JPH05267748A - 磁気センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感磁膜などの断線の虞がなく中点ばらつきも
抑えられ、小型化を可能としかつ量産性を高める。 【構成】 絶縁基板１に結晶化ガラスを使用している。
結晶化ガラスは感光した部分が加熱現象処理により酸に
溶け易くなるので、結晶化ガラスのウェハーにスルーホ
ールパターンを露光した後、加熱現象処理とエッチング
処理を施すことによって、多量のスルーホール２を同時
に形成する。その後、基板１全体を結晶化することによ
って、スルーホール２を有するガラス並みの粗度、平坦
性の絶縁基板１を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気センサに関する。更
に詳述すると、本発明は、主にモータの回転速度や回転
角の検出等に利用される磁気抵抗素子、ＭＲ素子、ホー
ル素子等の磁気センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の磁気センサは、ガラスか
ら成る絶縁基板を採用し、その一面にＮｉ−Ｃｏ薄膜等
で感磁部を形成すると共に同じ面に形成された電極取出
し部にリードフレームをはんだ付けし、熱硬化性樹脂で
固めるようにしている。また、絶縁基板としてセラミッ
クを用い、その上にグレーズドガラスをひいて感磁部を
形成すると共に同じ面にリードフレームを固着した磁気
センサも提案されている（特開昭63-34987号）。このよ
うな構造の磁気センサの場合、ホルダに実装したときに
感磁部を形成したセンサ面にリードフレームやそれらを
固定する樹脂等が突出するため被検出物との間の隙間を
大きくせざるを得ず感度が低下する問題がある。

【０００３】そこで、これらリードフレーム等の凸起を
取除いてセンサ面を平坦化する磁気センサが従来考えら
れている（特開昭63-215086 号）。この平坦化ＭＲセン
サは、図５に示すように、感磁部１０２に接続される電
極をセンサ面Ａの反対側の面Ｂに取り出し、そこでリー
ドフレーム１０４と接続するという方法を取っている。
そのために電極１０３を形成する微細なスルーホール１
０７を絶縁基板１０１に設けなければならない。しか
し、従来から絶縁基板１０１として使用されているガラ
スにスルーホール１０７をあけることは困難である。ガ
ラス基板の場合、ウェハーからチップを切り出した後に
個々のチップの側面に電極を形成しなければならず、歩
留りが悪くなる上に加工が煩しく手間がかかる。そこ
で、ガラスの絶縁基板に代えてスルーホールが形成し易
いアルミナ等のセラミック基板を採用するようにしてい
る。そして、このセラミック基板１０１にスルーホール
１０７を開口し、電極となる銀を充填してスルーホール
電極１０３を形成する一方、セラミック基板１０１の一
面にＮｉ−Ｃｏ等のニッケル合金磁性薄膜１０２から成
る感磁部（磁性膜パターン）を形成するようにしてい
る。しかし、このセラミック基板１０１は多孔質であり
面粗度が悪いことから、通常３００オングストローム〜
２０００オングストロームの磁性膜パターン１０２の断
線を招いたり、フォトリソグラフィ技術により磁性膜パ
ターン１０２を形成する際にブリッジ回路から成る磁性
膜パターン１０２のインピーダンスのばらつきを起こす
といった不具合を生じる。そこで、特開昭63-34987号に
示すように、セラミック基板の表面粗度をグレーズドガ
ラスを引くことによって改質し、従来のガラス基板並に
改善することが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すように、セラミック基板１０１上に形成されるグレ
ーズドガラス膜１０８は、表面張力等の関係で従来のガ
ラス基板のような均一な平面に形成されないため、磁性
膜パターン１０２が正確に形成できずにＭＲセンサ等に
おいては中点電位のばらつきを招く虞がある。しかも、
グレーズドガラス１０８を印刷でセラミック基板１０１
の上に引く場合、表面張力によって全体が丸まってしま
うため小さなチップ上では平坦面が比較的大きく取れな
い問題がある。加えて、グレーズドガラスの厚みは２０
μｍ以下にできない制約があるため同じ大きさのセンサ
パターンを形成するにはより大きな基板を必要とし小型
化が難しい問題がある。

【０００５】更に、グレーズドガラス１０８は周辺のセ
ラミック基板１０１の電極が形成される部分１０９でガ
ラス膜１０８が切れているため、ガラス膜１０８とセラ
ミック基板１０１との間で段差ができてその上に作られ
るパターン（例えばＭＲセンサでは電極）に悪影響をも
たらす。即ち、セラミック基板１０１の電極が形成され
る部分１０９では表面張力によってグレーズドカラス１
０８の表面がセラミック基板１０１から急激に立上って
いるため、それらの境界部分１１０でガラス１０８上に
形成される磁性膜パターン１０２の引出し電極（図示省
略）とセラミック基板１０１の上に形成される引出し電
極部分との間で亀裂や断続を起こし断線の虞がある。

【０００６】また、セラミック基板１０１にスルーホー
ル電極を設けても（図示省略）、このスルーホール電極
とパターン電極との接続も困難である。更には、セラミ
ック基板１０１とグレーズドガラス１０８との境界部分
１１０で水の浸入等を許容しエレクトロケミカルマクグ
レーションによる電気的接続不良を起こす虞もある。

