JPH02222849A - 磁気センサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本発明は磁気センサーに関するものであり、特に磁気収
束装置とホール素子が対向する接合構造を有する磁気セ
ンサーに関するものである。

口、従来の技術 磁界を感知し電圧を発生させる磁気センサーは、通常、
磁気収束装置とこれを電圧にて変化させるホール素子で
構成されている。磁気センサーの画部分は磁気を効果的
に収束する手段と、これと連結され電圧を発生させるホ
ール素子との効率的な接合に依り決定されるものであり
、更に、大量生産に適合する構造を有すべきである。

既存の磁気センサーの構造を見れば、通常、二種の方式
にて分類される。

一番目の方式は、第１図に図示した如くホール素子２ｏ
をケース２３の孔に挿入し、その両側より一対の磁性体
棒２１”ａ、２１ｂを挿入し、上記ホール素子２０を挟
着させた後、これをエポキシ樹脂２２等でモールディン
グする方式であり、 二番目の方式は、第２図に図示された如く、ケースを使
用しないで、ホール素子２０′を直接一対の磁性体棒２
１’ａ、２１’ｂで挟持した後、エポキシ樹脂２２′等
で周辺部をモールディングする方式である。

ハ０発明が解決しようとする課題 このような既存の接合方式は、磁性体棒とホール素子と
の間のエポキシ樹脂膜に伴う磁気抵抗の増大と磁性体棒
に及ぼす機械的衝撃や震動又は磁性体棒の熱膨張等に依
りホール素子に応力が集中され、ホール素子の特性が変
動し、信頼性が低下するようになる。このような欠点を
カバーし、高い感度を有する磁気センサーを製作するた
めには全体的な形状を大型化せざるを得ないため、その
使用において大きな問題点として認識されてきたのであ
る。

更に、磁性体等の部品は極めて高い精度の加工精密度を
必要とし、その構造上組立てを自動化することがむつか
しく、手作業に依存していたので生産性も悪かった。

本発明は、ホール素子と磁気収束用磁性体の接合方式を
既存の挿入式から対向接触式にて変更することにより、
磁気抵抗が少ない磁気回路を構成し、ホール素子に及ぼ
す磁気収束磁性体の影響を極小化し、信頼性が高く組立
てが簡便なる磁気センサーを提供することを目的とする
。

二９課題を解決するための手段 本発明の要旨を簡単に要約すれば次のとおりである。即
ち別途の非磁性体を中間に挿入接着した２個の磁性体板
にて成された磁気収束装置を独立製造の後、磁性体基板
上に磁性体突出部とホール素子−磁気ヨークを隔離設置
し、磁性体突出部が片側の磁気収束磁性体板に磁気的に
連結されるようにし、他側の磁気収束磁性体板にホール
素子の上部に接合された磁気ヨークを磁気的に接合させ
、磁気回路を構成する方式である。

図面を参照して詳細に説明すれば次のとおりである。

磁気収束装置１．ｌ′　ｌ″　ｌ＃は第３図Ａ、Ｂ、第
７図、第８図、第９図に図示されたものの如く磁性体板
４ａ、４ｂの間に非磁性体５．５′　５″を挿入接着さ
せて構成する。

本発明に伴う磁気収束装置は、ホール素子８と直接接触
しないので、多様な形態で成形が可能である。つまり、
第３図Ａ％Ｂのように板状の磁性体板４ａ、４ｂの間に
板状の非磁性体５を介させて作ることもできるし、棒状
に成形することもできる。更に、板状又は棒状磁気収束
装置において、両側磁性体板４ａ、４ｂの間に挿入接続
される非磁性体５は、両側の磁性体板４ａ、４ｂを分離
させる役割を遂行するもので、第８図に図示されたよう
に中央部を分離して製造しても良いし、第９図に図示さ
れた如く平面状に成形しても良いが、本発明の主要実施
例は第３図Ａ、Ｂ及び第６図Ａ％Ｂのようにホール素子
８が設置された磁気回路２の連結の際、磁気収束をより
効率的に行うため磁気回路２が付着された部分を突出さ
せる形態を使用する方式を選択したのである。

即ち、磁気収束装置の磁性体板４ａ、４ｂを通過する磁
束がその突出部７を通じ収束され磁気回路部２を通過す
るようにしたものである。

磁気回路部２は第４図Ａ、Ｂに図示した如く、磁性体基
板６上の一側に突出部７を付着し、他側には上記突出部
７と適当な間隔（磁気収束装置１の非磁性体板５の幅以
上に該当する間隔である）が保持されるよう半導体薄膜
を積層させたホール素子チップ８を形成し、その上段に
上記突出部７と水平な高さになるよう磁気ヨーク９を付
着することにより磁気回路部２を構成する。磁気回路部
２は配線基板３の一側に付着され、配線基板３上の他側
上部には電気伝導パターン１０が設置されリード線１１
にて磁気回路部２のホール素子チップ８と連結される。

