JP2004335969A

JP2004335969A - Magnetoresistive element

Info

Publication number: JP2004335969A
Application number: JP2003133404A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kobayashi; 一雄小林; Teruhiko Outaki; 輝彦王滝
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To excellently prevent the generation of a solder leach while maintaining the adhesive properties of a soldering land section 14 by a simple constitution. <P>SOLUTION: In a magnetoresistive element, a solder connecting layer 14a having an excellent wettability to a solder material is formed to the soldering land 14 for an electrode section 13 for extracting an output from a magnetic film 12, while the soldering land 14 for the electrode 13 is stuck fast and joined excellently with the magnetic film 12 or a glass plate 11 through a junction layer 14 having high adhesive properties, by loading a solder connecting layer 14a on the glass plate 11 through the junction layer 14c having the melting point higher than the connecting layer 14a and high adhesive properties to the magnetic film 12 or the glass plate 11. In the magnetoresistive element, the solder leach generated from the solder connecting layer 14a side is stopped by the junction layer 14c and is not reached up to the film 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板上にパターン状に形成された磁性膜から電極部を通して出力を取り出すようにした磁気抵抗素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、磁気式エンコーダやモータの回転検出等において広く用いられている磁気抵抗素子は、ニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）、ニッケル−コバルト（Ｎｉ−Ｃｏ）等の強磁性薄膜が、ガラス基板上に所定のパターン状をなすように形成されたものであって、上記強磁性膜から出力を取り出すための電極部が強磁性膜上に形成されている。そして、上記強磁性薄膜の電極部に設けられたはんだ付ランド部に対しては、通常、はんだ付けによってリード線等の引出線が接続されている。
【０００３】
このような磁気抵抗素子において、従来より、電極部の電気抵抗を低くしつつ剥離をしにくくし、しかも電極部のはんだ濡れ性を向上させるようにした提案が種々なされている。例えば、特許第２６８２９２８号においては、図１５（ａ）に示されているようにガラス基板１上に形成された磁性膜２に、図１５（ｂ）に示されているようなニッケル合金膜３を重ねて形成することにより電極部のはんだ付けランド部３を構成し、電極部の補強を行うとともに、図１５（ｃ）に示されているように、上記電極部のはんだ付けランド部３上に設けられたはんだバンプ４対して、図示を省略したリード線等の引出線をはんだ付けにより接続したときに、はんだ中に磁性膜が拡散していくことによる、いわゆる「はんだ食われ」が発生することがあるが、その「はんだ食われ」を低減させるための技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年になってはんだ材の「鉛フリー」化が急速に進められており、例えばＳｎ−Ｐｂなどのような従来の有鉛はんだ材からＳｎ−Ａｇ−Ｃｕなどのような鉛フリーはんだ材への切り替えが行われつつあり、それに伴って、従前のはんだ材よりもＳｎ（錫）の含有量が大幅に増大されている。そのため、上述した特許第２６８２９２８号のような補強用のニッケル合金膜を積層しても、食われを防止することが困難になってきており、信頼性に問題が生じるおそれが発生している。すなわち、磁性膜２中のＮｉ（ニッケル）等の成分が、鉛フリーはんだ材料中のＳｎ（錫）などに吸い寄せられるように拡散し易くなってしまい、依然として「はんだ食われ」が発生する状況となっていて、その結果、磁性膜２が次第に薄くなって断線に至るおそれもある。
