JP2003004771A - ホ−ル素子を備えた電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホール素子を使用して大電流を容易且つ正確
に検出することが困難であった。 【解決手段】 Ｕ字状電流通過形成用導体４と樹脂成形
体５とから成る第１の部品１を設ける。ホール素子を含
む半導体チップ２０が固着された金属製支持板２１とリ
ード端子２２〜２５と樹脂成形体３０とから成る第２の
部品２を設ける。第１及び第２の部品１，２を接着して
電流検出装置とする。金属製支持板２１は、半導体チッ
プ２０の機械的支持機能の他にシールド機能を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、電気回路の電流を検出
又は測定するためのホ−ル素子即ちホ−ル効果素子を備
えた電流検出又は測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホ−ル素子は、ここに印加される磁界に
正比例した電圧即ちホ−ル電圧を発生する。従って、ホ
−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−ル素子に作用
し、ホ−ル素子から電流に比例した電圧を得ることがで
きる。電流通路の電流の検出感度を高めるためには、電
流通路をホ−ル素子に出来る限り接近させた方が良い。
この目的のために、本件出願人は特開2000-174357号に
おいて、ホ−ル素子を含む半導体基体の上面に絶縁膜を
介して被検出電流が流れる導体層を設けた電流検出装置
を提案した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構造の
半導体装置において、導体層に１０Ａ程度の電流を流す
ことはできるが、これよりも大きな電流（例えば１００
〜６００Ａ程度）を流すことは困難である。また、電流
検出装置の耐ノイズ性が要求されている。

【０００４】そこで、本発明の目的は、比較的大きな電
流を高精度に検出することができるホ−ル素子を備えた
電流検出装置を提供することにある。また、本発明の別
な目的は、比較的大きな電流を耐ノイズ性を有して検出
することができるホ−ル素子を備えた電流検出装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための本発明は、電気回路の電流を検出
するための装置であって、ホ−ル素子と、前記ホ−ル素
子を支持する金属製支持板と、前記ホ−ル素子を外部に
接続するための複数のリ−ド端子と、被検出電流を流す
ためのものであって、ここに流れる電流に基づいて発生
する磁界が前記支持板に支持された前記ホ−ル素子に作
用することができるように配置された電流通路形成用導
体と、前記ホ−ル素子と前記支持板と前記複数のリ−ド
端子と前記電流通路形成用導体とを一体化するように配
置され、且つ前記電流通路形成用導体と前記ホ−ル素子
及び前記支持板との間を電気的に絶縁するように配置さ
れた絶縁性包囲体とを備えていることを特徴とする電流
検出装置に係わるものである。なお、本発明において、
電流の検出とは、電流の有無の検出又は電流量の検出即
ち測定を意味する。

【０００６】なお、請求項２に示すように、電流通路形
成用導体は平面的に見て、Ｕ字状電流通路を形成するも
のであることが望ましい。また、請求項３に示すよう
に、電流通路を狭めるための補助溝を形成することが望
ましい。また、請求項４に示すように、電流通路形成用
導体と支持板との間にホ−ル素子を配置することが望ま
しい。また、請求項５に示すように、支持板の電流通路
形成用導体に対向しない主面にホ−ル素子を配置するこ
ともできる。また、請求項６に示すように、電流通路形
成用導体を被覆する第１の樹脂成形体と、ホ−ル素子と
支持板と複数のリ−ド端子とを被覆する第２の樹脂成形
体とを独立に形成し、これらを接着することが望まし
い。また、請求項７に示すように、少なくとも接着層の
一部に沿って絶縁シ−トを設けることが望ましい。ま
た、請求項８に示すように、第１の樹脂成形体に、第２
の樹脂成形体の位置決め部分を設けることが望ましい。
また、請求項９に示すように、U字状電流通路形成用導
体の中間部分の両主面に樹脂成形体を設けることが望ま
しい。また、請求項１０に示すように、ホ−ル素子形成
用半導体基体に増幅器を形成することが望ましい。ま
た、請求項１１に示すように、電流検出の感度を高める
ためにホ−ル素子を第１及び第２の電流検出部即ち第１
及び第２のホ−ル素子の組み合せで構成することができ
る。また、請求項１２及び１３に示すように、前記電流
通路形成用導体は平面的に見て前記絶縁性包囲体から外
側に導出された対の導出部を有し、前記複数のリ−ド端
子は平面的に見て前記絶縁性包囲体から外側に導出され
た導出部を有し、平面的に見て、前記電流通路形成用導
体の前記対の導出部が前記複数のリ−ド端子の前記導出
部に重ならないように配置されていることが望ましい。
また、請求項１４に示すように電流形成用導体を第１及
び第２の電流通路形成用導体の組み合せで構成すること
ができる。

