WO1991011729A1 - Magnetoresistance sensor - Google Patents

Description

明細書 磁気抵抗セ ンサ一 技術分野 本発明は、 ビデオテープレ コーダ （V T R ) のキヤ プ ス タ ンモー ^ ー、 磁気式エ ン コー ダ一等に使用 される強 磁性薄膜から なる磁気抵抗セ ンサ一に関する。 背景技術 近年、 磁気式エ ン コ ー ダ一 あ る いは V T R用の キ ヤ プ ス タ ンモー タ ー を精密に制御する 目的で強磁性薄膜から なる磁気抵抗セ ンサーが使用 されてお り 、 モー タ 一 を高 精度に コ ン ト ロ ールする には こ のセ ンサーが必要不可欠 と な っ て き て いる。 第 1 図は従来の磁気抵抗セ ンサ一を 使用 した V T Rキ ヤ ブス タ ンモ ー タ 一 の一例の模式的断面 図である。 こ の例の場合、 図面中の符号 1 6はロー タ ョ ー ク 、 符号 1 7はロ ー タマグネ ッ ト、 符号 1 0 ' は微小な ピ ッ チで N極、 S極が交互に着磁されている周波数発生マグ ネ ッ ト （ F Gマグネ ッ ト） をそれぞれ示し、 これら は回転 子部分を構成している。 また符号 1 8はモータ 一駆動用の ステ一 タ コイ ル、 19はケース を示している。 符号 15は樹 脂性のホルダ一 15 Hに固定さ れた磁気抵抗セ ンサーであ り 、 その磁気検知部位 15 Sは FGマグネッ ト 10 ' に対して 通常 10 θμπι程度の間隔で対向配置され、 その出力信号を 利用 してモータ 一の回転制御がな される。 符号 7 は磁気 抵抗セ ンサー 15 と回路基板 20 と を電気的に接続するため の リ ー ド部を示している。

F Gマグネ ッ ト は通常微細な ピッ チで着磁されてお り 、 その磁界強度も小さ い。 そのため磁気抵抗センサー 15 と FGマグネ ッ ト 10 ' とのギヤ ッ プが大きすぎる と所要 の出力が得られな く なる。

第 2 Α図は、 樹脂性のホルダーに固定される前の従 来の磁気抵抗セ ンサ一の平面図を、 第 2B図はその A-A線 に沿っ た断面図を示す。 図中 15 Sは磁気抵抗セ ンサー 15 の磁気検知部を 15 Mはボンディ ング部のモール ド補強部 を、 7 はリ ー ドをそれぞれ示している。 第 2A図お よ び第 2 B図に示した様な構造の場合、 素子ペレ ツ ト と リ一 ド と の接続は通常ハンダボンディ ングで行われる。 さ ら に、 ボンディ ング部を露出させた状態では電気的なシ ョ ー ト が発生しゃすかった り 、 接続部から リ ー ドが剥離した り するため、 そう いう 不具合をな く す目的でボンディ ング 部をモール ド補強する。 通常ボンディ ング部の補強はェ ポキシ等の樹脂で行われ、 その厚みは少な く と も リ一 ド の厚み以上は必要であ り 、 実用的な数値でいえば最低 200 μπιは必要と される。

こ の素子を第 3Α図のよ う に磁気信号源と なる FGマ グネ ッ ト 10に対向させた場合、 樹脂モー ル ド部をマグネ ッ ト に接触させる ま で近づけた と して も、 磁気検知部 15 S と FGマグネ ッ ト 10 と のギヤ ッ プが' 200μπι以上 と な つて しま う 。 近年、 モー タ 一の小型化や高精度化が進み、 それに伴っ て F Gマグネ ッ ト の着磁ピ ッ チが微細になっ て き ているため、 磁界強度も非常に弱い。 従っ て、 前述の ごと く 磁気検知部 15 Sと F Gマグネ ッ ト 10 と のギャ ッ プが 200μιηも ある と所要の出力は得られな く なっ て し ま う 。 先に も述べたよ う に、 通常こ のギャ ッ プは、 Ι Ο Ομπι程度 あるいはそれ以下でなければ必要 とする出力が得られな レ、 ο

そのため、 従来は第 3Β図のごと く 素子 15 ' Μを F G マグネ ッ ト 10から避ける よ う に配置していた。 しか し こ の よ う に素子を配置する と、 モー ル ド補強部位と モータ — と の接触を避ける ために、 モー タ ーの下部に大き なス ペースが必要と な り 、 モ ー タ ーの薄型化に支障を来た し た。 ま た、 磁気抵抗セ ンサー の出力を最大限に引 き 出す ためには、 磁気検知部 15 ' Sの全領域をマグネ ッ ト の着磁 面に対向させる必要がある。 と こ ろ で、 回転中のモー タ —は通常、 上下に数百 μιη程度振れるこ とがある。 従っ て、 出力低下を まねかないよ う にするためには、 モータ ーが 上下に振れて も、 磁気検知部が常に着磁面に対向してい る よ う に、 磁気検知部 15 ' Sの下端とモール ド補強部

15 ' Mと の距離を大き く と ら ざる をえなかっ た。 ま たその ため、 素子を小型化する と いう 点において も問題が大き 力、つ た o - さ ら に他の従来例 と して、 実開昭 61 - 158966号公 報に開示された磁気抵抗センサ一がある。 第 4 A図はその 平面図、 第 4 B図はその A- A線に添っ た断面図である。 第 . 4 B図に示す様にこのセンサ一は、 シ リ コ ン基板 21に設け られたラ イ ン状の段差下部に端子電極 21 Tを形成する と いう も のである。 21 Sは磁気検知部を、 21Mはモール ド 部を、 6 は端子電極 21 Tと リ 一 ド 7 と を電気的に接続す る ワイ ヤ一 をそれぞれしめ している。 この段差を大き く と る こ と に よ り 、 先の従来例 と は異な り 、 端子部の補強 モール ドを行なって も、 磁気検知部形成面よ り 上に樹脂 を突出 させない構造にする こ とができ る。 この よ う な構 造にする こ と によ り 、 第 3A図お ょ ぴ第 3 B図を用いて説明 した従来例のごと き制約な しに、 FGマグネ ッ ト等の磁気 信号源とセ ンサーの磁気検知部と の間隔ある いはセ ンサ ―の配置部位等を 自由に設定する こ とができ る。

