JP7309390B2 - 電流検出装置 - Google Patents

電流検出装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7309390B2
JP7309390B2 JP2019046220A JP2019046220A JP7309390B2 JP 7309390 B2 JP7309390 B2 JP 7309390B2 JP 2019046220 A JP2019046220 A JP 2019046220A JP 2019046220 A JP2019046220 A JP 2019046220A JP 7309390 B2 JP7309390 B2 JP 7309390B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
low temperature
substrate
laminated substrate
fired ceramics
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019046220A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020148614A (ja
Inventor
佳 劉
俊博 辻村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Electronic Devices and Storage Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2019046220A priority Critical patent/JP7309390B2/ja
Priority to US16/518,142 priority patent/US11604214B2/en
Publication of JP2020148614A publication Critical patent/JP2020148614A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7309390B2 publication Critical patent/JP7309390B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/202—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/207—Constructional details independent of the type of device used
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/142—Arrangements of planar printed circuit boards in the same plane, e.g. auxiliary printed circuit insert mounted in a main printed circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/144—Stacked arrangements of planar printed circuit boards
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/16—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/165—Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed inductors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • H05K1/183—Components mounted in and supported by recessed areas of the printed circuit board
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • H05K1/184—Components including terminals inserted in holes through the printed circuit board and connected to printed contacts on the walls of the holes or at the edges thereof or protruding over or into the holes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/182—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
    • H05K1/185—Components encapsulated in the insulating substrate of the printed circuit or incorporated in internal layers of a multilayer circuit
    • H05K1/186—Components encapsulated in the insulating substrate of the printed circuit or incorporated in internal layers of a multilayer circuit manufactured by mounting on or connecting to patterned circuits before or during embedding
