JP3206027B2 - Micro current sensor - Google Patents
Micro current sensorInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、磁界検出素子を用いた
微小電流センサに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro current sensor using a magnetic field detecting element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図６には従来の微小電流センサの概略の
構成図が示されている。同図において、微小電流センサ
10はＣ字型鉄心２のギャップ部分11にホール素子１を配
置した構成からなり、鉄心２には微小電流を流す導線３
がコイル状に巻かれている。この微小電流センサ10は鉄
心２に巻かれているコイル12の導線３に電流を流すこと
によって鉄心２に磁界を発生させ、その磁界をホール素
子１で検出するものである。2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a schematic configuration diagram of a conventional minute current sensor. In the figure, a small current sensor
Reference numeral 10 denotes a configuration in which the Hall element 1 is disposed in the gap portion 11 of the C-shaped iron core 2.
Is wound in a coil shape. The minute current sensor 10 generates a magnetic field in the iron core 2 by passing a current through the conducting wire 3 of the coil 12 wound on the iron core 2, and the magnetic field is detected by the Hall element 1.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の微小電流センサ
10は鉄心２とホール素子１との組み合わせによって構成
されており、その鉄心２は微小電流であってもそれを検
出できるようにホール素子１に大きな磁界が加わるよう
に設けられるもので、必須の構成要素となっている。し
かし、鉄心２はホール素子１に比較して非常に大きく、
そのために、微小電流センサ10も鉄心２の大きさに左右
されて、大きくなるという問題がある。SUMMARY OF THE INVENTION Conventional microcurrent sensor
Reference numeral 10 denotes a combination of the iron core 2 and the Hall element 1. The iron core 2 is provided so as to apply a large magnetic field to the Hall element 1 so that even a small current can be detected. It is a component. However, the iron core 2 is much larger than the Hall element 1,
Therefore, there is a problem that the small current sensor 10 also becomes large depending on the size of the iron core 2.
【０００４】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、鉄心を用いることな
く微小電流を効果的に検出できる小型の微小電流センサ
を提供することにある。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a small-sized minute current sensor capable of effectively detecting a minute current without using an iron core.
【０００５】[0005]
【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、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、基板上に十字型パターンのホール素子と通電に
よって磁界を発生させる渦巻き平面状のコイルパターン
とが絶縁膜を介して一体的に積層形成され、前記コイル
パターンの渦巻き中心部を前記ホール素子の十字型パタ
ーンの中心部にほぼ一致させてホール素子の中心に大き
な磁界を発生させることを特徴として構成されている。The present invention is configured as follows to achieve the above object. That is, the present invention provides a cross-shaped Hall element
Therefore, a spiral planar coil pattern that generates a magnetic field
Are integrally laminated with an insulating film interposed therebetween, and the coil
The center of the spiral of the pattern is
To the center of the Hall element
It is characterized by generating a strong magnetic field .
【０００６】[0006]
【作用】上記構成の本発明において、コイルパターンに
微小電流が流れると、フレミングの右手の法則によって
電流の流れに対して直角方向、つまり、ホール素子を貫
通する方向に磁界が発生する。ホール素子はこの磁界を
受けて磁界の大きさに対応する電圧等の信号を電流検出
信号として出力する。In the present invention having the above structure, when a small current flows through the coil pattern, a magnetic field is generated in a direction perpendicular to the current flow, that is, in a direction penetrating the Hall element, according to Fleming's right hand rule. The Hall element receives this magnetic field and outputs a signal such as a voltage corresponding to the magnitude of the magnetic field as a current detection signal.
