DE69126828T2

DE69126828T2 - Magnetoresistiver sensor

Info

Publication number: DE69126828T2
Application number: DE69126828T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Shibasaki; Yoshiyasu Sugimoto
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1990-01-25
Filing date: 1991-01-25
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2011-01-26
Also published as: HK1000832A1; US5227761A; DE69126828D1; JP2572139B2; JPH03220472A; WO1991011729A1; EP0464226B1; EP0464226A4; KR960004440B1; KR920701831A; EP0464226A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen magnetoresistiven Sensor in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Dieser Sensor enthält einen ferromagnetischen dünnen Film und wird zum Beispiel in einem Capstan-Motor (Bandantriebsmotor) von Videokassettenrekordern (VCR) oder in einem magnetischen Kodierer verwendet.
Seit kurzem wird ein magnetoresistiver Sensor, der einen ferromagnetischen dünnen Film aufweist, für die exakte Steuerung emes magnetischen Kodierers oder für die exakte Steuerung eines Bandantriebsmotors für einen Videokassettenrekorder benutzt. Hierbei ist es notwendig, einen solchen Sensor zum Steuern eines Motors mit hoher Genauigkeit zu verwenden. Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Bandantriebsmotors für Videokassettenrekorder, in dem ein herkömmlicher, magnetoresistiver Sensor eingegliedert ist. Bei diesem in Fig. 1 gezeigten Bandantriebsmotor bezeichnen die Bezugszahlen 16, 17 und 10' jeweils ein Rotorjoch, einen Rotormagnet und einen frequenzerzeugenden Magnet (FG-Magnet), bei dem Nordpole und Südpole abwechselnd mit kleinen Teilungsabständen magnetisiert sind und diese Elemente einen Rotor- bzw. Läuferteil bilden. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet eine Statorspule bzw. Ständerspule für den Antrieb des Motors, während das Bezugszeichen 19 ein Gehäuse bezeichnet. Das Bezugszeichen 15 repräsentiert einen magnetoresistiven Sensor, der an einem Halter 15H befestigt ist, der aus einem Harz hergestellt ist. Ein magnetfelderfassender Detektorabschnit 15S ist so angeordnet, daß er dem frequenzerzeugenden Magnet 10' gegenüberliegt, üblicherweise mit einer Entfernung von ungefähr 100 µm, und es wird folglich die Rotationssteuerung des Motors anhand des von dem magnetoresistiven Sensor abgegebenen Ausgangssignals durchgeführt. Das Bezugszeichen 7 steht für einen Leitungsabschnitt des magnetoresistiven Sensors, der zum elektrischen Verbinden des magnetoresistiven Sensors 15 und einer gedruckten Leiterplatte bzw. Druckschaltungsplatine 20 dient.
Der frequenzerzeugende Magnet ist im allgemeinen mit kleinen Teilungsabständen magnetisiert und es ist demzufolge die Intensität des erzeugten Magnetfelds gering. Aus diesem Grund kann eine gewünschte Ausgangsstärke nicht erhalten werden, wenn der Abstand zwischen dem magnetoresistiven Sensor 15 und dem frequenzerzeugenden Magnet 10' groß ist.
Fig. 2A zeigt eine Draufsicht auf einen herkömmlichen magnetoresistiven Sensor, bevor dieser an dem aus einem Harz hergestellten Halter befestigt wird. In Fig. 2B ist eine Schnittansicht des herkömmlichen magnetoresistiven Sensors gezeigt, die entlang der Linie A-A in Fig. 2A geschnitten ist. Die Bezugszahlen 15S, 15M und 7 bezeichnen einen magnetfelderfassenden Abschnitt des magnetoresistiven Sensors 15, einen gegossenen Abschnitt zur Verstärkung des Leitungs-Bondabschnitts bzw. eine Leitung. Bei dem Aufbau, wie er in den Fig. 2A und 2B gezeigt ist, wird die elektrische Verbindung zwischen der Leitung und dem Sensor-Pellet üblicherweise mit Hilfe eines Bondvorgangs mittels eines Lötmittels durchgeführt. Weiterhin treten oftmals elektrische Kurzschlüsse auf, und es schält bzw. löst sich die Leitung in manchen Fällen von den Leitungs-Bondabschnitten ab, wenn sie sich in dem freigelegten Zustand befinden. Folglich werden die Bondabschnitte bzw. Verbindungsabschnitte durch Vergießen verstärkt, damit hierdurch solche Nachteile beseitigt werden. Die Verstärkung der Bondabschnitte wird im allgemeinen unter Zuhilfenahme eines Harzes wie etwa eines Epoxidharzes und dergleichen durchgeführt, wobei die Dicke des Harzes größer sein muß als die der Leitung, und genauer gesagt um 200 µm oder mehr dicker sein muß.
Dieser Sensor ist so angeordnet, daß er dem frequenzerzeugenden Magnet 10 gegenüberliegt, der die Magnetfeldsignale erzeugt, wie es in Fig. 3A gezeigt ist. Folglich wird der minimale Abstand zwischen dem magnetfelderfassenden Abschnitt 15S und der Oberfläche des frequenzerzeugenden Magnets 10 größer als 200 µm, und zwar selbst dann, wenn der mit dem Harz versehene gegossene Abschnitt dem Magneten in einem solchen Ausmaß angenähert ist, daß der Abschnitt mit dem Magneten nahezu in Berührung gelangt. Seit kurzem werden Motoren auch miniaturisiert und mit hoher Präzision hergestellt, so daß demgemäß der Teilungsabstand der Magnetisierung des frequenzerzeugenden Magnets kleiner geworden ist und folglich die Intensität des Magnetfelds, das durch einen solchen Magnet erzeugt wird, einen sehr kleinen Wert besitzt. Von dem Sensor kann daher das gewünschte Ausgangssignal nicht erhalten werden, wie es bereits vorstehend erläutert ist, wenn der Abstand zwischen dem magnetfelderfassenden Abschnitt 155 und dem frequenzerzeugenden Magnet 10 bis zu 200 µm beträgt. Wie bereits vorstehend erläutert, kann ein gewünschter Wert des von dem Sensor abgegebenen Ausgangssignals nur dann erhalten werden, wenn der Spalt in der Größenordnung von 100 µm oder weniger liegt.
Aus diesem Grund ist bei der herkömmlichen Technologie gemäß der Darstellung in Fig. 3B ein Element so angeordnet, daß ein gegossener Abschnitt 15'M von dem frequenzer zeugenden Magnet entfernt gehalten wird. Falls das Element aber in einer solchen Weise angeordnet ist, ist ein großer Raum unterhalb des Rotors erforderlich, damit ein Kontakt zwischen dem gegossenen Abschnitt und dem Rotor vermieden wird. Als Folge hiervon wird es somit schwieriger, die Dicke des Motors zu verringern. Damit das maximale Ausgangssignal von dem magnetoresistiven Sensor erhalten werden kann, ist es notwendig, die gesamte Region des magnetfelderfassenden Abschnitts 15'S der magnetisierten Oberfläche des Rotors gegenüberliegend anzuordnen. Allgemein wird es in manchen Fällen beobachtet, daß der Rotor während der Drehung in der Größenordnung von ungefähr mehreren 100 µm nach oben und nach unten verschoben wird. Damit eine Verringerung des Ausgangssignals des Sensors verhindert werden kann, ist es demgemäß unvermeidlich, einen großen Abstand zwischen dem unteren Ende des magnetfelderfassenden Abschnitts 15'S und dem oberen Ende des gegossenen Abschnitts 15'M, der durch Harz verstärkt ist, beizubehalten, damit der magnetfelderfassende Abschnitt und die magnetisierte Oberfläche sich stets zugewandt gegenüberliegen, und zwar auch dann, wenn sich die Position des Rotors nach oben und unten verschiebt. Dies stellt ein hauptsächliches Hindernis bei der Miniaturisierung des Sensorelements dar.