【０００７】一方、モータ等の制御用センサとして多用
されている磁気センサにとって、昨今のＶＴＲ装置等の
小型化、薄型化に対応するには、センサ面の平坦化及び
小型化は重要な技術課題となっている。

【０００８】そこで、本発明は、感磁膜などの断線の虞
がなく中点ばらつきも抑えられ、かつ小型化できる量産
向きの磁気センサの構造を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の磁気センサは、結晶化ガラスから成る絶縁
基板上に感磁膜を形成するようにしている。

【００１０】

【作用】結晶化ガラスは感光した部分が加熱現象処理に
より酸に溶け易くなる。そこで、結晶化ガラスのウェハ
ーにスルーホールパターンを露光した後、加熱現象処理
とエッチング処理を施すことによって、多量のスルーホ
ールを同時に形成する。その後、基板全体を結晶化する
ことによって、スルーホールを有するガラス並みの粗
度、平坦性の絶縁基板を得る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００１２】図１に本発明の一実施例を示す。該図にお
いて、１は絶縁性材料から成る基板、２はスルーホー
ル、３は充填電極、４は感磁膜（磁性膜パターン）、５
は感磁膜４と充填電極２とを電気的に接続するための電
極配線回路、６は充填電極２と電極配線回路５との電気
的接続をより確実にするための補強電極、７は保護膜、
８は外部リード電極である。

【００１３】絶縁基板１の感磁膜４などを形成した面及
びその反対側の面には、センサの作動の信頼性を高める
ため、物理的・化学的なダメージ、湿気、水、アルカリ
イオン等の侵入から保護するための保護膜７が必要に応
じて形成されている。保護膜７の材料としては、ＳｉＯ
ｘ、ＳｉＮｘ、ＡｌＯｘ、ＳｉＣｘ等の無機質材料ある
いはエポキシフェノール、ポリイミド等の有機質材料が
使用される。

【００１４】絶縁基板１としては、結晶化ガラスが使用
されている。この結晶化ガラスは、例えば金属イオンを
増感剤と共に加え溶解したケイ酸塩ガラスを熱処理する
ことによりガラスセラミック化したもので、通常のガラ
スが非晶質であるのに対し非晶質の間に結晶質が入って
いる構造を有する。本実施例では感光性の結晶化ガラス
が使用されており、紫外線照射、熱処理、エッチングに
より微細な穴をフォトリソグラフィの精度で形成するこ
とができる。この結晶化ガラスの場合ち密質でありガラ
ス並の表面粗度、平坦性を有する。

【００１５】また、絶縁基板１にはスルーホール２が形
成されると共にこのスルーホール２にＡｇ、Ａｕ、Ｐ
ｔ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ若しくはそれらの合金などの電極材
料が充填されて充填電極３が形成されている。充填電極
３は、絶縁基板１の両面の配線即ち電極配線回路５と外
部リード電極８とを電気的に導通するもので、感磁膜４
が形成されている面（以下感磁面という）とは反対の面
に外部リード電極８を接合可能とし、感磁面が平坦な磁
気センサを構成可能とする。更に加えて、外部リード電
極８を感磁面とそれの反対側の面に形成することによ
り、外部リード電極８を接続する部分の面積分だけ絶縁
基板１を小型化可能とする。尚、絶縁基板１の裏面側に
おける外部リード電極８のはんだ接合部分は、感磁面側
と同様に熱硬化性樹脂などの保護膜で被覆することが好
ましい。

【００１６】充填電極３は、スルーホール２に充填され
ているため、絶縁基板１に露出する表面だけに保護膜７
を形成するだけで十分な信頼性を確保できる。即ち、充
填電極３は他の電極５，８と接触する部位を除いて絶縁
基板１によって包囲されているので、耐湿、アルカリイ
オン等の物質の侵入を防止する保護膜形成が確実・容易
に行うことができ、信頼性の高いセンサを構成できる。
尚、充填電極（側面及び貫通電極を含む）とする場合、
結晶化ガラスを加工する際に均一なレジスト形成が可能
となりかつパターン転写が容易であると共にスルーホー
ル内のレジスト残りも発生しない。このため、センサパ
ターンの抵抗ばらつきが少ない均一なセンサを構成でき
る。また、不要なレジストが残らないため、品質が安定
し信頼性が向上する。更に、スルーホール電極のように
中空でないため、封止が従来同様平面であり、信頼性が
スルーホールの立体封止に比べて高いという利点を有す
る。

【００１７】電極配線回路５は、例えば感磁膜４と同様
の材料あるいはＮｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｌ、
Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ若しくはそれらの合金の単層あ
るいは積層によって形成される。

【００１８】補強電極６は厚膜ペースト若しくは電極配
線回路５と同様の電極材料を用いた蒸着等により形成さ
れている。この補強電極６は場合によっては必要とされ
ない。

