JP2715016B2 - Hall element and method of manufacturing hall element - Google Patents
Hall element and method of manufacturing hall elementInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ブラシレスモータのロ
ータ磁極位置等の磁気を検出するために用いられるホー
ル素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Hall element used for detecting magnetism such as the position of a magnetic pole of a rotor of a brushless motor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】 この種のホール素子は、ブラシレスモ
ータのロータ磁石の磁極位置を検出するために、ホール
素子を近接させて配置し、磁極の変化をホール素子から
検出信号として出力させるようにしている。図５及び図
６は従来のホール素子Ｈを示し、フェライト等の磁性
体、或いはセラミック等の非磁性体からなる基板１の表
面には、絶縁層２を介して中央部にインジュームアンチ
モン（ＩｎＳｂ）等の感磁面３が蒸着等により形成さ
れ、この感磁面３と基板１の表面側四隅に設けた入力ま
たは出力用のボンディング電極４との間を素子電極５に
よって接続している。そして、少なくとも上記感磁面３
には、保護膜が被覆されている。上記ボンディング電極
４は、例えば図示しないリードフレーム等に接続するた
めに、金等からなるボンディングワイヤー７の一端を各
々接続している。2. Description of the Related Art In a Hall element of this type, in order to detect the magnetic pole position of a rotor magnet of a brushless motor, the Hall element is arranged close to the Hall element, and a change in the magnetic pole is output as a detection signal from the Hall element. I have. FIGS. 5 and 6 show a conventional Hall element H. Indium antimony (InSb) is formed on the surface of a substrate 1 made of a magnetic material such as ferrite or a non-magnetic material such as ceramic via an insulating layer 2. ) is magnetically sensitive surface 3, such as is formed by vapor deposition or the like, and connects between the bonding electrode 4 for input or output is provided on the surface side at four corners of the magnetic sensitive surface 3 and the substrate 1 by the element electrodes 5. And at least the magneto-sensitive surface 3
Is covered with a protective film . The bonding electrode 4 is connected to one end of a bonding wire 7 made of gold or the like, for example, to connect to a lead frame or the like (not shown).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来のホール素子
をブラシレスモータに用いる場合、近年ブラシレスモー
タは軸方向を短小とした扁平化が進み、ホール素子自体
を扁平化する必要が生じている。しかし、基板の表面に
形成したボンディング電極４にボンディングワイヤー７
の一端を接続し、基板１から離間させるように迂回して
リードフレーム等外部部品に接続するため、高さ寸法が
大きくなり扁平化が困難となる問題点がある。また、感
磁面３と同じ表面にボンディングワイヤー７があるた
め、ロータ磁石とのギャップが大きくなり、必然的にホ
ール素子からのホール出力電圧が小さくなる問題点もあ
る。In the case where the above-mentioned conventional Hall element is used for a brushless motor, the brushless motor has recently been reduced in flatness in the axial direction, and the Hall element itself needs to be flattened. However, the bonding wire 4 is formed on the bonding electrode 4 formed on the surface of the substrate.
Is connected to an external component such as a lead frame in such a manner as to be separated from the substrate 1 so as to be separated from the substrate 1, so that there is a problem that the height dimension becomes large and flattening becomes difficult. Further, since the bonding wire 7 is provided on the same surface as the magneto-sensitive surface 3, there is a problem that the gap with the rotor magnet becomes large, and the Hall output voltage from the Hall element necessarily becomes small.
【０００４】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、基板の表面にホール効果を有する
磁気検知部の出力を基板に貫通して設けた貫通電極によ
って裏面の電極部に導くようにすることにより、ホール
素子を扁平化すると共に、磁気的な被検知体とのギャッ
プを小さくすることのできるホール素子を提供すること
を目的とする。The present invention has been made in order to solve such a problem, and an electrode portion on the back surface is provided by a penetrating electrode provided on the surface of the substrate so as to penetrate the output of the magnetic sensing portion having a Hall effect through the substrate. Therefore, it is an object of the present invention to provide a Hall element that can flatten the Hall element and reduce the gap between the Hall element and a magnetic detection target.
