JPH0734034B2 - 磁気抵抗センサーとその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁気式エンコーダーあるいはVTR等に使用さ
れる強磁性薄膜からなるMR（磁気抵抗）センサーおよび
その製造法に関する。

［従来の技術］ 近年、磁気式エンコーダーあるいはVTR用のキャプスタ
ンモーターを精密に制御する目的で強磁性薄膜からなる
MRセンサーが使用されており、モーターの精密制御には
このセンサーが必要不可欠となってきている。

第12図には、このMRセンサーを使用したVTRキャプスタ
ンモーターの一例の断面図を示した。この例の場合、図
面上の符号15はローターヨーク、符号16はロータマグネ
ット、符号13′は微小なピッチＮ極,S極が交互に着磁さ
れているFGマグネットをそれぞれ示し、これらは回転子
部分を構成している。

また符号17はモーター駆動用のステータコイル、18はケ
ースを示している。符号14は樹脂製のホルダー14Hに固
定されたMRセンサーであり、その磁気検知部位がFGマグ
ネット13′に対向するように配置する。モーターの回転
制御は、MRセンサーの出力信号を利用してなされる。14
MはMRセンサーのリードボンディング部を樹脂で補強し
たモールド部であり、符号７はMRセンサーと回路基板19
とを電気的に接続するためのリード部を示している。

FGマグネットは通常微細なピッチで着磁されており、そ
の磁界強度も小さい。そのため、モーターの回転制御を
するのに必要な出力信号を得るためには、MRセンサー14
の磁気検知部とFGマグネット13′とのギャップを適正
に、すなわち80〜120μｍ程度に保つ必要がある。その
ギャップが大きすぎると磁界強度が弱まるため、所要の
出力が得られなくなる。一方モールドによる端子部の補
強は、少なくとも300μｍ程度の厚みが必要である。し
たがって、第13図のごとく、MRセンサーの磁気検知部14
Sをモールド部位14Mと共にFGマグネット13に対向させた
としても所望の出力は得られないので、通常は第14図の
ように、モールド部14MをFGマグネット13から避けて、
磁気検知部位14SとFGマグネットとが適正なギャップを
保つことのできるように、MRセンサーを配置する。

第15図（Ａ）には、樹脂製のホルダーに装着する前の従
来のMRセンサーの正面図を、同部（Ｂ）にはその断面図
を示した。図中１はガラス基板、14SはMRセンサー14の
磁気検知部、14Wは配線部、14Tは端子部、14SBはハンダ
によるボンディング部をそれぞれ示し、14Mはボンディ
ング部のモールド補強部を、７はリードを示している。
また、14Pは無機材料からなる保護膜を示している。ハ
ンダでのボンディングは自動化を図りにくく、そのた
め、自動化の容易なワイヤーボンディング法と比較し
て、ボンディング工程の合理化が図りにくい。また必要
とするボンディングパッドの面積が大きいため、素子の
小型化が図り難い。

また、ボンディング部を露出させた状態では電気的なシ
ョートが発生しやすかったり、接続部からリードが剥離
したりするため、そういう不具合をなくす目的でボンデ
ィング部をモールド補強する。ハンダボンディングの場
合、その融点が低いためモールド補強する際に、耐熱性
が高く、モールド時の形状安定性が優れ、さらにモール
ドコストの安価なトランスファーモールド法を適用する
ことができない。そのためボンディング部の補強は、エ
ポキシ等の樹脂を塗布またはポッティングすることによ
り行っていた。このポッティングによるモールドは、形
状の安定性および再現性が悪い。すなわち、この方法で
はモールド樹脂の硬化時に、端子部より上面、つまりセ
ンサー部方向に樹脂が流れる等の問題も生ずる。そのた
め従来は、センサー部下端とモールド部上端とのスペー
スは、そのマージンを見込んで大きくとる必要があっ
た。そのため、センサーペレットを含め、MRセンサーを
小さくすることができなかった。