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4697—Manufacturing multilayer circuits having cavities, e.g. for mounting components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/1003—Non-printed inductor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10151—Sensor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/04—Soldering or other types of metallurgic bonding
    • H05K2203/049—Wire bonding

Description

本発明の実施形態は、電流検出装置に関する。
電流検出装置は、コイルに流れる電流により発生する磁界を、ホール素子等の磁気測定素子で検出するものである。例えばホール素子により磁界を検出する場合には、電流検出装置はコイルに流れる電流の強度を電圧に変換している。
高い磁界強度を得るために、２個のコイルを対向させて配置し、上述の２個のコイルの間に磁気測定素子を配置することが行われている。
特許第５６５１０５７号公報
本発明が解決しようとする課題は、簡易に製造可能で高性能な電流検出装置を提供することである。
実施形態の電流検出装置は、第１積層基板と、第１積層基板の上に設けられた第２積層基板と、第１積層基板の上に設けられた第３積層基板と、第２積層基板と第３積層基板の間における第１積層基板の上に設けられた磁気測定素子と、磁気測定素子の上に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、磁気測定素子と第１コイルの間の、第２積層基板と第３積層基板の間に設けられた第４積層基板と、を備え、電流により前記第１コイルから発生する第１磁界を、磁気測定素子で検出する。
第１の実施形態の電流検出装置の模式断面図である。 第１の実施形態の電流検出装置の要部の模式断面図である。 第１の実施形態の比較形態となる電流検出装置の模式断面図である。 第１の実施形態の比較形態となる電流検出装置の模式断面図である。 第２の実施形態の電流検出装置の模式断面図である。 第３の実施形態の電流検出装置の模式断面図である。
以下、図面を用いて実施形態を説明する。なお、図面中、同一又は類似の箇所には、同一又は類似の符号を付している。
本明細書中、同一又は類似する部材については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
本明細書中、部品等の位置関係を示すために、図面の上方向を「上」、図面の下方向を「下」と記述する。本明細書中、「上」、「下」の概念は、必ずしも重力の向きとの関係を示す用語ではない。
（第１の実施形態）
本実施形態の電流検出装置は、第１積層基板と、第１積層基板上の第１領域に設けられた第２積層基板と、第１積層基板上の第２領域に設けられた第３積層基板と、第１領域と第２領域の間における第１積層基板上の第３領域に設けられた磁気測定素子と、磁気測定素子上又は磁気測定素子下に設けられた第１コイルと、を備える。
図１は、本実施形態の電流検出装置１００の模式断面図である。
ここで、ｘ軸と、ｘ軸に垂直に交差するｙ軸と、ｘ軸及びｙ軸に垂直に交差するｚ軸を定義する。
第１積層基板１０は、第１導電層１２と、第１接続導体１４と、第１絶縁層１６と、を有する。
第１導電層１２は、ｘｙ面に平行に設けられた、配線を含む層である。第１導電層１２は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。ただし、導電材料はＣｕに限定されるものではない。図１において、第１積層基板１０は、第１導電層１２ａ、１２ｂ及び１２ｃを有する。なお、第１導電層１２の数は、１層でもかまわないし、多層でも構わない。
第１絶縁層１６は、第１導電層１２ａと第１導電層１２ｂの間及び第１導電層１２ｂと第１導電層１２ｃの間に設けられている。第１絶縁層１６は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等を含む。ただし、樹脂の種類は特に限定されるものではない。また、第１絶縁層１６は、セラミックス等を含んでいても良い。
第１接続導体１４は、第１導電層１２ａと第１導電層１２ｂ又は第１導電層１２ｂと第１導電層１２ｃを接続している。第１接続導体１４は、例えばｚ方向に平行に設けられたビアである。第１接続導体１４は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。ただし、導電材料はＣｕに限定されるものではない。
第２積層基板２０は、第１積層基板１０上の第１領域９２上に設けられている。第２積層基板２０は、第２導電層２２と、第２接続導体２４と、第２絶縁層２６と、を有する。
第２導電層２２は、ｘｙ面に平行に設けられた、配線を含む層である。第２導電層２２は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。ただし、導電材料はＣｕに限定されるものではない。図１において、第２積層基板２０は、第２導電層２２ａ、２２ｂ及び２２ｃを有する。なお、第２導電層２２の数は、１層でもかまわないし、多層でも構わない。
第２絶縁層２６は、第２導電層２２ａと第２導電層２２ｂの間及び第２導電層２２ｂと第２導電層２２ｃの間に設けられている。第２絶縁層２６は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等を含む。ただし、樹脂の種類は特に限定されるものではない。また、第２絶縁層２６は、セラミックス等を含んでいても良い。
