JP2002189069A

JP2002189069A - 磁気センサおよびその製造方法

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Publication number: JP2002189069A
Application number: JP2000391150A
Authority: JP
Inventors: Yorihisa Nakamura; 順寿中村; Masanaga Nishikawa; 雅永西川
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】磁電変換素子とマグネットとの間の絶縁だけ
でなく、入出力のためのリードフレームとマグネットと
の間の絶縁も得ることができる磁気センサを得る。【解決手段】磁気センサ１０は、マグネット１２を含
む。マグネット１２の１つの面の全面に、絶縁皮膜１４
を形成する。絶縁皮膜１４上に、基板１８と半導体磁気
抵抗パターン２０とからなる磁電変換素子１６を搭載す
る。半導体磁気抵抗パターン２０から、入出力のための
リードフレーム２２を引き出す。絶縁皮膜１４は、マグ
ネット１２の磁電変換素子１６搭載面に隣接する面にも
形成することができ、マグネット１２の全面に形成する
こともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁気センサおよ
びその製造方法に関し、特に、たとえば磁気パターンの
識別や自動車のギア回転数の検出などに用いられる磁気
センサおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来の磁気センサの一例を示す
断面図解図である。磁気センサ１は、マグネット２を含
む。マグネット２の１つの面上には、磁電変換素子３が
搭載される。磁電変換素子３は、たとえば基板４上に半
導体磁気抵抗パターン５が形成されたものである。磁電
変換素子３は、絶縁材６を介してマグネット２上に搭載
される。絶縁材６は、磁電変換素子３とマグネット２と
を絶縁することにより、磁電変換素子３の出力端子間の
短絡やリーク電流を防止するために形成される。さら
に、基板４上に形成された半導体磁気抵抗パターン５か
らは、入出力用のリードフレーム７が引き出される。

【０００３】このような磁気センサ１を作製するには、
基板４上に蒸着などによって半導体磁気抵抗材料が薄膜
形成され、半導体磁気抵抗パターン５が形成される。そ
して、半導体磁気抵抗パターン５の入出力端に、リード
フレーム７が取り付けられ、磁電変換素子３が形成され
る。磁電変換素子３は、絶縁材６となる絶縁テープなど
を介してマグネット２上に貼着される。また、磁電変換
素子３をマグネット２上に搭載するために、絶縁粉を含
む接着剤を用いてもよい。この場合、接着剤中の絶縁粉
が絶縁材６となる。さらに、マグネット２の磁電変換素
子３搭載面に、予め電気泳動電着法によって絶縁層を形
成することにより絶縁材６を形成してもよい。このと
き、絶縁材６は、図９に示すように、磁電変換素子３の
基板４より小さく形成されてもよいし、図１０に示すよ
うに、基板４とほぼ同じ大きさに形成されてもよい。ま
た、図１１に示すように、絶縁材６は、複数の磁電変換
素子３が同時に載るような大きさに形成されてもよい。

【０００４】この磁電変換素子１では、マグネット２に
よって、磁電変換素子３にバイアス磁界が与えられる。
そして、磁電変換素子３の近傍に磁性体が近づくと、磁
電変換素子３に印加される磁界が変化し、抵抗値が変化
する。したがって、磁電変換素子３に与えられるバイア
ス磁界の磁束密度は、できるだけ大きいことが望まし
く、磁電変換素子３とマグネット２とはできるだけ接近
していることが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】絶縁材が絶縁テープな
どで形成されている場合、絶縁材が磁電変換素子の搭載
される部分に形成されるため、リードフレームがマグネ
ットの一部や側面に触れたときの絶縁を確保することが
できない。また、絶縁テープなどは０．１ｍｍ以上の厚
さがあり、磁電変換素子とマグネットとの間隔が大きく
なって、磁気センサとしての特性が悪化する。さらに、
磁電変換素子とマグネットの組立工程の途中において絶
縁処理が行われるため、工程のロスとなる。