【０００７】

【発明の効果】各請求項の発明によれば次の効果が得ら
れる。 （１） ホール素子を金属製支持板で支持するので、金
属製支持板が、ホール素子の機械的支持機能を有する他
に、電界シールド又は静電シールド又は電磁シールドと
して機能し、ホール素子に作用する恐れのある不要電界
ノイズ又は不要電磁ノイズを防ぐことができる。 （２） ホール素子が支持板に支持されているので、ホ
ール素子に対するリード端子の接続等をホール素子の破
損を防止して容易に行うことができる。 （３） 被検出又は測定電流が流れる電流通路形成用導
体が、絶縁性包囲体によってホール素子に一体化されて
いるので、ホール素子と電流通路形成用導体との位置関
係を予め高精度に設定することができ、大電流の検出を
高精度に行うことができる。 （４） ホール素子と支持板とリード端子と電流通路形
成用導体とが一体化されているので、電流検出装置の電
気回路に対する接続及び配置が容易になる。また、請求
項２の発明によれば、導体に溝によってＵ字状の電流通
路が形成されており、平面的に見てこのＵ字状電流通路
の中にホール素子の主動作領域が配置されているので、
ホール素子に対して作用する磁束の数が多くなり、電流
の検出感度が高くなる。また、請求項３の発明によれ
ば、導体に補助溝を設けて電流通路を狭めているので、
放熱性及び機械的強度を高めるために導体を比較的幅広
に形成したにも拘らず、電流を集中的に流すことがで
き、ホール素子に対して有効に作用する磁束を増大させ
ることができる。また、請求項４の発明によれば、支持
板と電流通路形成用導体との間にホール素子が配置され
ているので、支持板がホール素子のシールド層として有
効に機能する。また、請求項５の発明によれば、電流通
路形成用導体とホール素子との間に金属製支持板が配置
されているので、金属製支持板によって電流通路形成用
導体からの静電ノイズを低減することができる。また、
請求項６の発明によれば、電流通路形成用導体のための
第１の樹脂成形体と、ホール素子のための第２の樹脂成
形体との組み合せで絶縁性包囲体を構成するので、支持
板及びリード端子を電流通路形成用導体によって制限さ
れずに形成することが可能になり、コストの低減を図る
ことができる。また、それぞれを別の製造工程で正確且
つ能率的に形成することができる。また、請求項７の発
明によれば、絶縁シートを挟むことにより、電流通路形
成用導体とホール素子の絶縁耐圧を向上できる。また、
請求項８の発明によれば、第１及び第２の樹脂成形体の
組み合せであるにも拘らず、両者の位置関係を正確に設
定することができる。また、請求項９の発明によれば、
電流通路形成用導体に溝が設けられているにも拘らず、
樹脂成形体を設けたので、機械的に安定した電流通路を
提供することができる。また、請求項１０の発明によれ
ば、電流検出装置の小型化を達成することができる。ま
た、請求項１１の発明によれば、電流検出感度の向上を
図ることができる。また、請求項１２及び１３の発明に
よれば、電流通路形成用導体の対の導出部と複数のリ−
ド端子の導出部とが平面的に見て重ならないように配置
されているので、上記導出部相互間の沿面距離を大きく
することが可能になり、比較的大きな電流を高い信頼性
を有して検出することが可能になる。また、請求項１４
の発明によれば、漏れ電流の検出又は電流バランスの検
出を容易に行うことが可能になる。

【０００８】

【実施形態】次に、図１〜図２１を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【０００９】

【第１の実施形態】図１〜図１１に示す第１の実施形態
の電流検出装置は、図４に示す第１の部品１と第２の部
品２とを図２に示すように接着層３で相互に結合したも
のから成り、例えば電気自動車における電流検出に使用
することができるものである。

【００１０】第１の部品１は、被測定電流即ち被検出電
流を流すための電流通路形成用導体４と、絶縁物包囲体
の一部としての第１の樹脂成形体５とから成る。

【００１１】電流通路形成用導体４は、例えば１００Ａ
〜６００程度の電流を流すことができる比較的厚い銅板
にニッケルメッキ層を設けた金属板をプレス加工したも
のであり、平面的に見て図７に示すように全体としてＵ
字状に形成され、溝６を介して並置された第１及び第２
の部分７、８と、第１及び第２の部分７、８の一方の端
を相互に連結するように配置された第３の部分９とを有
している。帯状に延びている第１及び第２の部分７、８
は、図７で破線で区画して示すように第１及び第２の端
子部分７ａ、８ａと、これ等よりも幅が狭い中間部分７
ｂ、８ｂと、第１及び第２のホール素子隣接部分７ｃ、
８ｃとを有する。第１及び第２の端子部分７ａ、７ｂに
は、この導体４を電気回路に直列に接続するための貫通
孔１０ａ、１０ｂが設けられている。従って、第１及び
第２の端子部分７ａ、７ｂは電気回路導体（図示せず）
に対してビスで固定される。導体４の第１及び第２のホ
ール素子隣接部分７ｃ、８ｃには、この外周縁から内側
に向うように切り込み溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１
ｄが形成されている。この溝１１ａ〜１１ｄは電流通路
を溝６寄りに狭める働き、及び樹脂成形体５との噛み合
いを強めて結合強度を向上させる働きを有する。第３の
部分９にも、切り込み溝１１ｅ、１１ｆが形成されてい
る。この溝１１ｅ、１１ｆも電流通路を溝６寄りに狭ま
る働きを有する。また、第３の部分９には樹脂成形体５
との噛み合いを強めて結合強度を向上させるために２つ
の貫通孔１２ａ、１２ｂが設けられている。

【００１２】第１の樹脂成形体５は、導体４の機械的安
定性の向上及び電気的絶縁及び第２の部品２の位置決め
のために設けられている。更に詳細には、導体４の第１
及び第２の中間部分７ａ、７ｂの大部分と第１及び第２
のホール素子隣接部分７ｃ、８ｃ及び第３の部分９の一
方の主面（下面）を覆い且つ溝６、１１ａ、１１ｂ、１
１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ及び貫通孔１２ａ、１２
ｂに充填された第１の樹脂部分５ａと、第１及び第２の
中間部分７ｂ、８ｂの他方の主面の大部分を覆う第２の
樹脂部分５ｂとを有する。第２の樹脂部分５ｂは図２及
び図４から明らかなように導体４の上面から突出し、第
２の部品２即ちホールＩＣの位置決め及び機械的支持体
として機能し、更に、導体４の第１及び第２の部分７、
８の機械的安定性向上に寄与している。第１の樹脂部分
５ａは導体４を支持すると共に電気的に絶縁する働きを
有する。なお、第１の樹脂部分５ａの導体４の下面側に
おける厚みは放熱性を良くするために第２の樹脂部分５
ｂの導体４の上面側における厚みよりも薄く形成されて
いる。また、第１及び第２の樹脂部分５ａ、５ｂは周知
のトランスファモールド法によって一体に形成されてい
る。

