CN104024877A - 磁传感器 - Google Patents

Abstract

本发明的磁传感器具备检测磁力的霍尔传感器以及用于进行霍尔传感器的驱动和信号处理的IC，IC具有两层以上的多个金属布线层，霍尔传感器和IC通过引线布线电连接并且被封入到一个封装体内。用于将霍尔传感器的输出电压输入到IC所具备的信号处理部的金属布线具备立体交叉部，以抑制由于从外部施加的磁通密度的变化而在与霍尔传感器的输出端子和霍尔传感器的输出电极焊盘相连接的引线布线以及用于将霍尔传感器的输出电压输入到IC所具备的信号处理部的IC上的金属布线上产生的感应电动势。由此，抑制由磁通密度的急剧变化引起的感应电动势的影响，提供电流传感器所需的高速应答性。

Description

磁传感器

技术领域

本发明涉及一种磁传感器，更详细地说，涉及一种使用于电流传感器等的具备高速应答性的磁传感器。

背景技术

通常，磁传感器的霍尔传感器的输出电压与磁通密度成比例地发生变化。众所周知其广泛使用于利用该特性通过用霍尔传感器对与流过导体的电流成比例地产生的磁通密度进行检测来测量流过导体的电流量的所谓电流传感器等。

另一方面，众所周知一种为了实现排出气体的减少、燃料消耗率的提高而将内燃机和电动机(马达)两者用作驱动源的所谓的混合动力汽车。在该混合动力汽车中一般设置有逆变器装置，该逆变器装置将从车载电池提供的直流电力变换为三相交流电力，将由该逆变器装置进行变换得到的三相交流电力提供给作为电力提供对象的马达。另外，在这样的混合动力汽车中，在将设置于逆变器装置内的IGBT(绝缘栅双极晶体管)等功率模块与马达连接的供电用的导体、例如母线、线缆等上安装有电流传感器。而且，通过该电流传感器对流过母线、线缆等的电流进行检测，并且根据检测出的电流来控制提供给马达的电力。为了使马达高效地旋转，需要以高精度高速地检测马达的电流并进行控制，要求电流传感器具有几μs左右的应答性。

另外，例如专利文献1的图1所记载那样，以往的电流传感器包括流过被检测电流的导体、包围该导体并具有空隙部的集磁用的芯、配置在芯的空隙部的霍尔传感器以及基板。在此，在混合动力汽车等的马达中几百安培的大电流急剧发生变化，因此施加到霍尔传感器的磁通密度也急剧发生变化。众所周知，此时如果在将霍尔传感器的输出电极焊盘与外部端子连接的引线布线、将霍尔传感器的输出外部端子与放大器等信号处理电路连接的基板的布线中存在布线环，则大小不能忽视的感应电动势叠加到输出电压，因此通过专利文献1所记载的基板布线的引绕方法来抑制感应电动势。

在此，如式1所示，众所周知，感应电动势与磁通所横跨的环的面积S和磁通密度B的时间微分成比例地产生。

[式1]

$V_{\mathrm{induction}}=-\frac{\mathrm{d\Φ}}{\mathrm{dt}}=-S\frac{\mathrm{dB}}{\mathrm{dt}}$ ···(式1)

(Vinduction：感应电动势，Φ：磁通，S：环面积，B：磁通密度)

在此，关于单位，分别为Vinduction[V]、Φ[Wb]、S[m²]、B[Wb/m²]。当然，单位[V]与单位[Wb/s]等效，单位[Wb/m²]与单位[T]等效。

产生感应电动势的朝向以使电流向抵消施加到环的磁场的变化的方向流动，这是不言而喻的。如果感应电动势的朝向与霍尔传感器的输出电压的极性相同，则在输出电压上升时过冲，如果感应电动势的朝向与霍尔传感器的输出电压的极性相反，则输出电压上升时下冲。由于这些感应电动势，直到稳定地输出本来应该输出的输出电压为止产生延迟，在输出应答上产生延迟。另外，通常，电流传感器中的过冲、下冲的允许值为输出电压稳定时的±10％。