従って、ハンダボンディングをベースにした素子の組立
は、ボンディングやモールドの自動化、形状安定性およ
び素子の小型化という点で大きな問題があった。また、
さらにハンダによる接続では「ハンダ耐熱試験」等の高
温熱負荷試験での信頼性が悪いという問題もあった。ま
た、回路基板へ取り付ける際も、基板および周囲の雰囲
気全体を200℃以上に加熱する「リフロー工程」には耐
えることができない。従って、「リフロー工程」導入に
よる‘回転基板組立合理化’を図ることができないとい
う問題もあった。

第15図には、ペレット上の端子部とリードとの接続がワ
イヤーでなされている他の従来素子の断面構造を示す。

この素子は、平坦な基板１′上に磁気検知部２′，配線
部３′および端子電極４′を有するペレットの磁気検知
部上に保護膜50を形成し、ペレットとリード７とをワイ
ヤー６′で接続し、さらに磁気検知部上を一定の厚みで
樹脂が覆うように、熱硬化性樹脂９″でモールドしたも
のである。通常、このモールドはトランスファー成形に
より自動的におこなわれる。従って組立も先の例と比較
すると、省力化されており、組立コストを低く押えるこ
とができる。また、このようなワイヤーボンディング構
造をとることにより、「ハンダ耐熱試験」等の高温熱負
荷テストでの信頼性を高くすることができる。

しかし、このような構造ではトランスファーモールドを
行った際に、磁気検知部表面上を覆う樹脂の厚さを一定
厚みに制御することは非常に困難である。なぜなら、MR
センサーを製作する際、ペレットはシリコンやガラス等
のウエハー上で同時に多数個形成されるが、そのウエハ
ーは通常、同一ウエハー内での厚み公差は少ないもの
の、ウエハー間で絶対値40〜100μｍ程度の公差を有し
ている。すなわちそれを個々に分離したペレットにおい
ても、同一ペレット内での厚みばらつきは少ないとして
も、ペレット間での厚みのばらつきは同程度となる。そ
のため、ワイヤーボンディングを終えたペレット付きの
リードを、トランスファーモールド用の金型にセットし
た際、ペレット上面、すなわちペレットのモールドされ
る面と金型とのギャップを常に一定にすることができな
い。従って、磁気検知部表面上を覆う樹脂の厚さを一定
厚みにすることができなくなる。

そのため、先にも述べたように、このような素子は例え
ば第11図あるいは第13図に示した状態で使用されるが、
磁気検知部上面を覆っているモールド樹脂厚が一定でな
いので、磁気検知部と磁気信号源とのギャップを適正に
保つことが難しいという問題があった。従って、安定し
て必要な出力を得ることができなかった。

また、前記のような不具合をなくす目的で、ウエハーを
選別あるいは研磨することにより、ペレットの厚みのば
らつきを少なくすることも可能ではある。しかし、そう
したとしても、厚みのばらつきを完全になくすことは不
可能である。実際には、絶対値で40μｍ程度が限界であ
るので、磁気検知部と磁気信号源とのギャップのばらつ
きは組付け精度を考慮するとさらに大きくなり、出力も
安定しない。また、ウエハーを選別あるいは研磨すると
コストも非常に高いという問題もある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、以上説明したような従来の問題点を解
消し、磁気検知部が露出した、耐熱性の高いMRセンサー
を提供することにある。

また、ペレットの厚みのばらつきを吸収し、容易に安定
して磁気検知部を露出させることができ、前記MRセンサ
ーを効率よく組立のできる、量産性の優れたMRセンサー
の製造法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために本発明によるMRセンサ
ーは、強磁性薄膜からなる磁気検知部がモールド樹脂に
よって覆われていない樹脂成形モールド型磁気抵抗セン
サーにおいて、表面に磁気検知部および端子電極部を有
する素子ペレットが、その背面の少なくとも一部におい
て、リードアイランドの一方の面上に接着されており、
前記端子電極とリードとの接続がワイヤーによりなさ
れ、かつ前記リードアイランドの他方の面に弾性を有す
る樹脂薄層が形成されていることを特徴とする。

