JPH01124274A - 磁電変換素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （り産業上の利用分野 本発明は、磁電変換素子に関し、特に出力を向上させた
磁電変換素子に関するものである。

（ロ）従来の技術 一般に磁電変換装置は例えばホール素子を用いて磁界測
定用として活用している。ホール素子は化合物半導体で
あるインジウム・アンチモン（Ｉｎｓｂ）やインジウム
・アセナイド（ＩｎＡｓ　）を用いている。

一般にこの磁電変換素子は、例えば特願昭６２−２３２
９０３号（第２図Ａおよび第２図Ｂ）に詳述されている
。

先ずこの磁電変換素子（３１）は、第２図Ｂに示す如く
、フェライトより成る基板（３２）と、この基板（３２
）上に形成される絶縁膜（３３）がある。

ここでフェライト基板（３２）はミラーポリッシュされ
てあり、このフェライト基板（３２）上にシリコン酸化
膜（３３）を形成する。

次に前記絶縁膜（３３）上に形成されるホール素子（３
４）と、このホール素子（３４）と同一材料で形成され
た抵抗体（３５）とがある。

ここでは前記絶縁膜であるシリコン酸化膜（３３）上に
、蒸着法によりＩｎＳｂ膜を約１μｍの厚さで全面に被
覆する。モしてホトエツチング法を活用して、このＩｎ
Ｓｂ膜を第２図Ａの如きパターンにエツチングする。ま
たエツチング液としては乳酸と硝酸の混合液を使用する
。ホール素子（３４）の形状は十字形状で、４つの端部
（３６）　、　（３７）　、　（３８）　、　（３９）
があり、太い幅を持つ端部（３６）　、　（３７）が入
力部であり、狭い幅を持つ端部（３８）　、　（３９）
が出力部である。更に抵抗体（３５）は方形状であり、
ホール素子（３４）の入力端部（３６）と直列接続され
る。更に前記ホール素子（３４）、抵抗体（３５）およ
び絶縁膜（３３）上に形成される樹脂膜（４０）と、前
記ホール素子（３４）と抵抗体（３５）とを直列に継ぐ
一点鎖線で示す電極（４１）と、このホール素子（３４
）の４つの端部（３６）　。

（３７）　、　（３８）　、　（３９）と接続された４
つのワイヤボンド領域（−点鎖線で示す。）　（４２）
　、　（４３）　、　（４４）　。

（４５）とがある。

ここでは樹脂膜（４０）を基板全面に塗布し、写真蝕刻
法によりコンタクト部（４６）を開孔する。尚コンタク
ト部（４６〉は第２図Ａに於いてはＸ印で示しである。

この後に前記電極（４１）やワイヤボンド領域（４２）
　、　（４３）　、　（４４）　、　（４５）を形成す
るために、　Ｔｉ。

Ｎｉ　、　Ａｕの順に蒸着を行う。ここで夫々の膜厚は
Ｔｉが５００人、Ｎｉが５００人、Ａｕが６０００人で
ある。電極（４１）の一端はホール素子（３４）の入力
端部（３６）とコンタクトし、他端は抵抗体（３５）の
一端とコンタクトし、抵抗体り３５）の他端とワイヤボ
ンド領域（４２）がコンタクトしている。また残ったホ
ール素子（３４）の端部（３７）　、　（３ａ）　、　
（３９）は夫々ワイヤボンド領域（４３）　、　（４４
）　、　（４５）とコンタクトしている。またここでは
厚啓を２００μｍにするため基板（３２〉をバックラッ
プしている。

最後に、ダイシングされたチップがペレットボンドされ
るリードフレームと、このリードフレームとワイヤボン
ド領域（４２）　、　（４３）　、　（４４＞　、　（
４５）を結線するＡｕよりなる細線と、ヨーク（４７）
が載置される領域上に塗布される接着剤（４８）と、こ
の接着剤（４８）が塗布された領域に載置されるヨーク
（４７）と、全体をモールドするための樹脂（図では省
略する）がある。

ここで接着剤（４８）としては軟らかい樹脂を使用し、
モールド用の樹脂としてはエポキシ系を使用する。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 一般にホール素子の出力を向上させるために、ヨーク（
４７）をホール素子（３４）上に載置し、磁気収束効果
により、出力を向上させていた。