另一方面，近年来，为了减少构成电流传感器的部件个数而使电流传感器小型化，例如专利文献2所记载那样，使用一种将霍尔传感器以及具备霍尔传感器的信号处理部的IC封入到一个封装体的线性霍尔IC。此时，霍尔传感器的灵敏度越高则能够以越高的分辨率进行电流检测，因此将灵敏度高的化合物半导体使用于导电层的霍尔传感器适合，这是不言而喻的。

在此，众所周知，在线性霍尔IC中，化合物半导体的霍尔传感器芯片与用于进行传感器芯片的驱动、信号处理的IC芯片经由Au线等引线布线连接，被封入到一个封装体内。

专利文献1：日本特开2006-214815号公报

专利文献2：日本特开2011-064648号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在使用了化合物半导体的霍尔传感器的线性霍尔IC等磁传感器中，通过IC的信号处理电路部的放大电路将在用于将霍尔传感器与IC连接的引线布线以及IC上的金属布线产生的感应电动势放大至几十倍到几百倍左右，因此如上述专利文献1所记载那样，在通过形成于基板上的布线环来消除的方法中存在以下问题：得不到充分的效果，感应电动势作为噪声叠加到线性霍尔IC的输出电压而使应答性降低。在此，如果想要尽可能得到消除感应电动势的效果，则存在以下问题：无法避免形成于基板上的布线环面积的增加，随之基板面积增加而电流传感器大型化。

另外，在基板上的布线方面存在以下问题：非常难以形成微细的环，难以正确地形成与用于将霍尔传感器与IC连接的引线布线和IC上的金属布线所形成的环等同的微小且复杂的环。

本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供以下一种磁传感器：具备检测磁力的霍尔传感器以及用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC，霍尔传感器与IC通过引线布线电连接并且被封入到一个封装体内，抑制由磁通密度急剧变化引起的感应电动势的影响，具备电流传感器所需的高速应答性。

用于解决问题的方案

本发明是为了达到这样的目的而完成的，第一发明是一种磁传感器，该磁传感器在一个封装体内封入有检测磁力的霍尔传感器、进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC以及将上述霍尔传感器和上述IC连接的引线布线，该磁传感器的特征在于，具备立体交叉部，该立体交叉部是将配置在上述IC上的正极霍尔输出用电极焊盘和上述信号处理部连接的第一金属布线以及将配置在上述IC上的负极霍尔输出用电极焊盘和上述信号处理部连接的第二金属布线中的至少一方或者相互立体交叉的立体交叉部。

另外，第二发明的特征在于，在第一发明中，在将与上述霍尔传感器的两个输出端子和上述霍尔传感器的输出电极焊盘相连接的上述引线布线以及用于将上述霍尔传感器的输出电压输入到上述IC所具备的信号处理部的上述IC上的金属布线投影到与上述霍尔传感器的感磁面平行的平面时形成的两个以上的多个环中，上述多个环中的至少一个以上的环为产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的环，至少一个以上的环为产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的环。

在此，IC上的金属布线所形成的环是使用光刻技术来高精度地管理的环，这是不言而喻的。因此，能够高精度地控制环面积。

另外，第三发明的特征在于，在第一或者第二发明中，产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的环的面积的总和与产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的环的面积的总和相等。

另外，第四发明的特征在于，在第一、第二或者第三发明中，产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的环的面积的总和与产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的环的面积的总和的差[单位：m²]的绝对值为将0.1、霍尔元件的灵敏度[单位：V·m²/Wb]以及施加的最大磁通密度[单位：Wb/m²]这三个值的积除以施加的磁通密度的时间微分值[Wb/m²·s]所得到的值[单位：m²]以下。

另外，第五发明的特征在于，在第一～第四发明中的任一发明中，上述IC上的形成有产生感应电动势的环的上述第一金属布线和上述第二金属布线中的任一方或者两方使用两层以上的多个金属布线层形成。

另外，第六发明的特征在于，在第一～第五发明中的任一发明中，由于从外部施加的磁通密度的变化而产生的上述感应电动势的总和的极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相同。

