DE1942810C3 - Integrierte Hall-Effektanordnung - Google Patents

Integrierte Hall-Effektanordnung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Hall-Effektanordnung, bei der ein Teil eines plattenförmigen Halbleiterkörpers als Hall-Element wirksam ist und bei der im restlichen Teil des Halbleiterkörpers ein zum Hall-Element gehörender Hilfskreis integriert ist und bei der der Halbleiterkörper auf einem Träger befestigt ist.
Für Hall-Elemente werden u. a. Halbleiterkörper besonders geringer Dicke mit großer Beweglichkeit der freien Ladungsträger, wie Indiumantimonid oder Indiumarsenid, verwendet. Bei einer solchen beispielsweise aus der DE-AS 10 89 047 bekannten Anordnung kann eine Verstärkerschaltung für das Hall-Element nicht im Halbleiterkörper integriert werden. Bei der aus der genannten DT-AS bekannten Anordnung ist der Halbleiterkörper auf einem Träger angeordnet und von einer Kunststoffhülle umgeben.
Aus der US-PS 33 05 790 ist eine Anordnung der eingangs genannten Art bekannt, bei dem eine Siliziumplatte als Substrat für das Hall-Element verwendet wird. In diesem Fall läßt sich der Hilfskreis im Halbleiterkörper integrieren. Dabei ist eine einfache Herstellung möglich, und zugleich wird eine günstige Wirkung der Hall-Effektanordnung erhalten. Diese Hall-Effektanordnungen lassen sich beispielsweise mit Vorteil in kollektorlosen Elektromotoren verwenden, bei denen mit Hilfe von Hall-Elementen die Ströme durch die Spulen geschaltet werden.
Es ist erwünscht, diese integrierte Hall-Effektanordnung in einer Hülle anzubringen, welche die Anordnung vor Einflüssen von außen schützt und die robust ausgebildet sein muß, so daß sich die Anordnung gut handhaben läßt. Dabei muß dann die Möglichkeit vorhanden sein, ein magnetisches Querfeld von fi5 ausreichender Stärke am Ort des Hall-Elementes zu erzeugen, mit welchem Magnetfeld sich die elektrischen Ha!!-Si»nalp pr/pnsjpn lassen. Bei einer in einem Gehäuse angeordneten Hall-Effektanordnung ist z. B. aus der US-PS 33 73 391 bekannt, zur Konzentration des magnetischen Flusses in dem Gehäuse ein ferromagneiisches Teil anzuordnen, das nahe bis an das Halbldterplättchen des Hall-Elementes reicht. Hierbei ist jedoch nicht eine Verstärkerschaltung für das Hall-Element im Halbleiterkörper integriert. Weiter ist dieses Gehäuse aufwendig und stellt große Anforderungen an die Herstellungsgenauigkeit.
Für integrierte Schaltungen ist es aus der GB-PS 11 17 675 bekannt, den Halbleiterkörper auf einem Gitter aus Leitern anzuordnen, die Enden dieser Leiter mit den Kontaktstellen des Halbleiterkörpers zu verbinden und den Halbleiterkörper mit dem Gitter mit einer Kunststoffhülle zu umgeben. Ein Hinweis auf eine Hall-Effektanordnung ist dieser Patentschrift nicht zu entnehmen.
Dei Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hall-EffektanordnuRg der eingangs genannten Art mit einer Hülle zu umgeben, die derart geformt ist, daß ein starkes magnetisches Feld nahe dem Hall-Element erzeugt werden kann und die mit den dazu gehörenden Leitern in Serienfertigung mit geringem Aufwand herstellbar ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger einen Teil eines Gitters von Leitern bildet, daß die Kontaktstellen des Halbleiterkörpers mit dem EnJe dieser Leiter elektrisch leitend verbunden sind und daß sich das Gitter mit dem Halbleiterkörper in einer Kunststoffhülle befindet, in der an der Unter- und Oberseite des Hall-Elementes eine Ausnehmung vorhanden ist, die sich bis in die Nähe des Halbleiterkörpers erstreckt
In den Ausnehmungen der Hülle, die sich über und unter dem Hall-Element befinden, können Polschuhe aus einem ferromagnetischen Material angebracht werden, die bis in die Nähe des Hall-Elementes reichen können. Die Hall-Effektanordnung nach der Erfindung bietet alsc die Möglichkeit, ein magnetisches Querfeld ausreichender Feldstärke zu erzeugen, so daß eine gute Wirkung der Anordnung gewährleistet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verlaufen die Ausnehmungen kegelförmig, und zwar konvergierend in Richtung des Hall-Elementes. Durch die entsprechende Form der in diese Ausnehmungen passenden Polschuhe wird eine günstige Konzentration des magnetischen Flusses an der Stelle des Hall-Elementes gewährleistet.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung sind in den Ausnehmungen ferromagnetische Materialstückchen angebracht, die in die Kunststoffhülle aufgenommen sind. Sie bilden Polschuhe zum Erzeugen des Magnetfeldes des Hall-Elementes. Die Polschuhe sind bei dieser Weiterbildung bereits in die Hall-Effektanordnung aufgenommen, was in vielen Fällen Vorteile bieten kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher jeschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Gitter von Leitern, auf dem der Halbleiterkörper angeordnet ist,
F i g. 2 und 3 einen Schnitt bzw. eine Draufsicht einer Hall-Fffektanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
F i g. 4 einen Schnitt durch eine Hall-Effektanordnung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Polschuhe in die Hülle aufgenommen sind.