Ein weiterer, herkömmlicher, magnetoresistiver Sensor ist in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung mit der Offenlegungsnummer 158966/1986 offenbart. Fig. 4A zeigt eine Draufsicht auf diesen Sensor, während in Fig. 4B eine Schnittansicht gezeigt ist, die entlang der Linie A-A in Fig. 4A geschnitten ist. Wie in Fig. 4B gezeigt ist, ist dieser Sensor derart ausgestaltet, daß ein Anschlußelektrodenabschnitt 21T an einem unteren Abschnitt einer linearen Stufe ausgebildet ist, die an einem Siliziumsubstrat 21 gebildet ist. Die Bezugszeichen 21S, 21M und 6 repräsentieren jeweils einen magnetfelderfassenden Abschnitt, einen gegossenen Abschnitt bzw. einen Verdrahtungsabschnitt für die elektrische Verbindung zwischen dem Anschlußelektrodenabschnitt 21T und einer Leitung 7. Wenn die Stufe größer gemacht wird, kann dieser Sensor derart ausgelegt werden, daß die harzgegossene Oberfläche nicht über das Niveau der Oberfläche hervorsteht, an der der magnetfelderfassende Abschnitt ausgebildet ist, was einen Unterschied zu dem vorstehend erläuterten Sensor darstellt, wobei die harzgegossene Oberfläche selbst dann nicht über das Oberflächenniveau vorsteht, wenn der Anschlußabschnitt durch Vergießen mittels eines Harzes verstärkt ist. Falls der Sensor derart ausgestaltet ist, daß er einen solchen Aufbau aufweist, kann der Abstand zwischen der Magnetsignalquelle, wie etwa einem frequenzerzeugenden Magnet, und der Oberfläche des Sensors, oder die Position, an der der Sensor angeordnet werden soll, beliebig ohne diejenigen Beschrähkungen festgelegt werden, die bei den herkömmlichen, unter Bezugnahme auf die Fig. 3A und 3B gezeigten Ausgestaltungen beobachtet werden.
Zunächst erfordert die Erzeugung eines Elements, das einen solchen Aufbau aufweist, zusätzliche Schritte zur Ausbildung des linearen oder bandförmigen Abschnitts vor der Bearbeitung eines Substrats und der nachfolgenden Vorbereitung des Elements. Darüber hinaus ist es sehr schwierig, in der Praxis ein Element mit einem solchen Aufbau zu erzeugen, und zwar wegen der nachstehend beschriebenen Probleme. Ein erstes Problem bezieht sich auf die Gestaltung des Substrats. Der bandförmige, stufige Abschnitt muß einen Niveauunterschied in der Größenordnung von mindestens 200 µm zur Begrenzung der Oberfläche des gegossenen Abschnitts auf ein Niveau, das niedriger liegt als das Niveau der Oberfläche, auf der der magnetfelderfassende Abschnitt ausgebildet ist, aufweisen. Als spezielles Beispiel ist in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 158966/1986 offenbart, daß der stufige Abschnitt durch Ätzen eines Substrats aus Silizium hergestellt werden kann. Die Ausbildung des stufigen Abschnitts ist jedoch sehr schwierig, da ein solcher stufiger Abschnitt keineswegs bei lediglich einem einzigen Ätzvorgang erhalten werden kann, und es somit notwendig ist, einen solchen Ätzprozeß mehrere zehn Mal zu wiederholen. Anders ausgedrückt muß der Ätzprozeß vielfach wiederholt werden und es wird demgemäß das resultierende Substrat sehr teuer, wenn die Kosten zur Herstellung des Substrats in Betracht gezogen werden.
Ein weiteres Problem besteht in der Schwierigkeit der Bearbeitung eines Substrats. Insbesondere ist es sehr schwierig, einen photolithographischen Prozeß auszuführen, und es ist unmöglich, ein Muster mit einer hohen Genauigkeit zu erzielen. Wenn es beabsichtigt ist, das Sensorelement mit einem bandförmigen stufigen Abschnitt vorzubereiten bzw. zu erstellen, wie es in Fig. 4B gezeigt ist, muß ein Anschlußelektrodenabschnitt an dem unteren Abschnitt des stufigen Abschnitts ausgebildet werden. Jedoch ist es bei Vorhandensein eines großen Niveauunterschieds unmöglich, ein Muster auf dem bandförmigen Abschnitt der unteren Stufe mit Hilfe des photolithographischen Prozesses zu erzeugen. Daher kann eine Massenproduktion und eine Produktivitätsrate nicht in ausreichendem Maß sichergestellt werden. Da der Anschlußelektrodenabschnitt nicht mittels des photohthographischen Prozesses ausgebildet werden kann, kann ferner auch kein feines Anschlußmuster mit hoher Genauigkeit gebildet werden. Der Abstand zwischen den Anschlüssen und die Größe der Anschlüsse vergrößern sich somit, so daß sich demgemäß auch die Größe des Sensorelements erhöht. Wenn auf der anderen Seite die Breite des Sensorelements zwangsweise verringert wird, leidet dieses herkömmliche Sensorelement mit dem vorstehend erläuterten Aufbau an Problemen hinsichtlich elektrischer Kurzschlüsse, die zwischen den Anschlüssen auftreten, und hinsichtlich eines gegenseitigen Kontakts zwischen den gebondeten Drähten, da die Anschlußelektrodenabschnitte auf der gleichen Linie (oder dem gleichen Band) vorhanden sind.
In der JP-U 59-179320 ist ein magnetoresistiver Sensoraufbau offenbart, bei dem die Oberflächenniveaus von zwei einander gegenüberliegenden Seitenrändern mit Bezug zu dem zentralen Abschnitt der Oberfläche des Substrats abgesenkt sind. Zwei magnetfelderfassende Abschnitte sind als bandförmige Streifen aus ferromagnetischen dünnen Filmen ausgebildet, die sich von dem zentralen, vorstehenden Abschnitt zu den unteren, einander gegenüberliegenden Seitenrändern des Substrats erstrecken. Die feinen Streifen sind direkt mit Elektroden verbunden, die an jedem der unteren Randabschnitte des Substrats angeordnet sind. Hierdurch kann ein Zerbrechen der feinen Streifen des ferromagnetischen, dünnen Films insbesondere an der Grenze zwischen der flachen Oberfläche und der geneigten Oberfläche an den Rändern des Bauelements hervorgerufen werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend erläuterten Probleme zu lösen und eine magnetoresistiven Sensor zu schaffen, der nicht durch die nachteiligen, auf das Vorstehen des Vergußmaterials an den Anschlußabschnitten zurückzuführenden Effekte beeinträchtigt wird, bei dem der Abstand zwischen der Oberfläche einer Magnetsignalquelle wie etwa eines frequenzerzeugenden Magnets und dem magnetfelderfassenden Abschnitt eines Sensors und auch die Position, bei der der Sensor angeordnet ist, frei festgelegt werden können, so daß, anders ausgedrückt, der zur Leitungsherausführung dienende Abschnitt kein Hindernis bei der Erfassung der magnetischen Signale bildet. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines magnetoresistiven oder magnetorestriktiven Sensors, der miniaturisiert werden kann, hohe Zuverlässigkeit besitzt und mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
Diese Aufgaben werden durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft einen magnetoresistiven Sensor, der einen Aufbau besitzt, bei dem die elektrische Verbindung zwischen einem Anschlußelekrodenabschnitt eines Elementpellets und einer Leitung mit Hilfe eines Drahtbondverfahrens, durch das hoher Wärmewiderstand und hohe Zuverlässigkeit sichergestellt werden können, hergestellt werden kann, und der in Übereinstimmung mit einem Wafer-Prozeß, der zur Erzielung einer Massenproduktion geeignet ist, hergestellt werden kann.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind Verdrahtungsabschnitte vorgesehen, deren Breite größer ist als diejenige der Leitungen des magnetfelderfassenden Abschnitts. Hierdurch wird eine gute Verbindung und eine hohe Zuverlässigkeit des magnetoresistiven Sensors sichergestellt. Da der magnetfelderfassende Abschnitt lediglich an der Substratoberfläche mit Ausnahme von den unteren Abschnitten der Substratoberfläche ausgebildet ist, ist die Empfindlichkeit des magnetoresistiven Sensors hoch.
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die Größe des magnetoresistiven Sensors verringert werden, da die Fläche der Substratoberfläche effektiv für die Anordnung des magnetfelderfassenden Abschnitts benutzt werden kann.
