドテープでよい。
【0038】
支持部１１０は、封止部１３０の天井面側の面１１０ａで、複数のリード端子１５０のうちの２つのリード端子１５０ａ及び１５０ｂをさらに支持する。リード端子１５０ａ及び１５０ｂは、磁電変換素子２０及び信号処理ＩＣ１００と同様に接着層を介して支持部１１０の面１１０ａに接着されてよい。２つのリード端子１５０ａ及び１５０ｂは、他のリード端子１５０より一対のリード端子１４０側に伸びる。平面視（Ｚ方向から見て）において、２つのリード端子１５０ａ及び１５０ｂの間には、信号処理ＩＣ１００及び磁電変換素子２０が配置される。２つのリード端子１５０ａ及び１５０ｂは、支持部１１０に支持される金属製部材の一例である。図１Ａに示す例では、リード端子１５０ａは、最も封止部１３０の側面１３０ｃ側に位置し、信号処理ＩＣ１００と電気的に接続されていない。また、リード端子１５０ｂは、最も封止部１３０の側面１３０ｄ側のリード端子１５０の内側に位置し、信号処理ＩＣ１００と電気的に接続されている。しかし、２つのリード端子１５０ａ及び１５０ｂは、複数のリード端子１５０の任意の２つのリード端子でよい。例えば、図１Ｄに示すように、リード端子１５０ａは、最も封止部１３０の側面１３０ｃ側のリード端子１５０の内側に位置し、信号処理ＩＣ１００と電気的に接続されてもよい。また、支持部１１０に支持される金属製部材は、吊りピン１６０でもよい。さらに、支持部１１０に支持される金属製部材は、吊りピン１６０とリード端子１５０の両方でもよい。
【0039】
リード端子１４０の封止部１３０からの露出開始部分、及びリード端子１５０の封止部１３０からの露出開始部分は、信号処理ＩＣ１００の厚さ方向と交差する方向（Ｙ方向）から見て、信号処理ＩＣ１００と重なっている。リード端子１４０の封止部１３０からの露出開始部分、及びリード端子１５０の封止部１３０からの露出開始部分は、信号処理ＩＣ１００の厚さ方向と交差する方向（Ｙ方向）から見て、支持部１１０とは重なっていない。
【0040】
ここで、支持部１１０は、絶縁体または半導体で構成されてよい。支持部１１０の線膨張係数は、１０×１０－６／Ｋ以下でよい。すなわち、支持部１１０の材料の９０％以上は、シリコンまたはゲルマニウムで構成されてよい。または、支持部１１０のヤング率は、１００ＧＰａ以下でよい。すなわち、支持部１１０は、高分子材料で構成されてよい。このように、支持部１１０は、金属製部材ではなく、絶縁性または半導体製の部材で構成されてよい。または、ヤング率が１００ＧＰａよりも高かったとしても支持部１１０の厚さは、０．１ｍｍ未満であればよい。
【0041】
支持部１１０は、例えば、ポリイミドテープなどの高分子テープなど、弾性率が低い絶縁部材で構成されてよい。支持部１１０は、シリコンなどの線膨張係数が信号処理ＩＣまたは磁電変換素子２０の線膨張係数に近い部材で構成されてよい。支持部１１０は、厚さが０．１ｍｍ未満である部材で構成されてよい。これにより、封止部１３０内で発生する熱の変化で信号処理ＩＣに作用する応力を低減できる。
【0042】
また、信号処理ＩＣ１００の厚さ方向と交差する方向（Ｘ方向またはＹ方向）から見て、信号処理ＩＣ１００の支持部１１０の面１１０ａに支持される面と反対側の面１００ａは、面１００ａと同じ側の導体１２０の面１２０ａから０．１５ｍｍ以上、信号処理ＩＣ１００の厚み方向に突出していない。すなわち、信号処理ＩＣ１００の面１００ａが、導体１２０の面１２０ａから信号処理ＩＣ１００の厚み方向に突出する高さは、０．１５ｍｍ未満である。これにより、信号処理ＩＣ１００が、パッケージの高さの制限にならず、薄型のパッケージを実現できる。
【0043】
信号処理ＩＣ１００と磁電変換素子２０とを電気的に接続するワイヤ３０は、導体１２０の上を跨ぐ。加工上のばらつきも考慮した上で耐圧を確保するために、０．１５ｍｍ程度、ワイヤ３０を導体１２０から離隔させる必要がある。よって、信号処理ＩＣ１００の面１００ａが導体１２０の面１２０ａから０．１５ｍｍ以上突出しなければ、信号処理ＩＣ１００が、パッケージの高さの制限にならない。