【０００６】また、絶縁粉を含む接着剤を用いて絶縁材
を形成する場合、磁電変換素子とマグネットとの間隔を
小さくすることができるが、絶縁粉の寸法ばらつきや、
磁電変換素子の基板とマグネットとの接触や、バインダ
樹脂のピンホールなどにより、確実な絶縁を得ることが
難しい。さらに、マグネットに予め電気泳動電着法によ
って絶縁膜を形成する方法では、磁電変換素子とマグネ
ットの組立工程で絶縁処理を行う必要はないが、リード
フレームとマグネットとの接触の問題は残る。

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、磁
電変換素子とマグネットとの間の絶縁だけでなく、入出
力のためのリードフレームとマグネットとの間の絶縁も
得ることができる磁気センサを提供することである。ま
た、この発明の目的は、低コストで効率よく上述のよう
な磁気センサを得ることができる、磁気センサの製造方
法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、磁電変換素
子と、磁電変換素子にバイアス磁界を与えるために用い
られる電気抵抗の小さいマグネットとを含み、マグネッ
ト上に磁電変換素子が搭載された磁気センサであって、
マグネットの磁電変換素子搭載面の全面に絶縁皮膜が形
成された、磁気センサである。このような磁気センサに
おいて、マグネットの磁電変換素子搭載面に隣接する面
に絶縁皮膜が形成されてもよい。さらに、マグネットの
ほぼ全面に絶縁皮膜が形成されてもよい。また、磁電変
換素子は、リードレスの状態でマグネットに搭載されて
もよい。このような磁気センサにおいて、磁電変換素子
は半導体基板または導電性基板の上に形成された半導体
磁気抵抗パターンを含むものとすることができ、この場
合、半導体基板または導電性基板がマグネットに搭載さ
れる。また、マグネットの角部は、面取りされることが
好ましい。さらに、マグネットの材料としては、割れや
欠けの発生しにくい材料が用いられることが好ましい。
さらに、絶縁皮膜としては、ポリパラキシリレンを主成
分とする材料を用いることができる。また、この発明
は、少なくともマグネットの１つの面の全面に絶縁皮膜
を形成する工程と、マグネットの絶縁皮膜が形成された
面上に磁電変換素子を搭載する工程とを含む、磁気セン
サの製造方法である。このような磁気センサの製造方法
において、絶縁皮膜は、マグネットの表面に化学蒸着法
（ＣＶＤ法）によって形成することができる。また、絶
縁皮膜は、マグネットの表面に絶縁材料を常温において
スプレー塗装により形成することもできる。