この構造の素子を作製する ためには、 まずラ イ ン状 あるいは帯状の段差を有する ウェハ一を製作し、 その後 に素子製作をするため余分な ウェハー作製プロ セスが必 要である。 しかも、 実際には この よ う な構造の素子を作 る のは、 非常に困難である。 まず第 1 の問題と して、 そ の基板構造があげられる。 こ の帯状の段差は、 磁気検知 部形成面よ り も モール ド部の突出を低く 押さ えるために は、 少な く と も 2 0 0 μ ιη以上は必要 'と なる。 実開昭

6 1 - 1 5 8 9 6 6号においては、 具体的な例 と して この段差 を、 S i基板をエ ッ チ ングする こ と に よ り 形成でき る と し ているが、 実際には非常に困難であ り 、 これだけの段差 は、 1 回のエ ッ チング工程では到底形成不可能であ り 、 数十回 も のエッ チン グ工程を繰り 返す必要がある。 した がっ て、 幾度も のエ ッ チ ング工程が必要と な り 、 こ の基 板はその製作費を考慮する と、 非常に高価にな っ て しま つ o

さ ら に も う ひ とつの問題と して、 プロセスの難し さ があげられる。 特に フ ォ ト リ ソ グラ フ ィ ー工程が困難で あ り 、 精度の高いパタ ーニ ン グが不可能である。 第 4 B図 の よ う な帯状段差構造を前提と した場合、 端子電極を帯 状の段差下部に形成する必要があるが、 大き な段差のあ る帯状の部分には フ ォ ト リ ソ グラ フ ィ 一工程に よ るバタ ー ン形成は不可能である。 したがっ て、 十分な量産性 ' 生産性を見込む こ とができ ない。 ま た、 フ ォ ト リ ソ グラ フ ィ ー工程に よ る端子電極の形成ができ ないので、 精度 の高い微細な端子パター ンを形成する こ とができず、 端. 子間隔 · 端子サイ ズ等も大き く な り、 必然的に素子サイ ズも大き く なら ざる をえな く なる。 また無理に素子の横 幅寸法を狭く した場合には、 この従来例による素子構造 では、 同一ライ ン （帯） 上に端子電極があ'るので端子間 シ ョ ー ト ゃボンディ ングしたワイ ヤー間での接触等の問 題が発生する。

したがっ て従来は、 磁気検知部形成面よ り もモー ル ドの突出しない構造で、 量産性に富み、 かつワイ ヤーボ ンディ ングの可能な信頼性の高い素子は存在しなかっ た。 発明の開示 本発明の目的は、 以上説明したよ う な問題点を解消 し、 端子部のモー ル ド突出による弊害がな く 、 F Gマグネ ッ ト等の磁気信号源とセ ンサーの磁気検知部との間隔あ るいはセンサーの配置部位等を自由に設定する こ とがで き る、 すなわち リ ー ドの取り 出 し部が磁気信号の検出に 障害となる こ とがない磁気抵抗セ ンサーを提供する こ と にめ ·©。

さ ら に本発明の他の目的は、 素子ペレツ ト と リ ー ド との電気的接続を耐熱性 · 信頼性の高いワイ ヤ一ボンデ イ ング法で行う こ とができ る構造で、 かつ量産性に富ん だウェハー プロセスで製作でき る磁気抵抗セ ンサ一 を提 . 供する こ と にある。

かかる 目的を達成するために本発明に よ る磁気抵 抗セ ンサーは、 矩形基板の一方の表面上に強磁性薄膜よ り なる磁気検知部、 少な く と も 2 つの端子電極部お よ び 配線部を有する磁気抵抗セ ンサーにおいて、 基板の一方 の表面において少な く と も 2 ケ所の隅部の表面は少な く と も 2 ケ所の隅部以外の表面よ り低く な つ てお り 、 少な く と も 2 つの端子電極部は表面が低く なっ ている隅部に 1 端子づっ形成され、 かつ強磁性薄膜よ り なる磁気検知 部が少な く と も 2 ケ所の隅部以外の表面上に形成されて いる こ と を特徴とする。

こ こで、 少な く と も 2 ケ所の隅部の表面が段差をな して他の表面よ り低 く な つ ていて も よ く 、 傾斜を も っ て 他の表面よ り低 く な っ ていて も よ い。

基板の外形が正方形であっ て も よ い。

磁気検知部のセ ンサーパタ ー ンの長手方向が正方形 基板の対角線と平行になる よ う に形成さ れていて も よ い。

基板表面上の Φ心点に対し、 端子電極部の う ちの入 力用端子電極部、 お よ び出力用端子電極部が、 それぞれ 対称な位置に形成さ れていて も よ い。

基板上の磁気検知部形成面に対 し隅部の端子電極部 形成面が少な く と も 5 0 μ πι以上低く て も よ い。 基板の一方の表面において、 隅部以外の周辺部の一 部が磁気検知部が形成される面よ り低く な つていて も よ い o