第２接続導体２４は、第２導電層２２ａと第２導電層２２ｂ又は第２導電層２２ｂと第２導電層２２ｃを接続している。第２接続導体２４は、例えばｚ方向に平行に設けられたビアである。第２接続導体２４は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。ただし、導電材料はＣｕに限定されるものではない。
第３積層基板３０は、第１積層基板１０上の第２領域９４上に設けられている。第３積層基板３０は、第３導電層３２と、第３接続導体３４と、第３絶縁層３６と、を有する。
第３導電層３２は、ｘｙ面に平行に設けられた、配線を含む層である。第３導電層３２は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。ただし、導電材料はＣｕに限定されるものではない。図１において、第３積層基板３０は、第３導電層３２ａ、３２ｂ及び３２ｃを有する。なお、第３導電層３２の数は、１層でもかまわないし、多層でも構わない。
第３絶縁層３６は、第３導電層３２ａと第３導電層３２ｂの間及び第３導電層３２ｂと第３導電層３２ｃの間に設けられている。第３絶縁層３６は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等を含む。ただし、樹脂の種類は特に限定されるものではない。また、第３絶縁層３６は、セラミックス等を含んでいても良い。
第３接続導体３４は、第３導電層３２ａと第３導電層３２ｂ又は第３導電層３２ｂと第３導電層３２ｃを接続している。第３接続導体３４は、例えばｚ方向に平行に設けられたビアである。第３接続導体３４は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。ただし、導電材料はＣｕに限定されるものではない。
第２導電層２２と第１導電層１２の接続は、例えば第２接続導体２４を用いて行う。また、第３導電層３２と第１導電層１２の接続は、例えば第３接続導体３４を用いて行う。ただし、例えば第１積層基板１０の上に設けたはんだボール等を用いて接続を行ってもかまわない。
磁気測定素子５０は、第１領域９２と第２領域９４の間における第１積層基板１０上の第３領域９６に設けられている。第３領域９６にはキャビティ９０が形成されている。磁気測定素子５０は、例えばホール素子である。磁気測定素子５０は、例えばはんだ５２を用いて第１導電層１２ｃと接続されている。なお、磁気測定素子５０はホール素子に限定されるものではなく、例えば巨大磁気抵抗効果素子、異方性磁気抵抗効果素子、トンネル磁気抵抗効果素子等の磁気抵抗効果素子等であっても良い。また、磁気測定素子５０は、第１絶縁層１６、第２絶縁層２６及び第３絶縁層３６と接していても良い。
第１積層基板１０、第２積層基板２０及び第３積層基板３０の製造においては、例えば第１積層基板１０、第２積層基板２０及び第３積層基板３０を個別に形成した後、第１積層基板１０と第２積層基板２０を接着し、第１積層基板１０と第３積層基板３０を接着して形成しても良い。このように、第１積層基板１０、第２積層基板２０及び第３積層基板３０の製造の工程は特に限定されるものではない。
第４積層基板４０は、磁気測定素子５０上の、第２積層基板２０と第３積層基板３０の間に設けられている。なお図１においては、第４積層基板４０は、第２積層基板２０及び第３積層基板３０より上方に図示されているが、第４積層基板４０は後述するように第２積層基板２０と第３積層基板３０の間で固定されるものである。第４積層基板４０は、第４導電層４２ａ及び４２ｂと、第４絶縁層４６と、を有する。
第４導電層４２は、ｘｙ面に平行に設けられた、配線を含む層である。第４導電層４２は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。ただし、導電材料はＣｕに限定されるものではない。図１において、第４積層基板４０は、第４導電層４２ａ及び４２ｂを有する。なお、第４導電層４２の数は、１層でもかまわない、多層でも構わない。
第４絶縁層４６は、第４導電層４２ａと第４導電層４２ｂの間に設けられている。第４絶縁層４６は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等を含む。ただし、樹脂の種類は特に限定されるものではない。また、第４絶縁層４６は、セラミックス等を含んでいても良い。
第１積層基板１０及び第４積層基板４０には、信頼性向上のため、電流検出装置１００の外部からキャビティ９０に貫通している穴が設けられていても構わない。
なお、本実施形態の第１積層基板１０、第２積層基板２０、第３積層基板３０及び第４積層基板４０は、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）のことであり、多層回路基板である。
図２は、本実施形態の電流検出装置の要部の模式断面図である。図２（ａ）は、本実施形態の第１コイル７２の模式上面図である。図２（ｂ）は、本実施形態の第１コイル７２の模式側面図である。第１コイル７２は、平面状の形状を有する、一巻きのコイルである。なお、例えば、第２コイル７４も、第１コイル７２と同様の形状を有する。第１コイル７２は第１導電層１２ａ（図１）に、また第２コイル７４は第４導電層４２ｂ（図１）に、それぞれ設けられている。なお、第１コイル７２及び第２コイル７４は一巻きのコイルに限定されるものではない。巻き数を増やしたい場合には、層数を増やして第１コイル７２及び第２コイル７４を構成することが出来る。
第１シールド７６は、第１コイル７２と磁気測定素子５０の間の第１導電層１２ｂに設けられている。第１シールド７６は、Ｃｕ（銅）等の導電材料を含む。ただし、導電材料はＣｕに限定されるものではない。第１シールド７６は、例えば第１接続導体１４等を介してグランドと接続される。
第２シールド７８は、第２コイル７４と磁気測定素子５０の間の第４導電層４２ａに設けられている。第１シールド７６は、Ｃｕ（銅）等の導電材料を含む。ただし、導電材料はＣｕに限定されるものではない。第２シールド７８はグランドと接続される。
