JP2712206B2 - 電流検出装置 - Google Patents

電流検出装置

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JP2712206B2
JP2712206B2 JP62302706A JP30270687A JP2712206B2 JP 2712206 B2 JP2712206 B2 JP 2712206B2 JP 62302706 A JP62302706 A JP 62302706A JP 30270687 A JP30270687 A JP 30270687A JP 2712206 B2 JP2712206 B2 JP 2712206B2
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達也 筧
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、電流路に流れる電流量を測定する、特に
小型化して構成できるようにした電流検出装置に関す
る。 [従来の技術] 従来において、電流量を測定する手段としては、測定
すべき電流が流されるようにした被測定分流器の両端に
加わる電位を差動増幅することによって検出させ、これ
を測定するようにする手段が知られている。しかし、こ
のような測定手段では、測定電流が大きく、被測定分流
器で検出される電位が高い場合、精度の高い電流量測定
を行なうことが困難である。 このような点を考慮して、例えば特開昭53−118175号
に示されるように、被測定電流をコイルに流して磁界を
発生させ、この磁界をホール素子あるいは磁気抵抗素子
で検出させるようにすることが考えられている。 あるいは、第4図で示すように被測定電流の流れる電
線11が貫通設定されるようにしてリング状の磁性体コア
12を設定し、このコア12にコイル13を巻装設定するよう
にした装置が考えられている。すなわち、電線11に流れ
る電流Iによって発生する磁界Hを、コイル13の端子14
a、14bに発生する電位差として検出させるようにするも
のである。 しかし、このように構成される電流検出装置にあって
は、いずれも測定回路内にLの成分が入るものであるた
め、精度の高い電流量測定が困難となる。また、被測定
電流の流れるコイルと測定素子部分、あるいは被測定電
流が流れる部分と検出機構部を構成するコイル部分との
一体化が困難であって、別部品で構成するようになるも
のであるため、小型化に限界がある。 さらにこのような点を解決する手段として、絶縁基板
上に被測定電流の流れる導体を設定し、この導体に近接
するようにして上記絶縁基板にホール素子を取付けるよ
うに構成することも考えられている。すなわち、導体に
流れる電流によって発生された磁界をホール素子によっ
て検出させるようにしているものであるが、この場合導
体とホール素子との取付け位置の調整を高精度に行なわ
なければならない。そして、このような構成ではその大
きさを充分に小型化することができない。 [発明が解決しようとする問題点] この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、特
に小型化して構成することができると共に、精度の高い
電流量の測定検出動作が行われるようにした電流検出装
置を提供しようとするものである。 [問題点を解決するための手段] すなわち、この発明に係る電流検出装置は、被測定電
流が流されるようになる導電体を、例えば導電材料によ
って構成される基板上に突設設定されるようにするもの
であり、上記基板面に対応した面に、上記導電体の周囲
を取り囲むようにして強磁性薄膜によるパターンを形成
させるようにするものである。 [作用] 上記のように構成される電流検出装置とにあっては、
電流の検出素子を構成するようになる強磁性薄膜による
パターンは、例えばホトリソ、エッチング等の手段によ
って、被測定電流の流れる導電体との位置関係を高精度
に設定する状態で形成されるようになる。したがって、
充分に精度の高い電流量の検出測定が行われるようにな
る。また、その構成も充分小型化することが可能であ
り、例えば半導体素子に組込み設定することも可能とな
るものである。 [発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第1図および第2図はその構成を示しているもの
で、例えばアルミニウム、銅、シリコンウエハ等の導電
材料によって構成される基板21には、例えば円柱状の導
電体22が突設形成されるようになっている。この導電体
22は例えばアルミニウム、銅等によって構成されるもの
で、この導電体22には矢印で示すような被測定電流Iが
流されるようにしている。 この基板21上には、絶縁層23が形成されるもので、こ
の絶縁層23上には強磁性体薄膜からなる磁気抵抗材料に
より構成される検出素子24が形成されるようにしてい
