JPH09214017A - ホール素子 - Google Patents

ホール素子

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JPH09214017A
JPH09214017A JP8019882A JP1988296A JPH09214017A JP H09214017 A JPH09214017 A JP H09214017A JP 8019882 A JP8019882 A JP 8019882A JP 1988296 A JP1988296 A JP 1988296A JP H09214017 A JPH09214017 A JP H09214017A
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JP
Japan
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chip
magnetic
hall element
resin
thin film
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JP8019882A
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English (en)
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Toshiaki Fukunaka
敏昭 福中
Kenji Kai
健司 甲斐
Hideki Araki
秀輝 荒木
Takeki Matsui
雄毅 松居
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Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Original Assignee
Asahi Kasei Electronics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 高感度でかつ耐熱性の保証されたホール素子
を提供する。 【解決手段】 強磁性体基板1、その上にパターニング
された感磁部を有する半導体薄膜3、更にその上に略矩
形の磁気集束用磁性体チップ7が積層されている構造の
ホール素子であって、感磁部と電極部4の境界を含む該
チップで隠されていない感磁部の領域が、シリコーン樹
脂等の樹脂8で覆われているホール素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、感度が高く、特に
耐熱性に優れたホール素子に関する。
【0002】
【従来の技術】ホール素子は、VTR、フロッピーディ
スクやCD−ROM等のドライブモータ用の回転位置検
出センサとして広く用いられている。モータの小型化に
伴って、小型で高感度なホール素子の要求が益々強まっ
ている。高感度ホール素子のペレットは、強磁性体基
板、その上に移動度の高い半導体薄膜、更にその上にほ
ぼ直方体の磁気集束用チップが載せられている構造をな
している。例えば、特公昭51−45234号公報に
は、移動度の高い薄膜をこの構造体にするための方法が
示されている。すなわち、雲母等の結晶性基板上に化合
物半導体薄膜を形成した後、この薄膜をエポキシ等の接
着剤を用いて強磁性体基板に接着し、結晶性基板を除
去、次いで接着剤で該半導体薄膜の感磁部の上に磁気集
束用磁性体を載せることによって、上記の積層構造を形
成する方法である。
【0003】一方、強磁性体基板に特定の絶縁層を形成
後、半導体薄膜形成法を改良して半導体薄膜を形成し、
感磁部にやはり磁気集束用磁性体をつけて上記構造体と
する方法も提案されている(例えば、特願平7−302
835号)。近年、素子の高感度化の要求と相まって、
耐熱性への要求が強まってきた。ところが、上記のよう
にして形成した構造をもつペレットによりホール素子の
耐熱性を調べると、極めて良好なものからかなりの特性
変動を示すものまで種々存在した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐熱性が改
良された高感度のホール素子を提供することを目的とす
るものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記耐熱
性の差がなぜ起こるのかをペレットの構造を詳細に調査
し、重大な発見をなした。一つの知見として、ペレット
のまま、例えば、室温から急激に300℃の半田槽に浸
漬しても特性変動(主に抵抗値)は少ない。しかし、モ
ールド工程その他を経由して素子化して同様なテストを
行うと、特性変動が15%以上のものがあり、かつその
変動が全て抵抗値アップとして現れるという知見であ