ここで、樹脂薄層の厚さは50μｍ以上、かつ300μｍ以
下が良い。

本発明製造方法は、MRセンサーペレットを該ペレットの
背面の少なくとも一部においてリードアイランド上に接
着する工程、前記ペレットとリードとの電気的接続をワ
イヤーボンディングにより行う工程、前記リードアイラ
ンドの裏面の少なくとも一部に弾性を有する樹脂を塗布
または接着する工程、前記ペレットの磁気検知部形成面
が上金型に密着するように、下金型に設けられたピンに
より前記樹脂の表面を押圧して前記ペレットを上金型に
押しあてる工程、および前記金型内に樹脂を注入し樹脂
成形モールドする工程を含むことを特徴とする。

ここで、ペレット上面が押し当てられる金型面の表面粗
さが１μｍ以下であると良い。

［作 用］ 本発明においては、磁気検知部がモールド樹脂で覆われ
ることなく露出しているので、磁気信号源に対して適正
なギャップでMRセンサーを配置させることが、容易にし
かも安定して行える。

さらに、本発明によるMRセンサーはワイヤーボンディン
グ，樹脂成形モールドという自動化対応のプロセスにて
製造が行えるので、耐熱性の高いMRセンサーを低コスト
で再現性よく製作することができる。特にリードアイラ
ンドの裏面に弾性を有する樹脂が形成されているので、
モールド工程の制御性がよい。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を説明する。

第１図には、本発明MRセンサーの例として、ガラス基板
を用いたMRセンサーの構造例を示した。第１図（Ａ）は
正面図、（Ｂ）は断面図である。図中１はガラス基板、
２は強磁性薄膜、2Sは強磁性薄膜からなる磁気検知部、
３は導電材料からなる配線部、４は端子電極、５は無機
系の材料からなる保護膜をそれぞれ示している。また、
ガラス基板からなるMRセンサーペレットが接着固定され
ているリードアイランドの反対面には、弾性を有する樹
脂８が接着してあり、磁気検知部2S上には、樹脂が覆っ
ていない構造となっている。また、熱硬化性モールド樹
脂９は、ペレット上の端子部、ワイヤー６およびリード
部７をモールド補強している。

つぎに、この本発明MRセンサーの製造法について述べ
る。まず、第２図（Ａ）に正面図を、（Ｂ）に断面図を
示すように、所要のウエハプロセスを経たペレット10
1、すなわち磁気検知部2S、無機保護膜５、端子電極４
が形成されたペレットをリードアイランド7I上に接着す
る。接着剤としては特に限定はないが、Agペースト等が
一般的に用いられる。なおすべての図において、この接
着層の記載は省略してある。つぎに第３図（Ａ）に正面
図を、（Ｂ）に断面図を示すようにワイヤー６によりMR
センサーペレットとリードとの電気的接続を行う。つい
で、第４図（Ａ）に正面図を、（Ｂ）に断面図を示すよ
うにペレットを接着してあるアイランドの反対面に弾性
を有する樹脂８を接着する。つぎに、そのペレット付き
リードを金型にセットする。その際に磁気検知部形成面
と上金型の一部とが、密着するように第４図の樹脂部分
８を下金型に設けられたピンにて押えるようにする。つ
いで、樹脂成形モールドすることにより、第１図のMRセ
ンサーが完成する。なお、樹脂８は接着でなく塗布によ
って形成することができる。

このように本発明では、リードアイランドの一部に接着
または塗布された弾性を有する樹脂層８を介して、磁気
検知部を上金型に押し当てるので、磁気検知部形成面を
損傷させることなくモールドすることができる。さら
に、樹脂層８の弾性を利用することにより、ペレットの
厚み公差を吸収し、安定してペレット上の磁気検知部を
上金型に押し当てることができる。例えば、ペレットの
厚みのばらつきが絶対値で50μｍあったとしても、リー
ドアイランドに接着された樹脂層８を50μｍ以上押しつ
ぶすように金型を設計しておけば、常に磁気検知部形成
面を上金型に押し当てることができる。実用上は、ウエ
ハーの厚み公差は一般に、絶対値で50μｍ以上のものが
多い。従って、樹脂層８の厚みも50μｍ以上が好まし
い。また、その厚みの上限としては、リードアイランド
背面のモールド厚みを考慮すると、300μｍ以下が好ま
しいといえる。樹脂層８の材料としては、弾性を有した
ものならばなんでもよいが、モールド時の金型温度が高
いので、耐熱性の高い材料が好ましい。そういう点で、
シリコン系の樹脂は好ましいものである。また、変性ア
クリレート系の樹脂でも問題はない。

