磁気センサ
【課題】磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、急激な磁束密度の変化によりリードフレームに発生する渦電流の影響を抑え、電流センサに必要な高速応答性を備えた磁気センサを提供すること。
【解決手段】磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、前記リードフレームのダイパッドが互いに電気的に絶縁された２つ以上の複数の金属片から構成されているようにする。
【解決手段】磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、前記リードフレームのダイパッドが互いに電気的に絶縁された２つ以上の複数の金属片から構成されているようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサ等に用いられる高速応答性を備えた磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ホールセンサは、磁束密度に比例して出力電圧が変化する。この特性を利用し、導体に流れる電流に比例して発生する磁束密度をホールセンサで検出することにより、導体に流れる電流量を測定するいわゆる電流センサなどに広く用いられていることはよく知られている。
【０００３】
一方、排出ガスの低減や燃費の向上を図るべく、内燃機関及び電動機（モータ）の双方を駆動源として用いるようにした、いわゆるハイブリッド自動車がよく知られている。このハイブリッド自動車には、一般に、車載バッテリから供給される直流電力を三相交流電力に変換するインバータ装置が設けられており、このインバータ装置で変換された三相交流電力が電力供給対象であるモータに供給される。また、このようなハイブリッド自動車では、インバータ装置内に設けられるＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）などのパワーモジュールとモータとを接続する給電用の導体、例えば、バスバーやケーブルなどに電流センサが取り付けられている。そして、この電流センサを通じてバスバーやケーブルなどを流れる電流が検出されるとともに、検出された電流に基づいてモータに供給される電力が制御される。モータを効率よく回転させるためには、モータの電流を高速に高精度で検出し、制御を行う必要性があり、電流センサには、数μｓ程度の応答性が求められている。
【０００４】
また、電流センサは、一般に特許文献１の図１に記載されているように、被検出電流が流れる導体と、その導体を囲み、空隙部を有する集磁用のコアと、コアの空隙部に配置されるホールセンサもしくはリニアホールＩＣと、基板からなる。ここで、ハイブリッド自動車などのモータでは、数百アンペアの大電流が急激に変化するので、ホールセンサに印加される磁束密度も急激に変化する。その際、ホールセンサやリニアホールＩＣのリードフレームに渦電流が発生し、無視できない大きさの磁気ノイズが、ホールセンサやリニアホールＩＣに印加され、磁場に対する出力電圧の応答を遅らせるなどの影響を与えることはよく知られている。
【０００５】
ここで渦電流とは、印加された磁束密度の変化を打ち消す方向に金属内で電流がループを描いて流れる現象のことを言う。その渦電流により磁気ノイズが発生することは言うまでもない。
【０００６】
一方、渦電流の影響を抑えるために、ホールセンサと信号処理ＩＣが、同一のＳｉ基板上に形成されたモノリシックのリニアホールＩＣでは、特許文献２の図４Ｅに記載されるようにリードフレームのダイパッドに溝（切り込み）を入れることがよく知られている。この際、リードフレームのダイパッドのホールセンサの真下の位置に溝を入れることによりホールセンサに印加される渦電流起因の磁束密度が極小になるようにしている。ここで、リードフレームのダイパッドとは、ホールセンサやＩＣのダイが実装されるリードフレームを構成する金属片のことをいう。
【０００７】
さらに、近年は、電流センサを構成する部品点数を減少させ、電流センサを小型化するために、特許文献２に記載されているように、ホールセンサと、ホールセンサの信号処理部を備えたＩＣを１つのパッケージに封入したリニアホールＩＣが使用されつつある。この際に、ホールセンサの感度が高ければ高いほど高分解能で電流検出ができるので、感度の高い化合物半導体を導電層に用いたホールセンサが適していることはいうまでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２１４８１５号公報
【特許文献２】特開２００９−５４４１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、感度の高い化合物半導体のホールセンサを用いたリニアホールＩＣにおいては、通常、化合物半導体のホールセンサのチップサイズが小さいため、ホールセンサの真下のリードフレームのダイパッドに溝を入れることは困難であり、ホールセンサに印加される渦電流起因の磁束密度の影響を十分に抑制することができなかった。
【００１０】
また、化合物半導体のホールセンサのチップサイズを大きくすることは、ダイボンド精度の悪化やセンサパッケージの巨大化、さらにはコストの上昇を引き起こすため現実的ではない。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、急激な磁束密度の変化によりリードフレームに発生する渦電流の影響を抑え、電流センサに必要な高速応答性を備えた磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣとをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、前記リードフレームのダイパッドが互いに電気的に絶縁された２つ以上の複数の金属片から構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記リードフレームのダイパッドを構成する２つ以上の金属片の空隙を跨ぐ様に、前記ＩＣがリードフレームのダイパッド上にダイボンドされていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記リードフレームのダイパッドを構成する２つ以上の金属片のうち、いずれか一つが溝を備えていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の発明において、前記ホールセンサのチップがダイボンドされた、前記リードフレームのダイパッドを構成する１つの金属片の少なくとも１辺と、ホールセンサのチップの端との距離が０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載の発明において、前記ホールセンサのチップ厚が１４５μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、急激な磁束密度の変化によりリードフレームに発生する渦電流の影響を抑え、電流センサに必要な高速応答性を備えた磁気センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ１００の概略図である。
【図２】比較例１に示す従来技術に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ２００の概略図である。
【図３】比較例２に示す従来技術に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ３００の概略図である。
【図４】図４（ａ）は、実施例と比較例での出力波形のグラフであり、図４（ｂ）は、実施例と比較例での出力波形の拡大グラフである。
【図５】本発明に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図である。
【図６】比較例１に示す従来技術に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図である。
【図７】比較例２に示す従来技術に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図である。
【図８】各５Ｄｈ１の長さ（Ｙｈの長さ）と、渦電流起因のホールセンサに印加される磁束密度の関係の計算結果である。
