JP2002026419A - 磁電変換装置 - Google Patents
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Abstract
ることが困難であった。 【解決手段】 導電性の高い金属製支持板2と透磁率の
高い磁性体層3との積層体を設ける。この積層体の上に
ホール素子を含む半導体装置1を配置して絶縁性被覆体
4で被覆する。
Description
た磁電変換装置に関する。
正比例した電圧即ちホール電圧を発生する。従って、ホ
ール素子を磁気検出装置に使用することができる。ま
た、ホール素子を電流通路に沿って配置すると、電流通
路を流れる電流に比例して発生する磁界がホール素子に
作用し、ホール素子から電流に比例した電圧を得ること
ができる。
による磁束検出の感度を更に高めること、及び外来ノイ
ズを十分に防止すること、及びコストの低減が要求され
ている。
向上及び耐ノイズ性の向上を容易に図ることができる磁
電変換装置を提供することにある。
目的を達成するための本発明は、金属製の支持板と、前
記支持板の一方又は両方の主面に固着され且つ前記支持
板の透磁率よりも高い透磁率を有している磁性体層と、
前記磁性体層又は前記支持板に固着され且つホール素子
を含んでいる半導体装置と、前記支持板と前記磁性体層
と前記半導体装置とを被覆している絶縁性被覆体とを備
え、前記支持板は前記磁性体層よりも抵抗率の低い材料
から成ることを特徴とする磁電変換装置に係わるもので
ある。
又はニッケルメッキ層を有する銅板であり、磁性体層は
パーマロイシ−トであることが望ましい。
れる。 (1) ホール素子を含む半導体装置を支持するための
金属製支持板の表面に磁性体層を設けたので、被測定磁
束の通路の磁気抵抗を良好に下げることができ、磁気検
出感度を高めることができる。 (2) 支持板と磁性体層との積層構造体がホール素子
を含む半導体装置の一方の主面を覆うように配置される
ので、積層構造体の半導体装置が固着されていない側か
ら侵入した外来の磁気又は電磁波ノイズを良好に阻止す
ることができる。即ち、高い周波数の磁束から成る高周
波ノイズによって支持板に渦電流が流れ、ノイズ吸収作
用が生じ、また、透磁率が高い磁性体層が外来ノイズの
バイパスとして作用し、ホール素子に対する外来ノイズ
の作用を防ぐので、耐ノイズ性が向上する。
形態を説明する。図1及び図2に示す本発明の実施形態
に従う磁電変換装置は、ホール素子を含む半導体装置1
と、金属製支持板2と、集磁器としての磁性体層3と、
絶縁性被覆体4と、外部リード端子5、6、7,8と、
内部接続ワイヤ9、10、11、12とを備えている。
体装置1は、四角形の平面形状を有し、支持板2及び磁
性体層3の主表面の面積よりも小さい表面積を有する。
半導体装置1は図5に示すように半導体基板13を有す
る。半導体基板13には図4及び図5に示すホール素子
14の他に、図3に概略的に示す増幅器15、制御電流
供給回路16、第1、第2、第3及び第4の端子17、
18、19、20が設けられている。
供給回路16は化合物半導体(例えばガリウム砒素)か
ら成る同一の半導体基板13の中に周知の方法で形成さ
れている。半導体装置1の形成方法及び構成は周知であ
るので、図4及び図5には磁気検出に直接に関係するホ
ール素子14のみが示され、増幅器15及び制御電流供
給回路16の図示が省略されている。
には、ホール素子14を形成するためにn型の第1、第
2、第3、第4及び第5の半導体領域21、22、2
3、24、25と、p型の第6、第7及び第8の半導体
領域26、27、28が形成されている。n型の第5の
半導体領域25は半導体基板13の大部分を占めるp型
の第8の半導体領域28の中に島状に形成され、図4に
示すように平面的に見て十字状のパターンを有する。n
型の第1及び第2の半導体領域21、22はn型の第5
の半導体領域25の不純物濃度よりも高い不純物濃度を