【０００５】[0005]
【問題を解決するための手段】 本発明のホール素子
は、絶縁性の基板の表裏方向に貫通する透孔内に導電性
金属を入れた状態で焼成されて形成された貫通電極と、
前記基板の表面に形成されたホール効果を有する薄膜状
の感磁膜と、この感磁膜と前記貫通電極とを接続した電
極パターンと、この電極パターンと前記感磁膜を被覆す
る保護膜と、前記基板の裏面に形成された前記貫通電極
と連通する電極部とを備え、前記絶縁性の基板として結
晶化ガラスを用い、前記導電性金属として微粉銅を用い
たことを特徴とする。さらに、他の発明のホール素子の
製造方法は、結晶化ガラスからなる基板の表裏方向に貫
通させて透孔を設ける工程と、その透孔に微粉銅を充填
する工程と、その後、上記基板と同時に所定の温度にて
焼成し貫通電極を形成する工程と、その後、上記基板の
表面に電極パターンを形成する工程と、その電極パター
ンに対して感磁膜をパターニングして形成する工程と、
上記電極パターンと上記感磁膜を保護する保護膜を形成
する工程と、上記基板の裏面に電極部を形成する工程と
を有することを特徴とする。 [Means for Solving the Problems] The present inventionHall element
IsConductivity in through holes penetrating insulated substrate from front to back
A through electrode formed by firing in a state where a metal is inserted,
On the surface of the substrateBeen formedThin film with Hall effect
A magnetic sensing film, and an electrode connecting the magnetic sensing film and the through electrode.
The electrode pattern and the electrode pattern and the magneto-sensitive film.
Protective film,On the back of the substrateBeen formedThe through electrode
Electrodes that communicate withWith the insulating substrate
Using crystallized glass, using finely divided copper as the conductive metal
WasIt is characterized by the following.Furthermore, the Hall element of another invention
The manufacturing method is to penetrate the substrate made of crystallized glass
The process of providing a through hole and filling the through hole with fine copper powder
And then at a predetermined temperature at the same time as the substrate
Baking to form a through electrode, and thereafter,
The process of forming an electrode pattern on the surface and the electrode pattern
Forming a magnetically sensitive film by patterning the
Form a protective film to protect the electrode pattern and the magneto-sensitive film
And forming an electrode portion on the back surface of the substrate.
It is characterized by having.
【０００６】[0006]
【作用】基板の表面に形成したホール効果を有する薄膜
状の感磁膜のホール出力電圧は基板に形成した透孔内の
貫通電極を介して、基板の裏面の電極部に導かれる。基
板の表面には、薄膜状の感磁膜と電極パターン及び保護
膜とが形成されるだけであり、ボンディングワイヤーに
より接続する必要がないため、扁平化が可能になると共
に、被検知体とのギャップを小さくすることができ、大
きなホール出力電圧が得られる。また、基板の裏面に導
かれた電極によりプリント配線基板等に直接実装でき、
実装スペースが小さくなる。The Hall output voltage of the thin-film magneto-sensitive film having the Hall effect formed on the surface of the substrate is guided to the electrode portion on the back surface of the substrate through the through electrode in the through hole formed in the substrate. On the surface of the substrate, only a thin-film magneto-sensitive film, an electrode pattern, and a protective film are formed, and there is no need to connect with a bonding wire. The gap can be reduced, and a large Hall output voltage can be obtained. In addition, it can be directly mounted on a printed wiring board or the like with the electrode led to the back of the board,
Mounting space is reduced.