基板上に、 さ ら に電気抵抗素子が形成されていて も よ く 、 さ ら に他の機能素子が形成されていて も よ い。

さ ら に、 本発明に よ る磁気抵抗センサ一は、 基板の 一方の表面において少な く と も 2 ケ所の.隅部の表面は少 な く と も 2 ケ所の隅部以外の表面よ り低く なっ てお り 、 少な く と も 2 つの端子電極部が表面が低く なつ ている隅 部に 1 端子づっ形成され、 かつ強磁性薄膜よ り なる磁気 検知部が少な く と も 2 ケ所の隅部以外の表面上に形成さ れている磁気抵抗センサー基板と、 半導体基板上に設け られた集積回路素子によ る磁気信号処理部と を有する。

本発明の磁気抵抗センサーは、 端子電極部が磁気検 知部の形成面よ り も低い基板上の隅部に形成されている。 従って、 容易に素子の小型化を図れる と共に、 ボンディ ング部を補強する 目的で樹脂モール ド等を施した際に、 そのモール ド面を磁気検知部形成面と同一レベルに形成 する こ と も でき る。

また、 ワイ ヤーボンディ ングが可能なので、 信頼性 の高い素子を低コス ト で製作する こ とができ る。 図面の簡単な説明 第 1 図は従来の磁気抵抗センサーを適用 した V T R モータ一の模式的断面図、

第 2A図および第 2 B図はそれぞれ従来の磁気抵抗セ ンサ一の平面図及び断面図、

第 3A図および第 3B図はそれぞれ従来の磁気抵抗セ ンサーをモ ー タ ー に対向させた状態を示す断面図、

第 4A図は他の従来の磁気抵抗セ ンサ ー の平面図、 第 4 B図はその A - A線に沿った断面図、

第 5A図、 第 5B図およ び第 5 C図はそれぞれ本発明に よ る磁気抵抗セ ンサーペレツ トの第 1 の実施例を示す平 面図、 側面図および第 5 A図中の A - A線に沿った断面図、 第 6A図は本発明によ る磁気抵抗セ ンサー の第 1 の 実施例を製作する前の基板構造を示す平面図、 第 6B図は 第 6A図中の A- に沿つた断面図、

第 7A図は磁気抵抗セ ンサ一ペレツ ト の第 1 の実施 例を ワ イ ヤーボ ンディ ン グ、 ト ラ ンス フ ァ ーモ 一ルディ ン グして素子化した例を示す平面図、 第 7 B図は第 7A図中 の A - A ϋに沿つた断面図、

第 8図は磁気抵抗セ ンサーペレツ ト の第 1 の実施例を ヮ ィ ヤー ボン ディ ン グお よ びィ ンジ ェ ク シ ョ ンモ 一 ルディ ングして素子化した例を示す断面図、 第 9 図は、 第 7 B図あるいは第 8 図に示した素子を モーターに対向させた状態を示す断面図、

第 10 A図および第 10 B図は穴を開けたセラ ミ ッ ク グ リ ーンシ一 ト の平面図およ び断面図、

第 11A図および第 11B図はそれぞれ平板状セラ ミ ッ ク グリ一ンシ一 ト の平面図および断面図、

第 12A図ないし第 12 E図はそれぞれ本発明による磁 気抵抗セン .サ一の製作に適用 し得る 1 チッ プ分の基板構 造を示す断面 0、

第 13A図は本発明によ る磁気抵抗センサ一の第 2 の 実施例を示す平面図、 第 13 B図は第 13A図中の A-A線に 沿つた断面図、

第 14図は本発明による磁気抵抗センサーの第 3 の 実施例を示す平面図、

第 15図は本発明による磁気抵抗センサ一の第 4 の 実施例を示す平面図、

第 1 6図は本発明によ る磁気抵抗センサーの第 5 の 実施例を示す平面図、

第 17図は本発明に よ る磁気抵抗センサ一の第 6 の 実施例を示す平面図、

第 18 A図は本発明によ る磁気抵抗セ ンサーの第 7 の 実施例を示す平面図、 第 18 B図は第 18A図中の A-A線に 沿つた断面図、 第 1 9A図は第 18A図、 第 18 B図に示した磁気抵抗セ ンサ一ペ レ ツ ト をハ ンダボンディ ングして素子化した場 合の平面図、 第 19B図は第 1 9A図中の A- A線に沿った断 面図、

第 20 A図は本発明によ る磁気抵抗セ ンサーの第 8 の 実施例を示す平面図、 第 20 B図は第 20A図中の A-A線に 沿つた断面図、

第 21 iは本発明による磁気抵抗セ ンサ一の第 9 の 実施例を示す断面図、

第 22図および第 23図はそれぞれ本発明によ る磁気 抵抗セ ンサーの第 10および第 11の実施例を示す平面図、 第 24 A図およ び第 24 B図はそれぞれ本発明による磁 気抵抗セ ンサーの第 12の実施例を示す平面図およ び断面 図である。 発明を実施するための最良の形態 以下に図面を参照して本発明を説明する。

なお、 以下の説明においては、 磁気抵抗セ ンサー と は端子部と リ ー ド部とが電気的に接続され、 所定部位が モール ドされた形態のも のを指し、 磁気抵抗セ ンサーぺ レ ッ ト と は、 磁気セ ンサー と して機能する主要構成部を 指す。 従って、 本発明の実施例と して、 磁気抵抗セ ンサ —ペレ ツ ト も磁気抵抗セ ンサー と 同等に扱っ ている 実施例 1 第 5 A図は本発明第 1 の実施例の磁気抵抗セ ンサ一 の主要構成部である磁気抵抗セ ンサーペ レ ッ ト の平面図、 第 5 B図はその側面図、 第 5 C図は第 5 A図の A - A線に沿つ た断面図である。 本実施例は、 例えばアル ミ ナな どのセ ラ ミ ッ ク からなる絶縁性矩形基板 1 の四隅に矩形の凹部 1 Aを有する 4端子の磁気抵抗セ ンサ一ペ レ ツ ト である。

