JPH0945975A - 半導体磁気センサ - Google Patents

半導体磁気センサ

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JPH0945975A
JPH0945975A JP7198527A JP19852795A JPH0945975A JP H0945975 A JPH0945975 A JP H0945975A JP 7198527 A JP7198527 A JP 7198527A JP 19852795 A JP19852795 A JP 19852795A JP H0945975 A JPH0945975 A JP H0945975A
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JP
Japan
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semiconductor
magnetic sensor
electrode
electrode portion
film
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Pending
Application number
JP7198527A
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English (en)
Inventor
Takamichi Hattori
孝道 服部
Akihiro Korechika
哲広 是近
Tetsuo Kawasaki
哲生 川崎
Hideyuki Tanigawa
秀之 谷川
Akira Matsuura
昭 松浦
Satoshi Ouchi
智 大内
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、半導体磁気抵抗素子を利用した
半導体磁気センサに関し、半導体抵抗膜、電極膜を保護
することを目的とするものである。 【構成】 本発明の半導体磁気センサは、基板1の表面
に形成した半導体磁気抵抗膜2及び短絡電極3および半
導体磁気抵抗膜の電気信号取り出し用の電極部4を、電
極部4上のみを残して基板1上に形成した保護膜6によ
り被覆したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気検出あるいは磁気
回転検出等に使用される半導体磁気抵抗素子からなる半
導体磁気センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】InSb,InSb−NiSb,InA
s等のキャリヤ移動度が高い半導体は、磁界を作用させ
たとき抵抗値が変化するという性質を有しており、この
性質を利用したものが半導体磁気センサである。
【0003】図5に半導体磁気センサを使用している一
般的な磁気検出器の構造を示す。磁気検出器は、図5に
示すように4つのパーツにより構成されている。図中、
31は半導体磁気センサ、32は前記半導体磁気センサ
31の電気信号の取り出し部(リード取り出し)、33
はバイアス磁石であり、ベース36の表裏に前記半導体
磁気センサ31とバイアス磁石33を配し、電磁シール
ドを兼ねた金属製の保護ケース34内に収納されてい
る。
【0004】この磁気検出器は、半導体磁気センサ31
上の保護ケース34の表面を被検出の磁気材が圧接移動
する。圧接により保護ケース34がたわむこともあるの
で、半導体磁気センサ31と保護ケース34間にはエア
ーギャップ(空隙)35が設けられ、半導体磁気センサ
31の応力歪みによる抵抗変化の発生(以降、ピエゾ抵
抗効果と呼ぶ)及び磁気感度低下を防止すると共に保護
ケース34と半導体磁気センサ31の電気信号の取り出
し部との絶縁をも兼ねている。
【0005】図6,7に従来の半導体磁気センサの構成
を示す。21は基板、22は前記基板上に設けた半導体
磁気抵抗膜、23は前記半導体磁気抵抗膜22上に設け
た短絡電極、24は前記半導体磁気抵抗膜22に設けた
出力取り出し電極である。
【0006】図8には半導体磁気センサからのリード取
り出し例を示す。図中、26はリード取り出し端子、2
7は保護膜であり、保護膜27はリード取り出し端子2
6を前記出力取り出し電極24に接続した後に形成した
ものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、半導体
磁気抵抗膜22及び短絡電極23上の保護膜27は、リ
ード取り出し端子26の接続後に形成されるものである
ため、リード取り出し端子26の実装時に半導体磁気抵
抗膜22及び短絡電極23、特に半導体磁気抵抗膜22
は非常に柔らかく取り扱いが非常に難しい。特に、半導
体磁気センサへのリード取り出し端子26の接続及び磁
気検出器としての組立工程で、素子面等に傷や素子破壊
の恐れがあり、取り扱いに注意を要する。
【0008】本発明は上記課題を解消し得る半導体磁気
センサを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の半導体磁気センサは、基板の表面に形成した
半導体磁気抵抗膜及び前記半導体磁気抵抗膜の電気信号
取り出し用の電極部を、前記電極部上のみを残して前記
基板上に形成した保護膜により保護するように構成した
ことを特徴としている。
【0010】
【作用】以上の構成にすれば、磁気センサへのリード取
り出し端子の接続及び磁気検出器にするための組立工程