しかし近年の軽薄短小という言葉でも判るように、この
磁電変換素子（３１）は、益々小さな寸法のものが要求
されており、このヨーク（４７）が微小化を妨げており
、更にほこのヨーク（４７）のボンド時に、前記ホール
素子（３４）にダメージを与える問題点を有していた。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は前述の問題点に鑑みてなされ、基板（２）上に
形成されたホール素子（４）と、このホール素子（４）
上に形成され、このホール素子（４）の出力端子（５）
　、　（６）間に接続されるコイル（１１）とで解決す
るものである。

（＊）作用 前述の如く、ホール素子（４）の出力端子（５）。

（６）間にコイル（１１）を接続すると、外部磁界で一
端発生したホール素子（４）の出力電圧により、磁力線
の向きは、前記コイル（１１）内の電流の流れに対し右
ネジを回すときに、ねじの進む向きに発生する。

従ってこの磁力線が、再度このホール素子に加わり正帰
還がかかり、出力が増幅されてゆく。

（へ）実施例 以下に本発明の実施例である磁電変換素子（１）を図面
を参照しながら詳述してゆく。

先ず第１図Ｂに示す如く、フェライトより成る基板（２
）と、この基板（２）上に形成される第１の絶縁膜（３
）がある。

ここでフェライト基板（２）はミラーポリッシュしてあ
り、このフェライト基板（２）上にシリコン酸化膜（３
〉が形成されている。またこのフェライト基板（２）は
、ホール素子（４）に加わる磁束線を収束させるために
使用しているが、必ずしもフェライト基板である必要は
なく、一般の絶縁基板でも良い。

次に前記第１の絶縁膜（３）上に形成されるホール素子
（４）がある。

ここでは前記第１の絶縁膜であるシリコン酸化膜（３）
上に、蒸着法でＩ　ｎｓｂ膜を約１μｍの厚さで全面に
被覆する。モしてホトエツチング法を活用して、このＩ
ｎＳｂ膜を第１図Ａの一点鎖線で示したパターンにエツ
チングする。またエツチング液としては乳酸と硝酸の混
合液を使用する。ホール素子の形状は十字形であり、４
つの端部（５）　、　（６）　。

（７）　、　（８）があり、太い幅の端部（７）　、　
（８）は入力部であり、狭い幅の端部（５）　、　（６
）は出力部である。

次に全面に被覆される第２の絶縁膜（９）と、この第２
の絶縁膜（９）上に形成される第１の接続手段（１０）
とがある。

ここで前記第２の絶縁膜（９）は樹脂より成り、ホール
素子（４）へ加わる歪みを助士しているが、シリコン酸
化膜等でも良い。また第１の接続手段（１０）は、ホー
ル素子（４）上に形成されるコイル（１１）の他端（１
２）と、ホール素子（４）の他端（６〉とを接続するた
めのものであり、金やアルミニウム等より成っている。

従ってホール素子（４）の他端（６）とこの電極（１０
）を接続するために、前記第２の絶縁膜（９）にはコン
タクトホール（１３）が形成されている。

更に、少なくとも前記第１の接続手段（１０）を覆うよ
うに形成される第３の絶縁膜（１４）と、前記ホール素
子（４）上に形成きれるコイル（１１）と、４つのワイ
ヤボンド電極（１５）　、　（１６）　、　（１７）　
、　（１８）がある。

ここでは第３の絶縁膜（１４）は、前記第２の絶縁膜（
９）と同様に樹脂で形成され、全面に被覆されているが
、少なくとも前記電極（１０）のみ被覆されていれば良
い、従って基板上には第２および第３の絶縁膜（９）　
、　（１４）で、全面を被覆している。またコイル（１
１）は、前記ホール素子（４）の領域上に、絶縁物（９
）　、　（１４）を介して形成され、銅を蒸着法で形成
している。

また前記コイル（１１）の一端（１９）は、コンタクト
孔（２０）を介してホール素子（４）の端部（５）と接
続し、前記コイル（１１）の他端（１２）は、コンタク
ト孔（２１）を介して前記第１の接続手段（１０）と接
続されている。またコンタクト孔（２２）を介してワイ
ヤボンド１極（１５）　、　（１６）　、　（１７）　
、　（１８）がホール素子（４）より延在きれて形成さ
れている。