【図９】ホールセンサのチップ厚ｔと渦電流起因のホールセンサに印加される磁束密度の関係の計算結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ１００の概略図である。
【００２１】
図１において、本発明に係る磁気センサ１００は、ホールセンサ１０１と、信号処理ＩＣ１０２と、リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙１０３と、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝１０４と、リードフレームのダイパッドを構成する複数の金属片１０５と、外部出力端子１０６と、パッケージ外形１０７とを備え、ｄは、リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙の幅、Ｗ１は、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅、Ｗ２は、ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の幅、Ｌ１は、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さ、Ｌ２は、ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の長さ、Ｘｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ、Ｘｌは、リードフレームのダイパッドの横の長さ、Ｙｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ、Ｙｌは、リードフレームのダイパッドの縦の長さを示す。
【００２２】
図１で示すように、リードフレームのダイパッドを電気的に絶縁された２つ以上の複数の金属片から構成することにより、１個の金属片からダイパッドを構成した際よりも、磁場に垂直な各金属片の１つあたりの面積を縮小し、渦電流の発生の抑制を可能にしている。磁場に垂直な金属片の１つあたりの面積が小さいと渦電流が発生しにくくなることは、例えば、サイクロトロン運動する電子の回転半径を小さくするために、磁場を強くしなければならないことからも想像できる。小さい面積で同じ大きさの渦電流を流すためには、より大きな磁場変化が必要となることから、同じ大きさの磁場変化であれば、面積が小さいほうが渦電流の発生は抑えられる。
【００２３】
ここで、図１では、リードフレームのダイパッドを構成する電気的に絶縁された複数の金属片１０５は、２つの金属片から構成しているが、ダイパッドを構成する金属片の数が多ければ、多いほど各金属片の面積は小さくなり、より渦電流を抑制できることは言うまでもない。ただし、金属片の数が増えすぎると空隙の面積が大きくなりリードフレームの強度が落ちるので、適宜最適な金属片の数を決める必要がある。
【００２４】
また、信号処理ＩＣ１０２を、リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙１０３を跨ぐように配置することにより、渦電流の発生を抑制するとともに、信号処理ＩＣ１０２への磁気ノイズの影響を小さくし磁気ノイズによるＩＣの誤動作を防止する。
【００２５】
さらに、リードフレームのダイパッドを構成する電気的に絶縁された複数の金属片１０５のいずれか１つが溝を備えることによってさらに渦電流の発生を抑制する。ここで、図1では、各金属片が1つずつ溝を備えているが、これらに限定するものでないことは言うまでもない。
【００２６】
ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さＸｈと縦の長さＹｈは、リードフレームのダイパッドの横の長さＸｌと縦の長さＹｈに対してそれぞれを十分短くし、ホールセンサ１０１とリードフレームのホールセンサ用のダイパッドの凸部の外周を極力近づける。これによりホールセンサ１０１に印加される渦電流起因の磁束密度が抑えられる。
【００２７】
ここで、図５に、本発明に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図５００を示す。図５の拡大図５００には、ホールセンサ５０１と、ホールセンサがダイボンドされている金属片５０５とが、含まれ、５Ｄｈ１は、リードフレームのホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸ１方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、５Ｄｈ２は、リードフレームのホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、５Ｄｈ３は、リードフレームのホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離を示す。ホールセンサ５０１のチップの端から、リードフレームのダイパッドを構成する１つの金属片の少なくとも１辺からの距離が、つまり、５Ｄｈ１、５Ｄｈ２、５Ｄｈ３のいずれかが、０μｍ以上１００μｍ以下となるようにする。これにより、ホールセンサ５０１に印加される渦電流起因の磁束密度を小さくすることが可能となる。
【００２８】
さらに、ホールセンサ５０１のチップ厚を１４５μｍ以上とすることにより、リードフレームよりホールセンサを遠ざけ、ホールセンサ５０１に印加される渦電流起因の磁束密度を小さくすることが可能となる。この際、チップ厚は、３００μｍ以上あれば渦電流の影響は十分小さくなるが、チップ厚が厚すぎると磁気センサのパッケージ厚みが厚くなってしまい、電流センサが備える空隙部を有する集磁用のコアの空隙部を拡げなければならなくなり、電流センサとしての感度や分解能を落としてしまうことから、ホールセンサ５０１のチップ厚は、５００μｍ以下が望ましい。
【００２９】
一方、リードフレームのダイパッド５０５を構成する金属片は、銅、金、銀、チタン、タングステン、クロムなどを含む導電材料の金属材からなる。抵抗率の高い材料のほうが渦電流を抑制できることは言うまでもない。また、リードフレームのダイパッド５０５の厚みは薄いほうがリードフレームのシート抵抗が上がるため、渦電流を抑制できることは言うまでもない。
【００３０】
ここで、図１、２、３及び図５、６、７において、磁気センサを樹脂モールドする前の状態における、リードフレームのダイパッドを構成する複数または１つの金属片を、リードフレームに支持するために存在する一般に吊りピンと呼ばれる部位は、金属片に対して十分小さく渦電流には寄与しないので図中には記載はしていないが、適宜最適な位置に吊りピンを配置させることが必要であることは言うまでもない。
【００３１】
以上より、本発明により、磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレーム上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、急激な磁束密度の変化によりリードフレームに発生する渦電流の影響を抑え、電流センサに必要な高速応答性を備えた磁気センサを提供することができる。
【００３２】
以下に、具体的な実施例について説明する。しかしながら、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００３３】
［実施例１］
図１において、リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙の幅ｄ＝０．３０ｍｍ、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅Ｗ１＝０．３０ｍｍ、ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の幅Ｗ２＝０．３０ｍｍ、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さＬ１＝０．６４ｍｍ、ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の長さＬ２＝０．６４ｍｍ、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さＸｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの横の長さＸｌ＝３．６０ｍｍ、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さＹｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの縦の長さＹｌ＝２．３１ｍｍである場合について考える。リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙は、リードフレームの縦の長さＹｌを２等分にする位置に配置する。また、リードフレームの厚みを０．３ｍｍとし、リードフレームの材料の導電率は、９０％ＩＡＣＳとした。さらに、ホールセンサは、図５において、５Ｄｈ１＝０．２４ｍｍ、５Ｄｈ２＝０．１０ｍｍ、５Ｄｈ３＝０．１０ｍｍとなるようにダイパッド上に配置する。また、ホールセンサのチップ厚みは０．１４５ｍｍとする。