Die vorstehend angesprochenen mindestens zwei Eckabschnitte an der Oberfläche des Substrats können stufige bzw. gestufte Abschnitte aufweisen, so daß das Niveau von deren Oberfläche niedriger ist als das Niveau des anderen Abschnitts der Oberfläche, oder es kann alternativ die Oberfläche der mindestens zwei Eckabschnitte mit Bezug zu dem anderen Oberflächenabschnitt geneigt sein, so daß das Niveau von deren Oberfläche niedriger liegt als das Niveau der übrigen Oberflächenabschnitte.
Die externe Gestalt des Substrats kann ein regelmäßiges Quadrat sein.
Die Längsrichtung des Sensormusters des magnetfelderfassenden Abschnitts kann so festgelegt sein, daß sie parallel zu einer diagonalen Linie des quadratischen Substrats verläuft.
Die Anschlußelektrodenabschnitte für die Eingabe und diejenigen für die Ausgabe können an gegenseitig symmetrischen Position mit Bezug zu der Mitte der Oberfläche des Substrats ausgebildet sein.
Bei der Oberfläche des Substrats kann das Niveau der Eckabschnitte, an denen die Anschlußelektrodenabschnitte ausgebildet sind, um mindestens 50 µm niedriger liegen als das Niveau desjenigen Abschnitts an dem Substrat, an dem der magnetfelderfassende Abschnitt ausgebildet ist.
Auf einer Seite des Substrats kann das Niveau eines Abschnitts des peripheren Bereichs, der sich von den Eckabschnitten unterscheidet, niedriger sein als das Niveau der Oberfläche, an der der magnetfelderfassende Abschnitt ausgebildet ist.
An der Oberfläche des Substrats kann ein elektrisches Widerstandselement ausgebildet sein und es können auch weitere, andere fünktionelle Elemente dort ausgebildet sein.
In dem magnetoresistiven Sensor gemaß der vorliegenden Erfindung sind die Anschlußelektrodenabschnitte an den Eckbereichen auf dem Substrat ausgebildet, wobei das Niveau der Eckbereiche niedriger ist als das Niveau derjenigen Oberfläche, auf der der magnetfelderfassende Abschnitt ausgebildet ist. Es ist demgemäß einfach, das Element zu miniaturisieren. Wenn zum Zwecke der Verstärkung der gebondeten Abschnitte ein Harzgußmaterial eingesetzt wird, kann der Harzgußkörper so ausgebildet werden, daß die Oberfläche des gegossenen Abschnitts nahezu gleich ist wie die Oberfläche, an der der magnetfelderfassende Abschnitt ausgebildet ist.
Darüber hinaus kann die Drahtbondtechnik bei dem Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, und es kann daher ein Sensorelement, das hohe Zuverlässigkeit aufweist, mit geringen Kosten hergestellt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Motors für Videokassettenrekorder, in dem ein herkömmlicher magnetoresistiver Sensor eingegliedert ist;
Fig. 2A und 2B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht eines herkömmlichen, magnetoresistiven Sensors;
Fig. 3A und 3B zeigen jeweils Schnittansichten, die jeweils einen Zustand veranschaulichen, bei dem sich ein herkömmlicher magnetoresistiver Sensor und die Oberfläche eines Rotors einander zugewandt gegenüberliegen;
Fig. 4A zeigt eine Draufsicht auf einen weiteren herkömmlichen magnetoresistiven Sensor, wahrend in Fig. 4B eine Schnittansicht dargestellt ist, die entlang der Linie A-A in Fig. 4A geschnitten ist.
Fig. 5A, 5B und 5C zeigen jeweils eine Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine Schnitt ansicht, die entlang der Linie A-A in Fig. 5A geschnitten ist, wobei die Fig. 5A, 5B und 5C ein erstes Ausführungsbeispiel des magnetoresistiven Sensorpellets gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
Fig. 6A zeigt eine Draufsicht auf die Struktur eines Substrats vor der Herstellung des ersten Ausführungsbeispiels des magnetoresistiven Sensors gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei in Fig. 68 eine Querschnittsansicht dargestellt ist, die entlang der Linie A-A in Fig. 6A geschnitten ist;
Fig. 7A zeigt eine Draufsicht zur Veranschaulichung des ersten Ausführungsbeispiels des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfmdung stehenden magnetoresistiven Sensors, wobei das Ausführungsbeispiel einem Drahtbondschritt und einem Preßspritzguß unterzogen worden ist, um hierdurch ein fertiges Element zu bilden, wobei in Fig. 7B eine Querschnittsansicht gezeigt ist, die entlang der Linie A-A in Fig. 7A geschnitten ist.
Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung des ersten Ausführungsbeispiels des magnetoresistiven Sensorpellets gemäß der vorliegenden Erfindung, das einem Drahtbondschritt und einem Spritzguß unterzogen worden ist, um hierdurch ein fertiges Element auszubilden;
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht zur Veranschaulichung eines Zustands, bei dem die Oberfläche eines Rotors bzw. Läufers und das Element, das in Fig. 7B oder in Fig. 8 gezeigt ist, einander zugewandt gegenüberliegen;
Fig. 10A und 10B zeigen eine Draufsicht und eine Schnittansicht, die ein keramisches grünes bzw. rohes oder ungebranntes Blatt veranschaulichen, durch das Löcher hindurchgehen;
Fig. 11A und 11B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht, in denen ein plattenförmiges, keramisches ungebranntes Blatt dargestellt ist;
Fig. 12A bis 12E zeigen Schnittansichten zur Veranschaulichung der Struktur eines Substrats (entsprechend einem Chip), das zur Herstellung des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensors verwendet werden kann;
Fig. 13A zeigt eine Draufsicht, in der ein zweites Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensors dargestellt ist, während in Fig. 13B eine Querschnittsansicht gezeigt ist, die entlang der Linie A-A in Fig. 13A geschnitten ist;
Fig. 14 zeigt eine Draufsicht, in der ein drittes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfmdung stehenden magnetoresistiven Sensors dargestellt ist;
Fig. 15 zeigt eine Draufsicht, in der ein viertes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensors gezeigt ist;
Fig. 16 zeigt eine Draufsicht, in der ein fünftes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensors dargestellt ist;
Fig. 17 zeigt eine Draufsicht, in der ein sechstes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensors dargestellt ist;
Fig. 18A zeigt eine Draufsicht, in der ein siebtes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensors dargestellt ist, während in Fig. 18B ein Schnittansicht gezeigt ist, die entlang der Linie A-A in Fig. 18A geschnitten ist;
Fig. 19A zeigt eine Draufsicht auf ein Element, das dadurch erhalten wird, daß die Anschlußelektrodenabschnitte des in den Fig. 18A und 18B gezeigten magnetoresistiven Sensorpellets durch Leitungs- bzw. Drahtbonden mittels eines Lötmittels elektrisch verbunden werden, wobei in Fig. 19B eine Schnittansicht gezeigt ist, die entlang der Linie A-A in Fig. 19A geschnitten ist;
Fig. 20A zeigt eine Draufsicht, in der ein achtes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensors dargestellt ist, wobei in Fig. 20B ein Schnittansicht gezeigt ist, die entlang der in Fig. 20A dargestellten Linie A-A geschnitten ist;
Fig. 21 zeigt einen Querschnitt, in dem ein neuntes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfmdung stehenden magnetoresistiven Sensors dargestellt ist;
Fig. 22 und 23 zeigen Draufsichten, in denen ein zehntes und ein elftes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensors dargestellt sind; und
Fig. 24A und 24B zeigen jeweils eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht eines zwölften Ausführungsbeispiels des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensors.

