JPH02177579A - 半導体磁気抵抗素子及びその製造法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、半導体の磁気抵抗効果を利用して磁界の変化
を検出する各種センナ、例えば、回転センサ、位置検出
センサ等に用いられる半導体磁気抵抗素子及びその製造
方法に関するものである。

従来の技術 半導体に磁界を加えると抵抗が変化する現象は、磁気抵
抗効果として知られており、現在、この効果を利用して
位置の検出９回転体の検出を行う磁気抵抗素子が作られ
ている。

従来の磁気抵抗素子を□第４図及び第６図に示す。

第４図は、従来の磁気抵抗素子の上面図であり、１、発
明の名称 半導体磁気抵抗素子及びその製造法 ２、特許請求の範囲 （１）　　基板上に形成した磁気抵抗素子の、感磁部を
形成する部分と外部リード線を接続する部分との間に前
記外部リード線を接続する部分が低くなるように段差を
設け、前記感磁部を含む面を　３、越えないように外部
リード線との接続及び補強処理をすると共に、前記基板
の前記感磁部を形成していない面の、前記感磁部の真下
部分に磁界発生源設置用の堀込みを形成したことを特徴
とする半導体磁気抵抗素子。

翰）基板の磁気抵抗素子の感磁部を形成する面の外部リ
ード線の取り出しをする部分を前記感磁部を形成する面
よりも低くなるように段差を形成する工程と、前記基板
の前記感磁部を形成しない面の、前記感磁部を形成する
位置の真下部分に堀込みを形成する工程と、これら処理
をした基板の前記段差を形成した面上に半導体装置第６
図は、第４図の磁気抵抗素子をＢ　−Ｂ’線で切ったと
きの断面図である。第４図及び、第６図において１０は
基板であり、アルミナやガラス板などが用いられる。１
１は感磁部であり、電極層１２と磁気抵抗層１３とから
なる。前記磁気抵抗層１３には、電子移動度が高いとい
う理由から、ＩｎＳｂ等の化合物半導体が用いられ、真
空蒸着等により、−変地の基板上に着膜したものを前記
基板１ｏ上に転写接着したもののほかに単結晶片を研磨
して薄片化したものを接着したものが用いられる。前記
電極層１２には、Ｃ３ｕ、Ｎｉ、ム１等の蒸着膜等が用
いられる。１４は、外部取りだし用の端子電極であり、
この部分で外部リード線１７とはんだ付は等の方法によ
って接続する。第４図の１６は、はんだ付は部分であシ
、１６はこの部分を更に補強した樹脂である。そして、
この両端で抵抗値の変化を読み取り位置の検出等を行う
。第４図は、１つの磁気抵抗素子であるが、第６図に示
したように、２つの磁気抵抗素子Ｒ、＋　Ｒ２を直列に
接続して用いるときもある。次に従来の半導体磁気抵抗
素子を使って磁性体で作られた歯車の回転を検出する方
法について述べる。第７図ａは、第６図に示した半導体
磁気抵抗素子Ｒ，ＩＲ２と、磁界発生源であるバイアス
磁石１９を用いて磁性体歯車１８の回転を検出する方法
を示す図であり、第７図すはそのときの出力例をあられ
す図である。

まず、第６図に示した磁気抵抗素子Ｒ，ＩＲ２の基板の
感磁部を形成しない側の、前記感磁部の真下の位置に、
バイアス磁石１９を接着して、磁性体歯車１８の回転セ
ンサを構成する。次に、前記回転センサの感磁部面を磁
性体歯車１８に対向して設置する。次に前記回転センサ
の端子２０−２２間に入力電圧Ｗｉｎを印加する。この
状態で磁性体歯車１８を回転すると、端子２１−２２間
に発生する出力電圧Ｖｏｕｔは、第７図すに示したよう
に前記磁性体歯車１８の凸部が磁気抵抗素子Ｒ２に近づ
いた時に、最大出力が（第７図０１の位置）、また、前
記磁性体歯車１８の凹部が前記磁気抵抗素子Ｒ２に近づ
いた時に最小出力が（第７図０２の位置）得られる正弦
波出力が得られる。ところで、前述したように、磁性体
歯車１８の検出を行うには、磁気抵抗素子Ｒ，ｅＲ２と
磁界の発生源である永久磁石１９を組み合わせて、そこ
から発生する磁束が作る磁路の変化を磁気抵抗素子Ｒ１
ｌＲ２に感知させるわけであるが、前述した構成で行う
場合、磁束は磁性体歯車１８に近いほど収束しているの
で、磁性体歯車１８の、凹部と、凸部の影響もまた、磁
性体歯車１８に近いところほど大きくなる。その結果出
力も大きなものが得られる。また、前記永久磁石１９と
磁気抵抗素子Ｒ１＋Ｒ２の距離も短い方が、素子に加わ
る磁力が大きくなり、出力も大きくなる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら従来の半導体磁気抵抗素子では、外部リー
ド線との接続部分は、はんだや、補強樹脂のために磁気
抵抗素子の感磁部分よりも盛り上がっているため、磁性
体歯車１８に近づけるにもその距離に限界がある。この
ような盛り上がりをなくすために、外部リード線の取り
出し部分と、感磁部との距離を長くすることが考えられ
るが、磁気抵抗素子の面積の増大となり生産性が下がる
という新たな課題が生じる。