配線基板３の底面には、電気伝導パターン１０に連結さ
れるリード引き出し用端子部１３が形成されており外部
装置（図示省く）に連結されるようになる。

ホ１作用 本発明は一対の磁性体板４ａ、４ｂの間にエポキシ接着
剤やガラス接着剤等で非磁性体５を一体に結合させ、磁
気収束装置１を構成することにより機械的強度が大きく
なり、ホール素子チップ８が磁気収束装置１の下部に磁
気ヨーク９を介して接続されるので、磁性体板４ａ、４
ｂの間隔程度がセンサーの感度に及ぼす影響を大いに減
することができる。

更に、ホール素子チップ８に及ぼす機械的応力や熱応力
も大いに低減されるので、ホール素子チップ８の特性変
動がほぼ無くなり信頼度を高めることができる。更に、
磁気回路部２の磁性体基板６上に設置された突出部７と
磁気ヨーク９は、磁気収束装置ｌと磁気的に連結される
ので磁気抵抗も低減されるようになり、磁気収束効果も
改善される。

ホール素子チップ８は、磁性体基板６上に電気的絶縁層
を挾んで半導体薄膜を積層させると同時に電極ペシベー
ション膜等を形成して構成され、磁気ヨーク９は磁性体
板４ａ、４ｂ、磁性体基板６及びホール素子チップ８を
通じて流れる磁気を効果的に接続させる役割をすること
になる。

更に、配線基板３はリード線の導出を極めて容易になら
しめ、電源回路や信号処理基板と一体化してハイブリッ
ドＩＣ化することもできる。

なお、磁性体板４ａ、４ｂ、磁性体基板６、突出部７、
磁気ヨーク９及び配線基板３等の材質は熱膨張率がほぼ
同じ材質を使用し、温度変化に伴う熱応力がホール素子
チップ８に加わるのを防止することができるし、これに
依って磁気センサーの信頼性を一層向上させることがで
きる。

このように各構成部品等の熱膨張率が互いに同一なるよ
うにするためには上記において並べた磁性材をソフトフ
ェライトとし、非磁竹材はその成分造成に依り熱膨張率
を変化させることができる。５ｉ０２系のガラス又はＢ
ａＯ−ＴｉＯｘ系、ＣａＯ−ＴｉＯｘ系等のＴｉ０ａを
主成分とするセラミックが好ましいのである。

これを実施例で説明すれば次ｑとおりである。

へ、実施例 ＣａＯ−ＴｉＯｉ基板に通常の＾１ｔＯ，ハイブリッド
ＩＣ基板を製作する方法で電気伝導パター２１０１貫通
ホール１２、リード引き出し用端子１３を形成して配線
基板３を作成する。磁気回路部２はＭｎ−Ｚｎ系のフェ
ライト基板６上に同じ材料でなされた突出部７をシリコ
ン樹脂で接着して構成した後、該磁性体基板６を上記配
線基板３上にシリコン樹脂で接着するこの時、磁性体基
板６と突出部７どの間のシリコン樹脂接着層の厚さは１
０μｍ以下とするのが好ましい。

更に、磁気ヨーク９とホール素子チップ８を得るために
は、先づ、Ｍｎ−Ｚｎ系のフェライト基板に３μｍ程度
の厚さでエポキシ樹脂を絶縁層となしてＩｎＳｂ薄膜を
形成し、その上に化学銅鍍金、電気銅鍍金、電気ニッケ
ル鍍金、電気金鍍金等を実施し、電極を形成し、更にＩ
ｎＳｂ膜の上にポリイミド酸化防止膜を形成した後、磁
気ヨークをシリコン樹脂で接着させ、ウェハーを作り、
該ウェハーを再びグイシングカッターで１ｍｍ程度にて
切り出せば、磁気ヨーク９が接着されたホール素子チッ
プ８を容易に得ることができる。

このようにして得られたホール素子チップ８を上記磁性
体基板６上の突出部７と適当な間隔を置いて゛エポキシ
樹脂で接着し、突出部７の上面と磁気ヨーク９の上面が
平行を成すようにしながら夫々一対の磁性体板４ａ５４
ｂと接続され得るようにする。

この時、磁気ヨーク９とホール素子チップ８との間の接
着層の厚さは６μｍとし、磁性体基板６とホール素子チ
ップ８との間の接着層の厚さは３μｍ以下となすのが好
ましい。

以後、ワイヤボンディング法によりホール素子チップ８
と配線基板３の電気伝導パターン１０とを接続し、ボン
ディングワイヤ及びホール素子チップ８、磁気ヨークの
周辺をエポキシ樹脂でコーティングする。

尚、磁気収束装置・ｌは第７図に図示したようにＭｎ−
Ｚｎ系のフェライトブロックとＣａｏ−Ｔｉ０□系のセ
ラミックブロックをエポキシ樹脂により接着し、しかる
後にワイヤカッターにより切断し形成する。