図中 2 は例えば鉄-ニ ッケル （ F e - N i ) 合金から な る強磁性薄膜であ り 、 2 Sは磁気検知部、 2 Wは配線部、 3 は凹部 1 Aに設け られた端子部であ り 、 4 は保護膜である。 こ の素子ペ レ ツ ト における磁気検知部のセンサ一パタ ー ンは、 その長手方向がペ レツ ト の一辺に平行と なる よ う に形成されている。 また本実施例においては、 その配線 部 2 Wのパタ ーンが対称的に形成されてお り 、 設計上オ フ セ ッ ト電圧の生 じに く い構造にな っている。

つ ぎに本実施例の製造方法について述べる。

第 6 A図お よ び第 6 B図に本実施例素子を製作する前 のセラ ミ ッ ク からなる基板の形状を示す。 第 6 A図は、 基 板の平面図であ り 、 斜線で囲まれた領域 1 Bが、 1 素子分 にあたる。 第 6 B図は第 6 A図の A - A線に沿った断面図を示 し てい る 。 こ の基板上の凹構造は、 セ ラ ミ ッ ク基板製造 工程中、 焼成前のグリ ー ンシー ト状態の段階において、 金型に よ っ てプレスする こ と に よ り 、 200μπιの段差を作 製した。 つ ぎに、 こ の基板全面に Fe_Ni合金な ど磁気抵 抗効果を有する強磁性薄膜 （第 5A図） を蒸着 した。 つい でフ ォ ト リ ソ グラ フ ィ 一 によ る手法を用いて、 第 6A図の 凹部領域以外を覆う よ う に フ ォ ト レジス ト パタ ー ン を形 成し、 凹部に端子電極 3 . (第 5A図） をメ ツ キ ま たは蒸着 等の手段に よ り 形成した。 その際に最上層 を ワイ ヤ一ボ ンディ ン グの可能な金 （ Au ) 等の材料で形成 した。 そ 後再ぴフ ォ ト リ ソ グラ フ ィ 一の手段を用いて、 磁気検知 部 2 Sおよ び配線部 2Wのフ ォ ト レジス ト ノ、。タ ー ン を形成し、 不要部分をエ ッ チ ングする こ と に よ り セ ンサーノ、'タ ー ン を形成 した。 ついで、 所要の部位を保護膜 4 で被着 した。 その後、 ダイ シ ング等の切断手段によ り 、 第 6 Α図に示 し た斜線領域 1Bを 1 チ ッ プとする磁気抵抗セ ンサ一ペ レ ツ ト を得た。 以上述べて き た よ う に、 本発明の磁気抵抗セ ンサ一は、 通常の半導体プロセス を用いて製作する こ と ができ る。

第 7A図お よ び第 7B図は、 第 5A図に示した磁気抵抗 セ ンサ一ペ レ ツ ト を リ ー ドフ レーム にダイ ボンディ ング 後、 A uワイ ヤー 6 に よ り ボンディ ン グし、 熱硬化性のェ ポキシ系樹脂 5 に よ る ト ラ ン ス フ ァ 一 モー ル ドを施し、 素子化した際の態様を示した。 第 7 A図は素子の平面図、 第 7 B図はその A - A線に沿つた断面図である。 この場合、 ペレツ ト構造は第 5 A図、 第 5 B図に示した様に、 入力端子 電極、 出力端子電極およびセンサ一パター ンがそれぞれ 1 8 0度点対称に形成されている。 そのため、 ダイ ボンデ ィ ングによ ってペレツ ト を固定する際の自由度が 2通り ある。 言い換えれば、 ある向きでのパターン とそれに対 して 1 8 0度回転したパター ン とが幾何学的に等価である ので、 そのいずれの向き でダイ ボン ド固定を行っ て も、 素子化した場合に同一の磁気信号源の検知が可能であ り、 ま た同一の出力信号を得る こ とができ る。 さ ら にこ の素 子構造の場合、 素子ペレッ ト と リ ー ド 7 との接続はワイ ヤー 6 で行っている ので、 「ハンダ耐熱試験」 での信頼 性が非常に高い。 第 1表に上述した本発明による素子の 実施例および第 2 B図に示した従来法、 すなわちハンダに よ るボンディ ングに よ っ て作製した比較例の 2 6 0 °C、 3 0 秒間の加熱による 「ハンダ耐熱試験」 での特性変動の様 子を示した。 本発明によ る素子は、 この試験ではほ とん ど特性の変動が見られなかった。 第 1 表 抵抗変化 (%) 感度変化 （％ ) 実施例 土 0 . 2 ± 0 . 6

比較例 + 2 . 5 - 9 . 3

さ ら には第フ A図、 第フ B図に示 した よ う な ワ イ ヤ一 ボンディ ングタ イ プの素子は、 モール ド工程を含め自動 ィ匕によ る省略化に適した構造であ り 、 ノヽン ダボンディ ン グによ る組立と比較して、 非常に信頼性が高 く 、 かつま た効率よ く く みたて る こ と がで き る た め、 プロ セス の コ ス ト ダウ ン も 図る こ とができ る。

第フ B図の よ う に、 磁気検知部表面をモー ル ド樹脂 表面と 同等にする には、 ワイ ヤ一の高さ やモー ル ド金型 精度等を考慮する と、 少な く と も端子電極部と他の部位 と の段差が 50μπιは必要である。 実用的な値と して、 好ま し く は 100 μπι以上であ り 、 さ ら に好ま し く は 200 μιη以上 でめ る 。

ト ラ ンス フ ァ ーモ ール ドする さい、 磁気検知部形成 面を露出させる 目的で、 その面を金型に押 しあてる こ と がある。 そのさ いに、 磁気検知部形成面が破損しな いよ う に、 ポリ イ ミ ド、 フ ォ ト ソ ルダー レジス ト あるいはソ . ルダーマス ク レジス ト等の樹脂を保護膜 4 の上に さ ら に 塗布する こ と も ある。