【０００５】
なお、特開平９−１８１１２５号公報では、フリップチップに関する鉛フリー化に関してはんだ材の鉛フリー化を行うべく、下地に高融点金属を成膜した後にＮｉ合金膜を成膜している。しかしながら、この技術を磁気センサに適用したとしても、上述したと同様な「はんだ食われ」が発生することが予想される。
【０００６】
そこで本発明は、このような問題点を解消し、簡易な構成で、はんだ付ランド部の密着性および接合性を改善しつつ、はんだ食われの発生を良好に防止することができるようにした磁気抵抗素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために本発明の請求項１にかかる磁気抵抗素子では、磁性膜から出力を取り出すための電極部のはんだ付ランド部が、はんだ材料に対して濡れ性の良いはんだ接続層を有しているとともに、上記はんだ接続層は、当該はんだ接続層よりも高融点を有する接合層を介して上記磁性膜またはガラス基板上に設けられている。
このような構成を有する請求項１にかかる磁気抵抗素子によれば、電極部のはんだ付ランド部が、高密着性を有する接合層を介して磁性膜またはガラス基板に良好に対して良好に密着・接合されるとともに、はんだ接続層側から発生してくるはんだ食われが接合層によりくい止められることとなり、磁性膜まで至ることのないようになっている。
【０００８】
また、本発明の請求項２にかかる磁気抵抗素子では、上記請求項１におけるはんだ材料として鉛フリーのはんだ材料が採用されており、このような構成を有する請求項２にかかる磁気抵抗素子のように、本願発明は、鉛フリーの要請に基づいて鉛フリー化された鉛フリーはんだ材を用いる場合において特に有用なものとなる。
【０００９】
さらに、本発明の請求項３にかかる磁気抵抗素子では、上記請求項１における接合層が、クロム（Ｃｒ）またはタングステン（Ｗ）またはチタン（Ｔｉ）材または白金（Ｐｔ）または鉛（Ｐｂ）により形成されていて、このような構成を有する請求項３にかかる磁気抵抗素子によれば、接合層が容易に選択・入手され、生産性が向上されるようになっている。
【００１０】
さらにまた、本発明の請求項４にかかる磁気抵抗素子では、上記請求項１における、はんだ接続層が、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）材により形成されており、このような構成を有する請求項４にかかる磁気抵抗素子によれば、はんだ接続層が容易に選択・入手され、生産性が向上させるようになっている。
【００１１】
また、本発明の請求項５にかかる磁気抵抗素子では、上記請求項２における鉛フリーのはんだ材料として、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）を含有するものが採用されていて、このような材質の鉛フリーはんだ材料に対して、特に銅（Ｃｕ）などの材料からなる、はんだ接続層を採用することによって極めて良好な接合性が得られる。
【００１２】
さらに、本発明の請求項６にかかる磁気抵抗素子では、上記請求項１における接合層がガラス基板上に前記磁性膜より先に形成される場合には、当該接合層は、上記ガラス基板に対する高密着性を有する材料から形成される。そして、このような構成を有する請求項６にかかる磁気抵抗素子によれば、接合層の形成が良好に行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２に示された実施形態における磁気抵抗素子のガラス基板１１上には、センサ部としてＮｉ−Ｃｏ等の強磁性体からなる磁性膜１２が、ミアンダ形状をなすようにして形成されており、その磁性膜１２の両端部分に形成された電極部１３，１３上には、図示を省略したリード線等の引出線をはんだ付けするはんだ付ランド部１４，１４がそれぞれ設けられている。
【００１４】
上記磁性膜１２は、後述するようにガラス基板１１上に、フォトリソ工法を用いてレジストパターンを形成し、それをマスクにしてエッチングすることにより所望のパターン状に形成されるが、当該磁性膜１２の上には図示を省略した保護膜が形成されている。この保護膜は、メタルマスクを用いて、上記電極部１３，１３の上に窓孔が形成されるように形成され、その窓孔から電極部１３，１３の一部が露出するように形成される。
【００１５】
上述した各電極部１３のはんだ付ランド部１４には、図示を省略した引出線の接続に用いる鉛フリーのはんだ材料に対して、濡れ性の良いはんだ接続層１４ａが設けられている。そのはんだ接続層１４ａは、接合層１４ｃを介して上記ガラス基板１１上に設けられており、そのはんだ接続層１４ａに対して、図２に示されているように、鉛フリーのはんだ材料からなる、はんだバンプ１４ｂが形成される。このはんだバンプ１４ｂは、後述するように、例えば鉛フリーはんだ材の印刷後にリフローすることによって形成される。
【００１６】
そして、そのはんだバンプ１４ｂに対しては、図示を省略したリード線等からなる引出線が接続される。
【００１７】
このとき、本実施形態における上記はんだ接続層１４ａには、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）材が採用されている。このはんだ接続層１４ａは、後述するように、前記磁性膜１２の成膜後または成膜前のいずれかの段階において、次に述べる接合層１４ｃに連続して形成され、前記磁性膜１２の各電極部１３に相当する部分にのみ成膜されるようにマスクを当てて、真空蒸着装置またはスパッタリング装置を用いて成膜が行われる。この点についても後述する。