なお、シールドについては、第１シールド７６と第２シールド７８の両方が設けられていなくても良く、例えば第１シールド７６だけ、又は第２シールド７８だけが設けられていても構わない。また、コイルについても、第１コイル７２と第２コイル７４の両方が設けられていなくても良く、例えば、第１コイル７２だけ、又は第２コイルだけが設けられていても構わない。
図２（ｃ）乃至（ｅ）は、第２シールド７８の接続の態様を示す模式断面図である。
図２（ｃ）においては、第２シールド７８は、第２導電層２２ｂの上に設けられ、第２導電層２２ｂと電気的に接続されている。また、第２シールド７８は、第３導電層３２ｂの上に設けられ、第３導電層３２ｂと電気的に接続されている。そして、第２シールド７８は、第２導電層２２ｂ及び第３導電層３２ｂ及び例えば図示しない配線を介して、グランドと接続される。なお、第２導電層２２ｂ及び第３導電層３２ｂの両方と電気的に接続されていなくとも良い。例えば第２シールド７８は、第２導電層２２ｂと電気的に接続され、第３導電層３２ｂと接続されていなくても良い。逆に、例えば第２シールド７８は、第３導電層３２ｂと電気的に接続され、第２導電層２２ｂと電気的に接続されていなくても良い。
図２（ｄ）においては、第２シールド７８と第４導電層４２ｂはビア８０により電気的に接続されている。そして、第４導電層４２ｂは延長部分８２を有しており、延長部分８２を介して第２導電層２２ｃ及び第３導電層３２ｃと電気的に接続されている。そして、第２シールド７８は、延長部分８２、第３導電層３２ｃ及び例えば図示しない配線を介して、グランドと接続される。また、第２シールド７８は、延長部分８２、第２導電層２２ｃ及び例えば図示しない配線を介して、グランドと接続される。
図２（ｅ）においては、図２（ｄ）と異なり、延長部分８２の代わりに接合部８２ａ及び接合部８２ｂを介して第４導電層４２ｂと第２導電層２２ｃ及び第３導電層３２ｃを電気的に接続している。接合部８２ａ及び接合部８２ｂは、例えばはんだにより形成されるが、これに限定されるものではない。
第１コイル７２及び第２コイル７４には、測定対象となる電流が流される。例えば、第１コイル７２と第２コイル７４を図示しない配線で接続し、第１コイル７２から発生する磁界と第２コイル７４から発生する磁界が同様の向きになるように、第１コイル７２及び第２コイル７４に電流が流される。磁気測定素子５０は上述のように例えばホール素子である。
次に、本実施形態の電流検出装置１００の用途を記載する。本実施形態の電流検出装置１００は、電流検出に用いられる。電流検出装置１００の周辺には、例えば、図示しない磁気測定素子５０の駆動回路や、図示しない増幅アンプが設けられている。駆動回路は、例えば磁気測定素子５０の動作電圧を供給して磁気測定素子５０を動作させる。また、駆動回路は、例えば増幅アンプの動作電圧を供給して増幅アンプを動作させる。例えば磁気測定素子５０がホール素子である場合には、ホール素子が測定した磁界によって発生された電圧は、増幅アンプによって増幅された後に測定され、電流に換算される。このようにして、電流検出装置１００によって電流測定が可能となる。本実施形態の電流検出装置１００は、ＡＣ／ＤＣアダプタ、汎用インバータやモーター可変速機器での制御装置、パワーモジュールの過電流保護などに用いられる。
次に、本実施形態の作用効果を記載する。
図３は、本実施形態の比較形態となる電流検出装置８００の模式断面図である。電流検出装置８００は、磁気測定素子５０を含むコア層８１０を先に形成し、その後、コア層８１０の上下に絶縁層及び導電層を積層して形成するという製造方法で製造されるものである。この場合、コア層８１０の厚みによって、磁気測定素子５０が搭載できない場合があるという問題があった。また、コア層８１０となる絶縁層の膜厚が厚い場合、第１コイル７２及び第２コイル７４と磁気測定素子５０の間の距離が長くなるため、磁気測定素子５０で測定される磁界の大きさが小さくなり、結果として電流検出の感度が低くなってしまうという問題があった。また、例えばはんだを用いて磁気測定素子５０を導電層に接続する場合、はんだで磁気測定素子５０を導電層に接続した後に、はんだを含む磁気測定素子５０の周囲にコア層８１０となる絶縁層を形成する。そのため、コア層８１０となる絶縁層を形成した後に、磁気測定素子５０が確実に動作するか、はんだの信頼性はどうか、等を評価しなければならないという問題があった。
図４は、本実施形態の比較形態となる電流検出装置９００の模式断面図である。電流検出装置９００の製造工程においては、まず、積層基板９１０の上に設けられたはんだ５２を用いて、磁気測定素子５０を第１導電層１２ｄに電気的に接続する。次に、キャビティ９１内に磁気測定素子５０が収納されるように、第２絶縁層２６を第１導電層１２ｄ上に接着する。次に、積層基板９３０を第２絶縁層２６上に接着する。これにより、電流検出装置９００が製造される。
電流検出装置９００においては、キャビティ９１内に磁気測定素子５０を設けるため、はんだ５２を用いた第１導電層１２ｄ上への表面実装が容易に行えるという利点がある。また、電流検出装置８００よりも、必要とされない層を除去しやすいため、第１コイル７２と第２コイル７４の距離を短くしやすいという利点がある。しかし、第１導電層１２ｄと第２絶縁層２６及び第３導電層３２ａと第２絶縁層２６の密着性向上のため、第１導電層１２ｄ及び第３導電層３２ａに網目状のグランド（メッシュグランド、又はグランドメッシュ）を設けることが好ましいが、網目状のグランドはノイズ除去性能が十分で無い場合があり、設計上の制約が生じるという問題があった。
本実施形態の電流検出装置１００においては、第１領域９２と第２領域９４の間における第１積層基板１０上の第３領域９６に、磁気測定素子５０が設けられている。磁気測定素子５０の周囲にはキャビティ９０が形成されている。さらに、磁気測定素子５０上の、第２積層基板２０と第３積層基板３０の間に、第４積層基板４０が設けられている。この場合、磁気測定素子５０の周囲はキャビティ９０が形成されており、絶縁層が設けられていない。そのため、磁気測定素子５０が確実に動作するか、はんだの信頼性はどうか、等の、電流検出装置１００製造後の評価負担が軽減される。また、図４に示した電流検出装置９００と異なり網目状のグランドを用いなくとも良いため、設計上の制約が生じることもなく、ノイズ除去の効果も十分果たすことが出来る。そのため、簡易に製造可能で高性能な電流検出装置の提供が可能となる。