また、磁気抵抗素子の基板に段差を形成して、外部リー
ド線の取シ出し部分を磁気抵抗素子の感磁部よりも低く
する方法が考えられる。しかしながら、前述したように
素子の感磁部と永久磁石との距離を短くするために、磁
気抵抗素子の基板はできるだけ薄いものが用いられるた
め（約０．５　ｍｍ　）、このように基板に段差を形成
することは、外部リード線接続部分の基板強度の低下つ
ながり、素子の破損が多発するという新たな課題が生じ
る。

以上に述べたように、従来の半導体磁気抵抗素子では、
外部リード線の取シ出し部分のはんだ、及び樹脂による
盛り上がりが原因による、出力の限界という課題及び、
その課題を解決するには、生産性や素子の機械的強度が
悪くなるという課題がある。

本発明は、このような従来の問題点を解決するためのも
のであり、外部リード線接続部分の盛り上がりをなくシ
、従来の磁気抵抗素子での課題であった磁性体歯車との
距離の近接限界による出力の限界をなくすと共に、しか
も素子の機械的強度を十分に確保した磁気抵抗素子を提
供するものである。

課題を解決するための手段 前記課題を解決するために本発明は、基板の感磁部を形
成する面に段差を形成すると共に、前記基板の、前記感
磁部を形成しない面に、永久磁石などの磁界発生源を設
置するための堀込みを形成し、基板に磁気抵抗層及び電
極層を形成し、更に所定のパターンに加工して、外部リ
ード線との接続を前記感磁部よりも低い位置で行うよう
に構成している。

作用 この構成により、前記外部リード線との接続部分は、前
記磁気抵抗素子の感磁部の存在する面よりも低い位置に
あるので、前記磁気抵抗素子を磁性体歯車に対抗させて
前記磁性体歯車の回転を検出する場合にも、前記外部リ
ード線の接続部分の盛り上がりの影響は無視することが
できる。従って前記磁気抵抗素子と磁性体歯車の距離は
、はぼ０にまで近づけることが可能となる。これにより
従来の磁気抵抗素子では取り除けなかった、被検出体と
磁気抵抗素子間の距離の近接限界による出力の限界とい
った課題は取り除かれる。また、本発明に用いる磁気抵
抗素子の基板は、従来に用いていたものよりも厚いもの
を用いることが可能であるから、前記外部リード線の接
続部分に段差を形成しても従来のもの以上に薄くしない
限り、その部分の機械的強度は保たれる。更に、基板が
厚くなっても、前記基板の磁気抵抗素子の感磁部を形成
しない面には、磁界発生源を設置するだめの堀込みを形
成しであるので、前記磁界発生源と感磁部との距離は、
従来に比べてなんら劣ることがない。

実施例 本発明による一実施例を第１図、第２図に示した半導体
磁気抵抗素子及び第３図に示したその製造方法で説明す
る。

第１図は、本発明の実施例で作成した半導体磁気抵抗素
子の上面図であり、第２図はこの素子のムー五′線にお
ける断面図である。第１図で１の基板、２の電極層、３
の磁気抵抗層、及びそれらで構成される感磁部、４の端
子電極、はんだ付は部６、補強樹脂６などの構成は、第
４図に示した従来のものと同じであるが、外部リード線
７との接続を行う端子電極４を基板１上に設けた段差９
の低い側に形成している点、更に、前記基板１の感磁部
を形成しない側の面に磁界発生源の設置用の堀込み８を
形成した点が異なる。次に、本実施例で示した磁気抵抗
素子の製造方法について第３図をもとに説明する。第３
図ａは、基板１上の磁気抵抗素子の感磁部を形成する面
の、外部リード線を接続する端子電極４を形成する部分
に段差９を形成する工程であり、本実施例では厚さ１票
のガラス基板１上に所定の形状でフォトレジストパター
ンを形成したのちに、フッ酸を用いてガラスをエツチン
グすることにより段差９を形成した。第３図すは、同様
の方法により、ガラス基板の第３図ａで段差９を形成し
た面の裏側に磁界発生源を設置するための堀込み８を形
成する工程である。