最後にこのワイヤボンド電極（１５）、　（１６）、　
（１７）　。

（１８）よりリードへ延在される金属細線と、全体をモ
ールドする樹脂とがある。

本発明の特徴とする点は前記コイル（１１）にある。つ
まりホール素子（４）の出力端子（５）　、　（６）間
にコイル（１１）を接続すると、外部磁界で一端発生し
たホール素子（４）の出力電圧により、磁力線の向きは
、前記コイル（１１）内の電流の流れに対し右ねじを回
すときに、ねじの進む向きに発生する。

従ってこの磁力線が、再度このホール素子（４）に加わ
り正帰還がかかり、出力が増幅されてゆく。

例えばホール電圧九は ■□＝　ＲＨＩＢｉ／　ｂ　　　　　　　・・・・・・
・・・・・・・・・（１）となる。ここでＲ，はホール
係数、ｂはＩｎＳｂ膜の厚さ、Ｉは入力電流、Ｂｉはト
ータル磁界である。

またトータル磁界Ｂｉは Ｂｉ＝　Ｂ、　＋　ＢＬ　　　　　　　　・・・・・・
・・・・・・・・・（２）となる。ここでＢ、は外部磁
界、Ｂｔはコイルによる発生磁界である。

またコイルによる発生磁界は ＢＬ＝ａ”ＮＩｔ／（２（ａ”＋ｘ”）””）　＝”＝
（３）となる。ここでａはフィルの仮想半径、Ｘはコイ
ルとホール素子との距離、Ｎはコイルの巻数、ＩＬはコ
イルに流れる電流である。

またコイルに流れる電流は ＩＬ　−ＶＨ／　ＲＬ　　　　　　　　・旧・・・１旧
・・（４）となる。ここでＲＬはコイルの抵抗である。

またコイルの抵抗は ＲＬ＝ρＬＸ２πａＮ／Ｗ・ｔ　　・・団・・・・・旧
・・（５）となる、ここでρ、はコイルの比抵抗、Ｗは
コイルの線幅、ｔはコイルの厚みである。また以下より
巻数Ｎ＝１として計算する。

前記式（１）乃至式（４）により が算出でき、この式より と書換えられる。・一方正帰還条件としてはであり、左
辺より が導出でき、この式に式（５）を代入するととなる。こ
こでρＬ＝　１．６７Ｘ　ＩＱ−’Ω・口、ｔご１μｍ
、　　ａ＞０．２５１ｍ１．　　！２２μｍとするとＷ
　＜　０．８６μｍ となる、一方Ｗ＝０．８μｍ、Ｎ−１と仮定し、ＲＬ−
３２００Ω、Ｖｏｋ　１５０　ｍＶとすれば、ＩＬ＝　
４７μＡとなる。

またこの時の帰還率は１６倍となる。以上の結果より正
帰還をかけることが可能であることがわかる。

クト）発明の効果 以上の説明からも明らかな如く、コイル（１１）を前記
ホール素子（４）上に形成することで正帰還がかかり出
力が増幅されてゆく。

従って従来の如きヨークは不要となり、前記ホール素子
（４）へのダメージも減少でき、更には蒸着でコイル（
１１）を作るために、更に磁電変換素子（１〉の寸法を
小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明の実施例を示す平面図、第１図Ｂは第
１図ＡのＡ−Ａ’線における断面図、第２図Ａは従来の
磁電変換素子の平面図、第２図Ｂは第２図ＡのＡ−Ａ’
線における断面図である。 （１）・・・磁電変換素子、　（２）・・・フェライト
基板、（４〉・・・ホール素子、　（５）、　（６）、
　＜７）、　（８）・・・端部、（１０）・・・第１の
接続手段、　（１１）・・・コイル、（１５）。 ＜１６）、　（１７）、　（１８）・・・ワイヤボンド
電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に形成されたホール素子と、このホール素
   子上に形成され、このホール素子の出力端子間に接続さ
   れるコイルとを備えることを特徴とした磁電変換素子。