【０００９】マグネットの磁電変換素子搭載面の全面に
絶縁皮膜を形成することにより、磁電変換素子とマグネ
ットとの間の絶縁を得ることができる。さらに、磁電変
換素子から引き出されるリードフレームがマグネットの
面に接触しても、絶縁皮膜が形成されていることによ
り、リードフレームとマグネットとの間の絶縁を得るこ
とができる。さらに、絶縁膜は、マグネットの磁電変換
素子搭載面に隣接する面や、マグネットのほぼ全面に形
成されてもよく、これらの場合、リードフレームが磁電
変換素子搭載面以外の面に接触しても、絶縁を得ること
ができる。また、磁電変換素子としては、モールドされ
ていないリードレスの状態のものがマグネット上に搭載
されてもよく、この場合、磁電変換素子の電極部分が露
出した状態になるが、絶縁皮膜によってマグネットとの
間の絶縁を得ることができる。磁電変換素子としては、
たとえば基板上に半導体磁気抵抗パターンが形成された
ものを用いることができるが、この場合、基板がマグネ
ット上に搭載されることにより、半導体磁気抵抗パター
ンとマグネットとの間の絶縁が得やすくなる。さらに、
マグネットの角部においては絶縁皮膜が不均一になりや
すいため、角部を面取りすることにより、均一な絶縁皮
膜を得ることができる。マグネットの材料として割れや
欠けの発生しにくい材料を用いることにより、破損しに
くい磁気センサを得ることができるとともに、形成され
た絶縁皮膜がマグネットの破損により破壊されることを
防ぐことができる。また、絶縁皮膜の材料として、たと
えばポリパラキシリレンを主成分とする材料を用いるこ
とができ、このような材料を用いることにより水蒸気や
各種ガスの透過防止力に優れた絶縁皮膜を形成すること
ができる。このような磁気センサを製造するにあたっ
て、予めマグネットの面上に絶縁皮膜を形成しておき、
その上に磁電変換素子を搭載することにより、組立工程
においてマグネットに絶縁処理をする必要がなく、容易
に組立を行うことができる。このような磁気センサの製
造方法において、絶縁皮膜は、化学蒸着法によって形成
してもよいし、常温下で絶縁材料をスプレーしてもよ
い。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の磁気センサの一
例を示す平面図解図であり、図２はその断面図解図であ
る。磁気センサ１０は、ブロック状のマグネット１２を
含む。マグネット１２の材料としては、割れや欠けの発
生しにくいＮｄＦｅＢ系材料のマグネットを使用するこ
とができる。マグネット１２の１つの面の全面に、絶縁
皮膜１４が形成される。絶縁皮膜１４としては、たとえ
ばポリエステル、ポリイミド、ポリアミドイミド、エポ
キシ、シリコン、フッソ、アクリル、アルキドなどの材
料を用いることができる。なお、絶縁皮膜として、絶縁
テープなどを用いてもよいが、この場合においても、マ
グネット１２の１つの面の全面に絶縁テープが貼着され
る。このような絶縁皮膜１４の導電率は、１０¹⁴Ωｃｍ
以上であることが望ましい。

【００１２】絶縁皮膜１４上には、磁電変換素子１６が
搭載される。磁電変換素子１６は、基板１８を含む。基
板１８としては、たとえばフェライト、ガラス、アルミ
ナなどの絶縁体基板、シリコン、ＧａＡｓなどの単結晶
基板、ＳＯＩ、ＳＯＳなどの複合基板、鉄などの導電性
基板などを用いることができる。

【００１３】基板１８上には、半導体磁気抵抗パターン
２０が形成される。半導体磁気抵抗パターン２０として
は、主にキャリア移動度の高い化合物半導体を使用する
ことが磁気センサの出力感度を大きくする上で好まし
く、たとえばＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＧａ
Ａｓ、ＩｎＧａＳｂ、ＩｎＳｂ−ＮｉＳｂなどの薄膜が
用いられる。このような薄膜としては、たとえば基板１
８上に、真空蒸着、スパッタリング、ＭＢＥ、ＣＶＤな
どの一般的な半導体の製造方法を用いた薄膜を用いるこ
とができる。また、半導体インゴットを削り出して作製
した単結晶膜を基板に貼り付けることによって薄膜を形
成することができる。さらに、半導体基板表面にイオン
注入法や拡散法などによって形成された活性層によって
半導体磁気抵抗パターンを形成してもよい。

【００１４】半導体磁気抵抗パターン２０からは、リー
ドフレーム２２が引き出される。リードフレーム２２
は、信号の入出力用として用いられるものであり、他の
ワイヤーやＴＡＢテープなどを用いてもよい。

【００１５】さらに、リードフレーム２２は、信号処理
回路（図示せず）に接続される。信号処理回路として
は、一般に微小な構造で製作された回路であればよく、
シリコン基板上に集積化された回路の場合、構成する素
子はＭＯＳ構造でもバイポーラ構造でもよいし、これら
を混合した構成であってもよい。さらに、信号処理機能
が実現できていれば、ＧａＡｓ・セラミック・マイクロ
構造でも好ましい。中でも、絶縁性セラミック基板上に
回路を形成した構成や、シリコン基板上に絶縁層、高抵
抗層が形成され、その層上に集積化された回路を形成し
た構成や、ＩＣの表面に磁電変換素子のセンサを作りこ
んで一体化させた構造でもよい。