【００１９】感磁膜４は、ＮｉＦｅ、ＮｉＣｏに代表さ
れる強磁性金属膜あるいはＩｎＳｂ、ＧａＡｓに代表さ
れるホール係数の大きな半導体膜などから構成されてい
る。強磁性金属膜から成る感磁膜４の場合、結晶化ガラ
スの基板１の上にＮｉＦｅやＮｉＣｏなどの合金磁性薄
膜を真空蒸着あるいはスパッタリングによって形成した
後、フォトエッチング等によって所望のパターン形状に
形成される。

【００２０】尚、上述の実施例は本考案の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本考案の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では主に貫通電極から成る充電電
極３の磁気センサについて説明したが、図２に示すよう
に絶縁基板１の側面に溝を設けて電極材料を充填した側
面電極の充填電極３としても良い。この場合、側面電極
３を被うように保護膜７が形成されている。

【００２１】以上のように構成される磁気センサは次の
ようにして製作される。

【００２２】まず、感光性結晶化ガラスの基板１に対し
スルーホール２を形成する。結晶化ガラスは、感光と加
熱によって、例えば紫外線照射と加熱現像処理によっ
て、感光した部分が結晶化して酸に溶け易くなる特性を
有する。そこで、両面を研磨した感光性結晶化ガラスの
基板１にスルーホール２のパターンを描いたマスクを載
せ、紫外線を照射することにより結晶化ガラスの基板１
内にスルーホール２の潜像を作る。そして、加熱現像処
理により感光した部分（潜像）を結晶化させ酸に溶け易
くする。更に、結晶化するときの前工程として未露光部
分にも紫外線を照射する。その後、エッチング処理によ
り結晶化した部分を酸で溶解除去し、スルーホール２を
あける（図３の（Ａ）参照）。その後、熱処理により基
板１の全体を結晶化すると、もはや感光しない物理的、
化学的、耐久性の優れたガラスとなる。そこで、スルー
ホール２にＡｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ若
しくはそれらの合金よりなる導体を充填し充填電極３を
形成する（図３の（Ｂ）参照）。電極材としては例えば
ペースト状のものを使用しても良く、スクリーン印刷な
どによってスルーホール２に充填し、焼成によって固化
する。また、必要があれば、基板１の表面を研磨し、充
填電極の表面と基板１の表面とを同一平面上に形成す
る。

【００２３】次いで、結晶化ガラスの基板１の表面に感
磁膜４を形成する。まず、均一な膜厚の磁性膜１０を蒸
着やスパッタリング等によって結晶化ガラスの基板１の
表面に形成する（図３の（Ｃ）参照）。次いで、磁性膜
１０の上にフォトレジスト材１１を塗布した後、感磁膜
のパターンを転写（焼付け）する。そして、現像液でフ
ォトレジストを洗い流しエッチング処理によって所望パ
ターン形状の感磁膜４を形成する（図３の（Ｄ）参
照）。次いで、フォトレジスト材１１を除去し必要な配
線電極を形成する（図３の（Ｅ）参照）。このとき、配
線電極材として感磁膜４と同様の材料を使う場合には、
フォトリソグラフィで感磁膜４を形成する際に同時に形
成することもできる。また補強電極６の目的は充填電極
３と導体配線電極５との電気接続を確実にすること、配
線引き回しによる寄生抵抗の減少であり場合によっては
存在しなくとも本発明において何ら問題はない。

【００２４】次いで、これらの上に必要に応じて無機質
のあるいは有機質の保護膜７を形成する（図３の（Ｆ）
参照）。この保護膜７は単層若しくは積層からなる。

【００２５】そして、図示していないが、得られたウェ
ハーから磁気センサのチップを切り出す。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の磁気センサは、絶縁基板に結晶化ガラスを使用してい
るので、表面粗度がガラス基板並に良好である。このた
め、アルミナセラミック基板のようにグレーズドガラス
処理を施さずとも断線などの虞がないし、センサの磁気
特性や感磁膜、配線の導電率が表面粗度の影響を受け難
く、高品質で均一かつ再現性良磁気センサを構成でき
る。

【００２７】また、本発明の磁気センサは基板の平坦性
もガラス基板並であり、かつフォトリソグラフィによる
微細パターン形成が可能であることから、ウェハー状態
において一度に充填電極などを形成してからチップ化で
きるので、量産可能であると共にセンサの小型化、高精
度化、歩留まりの向上を可能とする。即ち、グレーズド
ガラス処理したセラミック基板の平坦性の劣化に伴うブ
リッジ回路の中点ばらつきやセラミック部分に形成され
たパターンのエッチング残りによる電極間の短絡が発生
しないし、またグレーズド処理を必要としないためにチ
ップ面積が小さくできセンサの小型化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気センサの一実施例を示す縦断面図
である。

【図２】本発明の磁気センサの他の実施例を示す縦断面
図である。

【図３】本発明の磁気センサの製造方法を（Ａ）〜
（Ｆ）の工程に分けて示す図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は充填電極の配置例及び形状例
を示す斜視図である。

【図５】従来の磁気センサの一例を示す縦断面図であ
る。

【図６】従来のセラミック基板を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 結晶化ガラスで構成された絶縁基板 ４ 感磁膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶化ガラスから成る絶縁基板上に感磁
   膜を形成してなる磁気センサ。