Beste Ausführungsform zur Ausführung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
In der nachfolgenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck "magnetoresistiver Sensor" einen Sensor, bei dem Anschlüsse elektrisch mit Leitungsabschnitten verbunden sind und gewünschte Abschnitte vergossen sind. Mit dem Ausdruck "magnetoresistives Sensorpellet" ist eine hauptsächliche Komponente bezeichnet, die die Funktion eines magnetoresistiven Sensors ausübt. Demgemäß werden der magnetoresistive Sensor und das magnetoresistive Sensorpellet bei den in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden Ausführungsbeispielen jeweils als identisch behandelt.

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 5A zeigt eine Draufsicht auf ein magnetoresistives Sensorpellet, das eine hauptsächliche Komponente des in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensors darstellt. Fig. 5B zeigt eine Seitenansicht des magnetoresistiven Sensorpellets, während in Fig. 5C eine Schnittansicht gezeigt ist, die entlang der in Fig. 5A dargestellten Linie A-A geschnitten ist. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein magnetoresistives Sensorpellet mit vier Anschlüssen, das ein isolierendes rechteckförmiges Substrat 1 enthält, das aus einem keramischen Material wie etwa aus Aluminiumoxid hergestellt ist und rechteckförmige Ausnehmungen 1A an seinen vier Ecken aufweist.
Das Bezugszeichen 2 repräsentiert einen ferromagnetischen dünnen Film, der zum Beispiel aus einer Eisen-Nickel-Legierung (Fe-Ni) besteht. Mit 2S ist ein magnetfelderfassender Abschnitt bezeichnet, während das Bezugszeichen 2W Verdrahtungsabschnitte bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 3 sind Anschlußelektrodenabschnitte bezeichnet, die in den Ausnehmungen 1A ausgebildet sind. 4 bezeichnet einen Passivierungsfilm. Das Sensormuster des magnetfelderfassenden Abschnitts in diesem Sensorpellet ist derart ausgebildet, daß die Längsrichtung des Musters parallel zu der Seite des Pellets verläuft. Weiterhin sind die Muster der Verdrahtungsabschnitte 2W bei diesem Ausführungsbeispiel symmetrisch ausgebildet, das heißt, anders ausgedrückt, sie sind so ausgestaltet, daß sie einen Aufbau aufweisen, bei dem kaum irgendeine Offsetspannung erzeugt wird.
Im folgenden wird das Verfahren zum Herstellen dieses Ausführungsbeispiels erläutert.
Die Fig. 6A und 6B zeigen den Aufbau eines Substrats vor der Erzeugung des in Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel stehenden Elements Fig. 6A zeigt eine Draufsicht auf das Substrat. Gemäß Fig 6A entspricht die schraffierte Region 1B, die durch gestrichelte Linien umgeben ist, der Region eines einzelnen Sensorpellets. In Fig. 6B ist eine Schnittansicht gezeigt, die entlang der in Fig. 6A dargestellten Linie A-A geschnitten ist. Die mit Ausnehmungen versehene Struktur des Substrats wird dadurch gebildet, daß ein metallisches Gußteil bzw. ein metallischer Stempel gegen das noch rohe Blatt vor dessen Brennen und während der Prozesse zur Erzeugung des keramischen Substrats gedrückt wird, wobei jede Stufe einen niveaumäßigen Unterschied in der Größenordnung von 200 µm aufweist. Ein ferromagnetisches Material wie etwa eine Legierung aus Eisen und Nickel, das einen magnetoresistiven Effekt zeigt, ist auf der gesamten Oberfläche des Substrats aufgebracht worden, um hierdurch einen ferromagnetischen dünnen Film zu erzeugen (Fig. 5A). Nachfolgend wurde ein Photoresistmuster auf dem Substrat gemäß der photohthographischen Technik derart ausgebildet, daß die Oberfläche des Substrats mit Ausnahme der in Fig. 6A gezeigten, ausgenommenen Abschnitte bedeckt war. An den ausgenommenen Abschnitten wurden Anschlußelektrodenabschnitte 3 (Fig. 5A) durch Mittel wie etwa durch Plattieren oder durch eine Dampfabscheidungsmethode ausgebildet. Diesbezüglich ist die oberste Schicht aus einem Material gebildet worden, das es ermöglicht, ein Drahtbonden zum Beispiel mit Gold (Au) durchzuführen. Anschließend wurden erneut Photoresistmuster für die magnetfelderfassenden Abschnitte 25 und die Verdrahtungsabschnitte 2W in Übereinstimmung mit der photolithographischen Technik ausgebildet, wonach dann die nicht benötigten Bereiche dieser Muster durch Ätzen entfernt wurden, um hierdurch ein Sensormuster zu bilden. Der gewünschte Abschnitt wurde mittels eines Passivierungsfilms 4 abgedeckt. Das resultierende Produkt wurde dann in einzelne Sensorpellets (Chips) unterteilt, das heißt in Sensorpellets, die jeweils der schraffierten Region 1B entsprechen, wie es in Fig. 6A gezeigt ist. Dieser Schneidvorgang erfolgte mit Hilfe einer Schneideinrichtung wie etwa einer Chip-Schneideinrichtung. Wie vorstehend erläutert, kann der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende magnetoresistive Sensor unter Einsatz der üblichen Halbleiterprozesse hergestellt werden.
In den Fig. 7A und 7B ist ein Element gezeigt, das durch Befestigen des in Fig. 5A dargestellten magnetoresistiven Sensorpellets an einem Leiterrahmen mit Hilfe einer Gesenkverbindung bzw. Anbindung, durch elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen des Sensorpellets und einer Leitung mittels eines Bondens eines Drahts 6 aus Gold, und durch Durchführen eines Preßspritzens des verbundenen Elements mittels eines wärmefixierenden Epoxidharzes 5 erhalten wurde. Fig. 7A zeigt eine Draufsicht auf das Element, während in Fig. 7B eine Schnittansicht gezeigt ist, die entlang der in Fig. 7A dargestellten Linie A-A geschnitten ist. In diesem Fall ist der Aufbau des Pellets in einer solchen Weise hergestellt worden, daß die Anschlußelektrodenabschnitte für die Eingänge und für die Ausgänge sowie die Sensormuster jeweils in einer um 180º punktsymmetrischen Beziehung ausgebildet wurden, wie es in den Fig. 5A und 5B gezeigt ist. Aus diesem Grund kann die Befestigung des Pellets mittels der Gesenk-Verbindung ("die bonding") in zwei Wegen durchgeführt werden. Anders ausgedrückt, ist ein Muster, das eme bestimmte Orientierung aufweist, geometrisch mit einem Muster identisch, das durch Drehen des erstgenannten Musters mit einem Winkel von 180º erhalten wird. Falls die Befestigung mittels der Gesenk-Verbindung in einer dieser beiden Orientierungen zur Vorbereitung eines Sensorelements durchgeführt wird, ist es möglich, daß das resultierende Element die gleiche Magnetsignalquelle erfaßt und das gleiche Ausgangssignal erzeugt. Bei einem Element, das einen solchen Aufbau aufweist, sind ferner das Sensorpellet und die Leitung 7 über einen Draht 6 elektrisch miteinander verbunden, so daß das Element eine sehr hohe Zuverlässigkeit hinsichtlich eines "Tests hinsichtlich des Wärmewiderstands bzw. der Hitzebeständigkeit während des Lötens" besitzt. Die nachfolgende Tabelle 1 veranschaulicht die Ergebnisse (Änderungen der Eigenschaften), die bei einer Untersuchung des Ausführungsbeispiels des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden Elements und eines Vergleichsbeispiels, das durch Bonden mittels eines Lötmittels gemäß der Darstellung in Fig. 2B erhalten wurde, hinsichtlich eines "Tests hinsichtlich der Hitzebeständigkeit während des Lötens" erhalten wurden, wobei der Test bei 260º C für 30 Sekunden durchgeführt wurde. Das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehende Element bewirkte zu keiner Zeit eine Änderung seiner Eigenschaften und zwar auch nicht nach dem Test. Tabelle 1
Das in den Fig. 7A und 7B gezeigte Element, bei dem die elektrische Verbindung durch Drahtbonden hergestellt, hat ferner einen Aufbau, der für eine automatisierte Herstellung einschließlich des Vergußprozesses geeignet ist, wodurch die Herstellungsprozesse vereinfacht werden. Eine solche Struktur ermöglicht es somit, die Herstellungskosten zur Herstellung der Struktur zu verringern, da das Element eine sehr hohe Zuverlässigkeit aufweist und mit einer hohen Effizienz zusammengebaut werden kann, verglichen mit der Effizienz, die sich einstellt, wenn der Zusammenbau durch Bonden oder Verbinden mittels eines Lötmittels erfolgt.
Um zu erreichen, daß das Niveau der Oberfläche des magnetfelderfassenden Abschnitts identisch ist wie das Niveau der Oberfläche des Gießharzes, wie dies in Fig. 7B gezeigt ist, muß der niveaumäßige Unterschied zwischen den Anschlußelektrodenabschnitten und dem übrigen Abschnitt an einem Substrat mindestens 50 µm betragen, wenn die Höhe des Drahts und die Genauigkeit der metallischen, zum Gießen verwendeten Gießform in Betracht gezogen wird. Der in der Praxis auftretende niveaumäßige Unterschied ist vorzugsweise nicht kleiner als 100 µm und vorzugsweise nicht kleiner als 200 µm.