【０００７】[0007]
【実施例】 以下、図１乃至図４を参照しながら本発明
にかかるホール素子の実施例について説明する。図１に
おいて、基板１０は、結晶化ガラスからなり、四隅の近
傍に表裏方向に貫通する透孔１１が設けられている。こ
の透孔１１内には、微粉銅を充填させた導電性の貫通電
極１２が設けられ、貫通電極１２の上下の端面は基板１
０の表裏面と同一面となるように露出させている。基板
１０の表面には、ホール効果を有する例えばインジュー
ムアンチモン、インジュームヒ素、或いはガリウムヒ素
等からなる薄膜状の感磁膜１３が形成され、さらに、感
磁膜１３と貫通電極１２とを接続する電極パターン１４
を形成し、これら感磁膜１３と電極パターン１４を被膜
する保護膜１５が形成されている。一方、基板１０の裏
面に露出した貫通電極１２の端面には電極部１６を形成
し、さらに電極部１６の表面には、図示しない外部の配
線基板のパターン等に接続するための半田バンプ１７が
形成されている。Hereinafter, an embodiment of a Hall element according to the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, a substrate 10 is made of crystallized glass, and has through holes 11 penetrating in the front and back directions near four corners. A conductive through electrode 12 filled with fine copper powder is provided in the through hole 11, and upper and lower end faces of the through electrode 12
0 is exposed so as to be flush with the front and back surfaces. On the surface of the substrate 10, a thin-film magneto-sensitive film 13 made of, for example, indium antimony, indium arsenic, gallium arsenide, or the like having a Hall effect is formed. Electrode pattern 14
And a protective film 15 for covering the magneto-sensitive film 13 and the electrode pattern 14 is formed. On the other hand, an electrode portion 16 is formed on an end surface of the through electrode 12 exposed on the back surface of the substrate 10, and a solder bump 17 for connecting to a pattern of an external wiring board (not shown) is formed on the surface of the electrode portion 16. Is formed.
【０００８】 次に、かかるホール素子の製造方法の一
例を説明する。まず、基板１０の四隅の近傍に表裏方向
に貫通させて設けた断面円形の透孔１１に、銅を粉砕し
て微小の粒子とした微粉銅を充填し、その後、基板１０
と同時に所定の温度にて焼成して図２に示すような貫通
電極１２を形成する。このとき、基板１０として結晶化
ガラスを用いると、微粉銅と焼成温度がほぼ同じであ
り、しかも結晶化ガラスが収縮を起こすために、焼成さ
れた微粉銅が透孔１１内で圧縮されて基板１０との密着
性を高めることができる。焼成後の基板１０は、貫通電
極１２が突出している場合があるため、表面が平坦にな
るように基板１０の表裏面を研磨する。Next, an example of a method for manufacturing such a Hall element will be described. First, finely divided copper, which is made by pulverizing copper into fine particles, is filled in a through-hole 11 having a circular cross section provided in the vicinity of the four corners of the substrate 10 and penetrating in the front and back directions.
Simultaneously, firing is performed at a predetermined temperature to form a through electrode 12 as shown in FIG. In this case, the use of crystallized glass as the substrate 10, fine copper and firing temperature is approximately the same, yet in order to crystallize the glass causes shrinkage, calcined fines copper is compressed in the through hole 11 substrate 10 can be improved. Since the through electrode 12 may protrude from the fired substrate 10, the front and back surfaces of the substrate 10 are polished so that the surface becomes flat.
【０００９】 次に、次工程にて形成する感磁膜１３や
電極パターン１４とのオーミックコンタクト性を良好に
するため、銅または金等の金属材をスパッタリングによ
って形成し、その後、４個の電極パターン１４を形成す
る。さらに、電極パターン１４の中央部にインジューム
アンチモン等の感磁膜１３を０．５〜２μｍの厚さに蒸
着によって形成しパターニングする。この結果、図３に
示すように感磁膜１３と貫通電極１２（図３では説明の
都合上、貫通電極１２を露出させたが、実際は図１に示
すように電極パターン１４に覆われる）とは電極パター
ン１４を介して接続される。その後、感磁膜１３と電極
パターン１４を保護するために、酸化シリコン（ＳｉＯ
２）を蒸着またはスパッタリングによって保護膜１５を
形成する。さらに、ホール素子の信頼性を高めるため
に、エポキシ樹脂等の樹脂を１０〜３０μｍの厚さで被
覆した保護被覆部１８を設け、耐湿性を向上すると同時
に機械的強度を上げるようにしている。Next, in order to improve ohmic contact with the magneto-sensitive film 13 and the electrode pattern 14 formed in the next step, a metal material such as copper or gold is formed by sputtering, and then four electrodes are formed. The pattern 14 is formed. Further, a magneto-sensitive film 13 of indium antimony or the like is formed at a central portion of the electrode pattern 14 to a thickness of 0.5 to 2 μm by vapor deposition and patterned. As a result, as shown in FIG. 3, the magneto-sensitive film 13 and the through electrode 12 (FIG.