另外，第七发明的特征在于，在第一～第六发明中的任一发明中，从施加到上述磁传感器的磁通密度稳定起直到输出电压稳定为止所需的时间为2μs以下。

发明的效果

根据本发明，能够提供以下一种磁传感器：具备检测磁力的霍尔传感器以及用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC，霍尔传感器与IC通过引线布线电连接并且被封入到一个封装体内，抑制由磁通密度急剧变化引起的感应电动势的影响，具备电流传感器所需的高速应答性。

附图说明

图1是本发明的磁传感器所涉及的霍尔传感器与用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC之间的引线布线和IC上的金属布线的第一概要图。

图2是在图1示出的布线形状下磁通密度从纸面近侧方向向纸面垂直方向以增加的方式发生变化时产生的感应电动势的朝向的概要图。

图3是表示本发明的实施例1的线性霍尔IC的对磁场的输出应答波形的图。

图4是比较例1中的霍尔传感器与用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC之间的引线布线和IC芯片上的金属布线的概要图。

图5是表示图4示出的比较例1的线性霍尔IC的对磁场的输出应答波形的图。

图6是表示本发明的实施例2的线性霍尔IC的对磁场的输出应答波形的图。

图7是表示本发明的实施例3的线性霍尔IC的对磁场的输出应答波形的图。

图8是本发明的磁传感器所涉及的霍尔传感器与用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC之间的引线布线和IC上的金属布线的第二概要图。

图9是本发明的磁传感器所涉及的霍尔传感器与用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC之间的引线布线和IC上的金属布线的第三概要图。

图10是本发明的磁传感器所涉及的霍尔传感器与用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC之间的引线布线和IC上的金属布线的第四概要图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

图1是本发明的磁传感器所涉及的霍尔传感器与用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC之间的引线布线和IC上的金属布线的概要图。本发明的磁传感器包括检测磁力的霍尔传感器1、用于进行该霍尔传感器1的驱动和信号处理的IC2以及将霍尔传感器1与IC2连接的引线布线3a至3d，IC2具有两层以上的多个金属布线层，这些结构要素被封入到一个封装体内。

在霍尔传感器1中设置有正极输入电极焊盘1a、正极输出电极焊盘1b、负极输入电极焊盘1c以及负极输出电极焊盘1d。

在IC2上设置有与霍尔传感器1的正极输入电极焊盘1a相连接的正极驱动用电极焊盘2a、与霍尔传感器1的正极输出电极焊盘1b相连接的正极霍尔输出用电极焊盘2b、与霍尔传感器1的负极输入电极焊盘1c相连接的负极驱动用电极焊盘2c以及与霍尔传感器1的负极输出电极焊盘1d相连接的负极霍尔输出用电极焊盘2d。

将霍尔传感器1与IC2连接的引线布线包括：引线布线3a，其用于将霍尔传感器1的正极输入电极焊盘1a与设置于IC2上的正极驱动用电极焊盘2a连接；引线布线3b，其用于将霍尔传感器1的正极输出电极焊盘1b与设置于IC2上的正极霍尔输出用电极焊盘2b连接；引线布线3c，其用于将霍尔传感器1的负极输入电极焊盘1c与设置于IC2上的负极驱动用电极焊盘2c连接；以及引线布线3d，其用于将霍尔传感器1的负极输出电极焊盘1d与设置于IC2上的负极霍尔输出用电极焊盘2d连接。

另外，在IC2上设置有对来自霍尔传感器1的输出进行信号处理的信号处理部4，并设置有：第一金属布线5，其用于将配置在IC2上的正极霍尔输出用电极焊盘2b与信号处理部4连接；以及第二金属布线6，其用于将配置在IC2上的负极霍尔输出用电极焊盘2d与信号处理部4连接，并且设置有立体交叉部7，在该立体交叉部7是用于将配置在IC2上的正极霍尔输出用电极焊盘与信号处理部连接的第一金属布线5以及用于将配置在IC2上的负极霍尔输出用电极焊盘与信号处理部连接的第二金属布线6立体交叉的部分。