Wenn ein Preßgießen durchgeführt wird, kann die Oberfläche des magnetfelderfassenden Abschnitts gegen die Oberfläche der metallischen Gußform zum Zwecke des Freilegens der Oberfläche des Sensors gedrückt werden. In einem solchen Fall kann ein Harz wie etwa ein Polyimid, ein Photolötharz oder ein Lötmasken-Resistmaterial zusätzlich auf dem Passivierungsfilm 4 zum Verrneiden eines Zerbrechens der Oberfläche des magnetfelderfassenden Abschnitts aufgebracht werden.
In Fig. 8 ist ein Querschnitt eines Elements gezeigt, das mittels eines thermoplastischen Harzes 8 mit Hilfe eines Spritzgießverfahrens vergossen ist. Im Hinblick auf die Rationalisierung des Zusammenbaus oder dergleichen können die vorstehend erwähnten Überlegungen und Merkmale auch auf diesen Fall zutreffen. Hinsichtlich der Hitzebeständigkeit während des Schweißens ist dieses Element im Vergleich zu dem wärmefixierenden Harz, das bei dem Preßspritzen verwendet wird, nachteilig. Dieses Problem kann aber durch den Einsatz eines Harzes, das eine hohe Hitzebeständigkeit aufweist, wie etwa von Polyphenylensulfid oder Polybutylenterephthalat, gelöst werden.
Fig. 9 zeigt einen Zustand, bei dem das magnetoresistive Element 10, das einen Aufbau gemäß der Darstellung in Fig. 7B oder Fig. 8 aufweist, und ein felderzeugender bzw. frequenzerzeugender Magnet 9 einander zugewandt angeordnet sind. Da die Oberfläche des gegossenen Harzes und der magnetfelderfassende Abschnitt 10S so ausgebildet werden können, daß das Niveau des Harzes ungefähr gleich dem Niveau der Oberfläche des magnetfelderfassenden Abschnitts ist, kann die Miniaturisierung des Elements somit sichergestellt werden. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, irgendeinen Raum unterhalb des Rotors zum Vermeiden einer Berührung mit dem vorstehenden Abschnitt des gegossenen Harzes vorzusehen. Dies trägt dazu bei, die Dicke des Motors zu verringern.
Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt das Verhältnis zwischen der kleinsten erforderlichen Fläche des in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stehenden Sensorpellets und der kleinsten erforderlichen Fläche bei dem Vergleichsbeispiel, wie es in Fig. 2B gezeigt ist, wobei diese Elemente so ausgestattet sind, daß sie die gleichen elektrischen Eigenschaften besitzen. Wie aus den in Tabelle 2 aufgelisteten Ergebnissen ersichtlich ist, kann die vorliegende Erfindung die Größe des Sensorpellets auf nicht mehr als ein Drittel der Größe des herkömmlichen Sensorpellets verringern. Tabelle 2
Auch wenn es in der Praxis schwierig ist, ein Element gemäß der Darstellung in den Fig. 4A und 4B zu erhalten, wird das Verhältnis der Größe der Sensorpellets noch größer als diejenige, die im Hinblick auf das vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel erhalten wird, wenn große Abstände zwischen den Verdrahtungsabschnitten zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlußes in Betracht gezogen werden. Dies gilt auch dann, wenn die Elemente so ausgelegt sind, daß sie die gleichen elektrischen Eigenschaften aufweisen.
Bei diesem Ausfürungsbeispiel wird die Ausbildung der Anschlußelektrodenabschnitte nach dem Aufbringen des ferromagnetischen dünnen Films durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich, die Anschlußelektrodenabschnitte bereits vorab vor der Aufbringung des ferromagnetischen Materials zur Bildung eines ferromagnetischen dünnen Films zu bilden. Anders ausgedrückt, besteht keine Beschrähkung hinsichtlich der Reihenfolge der Ausbildung dieser Komponenten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die mit Ausnehmungen versehenen Abschnitte an dem Substrat durch Andrücken einer metallischen Gießform gegen ein grünes bzw. ungebranntes Blatt aus einem keramischen Material vor dessen Brennen ausgebildet. Es besteht jedoch keine Einschränkung hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung dieser ausgenommenen Abschnitte. Als Beispiel kann ein Substrat, das den gleichen Aufbau aufweist, auch dadurch erhalten werden, daß ein rohes Blatt 11 aus einem keramischen Material, das in gewünschten Abständen Löcher aufweist und dessen Draufsicht und Schnittansicht in den Fig. 10A bzw. 10B gezeigt sind, an ein übliches, plattenförmiges grünes bzw. ungebranntes Blatt 11' aus einem keramischen Material, in dem keine Löcher vorgesehen sind und dessen Draufsicht und Schnittansicht in den Fig. 11A bzw. 11B gezeigt sind, angeklebt bzw. angebracht wird und die resultierende Anordnung dann gebrannt wird. Die Löcher, die in den Fig. 10A und 10B gezeigt sind, können in einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß das keramische Material in einer metallische Gußform oder dergleichen gepreßt wird, während es sich noch in dem grünen bzw. ungebrannten Blattzustand befindet. Ein keramisches Substrat, das einen ähnlichen Aufbau wie die in den Fig. 6A und 6B gezeigte Struktur besitzt, kann dadurch erstellt werden, daß dieses grüne bzw. ungebrannte Blatt, in dem Löcher in der vorstehend erläuterten Weise ausgebildet sind, an ein grünes bzw. ungebranntes Blatt, das keine Löcher aufweist, wie es in den Fig. 11A und 11B gezeigt ist, angeklebt bzw. angebracht wird, und die Anordnung dann gebrannt wird. Die ausgenommenen Abschnitte können auch nach dem Brennen des Substrats mit Hilfe einer Methode wie etwa einer Laserbearbeitungstechnik ausgebildet werden.
In den Fig. 12A bis 12E sind Schnittansichten von Substraten gezeigt, die in Chips zerschnitten sind und die bei der vorliegenden Erfindung benutzt werden können. Fig. 12A zeigt eine Schnittansicht eines keramischen Substrats 1, in dem ein Teil eines keramischen Substrats, das heißt Regionen 1A für die Ausbildung der Anschlußelektrodenabschnitte, mit Ausnehmungen versehen sind, wie es durch dieses Ausführungsbeispiel als Beispiel veranschaulicht ist. Fig. 12B zeigt eine Schnittansicht eines keramischen Substrats, das ausgenommene Abschnitte 1A und eine glasierte Schicht 12 aufweist, die auf der Oberfläche mit Ausnahme der ausgenommenen Abschnitte aufgebracht ist. Fig. 12C zeigt eine Schnittansicht eines Substrats 1, das dadurch erstellt wurde, daß eine glasierte Schicht 12' auf die Oberfläche eines keramischen Substrats 1' mit Ausnahme der Oberflächenregionen 1A für die Ausbildung der Anschlußelektrodenabschnitte aufgebracht wurde, um hierdurch den Oberflächenbereich mit Ausnahme der Region 1A vorstehen zu lassen. Fig. 12D zeigt eine Schnittansicht des Aufbaus eines Substrats, dessen Region 1A für die Ausbildung der Anschlußelektrodenabschnitte schräg verlaufen. Fig. 12E zeigt eine Schnittansicht des Aufbaus eines Substrats, dessen stufige Abschnitte nahezu vertikal ausgebildet sind und bei dem eine glasierte Schicht 12 auf die Region zur Ausbildung des magnetfelderfassenden Abschnitts aufgebracht ist. Damit die magnetischen Eigenschaften des magnetoresistiven Sensors in der bestmöglichen Weise ausgenutzt werden können, ist die Rauhigkeit der Oberfläche in der Region zur Ausbildung des magnetfelderfassenden Abschnitts wünschenswerterweise so klein wie möglich. Daher wird eine glasierte Schicht vorzugsweise auf die Oberfläche der Region zur Ausbildung des magnetfelderfassenden Abschnitts aufgebracht, wie es in den Fig. 128, 12C und 12E gezeigt ist, da diese Schicht eine kleine Oberflächenrauhigkeit besitzt. Falls jedoch die glasierte Schicht zu dick ist, ist die Oberfläche der glasierten Schicht stark gekrümmt. Als Ergebnis wird der magnetfelderfassende Abschnitt somit auf einer solchen gekrümmten Oberfläche ausgebildet, wenn ein solches Substrats so, wie es ist, zur Ausbildung eines Sensorelements bearbeitet wird. Bei einem solchen Sensorelement ist der Abstand zwischen einer Magnetsignalquelle und dem magnetfelderfassenden Abschnitt nicht gleichförmig und es ist daher das von dem Sensorelement erzeugte Ausgangssignal ebenfalls nicht stabil. Die glasierte Oberfläche kann zur Beseitigung solcher Nachteile poliert werden. Damit kann der magnetfelderfassende Abschnitt auf einer flachen Oberfläche durch Polieren der glasierten Oberfläche gebildet werden.