このようにして完成された一対の磁性体板４ａ、４ｂ底
面に磁性体基板６と配線基板３とを位置させ、一側の磁
性体板４ａと突出部７とをシリコン樹脂で接着し、他側
の磁性体板４ｂと磁気ヨーク９とをシリコン樹脂で接着
すれば磁気センサーが完成されるし、該磁気センサーの
周辺はリード引き出し用端子部１３を除いては、エポキ
シ樹脂でコーティングし補強するのが好ましい。

こうすれば、一対の磁性体板４ａ、４ｂと磁性体基板６
及びホール素子チップ８を連結する磁気通路上の磁気抵
抗の断面が０．８ｍｍ角であり、　１５μｍのエアギャ
ップに相当する磁気センサーを容易に得ることができる
。

従って、磁性体板４ａ、４ｂを通過する磁束の大部分を
ホール素子チップ８の感知部が存在する面積の０．８ｍ
ｍ角部分に収束させることができる。

ト１発明の効果 以上における如く、本発明の磁気センサーは各部品を熱
膨張率がほぼ同じ材質で選定し、ホール素子に加わる機
械的な応力や温度変化に伴う熱応力に基づく不平衡電圧
変動等の特性変化が公知の技術に比べて顕著に低減され
ることにより高い信頼度を得ることができるものである
。

更に、本発明は半導体素子へ一般的に使用するダイボン
ダー、ワイヤボンダー等を使用し、手作業でない量産装
置を適切に使用することができる。

付言すれば、本発明の磁気センサーは磁気収束効果を利
用して、磁気抵抗が少ない小型の磁気センサーを容易に
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、従来の磁気センサーの断面図、第３
図Ａ、Ｂは夫々本発明に係る磁気収束装置の正面図と平
面図、第４図Ａ、Ｂは夫々本発明に係る磁気回路部及び
配線基板の正面図と平面図、第５図Ａ、Ｂは夫々本発明
に係る磁気センサーの正面図と平面図、第６図Ａ、Ｂは
夫々本発明に係る磁気センサーの拡大断面図及び分離図
、第７図は、本発明に係る磁気収束装置の加工例を示し
た斜視図、第８図及び第９図は、本発明に係る磁気収束
装置の他の実施例を示した平面図である。 １：磁気収束装置　　２：磁気回路部 ３：配線基板　　　　４ａ、４ｂ：磁性体板５：非磁性
体　　　　６：磁性体基板 ７：突出部　　　　　８：ホール素子チップ９：磁気ヨ
ーク　　１０：電気伝導パターン１１：リード線　　　
１２：貫通ホール１３：リード引き出し用端子部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の磁性体板４ａ、４ｂとの間に非磁性体５を
   挿入させた磁気収束装置１と、上記磁気収束装置１の一
   側磁性体板４ａ、４ｂに対向接続される磁性体突出部７
   が付着された磁性体基板６上に、上記突出部７と適当な
   間隔を置いて設置された、半導体薄膜を積層して形成さ
   れ、その上段に他側磁性体板４ａに接続される磁気ヨー
   ク９が接着されたホール素子チップ８にて構成される磁
   気回路部２及び一側に上記磁気回路部２が接着され、上
   記磁気回路部２のホール素子チップ８より引出されたリ
   ード線１１に接続される電気伝導パターン１０を設置し
   た配線基板３にて構成される磁気センサー。
2. （２）一対の磁性体板４ａ、４ｂと突出部７、磁性体基
   板６、磁気ヨーク９、非磁性体５及び配線基板３を熱膨
   張率がほぼ同一の材料にて形成することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の磁気センサー。
3. （３）一対の磁性体板４ａ、４ｂ、突出部７、磁性体基
   板６及び磁気ヨーク９をソフトフェライトで形成し、非
   磁性体５及び配線基板３はＳｉＯ＿２を主成分とするガ
   ラスで成ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の磁気センサー。
4. （４）非磁性体５及び配線基板３をＢａＯ−ＴｉＯ＿２
   系、ＣａＯ−ＴｉＯ＿２系統のＴｉＯ＿２を主成分とす
   るセラミックで形成することを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の磁気センサー。
5. （５）一対の磁性体板４ａ、４ｂ及び非磁性体５で構成
   される磁気収束装置１を平面形にて形成することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の磁気センサー。
6. （６）磁性体基板６上の突出部７と磁気ヨーク９の上面
   を水平に設置したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の磁気センサー。
7. （７）非磁性体５を２個に分割させることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の磁気センサー。
8. （８）磁性体基板６と突出部７との間の接着層の厚さを
   １０μｍ以下にしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の磁気センサー。
9. （９）磁気ヨーク９とホール素子チップ８との間の接着
   層の厚さを６μｍ以下にすることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の磁気センサー。
10. （１０）磁性体基板６とホール素子チップ８との間の接
    着層の厚さを３μｍ以下にすることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の磁気センサー。