【００１８】
そのときの膜厚としては、上述した磁性膜１２の膜厚が３０ｎｍ〜１００ｎｍ程度に設定されているのに対して、上記はんだ接続層１４ａの膜厚は１００ｎｍ前後となるように設定されている。
【００１９】
また、上記はんだ接続層１４ａが形成された接合層１４ｃとしては、はんだ接続層１４ａよりも高融点を有する材料が用いられている。より具体的には、本実施形態における接合層１４ｃとして、クロム（Ｃｒ）またはタングステン（Ｗ）またはチタン（Ｔｉ）材または白金（Ｐｔ）または鉛（Ｐｂ）などが採用されている。
【００２０】
このような接合層１４ｃは、上述した磁性膜１２の成膜後または成膜前のいずれかの段階において形成され、前記磁性膜１２の電極部１３，１３に相当する部分にのみ成膜されるようにマスクを当て、真空蒸着装置またはスパッタリング装置を用いて成膜される。このときの上記接合層１４ｃの膜厚は、上記磁性膜１２の膜厚（３０ｎｍ〜１００ｎｍ）よりも薄い１０〜２０ｎｍ前後に設定されている。
【００２１】
このように本実施形態によれば、上記各電極部１３のはんだ付ランド部１４が、高密着性を有する接合層１４ｃを介して、上記ガラス基板１１上の磁性膜１２に対して良好に密着・接合される。また、はんだ接続層１４ａ側から発生してくる「はんだ食われ」が接合層１４ｃによりくい止められるようになっている。
【００２２】
すなわち、上述したような接合層１４ｃを形成することなく磁性膜１２の電極部１３に対して直接、または従来のようなニッケル層を介して引出線を「鉛フリー」のはんだ付けを行うとすれば、従来技術の問題点として説明したとおり、磁性膜１２に対する、はんだ接続層１４ａの密着性および接合性が低下するとともに、「はんだ食われ」がなおも発生するおそれがある。これに対して、磁性膜１２の電極部１３に接合層１４ｃを形成し、その上層として設けられた、はんだ接続層１４ａに引出線をはんだ付けを行うようにした上記実施形態によれば、磁性膜１２に対する密着・接合性が向上されるとともに、はんだ、特にその組成をなすＳｎ（錫）に対して磁性膜１２の成分が拡散する「はんだ食われ」が、上記接合層１４ｃの範囲にとどまることとなって進行が抑えられる。その結果、電極部１３の剥離が防止され、磁性膜１２における従来のような断線のおそれが防止されるようになっている。
【００２３】
このとき、上述した実施形態では、はんだ材料として鉛フリーのはんだ材料が採用されており、このような鉛フリーの要請に基づいて鉛フリー化されたはんだ材を用いる場合において、本発明は特に有用である。
【００２４】
さらに上述した本実施形態では、接合層１４ｃが、クロム（Ｃｒ）またはタングステン（Ｗ）またはチタン（Ｔｉ）材または白金（Ｐｔ）または鉛（Ｐｂ）により形成されているとともに、はんだ接続層１４ａが、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）材により形成されていることから、接合層１４ｃおよび、はんだ接続層１４ａが、容易に選択・入手され、生産性が向上されるようになっている。
【００２５】
加えて、上述した実施形態では、鉛フリーのはんだ材料として、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）を含有するものが採用されていて、こような材質の鉛フリーはんだ材料に対して、特に銅（Ｃｕ）などの材料からなる、はんだ接続層１４ａを採用することによって極めて良好な接合性が得られる。
【００２６】
ここで、上述した実施形態における磁気抵抗素子の製造工程を概略的に説明しておく。
まず図３に示されているように、上述したガラス基板１１上に、磁性膜１２が全面蒸着され、その後、その磁性膜１２の上から、図４および図５に示されているようなメタルマスク２１を用いて、上述したような接合層１４ｃおよび接合層１４ａが、同一の蒸着機の中で連続的にマスク蒸着される。
【００２７】
次いで図６に示されているように、フォトリソ工法を用いてレジストパターン２２が、ミアンダ形状をなすように形成され、そのレジストパターン２２をマスクとして、図７に示されているようなドライエッチングによって上記磁性膜１２がミアンダ形状に形成される。さらに図８に示されているように、上述したレジストパターン２２が、剥離液等により剥離された後、その状態で、図９に示されているような、はんだマスク２３を用いた、はんだ印刷が行われる。これによって、図１０に示されているような、はんだバンプ１４ｂがペースト状にて形成され、それをリフローすることによって形成工程を完了する。
【００２８】
このとき、上述した接合層１４ｃが、磁性膜１２よりも先にガラス基板１１上に形成される場合には、当該接合層１４ｃとして、上記ガラス基板１１に対して高密着性を有する材料が用いられる。このようにすれば、接合層１４ｃの形成が良好に行われる。
【００２９】
すなわち、この場合には、まず図１１および図１２に示されているように、ガラス基板１１上に、メタルマスク２１および２２を用いて、接合層１４ｃおよび接合層１４ａが同一の蒸着機の中で連続的にマスク蒸着され、その後に、図１３に示されているように磁性膜１２が全面蒸着される。その後の工程は、上述した図６ないし図１０に示された工程と略同一が施される。
【００３０】