该立体交叉部7是用于将霍尔传感器1的输出电压输入到设置于IC2上的信号处理部4的第一金属布线5与第二金属布线6立体交叉的部分，以抑制由于从外部施加的磁通密度的变化而在由与霍尔传感器1的输出端子和霍尔传感器1的输出电极焊盘1b、1d相连接的引线布线3b、3d以及用于将霍尔传感器1的输出电压输入到设置于IC2上的信号处理部4的IC2上的第一金属布线5、第二金属布线6所形成的环中产生的感应电动势。

另外，在将连结霍尔传感器1的输出端子之间的线段、与霍尔传感器1的输出电极焊盘1b、1d相连接的引线布线3b、3d以及用于将霍尔传感器1的输出电压输入到设置于IC2上的信号处理部4的设置于IC2上的第一金属布线5、第二金属布线6投影到与霍尔传感器1的感磁面垂直的平面时形成的两个以上的多个环中，该多个环中至少一个以上的环为产生极性与霍尔传感器1的输出电压的极性相同的感应电动势的环，至少一个以上的环为产生极性与霍尔传感器1的输出电压的极性相反的感应电动势的环。

另外，以使驱动电流从霍尔传感器1的正极输入电极焊盘1a流向负极输入电极焊盘1c的方式，分别经由引线布线3a、3c与IC上的正极驱动用电极焊盘2a和负极驱动用电极焊盘2d连接。在此，如图1所示，在从霍尔传感器1的上表面向纸面垂直方向施加磁通密度的情况下，在霍尔传感器1的正极输出电极焊盘1b产生正的霍尔输出电压，在负极输出焊盘1d产生负的霍尔输出电压。

另外，如上所述，在使驱动电流流过霍尔传感器1的情况下，附图标记8表示产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的布线环面积，附图标记9表示产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的布线环面积。

另一方面，分别经由引线布线3b、3d将霍尔传感器1的正极霍尔输出用电极焊盘1b和负极霍尔输出用电极焊盘1d与IC上的正极霍尔输出用电极焊盘2b和负极霍尔输出用电极焊盘2d连接。另外，在IC上经由第一金属布线5、第二金属布线6将正极霍尔输出用电极焊盘2b和负极霍尔输出用电极焊盘2d与信号处理部4连接。此时，通过使第一金属布线5和第二金属布线6在IC上隔着多个金属层在立体交叉部7的位置处立体地交叉并且弯曲，来使环面积8(点状喷涂部)与环面积9(网状喷涂部)的面积相同，该环面积8(点状喷涂部)是使用引线布线3b、3d、将霍尔传感器1的输出端子1b和1d连接的线、第一金属布线5的从IC上的正极霍尔输出用电极焊盘2b至立体交叉部7为止的线以及第二金属布线6的从IC上的负极霍尔输出用电极焊盘2d至立体交叉部7为止的线，投影到与施加磁通密度垂直的同一平面上时形成的环的面积，该环面积9(网状喷涂部)是使用第一金属布线5的从立体交叉部7至信号处理电路4的输入为止的线以及第二金属布线6的从立体交叉点7至信号处理电路4的输入为止的线，投影到与施加磁通密度垂直的同一平面上时形成的环的面积。也就是说，产生极性与霍尔传感器1的输出电压的极性相同的感应电动势的环面积的总和与产生极性与霍尔传感器1的输出电压的极性相反的感应电动势的环面积的总和相等。

另外，使产生极性与霍尔传感器1的输出电压的极性相同的感应电动势的环面积的总和与产生极性与霍尔传感器1的输出电压的极性相反的感应电动势的环面积的总和之差的绝对值为将0.1、霍尔元件的灵敏度以及要施加的最大磁通密度这三个值的积除以要施加的磁通密度的时间微分值而得到的值如下。

另外，IC2上的形成了产生感应电动势的环的金属布线使用两层以上的多个金属布线层形成。另外，由于从外部施加的磁通密度的变化而产生的感应电动势的总和的极性与霍尔传感器1的输出电压的极性相同。