【０００７】[0007]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には本発明に係る微小電流センサの構造図が
示されている。同図において微小電流センサ１０は基板
６上に磁界を検出する磁界検出素子としてのホール素子
１３を十字型パターンによって形成し、このホール素子
１３の十字型パターン上に絶縁膜７を被覆する。そし
て、絶縁膜７上に渦巻き状のコイルパターン５が平面パ
ターン（平面状パターン）として形成され、このコイル
パターン５上に絶縁膜８を塗布し、この絶縁膜８上にコ
イルパターン５と接続する引き出し端子９を設けた構造
となっている。図１の（ａ）は微小電流センサ１０の構
成を理解し易いように絶縁膜７および８を透明とし、コ
イルパターン５の中心取り出し端子９を省略した状態で
示してある。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a structural diagram of a minute current sensor according to the present invention. Minute current sensor 10 in the figure formed by a cross-shaped pattern Hall element 13 as a magnetic field detecting element for detecting a magnetic field on the substrate 6 to cover the insulating film 7 in a cross-shaped pattern on the Hall device 13. Then, the spiral coil pattern 5 is placed on the insulating film 7 in a plane pattern.
The coil pattern 5 is formed as a turn (planar pattern) , an insulating film 8 is applied on the coil pattern 5, and a lead terminal 9 connected to the coil pattern 5 is provided on the insulating film 8. FIG. 1A shows a state in which the insulating films 7 and 8 are transparent and the center extraction terminal 9 of the coil pattern 5 is omitted so that the configuration of the microcurrent sensor 10 can be easily understood.
【０００８】次に、上記微小電流センサ１０の作製方法
を図面に基づいて順を追って説明する。まず、図２に示
すように基板６上に十字型パターンの化合物半導体４を
真空蒸着の３温度法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等を用い
て形成し、ホール素子１３を作製する。この化合物半導
体４の材料にはホール素子１３の検出感度を向上させる
目的で、ホール移動度の大きいＧａＡｓ，ＩｎＳｂ，Ｉ
ｎＡｓ等の半導体が用いられる。このホール素子１３の
４ａは駆動電圧の入力部であり、４ｂは出力電圧の取り
出し部である。このホール素子１３の十字型パターン上
に図３に示すように絶縁膜７を形成する。この絶縁膜７
の材料はＳｉＯ２，ポリイミド等が用いられ、成膜法と
して、物理的付着、化学的付着あるいは塗布等による成
膜が行われる。次に、この絶縁膜７上に図４に示すよう
に渦巻き状の導体層を蒸着やフォトリソグラフィーのプ
リント技術等を用いて形成して平面状のコイルパターン
５を作る。なお、絶縁膜７の膜厚はホール素子１３とコ
イルパターン５との絶縁が保たれる範囲で、極めて薄い
膜とする。この薄膜、すなわち、コイルパターン５とホ
ール素子１３との間隔を小さくすることによってコイル
パターン５に流れる微小電流で発生する微小磁界におい
てもホール素子１３は効果的にその磁界を検出すること
ができる。また、前記コイルパターン５は素子の中心に
大きな磁界を発生させるために渦巻き状に形成し、図１
に示されるように、コイルパターン５の渦巻き中心部と
前記ホール素子１３の十字型パターンの中心部とをほぼ
一致させたもので、この導体の材料としては導電率の大
きいＣｕ，Ａｌ等の金属を用いる。そして、このコイル
パターン５の上に図５に示すように、絶縁膜８を形成す
る。絶縁膜８の成膜法は図３の絶縁膜７と同一方法、す
なわち、物理的付着、化学的付着、または塗布等によっ
て成膜する。そして材料としてはＳｉＯ２，ポリイミド
等を用いる。この絶縁膜８の中央部には前記コイルパタ
ーンの中心側の端子接続部１４に対向する穴１５を設け
る。そして、絶縁膜８の表面に引き出し端子９の導体膜
を形成し、この引き出し端子９の一端側を前記穴１５を
利用して導通する。以上の工程を経て、磁界発生部とし
てのコイルパターン５と磁界検出部としてのホール素子
１３とを同一基板６上に一体に形成する。Next, a method of manufacturing the above-described micro-current sensor 10 will be described step by step with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 2, a compound semiconductor 4 having a cruciform pattern is formed on a substrate 6 by using a three-temperature method of vacuum deposition, MOCVD, MBE, or the like, and a Hall element 13 is manufactured. For the purpose of improving the detection sensitivity of the Hall element 13, GaAs, InSb, I
A semiconductor such as nAs is used. 4a of the Hall element 13 is a drive voltage input section, and 4b is an output voltage extraction section. An insulating film 7 is formed on the cross pattern of the Hall element 13 as shown in FIG. This insulating film 7
The materials SiO 2, polyimide or the like is used, as a deposition method, physical deposition, is deposited by chemical deposition or coating, etc. are performed. Next, as shown in FIG. 4, a spiral-shaped conductor layer is formed on the insulating film 7 by vapor deposition or photolithography printing technology to form a planar coil pattern 5. The thickness of the insulating film 7 is extremely thin as long as the insulation between the Hall element 13 and the coil pattern 5 is maintained. By reducing the distance between the thin film, that is, the gap between the coil pattern 5 and the Hall element 13, the Hall element 13 can effectively detect the magnetic field generated even by a minute magnetic field generated by a minute current flowing through the coil pattern 5. Further, the coil pattern 5 is formed in a spiral shape to generate a large magnetic field at the center of the element .