Ausführungsbeispiel 2

Fig. 13A zeigt eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel des magnetoresistiven Sensorpellets in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. In Fig. 13B ist eine Schnittansicht gezeigt, die entlang der in Fig. 13A dargestellten Linie A-A gesehen ist. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen magnetoresistiven Sensor mit vier Anschlüssen, der fächerförmig ausgestaltete Ausnehmungen 101A an den vier Ecken eines regelmäßigen, quadratischen Substrats 101 aufweist. In diesem Fall ist eine glasierte Schicht 12 unterhalb des magnetfelderfassenden Abschnitts aufgebracht und es wird ein Substrat eingesetzt, das eine Querschnittsform aufweist, wie sie in Fig. 12B gezeigt ist. Die Ausnehmung kann eine fächerförmig ausgestaltete Form wie bei diesem Ausführungsbeispiel besitzen oder kann auch jede beliebige andere Form aufweisen. Das Bezugszeichen 101 repräsentiert ein keramisches Substrat, während das Bezugszeichen 201 einen ferromagnetischen, dünnen Film bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 201S ist ein magnetfelderfassender Abschnitt bezeichnet, während mit 201W Verdrahtungabschnitte und mit 301 Anschlußelektrodenabschnitte bezeichnet sind. Das magnetoresistive Sensorpellet gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann in der gleichen Weise hergestellt werden, wie sie bei dem Ausführungsbeispiel 1 eingesetzt wurde, mit der Ausnahme der Ausbildung der glasierten Schicht, der Form der Ausnehmungen und deren gegenseitigen Abständen. Die glasierte Schicht 12 wurde durch schichtförmiges Aufbringen einer Glaspaste auf einem keramischen Substrat nach dessen Vorbereitung und durch anschließendes Brennen der aufgebrachten Schicht gebildet. In diesem Fall ist das Sensormuster des magnetfelderfassenden Abschnitts weiterhin so ausgebildet, daß die Längsrichtung des Musters parallel zu der Diagonalen des regelmäßigen quadratischen Substrats verläuft. Diese Struktur ist hinsichtlich der Verlängerung der Länge des Sensors im Vergleich mit dessen Länge bei dem Ausführungsbeispiel 1 vorzuziehen. Darüber hinaus sind die Eingangsanschlüsse, die Ausgangsanschlüsse oder dergleichen jeweils symmetrisch wie bei dem Ausführüngsbeispiel 1 ausgebildet und es kann dementsprechend das Element mit Hilfe der Gesenkverbindungstechnik in den beiden Wegen wie bei dem Ausführungsbeispiel 1 befestigt werden. Ferner ist auch das Layout der Verdrahtungsabschnitte symmetrisch wie dies bei dem in Fig. 5A gezeigten Fall ebenfalls gegeben ist. Dieser Aufbau ist in gleicher Weise so ausgestaltet, daß die Offsetspannung zu keiner Zeit erzeugt wird.

Ausführungsbeispiel 3

Fig. 14 zeigt eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel, das ein magnetoresistives Sensorpellet mit drei Anschlüssen ist, die fächerförmig ausgestaltete Ausnehmungen 102A an drei Ecken aus den vier Ecken des Substrats aufweist. Dieses Sensorpellet kann in der gleichen Weise wie das Ausführungsbeispiel 1 hergestellt werden, mit Ausnahme der Gestalt der Ausnehmung und deren gegenseitigen Abständen.
In Fig. 14 bezeichnet das Bezugszeichen 102 ein keramisches Substrat, während das Bezugszeichen 202 einen ferromagnetischen dünnen Film bezeichnet, das Bezugszeichen 202S einen magnetfelderfassenden Abschnitt repräsentiert, 202W Verdrahtungsabschnitte bezeichnet und die Bezugszeichen 302 Anschlußelektrodenabschnitte repräsentieren. Im Fall eines Elements mit drei Anschlüssen müssen mindestens drei Ausnehmungen an dem Substrat ausgebildet werden, wobei die Anzahl von Ausnehmungen aber auch größer als 3 sein kann.

Ausführungsbeispiel 4

Fig. 15 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des magnetoresistiven Sensorpellet in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel ist ein magnetoresistiver Sensor mit drei Anschlüssen, bei dem das Sensormuster derart ausgebildet ist, daß seine Längsrichtung parallel zu der Diagonalen eines regelmäßigen, quadratischen Substrats verläuft, wie dies auch bei dem Ausführungsbeispiel 2 der Fall ist. Das Element kann gemaß dem gleichen Verfahren, wie es auch bei dem Ausführungsbeispiel 1 eingesetzt wurde, hergestellt werden, mit Ausnahme der Form der erzeugten Ausnehmungen und deren gegenseitigen Abständen.
In Fig. 15 bezeichnet das Bezugszeichen 103 ein keramisches Substrat, während das Bezugszeichen 102A ausgenommene Abschnitte repräsentiert. Das Bezugszeichen 203 bezeichnet einen ferromagnetischen dünnen Film, während das Bezugszeichen 203S einen magnetfelderfassenden Abschnitt repräsentiert und das Bezugszeichen 203W Verdrahtungsabschnitte repräsentiert. Das Bezugszeichen 303 bezeichnet die Anschlußelektrodenabschnitte. Wenn dieses Ausführungsbeispiel mit dem in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiel verglichen wird, besitzt das Element einen Aufbau, der von dem Gesichtspunkt seiner Gestaltung aus gesehen kaum zur Erzeugung einer Offsetspannung führt, da das Layout der Verdrahtungsabschnitte symmetrisch ist.
Die Offsetspannung ist von der Praxis her gesehen vorzugsweise so klein wie möglich. Daher ist die in Fig. 15 gezeigte Gestalt gegenüber der in Fig. 14 gezeigten Form noch weiter bevorzugt, soweit ein Element mit drei Anschlüssen betroffen ist.

Ausführungsbeispiel 5

Fig. 16 zeigt eine Draufsicht auf ein fünftes Ausfüirungsbeispiel des magnetoresistiven Sensorpellet in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen magnetoresistiven Sensor mit vier Anschlüssen, der ein Ausgangssignal mit einer einzigen Phase besitzt und Anschlußelektrodenabschnitte aufweist, die an den vier Ecken auf einem Substrat ausgebildet sind, sowie ein punktsymmetrisches Muster besitzt. In Fig. 16 bezeichnet das Bezugszeichen 104 ein keramisches Substrat, während die Bezugszeichen 104A ausgenommene Abschnitte repräsentieren. Das Bezugszeichen 204 bezeichnet einen ferromagnetischen dünnen Film, während das Bezugszeichen 204S einen magnetfelderfassenden Abschnitt repräsentiert. Das Bezugszeichen 204W bezeichnet Verdrahtungsabschnitte. Die Bezugszeichen 304a bis 304d repräsentieren jeweils einen Anschlußelektrodenabschnitt.
Bei dem in Fig. 16 gezeigten Pellet sind die Eingangsanschlüsse und die Ausgangsanschlüsse jeweils an der Diagonalen des rechteckförmigen Substrats angeordnet. Die Bezugszeichen 304a und 304c repräsentieren die Eingangsanschlüsse. Die Ausgangsanschlüsse, die mit 304b und 304d bezeichnet sind, sind elektrisch über den gemeinsamen Verdrahtungsabschnitt verbunden, so daß das gleiche Ausgangssignal an jedem der beiden Anschlüsse erhalten werden kann. Wie vorstehend erläutert, sind die Eingangsanschlüsse und die Ausgangsanschlüsse an solchen Positionen ausgebildet, die jeweils in einer punktsymmetrischen Beziehung mit einer 180º-Symmetrie bei diesem Ausführungsbeispiel stehen. Das Ausmaß an Freiheit zur Befestigung des Pellets mittels der Gesenkverbindungstechnik ist somit doppelt so groß wie bei den Ausführungsbeispielen 1 und 2.

Ausführungsbeispiel 6

Fig. 17 zeigt eine Draufsicht auf ein sechstes Ausführungsbeispiel des magnetoresistiven Sensorpellet in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Wie bei dem Ausführungsbeispiel 2 oder 4 weist dieses Ausführungsbeispiel ein Substrat auf, das ein regelmäßiges quadratisches Aussehen besitzt, und stellt einen magnetoresistiven Sensor mit vier Anschlüssen dar, der ein Ausgangssignal mit einer einzigen Phase besitzt, wobei ein Sensormuster derart ausgebildet ist, daß die Längsrichtung des Sensormusters parallel zu der Diagonalen des regelmäßigen quadratischen Substrats verläuft.
In Fig. 17 bezeichnet das Bezugszeichen 105 ein keramisches Substrat, während die Bezugszeichen 105A ausgenommene Abschnitte repräsentieren. Das Bezugszeichen 205 bezeichnet einen ferromagnetischen dünnen Film, während das Bezugszeichen 205S einen magnetfelderfassenden Abschnitt repräsentiert. Mit 205W sind die Verdrahtungsabschnitte bezeichnet. Die Bezugszeichen 305a bis 305d repräsentieren jeweils einen Anschlußelektrodenabschnitt. Die Bezugszeichen 305a und 305c bezeichnen die Eingangsanschlüsse. In diesem Fall sind die Ausgangsanschlüsse, die mit den Bezugszeichen 305b und 305d bezeichnet sind, in gleichartiger Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel 5 elektrisch miteinander über den gemeinsamen Verdrahtungsabschnitt verbunden, so daß das gleiche Ausgangssignal an jedem der beiden Anschlüsse erhalten werden kann. In diesem Fall sind die Eingangsanschlüsse und die Ausgangsanschlüsse in gleichartiger Weise jeweils an denjenigen Position ausgebildet, die in punktsymmetrischer Beziehung mit einer 180º- Symmetrie stehen. Demgemäß ist der Freiheitsgrad hinsichtlich der Befestigung des Pellets mittels der Gesenkverbindungstechnik doppelt so groß wie bei dem Ausführungsbeispiel 5.