第１コイル７２と第２コイル７４の両方を設けることにより、電流の大きさが同じであっても、磁気測定素子５０によって測定される磁界の大きさが例えば２倍になるため、より高性能な電流検出装置の提供が可能となる。
第１シールド７６及び第２シールド７８により、電流検出装置１００内のノイズが除去されるため、さらに高性能な電流検出装置の提供が可能となる。
本実施形態の電流検出装置によれば、簡易に製造可能で高性能な電流検出装置の提供が可能となる。
（第２の実施形態）
本実施形態の電流検出装置においては、磁気測定素子が第２導電層又は第３導電層にワイヤを介して電気的に接続されている点で、第１の実施形態と異なっている。ここで、第１の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
図５は、本実施形態の電流検出装置２００の模式断面図である。磁気測定素子５０が第２導電層２２ａにワイヤ２０２ａを介して電気的に接続されている。また、磁気測定素子５０が第３導電層３２ａにワイヤ２０２ｂを介して電気的に接続されている。例えば磁気測定素子５０がホール素子である場合には、ワイヤ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ及び２０２ｄを介してホール素子の４端子接続を行い、測定された電圧から電流を測定する。なお、同様にして、多端子部品の場合も、対応可能である。
電流検出装置２００によっても、簡易に製造可能で高性能な電流検出装置の提供が可能となる。
また、電流検出装置２００においては、はんだ５２を用いずに磁気測定素子５０との電気的接続を行うことが出来る。すると、はんだ５２を設ける導電層を一層少なくすることが出来るため、シールド及び第１コイルと磁気測定素子の距離をより近づけることが出来る。そのため、作製コストを削減でき、さらにより高性能な電流検出装置の提供が可能となる。
（第３の実施形態）
本実施形態の電流検出装置においては、第４積層基板の下に磁気測定素子５０が設けられている点で、第１及び第２の実施形態と異なっている。ここで、第１及び第２の実施形態と異なっている点については、記載を省略する。
本実施形態の電流検出装置３００は、第１積層基板と、第１積層基板上の第１領域に設けられた第２積層基板と、第１積層基板上の第２領域に設けられた第３積層基板と、前記第２積層基板と前記第３積層基板の間に設けられた第４積層基板と、前記第４積層基板の下に設けられ、前記第４積層基板と電気的に接続された磁気測定素子と、前記磁気測定素子上又は前記磁気測定素子下に設けられた第１コイルと、を備える。
図６は、本実施形態の電流検出装置３００の模式図である。磁気測定素子５０は、例えばはんだ５２を用いて第４導電層４２に電気的に接続されている。なお、磁気測定素子５０は、ワイヤを用いて第４導電層４２に電気的に接続されていてもかまわない。
図示しない第１シールド及び第２シールドが、第１及び第２の実施形態の電流検出装置と同様に設けられていても良い。
電流検出装置３００によっても、簡易に製造可能で高性能な電流検出装置の提供が可能となる。
本発明のいくつかの実施形態及び実施例を説明したが、これらの実施形態及び実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０ 第１積層基板
１２ａ～ｃ 第１導電層
１４ 第１接続導体
１６ 第１絶縁層
２０ 第２積層基板
２２ａ～ｃ 第２導電層
２４ 第２接続導体
２６ 第２絶縁層
３０ 第３積層基板
３２ａ～ｃ 第３導電層
３４ 第３接続導体
３６ 第３絶縁層
４０ 第４積層基板
４２ａ～ｃ 第４導電層
４６ 第４絶縁層
５０ 磁気測定素子
７２ 第１コイル
７４ 第２コイル
７６ 第１シールド
７８ 第２シールド
９０ キャビティ
９２ 第１領域
９４ 第２領域
９６ 第３領域
１００ 電流検出装置
２００ 電流検出装置
３００ 電流検出装置

Claims (13)

  1. 第１積層基板と、
    前記第１積層基板の上に設けられた第２積層基板と、
    前記第１積層基板の上に設けられた第３積層基板と、
    前記第２積層基板と前記第３積層基板の間における前記第１積層基板の上に設けられた磁気測定素子と、
    前記磁気測定素子の上に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、
    前記磁気測定素子と前記第１コイルの間の、前記第２積層基板と前記第３積層基板の間に設けられた第４積層基板と、
    を備え、前記電流により前記第１コイルから発生する第１磁界を、前記磁気測定素子で検出する電流検出装置。
  2. 第１積層基板と、
    前記第１積層基板の上に設けられた第２積層基板と、
    前記第１積層基板の上に設けられた第３積層基板と、
    前記第２積層基板と前記第３積層基板の間における前記第１積層基板の上に設けられた磁気測定素子と、
    前記磁気測定素子の下に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、
    前記磁気測定素子の上に設けられ、前記第１コイルに接続され、前記第１コイルから発生する第１磁界と第２コイルから発生する第２磁界が同様の向きになるように、検出対象となる前記電流が流される前記第２コイルと、
    前記磁気測定素子と前記第２コイルの間の、前記第２積層基板と前記第３積層基板の間に設けられた第４積層基板と、
    を備え、前記第１磁界及び前記第２磁界を、前記磁気測定素子で検出する電流検出装置。
  3. 第１積層基板と、
    前記第１積層基板の上に設けられた第２積層基板と、