图2是在图1示出的布线形状中磁通密度从纸面近侧方向向纸面深度方向以增加的方式发生变化时产生的感应电动势的朝向的概要图。如图2所示，可知在包围环面积8的布线中产生的感应电动势以与霍尔传感器1的输出电压相同的极性产生，在包围环面积9的布线中产生的感应电动势以与霍尔传感器1的输出电压相反的极性产生。通常，环面积8与环面积9中的磁通密度变化相同，因此如果环面积8与环面积9的面积相同，则感应电动势被抵消。在此，如果磁通密度的朝向反转，则霍尔传感器1的输出电压与各感应电动势的极性分别反转，这是不言而喻的。

另外，图8是本发明的磁传感器所涉及的霍尔传感器与用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC之间的引线布线和IC上的金属布线的第二概要图。如图8所示，具备仅IC上的第二金属布线6进行立体交叉的立体交叉部7也可以形成用于抵消在引线布线3b、3d等中产生的感应电动势的环。在此，也可以具备仅IC上的第一金属布线5进行立体交叉的立体交叉部，这是不言而喻的。

另外，图9是本发明的磁传感器所涉及的霍尔传感器与用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC之间的引线布线和IC上的金属布线的第三概要图。如图9所示，具备IC上的第二金属布线6进行立体交叉的多个立体交叉部7也可以形成用于抵消在引线布线3b、3d等中产生的感应电动势的多个环。此时，也可以使用多层金属布线层来制作多个环。在此，也可以具备仅IC上的第一金属布线5进行立体交叉的多个立体交叉部，这是不言而喻的。

另外，图10是本发明的磁传感器所涉及的霍尔传感器与用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC之间的引线布线和IC上的金属布线的第四概要图。如图10所示，具备IC上的第一金属布线5、第二金属布线6分别独立地进行立体交叉的立体交叉部7也可以形成用于抵消在引线布线3b、3d等中产生的感应电动势的多个环。此时，第一金属布线5、第二金属布线6分别具备多个环。另外，也可以使用多层金属布线层来制作多个环。在此，也可以具备IC上的第一金属布线5与第二金属布线6相互立体交叉的多个立体交叉部，这是不言而喻的。

另外，期望适当地优化金属布线的宽度、金属布线之间的距离、立体交叉部的数量、各层的介电常数，使得IC上的第一金属布线5与第二金属布线6在立体交叉部7等处接近时产生的、由布线引起的寄生容量被抑制在对磁传感器的输出应答不产生影响的范围内。例如，可举出使用最上层金属布线层来制作IC上的第一金属布线5并且使用最下层金属布线层来制作IC上的第二金属布线6等选择会降低布线的寄生容量的结构的方法等。

根据本发明可知，能够提供一种抑制由磁通密度的急剧变化引起的感应电动势的影响而能够实现电流传感器所需的应答性的、将检测磁力的霍尔传感器以及用于进行霍尔传感器的驱动和信号处理的IC封入到一个封装体内的磁传感器。

下面，说明具体的实施例。然而，本发明并不限定于这些实施例。

[实施例1]

对设计配置成产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的布线环面积的总和为0.567mm²、产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的布线环面积的总和为0.566mm²的情况进行说明。在此，在实施例1中环面积差为0.001mm²，环面积大致相同。

另外，在实施例1中，对于霍尔传感器，以恒定电流驱动Ic＝1.5mA使用与旭化成微电子株式会社制HG116C相当的商品，通过信号处理IC将输出电压放大到150倍。此时的霍尔传感器的灵敏度为0.25mV/mT。

图3是表示本发明的实施例1的线性霍尔IC的对磁场的输出应答波形的图。示出以最大上升磁通密度变化39.7mT/μs对以上述条件制作出的线性霍尔IC的样品施加磁场时的、线性霍尔IC的输出电压的归一化的波形。归一化的基准为输出电压稳定时的电压。另外，该试验中的最大施加磁通密度为B_max＝71mT。

可知即使磁通密度急剧变化，由感应电动势引起的输出电压的过冲也大致为0％，从施加磁通密度稳定之后至线性霍尔IC的输出电压稳定为止的时间为1μs以下。

根据该结果，可知如果使用本发明，能够提供以下一种磁传感器：具备检测磁力的霍尔传感器以及用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC，该IC具有两层以上的多个金属布线层，霍尔传感器与IC通过引线布线电连接并且封入到一个封装体内，在该磁传感器中，抑制由磁通密度的急剧变化引起的感应电动势的影响，具备电流传感器所需的高速应答性。