またさらには、シリコン系の樹脂等を塗布するのと同等
の効果を得るために、弾性を有するラバー等を接着剤を
介して接着することも等しく用いることができる。

なお磁気検知部形成面を上金型に押し当てたさいに、磁
気検知部面が破損したりしないように、無機系の材料か
らなる保護膜５の上に、さらに有機系の材料、すなわち
ポリイミドあるいはソルダーレジスト等の樹脂をさらに
塗布することもある。

トランスファーモールド用の樹脂は、非常に流れがよ
く、わずかな隙間でも樹脂が入り込んでいく。従ってモ
ールド時に、ペレット上の磁気検知部形成面を上金型に
押し当てても、上金型のその部位に凹凸があればモール
ド樹脂が流れ込み、ペレットの表面に付着してしまう。
実用上は、ペレット表面に10μｍ程度樹脂が付着して
も、支障はないが、表面に樹脂がないほうが、さらに好
ましい。第１表には、上金型表面粗さとモールド後ペレ
ット表面へ流れ込んだ樹脂厚を示している。表面粗さ
が、１μｍ以下になると樹脂の流れ込みがなくなるの
で、上金型の表面粗さは１μｍ以下であることが好まし
い。

また、モールド用の樹脂としてはトランスファーモール
ド時に使用されるエポキシ系を代表とする熱硬化性樹脂
と同等に熱可塑性樹脂も用いることができる。ただし、
ハンダ耐熱に関しては、樹脂が熱可塑性であるので、ト
ランスファーモールドで使用される熱硬化性樹脂と比較
すると不利ではあるが、PPS,PBT等の耐熱性の高い樹脂
を用いれば問題はない。

またさらに、トランスファーモールド等の金型によるモ
ールド後、第５図に示すようにペレットの接着されてい
るリードアイランドの反対面側に樹脂９′を塗布モール
ドしても、なんら支障はない。樹脂９′を塗布モールド
することにより、MRセンサーの表面をフラットにするこ
とができ、またその部位から水分浸入等を防止すること
ができ、信頼性が向上する。樹脂９′の材料としては、
特に限定はないが、耐湿性等の信頼性が高いエポキシ系
の樹脂やシリコン系、ポリイミド等の材料が好ましい。

本発明に適用しうるペレット構造としては、これまで述
べてきた構造以外のものもある。第６図はそのようなペ
レット構造の例を示し、図（Ａ）は正面図、図（Ｂ）は
断面図である。第６図に示したペレットは段差のあるセ
ラミック１′の上面にガラス層９をグレーズしたもので
ある。また、このグレーズ層は基板全体に形成されてい
たとしてもなんら支障はない。

第７図（Ａ），（Ｂ）は本発明の適用しうるペレット構
造の他の例を示したものである。この例では磁気検知部
形成部位にのみ、フラットなセラミック基板１″上にガ
ラスグレーズ層を設けている。素子磁気特性を最大限に
引き出すためには磁気検知部形成部位の表面はフラット
な方が望ましいので、セラミック上に直接磁気検知部を
形成するよりも、第６図あるいは第７図のように、磁気
検知部の形成部位にガラスグレーズ膜があるほうが、好
ましい。

また、このような段差を有する基板は、セラミック以外
にも、ガラスを機械加工したりSiウエハーをエッチング
加工したりすることによっても製作することが可能であ
り、それらの基板も本発明に用いることができる。