【0044】
信号処理ＩＣ１００の厚さ方向における高さは、リード端子１４０と同程度の高さを実現できるので、パッケージを薄くできる。また、支持部１１０が、導体１２０を取り囲む形状でなく、リード端子１５０と一体的に構成され、信号処理ＩＣ１００を支持する支持部が存在しない。よって、パッケージを薄くでき、樹脂も埋め込みやすくできる。
【0045】
ここで、支持部１１０は複数の貫通孔を有してよい。これにより、複数の貫通孔内にも樹脂が埋め込まれるので、樹脂の埋め込み性をさらに向上させることができる。
【0046】
以上、第１実施形態に係る電流センサ１０によれば、薄型のパッケージで、絶縁性をより確実に実現できる。
【0047】
図２Ａ及び図２Ｂは、第２実施形態に係る電流センサ１０として機能する半導体パッケージの内部構成を示す。図２Ａは、第２実施形態に係る電流センサ１０の天井面側（Ｚ方向）から見た模式的な平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示す電流センサ１０のＡ－Ａ線断面図である。
【0048】
第２実施形態に係る電流センサ１０は、支持部１１０が、信号処理ＩＣ１００を支持するＩＣ支持部１１２と、ＩＣ支持部１１２とは別個であり、磁電変換素子２０を支持する素子支持部１１４とを有する点で、第１実施形態に係る電流センサ１０と異なる。
【0049】
ＩＣ支持部１１２、及び素子支持部１１４は、封止部１３０の天井面側の面１１２ａ及び面１１４ａを含む第１面で、複数のリード端子１５０のうちの２つのリード端子１５０ａ及び１５０ｂをさらに支持する。第１面は、ＩＣ支持部１１２及び素子支持部１１４の同じ側の面であるＩＣ支持部１１２の面１１２ａ及び素子支持部１１４の面１１４ａを含み、面１１２ａ及び面１１４ａは、同一平面上にあっても良いが、必ずしも同一平面上に無くても良い。リード端子１５０ａ及び１５０ｂは、磁電変換素子２０及び信号処理ＩＣ１００と同様に接着層を介してＩＣ支持部１１２の面１１２ａに接着されてよい。２つのリード端子１５０ａ及び１５０ｂは、複数のリード端子１５０のうちの両端の２つのリード端子１５０より内側のリード端子でよい。複数のリード端子１５０のうち、ＩＣ支持部１１２を支持するリード端子１５０は、任意のリード端子１５０でよく、ＩＣ支持部１１２のＸ方向における幅に応じて選択されてよい。
【0050】
素子支持部１１４とリード端子１５０ａ及び１５０ｂとが接着される接着領域が小さ過ぎると、素子支持部１１４が変形しやすくなり、撓みまたは捻じれにより磁電変換素子２０の位置がずれ、感度の個体間のばらつきが大きくなってしまう。また、接着領域が小さすぎると、製造工程で素子支持部１１４とリード端子１５０ａ及び１５０ｂとが剥がれてしまう可能性が高まる。さらに、素子支持部１１４としてポリイミドテープなどの高分子テープを使うことが考えられるが、幅が狭すぎる加工が一般的に難しい。そのため、加工の実現性を考慮して、接着領域の少なくとも１辺は、０．４ｍｍ以上であることが好ましい。すなわち、素子支持部１１４のＹ方向における幅は、０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【0051】
第２実施形態に係る電流センサ１０によれば、支持部１１０として機能するＩＣ支持部１１２と素子支持部１１４とが別個で構成され、ＩＣ支持部１１２と素子支持部１１４とが離隔して配置される。よって、ＩＣ支持部１１２と素子支持部１１４との間にも樹脂が埋め込まれ、樹脂の埋め込み性がさらに向上する。よって、第２実施形態に係る電流センサ１０によれば、絶縁性をより確実に実現できるようになる。
【0052】
なお、ＩＣ支持部１１２と素子支持部１１４とは異なる材料で構成されてもよい。
【0053】
図３Ａ及び図３Ｂは、第３実施形態に係る電流センサ１０として機能する半導体パッケージの内部構成を示す。図３Ａは、第３実施形態に係る電流センサ１０の天井面側（Ｚ方向）から見た模式的な平面図である。図３Ｂは、図３Ａに示す電流センサ１０のＡ－Ａ線断面図である。