[比较例1]

图4是比较例1中的霍尔传感器与用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC之间的引线布线和IC芯片上的金属布线的概要图。IC上的金属布线不具备立体交叉部，因此不存在产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的布线环。

另外，在比较例1中，对于霍尔传感器，以恒定电流驱动Ic＝1.5mA使用与旭化成微电子株式会社制HG116C相当的商品，通过信号处理IC将输出电压放大到150倍。此时的霍尔传感器的灵敏度为0.25mV/mT。

图5是表示图4示出的比较例1的线性霍尔IC的对磁场的输出应答波形的图。示出以最大上升磁通密度变化39.7mT/μs对使用了比较例1的线性霍尔IC的样品施加磁场时的、线性霍尔IC的输出电压的归一化的波形。归一化的基准为输出电压稳定时的电压。另外，该试验中的最大施加磁通密度为B_max＝71mT。

可知磁通密度急剧变化时的由感应电动势引起的输出电压的过冲大约为36％，从施加磁通密度稳定之后至线性霍尔IC的输出电压稳定为止的时间为4μs以上。因此，超出电流传感器所需的过冲的允许值10％而成问题。

根据比较例1的结果，可知通过使用本发明，大幅抑制了感应电动势的影响，明显改善了线性霍尔IC的应答速度。

[实施例2]

对设计配置成产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的布线环面积的总和为0.629mm²、产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的布线环面积的总和为0.566mm²的情况进行说明。在此，在实施例2中环面积差为0.063mm²。

另外，在实施例2中，对于霍尔传感器，以恒定电流驱动Ic＝1.5mA使用与旭化成微电子株式会社制HG116C相当的商品，通过信号处理IC将输出电压放大到150倍。此时的霍尔传感器的灵敏度为0.25mV/mT。

图6是表示本发明的实施例2的线性霍尔IC的对磁场的输出应答波形的图。示出以最大上升磁通密度变化39.7mT/μs对以上述条件制作出的线性霍尔IC的样品施加磁场时的、线性霍尔IC的输出电压的归一化的波形。归一化的基准为输出电压稳定时的电压。另外，该试验中的最大施加磁通密度为B_max＝71mT。

根据这些结果，可知在保留这种程度的极性与霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的状况下，即使磁通密度急剧变化，由感应电动势引起的输出电压的过冲也为大约2％，从施加磁通密度稳定之后至线性霍尔IC的输出电压稳定为止的时间为1μs以下。另外，如果能够允许这种程度的过冲，则保留极性与霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势一方对磁通密度的上升的应答性更快，因此，根据用途，有时保留感应电动势成分更好。

[实施例3]

对图1中设计配置产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的布线环面积8为0.735mm²、产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的布线环面积9为0.566mm²的情况进行了说明。在此，在实施例2中环面积差为0.169mm²。

另外，在实施例3中，对于霍尔传感器，以恒定电流驱动Ic＝1.5mA使用与旭化成微电子株式会社制HG116C相当的商品，通过信号处理IC将输出电压放大到150倍。此时的霍尔传感器的灵敏度为0.25mV/mT。

图7是表示本发明的实施例3的线性霍尔IC的对磁场的输出应答波形的图。示出以最大上升磁通密度变化39.7mT/μs对以上述条件制作出的线性霍尔IC的样品施加磁场时的、线性霍尔IC的输出电压的归一化的波形。归一化的基准为输出电压稳定时的电压。另外，该试验中的最大施加磁通密度为B_max＝71mT。

可知即使磁通密度急剧变化，由感应电动势引起的输出电压的过冲也为大约5％，从施加磁通密度稳定之后至线性霍尔IC的输出电压稳定为止的时间为2μs以下。

根据这些结果，可知即使在感应电动势没有被完全抵消的状态下，也能够作为电流传感器用的线性霍尔IC来使用。

在此，为了满足电流传感器中的输出电压的过冲与下冲的允许值±10％以下，考虑使产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的布线环面积的总和与产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的布线环面积的总和之差收敛于哪个范围内即可。