【００１６】この磁気センサ１０では、マグネット１２
によって、磁電変換素子１６にバイアス磁界が与えられ
る。そして、磁電変換素子１６の近傍に磁性体が近づく
と、磁電変換素子１６に印加される磁界が変化し、磁電
変換素子１６の抵抗値が変化する。このような磁電変換
素子１６の抵抗値変化により、磁性体を検出することが
できる。この磁気センサ１０は、たとえば機械的に独立
した位置において強磁性体で形成された歯車などの被検
出体に対向して配置され、歯車の回転数や回転速度や移
動量を検出するために用いられる。

【００１７】この磁気センサ１０では、マグネット１２
の１つの面の全面に絶縁皮膜１４が形成されているた
め、磁電変換素子１６とマグネット１２との間の絶縁を
得ることができ、磁性変換素子１６からのリーク電流な
どを抑えることができる。さらに、リードフレーム２２
がマグネット１２の磁電変換素子搭載面に接触しても、
全面が絶縁皮膜１４で覆われているため、リードフレー
ム２２とマグネット１２との間の絶縁を得ることができ
る。

【００１８】なお、マグネット１２としては、磁界強度
の大きい金属マグネットが使用されるが、金属マグネッ
トの導電率は、５０×１０^-6〜３００×１０^-6Ωｃｍと
フェライトマグネットの１００Ωｃｍ以上の導電率に比
べて、きわめて大きい値を有している。しかしながら、
マグネット１２の面の全面に絶縁皮膜１４を形成するこ
とにより、磁電変換素子１６およびリードフレーム２２
とマグネット１２との間の絶縁を確保することができ
る。

【００１９】また、磁電変換素子１４として、樹脂モー
ルドなどでパッケージされていないリードレスのチップ
を用いる場合、電極部分が露出しているため、導電性の
あるマグネット１２に直接貼りつけると、露出した電極
部分がマグネット１２の一部に接触して短絡する場合が
ある。しかしながら、この磁気センサ１０では、マグネ
ット１２の１つの面の全面に絶縁皮膜１４が形成されて
いるため、このような露出した電極部分とマグネット１
２との短絡ということも防止することができる。

【００２０】この磁気センサ１０では、図３に示すよう
に、マグネット１２の磁電変換素子１６搭載面と、それ
に隣接する面に絶縁皮膜１４を形成してもよい。このよ
うにすれば、リードフレーム２２がマグネット１２の角
部分や側面に接触しても、リードフレーム２２とマグネ
ット１２との間の絶縁を確保することができる。もちろ
ん、図４に示すように、マグネット１２の全面に絶縁皮
膜１４を形成してもよいことは言うまでもない。

【００２１】さらに、図５に示すように、マグネット１
２の磁電変換素子１６搭載面およびそれに隣接する面に
絶縁皮膜１４を形成した磁気センサ１０において、マグ
ネット１２の角部を面取りしてもよい。マグネット１２
に角部があると、その部分に均一に絶縁皮膜１４を形成
することが難しく、絶縁皮膜１４を形成した後であって
も、隣接するマグネット同士が接触して角部の絶縁皮膜
１４に傷がついたりする場合がある。また、マグネット
１２自体が、角部で欠けたりすることもあり、それによ
ってマグネット１２の本体が露出することがある。そし
て、このようなマグネット１２の露出部分にリードフレ
ーム２２が接触すると、信号端子や入出力端子間が短絡
することがある。しかしながら、マグネット１２の角部
を面取りすることにより、絶縁皮膜１４を均一に形成す
ることができ、マグネット１２の角部における割れや欠
けを防ぐことができる。もちろん、図６に示すように、
マグネット１２の全面に絶縁皮膜１４を形成した磁気セ
ンサ１０においても、マグネット１２の角部を面取りす
ることにより、同様の効果を得ることができる。