第 8 図は熱可塑性樹脂 8 に よ るィ ンジヱ ク シ ョ ン成 形した さ いの素子断面の態様を示す。 この場合も組立等 の合理化に関 しては、 前述と 同様のこ とがいえる。 ハン ダ耐熱に関 しては、 樹脂が熱可塑性であるので、 ト ラ ン ス フ ァ 一モ ール ドで使用 される熱硬化性樹脂と比較する と不利ではあるが、 ポリ フ エ二 レ ンサルフ アイ ド、 ポリ ブチ レ ンテ フ レ タ レー ト等の耐熱性の高い樹脂を用いれ ば問題はない。

第 9 図は第 7 B図あるいは第 8 図に示されている よ う な構造を有する磁気抵抗素子 1 0を F Gマグネ ッ ト 9 に対 向させた様子を示している。 樹脂モー ル ド面と磁気検知 部 1 0 Sが、 ほぼ同一面に形成でき る ので素子の小型化が 図れる。 また、 モー タ 一下部にモール ド突出部を避ける ためのスペース を設ける必要がないので、 モー タ 一の薄 型化に も役立つ。

第 2 表には、 本発明に よ る素子の実施例 と第 2 B図 に示した従来例のよ う な比較例素子と を、 それぞれ同一 の電気特性を示すよ う に設計した場合に最低限必要と な る素子ペレ ツ ト の面積比を示した。 本発明によれば、 第 2 表に示している よ う に、 素子べレ ツ ト サイ ズを従来 の 1 / 3以下にする こ とができ る。

外形サィ ズ 面積比 実施例 2 mm X 2 m m 1 比較例 3 m m X 4 m m 3 ま た第 4A図お よ び第 4 B図に示 した よ う な素子を製 作する のは実際には困難であるが、 上記の よ う に電気的 特性を合わせる よ う に設計した と して も、 必要と なる配 線間の ピ ッ チ等を考慮する と その素子ペ レ ツ ト サイ ズの 比は上記の従来例の値よ り も さ ら に大き く なる。

本実施例において、 端子電極の形成を強磁性薄膜の 蒸着後に行っ ているが、 強磁性薄膜蒸着前に、 あ らか じ め端子電極を形成しておいて も よ く 、 その形成順序に特 に限定はない。

ま た本実施例においては、 セラ ミ ッ ク か らなる基板 上の凹部を焼成前のグリ ー ンシー ト状態において、 金型 でプレスする こ と に よ り作っ ているが、 こ の基板の製造 法に も特に限定はない。 た と えば第 1 OA図に平面を、 第 10 B図に断面を示す様な所定のピ ッ チで穴の開いたグリ — ンシー ト状のセラ ミ ッ ク 11 と、 第 11A図に平面を、 第 11B図に断面を示す様な通常の穴の開いていない平板状 のグリ ー ンシー ト状セラ ミ ッ ク 11 ' と を貼 り合わせた後 に焼成 して も、 同様の基板構造を得る こ とができ る。 第 10A図およ び第 10 B図に示されている よ う な穴加工は、 グリ ー ンシー ト状態に於いては金型プレス等によ り 、 容 易に行う こ とができ る。 このグリ ー ンシー ト と、 第 11 A 図お よ び第 11 B図に示されている無加工のグリ 一 ンシ一 ト と を貼り 合わせ、 焼成する こ と によ り 第 6A図、 第 6B図 と同様の構造を したセラ ミ ック基板を得る こ とができ る。 ま たこ の凹部の加工は、 基板焼成後でも よ く 、 レーザ一 等の加工手段に よ り 設けて も よい。

第 12A図から第 12 E図は本発明に適用 し う る 1 チ ッ プ分に切断後の基板の断面構造例を示す。 第 12A図は本 実施例で示されている よ う なセラ ミ ッ ク基板 1 の一部を、 すなわち端子部形成領域 1Aを く ぼませた場合の断面構造 であ り 、 第 12 B図は第 12A図の端子部形成領域 1A以外に ガラス グレーズ 12を施した場合の断面構造である。 第 12 C図はフ ラ ッ ト なセラ ミ ッ ク基板 1 ' にグレーズ膜 12 ' で端子部形成領域 1 Aを除いた部分を突出 させて、 基板 1 を作製した場合の断面構造である。 第 12 D図は、 端子部 形成領域 1 Aがテ一パ状になっ ている断面構造を示してい る。 第 12 E図は基板上に設け られた段差が、 ほぼ垂直な 場合の断面構造であ り 、 磁気検知部形成領域にガラ スグ レーズ 12を施した構造と な っ ている。 磁気抵抗セ ンサ一 の磁気特性を最大限に引 き 出すためには、 磁気検知部形 成部位の表面粗さが小さ い方が望ま しい。 従っ て、 第 12B図、 第 12 C図ある いは第 12E図に示す様に、 磁気検 知部の形成部位にガラ ス グレーズ層がある ほう が、 表面 粗さが小さ いので好ま しい。 しか し、 グレーズ層が厚す ぎる と、 グレーズ面に大き な湾曲が生 じる ため、 そのま ま素子化し ょ う とする と、 磁気検知部形成面がその湾曲 面上に形成される こ と になる。 こ のよ う な状態の素子を 製作して も、 磁気信号源と磁気検知部と のギヤ ッ プが安 定していないので、 出力信号も不安定な も のにな っ て し ま う 。 このよ う な不具合をな く すために、 グレーズ面を 研磨する場合も ある。 研磨する こ と に よ り 、 磁気検知部 を フ ラ ッ ト な同一面上に形成する こ とができ る。 実施例 2 第 13A図は本発明に よ る磁気抵抗セ ンサーペ レ ッ ト の 第 2 の実施例の平面図、 第 13 B図はその A- A線に沿っ た 断面図である。 本実施例は正方形の基板 101の四隅に、 扇型状の凹部 101Aのある 4 端子の磁気抵抗セ ンサーであ る。 こ の場合、 磁気検知部の下面には、 ガラス グレーズ 層 12があ り 、 第 12B図に示されたよ う な断面構造を有す る基板が用い られている。 凹部の形状は、 この よ う に扇 型状で も よ く 、 その他任意の形状が選べる。 図中の 101 はセラ ミ ッ ク からなる基板、 201は強磁性薄膜であ り 、 201 Sは磁気検知部、 ま た 201Wは配亲泉咅 |5を、 301は端子 電極部をそれぞれ示している。 製造法は、 ガラス グレー ズ層、 凹部形状およ びその形成ピ ッチを除き、 実施例 1 と 同様である。 ガラ スグレーズ層 12は、 セラ ミ ッ ク基板 部製造後、 、ラ スペース ト を塗布 ' 焼成する こ と によ り 形成した。 ま たこの場合、 磁気検知部のセ ンサ一パター ンの長手方向が、 正方形基板の対角線と平行になる よ う に形成されてお り 、 実施例 1 よ り も センサ一長を長く す る際に有利な構造になっ ている。 また、 入力端子、 出力 端子等は、 実施例 1 と同様、 対称構造になっ ているので、 ダイ ボンディ ング固定する際の自由度も実施例 1 と同様 2 とお り ある。 また、 第 5A図に示した例 と同様に配線部 の引き 回 しが対称となっているので、 この場合も設計上 はオフセ ッ ト電圧が生じに く い構造である。 実施例 3 第 14図は第 3 の実施例と して四隅のう ち 3 箇所に扇 状の凹部 102Aのある 3 端子の磁気抵抗セ ンサーペレツ ト の平面図を示す。 素子の製造法は、 凹部の形状お よ びそ の形成ピ ッ チを除き、 実施例 1 に準ずる。