【００１３】第２の部品２はホールＩＣ即ちホール素子
を含む半導体装置であって、ホール素子を含む半導体チ
ップ２０と、金属製支持板２１と、この支持板２１に連
結された外部リード端子２２と、支持板２１に連結され
ていない外部リード端子２３、２４、２５と、内部接続
ワイヤ２６、２７、２８、２９と、樹脂封止体即ち第２
の樹脂成形体３０とから成る。

【００１４】半導体チップ２０は金属支持板２１に固着
されている。例えばＡｌ線から成る内部接続ワイヤ２
６、２７、２８、２９は、半導体チップ２０と支持板２
１、外部リード端子２３、２４、２５との間を電気的に
接続している。絶縁性包囲体の一部としての第２の樹脂
成形体３０は半導体チップ２０、支持板２１、外部リー
ド端子２２、２３、２４、２５の一部、内部接続ワイヤ
２６、２７、２８、２９を覆うように周知のトランスフ
ァモールド法によって形成されている。このホールＩＣ
側の樹脂成形体３０は、図４に示すように電流通路形成
体としての第１の部品１の導体４の平坦な露出主面３１
上に配置される主面３２と、第２の樹脂部分５ｂの位置
決め用段差面３３に対向させる側面３４とを有する。第
１の部品１側の主面３１と第２の部品２側の主面３２と
の間及び第１の部品１側の段差面３３と第２の部品２側
の側面３４とは図２に示すように接着材から成る接着層
３によって互いに固着される。従って、電流検出装置の
組立が終了した後には、第１及び第２の部品１、２及び
これ等の樹脂成形体５、３０が一体化され、実質的に単
一の電気部品となる。接着層３で一体化された第１の部
品１の第１の樹脂成形体５と第２の部品２の第２の樹脂
成形体３０との組み合せから成る絶縁性包囲体１００
は、図１のように平面的に見て四角形に形成されてい
る。平面的に見て、電流通路形成用導体４の上記包囲体
１００又は第１の樹脂成形体５から外側への導出部は、
複数の外部リ−ド端子２２〜２５の上記包囲体１００又
は第１の樹脂成形体５から外側への導出部に重ならない
ように配置されている。更に、詳細には、第１及び第２
の樹脂成形体５、３０の組み合わせから成る包囲体１０
０は互いに対向する第１及び第２の主面１０１、１０２
ｂと第1、第２、第３及び第４の側面１０３、１０４、
１０５、１０６とを有する６面体体即ち直方体である。
電流通路成形用導体４の上記導出部は、第３の側面１０
５から導出され、外部リ−ド端子２２〜２５の上記導出
部は第３の側面１０３から導出されている。

【００１５】半導体チップ２０は、図９に概略的に示す
底面図から明らかなように周知のホール素子３５と、増
幅器３６と、制御電流供給回路３７と、第１、第２、第
３及び第４の端子３８、３９、４０、４１とを有し、平
面的に見て四角形に形成されている。

【００１６】ホール素子３５、増幅器３６及び制御電流
供給回路３７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体４２の中に周知の方法で形成さ
れている。半導体チップ２０の形成方法及び構成は周知
であるので、図１０及び図１１には本発明に係わる電流
通路形成用の第１の部品１と直接に関係するホール素子
３５のみが示され、増幅器３６及び制御電流供給回路３
７の図示は省略されている。

【００１７】平面的に見て四角形の半導体基体４２の中
には、ホール素子３５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４３、４４、４
５、４６、４７と、ｐ型の第６、第７及び第８の半導体
領域４８、４９、５０が形成されている。ｎ型の第５の
半導体領域４７は半導体基体４２の大部分を占めるｐ型
の第８の半導体領域５０の中に島状に形成され、図１０
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４３、４４はｎ型の第
５の半導体領域４７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１０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４７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４３、４４には図９に示すよ
うに第１及び第２の電極５１、５２がオーミック接触し
ている。第１及び第２の電極５１、５２は制御電流供給
回路３７に接続されているので、第５の半導体領域４７
に第１の半導体領域４３から第２の半導体領域４４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４３、４４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５１、
５２は周知の制御電流供給回路３７を介して直流電源接
続用の第３及び第４の端子４０、４１に接続されてい
る。

【００１８】ｎ型の第３及び第４の半導体領域４５、４
６は、ｎ型の第５の半導体領域４７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４７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４
５、４６の一部は第５の半導体領域４７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４８、
４９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４５、４６には図９及び
図１１に示すように第３及び第４の電極５３、５４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４５、４６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４８、４
９はｎ+ 型の第３及び第４の半導体領域４５、４６の第
５の半導体領域４７に対する接触面積を制限するもので
ある。

【００１９】第１及び第２の半導体領域４３、４４間に
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
４５、４６間に周知のホール効果の原理に従って磁束密
度に比例したホール電圧が得られる。従って、ホール素
子３５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４７における第１及び第２の半導体領
域４３、４４の相互間及び第３及び第４の半導体領域４
５、４６の相互間である。しかし、概略的には第５の半
導体領域４７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５
３、５４は、図９に示すように周知の増幅器３６を介し
て第１及び第２の端子３８、３９に接続されている。