での取り扱いにて、非常に柔らかい半導体磁気抵抗膜や
短絡電極膜を傷つけず、素子を破壊等から防止すること
が出来る。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図に基づき説
明する。
【0012】図1,2は本発明の半導体磁気センサの一
実施例を示す。図中、1はSiやガラス等の基板、2は
InSb,InSb−NiSb,InAs等のキャリヤ
移動度が高い半導体磁気抵抗膜であり、前記基板1上に
設けられている。3は短絡電極であり、前記半導体磁気
抵抗膜2上に設けられている。4は半導体磁気抵抗膜2
の電気信号取り出し電極部であり、前記半導体磁気抵抗
膜2上に設けられている。前記短絡電極3及び電極部4
は、Cu/Ti,Cu/Cr,Al/Cr等の2層構造
として構成されている場合と、In等の単層構造として
構成されている場合とがある。尚、前記短絡電極3と電
極部4とを同一材料で形成すると工程が簡略化される。
6は前記半導体磁気抵抗膜2と短絡電極3を保護するポ
リイミド、SiO2,SiN等の保護膜であり、電極部
4上を残して基板1上に形成されている。7は素子から
の電気信号取り出し用のリード端子で、前記電極部4と
接続されている。ここで、前記電極部4がCu/Ti,
Cu/Cr,In等で構成される場合には半田付けにて
接続され、電極部4がAl/Cr等で構成される場合に
は熱加熱により接続されている。前記保護膜6は、前記
リード端子7を電極部4に接続前に形成するため、保護
膜6には、熱加圧等によりリード端子7を電極部4に接
続する時に発生する高熱が伝導される。例えば半田にて
接続する場合、300〜350℃の高温が伝導され保護
膜6として耐熱性が要求されるため、ポリイミドが適し
ている。
【0013】本実施例で素子実装工程及び磁気検出器と
するための組立工程を行った結果、素子面への傷、素子
破壊の発生は見られなかった。また、半導体磁気抵抗膜
は、素子面上に歪みを加えるとピエゾ抵抗効果が発生す
る特性があり、保護膜の形成膜に半導体磁気抵抗膜へ作
用する応力に注意する必要がある。このため保護膜によ
り発生する応力を小さく形成することが望ましい。Si
2,SiN等の保護膜は、形成条件にて応力調整が出
来、素子特性への影響を低減出来るもので、実際条件に
より小さく形成できた。ポリイミド保護膜は、Si
2,SiN等の保護膜に比べ膜応力がやや大きく形成
されたが、磁気特性を調べた結果、影響は少ないことが
確認された。SiO2,SiN等の保護膜は、一般的に
真空装置により基板1上の全面に形成され、電極部4上
の保護膜をフォトリソおよびエッチング工程にて除去し
て形成される。それに比べてポリイミド保護膜は、フォ
トリソ工程のみで形成されるために工程の簡略化及び安
価に形成出来る特徴を有している。さらに、5×10-5
/℃以下の線膨張係数を有するポリイミドを用いると、
SiO2,SiN等の保護膜の作用する応力と同等また
はそれ以下に形成することが出来、さらに有利である。
【0014】図3に本発明の半導体磁気センサの第2の
実施例を示す。図3に示すように、第1の実施例の場合
のように電極部4を半導体磁気抵抗膜2上に形成するの
ではなく、電極部4を基板1上に形成し、基板1上に設
けた半導体磁気抵抗膜2に形成したものである。この実
施例では、電極部4として、Cu/Ti,Cu/Cr,
Al/Crの2層構造のものが利用され、電極部4と基
板1との剥離強度が約1.5倍向上した。第1の実施例
の構成では、リード端子7を電極部4に接続する際に熱
加熱等で発生する高熱と圧接により電極部4と電極部4
下の半導体磁気抵抗膜2とが拡散されさらに応力も加わ
り、基板1と磁気抵抗膜2の強度の低下が見られたが、
この第2の実施例では、電極部4が直接基板1上に形成
されているために、磁気抵抗膜2との拡散や応力の発生
が少ない。この第2の実施例により、基板1と電極部4
との接続の信頼性をさらに向上することが出来るもので
ある。
【0015】図4は本発明の半導体磁気センサの第3の
実施例を示す。図4に示すように、本実施例では、電極
部4としてCu/Ti,Cu/Cr,Al/Crの2層
構造の第1の電極層8上にAu/Ni,半田/Ni等の
2層構造の第2の電極層9を形成したものであり、第2
の電極層9を電界めっきにて形成することにより、電極
部4が保護膜6より高く形成されており、リード端子7
を接続したものである。電極部4を保護膜6より高く形
成することにより、リード端子7の形状や接続治工具、
またリード端子7の位置精度及び接続が簡単となる。ま
た第2の電極層9を電界めっきにより形成することによ
り、接続部材の選択範囲が拡大し接続の信頼性が向上す
る。バンプ形成は電極部4の材料や厚みの許容範囲が狭
く、また形成条件、管理が厳しく接続の信頼性の確保が
難しいが、他に第2の電極層9を形成する方法として
は、Au,Al等のバンプ形成がある。
【0016】この実施例によると、リードフレームやT
AB実装でのリード端子7の接続が容易になり、しかも
接続強度も向上するものである。尚、保護膜6は電極層
5をめっきにより形成する時のめっきマスクの役目を兼
ね備えており、工程の簡略化および安価にめっき形成出
来る特徴も兼ね備えている。
【0017】リードフレームによる接続の場合には半田
/Niの第2電極層9とすると、接続強度が特に良好
で、第2の実施例(Cu/Ti,Cu/Cr電極部4)
に比べ約1.5倍以上の接続強度が得られた。TAB実
装による接続の場合にはAu/Ni,半田/Niの第2
の電極層9とすると接続強度が特に良好で、第2の実施