なお、上述した各実施形態における磁気抵抗素子の等価回路を、図５に基づいて説明しておくと、図１４において、抵抗Ｒ１，Ｒ２は本来の磁気検出に寄与する磁性膜の抵抗、ｒ１，ｒ２は電極部３の抵抗を示している。これらの抵抗は、Ｒ１，ｒ１，Ｒ２，ｒ２の順に直列に接続された形になっていて、抵抗ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点である中点から信号が取り出されるようになっている。このような等価回路で表される磁気抵抗素子の磁気抵抗効果の効率ηは、
η＝（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１＋ｒ１＋Ｒ２＋ｒ２）
となる。
【００３１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１にかかる磁気抵抗素子は、磁性膜から出力を取り出すための電極部のはんだ付ランド部に、はんだ材料に対して濡れ性の良いはんだ接続層を設けるとともに、上記はんだ接続層を、当該はんだ接続層よりも高融点で、かつガラス基板に対する高密着性を有する接合層を介して、上記磁性膜またはガラス基板上に設けたことによって、電極部のはんだ付ランド部を、高密着性を有する接合層を介して磁性膜またはガラス基板に良好に密着・接合させるとともに、はんだ接続層側から発生してくるはんだ食われを接合層によりくい止めて磁性膜まで至ることのないようにしたものであるから、簡易な構成で、はんだ付ランド部の密着性を維持しつつ、はんだ食われの発生を良好に防止することができ、磁気抵抗素子の有用性を向上させることができる。
【００３３】
また、本発明の請求項２にかかる磁気抵抗素子は、上記請求項１におけるはんだ材料として鉛フリーのはんだ材料を採用し、鉛フリーの要請に基づいて鉛フリー化された鉛フリーはんだ材を用いる場合において特に有用としたものであるから、上述した効果に加えて鉛フリーはんだ材を良好に用いることができる。
【００３４】
さらに、本発明の請求項３にかかる磁気抵抗素子は、上記請求項１における接合層を、クロム（Ｃｒ）またはタングステン（Ｗ）またはチタン（Ｔｉ）材または白金（Ｐｔ）または鉛（Ｐｂ）により形成し、さらにまた本発明の請求項４にかかる磁気抵抗素子は、上記請求項１における、はんだ接続層を、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）または金（Ａｕ）材により形成したことによって、はんだ接続層を容易に選択・入手可能としたものであるから、上述した効果に加えて、生産性の向上を図ることができる。
【００３５】
さらにまた、本発明の請求項５にかかる磁気抵抗素子は、上記請求項２における鉛フリーのはんだ材料として、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）および銅（Ｃｕ）を含有するものを採しており、こような材質の鉛フリーはんだ材料に対して特に銅（Ｃｕ）などの材料からなる、はんだ接続層を採用することによって、極めて良好な接合性を得るように構成したものであるから、上述した効果を更に向上させることができる。
【００３６】
また、本発明の請求項６にかかる磁気抵抗素子は、上記請求項１における接合層が磁性膜より先に形成される場合に、当該接合層をガラス基板に対する高密着性を有する材料から形成し、接合層を良好に形成可能としたものであるから、上述した効果に加えて、生産性および製品の品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における磁気抵抗素子の概略構造を表した平面説明図である。
【図２】図１に表した磁気抵抗素子の概略構造を表した縦断面説明図である。
【図３】図１および図２に表した磁気抵抗素子の磁性膜の全面蒸着工程を表した縦断面説明図である。
【図４】図３の後におけるマスク蒸着工程を表した縦断面説明図である。
【図５】図４の後における更なるマスク蒸着工程を表した縦断面説明図である。
【図６】図５の後におけるフォトリソ工程を表した縦断面説明図である。
【図７】図６の後におけるドライエッチング工程を表した縦断面説明図である。
【図８】図７の後におけるレジスト剥離工程を表した縦断面説明図である。
【図９】図８の後における、はんだ印刷工程を表した縦断面説明図である。
【図１０】図９の直後における、はんだ印刷状態を表した縦断面説明図である。
【図１１】ガラス基板に対して接合層を先に成形する場合の蒸着工程を表した縦断面説明図である。
【図１２】図１１の後における、はんだ接続層の蒸着工程を表した縦断面説明図である。
【図１３】図１２の後における磁性膜の全面蒸着工程を表した縦断面説明図である。
【図１４】図１に表した磁気抵抗素子における等価回路を表した回路説明図である。
【図１５】従来における磁気抵抗素子の概略構造を表した平面説明図である。
【符号の説明】
１１ガラス基板
１２磁性膜
１３電極部
１４はんだ付ランド部
１４ａはんだ接続層
１４ｃ接合層
１４ｂはんだバンプ
２１メタルマスク
２２レジストパターン
２３はんだマスク２３[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetoresistive element configured to extract output from a magnetic film formed in a pattern on a glass substrate through an electrode portion.
[0002]
[Prior art]
In general, a magnetoresistive element widely used in magnetic encoders and motor rotation detection is a ferromagnetic thin film such as nickel-iron (Ni-Fe) or nickel-cobalt (Ni-Co) formed on a glass substrate. The electrode is formed to have a predetermined pattern, and an electrode portion for extracting output from the ferromagnetic film is formed on the ferromagnetic film. And, a lead wire such as a lead wire is usually connected to the land with solder provided on the electrode portion of the ferromagnetic thin film by soldering.
[0003]
Conventionally, in such a magnetoresistive element, various proposals have been made to reduce the electrical resistance of the electrode portion, make it difficult to peel off the electrode portion, and improve the solder wettability of the electrode portion. For example, in Japanese Patent No. 2682928, a nickel alloy film 3 as shown in FIG. 15B is added to a magnetic film 2 formed on a glass substrate 1 as shown in FIG. The soldering land portions 3 of the electrode portions are formed by overlapping the reinforcing portions to reinforce the electrode portions, and as shown in FIG. 15C, the soldering land portions 3 of the electrode portions are formed. When the lead wire such as a lead wire (not shown) is connected by soldering to the solder bump 4 provided on the substrate, so-called "solder erosion" occurs due to the diffusion of the magnetic film into the solder. However, techniques for reducing the “solder erosion” have been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, the use of “lead-free” solder materials has been rapidly progressing. For example, conventional leaded solder materials such as Sn—Pb have been replaced with lead-free solder materials such as Sn—Ag—Cu. In response to this, the content of Sn (tin) has been significantly increased as compared with the conventional solder material. For this reason, even if a nickel alloy film for reinforcement as described in Japanese Patent No. 2682928 is laminated, it is becoming difficult to prevent erosion, and a problem may occur in reliability. That is, components such as Ni (nickel) in the magnetic film 2 are easily diffused so as to be attracted to Sn (tin) in the lead-free solder material, and the situation that “solder erosion” still occurs. As a result, there is a possibility that the magnetic film 2 becomes thinner gradually, leading to disconnection.
[0005]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-181125, a Ni alloy film is formed after forming a high-melting-point metal on an underlayer in order to make the solder material lead-free in connection with the lead-free operation for flip chips. However, even if this technique is applied to a magnetic sensor, it is expected that "solder erosion" similar to that described above will occur.
[0006]
Therefore, the present invention has solved such a problem, and with a simple configuration, it has been possible to satisfactorily prevent the occurrence of solder erosion while improving the adhesion and joining properties of a soldered land portion. An object is to provide a magnetoresistive element.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in order to achieve the above object, in the magnetoresistive element according to the first aspect of the present invention, the soldered land portion of the electrode portion for extracting output from the magnetic film has good wettability to a solder material. In addition to having a solder connection layer, the solder connection layer is provided on the magnetic film or the glass substrate via a bonding layer having a higher melting point than the solder connection layer.
According to the magnetoresistive element according to claim 1 having such a configuration, the soldered land portion of the electrode portion adheres well to the magnetic film or the glass substrate via the bonding layer having high adhesion. -While being joined, the solder erosion generated from the solder connection layer side is blocked by the joining layer, so that it does not reach the magnetic film.
[0008]
Further, in the magnetoresistive element according to the second aspect of the present invention, a lead-free solder material is employed as the solder material in the first aspect, and the magnetoresistive element according to the second aspect having such a configuration is employed. In particular, the present invention is particularly useful when using a lead-free solder material that has been made lead-free based on a request for lead-free.
[0009]
Further, in the magnetoresistive element according to claim 3 of the present invention, the bonding layer in claim 1 is made of chromium (Cr), tungsten (W), titanium (Ti), platinum (Pt), or lead (Pb). According to the magnetoresistive element according to claim 3 which is formed and has such a configuration, the bonding layer is easily selected and obtained, and the productivity is improved.
[0010]
Furthermore, in the magnetoresistive element according to claim 4 of the present invention, the solder connection layer in claim 1 is formed of a copper (Cu), silver (Ag), or gold (Au) material. According to the magnetoresistive element according to the fourth aspect, the solder connection layer is easily selected and obtained, and the productivity is improved.
[0011]
Further, in the magnetoresistive element according to claim 5 of the present invention, the lead-free solder material according to claim 2 includes tin (Sn), silver (Ag) and copper (Cu). With respect to such a lead-free solder material, by adopting a solder connection layer made of a material such as copper (Cu), an extremely good bonding property can be obtained.
[0012]
Further, in the magnetoresistive element according to claim 6 of the present invention, when the bonding layer according to claim 1 is formed on the glass substrate before the magnetic film, the bonding layer has a high height with respect to the glass substrate. It is formed from a material having adhesiveness. According to the magnetoresistive element having such a configuration, the bonding layer is favorably formed.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
On the glass substrate 11 of the magnetoresistive element in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a magnetic film 12 made of a ferromagnetic material such as Ni-Co is formed as a sensor part so as to form a meandering shape. On the electrode portions 13 formed at both ends of the magnetic film 12, soldered land portions 14 for soldering lead wires such as lead wires (not shown) are provided, respectively. .
[0014]
The magnetic film 12 is formed in a desired pattern by forming a resist pattern on the glass substrate 11 by using a photolithography method as described later and etching the resist pattern using the resist pattern as a mask. A protective film (not shown) is formed on the substrate. This protective film is formed by using a metal mask so that a window is formed on the electrode portions 13, 13 and a part of the electrode portions 13 is exposed from the window. You.
[0015]
The soldering lands 14 of each of the above-described electrode portions 13 are provided with a solder connection layer 14a having good wettability with respect to a lead-free solder material used for connection of a lead wire (not shown). The solder connection layer 14a is provided on the glass substrate 11 via a bonding layer 14c, and is formed of a lead-free solder material with respect to the solder connection layer 14a, as shown in FIG. Then, the solder bumps 14b are formed. As will be described later, the solder bumps 14b are formed by reflow after printing a lead-free solder material, for example.
[0016]
A lead wire such as a lead wire (not shown) is connected to the solder bump 14b.
[0017]
At this time, copper (Cu), silver (Ag), or gold (Au) is used for the solder connection layer 14a in the present embodiment. As will be described later, the solder connection layer 14a is formed continuously with the bonding layer 14c described below at any stage after or before the formation of the magnetic film 12, A mask is applied so that a film is formed only on a portion corresponding to the electrode portion 13, and the film is formed using a vacuum evaporation apparatus or a sputtering apparatus. This point will also be described later.
[0018]
At this time, the thickness of the magnetic film 12 is set to about 30 nm to 100 nm, while the thickness of the solder connection layer 14 a is set to about 100 nm. .
[0019]
As the bonding layer 14c on which the solder connection layer 14a is formed, a material having a higher melting point than the solder connection layer 14a is used. More specifically, chromium (Cr), tungsten (W), titanium (Ti), platinum (Pt), lead (Pb), or the like is employed as the bonding layer 14c in the present embodiment.
[0020]
Such a bonding layer 14c is formed at any stage after or before the formation of the above-described magnetic film 12, and is formed only on a portion corresponding to the electrode portions 13 and 13 of the magnetic film 12. And a film is formed using a vacuum evaporation apparatus or a sputtering apparatus. At this time, the thickness of the bonding layer 14c is set to about 10 to 20 nm, which is smaller than the thickness (30 nm to 100 nm) of the magnetic film 12.
[0021]
As described above, according to the present embodiment, the soldered land portions 14 of the electrode portions 13 are in good contact with the magnetic film 12 on the glass substrate 11 via the bonding layer 14c having high adhesion.・ It is joined. Further, "solder erosion" generated from the solder connection layer 14a side is stopped by the bonding layer 14c.
[0022]
In other words, if the lead wire is subjected to "lead-free" soldering directly to the electrode portion 13 of the magnetic film 12 without forming the bonding layer 14c as described above, or through a conventional nickel layer. For example, as described as a problem of the prior art, the adhesiveness and bondability of the solder connection layer 14a to the magnetic film 12 may be reduced, and "solder erosion" may still occur. On the other hand, according to the above embodiment in which the bonding layer 14c is formed on the electrode portion 13 of the magnetic film 12 and the lead wire is soldered to the solder connection layer 14a provided thereon. The adhesion / bonding property to the film 12 is improved, and “solder erosion” in which the components of the magnetic film 12 diffuse into the solder, particularly Sn (tin), which constitutes the solder, is limited to the range of the bonding layer 14c. That is to say, progress is suppressed. As a result, peeling of the electrode portion 13 is prevented, and the possibility of disconnection of the magnetic film 12 as in the related art is prevented.
[0023]
At this time, in the above-described embodiment, a lead-free solder material is employed as a solder material, and the present invention is particularly useful when a lead-free solder material is used based on such a lead-free request. It is.
[0024]
Further, in the above-described embodiment, the bonding layer 14c is formed of chromium (Cr), tungsten (W), titanium (Ti), platinum (Pt), or lead (Pb), and the solder connection layer 14a is formed. , Copper (Cu), silver (Ag), or gold (Au), so that the bonding layer 14c and the solder connection layer 14a can be easily selected and obtained, and the productivity is improved. Has become.
[0025]
In addition, in the above-described embodiment, a material containing tin (Sn), silver (Ag), and copper (Cu) is employed as a lead-free solder material. On the other hand, by employing the solder connection layer 14a made of a material such as copper (Cu), an extremely good bonding property can be obtained.
[0026]
Here, a manufacturing process of the magnetoresistive element in the above-described embodiment will be schematically described.
First, as shown in FIG. 3, a magnetic film 12 is vapor-deposited on the above-mentioned glass substrate 11, and then a metal film as shown in FIGS. Using the mask 21, the bonding layer 14c and the bonding layer 14a as described above are continuously mask-deposited in the same evaporation machine.
[0027]
Next, as shown in FIG. 6, a resist pattern 22 is formed in a meandering shape using a photolithography method, and the resist pattern 22 is used as a mask to perform dry etching as shown in FIG. The magnetic film 12 is formed in a meander shape. Further, as shown in FIG. 8, after the above-mentioned resist pattern 22 is peeled off by a peeling liquid or the like, in that state, solder printing using a solder mask 23 as shown in FIG. Is performed. As a result, the solder bumps 14b are formed in a paste form as shown in FIG. 10, and the formation process is completed by reflowing the paste.
[0028]
At this time, when the above-described bonding layer 14c is formed on the glass substrate 11 before the magnetic film 12, a material having high adhesion to the glass substrate 11 is used as the bonding layer 14c. Can be By doing so, the formation of the bonding layer 14c is favorably performed.
[0029]
That is, in this case, first, as shown in FIGS. 11 and 12, the bonding layers 14c and 14a are formed on the glass substrate 11 using the metal masks 21 and 22 in the same evaporator. Then, the magnetic film 12 is entirely deposited as shown in FIG. Subsequent steps are substantially the same as the steps shown in FIGS. 6 to 10 described above.
[0030]
The equivalent circuit of the magnetoresistive element in each of the above-described embodiments will be described with reference to FIG. 5. In FIG. 14, the resistors R1 and R2 are the resistances of the magnetic film contributing to the original magnetic detection, r1 r2 indicates the resistance of the electrode unit 3. These resistors are connected in series in the order of R1, r1, R2, and r2, and a signal is extracted from a middle point, which is a connection point between the resistors r1 and R2. The efficiency η of the magnetoresistance effect of the magnetoresistance element represented by such an equivalent circuit is:
η = (R1 + R2) / (R1 + r1 + R2 + r2)
It becomes.
[0031]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, in the magnetoresistive element according to the first aspect of the present invention, a solder connection layer having good wettability with respect to a solder material is provided on a soldered land portion of an electrode portion for extracting output from a magnetic film. In addition, by providing the solder connection layer on the magnetic film or the glass substrate through a bonding layer having a higher melting point than the solder connection layer and having high adhesion to the glass substrate, The attached lands are adhered and bonded to the magnetic film or glass substrate through a bonding layer with high adhesion, and the solder erosion generated from the solder connection layer side is blocked by the bonding layer to the magnetic film. This prevents the occurrence of solder erosion while maintaining the adhesion of the soldering lands with a simple configuration, and prevents magnetic erosion. It is possible to improve the usefulness of the device.
[0033]
The magnetoresistive element according to claim 2 of the present invention employs a lead-free solder material as the solder material in claim 1 and uses a lead-free solder material that has been made lead-free based on a lead-free request. Since it is particularly useful in such a case, a lead-free solder material can be favorably used in addition to the effects described above.
[0034]
Further, in the magnetoresistive element according to claim 3 of the present invention, the bonding layer in claim 1 is formed by using chromium (Cr), tungsten (W), titanium (Ti), platinum (Pt), or lead (Pb). According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a magnetoresistive element according to the first aspect, wherein the solder connection layer is formed of a copper (Cu), silver (Ag), or gold (Au) material. Since the solder connection layer is easily selected and available, productivity can be improved in addition to the above-described effects.
[0035]
Furthermore, a magnetoresistive element according to claim 5 of the present invention adopts a lead-free solder material according to claim 2 that contains tin (Sn), silver (Ag) and copper (Cu). In addition, the lead-free solder material of such a material is configured to obtain a very good joining property by adopting a solder connection layer made of a material such as copper (Cu) in particular. The above effects can be further improved.
[0036]
Further, in the magnetoresistive element according to claim 6 of the present invention, when the bonding layer according to claim 1 is formed before the magnetic film, the bonding layer is formed from a material having high adhesion to a glass substrate. Since the bonding layer can be formed favorably, productivity and product quality can be improved in addition to the above-described effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory plan view showing a schematic structure of a magnetoresistive element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory longitudinal sectional view showing a schematic structure of the magnetoresistive element shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory longitudinal sectional view showing a whole-surface deposition step of a magnetic film of the magnetoresistive element shown in FIGS. 1 and 2;
FIG. 4 is an explanatory longitudinal sectional view showing a mask vapor deposition step after FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory longitudinal sectional view showing a further mask vapor deposition step after FIG. 4;
FIG. 6 is an explanatory longitudinal sectional view showing a photolithography step after FIG. 5;
FIG. 7 is an explanatory longitudinal sectional view showing a dry etching step after FIG. 6;
FIG. 8 is an explanatory longitudinal sectional view showing a resist peeling step after FIG. 7;
FIG. 9 is an explanatory longitudinal sectional view showing a solder printing step after FIG. 8;
FIG. 10 is an explanatory longitudinal sectional view showing a solder printing state immediately after FIG. 9;
FIG. 11 is an explanatory longitudinal sectional view showing a vapor deposition step when a bonding layer is first formed on a glass substrate.
FIG. 12 is an explanatory longitudinal sectional view showing a step of depositing a solder connection layer after FIG. 11;
FIG. 13 is an explanatory longitudinal sectional view showing a step of depositing the entire magnetic film after FIG. 12;
FIG. 14 is a circuit explanatory diagram showing an equivalent circuit in the magnetoresistance element shown in FIG. 1;
FIG. 15 is an explanatory plan view showing a schematic structure of a conventional magnetoresistive element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Glass substrate 12 Magnetic film 13 Electrode part 14 Solder land part 14a Solder connection layer 14c Joining layer 14b Solder bump 21 Metal mask 22 Resist pattern 23 Solder mask 23

Claims

A magnetic film is formed in a pattern on a glass substrate,
In a magnetoresistive element in which a lead wire for extracting output is connected to a soldered land portion of an electrode portion provided on the magnetic film by soldering,
The soldering land portion of the electrode portion has a solder connection layer having good wettability to a solder material,
A magnetoresistive element, wherein the solder connection layer is provided on the magnetic film or the glass substrate via a bonding layer having a higher melting point than the solder connection layer.

2. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein a lead-free solder material is used as the solder material.

2. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the bonding layer is formed of chromium (Cr), tungsten (W), titanium (Ti), platinum (Pt), or lead (Pb).

2. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the solder connection layer is formed of copper (Cu), silver (Ag), or gold (Au).

3. The magnetoresistive element according to claim 2, wherein a material containing tin (Sn), silver (Ag), and copper (Cu) is used as the lead-free solder material.

2. The method according to claim 1, wherein when the bonding layer is formed on the glass substrate before the magnetic film, the bonding layer is formed of a material having high adhesion to the glass substrate. The magnetoresistive element as described in the above.