【００３４】
上記の条件で、磁束密度が１５ｍＴ／μｓで７５ｍＴまで急激に立ち上がり、その後７５ｍＴで安定した際のホールセンサの出力電圧波形の計算結果を図４ａ、図４ｂに示す。
【００３５】
図４ａ、図４ｂを参照すれば、本発明における出力応答が理想波形に対して最も近く、磁束密度が７５ｍＴに収束してから出力電圧が収束するのに数μｓしかかかっていないことが分かる。
【００３６】
この結果から分かるように、本発明により、磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、急激な磁束密度の変化によりリードフレームに発生する渦電流の影響を抑え、電流センサに必要な高速応答性を備えた磁気センサを提供することができる。
【００３７】
［比較例１］
図２に、比較例１に示す従来技術に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ２００の概略図を示す。図２において、磁気センサ２００は、ホールセンサ２０１と、信号処理ＩＣ２０２と、リードフレームのダイパッド２０５と、外部出力端子２０６と、パッケージ外形２０７とを備え、２Ｘｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ、２Ｘｌは、リードフレームのダイパッドの横の長さ、２Ｙｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ、２Ｙｌは、リードフレームのダイパッドの縦の長さを示す。
【００３８】
また、図６に、比較例１に示す従来技術に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図６００を示す。図６の拡大図６００には、ホールセンサ６０１と、ホールセンサがダイボンドされている金属片６０５とが、含まれ、６Ｄｈ１は、リードフレームのホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、６Ｄｈ２は、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、６Ｄｈ３は、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離を示す。
【００３９】
図２において、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ２Ｘｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの横の長さ２Ｘｌ＝３．６０ｍｍ、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ２Ｙｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの縦の長さ２Ｙｌ＝２．３１ｍｍである場合について考える。また、リードフレームの厚みを０．３ｍｍとし、リードフレームの材料の導電率は、９０％ＩＡＣＳとした。さらに、ホールセンサは、図６において、６Ｄｈ１＝０．２４ｍｍ、６Ｄｈ２＝０．１０ｍｍ、６Ｄｈ３＝０．１０ｍｍとなるようにダイパッド上に配置する。また、ホールセンサのチップ厚みは、０．１４５ｍｍとする。
【００４０】
上記の条件で、磁束密度が１５ｍＴ／μｓで７５ｍＴまで急激に立ち上がり、その後７５ｍＴで安定した際のホールセンサの出力電圧波形の計算結果を図４ａ、図４ｂに示す。
【００４１】
比較例１に示したように、リードフレームのダイパッドが１つの金属片から構成されている場合は、ホールセンサが渦電流の影響を大きく受けるため、磁束密度が７５ｍＴに収束してから出力電圧が収束するのに約２５μｓかかっており、本発明の磁気センサに対し応答性が著しく劣ることが分かる。
【００４２】
［比較例２］
図３に、比較例２に示す従来技術に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ３００の概略図を示す。図３において、磁気センサ３００は、ホールセンサ３０１と、信号処理ＩＣ３０２と、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝３０４と、リードフレームのダイパッド３０５と、外部出力端子３０６と、パッケージ外形３０７とを備え、３Ｗ１は、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅、３Ｌ１は、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さ、３Ｘｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ、３Ｘｌは、リードフレームのダイパッドの横の長さ、３Ｙｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ、３Ｙｌは、リードフレームのダイパッドの縦の長さを示す。
【００４３】
また、図７に比較例２に示す従来技術に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図７００を示す。図７の拡大図７００には、ホールセンサ７０１と、ホールセンサがダイボンドされている金属片７０５とが含まれ、７Ｄｈ１は、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、７Ｄｈ２は、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、７Ｄｈ３は、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離を示す。
【００４４】
図３において、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅３Ｗ１＝０．３０ｍｍ、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さ３Ｌ１＝１．８９ｍｍ、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ３Ｘｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの横の長さ３Ｘｌ＝３．６０ｍｍ、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ３Ｙｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの縦の長さ３Ｙｌ＝２．３１ｍｍである場合について考える。また、リードフレームの厚みを０．３ｍｍとし、リードフレームの材料の導電率は、９０％ＩＡＣＳとした。さらに、ホールセンサは、図５において、７Ｄｈ１＝０．２４ｍｍ、７Ｄｈ２＝０．１０ｍｍ、７Ｄｈ３＝０．１０ｍｍとなるようにダイパッド上に配置する。また、ホールセンサのチップ厚みは、０．１４５ｍｍとする。
【００４５】
上記の条件で、磁束密度が１５ｍＴ／μｓで７５ｍＴまで急激に立ち上がり、その後７５ｍＴで安定した際のホールセンサの出力電圧波形の計算結果を図４ａ、図４ｂに示す。
【００４６】
比較例２に示したように、リードフレームのダイパッドが溝を備えた１つの金属片から構成されている場合においても、ホールセンサが渦電流の影響を受けるため、磁束密度が７５ｍＴに収束してから出力電圧が収束するのに、約１５μｓかかっており、本発明の磁気センサに対し、応答性が著しく劣ることが分かる。
【００４７】
［実施例２］