【0054】
第３実施形態に係る電流センサ１０は、ＩＣ支持部１１２が支持する金属製部材がリード端子１５０ａ及び１５０ｂであるが、素子支持部１１４が支持する金属製部材が吊りピン１６０である点で、第２実施形態に係る電流センサ１０と異なる。リード端子１５０ａ及び１５０ｂが、第１金属製部材の一例であり、吊りピン１６０は、第２金属製部材の一例である。吊りピン１６０によってＩＣ支持部１１２と素子支持部１１４の両方を保持してもよい。
【0055】
第３実施形態に係る電流センサ１０において、吊りピン１６０は、封止部１３０の側面１３０ｃ及び１３０ｄから磁電変換素子２０に向かって、導体１２０に対向する位置まで延びる。吊りピン１６０は、導体１２０とは離隔し、導体１２０と電気的に絶縁されている。
【0056】
素子支持部１１４と吊りピン１６０とが接着される接着領域が小さ過ぎると、素子支持部１１４が変形しやすくなり、撓みまたは捻じれにより磁電変換素子２０の位置がずれ、感度の個体間のばらつきが大きくなってしまう。また、接着領域が小さすぎると、製造工程で素子支持部１１４と吊りピン１６０とが剥がれてしまう可能性が高まる。さらに、素子支持部１１４としてポリイミドテープなどの高分子テープを使うことが考えられるが、幅が狭すぎる加工が一般的に難しい。そのため、加工の実現性を考慮して、接着領域の少なくとも１辺は、０．４ｍｍ以上であることが好ましい。すなわち、素子支持部１１４のＹ方向における幅は、０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【0057】
ＩＣ支持部１１２の両端の接着領域の部分が互いに離れると、捻じれたり、リード端子１５０との接着が剥がれやすくなり、信号処理ＩＣ１００の位置が変動したり、信号処理ＩＣ１００の姿勢が傾いたりする可能性がある。これにより、磁電変換素子２０と信号処理ＩＣ１００とを電気的に接続させるワイヤ３０に応力がかかりやすくなる懸念がある。そこで、リード端子１５０を信号処理ＩＣ１００に近づけ、ＩＣ支持部１１２が、信号処理ＩＣ１００の幅に対して大き過ぎない長さを有することで、捻じれたり、リード端子１５０との接着が剥がれやすくなることを防止できる。
【0058】
また、ＩＣ支持部１１２と素子支持部１１４とが別個で構成され、ＩＣ支持部１１２と素子支持部１１４とが離隔して配置される。よって、ＩＣ支持部１１２と素子支持部１１４との間にも樹脂が埋め込まれ、樹脂の埋め込み性がさらに向上する。よって、第３実施形態に係る電流センサ１０によれば、絶縁性をより確実に実現できるようになる。また、ＩＣ支持部１１２と素子支持部１１４とが別個で構成され、素子支持部１１４により支持される金属製部材が、信号処理ＩＣ１００と電気的に接続されない吊りピン１６０であるので、リード端子１５０に余計なノイズが載りにくくなる。
【0059】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0060】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0061】
１０ 電流センサ
２０ 磁電変換素子
２２，１１６ 接着層
３０，１０８ ワイヤ
１００ 信号処理ＩＣ
１１０ 支持部
１１２ ＩＣ支持部
１１４ 素子支持部
１２０ 導体
１３０ 封止部
１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄ 側面
１４０ リード端子
１４０ａ スリット
１５０，１５０ａ，１５０ｂ リード端子
１６０ 吊りピン
２０ 磁電変換素子
２２，１１６ 接着層
３０，１０８ ワイヤ
１００ 信号処理ＩＣ
１１０ 支持部
１１２ ＩＣ支持部
１１４ 素子支持部
１２０ 導体
１３０ 封止部
１３０ａ，１３０ｂ，１３０ｃ，１３０ｄ 側面
１４０ リード端子
１４０ａ スリット
１５０，１５０ａ，１５０ｂ リード端子
１６０ 吊りピン
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】