【００２０】半導体基体４２の一方の主面には例えばシ
リコン酸化膜から成る絶縁膜５５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５６が設けら
れている。絶縁膜５５は多層配線構造とするために第１
及び第２の絶縁膜５５ａ、５５ｂの積層体から成る。第
１及び第２の電極５１、５２は第１及び第２の絶縁膜５
５ａ、５５ｂの開口を介して第１及び第２の半導体領域
４３、４４に接続され、第３及び第４の電極５３、５４
は第１の絶縁膜５５ａの開口を介して第３及び第４の半
導体領域４５、４６に接続されている。半導体基体４２
の他方の主面の金属層５６は導電性又は絶縁性の接合材
５７によって支持板２１に固着されている。

【００２１】支持板２１は、図８から明らかなように、
こ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、半導体チップ２
０よりも大きな面積を有する。支持板２１と第１〜第４
の外部リード端子２２〜２５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２１及びリード端子２２〜２５は、電流通路形成用導
体４よりも薄く形成されている。支持板２１はワイヤ２
６によって半導体チップ２０の第１の端子３８に接続さ
れている。この支持板２１に連結された外部リード端子
２２は一般にはグランドに接続される。半導体チップ２
０の第２、第３及び第４の端子３９、４０、４１は、ワ
イヤ２７、２８、２９によって外部リード端子２３、２
４、２５に接続されている。

【００２２】支持板２１に固着された半導体チップ２０
は、図１から明らかなように平面的に見てその大部分が
電流通路形成用導体４の溝６の内側になるように配置さ
れている。更に詳細には、図１及び図５で破線で示すよ
うに少なくともホール素子３５の主動作領域が平面的に
見て溝６の内側になるように半導体チップ２０が配置さ
れている。

【００２３】図１の電流検出装置によって電流を検出す
る時には、被検出電流が流れている電気回路に導体４の
第１及び第２の端子部７ａ、７ｂを接続し、Ｕ字状電流
通路を形成する導体４に電流を流す。電流通路形成用導
体４は平面的に見てホール素子３５の主動作領域となる
第５の半導体領域４７の３方向に近接しているので、電
流通路形成用導体４に電流が流れると、アンペアの右ネ
ジの法則に従って図１１で破線で示す向きの磁界Ｈが発
生し、３方向からホ−ル素子３５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４７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４５、４６間即ち第３及び第４の電極５３、５４
間にホール電圧が発生する。このホール電圧は磁界Ｈの
強さ即ち磁束密度に比例し、磁界Ｈの強さは被検出電流
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。

【００２４】本実施形態の電流検出装置は次の効果を有
する。 （１） 金属製支持板２１と電流通路形成用導体４との
間に半導体チップ２０が配置されているので、金属製支
持板２１が半導体チップ２０の電界及び電磁シールド層
として機能し、外部からの不要電界ノイズ及び不要電磁
ノイズを低減することができる。 （２） ホール素子３５と一体的に電流通路形成用導体
４を設けたので、ホール素子３５に接近させて例えば１
００Ａ〜６０のような大電流を流すことが可能になり、
且つ両者の位置関係を予め高精度に設定することがで
き、大電流の検出を高精度に行うことができる。 （３） 導体４の溝６によってＵ字状の電流通路が形成
されており、平面的に見てこのＵ字状電流通路の中にホ
ール素子３５の主動作領域となる第５の半導体領域４７
が配置されているので、第５の半導体領域４７に対して
作用する磁束の数が多くなり、電流の検出感度が高くな
る。 （４） 導体４に補助溝１１ａ〜１１ｄを設けて電流通
路を狭めているので、放熱性及び機械的強度を向上させ
るために導体４を比較的幅広に形成したにも拘らず、電
流を集中的に流すことができ、ホール素子３５に対して
有効に作用する磁束を増大させることができる。 （５） ホール素子３５を含む第２の部品２と大電流が
流れる電流通路形成用の第１の部品１との組み合せで電
流検出装置を構成するので、支持板２１及び外部リード
端子２２〜２５を電流通路形成用導体４よりも薄くする
ことが可能になり、ホールＩＣ即ち第２の部品２を低コ
スト且つ容易に形成することができる。また、第１及び
第２の部品１、２を別の製造工程で正確且つ能率的に形
成することができる。 （６） 第１及び第２の部品１、２の組み合せであるに
も拘らず、第１の部品１に位置決め用段差面３３が設け
られているので、両者の位置関係を正確に設定すること
ができる。 （７） 電流通路形成用導体４に溝６が設けられている
にも拘らず、トランスファモールド法で樹脂成形体５を
設けたので、機械的に安定した電流通路を提供すること
ができる。 （８） 電流通路形成用導体４とホ−ル素子３５とが一
体化されているので、電気回路に対する接続及び配置が
容易になる。 （９） 電流通路形成用導体４は絶縁性包囲体１００の
第３の側面１０５から導出され、外部リ−ド端子２２〜
２５は第３の側面１０５と反対側の第１の側面１０３か
ら導出され、平面的に見て２つの導出部は重ならないの
で、電流通路形成用導体４と外部リ−ド端子２２〜２５
との沿面距離を大きくすることができる。この結果、電
流通路形成用導体４の導出部と外部リ−ド端子２２〜２
５の導出部との間の耐圧が向上し、電流検出装置の信頼
性を向上させることができる。また、比較的大きな電流
を流すことができる電流過電流形成用導体４の外部回路
への接続を外部リ−ド端子２２〜２５に妨害せずに容易
且つ確実に行うことできる。

【００２５】

【第２の実施形態】次に、図１２〜図１５を参照して第
２の実施形態の電流検出装置を説明する。但し、図１２
〜図１５において図１〜図１１と共通する部分には同一
の符号を付してその説明を省略する。また、図１２〜図
１５の説明において、図１〜図１１も参照する。