【００２２】このような磁気センサ１０を製造するに
は、予めマグネット１２の表面に絶縁皮膜１４が形成さ
れる。このとき、マグネット１２の角部の面取りを行う
方法として、バレル研磨などの方法を用いれば効率よく
面取りを行うことができる。しかしながら、材料によっ
ては割れや欠けが発生するため、ＮｄＦｅＢ系の材料の
ような割れや欠けの発生しにくい材料を用いることが考
えられる。もちろん、割れや欠けの発生しにくい材料で
あれば、それ以外の材料を用いてもよい。

【００２３】絶縁皮膜１４を形成するには、たとえばＣ
ＶＤ法などを用いることができる。このとき、蒸着室内
にワークを入れ、ワークを回転させながら絶縁皮膜１４
を形成するタンブル加工を行うことにより、低コストで
均一な絶縁皮膜１４を形成することができる。このよう
なタンブル加工では、ワーク同士がぶつかり合うため、
割れや欠けの発生しにくい材料を用いることが有効であ
る。なお、絶縁皮膜１４を形成するには、マグネット１
２の着磁前に行うとマグネット同士が吸引せず、効率よ
く皮膜形成を行うことができる。しかしながら、着磁後
のマグネット１２に絶縁皮膜１４を形成してもよい。

【００２４】このように、予めマグネット１２に絶縁皮
膜１４を形成することにより、マグネット１２と磁電変
換素子１６との組立工程において、マグネット１２に絶
縁処理を施す必要がなく、簡単に磁気センサ１０の組立
を行うことができる。

【００２５】なお、ＣＶＤ法によって絶縁皮膜１４を形
成する材料として、図７または図８に示すようなポリパ
ラキシリレンを主成分とする材料を用いることができ
る。絶縁皮膜１４の材料としてポリパラキシリレンを用
いた場合、水蒸気や各種ガスの透過防止力に優れている
ため、マグネット１２の劣化防止に有効であり、磁気セ
ンサ１０の信頼性を向上させることができる。また、高
温や低温において安定しており、絶縁皮膜１４にひびが
入ったりするようなことがなく、自動車などの比較的使
用環境の厳しい用途においても、有効に使用することが
できる。

【００２６】さらに、ＣＶＤ法を用いれば、マグネット
１２の磁電変換素子１６搭載面だけでなく、角部や側面
にも均一な膜厚の絶縁皮膜１４を形成することができ、
厚みばらつきがほとんどない皮膜を得ることができる。
また、均一でピンホールのない皮膜にすることができる
ので、マグネット１２に角部があっても、信号端子や出
力端子間の短絡をほぼ完全に防止することができる。さ
らに、ＣＶＤ法を用いれば、常温で絶縁皮膜１４を形成
することができるため、絶縁皮膜１４の形成工程を簡略
化することができる。

【００２７】また、マグネット１２の表面に、絶縁皮膜
の材料をスプレーすることにより、絶縁皮膜１４を形成
することもできる。この場合、スプレーをする材料とし
ては、たとえばエポキシ、シリコン、フッソ、アクリ
ル、アルキドなどを用いることができるが、特に、フッ
ソを用いた場合、水蒸気、ガスの透過防止力に優れるた
め、マグネット１２の劣化を防ぐことができ、磁気セン
サ１０の信頼性を向上させることができる。さらに、ス
プレー塗装により絶縁皮膜１４を形成した場合、常温で
皮膜形成が可能であるため、絶縁皮膜１４の形成工程を
簡略化することができる。なお、磁気センサ１０として
は、半導体磁気抵抗パターン２０を用いた磁電変換素子
１６を用いたものに限らず、ホール効果を利用したホー
ル素子を用いた磁気センサにもこの発明を適用すること
ができる。