実施例１に示した磁気センサにおいて、図１におけるホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さＹｈのみを短くし、Ｄｈ１を小さくすることにより、誘導起電力起因のホールセンサ１０１に、印加される磁束密度がどのように変わるか計算を行った。より具体的には、５Ｄｈ１＝０．００ｍｍ（Ｙｈ＝０．２６ｍｍ）、５Ｄｈ１＝０．０５ｍｍ（Ｙｈ＝０．３１ｍｍ）、５Ｄｈ１＝０．１０ｍｍ（Ｙｈ＝０．３６ｍｍ）、５Ｄｈ１＝０．１５ｍｍ（Ｙｈ＝０．４１ｍｍ）、５Ｄｈ１＝０．２０ｍｍ（Ｙｈ＝０．４６ｍｍ）の５つの場合において計算を行った。
【００４８】
図８に、各５Ｄｈ１の長さ（Ｙｈの長さ）と、渦電流起因のホールセンサに印加される磁束密度の関係の計算結果を示す。この結果より、５Ｄｈ１の長さは、短いほうが渦電流起因のホールセンサに印加される磁束密度は小さくなることが分かる。
【００４９】
しかしながら、ダイボンドの位置ばらつきもあるので５Ｄｈ１は、３０μｍ以上であることが好ましい。また、ダイボンドの位置精度を向上させるために、５Ｄｈ１は、１００μｍ以下であることが望ましい。
【００５０】
［実施例３］
実施例１に示した磁気センサにおいて、ホールセンサ１０１のチップ厚みのみを変化させて誘導起電力起因のホールセンサ１０１に印加される磁束密度がどのように変わるか計算を行った。より具体的には、ホールセンサ１０１のチップ厚ｔ＝０．１４５ｍｍ、０．２００ｍｍ、０．２５０ｍｍ、０．３００ｍｍ、０．３５０ｍｍ、０．４００ｍｍ、０．４５０ｍｍ、０．５００ｍｍの８つの場合において計算を行った。
【００５１】
図９に、ホールセンサのチップ厚ｔと渦電流起因のホールセンサに印加される磁束密度の関係の計算結果を示す。この結果より、ホールセンサ１０１のチップ厚が厚いほうが渦電流の影響を小さくできることが分かる。また、ホールセンサ１０１のチップ厚が０．３００ｍｍ以上あれば、渦電流の影響はほとんど変わらないことが分かる。これらの結果より、本発明の効果は、ホールセンサのチップ厚ｔはｔ＝０．１４５ｍｍあれば十分にある事が分かるが、ｔ＝０．３００ｍｍ以上にするとより効果が得られる事が分かる。
【００５２】
しかしながら、チップ厚が厚すぎると磁気センサのパッケージ厚みが厚くなってしまい、電流センサが備える空隙部を有する集磁用のコアの空隙部を拡げなければならなくなり、電流センサとしての感度や分解能を落としてしまうことから、ホールセンサ１０１のチップ厚は５００μｍ以下が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、電流センサ等に用いられる高速応答性を備えた磁気センサに関する。
【符号の説明】
【００５４】
１０１ ホールセンサ
１０２ 信号処理ＩＣ
１０３ リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙
１０４ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝
１０５ リードフレームのダイパッドを構成する電気的に絶縁された複数の金属片
１０６ 外部出力端子
１０７ パッケージ外形
ｄ リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙の幅
Ｗ１ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅
Ｗ２ ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の幅
Ｌ１ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さ
Ｌ２ ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の長さ
Ｘｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ
Ｘｌ リードフレームのダイパッドの横の長さ
Ｙｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ
Ｙｌ リードフレームのダイパッドの縦の長さ
２０１ ホールセンサ
２０２ 信号処理ＩＣ
２０５ リードフレームのダイパッド
２０６ 外部出力端子
２０７ パッケージ外形
２Ｘｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ
２Ｘｌ リードフレームのダイパッドの横の長さ
２Ｙｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ
２Ｙｌ リードフレームのダイパッドの縦の長さ
３０１ ホールセンサ
３０２ 信号処理ＩＣ
３０４ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝
３０５ リードフレームのダイパッド
３０６ 外部出力端子
３０７ パッケージ外形
３Ｗ１ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅
３Ｌ１ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さ
３Ｘｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ
３Ｘｌ リードフレームのダイパッドの横の長さ
３Ｙｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ
３Ｙｌ リードフレームのダイパッドの縦の長さ
５０１ ホールセンサ
５０５ ホールセンサがダイボンドされている金属片
５Ｄｈ１ ホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸｌ方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
５Ｄｈ２ ホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
５Ｄｈ３ ホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
６０１ ホールセンサ
６０５ ホールセンサがダイボンドされている金属片
６Ｄｈ１ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
６Ｄｈ２ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
６Ｄｈ３ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
７０１ ホールセンサ
７０５ ホールセンサがダイボンドされている金属片
７Ｄｈ１ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
７Ｄｈ２ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
７Ｄｈ３ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサ等に用いられる高速応答性を備えた磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ホールセンサは、磁束密度に比例して出力電圧が変化する。この特性を利用し、導体に流れる電流に比例して発生する磁束密度をホールセンサで検出することにより、導体に流れる電流量を測定するいわゆる電流センサなどに広く用いられていることはよく知られている。
【０００３】
一方、排出ガスの低減や燃費の向上を図るべく、内燃機関及び電動機（モータ）の双方を駆動源として用いるようにした、いわゆるハイブリッド自動車がよく知られている。このハイブリッド自動車には、一般に、車載バッテリから供給される直流電力を三相交流電力に変換するインバータ装置が設けられており、このインバータ装置で変換された三相交流電力が電力供給対象であるモータに供給される。また、このようなハイブリッド自動車では、インバータ装置内に設けられるＩＧＢＴ（絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ）などのパワーモジュールとモータとを接続する給電用の導体、例えば、バスバーやケーブルなどに電流センサが取り付けられている。そして、この電流センサを通じてバスバーやケーブルなどを流れる電流が検出されるとともに、検出された電流に基づいてモータに供給される電力が制御される。モータを効率よく回転させるためには、モータの電流を高速に高精度で検出し、制御を行う必要性があり、電流センサには、数μｓ程度の応答性が求められている。