但し、この工程で形成した堀込み８部分の真上に磁気抵
抗素子の感磁部がくるように設計している。

第３図Ｃは、こうして作ったガラス基板１上に磁気抵抗
層３を形成する工程であり本実施例では、マイカ基板上
に形成したＩｎＳｂの蒸着膜をガラス基板１上に転写接
着で形成している。第３図ｄは、更に電極層２を形成す
る工程であり本実施例では、０１１の蒸着膜を形成して
いる。第３図ｅは、フォトリソグラフィー及びエツチン
グ技術を用いて前記磁気抵抗層３及び電極層２を所定の
形状に加工する工程である。更に、素子全体の保護膜の
形成、外部リード線７のはんだ接続及び樹脂補強の工程
をへて、第１図、第２図に示した磁気抵抗素子を得て製
造工程は完了する。

こうしてできた磁気抵抗素子の外部リード線７の接続部
分は、予め形成した段差のために、磁気抵抗素子の感磁
部よりも盛り上がらないような接続が可能である。従っ
て、本実施例の磁気抵抗素子を用いて磁性体歯車の回転
を検出する場合ても、磁性体歯車と、磁気抵抗素子の距
離は、はぼ０にまで近づけることが可能になる。さらに
本実施例では、外部リード線７の取り出し部分の基板１
の厚さは、０．６ｍ以上あり、従来のものに比べて厚く
している。また、磁界発生源と感磁部との距離はほぼ０
．５ｍであり、従来のものと同程度である。

また、前記段差部９上に形成した電極層は、厚さ４を１
ミクロン以上にすると共に、前記段差部９は、ガラス基
板１をエツチングで形成しているので第２図及び第３図
に示したように傾斜がつく。従って、この位置での前記
電極層２の断線等の問題は発生しない。以上が本発明の
一実施例である。なお、本実施例では、外部リード線７
の接続部分の段差９をエツチングによって形成したが、
逆に、アルミナ基板上に部分グレーズ層を印刷焼成で形
成して、磁気抵抗素子の感磁部を形成する部分を盛り上
げることによって前記段差９を形成することも可能であ
る。

発明の効果 以上のように本発明によれば、従来技術のように外部リ
ード線との接続部分のはんだ及び補強樹脂が、磁気抵抗
素子の感磁部を含む平面以上にもりあがることがないの
で、磁性体歯車の回転を検出する場合に、前記磁性体歯
車と磁気抵抗素子の距離をほぼＯにできる。従って従来
の磁気抵抗素子を用いた場合よりも出力を大きくするこ
とが可能となると共に、前記距離に対する余裕も取れる
ことになり、使いやすいものとなった。また、外部リー
ド線との接続部分の基板の厚さも従来に比べて厚くでき
るので、素子の機械的破損等の不良も低減するという効
果も生まれるなど工業的価値の犬なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体磁気抵抗素子の
上面図、第２図は第１図に示した半導体磁気抵抗素子を
ムーム′線で切ったときの断面図、第３図ＩＬ　−％−
＝　ｉ５は本発明の一実施例の製造工程を示す図、第４
図及び第６図は従来の半導体磁気抵抗素子の上面図、第
５図は第４図に示した磁気抵抗素子をＢ−Ｂ’線で切っ
たときの断面図、第７図ａ、ｂは従来方法で得た半導体
磁気抵抗素子を用いて磁性体歯車の回転を検出するとき
の構成図及びその出力波形例をあられす図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・電極層、３・・・
・・・磁気抵抗層、４・・・・・・端子電極、８・・・
・・・磁界発生源設置用掘込み、９・・・・・・段差部
。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第１
図 第２図 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に形成した磁気抵抗素子の、感磁部を形成
   する部分と外部リード線を接続する部分との間に前記外
   部リード線を接続する部分が低くなるように段差を設け
   、前記感磁部を含む面を越えないように外部リード線と
   の接続及び補強処理をすると共に、前記基板の前記感磁
   部を形成していない面の、前記感磁部の真下部分に磁界
   発生源設置用の堀込みを形成したことを特徴とする半導
   体磁気抵抗素子。
2. （２）基板の磁気抵抗素子の感磁部を形成する面の外部
   リード線の取り出しをする部分を前記感磁部を形成する
   面よりも低くなるように段差を形成する工程と、前記基
   板の前記感磁部を形成しない面の、前記感磁部を形成す
   る位置の真下部分に堀込みを形成する工程と、これら処
   理をした基板の前記段差を形成した面上に半導体磁気抵
   抗層及び電極層を形成する工程と、前記磁気抵抗層及び
   前記電極層を所定のパターンに加工する工程と、外部リ
   ード線との接続及び補強処理を、前記処理部分の高さが
   前記感磁部を含む面よりも低くなるように処理する工程
   から成ることを特徴とする半導体磁気抵抗素子の製造方
   法。