実施例１ 本発明の第１の実施例として、第５図に示した断面構造
を有するMRセンサーについて説明する。まず、本MRセン
サーの製作手順について、第５図を参照しながら、以下
に述べる。ガラス基板１に、強磁性体からなる磁気検知
部２および配線部３を形成した。ついで、端子部４を形
成した。次に、SiO₂からなる保護膜５を所要の形状に付
着形成し、さらにその上にソルダーレシスト５′を所要
形状に塗布，硬化させた。ここまでの工程は、ウエハー
状態で行われるので、実際には多数のMRセンサーペレッ
トが、同一ウエハー上に同時に形成されている。つい
で、そのウエハーをダイシングすることにより、ペレッ
ト上に個々に分離した。

次に、そのペレットをリードアイランドにダイボンディ
ングすることにより、接着固定した。ついで、ワイヤー
６でペレットの端子部とリードとを接続し、そのつぎ
に、シリコン系の樹脂８をリードアイランドの反対面に
塗布した。ついで、モールドをするために、ペレット付
きのリードフレームを金型にセットした。その際、金型
構造は、下金型にある固定ピンにてシリコン系樹脂８を
介し、磁気検知部が上金型に押し当てられる構造となっ
ている。金型セット後、エポキシ系の熱硬化性樹脂９の
注入、すなわちトランスファーモールドを行い、ついで
固定ピンのくぼみのあった部位にエポキシ樹脂９′をポ
ッティングし、MRセンサーの裏面をフラットにした。こ
のようにして、第１の実施例を製作した。

第２表には、従来のハンダボンディングによるMRセンサ
ーと本実施例とのハンダリフロー試験での特性変動の値
を比較して示した。本実施例のセンサーは、従来例に比
べ特性変動が非常に小さい。

実施例２ 第８図に本発明の他の実施例の断面を示す。本実施例は
実施例１におけるシリコン系樹脂８の塗布にかえ、シリ
コンゴム８′をエポキシ系樹脂８″で接着したものであ
る。他の製造工程は実施例１と同様である。下金型のピ
ンでシリコンゴム８′を押えて上金型に押し当て、モー
ルド樹脂を注入することによって、センサー面がモール
ドされていない素子が作製される。

実施例３ 第９図には、第６図に示されているようなペレットを用
いて製作されたMRセンサーの断面構造を載せた。製造法
は、実施例１と同様である。このペレットは、磁気検知
部と端子部との間に段差がある。そのため、第９図のご
とく、磁気検知部形成面とモールド面がほぼ同一面にな
るようにモールドすることができる。このような断面構
造を持つ素子は、第10図に示されているごとく、磁気信
号源（FGマグネット）13に対向させた場合に有利な構造
であるといえる。すなわち磁気信号源と磁気検知部形成
面とのギャップを任意に設定することができるからであ
る。

実施例４ 第11図には、第７図に示されているようなペレットの磁
気検知部形成面上にポリイミドからなる保護膜５″をさ
らに塗布したMRセンサーペレットを用いて製作されたMR
センサーの断面構造を載せた。製造法は、前記実施例１
あるいは３と同様の手順で行っているが、樹脂モールド
の際、材料として熱可塑性樹脂PPS（12）を用いた。

本実施例では、前実施例３と同様に、モールド時に磁気
検知形成面よりも端子電極上のモールド面が低い位置に
形成されるようにモールドを行っている。また、本実施
例ではリードアイランドの背面をエポキシ樹脂９′でモ
ールドしている。このように、リードアイランドの背面
をモールド補強することにより、リードアイランドが介
在した電気的なショートや水分の浸入等の不具合の発生
を防止することができる。

［発明の効果］ 以上のべたように本発明は、磁気検知部上面を上金型に
押し当てる際、センサーペレットの乗っているリードア
イランドの背面に接着または塗布された弾性を有する樹
脂側から、下金型内のピンにて押されるので、その樹脂
によりペレットの厚みむらが吸収され、安定して磁気検
知部が露出したMRセンサーを製作することができる。