在霍尔传感器的灵敏度为K_hall、施加到线性霍尔IC的稳定时的最大施加磁通密度为B_max时，用式2表示霍尔输出电压V_hall。

[式2]

V_hall＝K_hall×B_max···(式2)

要满足的公式为式3，成为

[式3]

$-0.1<\frac{v_{\mathrm{induction}}}{v_{\mathrm{hall}}}<0.1$ ···(式3)

根据式1至式3，只要满足以下式4即可。

[式4]

$\frac{-0.1\&times;K_{\mathrm{hall}}\&times;B_{\max }}{\frac{\mathrm{dB}}{\mathrm{dt}}}<\mathrm{\&Delta;S}<\frac{0.1\&times;K_{\mathrm{hall}}\&times;B_{\max }}{\frac{\mathrm{dB}}{\mathrm{dt}}}$ ···(式4)

在此，单位分别为V_hall[V]、K_hall[V·m²/Wb]、B_max[Wb/m²]、ΔS[m²]。

其中，在式4中提到的ΔS表示产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的布线环面积的总和与产生极性与霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的布线环面积的总和之差。另外，式4中的磁通密度的微分值dB/dt优选使用磁通密度即将稳定时的值。

产业上的可利用性

本发明涉及一种使用于电流传感器等的具备高速应答性的磁传感器，能够实现以下一种磁传感器：具备检测磁力的霍尔传感器以及用于进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC，霍尔传感器与IC通过引线布线电连接并且封入到一个封装体内，抑制由磁通密度急剧变化引起的感应电动势的影响，具备电流传感器所需的高速应答性。

附图标记的说明

1：霍尔传感器；1a～1d：霍尔传感器的电极焊盘；2：用于进行传感器的驱动和信号处理的IC；2a～2d：IC上的电极焊盘；3a～3d：引线布线；4：配置在IC上的霍尔传感器输出的信号处理部；5：第一金属布线；6：第二金属布线；7：立体交叉部；8、9：布线环面积。

Claims (7)

1.一种磁传感器，该磁传感器在一个封装体内封入有检测磁力的霍尔传感器、进行该霍尔传感器的驱动和信号处理的IC以及将上述霍尔传感器和上述IC连接的引线布线，该磁传感器的特征在于，

具备立体交叉部，该立体交叉部是将配置在上述IC上的正极霍尔输出用电极焊盘和上述信号处理部连接的第一金属布线以及将配置在上述IC上的负极霍尔输出用电极焊盘和上述信号处理部连接的第二金属布线中的至少一方或者相互立体交叉的立体交叉部。

2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，

在将与上述霍尔传感器的两个输出端子和上述霍尔传感器的输出电极焊盘相连接的上述引线布线以及用于将上述霍尔传感器的输出电压输入到上述IC所具备的信号处理部的上述IC上的金属布线投影到与上述霍尔传感器的感磁面平行的平面时形成的两个以上的多个环中，上述多个环中的至少一个以上的环为产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的环，至少一个以上的环为产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的环。

3.根据权利要求1或者2所述的磁传感器，其特征在于，

产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的环的面积的总和与产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的环的面积的总和相等。

4.根据权利要求1、2或者3所述的磁传感器，其特征在于，

产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相同的感应电动势的环的面积的总和与产生极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相反的感应电动势的环的面积的总和的差[单位：m²]的绝对值为将0.1、霍尔元件的灵敏度[单位：V·m²/Wb]以及施加的最大磁通密度[单位：Wb/m²]这三个值的积除以施加的磁通密度的时间微分值[Wb/m²·s]所得到的值[单位：m²]以下。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的磁传感器，其特征在于，

上述IC上的形成有产生感应电动势的环的上述第一金属布线和上述第二金属布线中的任一方或者两方使用两层以上的多个金属布线层形成。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的磁传感器，其特征在于，

由于从外部施加的磁通密度的变化而产生的上述感应电动势的总和的极性与上述霍尔传感器的输出电压的极性相同。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的磁传感器，其特征在于，

从施加到上述磁传感器的磁通密度稳定起直到输出电压稳定为止所需的时间为2μs以下。