As shown in the figure, the center of the spiral of the coil pattern 5
The center of the cross-shaped pattern of the Hall element 13 is substantially
The conductor is made of a metal having a high conductivity, such as Cu or Al. Then, an insulating film 8 is formed on the coil pattern 5 as shown in FIG. The insulating film 8 is formed by the same method as the insulating film 7 in FIG. 3, that is, by physical attachment, chemical attachment, coating, or the like. And, as the material, SiO 2 , polyimide or the like is used. A hole 15 is provided in the center of the insulating film 8 so as to face the terminal connecting portion 14 on the center side of the coil pattern. Then, a conductor film of the lead terminal 9 is formed on the surface of the insulating film 8, and one end of the lead terminal 9 is electrically connected using the hole 15. Through the above steps, the coil pattern 5 as the magnetic field generator and the Hall element 13 as the magnetic field detector are integrally formed on the same substrate 6.
【０００９】上記のようにして作製された微小電流セン
サによれば、コイルパターン５に図示されていないリー
ド線等を介して微小電流が流れると、フレミングの右手
の法則によってホール素子13を貫通する磁界が発生す
る。この磁界はコイルパターン５と近接配置されている
ホール素子13に強く作用する。ホール素子13は前記磁界
を受けてその大きさに比例する電圧を発生する結果、こ
の電圧を検出することにより前記微小電流が検出可能と
なる。According to the micro-current sensor manufactured as described above, when a micro-current flows through the coil pattern 5 via a lead wire or the like (not shown), the micro-current sensor penetrates the Hall element 13 according to Fleming's right-hand rule. A magnetic field is generated. This magnetic field strongly acts on the Hall element 13 disposed close to the coil pattern 5. The Hall element 13 receives the magnetic field and generates a voltage proportional to its magnitude. As a result, the minute current can be detected by detecting this voltage.
【００１０】本実施例によれば、鉄心２を使用すること
なく、同一基板６上にコイルパターン５とホール素子13
とを形成したので、小型、軽量の画期的な微小電流セン
サ10を得ることができる。According to the present embodiment, the coil pattern 5 and the Hall element 13 are formed on the same substrate 6 without using the iron core 2.
Thus, a revolutionary small current sensor 10 that is small and lightweight can be obtained.
【００１１】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実
施例ではホール素子13と、コイルパターン５とを基板６
の片面側に形成したが、これを基板６の両面に形成して
もよい。The present invention is not limited to the above embodiment, but can take various embodiments. For example, in the above embodiment, the Hall element 13 and the coil pattern 5 are connected to the substrate 6
However, it may be formed on both sides of the substrate 6.
【００１２】また、上記実施例では、基板６上にホール
素子13を形成し、この上に絶縁膜７を成膜し、この絶縁
膜７上にコイルパターン５を形成しているが、これを、
基板６上にコイルパターン５を設け、次いで、絶縁膜
７，ホール素子13の順に形成してもよい。In the above embodiment, the Hall element 13 is formed on the substrate 6, the insulating film 7 is formed thereon, and the coil pattern 5 is formed on the insulating film 7. ,
The coil pattern 5 may be provided on the substrate 6, and then the insulating film 7 and the Hall element 13 may be formed in this order.