Although the through electrode 12 was exposed for convenience, it is actually shown in FIG.
To be covered by the electrode pattern 14) . Thereafter, in order to protect the magneto-sensitive film 13 and the electrode pattern 14, silicon oxide (SiO 2)
2 ) A protective film 15 is formed by vapor deposition or sputtering. Further, in order to enhance the reliability of the Hall element, a protective coating portion 18 coated with a resin such as an epoxy resin to a thickness of 10 to 30 μm is provided to improve the moisture resistance and the mechanical strength.
【００１０】一方、基板１０の裏面に露出した貫通電極
１２の電極部１６として、導電性を有する導体ペースト
をスクリーン印刷によって電極パッド１６ａを形成し、
さらに、電極パッド１６ａの表面にメッキまたは半田を
印刷し、半田リフローによって半田バンプ１７を形成し
て本発明にかかるホール素子が完成する。On the other hand, as electrode portions 16 of the through electrodes 12 exposed on the back surface of the substrate 10, electrode pads 16a are formed by screen printing a conductive paste having conductivity.
Further, plating or solder is printed on the surface of the electrode pad 16a, and the solder bump 17 is formed by solder reflow, thereby completing the Hall element according to the present invention.
【００１１】 本発明は、上記の実施例に限定されるも
のではなく、保護膜は樹脂を用いずとも、酸化シリコン
等の無機質の膜のみを形成してもよい。また、感磁膜１
３に位置する保護膜上にソフトフェライトからなる磁気
増幅チップを載置して検知磁束を感磁膜１３に導かせ、
ホール素子自体の感度を高めるようにする等、本発明の
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。 The present invention is limited to the above embodiment.
Instead of using a resin for the protective film, silicon oxide
Or the like, only an inorganic film may be formed. In addition, the magneto-sensitive film 1
Magnet consisting of soft ferrite on the protective film located at 3
Place the amplifier chip and guide the detected magnetic flux to the magneto-sensitive film 13,
For example, the sensitivity of the Hall element itself is increased.
Various modifications can be made without departing from the gist.
You.
【００１２】[0012]
【発明の効果】 以上の説明から明らかなように、本発As is clear from the above description, the present invention
明のホール素子は、表裏方向に貫通する透孔を絶縁性のThe bright Hall element has an insulating hole
基板に形成し、この透孔内に導電性金属を用いて貫通電It is formed on a substrate, and a through-electrode is
極を設け、基板の表面には、ホール効果を有する薄膜状A pole is provided and a thin film with a Hall effect is formed on the surface of the substrate.
の感磁膜と、電極パターンとを形成し、基板の裏面にはA magneto-sensitive film and an electrode pattern on the back surface of the substrate
貫通電極と連通する電極部を形成しているので、ボンデSince the electrode section that communicates with the through electrode is formed,
ィングワイヤーにより接続する必要がなく、小型で扁平No need to connect with the wiring, small and flat
なホール素子を得ることができ、かつ、リードフレームHall element can be obtained and lead frame
やリード線が不要なため安価にできる利点がある。まThere is an advantage that the cost can be reduced because no lead wire is required. Ma
た、磁気的な被検知体とのギャップを小さくすることがIn addition, it is possible to reduce the gap with the magnetic sensing object.
でき、大きなホール出力電圧を得ることができる。さらAs a result, a large Hall output voltage can be obtained. Further
に、基板の裏面には電極部が導かれているので、プリンIn addition, since the electrode section is led to the back of the substrate,
ト配線基板等に直接実装できるため実装スペースが小さMounting space is small because it can be mounted directly on a wiring board
くなる利点もある。There is also an advantage.
さらに、本発明のホール素子やホーFurther, the Hall element and the hoe of the present invention
ル素子の製造方法では、基板を結晶化ガラスとし、貫通In the method of manufacturing the element, the substrate is made of crystallized glass,
電極を微粉銅を焼成したものとしたので、貫通電極の形The electrodes are made by firing fine copper powder.