    前記第１積層基板の上に設けられた第３積層基板と、
    前記第２積層基板と前記第３積層基板の間における前記第１積層基板の上に設けられた磁気測定素子と、
    前記磁気測定素子の上に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、
    前記磁気測定素子と前記第１コイルの間の、前記第２積層基板と前記第３積層基板の間に設けられた第４積層基板と、
    前記第１コイルと前記磁気測定素子の間に設けられ、導電材料を含み、グランドと接続されるシールドと、
    を備え、前記電流により前記第１コイルから発生する第１磁界を、前記磁気測定素子で検出する電流検出装置。
  4. 第１積層基板と、
    前記第１積層基板の上に設けられた第２積層基板と、
    前記第１積層基板の上に設けられた第３積層基板と、
    前記第２積層基板と前記第３積層基板の間における前記第１積層基板の上に設けられた磁気測定素子と、
    前記磁気測定素子の下に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、
    前記磁気測定素子の上の、前記第２積層基板と前記第３積層基板の間に設けられた第４積層基板と、
    前記第１コイルと前記磁気測定素子の間に設けられ、導電材料を含み、グランドと接続されるシールドと、
    を備え、前記電流により前記第１コイルから発生する第１磁界を、前記磁気測定素子で検出する電流検出装置。
  5. 前記電流検出装置は、前記第１積層基板と前記第４積層基板の間の、前記第２積層基板と前記第３積層基板の間における、前記磁気測定素子の周囲にキャビティを有する請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の電流検出装置。
  6. 前記第１積層基板は、複数の第１導電層と、前記複数の第１導電層の間に設けられた第１絶縁層と、前記複数の第１導電層を互いに接続する第１ビアと、を有し、
    前記磁気測定素子は前記第１導電層に電気的に接続されている請求項１乃至請求項５いずれか一項記載の電流検出装置。
  7. 前記第２積層基板は、複数の第２導電層と、前記複数の第２導電層の間に設けられた第２絶縁層と、前記複数の第２導電層を互いに接続する第２ビアと、を有し、
    前記磁気測定素子は前記第２導電層にワイヤを用いて電気的に接続されている請求項１乃至請求項６いずれか一項記載の電流検出装置。
  8. 第１積層基板と、
    前記第１積層基板の上に設けられた第２積層基板と、
    前記第１積層基板の上に設けられた第３積層基板と、
    前記第２積層基板と前記第３積層基板の間に設けられた第４積層基板と、
    前記第１積層基板と前記第４積層基板の間に設けられ、前記第４積層基板と電気的に接続された磁気測定素子と、
    前記第４積層基板の上又は前記第１積層基板の下に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、
    を備え、前記電流により前記第１コイルから発生する第１磁界を、前記磁気測定素子で検出する電流検出装置。
  9. 第１低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた第２低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた第３低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第２低温同時焼成セラミックス基板と前記第３低温同時焼成セラミックス基板の間における前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた磁気測定素子と、
    前記磁気測定素子の上に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、
    前記磁気測定素子と前記第１コイルの間の、前記第２低温同時焼成セラミックス基板と前記第３低温同時焼成セラミックス基板の間に設けられた第４低温同時焼成セラミックス基板と、
    を備え、前記電流により前記第１コイルから発生する第１磁界を、前記磁気測定素子で検出する電流検出装置。
  10. 第１低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた第２低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた第３低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第２低温同時焼成セラミックス基板と前記第３低温同時焼成セラミックス基板の間における前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた磁気測定素子と、
    前記磁気測定素子の下に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、
    前記磁気測定素子の上に設けられ、前記第１コイルに接続され、前記第１コイルから発生する第１磁界と第２コイルから発生する第２磁界が同様の向きになるように、検出対象となる前記電流が流される前記第２コイルと、
    前記磁気測定素子と前記第２コイルの間の、前記第２低温同時焼成セラミックス基板と前記第３低温同時焼成セラミックス基板の間に設けられた第４低温同時焼成セラミックス基板と、
    を備え、前記第１磁界及び前記第２磁界を、前記磁気測定素子で検出する電流検出装置。