さらには、ワイヤーボンディングしているので、耐熱性
の高いMRセンサーを製作することも可能である。また、
ワイヤーボンディング，樹脂成形モールドによる組立な
ので、組立工程の自動化が容易であり、合理化が図れる
ので、組立コストの低減も図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明MRセンサーの構
造を示す正面図および断面図、 第２図（Ａ），（Ｂ）、第３図（Ａ），（Ｂ）および第
４図（Ａ），（Ｂ）は第１図のMRセンサーを製作するた
めの工程を示す正面図および断面図、 第５図は第１の実施例の断面図、 第６図（Ａ），（Ｂ）および第７図（Ａ），（Ｂ）は本
発明センサーに用いうる、センサー完成前のペレットの
正面図および断面図、 第８図は第２の実施例の断面図、 第９図は第３の実施例の断面図、 第10図は第３の実施例MRセンサーをモーターに対向させ
た場合の概略の断面形態を示す図、 第11図は第４の実施例の断面図、 第12図は本発明MRセンサーの適用しうるVTRモーターに
従来のセンサーを配置した状態を示す断面図、 第13図および第14図は第12図の従来のMRセンサーをモー
ターに対向させた場合の概略の断面形態、 第15図（Ａ）および（Ｂ）は従来の素子の正面図および
断面図、 第16図は従来の他のMRセンサーの断面図である。 １……ガラス基板、 ２……強磁性薄膜、 2S……磁気検知部、 ３……配線部、 ４……端子部、 ５……無機材料からなる保護膜、 ６……ワイヤー、 ７……リード部、 ８……弾性を有する樹脂層、 ８′……シリコンゴム、 ９……モールド樹脂、 10,11……ガラスグレーズ層、 12……熱可塑性樹脂、 13……FGマグネット、 14……従来のMRセンサー、 15……ロータヨーク、 16……ロータマグネット、 17……モーター駆動用のステータコイル、 18……ケース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−128578（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−131589（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−62988（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−162279（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−262488（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−24390（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強磁性薄膜からなる磁気検知部がモールド
   樹脂によって覆われていない樹脂成形モールド型磁気抵
   抗センサーにおいて、表面に磁気検知部および端子電極
   部を有する素子ペレットが、その背面の少なくとも一部
   において、リードアイランドの一方の面上に接着されて
   おり、前記端子電極とリードとの接続がワイヤーにより
   なされ、かつ前記リードアイランドの他方の面を弾性を
   有する樹脂薄層が形成されていることを特徴とする磁気
   抵抗センサー。
2. 【請求項２】前記樹脂薄層の厚さが50μｍ以上かつ300
   μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気
   抵抗センサー。
3. 【請求項３】前記弾性を有する樹脂薄層が、他の樹脂で
   埋設されていることを特徴とする請求項１または２に記
   載の磁気抵抗センサー。
4. 【請求項４】前記磁気検知部が、前記端子電極上のモー
   ルドの上面と同一面上に、もしくは該上面より突出した
   面上に形成されていることを特徴とする請求項１ないし
   ３のいずれか記載の磁気抵抗センサー。
5. 【請求項５】MRセンサーペレットを該ペレットの背面の
   少なくとも一部においてリードアイランド上に接着する
   工程、前記ペレットとリードとの電気的接続をワイヤー
   ボンディングにより行う工程、前記リードアイランドの
   裏面の少なくとも一部に弾性を有する樹脂を塗布または
   接着する工程、前記ペレットの磁気検知部形成面が上金
   型に密着するように、下金型に設けられたピンにより前
   記樹脂の表面を押圧して前記ペレットを上金型に押しあ
   てる工程、および前記金型内に樹脂を注入し樹脂成形モ
   ールドする工程を含むことを特徴とする磁気抵抗センサ
   ーの製造法。
6. 【請求項６】少なくとも前記磁気検知部形成面が押しあ
   てられる部位における前記金型表面の表面粗さが１μｍ
   以下であることを特徴とする請求項５に記載の磁気抵抗
   センサーの製造法。
7. 【請求項７】前記樹脂成形モールド工程後に、リードア
   イランドの前記ペレットが接着された反対面に、さらに
   樹脂を充填する工程を含むことを特徴とする請求項５ま
   たは６に記載の磁気抵抗センサーの製造法。