In Fig. 1 ist ein Gitter 1 dargestellt, das eine Anzahl
Leiter 2 enthält Dieses Gitter ist vorzugsweise aus einer dünnen Platte einer Eisen-Nickel-Legierung hergestellt. Einer der Leiter 2 hat einen verbreiterten Teil 3, auf dem ein Halbleiterkörper 4 in Form einer dünnen Platte angeordnet isL Dieser Halbleiterkörper kann Vorzugsweise aus einem Silizium-Einkristall bestehen, der eine integrierte Schaltung enthält, in die ein Hall-Element und ein Verstärker für das Hall-Signal aufgenommen ist. Das Hall-Element 5 wird sich vorzugsweise in der Mitte des Halbleiterkörper 4 befinden und ist mit einer ι ο gestrichelten Linie schematisch dargestellt Kontaktstellen 6 auf dem Halbleiterkörper werden durch Golddrähtchen 7 mit Hilfe an sich bekannter Befestigungstechniken mit den Leitern 2 des Gitters elektrisch verbunden. Diese Drähtchen 7 liegen derart, daß sie nicht über dem Hall-Element 5 verlaufen.
Das auf diese Weise gebildete Ganze wird in eine Kunststoffhülle 8 eingebettet. Die F i g. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel der umhüllenden i.all-Effektanordnung. Derjenige Teil des Gitters 1, der dazu dient, bei der Herstellung der Hall-Effektanordnung die Leiter 2 in der gewünschten Lage zueinander zu halten, ist abgeschnitten. Beim Umhüllen, beispielsweise in einer Spritzmatrize, werden in der Matrize Stifte angeordnet, die sich bis in die Nähe des Halbleiterkörpers erstrecken und die genau über und unter dei Stelle, an der das Hall-hlement 5 vorhanden ist, liegen. Auf diese Weise entstehen in der Kunststoffhülle 8 Ausnehmungen 9. Diese Ausnehmungen ermöglichen es nun, Polschuhe eines Magneten unmittelbar an dem riall-Element anzuordnen, so daß an der Stelle des Hall-Elementes ein starkes magnetisches Querfeld besteht, mit dem ciie elektrischen Hall-Signale erzeugt werden können.
Es ist auch möglich, die ferromagnetischen Polschuhe in die Hülle aufzunehmen. Fig.4 zeigt davon ein Beispiel. Die Polschuhe können sich dabei bis zur Außenoberfläche der Kunststoffhülle 8 erstrecken, wie dies dargestellt ist, sie können aber auch gewünschtenfalls etwas aus der Hülle herausragen.
Die Ausnehmungen 9 sind kegelförmig dargestellt, sie können jedoch auch eine andere Form haben. Eine allmählich konvergierende Form der Polschuhe ist Konzentration des magnetischen Flusses an der Stelle des Hall-Elementes günstig.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Integrierte Hall-Effektanordnung, bei der ein Teil eines plattenförmigen Halbleiterkörpers als Hall-Element wirksam ist und bei der im restlichen Teil des Halbleiterkörpers ein zum Hall-Element gehörender Hilfskreis integriert ist und bei der der Halbleiterkörper auf einem Träger befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (3) einen Teil eines Gitters (1) von Leitern (2) bildet, daß die Kontaktstellen (6) des Halbleiterkörpers (4) mit dem Ende dieser Leiter (2) elektrisch leitend verbunden sind und daß sich das Gitter (1) mit dem Halbleiterkörper (4) in einer Kunststoffhülle (8) befindet, in der an der Unter- und Oberseite des Hall-Elementes (5) eine Ausnehmung (9) vorhanden ist, die sich bis in der Nähe des Halbleiterkörpers (4) erstreckt.
2. Integrierte Hall-Effektanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (9) kegelförmig verlaufen, und zwar konvergierend in Richtung des Hall-Elementes (5).
3. Integrierte Hall-Effektanordnung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung (9) Stückchen (10) ferromagnetischen Materials angeordnet sind, die in die Kunststoffhülle (9) aufgenommen sind.
DE1942810A 1968-08-31 1969-08-22 Integrierte Hall-Effektanordnung Expired DE1942810C3 (de)

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