【０００４】
また、電流センサは、一般に特許文献１の図１に記載されているように、被検出電流が流れる導体と、その導体を囲み、空隙部を有する集磁用のコアと、コアの空隙部に配置されるホールセンサもしくはリニアホールＩＣと、基板からなる。ここで、ハイブリッド自動車などのモータでは、数百アンペアの大電流が急激に変化するので、ホールセンサに印加される磁束密度も急激に変化する。その際、ホールセンサやリニアホールＩＣのリードフレームに渦電流が発生し、無視できない大きさの磁気ノイズが、ホールセンサやリニアホールＩＣに印加され、磁場に対する出力電圧の応答を遅らせるなどの影響を与えることはよく知られている。
【０００５】
ここで渦電流とは、印加された磁束密度の変化を打ち消す方向に金属内で電流がループを描いて流れる現象のことを言う。その渦電流により磁気ノイズが発生することは言うまでもない。
【０００６】
一方、渦電流の影響を抑えるために、ホールセンサと信号処理ＩＣが、同一のＳｉ基板上に形成されたモノリシックのリニアホールＩＣでは、特許文献２の図４Ｅに記載されるようにリードフレームのダイパッドに溝（切り込み）を入れることがよく知られている。この際、リードフレームのダイパッドのホールセンサの真下の位置に溝を入れることによりホールセンサに印加される渦電流起因の磁束密度が極小になるようにしている。ここで、リードフレームのダイパッドとは、ホールセンサやＩＣのダイが実装されるリードフレームを構成する金属片のことをいう。
【０００７】
さらに、近年は、電流センサを構成する部品点数を減少させ、電流センサを小型化するために、特許文献２に記載されているように、ホールセンサと、ホールセンサの信号処理部を備えたＩＣを１つのパッケージに封入したリニアホールＩＣが使用されつつある。この際に、ホールセンサの感度が高ければ高いほど高分解能で電流検出ができるので、感度の高い化合物半導体を導電層に用いたホールセンサが適していることはいうまでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２１４８１５号公報
【特許文献２】特開２００９−５４４１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、感度の高い化合物半導体のホールセンサを用いたリニアホールＩＣにおいては、通常、化合物半導体のホールセンサのチップサイズが小さいため、ホールセンサの真下のリードフレームのダイパッドに溝を入れることは困難であり、ホールセンサに印加される渦電流起因の磁束密度の影響を十分に抑制することができなかった。
【００１０】
また、化合物半導体のホールセンサのチップサイズを大きくすることは、ダイボンド精度の悪化やセンサパッケージの巨大化、さらにはコストの上昇を引き起こすため現実的ではない。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、急激な磁束密度の変化によりリードフレームに発生する渦電流の影響を抑え、電流センサに必要な高速応答性を備えた磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣとをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、前記リードフレームのダイパッドが互いに電気的に絶縁された２つ以上の複数の金属片から構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記リードフレームのダイパッドを構成する２つ以上の金属片の空隙を跨ぐ様に、前記ＩＣがリードフレームのダイパッド上にダイボンドされていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記リードフレームのダイパッドを構成する２つ以上の金属片のうち、いずれか一つが溝を備えていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３に記載の発明において、前記ホールセンサのチップがダイボンドされた、前記リードフレームのダイパッドを構成する１つの金属片の少なくとも１辺と、ホールセンサのチップの端との距離が０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４に記載の発明において、前記ホールセンサのチップ厚が１４５μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、急激な磁束密度の変化によりリードフレームに発生する渦電流の影響を抑え、電流センサに必要な高速応答性を備えた磁気センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ１００の概略図である。
【図２】比較例１に示す従来技術に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ２００の概略図である。
【図３】比較例２に示す従来技術に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ３００の概略図である。
【図４】図４（ａ）は、実施例と比較例での出力波形のグラフであり、図４（ｂ）は、実施例と比較例での出力波形の拡大グラフである。
【図５】本発明に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図である。
【図６】比較例１に示す従来技術に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図である。
【図７】比較例２に示す従来技術に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図である。
【図８】各５Ｄｈ１の長さ（Ｙｈの長さ）と、渦電流起因のホールセンサに印加される磁束密度の関係の計算結果である。
【図９】ホールセンサのチップ厚ｔと渦電流起因のホールセンサに印加される磁束密度の関係の計算結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ１００の概略図である。
【００２１】
図１において、本発明に係る磁気センサ１００は、ホールセンサ１０１と、信号処理ＩＣ１０２と、リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙１０３と、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝１０４と、リードフレームのダイパッドを構成する複数の金属片１０５と、外部出力端子１０６と、パッケージ外形１０７とを備え、ｄは、リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙の幅、Ｗ１は、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅、Ｗ２は、ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の幅、Ｌ１は、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さ、Ｌ２は、ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の長さ、Ｘｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ、Ｘｌは、リードフレームのダイパッドの横の長さ、Ｙｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ、Ｙｌは、リードフレームのダイパッドの縦の長さを示す。
【００２２】
図１で示すように、リードフレームのダイパッドを電気的に絶縁された２つ以上の複数の金属片から構成することにより、１個の金属片からダイパッドを構成した際よりも、磁場に垂直な各金属片の１つあたりの面積を縮小し、渦電流の発生の抑制を可能にしている。磁場に垂直な金属片の１つあたりの面積が小さいと渦電流が発生しにくくなることは、例えば、サイクロトロン運動する電子の回転半径を小さくするために、磁場を強くしなければならないことからも想像できる。小さい面積で同じ大きさの渦電流を流すためには、より大きな磁場変化が必要となることから、同じ大きさの磁場変化であれば、面積が小さいほうが渦電流の発生は抑えられる。