成時に、焼成時間を短縮できると共に、貫通電極と基板During baking, the baking time can be reduced, and the through electrode and substrate
の密着性を高めることができる。また、結晶化ガラスをCan be improved in adhesion. In addition, crystallized glass
焼成したときの取縮率は極めて小さいので、製品寸法のSince the shrinkage ratio after firing is extremely small,
ばらつきが小さくなり、表面に電極パターンを形成するVariations are reduced, forming an electrode pattern on the surface
ときの作業時間を少なくできるものとなる。The working time at the time can be reduced.
さらに、本In addition, the book
発明のホール素子の製造方法では、貫通電極付きの基板In the method for manufacturing a Hall element according to the invention, the substrate with the through electrode is provided.
を形成した後に、基板の表面や裏面に電極パターンや感After forming the electrodes, the electrode pattern and
磁膜等を形成する際、フォトマスク等の位置合わせの調When forming a magnetic film, etc., adjust the alignment of the photomask, etc.
節量が少なくなり、調整のための作業時間を大幅に減少Less effort and much less time for adjustments
させることができる。また、この製造方法で得られるホCan be done. In addition, the heater obtained by this manufacturing method
ール素子は、上述した各種の効果を有するものとなる。The rule element has the various effects described above.
【００１３】[0013]
【図１】本発明にかかるホール素子の一実施例を示す断
面図である。FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a Hall element according to the present invention.
【図２】同上ホール素子における基板を示す斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view showing a substrate in the Hall element.
【図３】同上ホール素子の感磁膜と電極パターンを形成
した状態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a magneto-sensitive film and an electrode pattern of the Hall element are formed.
【図４】本発明にかかる他の実施例を示す斜視図であ
る。FIG. 4 is a perspective view showing another embodiment according to the present invention.
【図５】従来のホール素子を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a conventional Hall element.
【図６】同上ホール素子を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the same Hall element.
１０ 基板 １１ 透孔 １２ 貫通電極 １３ 感磁膜 １４ 電極パターン １５ 保護膜 １６ 電極部DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Through-hole 12 Through-electrode 13 Magnetic-sensitive film 14 Electrode pattern 15 Protective film 16 Electrode part
Claims (2)
内に導電性金属を入れた状態で焼成されて形成された貫
通電極と、前記基板の表面に形成されたホール効果を有
する薄膜状の感磁膜と、この感磁膜と前記貫通電極とを
接続した電極パターンと、この電極パターンと前記感磁
膜を被覆する保護膜と、前記基板の裏面に形成された前
記貫通電極と連通する電極部とを備え、前記絶縁性の基
板として結晶化ガラスを用い、前記導電性金属として微
粉銅を用いたことを特徴とするホール素子。1. A through hole penetrating an insulating substrate in front and back directions.
Formed by sintering with conductive metal inside
A through electrode, a thin-film magneto-sensitive film having a Hall effect formed on the surface of the substrate, an electrode pattern connecting the magneto-sensitive film and the through electrode, and covering the electrode pattern and the magneto-sensitive film. protective film and, and a front <br/> SL through electrode and the electrode portion communicating formed on the back surface of the substrate, the insulating base of
Crystallized glass is used as the plate, and fine particles are used as the conductive metal.
A Hall element using powdered copper .
貫通させて透孔を設ける工程と、その透孔に微粉銅を充
填する工程と、その後、上記基板と同時に所定の温度に
て焼成し貫通電極を形成する工程と、その後、上記基板
の表面に電極パターンを形成する工程と、その電極パタ
ーンに対して感磁膜をパターニングして形成する工程
と、上記電極パターンと上記感磁膜を保護する保護膜を
形成する工程と、上記基板の裏面に電極部を形成する工
程とを有することを特徴とするホール素子の製造方法。 2. A substrate made of crystallized glass in a front-to-back direction.
A step of providing a through-hole by penetrating, and filling the through-hole with fine copper powder.
And then to the specified temperature at the same time as the substrate.
Baking to form through electrodes, and then the substrate
Forming an electrode pattern on the surface of the
Forming a magneto-sensitive film by patterning
And a protective film for protecting the electrode pattern and the magneto-sensitive film.
Forming step and forming an electrode portion on the back surface of the substrate.
And a method of manufacturing a Hall element.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3168976A JP2715016B2 (en) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | Hall element and method of manufacturing hall element |
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|---|---|---|---|
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| JPH04367289A JPH04367289A (en) | 1992-12-18 |
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