る。 ここで、上記絶縁層23は上記導電体22の周囲に、この
導電体22を取り囲むようにして形成されているものであ
り、また検出素子24を構成する強磁性薄膜によるパータ
ンも、導電体22を取り囲むようにドーナツ状に形成され
ている。 この強磁性薄膜による磁気抵抗材料によるパターン
は、特に第1図で示されるように導電体22の中心軸部か
ら放射方向に延びる線分を有するようにされているもの
であり、導電体22に流れる電流Iによって発生されるよ
うになる磁界Hが、上記強磁性薄膜の放射状の線分部分
に交差されるようにしている。すなわち、導電体22に流
れる電流Iに対応して発生された磁界Hによって、上記
線分部分の抵抗値が減少されるようになり、強磁性薄膜
によるパターンで構成される検出素子24の全体の抵抗値
が、導電体22に流れる電流Iの値に対応して可変制御さ
れるようになる。 この強磁性磁気抵抗材料によるパターンで構成される
検出素子24には、一対の端子251、252が設けられ、この
端子251と252との間の抵抗値変化が、図では示されない
測定回路で検出され、測定されるようになる。そして、
検出素子24の抵抗値に対応して導電体22に流れる電流量
が測定されるものである。 このようにして絶縁層23上に検出素子24が形成された
ならば、この検出素子24部分を覆うようにして絶縁物か
らなる保護膜26が形成される。 このように構成される電流検出装置は、例えば次のよ
うにして製造されるされる。まず、導電性材料によって
構成される基板21の表面上全面に、スパッタ等によって
SiO2膜等による絶縁層23を形成する。そして、この絶縁
層23上に例えばNi/Co、Ni/Fe合金からなる強磁性磁気抵
抗材料による薄膜を真空蒸着あるいはスパッタにより形
成する。この場合、この磁気抵抗材料による薄膜の膜厚
は200〜2000Åに設定される。 このようにして絶縁層23上に形成された強磁性磁気抵
抗材料による薄膜は、ホトリソ、エッチング等によっ
て、第1図で示されるようなパターンに形成し、電流検
出素子24として構成されるようにする。この場合、この
検出素子24からは端子251、252が導出形成されるように
している。そして、この強磁性薄膜による検出素子24が
形成された絶縁層23上には、この検出素子24を保護する
ために、スパッタSiO2等による保護膜26が形成されるよ
うにする。 このようにして基板21上に絶縁層23、検出素子24およ
び保護膜26が形成されたならば、上記ドーナツ状に形成
された検出素子24のパターンの内側に位置する絶縁層23
および保護膜26を、エッチングによって除去し、基板21
の面に至る円柱状の開口が形成されるようにする。そし
て、この開口部を含む状態で保護膜26上に、アルミニウ
ム、銅等の導電材料層を蒸着あるいはスパッタによって
形成し、検出素子24のドーナツ状のパターンの内側部分
以外の導電材料層をエッチングによって取り除き、検出
素子24の内周部分に円柱状の導電体22が形成されるよう
にするものである。 このように構成される電流検出装置の検出動作につい
て、まず被検出電流Iが図に矢印で示すように導電体22
から基板21方向に流れるものと仮定して説明する。この
ように導電体22に検出しようとする電流Iが流れると、
この導電体22の周囲に時計回り方向に磁界Hが発生す
る。この磁界Hは、検出素子24を構成する強磁性薄膜か
らなるパターンの放射方向に延びる線分に交差するよう
になり、その抵抗値が磁界Hの強さにほぼ比例する状態
で減少されるようになる。したがって、端子251と252と
の間の抵抗値を測定することによって、導電体22に流れ
る電流量を知ることができるようになるものである。 ここで上記被検出電流Iは、蒸着あるいはスパッタに
よって形成された導電体22の膜厚の方向に流されるよう
になる。したがって、導電体22部分の抵抗値を充分に小
さくすることが可能であり、数アンペアの電流を流すこ
とも可能となる。すなわち、充分な大電流までも測定検
出が可能とされるようになるものである。 すなわち、この電流検出装置は、半導体製造技術の薄
膜加工技術、ホトリソ、エッチング技術を利用すること
によって簡単に且つ小型化して構成できるようになると
共に、大きな電流までも検出できるものであり、しかも
電流検出部分が被測定電流路と一体的に、且つ高精度に
構成できるものであり、したがってその検出精度は充分
に高いものとすることが容易となるものである。 第3図は電流検出装置をパワートランジスタと一体的
に構成するようにした場合の実施例を示している。 すなわち、N+コレクタ領域271、N-成長層272、さらに
P型ベース領域273、N+エミッタ領域274らなるパワート
ランジスタ27は、基板とされるリードフレーム211上に
形成される。そして、このパワートランジスタ27の表面
上にはSiO2膜による絶縁層23が形成され、この絶縁層23
上に、第1図で示されたような強磁性磁気抵抗材料によ
