旭化成マイクロシステム、チップサイズパッケージの超小型３軸電子コンパスを開発
チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）で実現した世界最小・最薄の３軸電子コンパス開発について
～ Ｓｉモノリシックホール素子によるワンチップ化で実現 ～
旭化成エレクトロニクス株式会社（社長：鴻巣 誠、本社：東京都新宿区 以下ＡＫＥＭＤ）の１００％子会社 旭化成マイクロシステム株式会社（社長：鴻巣 誠、本社：東京都新宿区 以下ＡＫＭ）は、この度、携帯機器向けにチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）で実現した世界最小・最薄の３軸電子コンパス「ＡＫ８９７３Ｓ」（＊１）を開発しましたのでお知らせいたします。
なおＡＫＥＭＤでは、４月４日（水）から６日（金）まで、東京ビッグサイトにて開催される「センサエキスポジャパン ２００７」において、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の３軸電子コンパス「ＡＫ８９７３Ｓ」をサンプル展示するとともに、同じく世界最小・最薄の６軸電子コンパス「ＡＫ８９７６Ａ」（＊２）の応用例など各種デモンストレーションを行います。
（＊１）「ＡＫ８９７３Ｓ」パッケージサイズ：２．５ｍｍ×２．５ｍｍ×０．５ｍｍ 体積：３．１ｍｍ３
２００７年３月１２日現在、当社調査における３軸電子コンパスの体積と厚さによる比較
（＊２）「ＡＫ８９７６Ａ」パッケージサイズ：４．５ｍｍ×４．５ｍｍ×０．９ｍｍ（Ｍａｘ１．０ｍｍ） 体積：１８．６ｍｍ３
２００７年３月１２日現在、当社調査における６軸電子コンパスの体積と厚さによる比較
１．開発の背景
ＡＫＭは、２００３年度に世界で初めて携帯機器用として開発された３軸電子コンパス「ＡＫ８９７０」を量産出荷し、以来今日まで 国内外で１５機種を越える携帯電話にご採用いただいております。
当社の３軸電子コンパスがこれほど普及した第一の理由は、携帯電話の内部に起因する磁気オフセットを自動的に補正するＤＯＥアルゴリズム（＊３）を実現・提供したことに依ります。この技術的背景には、感度のリニアリティが非常に高くて測定範囲の広いホール素子で、３軸の感度を全て均等に揃えるという、ＤＯＥアルゴリズムのために最適化された当社独自のアーキテクチャが、使いやすく優れた電子コンパスとして、広く認められたものと考えております。
また第二の理由として挙げられることは、２００３年度の発売時に世界最小であった「ＡＫ８９７０」（５．９ｍｍ×６．３ｍｍ×１．０ｍｍ）を、２００４年度には体積で６７％にまで縮小した「ＡＫ８９７０Ｎ」（５．０ｍｍ×５．０ｍｍ×１．０ｍｍ）、２００６年度には更に体積で４５％に縮小した「ＡＫ８９７３」（４．０ｍｍ×４．０ｍｍ×０．７ｍｍ）を量産出荷した実績が表すような、常に小型化・薄型化の改良を続ける最先端技術開発力と、その間変わらぬ先進のアーキテクチャでソフトウエア資産の互換性を保つ当社の姿勢が、お客様の大きな信頼を得たものです。
今回新たに開発した３軸電子コンパス「ＡＫ８９７３Ｓ」（２．５ｍｍ×２．５ｍｍ×０．５ｍｍ）は、市場での更なる小型化・薄型化へのご要望・ご期待にお応えすべく、３軸電子コンパスをチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）で実現し、これまで最小（当社比）だった「ＡＫ８９７３」と比べても更に体積で２８％に縮小したものです。これを最初の量産製品「ＡＫ８９７０」と比較した場合、４年間で体積はわずか８％にまで縮小されています。
この改良の背景には磁気センサそのものの変更も含む大きな技術進歩があります。
従来製品の内で、３軸電子コンパス「ＡＫ８９７０」「ＡＫ８９７０Ｎ」および、加速度センサ用インターフェース付き３軸電子コンパス「ＡＫ８９７１Ｎ」の３製品は、旭化成電子株式会社（社長：鴻巣 誠、本社：東京都新宿区）の化合物半導体ホール素子３個をＸ・Ｙ・Ｚの各軸にひとつずつ使い、ＡＫＭの信号処理ＬＳＩと合わせて４チップを立体的に実装するマルチチップモジュールでした。つまり「ＡＫ８９７０」から「ＡＫ８９７０Ｎ」への体積縮小は、ホール素子とＬＳＩを変えないで、実装技術だけ変更する方法で達成したものです。
しかしながら、マルチチップモジュールでの体積縮小に限界があり、昨年発表した「ＡＫ８９７６Ａ」「ＡＫ８９７３」から既に、当社の電子コンパスはＳｉモノリシックホール素子を使うワンチップ製品へと世代交代を果たしております。
その上で今回は、この新技術を体積縮小に最大限生かしたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の製品「ＡＫ８９７３Ｓ」を開発いたしました。
（＊３）ＤＯＥアルゴリズム：携帯電話を持つ人の自然な動きの中で得られるセンサ信号から、携帯電話内部の磁気オフセットやセンサ自身のオフセット・感度を自動調整する技術。
ＤＯＥ／Ｄｙｎａｍｉｃ Ｏｆｆｓｅｔ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎは、旭化成エレクトロニクス（株）の登録商標です。