【００２３】
ここで、図１では、リードフレームのダイパッドを構成する電気的に絶縁された複数の金属片１０５は、２つの金属片から構成しているが、ダイパッドを構成する金属片の数が多ければ、多いほど各金属片の面積は小さくなり、より渦電流を抑制できることは言うまでもない。ただし、金属片の数が増えすぎると空隙の面積が大きくなりリードフレームの強度が落ちるので、適宜最適な金属片の数を決める必要がある。
【００２４】
また、信号処理ＩＣ１０２を、リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙１０３を跨ぐように配置することにより、渦電流の発生を抑制するとともに、信号処理ＩＣ１０２への磁気ノイズの影響を小さくし磁気ノイズによるＩＣの誤動作を防止する。
【００２５】
さらに、リードフレームのダイパッドを構成する電気的に絶縁された複数の金属片１０５のいずれか１つが溝を備えることによってさらに渦電流の発生を抑制する。ここで、図1では、各金属片が1つずつ溝を備えているが、これらに限定するものでないことは言うまでもない。
【００２６】
ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さＸｈと縦の長さＹｈは、リードフレームのダイパッドの横の長さＸｌと縦の長さＹｈに対してそれぞれを十分短くし、ホールセンサ１０１とリードフレームのホールセンサ用のダイパッドの凸部の外周を極力近づける。これによりホールセンサ１０１に印加される渦電流起因の磁束密度が抑えられる。
【００２７】
ここで、図５に、本発明に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図５００を示す。図５の拡大図５００には、ホールセンサ５０１と、ホールセンサがダイボンドされている金属片５０５とが、含まれ、５Ｄｈ１は、リードフレームのホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸ１方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、５Ｄｈ２は、リードフレームのホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、５Ｄｈ３は、リードフレームのホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離を示す。ホールセンサ５０１のチップの端から、リードフレームのダイパッドを構成する１つの金属片の少なくとも１辺からの距離が、つまり、５Ｄｈ１、５Ｄｈ２、５Ｄｈ３のいずれかが、０μｍ以上１００μｍ以下となるようにする。これにより、ホールセンサ５０１に印加される渦電流起因の磁束密度を小さくすることが可能となる。
【００２８】
さらに、ホールセンサ５０１のチップ厚を１４５μｍ以上とすることにより、リードフレームよりホールセンサを遠ざけ、ホールセンサ５０１に印加される渦電流起因の磁束密度を小さくすることが可能となる。この際、チップ厚は、３００μｍ以上あれば渦電流の影響は十分小さくなるが、チップ厚が厚すぎると磁気センサのパッケージ厚みが厚くなってしまい、電流センサが備える空隙部を有する集磁用のコアの空隙部を拡げなければならなくなり、電流センサとしての感度や分解能を落としてしまうことから、ホールセンサ５０１のチップ厚は、５００μｍ以下が望ましい。
【００２９】
一方、リードフレームのダイパッド５０５を構成する金属片は、銅、金、銀、チタン、タングステン、クロムなどを含む導電材料の金属材からなる。抵抗率の高い材料のほうが渦電流を抑制できることは言うまでもない。また、リードフレームのダイパッド５０５の厚みは薄いほうがリードフレームのシート抵抗が上がるため、渦電流を抑制できることは言うまでもない。
【００３０】
ここで、図１、２、３及び図５、６、７において、磁気センサを樹脂モールドする前の状態における、リードフレームのダイパッドを構成する複数または１つの金属片を、リードフレームに支持するために存在する一般に吊りピンと呼ばれる部位は、金属片に対して十分小さく渦電流には寄与しないので図中には記載はしていないが、適宜最適な位置に吊りピンを配置させることが必要であることは言うまでもない。
【００３１】
以上より、本発明により、磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレーム上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、急激な磁束密度の変化によりリードフレームに発生する渦電流の影響を抑え、電流センサに必要な高速応答性を備えた磁気センサを提供することができる。
【００３２】
以下に、具体的な実施例について説明する。しかしながら、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００３３】
［実施例１］
図１において、リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙の幅ｄ＝０．３０ｍｍ、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅Ｗ１＝０．３０ｍｍ、ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の幅Ｗ２＝０．３０ｍｍ、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さＬ１＝０．６４ｍｍ、ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の長さＬ２＝０．６４ｍｍ、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さＸｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの横の長さＸｌ＝３．６０ｍｍ、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さＹｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの縦の長さＹｌ＝２．３１ｍｍである場合について考える。リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙は、リードフレームの縦の長さＹｌを２等分にする位置に配置する。また、リードフレームの厚みを０．３ｍｍとし、リードフレームの材料の導電率は、９０％ＩＡＣＳとした。さらに、ホールセンサは、図５において、５Ｄｈ１＝０．２４ｍｍ、５Ｄｈ２＝０．１０ｍｍ、５Ｄｈ３＝０．１０ｍｍとなるようにダイパッド上に配置する。また、ホールセンサのチップ厚みは０．１４５ｍｍとする。
【００３４】
上記の条件で、磁束密度が１５ｍＴ／μｓで７５ｍＴまで急激に立ち上がり、その後７５ｍＴで安定した際のホールセンサの出力電圧波形の計算結果を図４ａ、図４ｂに示す。
【００３５】
図４ａ、図４ｂを参照すれば、本発明における出力応答が理想波形に対して最も近く、磁束密度が７５ｍＴに収束してから出力電圧が収束するのに数μｓしかかかっていないことが分かる。
【００３６】
この結果から分かるように、本発明により、磁気を検出するホールセンサと、前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣをリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、急激な磁束密度の変化によりリードフレームに発生する渦電流の影響を抑え、電流センサに必要な高速応答性を備えた磁気センサを提供することができる。
【００３７】
［比較例１］
図２に、比較例１に示す従来技術に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ２００の概略図を示す。図２において、磁気センサ２００は、ホールセンサ２０１と、信号処理ＩＣ２０２と、リードフレームのダイパッド２０５と、外部出力端子２０６と、パッケージ外形２０７とを備え、２Ｘｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ、２Ｘｌは、リードフレームのダイパッドの横の長さ、２Ｙｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ、２Ｙｌは、リードフレームのダイパッドの縦の長さを示す。