第 14図中 102はセラ ミ ッ ク からなる基板、 202は強 磁性薄膜であ り 、 202 Sは磁気検知部、 202 Wは配線部で ある。 ま た、 302は端子電極を示 している。 3 端子素子 の場合、 基板上の凹部は少な く と も 3箇所必要と なるが、 それ以上凹部があっ て も なん ら支障はない。 実施例 4 第 15図に本発明の磁気抵抗セ ンサーペ レ ツ ト の平面 図を示す。 本実施例は第 2 の実施例 と 同様、 セ ンサ一パ タ ー ン の長手方向が正方形基板の対角線と平行になる よ う にパタ ー ン形成した 3 端子の磁気抵抗セ ンサーである。 この場合も素子の製造法は、 凹部の形状お よ びその形成 ピ ッ チ を除き、 実施例 1 に準ずる。

第 15図中 103はセラ ミ ッ ク から なる基板、 103 Aは凹 部、 203は強磁性薄膜であ り 、 203 Sは磁気検知部、 203 Wは配線部である。 303は端子電極である。 こ の例の 場合、 第 14図に示した例 と比較する と、 配線部の引き 回 しが対称的にな っ ている ので、 設計上はオ フセ ッ ト電圧 の発生が少ない素子構造である と いえる。

オ フセ ッ ト電圧は、 使用上でき るかぎ り小さ い方が好 ま しい。 従っ て、 3 端子素子の形状と しては、 第 14図に 示した も の よ り も、 第 15図に示した形状の方が好ま しい ものである と レ える。 実施例 5 第 16図に本発明に よ る磁気抵抗セ ンサーペ レ ツ トの- 第 5 の実施例の平面図を示す。 本実施例は四隅に端子電 極の設けられた、 点対称構造のパター ンを有する単相出 力の 4端子磁気抵抗セ ンサーである。 第 16図中、 104は セラ ミ ッ クからなる基板、 104 Aは凹部、 204は強磁性 ¾ 膜であ り、 204 Sは磁気検知部、 204 Wは配線部である。 304 a〜 304dはそれぞれ端子電極である。

第 16図に示したペ レ ツ ト の場合、 入力端子、 出力端 子は、 それぞれ矩形基板の対角線位置に設けられている。 304aと 305cが、入力端子であ り、 出力端子 304b、 305 d は、 共通の配線部で接続されてお り、 いずれの端子から も同一の出力が得られる構造と なっている。 こ の よ う に、 こ の素子は、 入力端子と出力端子とがそれぞれ 180度点 対称な位置に形成されている。 従ってこの場合も、 実施 例 1 や 2 と同様、 ダイ ボンディ ン グ固定する際の自由度 が 2通り ある。 実施例 6 第 17図は本発明によ る磁気抵抗セ ンサーペ レ ツ ト の 第 6 の実施例の平面図である。 本実施例は第 2 あるいは 第 4 の実施例と同様、 基板外形が正方形であ り 、 セ ンサ 一パタ ー ンの長手方向が正方形基板の対角線と平行にな- る よ う にパター ン形成された単相出力の 4 端子磁気抵抗 セ ンサ一である。

第 17図中 105はセラ ミ ッ クからなる基板、 105Aは凹 部、 205は強磁性薄膜であ り 、 205 Sは磁気検知部、 205 Wは配線部である。 305 a〜 305 dはそれぞれ端子電極 である。 入力端子は 305aと 305cであ り 、 こ の素子の場 合も実施例 5 と同様、 出力端子 305t>、 305dは、 共通の 配線部で接続されてお り 、 いずれの端子から も 同一の出 力が得られる構造となっている。 この場合も、 入力端子、 出力端子がそれぞれ 180度点対称な位置に形成されてい る ので、 ボンディ ングする際の自由度も実施例 5 と 同様 2通り である。 実施例 7 第 18A図は本発明によ る磁気抵抗セ ンサーペレツ ト の 平面図であ り、 第 18 B図は第 18 A図の A - A線に沿った H断 面図である。 本実施例はセラ ミ ッ クからなる矩形基板の 四隅の内、 2箇所に矩形の凹部 106Aのある 2端子の磁気 抵抗セ ンサーペ レツ トである。