【００２６】図１２〜図１５に示す第２の実施形態の電
流検出装置は、図１３及び図１５に概略的に示すように
電流検出のためのホ−ル効果装置が第１及び第２のホー
ル素子３５、３５′即ち第１及び第２の電流検出部の組
合せによって構成されている。なお、第１及び第２の電
流検出部としての第１及び第２のホール素子３５、３
５′は同一構造であるので、互いに共通する部分には同
一の符号を付し、第２のホール素子３５′の各部の符号
にダッシュを付して両者を区別する。

【００２７】図１２に示す電流通路形成用導体４ａは、
第１及び第２のホール素子３５、３５′の主動作領域で
ある第５の半導体領域４７、４７′に隣接するＳ字状電
流通路形成するために、第１及び第２の溝６，６′と複
数の補助溝６０とを有する。第１及び第２の溝６，６’
は互いに逆の方向から切り込まれている。電流通路形成
用導体４ａの第１及び第２の端子部分６１，６２は、図
７の第１及び第２の端子部分７ａ、７ｂと同様に被検出
電流が流れる電気回路に接続される。第１及び第２のホ
ール素子３５、３５’の主動作領域としての第５の半導
体領域４７，４７’は平面的に見て第１及び第２の溝
６，６’の内側に配置されている。第１及び第２のホー
ル素子３５，３５’を含む半導体チップ２０’は図１４
に示すように金属支持板２１に固着されている。半導体
チップ２０’、支持板２１、外部リード端子２２，２
３，２４，２５、電流通過形成用導体４ａは、図１２及
び図１４に示すように１つの樹脂成形体６３によって互
いに一体になるように封止されている。なお、この樹脂
成形体６３を第１の実施形態の第１及び第２の樹脂成形
体５、３０のように分けて形成することができる。絶縁
性包囲体としての樹脂成形体６３は、第１の実施形態の
包囲体１００と同様に互いに対向する第１及び第２の主
面とこれ等の間の第1、第２、第３及び第４の側面６３
ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄとを有する。外部リ−ド端
子２２〜２５は、第１の実施形態と同様に第１の側面６
３ａから導出された導出部を有する。電流通路形成用導
体４ａの第１及び第２の端子部分６１、６２は樹脂成形
体６３からの第１及び第２の導出部であって、第１の端
子部分６１は第３の側面６３ｃから導出され、第２の端
子部分６２は第１の側面６３ａから導出されている。第
２の端子部分６２は、外部リ−ド端子２２〜２５と同一
の第１の側面６３ａから導出されているが、平面的に見
て外部リ−ド端子２２〜２５に重なっていない。

【００２８】電流通路形成用導体に流れる電流に基づい
て生じる磁界Ｈの向きは第１及び第２のホール素子３
５、３５′に対して図１４で破線で示すように互いに逆
になる。第１及び第２のホール素子３５、３５′に周知
の制御電流Ｉc を流すために第１のホール素子３５の第
１及び第２の電極５１、５２と第２のホール素子３５′
の第１及び第２の電極５１′、５２′とが図１５の周知
の制御電流供給回路３７ａに接続されている。第１及び
第２のホール素子３５、３５′の出力電圧を合成して被
検出電流に対応する電圧を得るための出力回路３６ａ
は、第１、第２及び第３の差動増幅器７１、７２、７３
から成る。第１の差動増幅器７１の正入力端子は第１の
ホール素子３５の第３の電極５３に接続され、この負入
力端子は第１のホール素子３５の第４の電極５４に接続
されている。第２の差動増幅器７２の正入力端子は第２
のホール素子３５′の第３の電極５３′に接続され、こ
の負入力端子は第２のホール素子３５′の第４の電極５
４′に接続されている。従って、第１の差動増幅器７１
から得られる第１のホール電圧Ｖh1と第２の差動増幅器
７２から得られる第２のホール電圧−Ｖh2は互いに逆の
極性を有する。第３の差動増幅器７３の正入力端子は第
１の差動増幅器７１に接続され、この負入力端子は第２
の差動増幅器７２に接続されている。従って、第３の差
動増幅器７３からはＶh1−（−Ｖh2）＝Ｖh1＋Ｖh2の出
力が得られる。即ち、演算手段としての第３の差動増幅
器７３からは、第１の差動増幅器７１の出力Ｖh1の絶対
値と第２の差動増幅器７２の出力−Ｖh2の絶対値との和
が得られる。なお、第２の差動増幅器７２の出力段に反
転回路を設け、第３の差動増幅器７３の代りに加算器を
設けることによってＶh1＋Ｖh2を示す出力を得ることも
できる。

【００２９】第１及び第２のホール素子３５、３５′
は、図１４に示すように共通の半導体基体４２ａに形成
されている。勿論、第１及び第２のホール素子３５、３
５′を個別の半導体基体に形成することもできる。

【００３０】第２の実施形態は第１の実施形態と同一の
効果を有する他に次の効果も有する。 （１） 第１及び第２の電流検出部即ち第１及び第２の
ホール素子３５、３５′の出力の絶対値の加算値が得ら
れるので、電流検出感度が大きくなる。 （２） 電流通路形成用導体４ａの中間部分を第１及び
第２のホール素子３５、３５′で共用しているので、ス
ペースの増大が抑えられている。 （３） 第１及び第２のホール素子３５、３５′を並置
し、この合成出力を得る構成であり、且つ第１及び第２
のホール素子３５、３５′に対する磁界Ｈの方向が逆に
なるので、不要な外部磁界（ノイズ）が第１及び第２の
ホール素子３５、３５′に加わった場合にこれ等の相殺
が生じ、外部磁界の影響の少ない電流検出を行うことが
できる。即ち不要外部磁界に基づくホール電圧をＶ0 と
すると、第１の差動増幅器７１の出力はＶh1＋Ｖ0 、第
２の差動増幅器７２の出力は−Ｖh2＋Ｖ0 となり、第３
の差動増幅器７３の出力はＶh1＋Ｖ0 −（−Ｖh2＋Ｖ0
）＝Ｖh1＋Ｖh2となり、不要外部磁界の影響の少ない
出力を得ることができ、電流Ｉs の検出精度が向上す
る。