Ausführungsbeispiel 7

Fig. 18 zeigt eine Draufsicht auf das magnetoresistive Sensorpellet in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. In Fig. 18B ist eine Schnittansicht gezeigt, die entlang der in Fig. 18A dargestellten Linie A-A geschnitten ist. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen magnetoresistiven Sensor mit zwei Anschlüssen, der rechteckförrnige Ausnehmungen 106A an zwei Positionen aus den vier Ecken an dem rechteckförmigen Substrat aufweist.
In den Fig. 18A und 18B reprasentiert das Bezugszeichen 106 ein keramisches Substrat, während das Bezugszeichen 206 einen ferromagnetischen dünnen Film bezeichnet. Das Bezugszeichen 2065 bezeichnet einen magnetfelderfassenden Abschnitt, während das Bezugszeichen 206W einen Verdrahtungsabschnitt repräsentiert. Mit 306 Anschlußelektrodenabschnitte bezeichnet, die an den ausgenommenen Abschnitten angeordnet sind. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Passivierungsfilm. In diesem Sensorpellet ist das Sensormuster derart ausgebildet, daß die Längsrichtung des Sensorrnusters parallel zu einer Seite des Pellets verläuft.
Fig. 19A zeigt eine Draufsicht auf einen magnetoresistiven Sensor mit zwei Anschlüssen, die durch elektrische Verbindung der Anschlußabschnitte des vorstehend genannten Sensorpellets mit einer Leitung 7 durch Verbinden mittels eines Lötmittels 21 erhalten worden sind. Fig. 198 zeigt eine Schnittansicht, die entlang der in Fig. 19A dargestellten Linie A-A gesehen ist. Das Bezugszeichen 5, bezeichnet einen Abschnitt, der an einem Verbindungsabschnitt durch Vergießen mittels Harz verstärkt ist. In diesem Fall ist das Gußteil derart ausgebildet, daß das Niveau der Oberfläche des Gußteils annähernd gleich ist wie das Niveau des magnetfelderfassenden Abschnitts. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann die vergossene Oberfläche selbst dann, wenn die Verbindung durch das Bonden bzw. Verbinden mittels eines Lötmittels durchgeführt wird, so ausgebildet werden, daß sie nicht über das Niveau der Oberfläche vorsteht, an der der magnetfelderfassende Abschnitt ausgebildet ist.
In dem Element, das, wie in Fig. 19A gezeigt ist, zwei Anschlüsse aufweist, sind hierbei zwei ausgenommene Abschnitte an den beiden Ecken des rechteckförmigen Substrats ausgebildet. Die ausgenommenen Abschnitte können aber auch an drei oder vier Ecken an dem Substrats gebildet werden. Ferner können die ausgenommenen Abschnitte auch an einem peripheren Abschnitt zusätzlich zu den Ecken ausgebildet werden. Falls ein Teil der Ecken des rechteckformigen Substrats fehlt, können die vorstehenden Erläuterungen auch in diesem Fall zutreffen, soweit gewunschte ausgenommene Abschnitte ausgebildet sind und die gewunschten Anschlußelekrodenabschnitte an den Ausnehmungen gebildet werden.

Ausführungsbeispiel 8

Fig. 20A zeigt eine Draufsicht auf ein achtes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensorpellets. Fig. 20B zeigt eine Schnittansicht, die entlang der in Fig. 20A dargestellten Linie A-A geschnitten ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist ein magnetoresistives Sensorpellet mit zwei Anschlüssen, bei dem der niveaumäßige Unterschied bzw. die Höhenstufe nahezu vertikal an einem Substrat ausgebildet ist, wie es in Fig. 12E gezeigt ist. In den Fig. 20A und 20B bezeichnet das Bezugszeichen 107 ein keramisches Substrat, wohingegen die Bezugszeichen 107A ausgenommene Abschnitte repräsentieren. Das Bezugszeichen 207 bezeichnet einen ferromagnetischen dünnen Film, während das Bezugszeichen 207S einen magnetfelderfassenden Abschnitt repräsentiert. Mit dem Bezugszeichen 207W sind Verdrahtungsabschnitte bezeichnet. Das Bezugszeichen 307 repräsentieren Anschlußelektrodenabschnitte, die aus Gold bestehen.
Bei diesem Beispiel kann das Substrat in Übereinstimmung mit der bei dem Ausführungsbeispiel 2 eingesetzten Methode hergestellt werden, mit einer kleinen Abänderung hinsichtlich der Gestalt der ausgenommenen Abschnitte und des Abstandes zwischen den ausgenommenen Abschnitten. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine glasierte Schicht. Da die stufigen Abschnitte im wesentlichen vertikal an dem Substrat ausgebildet sind, ist es schwierig, ein Material für die Elektroden an der Seitenwand der stufigen Abschnitte mittels Methoden wie etwa einer Dampfabscheidung aufzubringen. Aus diesem Grund wird eine leitende Paste 3, an deren Seitenwand schichtförmig aufgebracht und dann gebrannt, wonach eine Schicht aus einem Material für die Elektroden an der Seitenwand durch Plattierung ausgebildet ist. Hierdurch werden gleichzeitig auch die Anschlußelektrodenabschnitte gebildet. Die Elektroden können durch Beschichten mittels einer leitfähigen Paste und anschließendes Brennen, oder auch allein durch Plattieren ausgebildet werden. Ferner sind die für die Elektroden verwendbaren Materialien nicht auf spezielle Materialien beschränkt, soweit sie jeweils elektrisch leitfähig sind.
Wie in Fig. 20B gezeigt ist, können die Verdrahtungsabschnitte 207W verkürzt werden, wenn die stufigen Abschnitte im wesentlichen vertikal an dem Substrat ausgebildet werden, so daß demgemäß die Größe des Sensorelements noch weiter miniaturisiert werden kann.

Ausführungsbeispiel 9

Fig. 21 zeigt eine Schnittansicht eines neunten Ausführungsbeispiels des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensor. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen magnetoresistiven Sensor, bei dem die Ecken 108A eines Substrats schräg verlaufen, wie es auch in Fig. 12D gezeigt ist. Weiterhin ist in Fig. 21 ein Zustand gezeigt, bei dem das magnetoresistive Sensorpellet elektrisch mit einer Leitung 7 mit Hilfe eines leitenden Harzes 21' verbunden ist.
Die Region, die in Fig. 21 mit einer unterbrochenen Linie umgeben ist, entspricht der Region, die durch das Harz zu vergießen ist, wenn das Pellet zu dem fertigen Element vervollständigt wird. Das Bezugszeichen 108 repräsentiert ein keramisches Substrat, während das Bezugszeichen 208 einen ferromagnetischen dünnen Film bezeichnet. Das Bezugszeichen 208S repräsentiert einen magnetfelderfassenden Abschnitt, während mit dem Bezugszeichen 308 Anschlußelektrodenabschnitte bezeichnet sind.
Wie vorstehend beschrieben, sind die Ecken des Substrats, an denen die Anschlußelektrodenabschnitte ausgebildet werden sollen, schräg ausgebildet. Die elektrische Verbindung zwischen den Anschlußelektrodenabschnitten 308 und der Leitung 7 kann daher unter Verwendung des leitenden Harzes 21' ohne den Einsatz von irgendwelchen Drähten herbeigeführt werden. Die für das leitende Harz 21' verwendbaren Materialien sind nicht auf spezielle Materialien beschränkt, vorausgesetzt, daß diese Materialien elektrisch leitend sind.

Ausführungsbeispiel 10

Fig. 22 zeigt eine Draufsicht auf ein zehntes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensorpellets. Dieses Ausführungsbeispiel ist ein magnetoresistiver Sensor mit sechs Anschlüssen, bei dem zwei halbkreisförmige Ausnehmungen 109A an den beiden peripheren Abschnitten eines Substrats zusätzlich zu vier Ausnehmungen, die an den vier Ecken des Substrats ausgebildet sind, gebildet sind. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 109 ein keramisches Substrat, während das Bezugszeichen 209 einen ferromagnetischen dünnen Film bezeichnet. Das Bezugszeichen 209S bezeichnet einen magnetfelderfassenden Abschnitt, während mit dem Bezugszeichen 209W Verdrahtungsabschnitte repräsentiert und mit den Bezugszeichen 309 Anschlußelektrodenabschnitte bezeichnet sind.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel 10 können Elemente, die mit mehr als vier Anschlüssen versehen sind, dadurch erhalten werden, daß Ausnehmungen an peripheren Abschnitten an dem Substrat zusätzlich zu den Ausnehmungen an den vier Ecken des Substrats ausgebildet werden.

