特許 6491441 ホールセンサ基板構造およびホールセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6491441

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】ホールセンサ基板構造およびホールセンサ

(51)【国際特許分類】

   H01L 43/06 20060101AFI20190318BHJP

   H01L 43/04 20060101ALI20190318BHJP

【ＦＩ】

   H01L43/06 S

   H01L43/06 Z

   H01L43/04

【請求項の数】28

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-181073(P2014-181073)

(22)【出願日】2014年9月5日

(65)【公開番号】特開2016-58421(P2016-58421A)

(43)【公開日】2016年4月21日

【審査請求日】2017年8月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000116024

【氏名又は名称】ローム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100133514

【弁理士】

【氏名又は名称】寺山 啓進

(74)【代理人】

【識別番号】100122910

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 広之

(72)【発明者】

【氏名】湯地 洋行

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼水 大樹

【審査官】 上田 智志

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−２９９２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２５５７９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０８−０６４８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１０６９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３８４０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６９１０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ４３／０４，４３／０６

Ｇ０１Ｒ ３３／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に配置された感磁層と、
前記感磁層上に配置された第１磁性薄膜と、
前記基板と前記感磁層との間に配置された第２磁性薄膜と
を備えることを特徴とするホールセンサ基板構造。

【請求項2】

前記基板は、半導体基板若しくは磁性体基板を備えることを特徴とする請求項１に記載のホールセンサ基板構造。

【請求項3】

前記基板は、ＧａＡｓ基板、ＩｎＡｓ基板、またはＳｉ基板のいずれかを備えることを特徴とする請求項１に記載のホールセンサ基板構造。

【請求項4】

前記感磁層は、半導体層若しくは磁性体層を備えることを特徴とする請求項１に記載のホールセンサ基板構造。

【請求項5】

前記感磁層は、ＧａＡｓ層、またはＩｎＡｓ層を備えることを特徴とする請求項１に記載のホールセンサ基板構造。

【請求項6】

前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、磁性半導体、酸化物磁性体若しくは金属膜のいずれかを備えることを特徴とする請求項１に記載のホールセンサ基板構造。

【請求項7】

基板と、
前記基板上に配置された感磁層と、
前記感磁層上に配置された第１磁性薄膜と、
前記基板と前記感磁層との間に配置された第２磁性薄膜と
を備えるホールセンサ基板構造であって、
前記基板は、ＧａＡｓ基板を備え、
前記感磁層は、ＧａＡｓ層を備え、
前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、ＧａＭｎＡｓ層を備えることを特徴とするホールセンサ基板構造。

【請求項8】

基板と、
前記基板上に配置された感磁層と、
前記感磁層上に配置された第１磁性薄膜と、
前記基板と前記感磁層との間に配置された第２磁性薄膜と
を備えるホールセンサ基板構造であって、
前記基板は、ＩｎＡｓ基板を備え、
前記感磁層は、ＩｎＡｓ層を備え、
前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、ＩｎＭｎＡｓ層を備えることを特徴とするホールセンサ基板構造。

【請求項9】

前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、フェライトを備えることを特徴とする請求項１に記載のホールセンサ基板構造。

【請求項10】

前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、Ｃｏ基合金、鉄合金、もしくは磁性体ナノ粒子層のいずれかを備えることを特徴とする請求項１に記載のホールセンサ基板構造。

【請求項11】

基板と、
前記基板上に配置された感磁層と、
前記感磁層上に配置された第１磁性薄膜と、
前記基板と前記感磁層との間に配置された第２磁性薄膜と、
前記第１磁性薄膜上に配置された絶縁層と、
前記感磁層上に配置されたパッド電極と
を備えることを特徴とするホールセンサ。

【請求項12】

前記感磁層と前記第２磁性薄膜の側面に段差構造を備え、
前記パッド電極は、前記段差構造の側面および段差底面の前記基板上に延在して配置されることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項13】

前記感磁層は平坦化構造を備え、
前記パッド電極は、前記感磁層上に延在して配置されることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項14】

前記感磁層は平坦化構造を備え、
前記パッド電極は、前記第１磁性薄膜上に延在して配置されることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項15】

前記基板は、半導体基板若しくは磁性体基板を備えることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項16】

前記基板は、ＧａＡｓ基板、ＩｎＡｓ基板、またはＳｉ基板のいずれかを備えることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項17】

前記感磁層は、半導体層若しくは磁性体層を備えることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項18】

前記感磁層は、ＧａＡｓ層、またはＩｎＡｓ層を備えることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項19】

前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、磁性半導体、酸化物磁性体若しくは金属膜のいずれかを備えることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項20】