【００３１】

【第３の実施形態】次に、図１６を参照して第３の実施
形態の電流検出装置を説明する。但し、図１６において
図１と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその
説明を省略する。図１６の電流検出装置は、図１の第１
の部品１を変形した第１の部品１ａを設け、この他は図
１と同一に構成したものである。図１６の第１の部品１
ａは、図１の電流通路形成用導体４を少し変形した電流
通路形成用導体４ｂと少し変形した第１の樹脂成形体
５’を有し、この他は図１と実質的に同一に形成されて
いる。即ち、図１６では、電流通路形成用導体４ｂの第
１及び第２の端子部分７ａ、８ａが図１に比べて左側及
び右側に延びている。また、電流通路形成用導体４ｂの
第１及び第２の端子部分７ａ、８ａの間のＵ字状溝６を
含む部分が第１の樹脂成形体５’で被覆されている。従
って、電流通路形成用導体４ｂの第１の端子部分７ａを
含む一方の導出部が絶縁性包囲体１００ａ又は第１の樹
脂成形体５’の第２の側面１０４から導出され、第２の
端子部分８ａを含む他方の導出部が絶縁性包囲体１００
ａ又は第１の樹脂成形体５’の第４の側面１０６から導
出されている。第２の部品２の外部リ−ド端子２２〜２
５は図１と同様に包囲体１００ａの第１の側面１０３か
ら導出されている。この結果、平面的に見て電流通路形
成用導体４ｂの導出部と外部リ−ド端子２２〜２５の導
出部との重なり合いが生じていない。なお、絶縁性包囲
体１００ａは、第１及び第２の樹脂成形体５’、３０と
これ等の接着層とから成る。

【００３２】図１６の第３の実施形態は、図１の第１の
実施形態と同一の効果（１）〜（９）を有する他に次の
効果も有する。 （１） 第１の端子部分７ａと第２の端子部分８ａとが
互いに離間しているので、外部回路に対する第１及び第
２の端子部分７ａ、８ａの取り付け作業が容易になる。 （２） 第１及び第２の端子部分７ａ、８ａの間が第１
の樹脂成形体５’で被覆されているので、第１及び第２
の端子部分７ａ、８ａの短絡を防止することができる。

【００３３】

【第４の実施形態】図１７に示す第４の実施形態の変形
された電流通路形成用導体４ｃは、図７の溝６と同様に
機能するＪ字状溝６ａを有する。図１７においては、平
面的に見て点線で示すようにホール素子３８がＪ字状溝
６ａで囲まれた部分８０に配置される。Ｊ字状溝６ａに
囲まれた部分８０は電界又は電磁シールドとして機能
し、且つ放熱体としても機能する。図１７の電流通路形
成用導体４ｃを使用した電流検出装置は、第１の実施形
態と同一の効果を有する他に、シールド性向上及び放熱
性向上の効果を有する。

【００３４】

【第５の実施形態】図１８及び図１９は第５の実施形態
の電流検出装置を、図２及び図３と同様に示すものであ
る。図１８及び図１９の第５の実施形態の電流検出装置
は、第１の実施形態と同一に形成された第１の部品１と
第２の部品２との間に配置された絶縁シ−ト２００を有
する。絶縁シ−ト２００は接着層３と第２の部品２の樹
脂成形体３０との間に配置され、樹脂成形体３０に固着
されていると共に接着層３にも固着されている。この絶
縁シ−ト２００は、第２の樹脂成形体３０よりも絶縁性
の高い材料から成り、半導体チップ２０と電流通路形成
用導体４との間の絶縁耐圧の向上に寄与する。なお、絶
縁シ−ト２００と第２の樹脂成形体３０との間にも接着
層を設けることができる。また、絶縁シ−ト２００を半
導体チップ２０と導体４との間及びこの近傍を含む部分
のみに配置することができる。

【００３５】第５の実施形態は、第１の実施形態と同一
の効果を有し、且つ絶縁シート２００による半導体チッ
プ２０と電流通路形成用導体４との間の絶縁耐圧の向上
効果を有する。

【００３６】

【第６の実施形態】図２０及び図２１は、第６の実施形
態の電流検出装置を図２及び図３の第１の実施形態の電
流検出装置と同様に示すものである。図２０及び図２１
の電流検出装置は、図２及び図３の第２の部品２を少し
変形した第２の部品２ａを設け、この他は図２及び図３
と同一に形成したものである。

【００３７】図２０及び図２１の第２の部品２ａは、ホ
ール素子を含む半導体チップ２０の位置を変えた他は、
第１の実施形態の第２の部品２と同一に形成されてい
る。図２０及び図２１では、ホール素子を含む半導体チ
ップ２０が金属製支持板２１の上面即ち電流通路形成用
導体４に対向していない主面上に配置されている。換言
すれば、ホール素子を含む半導体チップ２０と電流通路
形成用導体４との間に金属製支持板２１が配置されてい
る。従って、図２０及び図２１の金属製支持板２１は、
半導体チップ２０の静電シールドとして機能する。第６
の実施形態は第１の実施形態と同一の機能も有する。