２．本製品の特長
今回開発した３軸電子コンパス「ＡＫ８９７３Ｓ」には、次の大きな特長があります。
（１）３軸の磁気センサをＳｉモノリシックホール素子で実現し、信号処理回路と一体化してワンチップのＬＳＩにしました。
ホール素子に限らず、どのような種類の磁気センサも１つのセンサで１つの軸しか測定できません。そのためＸ・Ｙ・Ｚの３次元で地磁気を検出する３軸電子コンパスは従来、３つの独立した磁気センサを立体的に組み合わせるマルチチップモジュールとして作られてきました。特に感磁面に垂直な磁場を検出するホール素子は、感磁面に平行な磁場を検出する他の種類の磁気センサと比べ、垂直に実装する磁気センサ素子が２つになるという意味で、むしろ不利ではないかと思われることもありました。
しかし当社は逆転の発想により、ホール素子ならではの垂直磁場検出を生かして、Ｓｉウェハの１平面上に３軸検出の磁気センサを作成したものです。
この技術の測定原理に関しては、３月１７日（土）に行われる「電気学会全国大会」のシンポジウム講演の中で、説明・発表をいたします。
（２）３軸電子コンパスがワンチップで実現したことを生かし、従来のＱＦＮパッケージ（＊４）をチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に代えた小型化製品を開発しました。
携帯電話など高密度実装基板を採用する用途では、チップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と呼ばれるベアチップサイズのパッケージング技術による部品が、ここ数年急速に用いられ始めています。
今回「ＡＫ８９７３Ｓ」で採用したのは、ウェハレベルチップサイズパッケージ（ＷＬ－ＣＳＰ）と呼ばれるウェハ状態のままＬＳＩを樹脂封止してしまうパッケージング技術であり、２．５ｍｍ×２．５ｍｍ×０．５ｍｍの体積中に、デジタルインターフェイスの３軸電子コンパスを実現したものです。
（＊４）ＱＦＮパッケージ：Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ－ｌｅａｄｅｄ ｐａｃｋａｇｅ
ＩＣチップのパッケージング技術の一つ。入出力用のピンがパッケージ外部に出ていない。
（３）特許出願中のオフセット自動調整アルゴリズムや傾斜補正計算など、各種ソフトウエア資産の互換性を継承しています。
当社は、最初の３軸電子コンパスを量産する前から、ＤＯＥと呼ぶ磁気オフセットの自動調整アルゴリズムを考案し、お客様に提供してまいりました。
「ＡＫ８９７３Ｓ」は、従来製品と全く同様に、この実績あるオフセット自動調整ソフトウエアを利用することができます。これによって、携帯機器の工場出荷検査時に電子コンパスのオフセット調整工程が不要となるので、大幅な生産性向上を達成できます。また、市場に出荷された後で磁気オフセットが変化した際にも、携帯機器ユーザは、煩わしい調整動作から解放されます。
（４）携帯電話に適した数々の機能を搭載しています。
・ＡＤコンバータを内蔵したデジタルインターフェイス：２線Ｉ２Ｃバス
・発振回路内蔵（クロック入力不要）
・低動作電流：センサ動作時 ６．４ｍＡ
１００ｍｓ周期測定時の平均電流 ０．８ｍＡ
・磁気センサ（ホール素子）の感度調整データ等を記録したＥＥＰＲＯＭを内蔵
３．主な用途
・携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）の歩行者ナビゲーション用途。
・ゲーム機などのモーション入力用途。
４．型番・仕様 等
（１）型 番：「ＡＫ８９７３Ｓ」
（２）パッケージ：１５ピンＣＳＰ ２．５ｍｍ×２．５ｍｍ×０．５ｍｍ
（３）サンプル価格：２，０００円
（４）サンプル出荷時期：２００７年１０月
５．「電気学会全国大会」でのシンポジウム講演について
Ｓｉモノリシックホール素子を用いる３軸電子コンパスが、１平面で３軸測定を実現する原理に関しては、「電気学会全国大会」で具体的に説明・発表をいたします。
（１）学会名：平成１９年電気学会全国大会
（２）日程：３月１７日（土）
（３）場所：富山大学五福キャンパス
（４）講演：シンポジウム Ｓ４「磁気利用センシング技術の高度化とその応用」の中で、Ｓ４－５『携帯機器に搭載する電子コンパス技術とその応用』と題して講演いたします。
６．「センサエキスポジャパン ２００７」出展について
「ＡＫ８９７３Ｓ」のサンプルおよび「ＡＫ８９７６Ａ」の応用例、Ｓｉモノリシックホール素子による３軸測定原理などの各種展示を「センサエキスポジャパン ２００７」にて行います。
また、４月５日と６日には会場にてセミナーも開催いたします。
（１）展示会名：センサエキスポジャパン ２００７ ブース番号：Ｓ－２２
（２）会期：４月４日（水）～ ４月６日（金）の３日間 １０時～１７時
（３）会場：東京ビッグサイト 西１ホール
（４）セミナー：（Ａ）４月５日（木）１６時～１６時４５分
『Ｓ－ｃｕｂｅの電子コンパスについて』
（Ｂ）４月６日（金）１６時～１６時４５分
『旭化成エレクトロニクスのセンサビジネスについて』
以 上