有するn+ 型半導体領域であって、図4に示すように
Y軸方向において互いに離間して対向配置され且つ第5
の半導体領域25の中に島状に形成されている。この第
1及び第2の半導体領域21、22には図3に示すよう
に第1及び第2の電極29、30がオーミック接触して
いる。第1及び第2の電極29、30は制御電流供給回
路16に接続されているので、第5の半導体領域25に
第1の半導体領域21から第2の半導体領域22に向っ
て周知の制御電流Ic が流れる。従って、第1及び第2
の半導体領域21、22を制御電流供給用半導体領域と
呼ぶこともできる。なお、第1及び第2の電極29、3
0は周知の制御電流供給回路16を介して直流電源接続
用の第3及び第4の端子19、20に接続されている。
4は、n型の第5の半導体領域25の不純物濃度よりも
高い不純物濃度を有するn+ 型半導体領域であって、
第5の半導体領域15のY軸方向の中央部分の両端の近
くに配置されている。この第3及び第4の半導体領域2
3、24の一部は第5の半導体領域25に隣接し、残部
はp型半導体から成る第6及び第7の半導体領域26、
27に隣接している。X軸方向において互いに対向して
いる第3及び第4の半導体領域23、24には図3及び
図5に示すように第3及び第4の電極31、32がオー
ミック接触している。従って、第3及び第4の半導体領
域23、24をホール電圧検出用半導体領域と呼ぶこと
もできる。p型の第6及び第7の半導体領域26、27
はn+型の第3及び第4の半導体領域23、24の第5
の半導体領域25に対する接触面積を制限するものであ
る。
制御電流Ic が流れ、この制御電流Ic に対して直交す
るように磁界を印加すると、第3及び第4の半導体領域
23、24間に周知のホール効果の原理に従ってホール
電圧が得られる。従って、ホール素子14のホール電圧
を発生させるための主動作領域は、第5の半導体領域2
5における第1及び第2の半導体領域21、22の相互
間及び第3及び第4の半導体領域23、24の相互間で
ある。しかし、概略的には第5の半導体領域25の全体
をホール素子の主動作領域と呼ぶことができる。ホール
電圧検出用の第3及び第4の電極31、32は、図3に
示すように周知の増幅器15を介して第1及び第2の端
子17、18に接続されている。
リコン酸化膜から成る絶縁膜33が設けられ、他方の主
面には例えばアルミニウムから成る金属層34が設けら
れている。絶縁膜33は多層配線構造とするために第1
及び第2の絶縁膜33a、33bの積層体から成る。第
1及び第2の電極29、30は第1及び第2の絶縁膜3
3a、33bの開口を介して第1及び第2の半導体領域
21、22に接続され、第3及び第4の電極31、32
は第1の絶縁膜33aの開口を介して第3及び第4の半
導体領域23、24に接続されている。図5に示すよう
に半導体基板13の他方の主面の金属層34は導電性又
は絶縁性の接合材35によって磁性体層3に固着されて
いる。磁性体層3は比透磁率が5500、厚さが100
μmの鉄−ニッケル系合金のパーマロイのシートから成
り、支持板2にエポキシ樹脂等の接合材36によって固
着されている。磁性体層3は平面的に見てホール素子1
4よりも大きな面積を有することが望ましく、この実施
形態では、支持板2と同一の面積を有している。なお、
図2においては、図示を簡略化するために、図5の接合
材35及び36が省略されている。この実施形態では、
磁性体層3を接着したが、この代りに磁性体を支持板2
に対して蒸着、圧着、溶着することによって磁性体層3
を得ることができる。
の主面に垂直な方向から見て即ち平面的に見て全体的に
四角形のパターンに形成されており、半導体装置1より
も大きな面積を有する。支持板2と第1〜第4の外部リ
ード端子5〜8とはリードフレームに基づいて形成され
ており、互いに同一厚み且つ同一の材料の例えば銅板に
ニッケルメッキした金属板から成る。支持板2はワイヤ