【００３８】

【第７の実施形態】図２２に示す第７の実施形態の電流
検出装置は、第１の実施形態の第１の部品１及び第２の
部品２を変形した第１の部品１ｂ及び第２の部品２ｂを
設け、この他は第１の実施形態と同一に形成したもので
ある。図２４の第１の部品１ｂは漏れ電流の検出に好適
な構造とするために、第１の実施形態のＵ字状電流通路
形成用導体４の代りに直線状に延びる第１及び第２の電
流通路形成用導体１１１，１１２を設け、これらを第１
の樹脂成形体１１３によって一体化し、この他は第１の
実施形態の第１の部品１と実質的に同一に形成したもの
である。第１及び第２の電流通路形成用導体１１１、１
１２は図１の溝６に相当する隙間６’を有して平行に配
置され、ホール素子３５は平面的に見て隙間６’の中に
配置されている。第１及び第２の電流通路形成用導体１
１１、１１２を相互に又は外部回路に接続するために第
１及び第２の端子部分７ａ、８ａの他に第３及び第４の
端子部分７ｃ、８ｃが設けられ、これ等が第１の樹脂成
形体１１３から突出している。第３及び第４の端子部分
７ｃ、８ｃには接続用の貫通孔１０ｃ、１０ｄが形成さ
れている。第１の樹脂成形体１１３は図１の第１の樹脂
成形体５に相当するものであって図１の第１及び第２の
位置決め部分５ａ、５ｂと同一の機能を有する第１及び
第２の位置決め部分１１４，１１５を有している。図２
２に示す第１及び第２の位置決め部分１１４，１１５に
対する第２の部品２ｂの装着は第１の実施形態と同様に
なされ、第２の部品２ｂは図示されていない接着層によ
って第１の部品１ｂに第１の実施形態と同様に固着され
ている。図２２の第２の部品２ｂは外部リード端子２２
〜２５の導出方向を変えた他は第１の実施形態と同一に
形成されている。即ち、図２２では平面的に見て第１の
樹脂成形体１１３の第２の側面１０４‘から外部リード
端子２２、２３が導出され、第４の側面１０４‘、１０
６’から外部リード端子２４、２５が導出されている。
第１及び第２の電流通路形成用導体１１１、１１２の第
１及び第２の端子部分７ａ、８ａは第３の側面１０５’
から導出され、第３及び第４の端子部分７ｃ、８ｃは第
１の側面１０１’から導出されている。

【００３９】図２２の電流検出装置を漏れ電流検出装置
として使用する時には、第１の電流通路形成用導体１１
１を対の電源ラインの一方即ち往路に直列に接続し、第
２の電流通路形成用導体１１２を対の電源ラインの他方
即ち復路に直列に接続する。また、第１及び第２の電流
通路形成用導体１１１，１１２における電流Ｉａ、Ｉｂ
の流れる方向を図２２において矢印で示すように同一方
向とする。電気回路において漏れ電流がなければ、往路
の電流Ｉａと復路の電流Ｉｂとは同一である。ホール素
子３５における電流Ｉａ、Ｉｂに基づく磁束の向きは互
いに逆であるので、ＩａとＩｂとが等しい時にはホール
電圧は発生しない。しかし、漏れ電流が有ると電流Ｉａ
とＩｂとが不一致になるので、この差に対応した磁束が
ホール素子３５に作用し、漏れ電流に比例したホール電
圧が発生する。

【００４０】図２２の電流検出器は電流バランス検出器
としても使用することができる。第１及び第２の被測定
電流Ｉａ、Ｉｂを第１及び第２の電流通路形成用導体１
１１，１１２に流すと、この差に比例したホール電圧が
得られる。なお、図２２の第３及び第４の端子部分７
ｃ、８ｃを相互に接続し、第１の実施形態と同様にＵ字
状電流通路を形成し、第１の実施形態と同様に使用する
ことができる。第７の実施形態の電流検出装置は、第１
の実施形態と同様に金属製支持板２１を有するので、第
１の実施形態と同一の効果も有する。

【００４１】

【変形例】本発明は上述の実施形態に限定されるもので
なく、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 図２０及び図２１においてホール素子を含む半
導体チップ２０の上方に磁性体から成る集磁板を配置す
ることができる。 （２） 第１、第３〜第６の実施形態において電流検出
装置を第１の部品１と第２の部品２又は２ａとに分割し
て形成せずに、第１及び第２の樹脂成形体５、３０を共
通の１つの樹脂成形体(封止体)とすることができる。 （３） 半導体基体４２、４２ａ’をシリコン等の別の
半導体で形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態の電流検出装置を示す平面図で
ある。

【図２】図１の第１の実施形態の電流検出装置のＡ−Ａ
線の一部を示す断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線を示す断面図である。