第 18A図および第 18B図中 106はセラ ミ ッ ク基板、 206は強磁性薄膜であ り、 206 Sは磁気検知部、 206Wは 配線部、 306は凹部に設けられた^子部であ り 、 4 は保 護膜である。 この素子ペレツ 卜 におけるセ ンサーノ¹?タ ー ンは、 その長手方向がペレツ トの一辺に平行となる よ う に形成している。

第 19A図に、 素子ペレッ ト端子部と リ ー ド 7 と をハン ダ 21によ り ボンディ ングして素子化した場合の 2端子磁 気抵抗セ ンサ一の平面図を示した。 第 19B図はその A - A 線に沿った断面図である。 5 'は接続部のモール ド補強部 位であ り、 磁気検知部とモール ド表面とがほぼ同一の高 さ で形成されている。 このよ う にハン ダボンディ ングで あっても、 モール ド面が磁気検知部形成面よ り突出しな い構造にするこ とができ る。

なお、 第 19A図に示した 2端子の素子では、 矩形基板隅 部に設けられた凹部は 2箇所であるが、 凹部が 3箇所で あってもあるいは全箇所であってもなんら支障はない。 さ らには、 隅部に加え、 周囲の辺上にも凹部があっても よい。 また、 矩形基板の角が一部欠けた構造となってい て も、 凹部を有しかつ凹部に端子電極が形成されていれ ば、 これま で述べて き たこ と を同様にあてはめる こ とが でき る。 実施例 8 第 20A図に本発明に よ る磁気抵抗セ ンサ一ペレ ッ ト の 第 8 の実施例の平面図を、 第 20 B図にその A - A線に沿つ た断面図を示す。 本実施例は基板上の段差が第 12 E図に 示 した様にほぼ垂直に設けら れた場合の 2 端子の磁気抵 抗セ ンサ一ペレ ツ 卜 の例である。 第 20A図お よ び第 20 B 図中 107はセラ ミ ッ ク からなる基板、 107 Aは凹部、 207 は強磁性薄膜、 207 Sは磁気検知部、 207 Wは配線部であ る。 30フは Auから なる端子電極部である。

こ の場合の基板の製造法は凹部の形状 ' ピ ッ チを除き ほぼ第 2 の実施例に準 じてお り 、 12はガラ ス グレーズ部 を示 している。 基板上の段差がほぼ垂直に設け られてい る ので、 蒸着等の手段に よ り 段差の側面部に電極材料を 形成する こ とが難しい。 本実施例においては、 導電べ一 ス ト 3 ' を塗布し焼成 した後にメ ツ キ に よ り 、 段差側面部 に電極材料層を形成 し、 同時に端子電極を形成している。 電極の形成法と しては、 導電性ペース ト の塗布、 焼成に よる方法のみでも よ く 、 メ ツキに よ る方法のみで も よ い。 ま た、 その材料と しては導電性の も のであれば特に限定 はない。

第 2 O B図に示す様に、 基板上の段差をほぼ垂直にすれ ば、 配線部 2 0 7 Wを短く する こ と もでき、 素子サイ ズを さ ら に小さ く する こ とが可能である。 実施例 9 第 2 1図に本発明によ る磁気抵抗センサーの第 9 の実 施例の断面図を示す。 本実施例は基板上の隅部 1 0 8 Aが 第 1 2 D図に示した様に、 斜めに設けられた構造の磁気抵 抗センサーである。 さ ら に磁気抵抗センサ一ペレ ツ ト が、 リ一 ド 7 に導電性の樹脂 2 1 ' にてボンディ ングされた様 子が第 2 1図に示されている。

第 2 1図中点線部は樹脂モール ドして素子化する際の モール ド範囲を示している。 1 0 8はセラ ミ ッ クからなる 基板、 2 0 8は強磁性薄膜、 2 0 8 Sは磁気検知部であ り、 3 0 8は端子電極部である。

このよ う に端子電極部の形成されている基板上の隅部 が斜めに設けられている ので、 端子電極 3 0 8と リ ー ド 7 との導通をワイ ヤ一を用いずに導電性の樹脂 2 1 ， で行 なう こ とができ る。 こ の導電性樹脂 2 1 ' の材料と しては、 導電性があればよ く特に材料に限定はない。 実施例 10 第 22図に本発明に よ る磁気抵抗セ ンサーペ レツ ト の 第 10の実施例の平面図を示す。 本実施例は基板上四隅の 他、 辺上の 2箇所に も半円状の凹部 109Aのある 6 端子の 磁気抵抗セ ンサーの例である。 図中 109はセラ ミ ッ ク か ら なる基板、 209は強磁性薄膜で 209 S.は磁気検知部、 209Wは配線部を.しめ してお り 、 309は端子電極を示して レ る。

こ の よ う に、 凹部を隅部だけてな く 辺上に も追加する こ と に よ り 、 4 端子以上の素子を形成する こ と も で き る。 実施例 11 第 23図には本発明に よ る磁気抵抗セ ンサーペレ ツ ト の第 11の実施例の平面図を示す。 本実施例は第 10の実施 例 と同様の基板を用いて、 磁気抵抗セ ンサ ーパタ ー ン の 他に例えば N i C r合金からな る抵抗素子パタ ー ン も 同一基 板上に形成した例である。