  11. 第１低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた第２低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた第３低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第２低温同時焼成セラミックス基板と前記第３低温同時焼成セラミックス基板の間における前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた磁気測定素子と、
    前記磁気測定素子の上に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、
    前記磁気測定素子と前記第１コイルの間の、前記第２低温同時焼成セラミックス基板と前記第３低温同時焼成セラミックス基板の間に設けられた第４低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１コイルと前記磁気測定素子の間に設けられ、導電材料を含み、グランドと接続されるシールドと、
    を備え、前記電流により前記第１コイルから発生する第１磁界を、前記磁気測定素子で検出する電流検出装置。
  12. 第１低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた第２低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた第３低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第２低温同時焼成セラミックス基板と前記第３低温同時焼成セラミックス基板の間における前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた磁気測定素子と、
    前記磁気測定素子の下に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、
    前記磁気測定素子の上の、前記第２低温同時焼成セラミックス基板と前記第３低温同時焼成セラミックス基板の間に設けられた第４低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１コイルと前記磁気測定素子の間に設けられ、導電材料を含み、グランドと接続されるシールドと、
    を備え、前記電流により前記第１コイルから発生する第１磁界を、前記磁気測定素子で検出する電流検出装置。
  13. 第１低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた第２低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板の上に設けられた第３低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第２低温同時焼成セラミックス基板と前記第３低温同時焼成セラミックス基板の間に設けられた第４低温同時焼成セラミックス基板と、
    前記第１低温同時焼成セラミックス基板と前記第４低温同時焼成セラミックス基板の間に設けられ、前記第４低温同時焼成セラミックス基板と電気的に接続された磁気測定素子と、
    前記第４低温同時焼成セラミックス基板の上又は前記第１低温同時焼成セラミックス基板の下に設けられ、検出対象となる電流が流される第１コイルと、
    を備え、前記電流により前記第１コイルから発生する第１磁界を、前記磁気測定素子で検出する電流検出装置。
JP2019046220A 2019-03-13 2019-03-13 電流検出装置 Active JP7309390B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019046220A JP7309390B2 (ja) 2019-03-13 2019-03-13 電流検出装置
US16/518,142 US11604214B2 (en) 2019-03-13 2019-07-22 Current detection device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019046220A JP7309390B2 (ja) 2019-03-13 2019-03-13 電流検出装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020148614A JP2020148614A (ja) 2020-09-17
JP7309390B2 true JP7309390B2 (ja) 2023-07-18

Family

ID=72423304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019046220A Active JP7309390B2 (ja) 2019-03-13 2019-03-13 電流検出装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11604214B2 (ja)
JP (1) JP7309390B2 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011145273A (ja) 2010-01-15 2011-07-28 Kohshin Electric Corp 電流センサ
JP2012204808A (ja) 2011-03-28 2012-10-22 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP7258526B2 (ja) 2018-11-30 2023-04-17 株式会社東芝 電流検出装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005026263A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Nec Compound Semiconductor Devices Ltd 混成集積回路