る。本発明者らは、この理由を特にモールド工程でスト
レスがかかり、上記のようなテストをすると、そのスト
レスが解放されて電極部と感磁部に剥がれが発生し抵抗
値がアップするのではないかと考えた。それではなぜ変
動のないものとあるものが発生するのか。そこで、ペレ
ットの感磁部と磁気集束用チップの位置関係を調べた。
そこでわかったことは、感磁部と電極部の境界の辺に、
磁気集束用チップがきているもののうちから、特性変動
が大きい素子が出るということであった。
【0006】図3は、十字の感磁部とその四端に電極部
があるパターンの所に、直方体の磁気集束用チップを載
せた平面図であるが、このような素子構造は最悪の状態
になり、こうした状態のペレットの中から上記テストで
不良が発生することが判明した。そこで、チップの周辺
を樹脂で覆うことにより、この状態のペレットの改質が
できることを見出し本発明をなすに至った。
【0007】即ち、本発明は、強磁性体基板、その上に
パターニングされた感磁部と電極部を有する半導体薄
膜、更にその上にほぼ直方体の磁気集束用磁性体チップ
を載せた構造のホール素子であって、該感磁部と該電極
部の境界を含む該チップで隠されていない感磁部の領域
が、樹脂で覆われていることを特徴とするホール素子で
ある。
【0008】ところで、該チップを載せる方法には、い
わゆるダイボンダーを使う方法や、特公平7−1398
7号公報に記載されているウェハー単位で多数のペレッ
トに一度に載せる方法があるが、どのような方法でもチ
ップ載せ自体に公差がある。該感磁部の長さをL、該感
磁部の中心線と該チップの矩形面の一辺とのなす角度を
θとした時、図3のように一辺の長さがLsin45゜
のチップが真ん中に載った状態もあれば、同じチップが
チップ載せの公差分ずれてチップが載った状態もある。
前者の状態が、感磁部と電極部の境界の辺にチップがき
ているので、一番上記テストの耐熱性にとって問題のあ
る位置関係である。しかるに、チップの一辺の長さが
(Lsinθ−チップ載せの公差)から(Lsinθ+
チップ載せの公差)の範囲に入る場合に、危険な領域に
入る確率が高くなり、上記テストを行うとかなりの個数
のホール素子が耐熱性で問題となることになる。このチ
ップ載せの公差の大きさについては、チップ載せの手法
にもよるが、現状では20μm程度が限界である。従っ
て、チップの一辺の長さが(Lsinθ−20μm)か
ら(Lsinθ+20μm)の範囲にある場合、上記危
険領域に入る確率が高くなるが、このような状態のペレ
ットでも、該チップの周辺を樹脂で覆うことにより、耐
熱性の保証できるホール素子をつくることができるので
ある。なお、θの値は45゜≦θ≦90゜である。
【0009】この際使用する樹脂は、少なくとも半導体
薄膜との反応がないものであれば、樹脂で覆われていな
いものよりも変動の確率は小さくなる。しかし、上記し
たストレスの関係する問題であるので、ストレスを吸収
することのできる柔らかい樹脂が好ましく、例えば、シ
リコーン樹脂が好ましいものとして挙げられる。図1は
本発明の一例としてのホール素子のペレットの平面図で
あり、図2は図1のA部での切断面での断面図である。
【0010】強磁性体基板1上に絶縁層2(樹脂やガラ
ス、SiO2 等の無機物からなる)を介して、感磁部と
なる半導体層3が形成され、該半導体層の所定部分に電
極4及び接着層5を介して磁気集束用チップ7、さらに
該チップの周辺に樹脂層8がある構造となっている。電
極部4の一部にボンディング用電極部6が更に付与され
ている態様になっている。感磁部、電極部の構造は上記
以外にも種々とりうるので、本発明は、上記図に限定さ
れるものではない。
【0011】図1にてθが45°の時、Lが400μm
の場合、例えばダイボンダーでチップ載せを行う時の公
差は20μm程度であるから、チップ辺の長さが260
〜300μmの時に、耐熱性の上で危険領域に入る確率
が大きいので、本発明によりチップ周辺を樹脂で覆うこ
とが、耐熱性を保証するホール素子をつくる上で不可欠
である。
【0012】θが90°の時、つまり電極部と感磁部の
境界とチップの辺が平行になるように載せる場合、例え
ばLが400μmでチップ載せの公差20μmの場合、
チップ辺の長さが380〜420μmの時に、耐熱性の
上で危険領域に入る確率が大きいので、本発明によりチ
ップ周辺を樹脂で覆うことが同様に不可欠である。一
方、上記のような危険領域に入る確率の高くなるような
チップの置き方は、磁気集束効果を最大限発揮させるた
めに必要となることが多い。そのため、本発明による改
質が耐熱性素子をつくるために必須となる。
【0013】他方、もしも他の長さのチップを載せる時
にも本発明は悪い影響はないのは当然である。なお、チ
ップの形状についてほぼ直方体とは、必ずしも正確な直
方体ではなくてもよいという意味であり、一見して直方
体、ないし立方体の形状のものを言う。