第 23図中 110はセラ ミ ッ ク から なる基板であ り 、 11 OAは凹部、 210 Sは強磁性薄膜からな る磁気抵抗セ ン サ一の磁気検知部、 210Wは配線部である。 13は抵抗部 を示してお り 、 例えば、 Ni Cr合金薄膜を蒸着 し、 ノ、'タ 一 ニ ングして形成される。 310は端子電極を示している。 こ の よ う に同一基板上に磁気抵抗セ ンサーパ タ ー ン と 抵抗素子パタ ー ンを形成する こ と によ り 、 入力電圧が高 い と き な ど、 抵抗素子部を介して磁気抵抗セ ンサ一部に 適切な電圧を与えた り する こ と も でき る。

同様に抵抗素子以外の他の襻能素子を同一基板上に形 成して も よ い。 実施例 12 第 24A図お よ び第 24 B図に、 本発明の第 12の実施例 を示す。 この実施例は本発明によ る磁気抵抗セ ンサ一ぺ レ ツ ト 1 と集積回路素子 14 と を ワ イ ヤー 6 に よ り 電気的 に接続し、 同一パッ ケージ中にモール ド した例である。 第 24 A図はモー ル ド前の平面図であ り 、 第 24 B図はモ一 ル ド後の第 24 A図の A - A線に沿つ た断面図である。

第 24 B図に示されたごと く 、 集積回路素子基板の厚さ を磁気抵抗セ ンサ一ペ レ ツ 卜 よ り も薄 く する こ と に よ り 、 セ ンサー面に対してモール ドの突出する こ と のない、 磁 気信号処理機能付き の磁気抵抗セ ンサーを作る こ と も で き る。 産業上の利用可能性 以上説明した様に、 本発明では、 磁気抵抗セ ンサ一ぺ レ ツ ト の磁気検知部形成面と隅部ある いは さ ら に辺上に ある端子電極部 と の間に段差を有 している ので、 ボンデ イ ング部を補強する 目的で樹脂モール ド等を施した際に、 そのモール ド面を磁気検知部面と 同一レベルに形成する こ と も でき る。

さ ら には、 ワイ ヤーボンディ ングが可能なので、 耐熱 性の高い素子を製作する こ と も可能である。 ま た組立ェ ' 程の合理化も 図れる ので、 組立コス ト の低減を図る こ と も でき る。

さ ら に、 素子ペ レ ツ ト の小型化に よ る コス ト ダウ ン も 図る こ とができ る。 ま た同時に、 モー タ ーの薄型化も 図 る こ と ができ る。

Claims

請求の範囲

1 . 矩形基板の一方の表面上に強磁性薄膜よ り なる磁気 検知部、 少な く と も 2 つの端子電極部お よ び配線部を有 する磁気抵抗セ ンサーにおいて、 前記基板の前記一方の 表面において少な く と も 2 ケ所の隅部の表面は該少な く と も 2 ケ所の隅部以外の表面よ り低く なつ てお り 、 前記 少な く と も 2 つの端子電極部は前記表面が低く なっ てい る隅部に 1 端子づっ形成され、 かつ前記強磁性薄膜よ り なる磁気検知部が前記少な く と も 2 ケ所の隅部以外の表 面上に形成されている こ と を特徴とする磁気抵抗セ ンサ

2 . 前記少な く と も 2 ケ所の隅部の表面が段差をな し て他の表面よ り 低く なっ ている こ と を特徴とする請求の 範囲第 1 項に記載の磁気抵抗セ ンサ一。

3 . 前記少な く と も 2 ケ所の隅部の表面が傾斜を も つ て他の表面よ り低く なつ ている こ と を特徴とする請求の 範囲第 1 項に記載の磁気抵抗セ ンサ一。

4 . 前記基板の外形が正方形である こ と を特徴とする 請求の範囲第 1 項ない し第 3 項のいずれかの項に記載の 磁気抵抗セ ンサー。

5 . 前記磁気検知部のセ ンサ一パター ンの長手方向が 前記正方形基板の対角線と平行になる よ う に形成されて いる こ と を特徴とする請求の範囲第 4項に記載の磁気抵 抗セ ンサー。

6 . 前記基板表面上の中心点に対し、 前記端子電極部 のう ちの入力用端子電極部、 および出力用端子電極部が、 それぞれ対称な位置に形成されている こ と を特徴とする 請求の範囲第 1 項ない し第 5項のいずれかの項に記載の 磁気抵抗セ ンサ—。

7 . 前記基板上の前記磁気検知部形成面に対し前記隅 部の端子電極部形成面が少な く と も 5 0 μ πι以上低いこ と を 特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 6項のいずれかの 項に記載の磁気抵抗セ ンサー。

8 . 前記基板の一方の表面において、 隅部以外の周辺 部の一部が前記磁気検知部が形成される面よ り低く なつ ている こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項ない し第 7項 のいずれかの項に記載の磁気抵抗センサー。

9 . 前記基板上に、 さ ら に電気抵抗素子が形成されて いる こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項ない し第 8項の いずれかの項に記載の磁気抵抗セ ンサ一。

1 0 . 前記基板上に、 さ ら に他の機能素子が形成されて いる こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項ない し第 8項の いずれかの項に記載の磁.気抵抗セ ンサ一。 .

1 1 . 基板の一方の表面において少な く と も 2 ケ所の隅 部の表面は該少な く と も 2 ケ所の隅部以外の表面よ り低 く なつ てお り 、 少な く と も 2 つの端子電極部が前記表面 が低く なつ ている隅部に 1 端子づっ形成さ れ、 かつ強磁 性薄膜よ り なる磁気検知部が前記少な く と も 2 ケ所の隅 部以外の表面上に形成されている磁気抵抗セ ンサ一基板 と、 半導体基板上に設け られた集積回路素子に よ る磁気 信号処理部と を有する こ と を特徴とする磁気抵抗セ ンサ