CN101091421A (zh) * 2005-09-02 2007-12-19 松下电器产业株式会社 模块
US7839605B2 (en) * 2005-11-13 2010-11-23 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Electrical signal-processing device integrating a flux sensor with a flux generator in a magnetic circuit
JP2009059800A (ja) * 2007-08-30 2009-03-19 Toshiba Corp 小型モジュール
JP5771129B2 (ja) 2011-11-22 2015-08-26 旭化成エレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
CA2868663C (en) * 2013-10-21 2016-11-08 Tomasz Barczyk Methods and systems relating to ac current measurements
JP2016017830A (ja) 2014-07-08 2016-02-01 旭化成エレクトロニクス株式会社 磁気センサ
JP6638591B2 (ja) * 2016-07-26 2020-01-29 株式会社デンソー 電流センサ
JP6607172B2 (ja) * 2016-11-17 2019-11-20 株式会社デンソー 電流センサ装置
WO2018173666A1 (ja) * 2017-03-22 2018-09-27 株式会社村田製作所 多層基板
KR102485461B1 (ko) * 2017-08-07 2023-01-06 엘지이노텍 주식회사 렌즈 구동 장치, 카메라 모듈 및 광학 기기
KR20220032064A (ko) * 2019-07-08 2022-03-15 르파운드리 에스.알.엘. 홀 통합 센서 및 대응 제조 공정
KR20210050741A (ko) * 2019-10-29 2021-05-10 삼성전기주식회사 인쇄회로기판

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011145273A (ja) 2010-01-15 2011-07-28 Kohshin Electric Corp 電流センサ
JP2012204808A (ja) 2011-03-28 2012-10-22 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 半導体装置および半導体装置の製造方法
JP7258526B2 (ja) 2018-11-30 2023-04-17 株式会社東芝 電流検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020148614A (ja) 2020-09-17
US11604214B2 (en) 2023-03-14
US20200292584A1 (en) 2020-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9176170B2 (en) Current sensor
US9547024B2 (en) Device for current measurement
JP2011185914A (ja) 電流センサ
TWI621835B (zh) 旋轉檢測裝置及旋轉檢測裝置之製造方法
JP2011145273A (ja) 電流センサ
CN104422811B (zh) 传感器装置
US11549969B2 (en) Low-noise, large dynamic-range sensor for measuring current
EP2905626B1 (en) Integrated current sensor system and method for producing an integrated current sensor system
TW201341828A (zh) 霍爾效應感測器隔離體
JP7263065B2 (ja) センサチップ
JP2014055790A (ja) 電流センサ
JP7309390B2 (ja) 電流検出装置
CN111693752B (zh) 电流检测装置
CN110701986B (zh) 电磁感应式位置传感器的传感器基板及其制造方法
JP2012088191A (ja) 電流センサ
JP6709918B2 (ja) ロゴスキ型電流センサ
JP2018025569A (ja) センサ装置
US11831208B2 (en) Device comprising a chip package and an overlap-free coil layout
WO2010090075A1 (ja) 磁気検出装置
WO2015125233A1 (ja) 電流検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210729

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220802

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221003

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230606

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230705

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7309390

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150