【００２８】

【発明の効果】この発明によれば、マグネット上に磁電
変換素子を搭載した磁気センサにおいて、磁電変換素子
とマグネットとの間の絶縁を確実にして、磁電変換素子
とマグネットとの短絡や、マグネットへのリーク電流な
どを防止することができる。さらに、少なくとも磁電変
換素子搭載面の全面に絶縁皮膜が形成されているため、
磁電変換素子から引き出されるリードフレームなどがマ
グネットの表面に接触しても、リードフレームとマグネ
ットとの短絡を防止することができる。また、この発明
の磁気センサの製造方法を採用すれば、均一な絶縁皮膜
を形成することができ、磁電変換素子とマグネットとの
間の絶縁を確実なものとすることができる。さらに、予
めマグネットに絶縁皮膜を形成することにより、マグネ
ットと磁電変換素子の組立工程において絶縁処理を行う
必要がなく、効率よく組立を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の磁気センサの一例を示す平面図解図
である。

【図２】図１に示す磁気センサの断面図解図である。

【図３】この発明の磁気センサの他の例を示す断面図解
図である。

【図４】この発明の磁気センサのさらに他の例を示す断
面図解図である。

【図５】この発明の磁気センサの別の例を示す断面図解
図である。

【図６】この発明の磁気センサのさらに別の例を示す断
面図解図である。

【図７】この発明の磁気センサの絶縁皮膜に用いられる
ポリパラキシリレンを示す組成図である。

【図８】この発明の磁気センサの絶縁皮膜に用いられる
ポリモノクロロパラキシリレンを示す組成図である。

【図９】従来の磁気センサの一例を示す断面図解図であ
る。

【図１０】従来の磁気センサの他の例を示す断面図解図
である。

【図１１】従来の磁気センサのさらに他の例を示す断面
図解図である。

【符号の説明】

１０磁気センサ１２マグネット１４絶縁皮膜１６磁電変換素子１８基板２０半導体磁気抵抗パターン２２リードフレーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁電変換素子と、前記磁電変換素子にバ
イアス磁界を与えるために用いられる電気抵抗の小さい
マグネットとを含み、前記マグネット上に前記磁電変換
素子が搭載された磁気センサであって、前記マグネットの前記磁電変換素子搭載面の全面に絶縁
皮膜が形成された、磁気センサ。
【請求項２】前記マグネットの前記磁電変換素子搭載
面に隣接する面に前記絶縁皮膜が形成された、請求項１
に記載の磁気センサ。
【請求項３】前記マグネットのほぼ全面に前記絶縁皮
膜が形成された、請求項１または請求項２に記載の磁気
センサ。
【請求項４】前記磁電変換素子は、リードレスの状態
で前記マグネットに搭載された、請求項１ないし請求項
３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】前記磁電変換素子は半導体基板または導
電性基板の上に形成された半導体磁気抵抗パターンを含
み、前記半導体基板または前記導電性基板が前記マグネ
ットに搭載された、請求項１ないし請求項４のいずれか
に記載の磁気センサ。
【請求項６】前記マグネットの角部が面取りされた、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の磁気セン
サ。
【請求項７】前記マグネットの材料として、割れや欠
けの発生しにくい材料が用いられた、請求項１ないし請
求項６のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項８】前記絶縁皮膜として、ポリパラキシリレ
ンを主成分とする材料が用いられた、請求項１ないし請
求項７のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項９】少なくともマグネットの１つの面の全面
に絶縁皮膜を形成する工程と、前記マグネットの前記絶
縁皮膜が形成された面上に磁電変換素子を搭載する工程
とを含む、磁気センサの製造方法。
【請求項１０】前記絶縁皮膜は、前記マグネットの表
面に化学蒸着法（ＣＶＤ法）によって形成される、請求
項９に記載の磁気センサの製造方法。
【請求項１１】前記絶縁皮膜は、前記マグネットの表
面に絶縁材料を常温においてスプレー塗装により形成さ
れる、請求項９に記載の磁気センサの製造方法。