【００３８】
また、図６に、比較例１に示す従来技術に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図６００を示す。図６の拡大図６００には、ホールセンサ６０１と、ホールセンサがダイボンドされている金属片６０５とが、含まれ、６Ｄｈ１は、リードフレームのホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、６Ｄｈ２は、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、６Ｄｈ３は、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離を示す。
【００３９】
図２において、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ２Ｘｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの横の長さ２Ｘｌ＝３．６０ｍｍ、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ２Ｙｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの縦の長さ２Ｙｌ＝２．３１ｍｍである場合について考える。また、リードフレームの厚みを０．３ｍｍとし、リードフレームの材料の導電率は、９０％ＩＡＣＳとした。さらに、ホールセンサは、図６において、６Ｄｈ１＝０．２４ｍｍ、６Ｄｈ２＝０．１０ｍｍ、６Ｄｈ３＝０．１０ｍｍとなるようにダイパッド上に配置する。また、ホールセンサのチップ厚みは、０．１４５ｍｍとする。
【００４０】
上記の条件で、磁束密度が１５ｍＴ／μｓで７５ｍＴまで急激に立ち上がり、その後７５ｍＴで安定した際のホールセンサの出力電圧波形の計算結果を図４ａ、図４ｂに示す。
【００４１】
比較例１に示したように、リードフレームのダイパッドが１つの金属片から構成されている場合は、ホールセンサが渦電流の影響を大きく受けるため、磁束密度が７５ｍＴに収束してから出力電圧が収束するのに約２５μｓかかっており、本発明の磁気センサに対し応答性が著しく劣ることが分かる。
【００４２】
［比較例２］
図３に、比較例２に示す従来技術に係るホールセンサとＩＣとリードフレームを含む磁気センサ３００の概略図を示す。図３において、磁気センサ３００は、ホールセンサ３０１と、信号処理ＩＣ３０２と、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝３０４と、リードフレームのダイパッド３０５と、外部出力端子３０６と、パッケージ外形３０７とを備え、３Ｗ１は、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅、３Ｌ１は、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さ、３Ｘｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ、３Ｘｌは、リードフレームのダイパッドの横の長さ、３Ｙｈは、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ、３Ｙｌは、リードフレームのダイパッドの縦の長さを示す。
【００４３】
また、図７に比較例２に示す従来技術に係るホールセンサがダイボンドされている金属片の拡大図７００を示す。図７の拡大図７００には、ホールセンサ７０１と、ホールセンサがダイボンドされている金属片７０５とが含まれ、７Ｄｈ１は、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、７Ｄｈ２は、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離、７Ｄｈ３は、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離を示す。
【００４４】
図３において、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅３Ｗ１＝０．３０ｍｍ、ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さ３Ｌ１＝１．８９ｍｍ、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ３Ｘｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの横の長さ３Ｘｌ＝３．６０ｍｍ、ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ３Ｙｈ＝０．５０ｍｍ、リードフレームのダイパッドの縦の長さ３Ｙｌ＝２．３１ｍｍである場合について考える。また、リードフレームの厚みを０．３ｍｍとし、リードフレームの材料の導電率は、９０％ＩＡＣＳとした。さらに、ホールセンサは、図５において、７Ｄｈ１＝０．２４ｍｍ、７Ｄｈ２＝０．１０ｍｍ、７Ｄｈ３＝０．１０ｍｍとなるようにダイパッド上に配置する。また、ホールセンサのチップ厚みは、０．１４５ｍｍとする。
【００４５】
上記の条件で、磁束密度が１５ｍＴ／μｓで７５ｍＴまで急激に立ち上がり、その後７５ｍＴで安定した際のホールセンサの出力電圧波形の計算結果を図４ａ、図４ｂに示す。
【００４６】
比較例２に示したように、リードフレームのダイパッドが溝を備えた１つの金属片から構成されている場合においても、ホールセンサが渦電流の影響を受けるため、磁束密度が７５ｍＴに収束してから出力電圧が収束するのに、約１５μｓかかっており、本発明の磁気センサに対し、応答性が著しく劣ることが分かる。
【００４７】
［実施例２］
実施例１に示した磁気センサにおいて、図１におけるホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さＹｈのみを短くし、Ｄｈ１を小さくすることにより、誘導起電力起因のホールセンサ１０１に、印加される磁束密度がどのように変わるか計算を行った。より具体的には、５Ｄｈ１＝０．００ｍｍ（Ｙｈ＝０．２６ｍｍ）、５Ｄｈ１＝０．０５ｍｍ（Ｙｈ＝０．３１ｍｍ）、５Ｄｈ１＝０．１０ｍｍ（Ｙｈ＝０．３６ｍｍ）、５Ｄｈ１＝０．１５ｍｍ（Ｙｈ＝０．４１ｍｍ）、５Ｄｈ１＝０．２０ｍｍ（Ｙｈ＝０．４６ｍｍ）の５つの場合において計算を行った。
【００４８】
図８に、各５Ｄｈ１の長さ（Ｙｈの長さ）と、渦電流起因のホールセンサに印加される磁束密度の関係の計算結果を示す。この結果より、５Ｄｈ１の長さは、短いほうが渦電流起因のホールセンサに印加される磁束密度は小さくなることが分かる。
【００４９】
しかしながら、ダイボンドの位置ばらつきもあるので５Ｄｈ１は、３０μｍ以上であることが好ましい。また、ダイボンドの位置精度を向上させるために、５Ｄｈ１は、１００μｍ以下であることが望ましい。
【００５０】
［実施例３］
実施例１に示した磁気センサにおいて、ホールセンサ１０１のチップ厚みのみを変化させて誘導起電力起因のホールセンサ１０１に印加される磁束密度がどのように変わるか計算を行った。より具体的には、ホールセンサ１０１のチップ厚ｔ＝０．１４５ｍｍ、０．２００ｍｍ、０．２５０ｍｍ、０．３００ｍｍ、０．３５０ｍｍ、０．４００ｍｍ、０．４５０ｍｍ、０．５００ｍｍの８つの場合において計算を行った。
【００５１】
図９に、ホールセンサのチップ厚ｔと渦電流起因のホールセンサに印加される磁束密度の関係の計算結果を示す。この結果より、ホールセンサ１０１のチップ厚が厚いほうが渦電流の影響を小さくできることが分かる。また、ホールセンサ１０１のチップ厚が０．３００ｍｍ以上あれば、渦電流の影響はほとんど変わらないことが分かる。これらの結果より、本発明の効果は、ホールセンサのチップ厚ｔはｔ＝０．１４５ｍｍあれば十分にある事が分かるが、ｔ＝０．３００ｍｍ以上にするとより効果が得られる事が分かる。
【００５２】
しかしながら、チップ厚が厚すぎると磁気センサのパッケージ厚みが厚くなってしまい、電流センサが備える空隙部を有する集磁用のコアの空隙部を拡げなければならなくなり、電流センサとしての感度や分解能を落としてしまうことから、ホールセンサ１０１のチップ厚は５００μｍ以下が望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、電流センサ等に用いられる高速応答性を備えた磁気センサに関する。