【００１３】さらに、上記実施例では微小電流センサを
１個のホール素子と１個のコイルパターンとの一体結合
構造としたが、絶縁膜を介してホール素子とコイルパタ
ーンとを重ねて複数積層した多層構造としたものでもよ
い。Further, in the above embodiment, the minute current sensor has an integrally coupled structure of one Hall element and one coil pattern. However, a plurality of Hall elements and a coil pattern are laminated with an insulating film interposed therebetween. It may have a multilayer structure.
【００１４】[0014]
【００１５】[0015]
【発明の効果】本発明は、鉄心を用いることなく、同一
基板上に磁界発生用のコイルパターンと磁界検出用のホ
ール素子とを一体に形成したので、微小電流でも効果的
に検出できる極めて小型の微小電流センサを提供するこ
とができる。また、ホール素子は十字型パターンによっ
て形成し、コイルパターンは渦巻き状の平面パターンに
よって形成し、ホール素子の十字型パターンの中心部と
コイルパターンの渦巻き中心部とをほぼ一致させたの
で、コイルパターンが一層のパターンであって、そのコ
イルパターンに流れる電流が微小であってもホール素子
の中心（ホール素子の十字型パターンの中心）に大きな
磁界を発生することができ、これにより、微小電流セン
サの小型化を図ることができる上に、微小電流の検出性
能を十分に高めることができるものである。 According to the present invention, a coil pattern for generating a magnetic field and a Hall element for detecting a magnetic field are integrally formed on the same substrate without using an iron core. Can be provided. In addition, the Hall element has a cross-shaped pattern.
Coil pattern into a spiral planar pattern.
Therefore, it is formed with the central part of the cross-shaped pattern of the Hall element.
I almost matched the center of the spiral of the coil pattern
And the coil pattern is a single layer pattern,
Hall element even if the current flowing through the
At the center of the cross (the center of the cross-shaped pattern of the Hall element)
A magnetic field can be generated, which allows
The size of the sensor can be reduced and the detectability of minute current can be improved.
Performance can be sufficiently enhanced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の微小電流センサの一実施例の構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a minute current sensor according to the present invention.
【図２】同実施例のホール素子の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a Hall element of the same embodiment.
【図３】同実施例のホール素子上に絶縁膜を形成した構
成図である。FIG. 3 is a configuration diagram in which an insulating film is formed on the Hall element of the same embodiment.
【図４】同実施例のコイルパターンの構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a coil pattern of the embodiment.
【図５】同実施例のコイルパターン上に絶縁膜を形成
し、引き出し端子を取り付けた状態を示す構成図であ
る。FIG. 5 is a configuration diagram showing a state in which an insulating film is formed on the coil pattern of the embodiment and a lead terminal is attached.
【図６】従来の微小電流センサの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional minute current sensor.
１ ホール素子 ２ 鉄心 ４ 十字型の化合物半導体 ５ コイルパターン ６ 基板 ７ 絶縁膜 10 微小電流センサ 13 ホール素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hall element 2 Iron core 4 Cross-shaped compound semiconductor 5 Coil pattern 6 Substrate 7 Insulating film 10 Micro current sensor 13 Hall element
Claims (1)
通電によって磁界を発生させる渦巻き平面状のコイルパ
ターンとが絶縁膜を介して一体的に積層形成され、前記
コイルパターンの渦巻き中心部を前記ホール素子の十字
型パターンの中心部にほぼ一致させてホール素子の中心
に大きな磁界を発生させることを特徴とする微小電流セ
ンサ。1. A cross-shaped hall element on a substrate.
A spiral planar coil that generates a magnetic field when energized
And a turn are integrally laminated with an insulating film interposed therebetween, and
Center the spiral of the coil pattern with the cross of the Hall element.
Align the center of the Hall element with the center of the pattern
A small current sensor characterized by generating a large magnetic field .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP19243691A JP3206027B2 (en) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | Micro current sensor |
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Publications (2)
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| JPH0510979A JPH0510979A (en) | 1993-01-19 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP19243691A Expired - Lifetime JP3206027B2 (en) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | Micro current sensor |
Country Status (1)
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- 1991-07-05 JP JP19243691A patent/JP3206027B2/en not_active Expired - Lifetime
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