9によって半導体装置1の第1の端子17に接続されて
いる。この支持板2に連結された外部リード端子5は一
般にはグランドに接続される。半導体装置1の第2、第
3及び第4の端子18、19、20は、ワイヤ11、1
2、13によって外部リード端子6、7、8に接続され
ている。
例えば図1及び図2で破線で示すU字状電流通路形成用
導体37の電流を検出する時には、被検出電流が流れて
いる導体37に沿うようにホール素子14を配置する。
電流通路形成用導体37に電流が流れると、アンペアの
右ネジの法則に従って図2及び図5で破線で示す向きの
磁界Hが発生し、3方向からホール素子14に磁界即ち
磁束が作用する。この磁界Hの向きは第5の半導体領域
25の制御電流Ic の向きに垂直であるので、第3及び
第4の半導体領域23、24間即ち第3及び第4の電極
31、32間にホール電圧が発生する。このホール電圧
は磁界Hに比例し、磁界Hは被検出電流に比例するの
で、ホール電圧によって被検出電流を検出することがで
きる。
層4を設けない他は、図1〜図5の実施形態と実質的に
同一の構成の比較用磁電変換装置を作成し、図1及び図
2と同様に導体37に電流を流してこの時の電流検出感
度を求め、これを基準の1とし、本実施形態の磁電変換
装置の電流検出感度を求めたところ、1.23であっ
た。
する。 (1) 磁性体層3を半導体基板13の一方の外側に配
置することによってホール素子14を通る磁束の通路の
磁気抵抗を下げること、及び磁束の不要な広がりを防ぐ
ことができ、磁束検出感度を高めることができる。 (2) 支持体2と磁性体層3との組み合せによって外
来ノイズがホール素子に作用することを良好に防ぐこと
ができる。即ち、支持板2側からホール素子14に向っ
て周波数の比較的高い電磁波又は磁気ノイズが外部から
侵入した時には支持板2に渦電流が流れ、電磁波ノイズ
が吸収される。また、支持板2に渦電流が流れない範囲
の比較的低い周波数の電磁波又は磁気ノイズが外部から
侵入した時には、磁性体層3がバイパスとして機能し、
ノイズがホール素子14に至ることを防ぐことができ、
ホール素子14の耐ノイズ性を高めることができる。 (3) 支持板2によってホール素子14を電界ノイズ
から防ぐことができる。
なく、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 図6に示すように支持板2の一方の主面に磁性
体層3を設けるのみでなく、他方の主面にも接合材36
aを介して磁性体層3aを設けることができる。また、
図2において磁性体層3を支持板2の下面側に設け、支
持板2に磁性体層を介さずに半導体装置1を固着するこ
とができる。 (2) 支持板2をアルミニウム等の導電性の良い金属
にすること、磁性体層4をフェライト等の透磁率の高い
材料にすることができる。 (3) 半導体装置1から増幅器15、制御電流供給回
路16等を省くことができる。 (4) 電流通路形成用導体37を磁電変換装置に一体
化することができる。
面図である。
拡大断面図である。
図である。
面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 金属製の支持板と、 前記支持板の一方又は両方の主面に固着され且つ前記支
持板の透磁率よりも高い透磁率を有している磁性体層
と、 前記磁性体層又は前記支持板に固着され且つホール素子
を含んでいる半導体装置と、 前記支持板と前記磁性体層と前記半導体装置とを被覆し
ている絶縁性被覆体とを備え、前記支持板は前記磁性体
層よりも抵抗率の低い材料から成ることを特徴とする磁
電変換装置。 - 【請求項2】 前記支持板は銅板又は表面にニッケルメ
ッキ層を有する銅板であり、前記磁性体層はパーマロイ
シートであることを特徴とする請求項1記載の磁電変換
装置。
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