【符号の説明】
【００５４】
１０１ ホールセンサ
１０２ 信号処理ＩＣ
１０３ リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙
１０４ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝
１０５ リードフレームのダイパッドを構成する電気的に絶縁された複数の金属片
１０６ 外部出力端子
１０７ パッケージ外形
ｄ リードフレームのダイパッドを構成する金属片間の空隙の幅
Ｗ１ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅
Ｗ２ ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の幅
Ｌ１ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さ
Ｌ２ ホールセンサがダイボンドされていない金属片が備える溝の長さ
Ｘｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ
Ｘｌ リードフレームのダイパッドの横の長さ
Ｙｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ
Ｙｌ リードフレームのダイパッドの縦の長さ
２０１ ホールセンサ
２０２ 信号処理ＩＣ
２０５ リードフレームのダイパッド
２０６ 外部出力端子
２０７ パッケージ外形
２Ｘｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ
２Ｘｌ リードフレームのダイパッドの横の長さ
２Ｙｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ
２Ｙｌ リードフレームのダイパッドの縦の長さ
３０１ ホールセンサ
３０２ 信号処理ＩＣ
３０４ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝
３０５ リードフレームのダイパッド
３０６ 外部出力端子
３０７ パッケージ外形
３Ｗ１ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の幅
３Ｌ１ ホールセンサがダイボンドされている金属片が備える溝の長さ
３Ｘｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の横の長さ
３Ｘｌ リードフレームのダイパッドの横の長さ
３Ｙｈ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の縦の長さ
３Ｙｌ リードフレームのダイパッドの縦の長さ
５０１ ホールセンサ
５０５ ホールセンサがダイボンドされている金属片
５Ｄｈ１ ホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸｌ方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
５Ｄｈ２ ホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
５Ｄｈ３ ホールセンサ用のダイパッドの凸部のＸｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
６０１ ホールセンサ
６０５ ホールセンサがダイボンドされている金属片
６Ｄｈ１ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
６Ｄｈ２ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
６Ｄｈ３ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の２Ｘｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
７０１ ホールセンサ
７０５ ホールセンサがダイボンドされている金属片
７Ｄｈ１ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と平行な端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
７Ｄｈ２ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と垂直な一方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
７Ｄｈ３ ホールセンサ用のダイパッドの凸部の３Ｘｌ方向と垂直な他方の端と、それに対向するホールセンサのチップ端との距離
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気を検出するホールセンサと、
前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣと
をリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、前記リードフレームのダイパッドが互いに電気的に絶縁された２つ以上の複数の金属片から構成されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記リードフレームのダイパッドを構成する２つ以上の金属片の空隙を跨ぐ様に、前記ＩＣがリードフレームのダイパッド上にダイボンドされていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記リードフレームのダイパッドを構成する２つ以上の金属片のうち、いずれか１つが溝を備えていることを特徴とした請求項１または２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記ホールセンサのチップがダイボンドされた、前記リードフレームのダイパッドを構成する１つの金属片の少なくとも１辺と、ホールセンサのチップの端との距離が０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記ホールセンサのチップ厚が１４５μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項１】
磁気を検出するホールセンサと、
前記ホールセンサの駆動や信号処理を行うためのＩＣと
をリードフレームのダイパッド上に別々にダイボンドにより配置し、かつ１つのパッケージ内に封入されている磁気センサにおいて、前記リードフレームのダイパッドが互いに電気的に絶縁された２つ以上の複数の金属片から構成されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記リードフレームのダイパッドを構成する２つ以上の金属片の空隙を跨ぐ様に、前記ＩＣがリードフレームのダイパッド上にダイボンドされていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記リードフレームのダイパッドを構成する２つ以上の金属片のうち、いずれか１つが溝を備えていることを特徴とした請求項１または２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記ホールセンサのチップがダイボンドされた、前記リードフレームのダイパッドを構成する１つの金属片の少なくとも１辺と、ホールセンサのチップの端との距離が０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記ホールセンサのチップ厚が１４５μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−９６７８９（Ｐ２０１３−９６７８９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３８６９１（Ｐ２０１１−２３８６９１）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【出願人】（３０３０４６２７７）旭化成エレクトロニクス株式会社 (840)
【Ｆターム（参考）】
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