【図４】図１の電流検出装置を第１及び第２の部品に分
解して図２と同様に示す断面図である。

【図５】図１の第１の部品の平面図である。

【図６】図１の第２の部品を示す平面図である。

【図７】図５の第１の部品の電流通路形成用導体を示す
断面図である。

【図８】図６の第２の部品を樹脂成形体を省いて示す平
面図である。

【図９】図８の半導体チップの底面図である。

【図１０】図９の半導体基体のホール素子部分を示す平
面図である。

【図１１】図９のＣ−Ｃ線の一部を示す断面図である。

【図１２】第２の実施形態の電流検出装置の一部を示す
平面図である。

【図１３】第２の実施形態のＳ字状電流通路と第１及び
第２のホール素子とを示す平面図である。

【図１４】第２の実施形態の電流検出装置の一部を図１
３のＤ−Ｄ線に相当する部分で示す断面図である。

【図１５】第２の実施形態の電流検出装置を示す電気回
路図である。

【図１６】第３の実施形態の電流検出装置を示す平面図
である。

【図１７】第４の実施形態の電流通路形成用導体を示す
平面図である。

【図１８】第５の実施形態の電流検出装置を図２と同様
に示す断面図である。

【図１９】図１８の電流検出装置を図３と同様に示す断
面図である。

【図２０】第６の実施形態の電流検出装置を図２と同様
に示す断面図である。

【図２１】図２０の電流検出装置を図３と同様に示す断
面図である。

【図２２】第７の実施形態の電流検出装置を図１と同様
に示す平面図である。

【符号の説明】

１、２ 第１及び第２の部品 ４ 電流通路形成用導体 ５、３０ 樹脂成形体 ２０ 半導体チップ ２１ 支持板 ２２〜２５ 外部リード端子 ３５ ホール素子

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気回路の電流を検出又は測定するため
   の装置であって、ホ−ル素子と、前記ホ−ル素子を支持
   する金属製支持板と、前記ホ−ル素子を外部に接続する
   ための複数のリ−ド端子と、被検出電流を流すためのも
   のであって、ここに流れる電流に基づいて発生する磁界
   が前記支持板に支持された前記ホ−ル素子に作用するこ
   とができるように配置された電流通路形成用導体と、 前記ホ−ル素子と前記支持板と前記複数のリ−ド端子と
   前記電流通路形成用導体とを一体化するように配置さ
   れ、且つ前記電流通路形成用導体と前記ホ−ル素子及び
   前記支持板との間を電気的に絶縁するように配置された
   絶縁性包囲体とを備えていることを特徴とする電流検出
   装置。
2. 【請求項２】 前記電流通路形成用導体は、溝を介して
   並置されている第１及び第２の部分と前記第１及び第２
   の部分を連結する第３の部分とを有し、全体としてＵ字
   状電流通路を形成する板状体であり、前記ホ−ル素子の
   主動作領域が平面的に見て前記溝の内側に配置されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
3. 【請求項３】 前記電流通路形成用導体は、その外周縁
   から内側に向かって切り込まれた電流通路を狭めるため
   の溝を有していることを特徴とする請求項２記載の電流
   検出装置。
4. 【請求項４】 前記支持板は前記電流通路形成用導体の
   一部に対向するように配置され、且つ前記ホ−ル素子は
   前記支持板の前記電流通路形成用導体に対向する側の主
   面に配置されていることを特徴とする請求項１又は２又
   は３記載の電流検出装置。
5. 【請求項５】 前記支持板は前記電流通路形成用導体の
   一部に対向するように配置され、且つ前記ホ−ル素子
   は、前記支持板の前記電流通路形成用導体に対向する側
   と反対側の主面に配置されていることを特徴とする請求
   項１又は２又は３記載に電流検出装置。
6. 【請求項６】 前記絶縁性包囲体は、前記電流通路形成
   用導体の一部を被覆している第１の樹脂成形体と、前記
   ホ−ル素子と前記支持板と前記複数のリ−ド端子とを一
   体化している第２の樹脂成形体と、前記第１及び第２の
   樹脂成形体を相互に接着する接着層とから成ることを特
   徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電流検出装
   置。
7. 【請求項７】 少なくとも前記接着層の一部に沿って絶
   縁シ−トが配置されていることを特徴とする請求項６記
   載の電流検出装置。
8. 【請求項８】 前記第１の樹脂成形体は前記第２の樹脂
   成形体を位置決めするための部分を有していることを特
   徴とする請求項６又は７記載の電流検出装置。
9. 【請求項９】 前記第１の樹脂成形体は、Ｕ字状電流通
   路形成用導体の中間部分においては、前記導体の両主面
   及び前記溝の中に配置され、前記導体の前記中間部分よ
   りも前記第３の部分側の部分においては前記導体の一方
   の主面を露出させるように配置されていることを特徴と
   する請求項６記載の電流検出装置。
10. 【請求項１０】 前記ホ−ル素子は半導体基体に形成さ
    れており、更に、前記半導体基体に前記ホ−ル素子の出
    力電圧を増幅する増幅器が形成されていることを特徴と
    する請求項１乃至９のいずれかに記載の電流検出装置。
11. 【請求項１１】 前記ホ−ル素子は第１の電流検出部と
    第２の電流検出部との組み合せから成り、前記第１の電
    流検出部の出力と前記第２の電流検出部の出力との合成
    信号を出力するものであることを特徴とする請求項１記
    載の電流検出装置。
12. 【請求項１2】 前記電流通路形成用導体は平面的に見
    て前記絶縁性包囲体から外側に導出された複数の導出部
    を有し、前記複数のリ−ド端子は平面的に見て前記絶縁
    性包囲体から外側に導出された導出部を有し、平面的に
    見て、前記電流通路形成用導体の前記導出部が前記複数
    のリ−ド端子の前記導出部に重ならないように配置され
    ていることを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
13. 【請求項１３】 前記包囲体は互いに対向する第１及び
    第２の主面と第１及び第２の主面間の第１、第２、第３
    及び第４の側面とを有し、前記リード端子の導出部は前
    記第１の側面から導出され、前記電流通路形成用導体の
    一方の導出部は前記第２の側面から導出され、前記電流
    通路形成用導体の他方の導出部は前記第４の側面から導
    出されていることを特徴とする請求項１２記載の電流検
    出装置。
14. 【請求項１４】 前記電流通路形成用導体は、第１及び
    第２の電流通路用導体（111、112）から成り、第１及び
    第２の電流通路形成用導体（111、112）はここに流れる
    電流に基づく磁界を前記ホ−ル素子に作用させることが
    できるように配置されていることを特徴とする請求項１
    に記載の電流検出装置。