【0014】ところで、感磁部の長さLはその幅Wとと
もに素子の抵抗値と感度を決める。例えば、厚みが大で
抵抗値の低い半導体薄膜を基準抵抗値にするためには、
W/Lを小さくしなければならないが、そうすると感度
が落ちる。逆に抵抗値の高い半導体薄膜を基準抵抗値に
するには、W/Lを大きくしなければならない。完全に
一定の移動度、抵抗値を示す薄膜の作製は極めて困難な
ので、一般には幾種類かのW/Lのマスクを用いてパタ
ーニングすることが行われている。その時、上記したよ
うな耐熱性にとっての危険領域に入る場合が発生するこ
とがあり、本発明に従いチップの周辺を樹脂で覆うこと
が必要となる。
【0015】感磁部を構成する半導体薄膜としては、イ
ンジウムアンチモン、インジウム砒素、ガリウム砒素等
の化合物半導体から選択できる。これらのうち、高感度
ホール素子にふさわしいのは移動度の高いインジウムア
ンチモン系薄膜である。ここにインジウムアンチモン系
とは、一般式InSb1-XX (Vは燐、砒素から選ば
れた一つ以上の元素で、Xは0〜0.5)で表される化
合物半導体である。これらの化合物半導体を感磁部とす
るホール素子がセンサとして機能するためには、実用上
の抵抗値を確保する必要があり、厚みを0.5〜1.5
μm程度に薄膜化することが好ましい要件である。勿
論、高感度を確保するために、高い移動度も当然必要で
ある。本発明者らは、この系の高移動度化の方法を種々
提案してきたが、これらの方法により作製した半導体薄
膜を本発明で好適に適用できる(特公平1−13211
号公報、特公平1−15135号公報、特公平2−47
849号公報、特公平2−47850号公報、特公平3
−59571号公報など参照)。
【0016】強磁性体基板、磁気集束用チップの材料と
しては、パーマロイ、フェロシリコン、フェライト等の
磁性体を用いる事が出来る。そのうち、切断のしやすさ
や、価格の安いこと等の理由でフェライトが好適な素材
として利用出来る。磁性体チップをペレット上に載せる
際の接着剤5としては、樹脂が好ましい。上記したよう
に、磁性体チップを有するホール素子の耐熱性は、スト
レスに関係するので、柔らかいシリコーン系樹脂を用い
るのが好適である。
【0017】強磁性体基板上に担持された半導体薄膜
を、パターニング工程で所望の特性のでるLとWのマス
クを用いてパターン形成を行う。その際、電極形成も併
せて行う。その後、特公平7−13987号公報に記載
されているような方法でウェハー単位で多数のペレット
に一度にチップ載せを行う。その後、チップ周辺に樹脂
を滴下して固める。さらにダイシング工程により、一個
一個のペレットとし、これらのペレットをダイボンダ等
でリードフレームに固着し、ペレットの電極とリードフ
レームとをワイヤボンダ等でつなぎ、さらにモールド工
程等によりホール素子とするのが製造の一つの態様であ
る。個別にチップ載せを行う場合には、パターン形成後
ダイシングで一個一個のペレットとしたのちダイボンド
等でリードフレームに固着し、更にダイボンド等で一個
のペレットにつき一個のチップを載せていく、その際に
同時又は引き続いてチップ周辺に樹脂を滴下する態様も
ある。
【0018】このようにしてつくったホール素子は耐熱
性が保証できる素子である。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、実施例により本発明をさら
に詳細に説明する。
【0020】
【実施例1】雲母を蒸着基板にして、特願平7−307
191号に記載の方法、即ち、初めにIn過剰のInS
b複合結晶薄膜を蒸着により形成し、次いで過剰のIn
と化合物を形成するSbを過剰に蒸着する方法により化
学量論組成の移動度43,000cm2/V/secのI
nSb薄膜を形成した。
【0021】次に、50mm角のフェライトを準備し、
上記のInSb薄膜上にポリイミド樹脂を滴下し、フェ
ライトをその上に重ね、重しを置いて200℃で12時
間放置した。次に室温に戻し、雲母を剥ぎ取った。この
InSb薄膜を担持したウェハー上にフォトリソグラフ
ィーの手法でホール素子パターンを形成した。感磁部の
Lは490μm、Wは140μmであった。電極部はC
uで形成し、ボンディングのための電極としてNi及び
Pdを積層した構造とした。
【0022】特公平7−13987号公報に記載の方法
により、θが45°で一辺の長さが350μmの立方体
のフェライトチップをシリコーン樹脂を接着剤として載
せた。Lsinθはこの際346μmであり、危険領域
に入る確率の高いペレットである。ダイシング、ダイボ
ンディング、ワイヤーボンディング後にシリコーン樹脂
をチップ周辺に滴下してそれを固めた。モールド等の工
程を経てホール素子とした。この素子の平均感度は1
V、500Gで350mVであった。
【0023】このようにしてつくったホール素子の中か