例(Cu/Ti,Cu/Cr,Al/Cr電極部4)に
比べ約2倍以上の接続強度が得られた。
【0018】さらに本実施例の第2の電極層9を第1の
電極層8の領域より小さく形成することで、リード端子
7の接続により発生する応力が電極部4の形成領域の全
領域に加わらない。よって電極部4と基板1との接続部
に直接応力が加わらず、接続強度の信頼性がさらに強化
され、接続条件やリードの取り扱いを容易にすることが
出来る。
【0019】尚、第3の実施例において、保護膜6とし
て耐熱性のポリイミドや線膨張係数が5×10-5/℃以
下のポリイミドを使用することが出来ることは言うまで
もない。
【0020】他に、Cu/Ti,Cu/Cr,Al/C
r等の短絡電極3及び電極部4の表面にCr,Ni,N
iCr等の材料でコーティングしてもよい。電極上には
保護膜6が形成されているが形成時にごみ等を巻き込ん
で欠陥の無い膜を形成することが出来にくく、現状の信
頼性には影響が無いが多少の酸化が生じている。本実施
例のような電極コーティングの構成とすることにより、
電極表面の酸化を確実に防止することが出来、高信頼性
を得ることが出来る。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板の表
面に形成した半導体磁気抵抗膜及び、前記半導体磁気抵
抗膜の電気信号取り出し用の電極部を、前記電極部上の
みを残して前記基板に形成した保護膜により被覆してあ
るため、磁気センサへのリード取り出し端子の接続及び
磁気検出器とするための組立工程での取り扱いにて、非
常に柔らかい半導体磁気抵抗膜や短絡電極膜を傷つける
ことがなく、素子を破壊等から防止する事が出来るもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体磁気センサの一実施例を示す斜
視図
【図2】同センサの断面図
【図3】第2の実施例を示す半導体磁気センサの断面図
【図4】第3の実施例を示す半導体磁気センサの断面図
【図5】従来の磁気検出器を示す概略断面図
【図6】従来の半導体磁気センサの斜視図
【図7】同センサの断面図
【図8】従来の半導体磁気センサリード取り出し構成を
示す断面図
【符号の説明】
1,21 基板 2,22 半導体磁気抵抗膜 3,23 短絡電極 4,24 電極部 5 第2の電極層 6,27 保護膜 7,26 リード端子 8 2層構造の第1の電極層 9 2層構造の第2の電極層 31 半導体磁気センサ 32 リード取り出し部 33 バイアス磁石 34 保護ケース 35 エアーギャップ 36 ベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷川 秀之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松浦 昭 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 大内 智 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の表面に形成した半導体磁気抵抗膜
    と、前記半導体磁気抵抗膜上に形成した短絡電極および
    電気信号取り出し用の電極部と、前記電極部のみを残し
    て前記基板上に前記半導体磁気抵抗膜および短絡電極を
    覆うように形成した保護膜を備えた半導体磁気センサ。
  2. 【請求項2】 電極部は、基板上に形成され、半導体磁
    気抵抗膜に接続したことを特徴とする請求項1記載の半
    導体磁気センサ。
  3. 【請求項3】 保護膜は、耐熱性のあるポリイミド材で
    構成したことを特徴とする請求項1または2記載の半導
    体磁気センサ。
  4. 【請求項4】 保護膜はその線膨張係数が5×10-5
    ℃以下のポリイミド材であることを特徴とする請求項1
    または2記載の半導体磁気センサ。
  5. 【請求項5】 電極部は、半導体磁気抵抗膜に接続され
    た第1の電極層と、この第1の電極層上に形成した第2
    の電極層とを備えており、保護膜の厚さより高く構成し
    たことを特徴とする請求項1,2,3,4のいずれかに
    記載の半導体磁気センサ。
  6. 【請求項6】 第2の電極層をメッキにより形成したこ
    とを特徴とする請求項5記載の半導体磁気センサ。
  7. 【請求項7】 第2の電極層を、第1の電極層の領域よ
    り小さく形成したことを特徴とする請求項5または6記
    載の半導体磁気センサ。
  8. 【請求項8】 短絡電極および電極部の表面をCr,N
    i,NiCr合金のいずれかでコーティングしたことを
    特徴とする請求項1または2記載の半導体磁気センサ。
JP7198527A 1995-08-03 1995-08-03 半導体磁気センサ Pending JPH0945975A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000101162A (ja) * 1998-09-25 2000-04-07 Asahi Kasei Denshi Kk 小型磁電変換素子とその製造方法
JP2014098611A (ja) * 2012-11-14 2014-05-29 Nidec Sankyo Corp 磁気センサ装置およびその製造方法

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040427