る薄膜のパターンによる電流検出素子24が形成されるよ
うにする。そして、上記絶縁層23上に、上記検出素子24
部分を含んで保護膜26が形成されるようにしている。 そして、上記保護膜26および絶縁層23に、パワートラ
ンジスタ27のエミッタ領域274、ベース領域273にそれぞ
れ対応してエッチングにより開口を形成し、導電材料を
蒸着あるいはスパッタすることによって、エミッタ電極
28およびベース電極29が形成されるようにする。 ここで、上記エミッタ電極28は、第1図で示したよう
なパターンで形成される検出素子24の中央部に形成され
るようになるもので、前記実施例の導電体22に相当する
構成要素とされるようになる。したがって、このパワー
トランジスタ27が動作状態とされたときに、エミッタ・
コレクタ間に流れる電流が、検出素子24によって測定検
出されるようになるものである。この場合、当然のこと
であるが、強磁性磁気抵抗材料よりなる検出素子24を構
成するパターンは、この半導体装置の製造過程におい
て、その製造技術によって形成されるようになるもので
ある。 [発明の効果] 以上のようにこの発明に係る電流検出装置は、例えば
半導体の製造技術を用いて簡単に且つ安価に製造できる
ようになると共に、被測定電流の流される要素と電流検
出要素とが、一体的にしてしかもその相対位置関係が高
精度に設定されるようにして構成されるようになる。し
たがって、非常に小型化して且つ高精度の電流検出装置
が構成され、さらにパワートランジスタ等の半導体装置
と一体的に構成することも可能とされるものである。こ
の場合、被測定電流の流される導電体の電流容量を大き
く設定することも容易であり、大電流の検出も可能とさ
れるものである。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例に係る電流検出装置の平面
的な構成状態を説明する図、第2図は第1図のII−II線
に対応する部分の電流検出装置の断面構成を示す図、第
3図はこの発明の他の実施例を説明するための断面構成
図、第4図は従来の電流検出装置を説明するための図で
ある。 21……基板(導電性)、22……導電体、23……絶縁層、
24……検出素子(強磁性薄膜によるパターン)、211…
…リードフレーム(基板に相当)、27……パワートラン
ジスタ、28……エミッタ電極(導電体に対応)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筧 達也 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 吉野 好 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 桜井 博 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−313072(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.導電材料によって構成された基板と、 前記基板の表面に形成された絶縁膜と、 前記絶縁膜上に前記基板と絶縁するように形成された検
    出素子と、 前記絶縁膜の一部を除去し、前記基板の表面を露出させ
    る開口部と、 前記検出素子と絶縁された状態にて前記開口部を充填す
    るように形成され、かつ被測定電流が前記基板を介して
    この基板面と交差する方向に流れるように前記基板上に
    形成される導電体とを具備し、 前記検出素子は印加される磁界の強さに応じて抵抗値変
    化する強磁性薄膜によるパターンにて構成されるもので
    あり、かつ前記導電体に流れる電流によって発生される
    磁界を横切るように設定されることを特徴とする電流検
    出装置。 2.前記検出素子は前記導電体から絶縁されかつこの導
    電体の周囲を囲むように設定される特許請求の範囲第1
    項記載の電流検出装置。
JP62302706A 1987-07-07 1987-11-30 電流検出装置 Expired - Lifetime JP2712206B2 (ja)

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EP88306138A EP0300635B1 (en) 1987-07-07 1988-07-06 Current detecting device using ferromagnetic magnetoresistance element
US07/216,430 US4937521A (en) 1987-07-07 1988-07-07 Current detecting device using ferromagnetic magnetoresistance element

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