ら100ヶ抜き取り、特性を測定した後、350℃の半
田槽に10秒浸漬して特性を測定し、浸漬前後の特性の
変化を見た。5%以上変動のある素子は皆無であった。
【0024】
【比較例1】実施例1において、シリコーン樹脂をチッ
プの周辺に滴下しないでホール素子をつくり、実施例1
と同様なテストを行ったところ、15%以上の特性変化
を示す素子が13%発生し、かつ最大変動率は80%を
超えていた。
【0025】
【実施例2】3吋フェライトを強磁性体基板とし特願平
7−302835号に記載の方法、即ち、初めにIn過
剰のInSb複合結晶薄膜を蒸着により形成し、次いで
過剰のSbを蒸着してInSb薄膜を形成し、その後、
InSb薄膜を所望の抵抗値になるまで研磨する方法で
ウエハを作製した。実施例1と同様にし、感磁部のLを
400μm、Wを170μmでホール素子パターンを形
成し、θが45°で一辺の長さが300μmの立方体の
フェライトチップを載せた。Lsinθはこの際283
μmであり、チップ載せの公差からして危険領域に入る
確率が大きい。しかし、チップ周辺にシリコーン樹脂を
滴下することにより、実施例1と同様なテストでも不良
発生は皆無であった。
【0026】
【比較例2】実施例2において、シリコーン樹脂をチッ
プ周辺に滴下しないでホール素子をつくり、実施例1と
同様なテストを行ったところ、100ヶ中9ヶが15%
以上の変化率を示した。
【0027】
【実施例3】実施例2において、θが90°で一辺の長
さが400μmのチップをダイボンダにより載せた。ワ
イヤボンド後、チップ周辺にシリコーン樹脂を滴下して
ホール素子をつくった。実施例1と同様なテストを行っ
ても不良発生は皆無であった。
【0028】
【比較例3】チップ周辺へのシリコーン樹脂を滴下しな
いで、実施例3のペレットをホール素子にしたところ、
耐熱テストの結果は100ヶ中17ヶ15%以上の不良
発生があった。
【0029】
【発明の効果】本発明により、高感度で耐熱性の保証さ
れたホール素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のホール素子の一例の平面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】本発明により樹脂で覆う必要性がある場合のホ
ール素子の一例の平面図である。
【符号の説明】
1 強磁性体基板 2 絶縁層 3 化合物半導体薄膜 4 電極層 5 接着剤層 6 ボンディング用電極 7 磁気集束用チップ 8 チップ周辺に滴下された樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松居 雄毅 宮崎県延岡市旭町6丁目4100番地 旭化成 工業株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強磁性体基板、その上にパターニングさ
    れた感磁部と電極部を有する半導体薄膜、さらにその上
    にほぼ直方体の磁気集束用磁性体チップを載せた構造の
    ホール素子であって、該感磁部と該電極部の境界を含む
    該チップで隠されていない感磁部の領域が、樹脂で覆わ
    れていることを特徴とするホール素子。
  2. 【請求項2】 樹脂がシリコーン樹脂であることを特徴
    とする請求項1記載のホール素子。
  3. 【請求項3】 感磁部の長さをL、該感磁部の中心線と
    感磁部に接する磁気集束用チップの矩形面の一辺とのな
    す角度をθとした時に、チップの一辺の長さが、(Ls
    inθ+チップ載せの公差、但し45゜≦θ≦90゜)
    以下で、(Lsinθ−チップ載せの公差、但し45゜
    ≦θ≦90゜)以上であることを特徴とする請求項1又
    は2記載のホール素子。
  4. 【請求項4】 半導体薄膜がインジウムアンチモン系薄
    膜であることを特徴とする請求項1又は2又は3記載の
    ホール素子。
  5. 【請求項5】 強磁性体基板、磁性体チップがフェライ
    トであることを特徴とする請求項1又は2又は3又は4
    記載のホール素子。
  6. 【請求項6】 磁性体チップを載せる際の接着剤がシリ
    コーン系樹脂であることを特徴とする請求項1又は2又
    は3又は4又は5記載のホール素子。
JP8019882A 1996-02-06 1996-02-06 ホール素子 Pending JPH09214017A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2015198198A (ja) * 2014-04-02 2015-11-09 旭化成エレクトロニクス株式会社 ホール素子

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