Ausführungsbeispiel 11

Fig. 23 zeigt eine Draufsicht auf ein elftes Ausführungsbeispiel des in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung stehenden magnetoresistiven Sensorpellets. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen Sensor, bei dem ein Muster für den magnetoresistiven Sensor auf dem gleichen Substrat, wie es bei dem Ausführungsbeispiel 10 eingesetzt wurde, ausgebildet ist, und weiterhin ein Muster für das resistive Element, das zum Beispiel eine Legierung aus NiCr enthält, ebenfalls auf der Oberfläche des gleichen Substrats ausgebildet ist.
In Fig. 23 bezeichnet das Bezugszeichen 110 ein keramisches Substrat, während das Bezugszeichen 110A ausgenommene Abschnitte reprasentiert. Das Bezugszeichen 210S bezeichnet einen magnetfelderfassenden Abschnitt des magnetoresistiven Sensors, der aus einem ferromagnetischen dünnen Film zusammengesetzt ist. Mit dem Bezugszeichen 210W sind Verdrahtungsabschnitte bezeichnet. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Widerstandsabschnitt, der zum Beispiel dadurch ausgebildet ist, daß ein dünner Film aus NiCr auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden wird und dann der Film mit einem gewünschten Muster versehen wird. Das Bezugszeichen 310 bezeichnet die Anschlußelektrodenabschnitte.
Wie bereits vorstehend erläutert wurde, kann dann, wenn em Muster für den magnetoresistiven Sensor und ein Muster für das Widerstandselement auf der gleichen Oberfläche des Substrats ausgebildet werden, eine geeignete elektrische Spannung an den magnetoresistiven Sensor über das Widerstandselement angelegt werden, wenn eine hohe elektrische Spannung in den magnetoresistiven Sensor eingespeist werden muß.
In gleicher Weise können auch andere fünktionelle Elemente, die sie von den Widerstandselementen unterscheiden, auf der gleichen Oberfläche des Sustrats ausgebildet werden.

Ausführungsbeispiel 12

Ein zwölftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 24A und 24B gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein magnetoresistives Sensorpellet 1 und auf ein integriertes Schaltungselement 10, die elektrisch miteinander über Drähte 6 verbunden sind, und die in einem Gehäuse eingegossen sind. Die Fig. 24A zeigt eine Draufsicht auf diese Elemente vor dem Vergießen, wohingegen in Fig. 24B eine Schnittansicht dieser Elemente nach dem Vergießen gezeigt ist, wobei die Schnittansicht gemäß Fig. 248 entlang der in Fig. 24A dargestellten Linie A-A geschnitten ist.
Wie in Fig. 24B gezeigt ist, kann ein magnetoresistiver Sensor erhalten werden, der die Funktion der Verarbeitung der Ausgangssignale des Sensorpellets aufweist und bei dem das Niveau der Vergußmasse nicht über die Oberfläche des Sensors vorsteht, wenn die Dicke des Substrats für das integrierte Schaltungselement dünner ist als die Dicke des magnetoresistiven Sensorpellets.

Industrielle Anwendbarkeit

Wie vorstehend beschrieben ist, ist bei dem magnetoresistiven Sensorpellet gemäß der vorliegenden Erfindung ein höhenmäßiger Unterschied zwischen der Oberfläche, an der der magnetfelderfassende Abschnitt ausgebildet ist, und der Oberfläche der Anschlußelektrodenabschnitte an den Ecken oder weiter an der Peripherie des Substrats vorgesehen. Wenn daher eine Harzgußmasse auf den Sensor zum Zwecke der Verstärkung der Bond- bzw. Verbindungsabschnitte aufgebracht wird, kann die Gußmasse derart ausgebildet werden, daß die Oberfläche der Gußmasse gleich der Oberfläche des magnetfelderfassenden Abschnitts ist.
Weiterhin kann der Sensor gemäß der vorliegenden Erfindung mittels einer Drahtbondtechnik elektrisch verbunden werden, so daß Elemente erhalten werden können, die eine hohe Hitzebeständigkeit besitzen. Darüber hinaus kann der Prozeß zum Zusammenbauen der Elemente rationalisiert werden und es können demgemäß die Kosten für den Zusammenbau verringert werden.
Weiterhin können die Herstellungskosten dadurch verringert werden, daß das Sensorpellet miniaturisiert wird, und es kann gleichzeitig auch die Dicke von Motoren verringert werden.

Claims

1. Magnetoresistiver Sensor mit einem Magnetfeld-Erfassungsabschnitt (25), der durch ein bandförmiges Muster aus einem ferromagnetischen dünnen Film (2) gebildet ist, der seinerseits auf einer Oberfläche eines rechteckförmigen Substrats (1) ausgebildet ist,

wobei die eine Oberfläche des Substrats (1) mindestens zwei Eckabschnitte, oder die mindestens zwei Eckabschnitte und weitere Abschnitte an der Peripherie des Substrats, aufweist, wobei das Oberflächenniveau dieser Abschnitte niedriger liegt als dasjenige des oberen, die mindestens zwei Eckabschnitte oder die weiteren peripheren Abschnitte nicht enthaltenden Abschnitts,

wobei mindestens zwei Anschlußelektrodenabschnitte (3, 309) separat an den Eckabschnitten oder an den mindestens zwei Eckabschnitten und den weiteren peripheren Abschnitten ausgebildet und mit dem Magnetfeld-Erfassungsabschnitt (25) verbunden sind,

wobei der Magnetfeld-Erfassungsabschnitt (25) an dem oberen Abschnitt ausgebildet ist, und

wobei der ferromagnetische dünne Film (2) zusätzlich zu dem bandförmigen Muster des Magnetfeld-Erfassungsabschnitts (2S) Verdrahtungsabschnitte (2W) aufweist, die den Magnetfeld-Erfassungsabschnitt (2S) mit den mindestens zwei Anschlußelektroden abschnitten (3, 309) verbinden, wobei die Breite der Verdrahtungsabschnitte (2W) größer ist als diejenige der Linien des den Magnetfeld-Erfassungsabschnitt (2S) bildenden Musters.

2. Magnetoresistiver Sensor nach Anspruch 1, bei dem die mindestens zwei Eckabschnitte (1A) an der Oberfläche des Substrats (1) gestufte Abschnitte aufweisen.

3. Magnetoresistiver Sensor nach Anspruch 1, bei dem die mindestens zwei Eckabschnitte (1A) an der Oberfläche des Substrats (1) mit Bezug zu den anderen Oberflächenabschnitten geneigt sind.

4. Magnetoresistiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die äußere Gestalt des Substrats (1) ein regelmäßiges Quadrat ist.

5. Magnetoresistiver Sensor nach Anspruch 4, bei dem die Längsrichtung des den Magnetfeld-Erfassungsabschnitt (25) bildenden bandförmigen Musters parallel zu einer diagonalen Linie des regelmäßigen, quadratischen Substrats (1) ausgebildet ist.

6. Magnetoresistiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem bei den Anschlußelektrodenabschnitten (3) diejenigen Anschlußelektrodenabschnitte (3) für die Einspeisung und diejenigen für die Ausspeisung an zueinander symmetrisch liegenden Positionen, bezogen auf die Mitte der Oberfläche des Substrats (1), ausgebildet sind.

7. Magnetoresistiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Niveau der Eckabschnitte (1A), an denen die Anschlußelektrodenabschnitte (2) ausgebildet sind, um mindestens 50 µm niedriger liegt als dasjenige des Oberflächenabschnitts des Substrats (1), an dem der Magnetfeld-Erfassungsabschnitt (2S) ausgebildet ist.

8. Magnetoresistiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem bezüglich der einen Oberfläche des Substrats (1) das Oberflächenniveau eines Teils eines die Eckabschnitte (1A) nicht enthaltenden peripheren Abschnitts niedriger liegt als dasjenige der Oberfläche, an der der Magnetfeld-Erfassungsabschnitt (2S) ausgebildet ist.

9. Magnetoresistiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem ein elektrisches Widerstandselement an der Oberfläche des Substrats (1) ausgebildet ist.

10. Magnetoresistiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem andere fünktionelle Elemente zusätzlich an der Oberfläche des Substrats (1) ausgebildet sind.

11. Magnetoresistiver Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem Magnetsignalverarbeitungsabschnitt (14), der ein integrales Schaltungselement aufweist, das auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist.