JP2621986B2 - 磁気センサー - Google Patents

磁気センサー

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JP2621986B2
JP2621986B2 JP1187207A JP18720789A JP2621986B2 JP 2621986 B2 JP2621986 B2 JP 2621986B2 JP 1187207 A JP1187207 A JP 1187207A JP 18720789 A JP18720789 A JP 18720789A JP 2621986 B2 JP2621986 B2 JP 2621986B2
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仁士 三浦
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三星電機株式会社
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means

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Description

【発明の詳細な説明】 イ.産業上の利用分野 本発明は磁気センサーに関するものであり、特に磁気
収束装置とホール素子が対向する接合構造を有する磁気
センサーに関するものである。
ロ.従来の技術 磁界を感知し電圧を発生させる磁気センサーは、通
常、磁気収束装置とこれを電圧にて変化させるホール素
子で構成されている。磁気センサーの両部分は磁気を効
果的に収束する手段と、これと連結され電圧を発生させ
るホール素子との効率的な接合に依り決定されるもので
あり、更に、大量生産に適合する構造を有すべきであ
る。
既存の磁気センサーの構造を見れば、通常、二種の方
式にて分類される。
一番目の方式は、第1図に図示した如くホール素子20
をケース23の孔に挿入し、その両側より一対の磁性体棒
21a,21bを挿入し、上記ホール素子20を挾着させた後、
これをエポキシ樹脂22等でモールディングする方式であ
り、 二番目の方式は、第2図に図示された如く、ケースを
使用しないで、ホール素子20′を直接一対の磁性体棒2
1′a、21′bで挾持した後、エポキシ樹脂22′等で周
辺部をモールディングする方式である。
ハ.発明が解決しようとする課題 このような既存の接合方式は、磁性体棒とホール素子
との間のエポキシ樹脂膜に伴う磁気抵抗の増大と磁性体
棒に及ぼす機械的衝撃や震動又は磁性体棒の熱膨張等に
依りホール素子に応力が集中され、ホール素子の特性が
変動し、信頼性が低下するようになる。このような欠点
をカバーし、高い感度を有する磁気センサーを製作する
ためには全体的な形状を大型化せざるを得ないため、そ
の使用において大きな問題点として認識されてきたので
ある。
更に、磁性体等の部品は極めて高い精度の加工精密度
を必要とし、その構造上組立てを自動化することがむつ
かしく、手作業に依存していたので生産性も悪かった。
本発明は、ホール素子と磁気収束用磁性体の接合方式
を既存の挿入式から対向接触式にて変更することによ
り、磁気抵抗が少ない磁気回路を構成し、ホール素子に
及ぼす磁気収束磁性体の影響を極小化し、信頼性が高く
組立てが簡便なる磁気センサーを提供することを目的と
する。
ニ.課題を解決するための手段 本発明の要旨を簡単に要約すれば次のとおりである。
即ち別途の非磁性体を中間に挿入接着した2個の磁性体
板にて成された磁気収束装置を独立製造の後、磁性体基
板上に磁性体突出部とホール素子−磁気ヨークを隔離設
置し、磁性体突出部が片側の磁気収束磁性体板に磁気的
に連結されるようにし、他側の磁気収束磁性体板にホー
ル素子の上部に接合された磁気ヨークを磁気的に接合さ
せ、磁気回路を構成する方式である。
図面を参照して詳細に説明すれば次のとおりである。
磁気収束装置1、1′、1″、1は第3図A、B、
第7図、第8図、第9図に図示されたものの如く磁性体
板4a、4bの間に非磁性体5、5′、5″を挿入接着させ
て構成する。
本発明に伴う磁気収束装置は、ホール素子8と直接接
触しないので、多様な形態で成形が可能である。つま
り、第3図A、Bのように板状の磁性体板4a、4bの間に
板状の非磁性体5を介させて作ることもできるし、棒状
に成形することもできる。更に、板状又は棒状磁気収束
装置において、両側磁性体板4a、4bの間に挿入接続され
る非磁性体5は、両側の磁性体板4a、4bを分離させる役
割を遂行するもので、第8図に図示されたように中央部
を分割し、非磁性体5′,5″の2個に分離して製造して
も良いし、第9図に図示された如く平面状に成形しても
良いが、本発明の主要実施例は第3図A、B及び第6図
A、Bのようにホール素子8が設置された磁気回路2の
連結の際、磁気収束をより効率的に行うため磁気回路2
が付着された部分を突出させる形態を使用する方式を選
択したのである。
即ち、磁気収束装置の磁性体板4a、4bを通過する磁束
がその突出部7を通じ収束され磁気回路部2を通過する
ようにしたものである。
磁気回路部2は第4図A、Bに図示した如く、磁性体
基板6上の一側に突出部7を付着し、他側には上記突出
部7と適当な間隔(磁気収束装置1の非磁性体板5の幅
以上に該当する間隔である)が保持されるよう半導体薄
膜を積層させたホール素子チップ8を形成し、その上段
に上記突出部7と水平な高さになるよう磁気ヨーク9を
付着することにより磁気回路部2を構成する。磁気回路
部2は配線基板3の一側に付着され、配線基板3上の他
側上部には電気伝導パターン10が設置され、リード線11
にて磁気回路部2のホール素子チップ8と連結される。
配線基板3の底面には、電気伝導パターン10に連結さ
れるリード引き出し用端子部13が形成されており外部装
置(図示省く)に連結されるようになる。
ホ.作 用 本発明は一対の磁性体板4a、4bの間にエポキシ接着剤
やガラス接着剤等で引磁性体5を結合させ、磁気収束装
置1を構成することにより機械的強度が大きくなり、ホ
ール素子チップ8が磁気収束装置1の下部に磁気ヨーク
9を介して接続されるので、磁性体板4a、4bの間隔程度
がセンサーの感度に及ばす影響を大いに減ずることがで
きる。
更に、ホール素子チップ8に及ぼす機械的応力や熱応
力にも大いに低減されるので、ホール素子チップ8の特
性変動がほぼ無くなり信頼度を高めることがでる。更
に、磁気回路部2の磁性体基板6上に設置された突出部
7と磁気ヨーク9は、磁気収束装置1と磁気的に連結さ
れるので磁気抵抗も低減されるようになり、磁気収束効
果も改善される。
ホール素子チップ8は、磁性体基板6上に電気的絶縁
層を挾んで半導体薄膜を積層させると同時に電極ペシベ
ーション膜等を形成して構成され、磁気ヨーク9は磁性
体板4a、4b、磁性体基板6及びホール素子チップ8を通
じて流れる磁気を効果的に接続させる役割をすることに
なる。
更に、配線基板3はリード線の導出を極めて容易にな
らしめ、電源回路や信号処理基板と一体化してハイブリ
ッドIC化することもできる。
なお、磁性体板4a、4b、磁性体基板6、突出部7、磁
気ヨーク9及び配線基板3等の材質は熱膨張率がほぼ同
じ材質を使用し、温度変化に伴う熱応力がホール素子チ
ップ8に加わるのを防止することができるし、これに依
って磁気センサーの信頼性を一層向上させることができ
る。
このように各構成部品等の熱膨張率が互いに同一にな
るようにするためには上記において並べた磁性材をソフ
トフェライトとし、非磁性材はその成分造成に依り熱膨
張率を変化させることができる。SiO2系のガラス又はBa
O−TiO2系、CaO−TiO2系等のTiO2を主成分とするセラミ
ックが好ましいのである。
これを実施例で説明すれば次のとおりである。
ヘ.実施例 CaO−TiO2基板に通常のAl2O3ハイブリッドIC基板を製
作する方法で電気伝導パターン10、貫通ホール12、リー
ド引き出し用端子13を形成して配線基板3を作成する。
磁気回路部2はMn−Zn系のフェライト基板6上に同じ材
料でなされた突出部7をシリコン樹脂で接着して構成し
た後、該磁性体基板6を上記配線基板3上にシリコン樹
脂で接着する。
この時、磁性体基板6と突出部7との間のシリコン樹
脂接着層の厚さは10μm以下とするのが好ましい。
更に、磁気ヨーク9とホール素子チップ8を得るため
には、先ずMn−Zn系のフェライト基板に3μm程度の厚
さでエポキシ樹脂を絶縁層となしてInSb薄膜を形成し、
その上に化学銅鍍金、電気銅鍍金、電気ニッケル鍍金、
電気金鍍金等を実施し、電極を形成し、更にInSb膜の上
にポリイミド酸化防止膜を形成した後、磁気ヨークをシ
リコン樹脂で接着させ、ウエハーを作り、該ウエハーを
再びダイシングカッターで1mm程度にて切り出せば、磁
気ヨーク9が接着されたホール素子チップ8を容易に得
ることができる。
このようにして得られたホール素子チップ8を上記磁
性体基板6上の突出部7と適当な間隔を置いてエポキシ
樹脂で接着し、突出部7の上面と磁気ヨーク9の上面が
平行を成すようにしながら夫々一対の磁性体板4a、4bと
接続され得るようにする。
この時、磁気ヨーク9とホール素子チップ8との間の
接着層の厚さは6μmとし、磁性体基板6とホール素子
チップ8との間の接着層の厚さは3μm以下となすのが
好ましい。
以後、ワイヤボンディング法によりホール素子チップ
8と配線基板3電気伝導パターン10とを接続し、ボンデ
ィングワイヤ及びホール素子チップ8、磁気ヨークの周
辺をエポキシ樹脂でコーティングする。
尚、磁気収束装置1は第7図に図示したようにMn−Zn
系のフェライトブロックとCao−TiO2系のセラミックブ
ロックをエポキシ樹脂により接着し、しかる後にワイヤ
カッターにより切断し形成する。
このようにして完成された一対の磁性体板4a、4b底面
に磁性体基板6と配線基板3とを位置させ、一側の磁性
体板4aと突出部7とをシリコン樹脂で接着し、他側の磁
性体板4bと磁気ヨーク9とをシリコン樹脂で接着すれば
磁気センサーが完成されるし、該磁気センサーの周辺は
リード引き出し用端子部13を除いては、エポキシ樹脂で
コーティングし補強するのが好ましい。
こうすれば、一対の磁性体板4a、4bと磁性体基板6及
びホール素子チップ8を連結する磁気通路上の磁気抵抗
の断面が0.8mm角であり、15μmのエアギャップに相当
する磁気センサーを容易に得ることができる。
従って、磁性体板4a、4bを通過する磁束の大部分をホ
ール素子チップ8の感知部が存在する面積の0.8mm角部
分に収束させることができる。
ト.発明の効果 以上における如く、本発明の磁気センサーは各部品の
熱膨張率がほぼ同じ材質で選定し、ホール素子に加わる
機械的な応力や温度変化に伴う熱応力に基づく不平衡電
圧変動等の特性変化が公知の技術に比べて顕著に低減さ
れることにより高い信頼度を得ることができるものであ
る。
更に、本発明は半導体素子へ一般的に使用するダイボ
ンダー、ワイヤボンダー等を使用し、手作業でない量産
装置を適切に使用することができる。
付言すれば、本発明の磁気センサーは磁気収束効果を
利用して、磁気抵抗が少ない小型の磁気センサーを容易
に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は、従来の磁気センサーの断面図、第3
図A、Bは夫々本発明に係る磁気収束装置の正面図と平
面図、第4図A、Bは夫々本発明に係る磁気回路部及び
配線基板の正面図と平面図、第5図A、Bは夫々本発明
に係る磁気センサーの正面図と平面図、第6図A、Bは
夫々本発明に係る磁気センサーの拡大断面図及び分離
図、第7図は、本発明に係る磁気収束装置の加工例を示
した斜視図、第8図及び第9図は、本発明に係る磁気収
束装置の他の実施例を示した平面図である。 1:磁気収束装置、2:磁気回路部 3:配線基板、4a、4b:磁性体板 5:非磁性体、6:磁性体基板 7:突出部、8:ホール素子チップ 9:磁気ヨーク、10:電気伝導パターン 11:リード線、12:貫通ホール 13:リード引き出し用端子部

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の磁性体板(4a,4b)との間に非磁性
    体(5)を挿入させた磁気収束装置(1)と、上記磁気
    収束装置(1)の一側磁性体板(4a)に対向接続される
    磁性体突出部(7)が付着された磁性体基板(6)上
    に、上記突出部(7)と上記非磁性体(5)の幅以上の
    間隔を置いて設置された、半導体薄膜を積層して形成さ
    れ、その上段に他側磁性体板(4b)に接続される磁気ヨ
    ーク(9)が接着されたホール素子チップ(8)にて構
    成される磁気回路部(2)及び一側に上記磁気回路部
    (2)が接着され、上記磁気回路部(2)のホール素子
    チップ(8)より引出されたリード線(11)に接続され
    る電気伝導パターン(10)を設置した配線基板(3)に
    て構成される磁気センサー。
  2. 【請求項2】一対の磁性体板(4a,4b)と突出部
    (7)、磁性体基板(6)、磁気ヨーク(9)、非磁性
    体(5)及び配線基板(3)を熱膨張率がほぼ同一の材
    料にて形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の磁気センサー。
  3. 【請求項3】一対の磁性体板(4a,4b)、突出部
    (7)、磁性体基板(6)及び磁気ヨーク(9)をソフ
    トフェライトで形成し、非磁性体(5)及び配線基板
    (3)はSiO2を主成分とするガラスで成ることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記載の磁気センサー。
  4. 【請求項4】非磁性体(5)及び配線基板(3)をBaO
    −TiO2系又はCaO−TiO2系のTiO2を主成分とするセラミ
    ックで形成することを特徴とする特許請求の範園第2項
    記載の磁気センサー。
  5. 【請求項5】一対の磁性体板(4a,4b)及び非磁性体
    (5)で構成される磁気収束装置(1)を平面形にて形
    成することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁
    気センサー。
  6. 【請求項6】磁性体基板(6)上の突出部(7)と磁気
    ヨーク(9)の上面を水平に設置したことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の磁気センサー。
  7. 【請求項7】非磁性体(5)を、中央部を分割し、非磁
    性体(5′,5″)の2個に分離させることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の磁気センサー。
  8. 【請求項8】磁性体基板(6)と突出部(7)との間の
    接着層の厚さを10μm以下にしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の磁気センサー。
  9. 【請求項9】磁気ヨーク(9)とホール素子チップ
    (8)との間の接着層の厚さを6μm以下にすることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁気センサー。
  10. 【請求項10】磁性体基板(6)とホール素子チップ
    (8)との間の接着層の厚さを3μm以下にすることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の磁気センサー。
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