前記基板は、ＧａＡｓ基板を備え、
前記感磁層は、ＧａＡｓ層を備え、
前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、ＧａＭｎＡｓ層を備えることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項21】

前記基板は、ＩｎＡｓ基板を備え、
前記感磁層は、ＩｎＡｓ層を備え、
前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、ＩｎＭｎＡｓ層を備えることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項22】

前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、フェライトを備えることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項23】

前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、Ｃｏ基合金、鉄合金、もしくは磁性体ナノ粒子層のいずれかを備えることを特徴とする請求項１１に記載のホールセンサ。

【請求項24】

前記パッド電極は、クロスバー形状に接続されたことを特徴とする請求項１１〜２３のいずれか１項に記載のホールセンサ。

【請求項25】

前記パッド電極は、第１パッド電極、第２パッド電極、第３パッド電極および第４パッド電極を備え、
前記第４パッド電極から前記第２パッド電極方向に電流Ｉ_Hを導通し、前記ホールセンサ中央部に印加される磁場をＢ_Oとすると、前記第１パッド電極と前記第３パッド電極と間には、材料および幾何学的寸法によって決まる定数である積感度をＫ_Hとすると、
Ｖ_H＝Ｋ_H×Ｉ_H×Ｂ_O
で表される出力ホール電圧Ｖ_Hが発生することを特徴とする請求項２４に記載のホールセンサ。

【請求項26】

第１リードフレームおよび第３リードフレームと、
前記第３リードフレーム上に配置された基板と、
前記基板上に配置された感磁層と、
前記感磁層上に配置された第１磁性薄膜と、
前記基板と前記感磁層との間に配置された第２磁性薄膜と、
前記第１磁性薄膜上に配置された絶縁層と、
前記感磁層上に配置された第１パッド電極、第２パッド電極、第３パッド電極および第４パッド電極と、
前記第１リードフレームと前記第１パッド電極との間に接続された第１ボンディングワイヤと、
前記第３リードフレームと前記第３パッド電極との間に接続された第３ボンディングワイヤと、
素子全体をパッケージ封止する樹脂封止層と
を備えることを特徴とするホールセンサ。

【請求項27】

前記第１パッド電極、前記第２パッド電極、前記第３パッド電極および前記第４パッド電極は、クロスバー形状に接続されたことを特徴とする請求項２６に記載のホールセンサ。

【請求項28】

前記第４パッド電極から前記第２パッド電極方向に電流Ｉ_Hを導通し、前記ホールセンサ中央部に印加される磁場をＢ_Oとすると、前記第１パッド電極と前記第３パッド電極と間には、材料および幾何学的寸法によって決まる定数である積感度をＫ_Hとすると、
Ｖ_H＝Ｋ_H×Ｉ_H×Ｂ_O
で表される出力ホール電圧Ｖ_Hが発生することを特徴とする請求項２７に記載のホールセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施の形態は、ホールセンサ基板構造およびホールセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、我々の身の回りにあるビデオ、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、エアコン、洗濯機、自動車などには、ＩｎＳｂやＩｎＡｓ、ＧａＡｓなどの薄膜や超薄膜を用いたホール素子が磁気センサとして多数使われている。中でも電子移動度が大きいＩｎＳｂの単結晶や薄膜は、ホール素子へ応用するために研究され、実際に適用されている。

【0003】

ホール素子は、小型で、半導体のホール効果を利用して磁束密度を高感度で検出し、電圧信号として出力する磁気センサである。この電圧信号は、ホール電圧と呼ばれ、検出磁界の磁束密度に比例する。磁気信号を電気信号に変換するため磁電変換素子とも呼ばれる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−２６５９９６号公報

【特許文献2】特開２００４−２６５９９７号公報

【特許文献3】特開２００４−２６５９９８号公報

【特許文献4】特開平１１−１１８８９５号公報

【特許文献5】特開平０８−９７４８６号公報

【特許文献6】特開平０５−１４５１４０号公報

【特許文献7】特開２００５−３３７８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本実施の形態は、集磁効果により感度が向上可能でかつ小型化されたホールセンサ基板構造およびホールセンサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施の形態の一態様によれば、基板と、前記基板上に配置された感磁層と、前記感磁層上に配置された第１磁性薄膜と、前記基板と前記感磁層との間に配置された第２磁性薄膜とを備えるホールセンサ基板構造が提供される。また、本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板上に配置された感磁層と、前記感磁層上に配置された第１磁性薄膜と、前記基板と前記感磁層との間に配置された第２磁性薄膜とを備えるホールセンサ基板構造であって、前記基板は、ＧａＡｓ基板を備え、前記感磁層は、ＧａＡｓ層を備え、前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、ＧａＭｎＡｓ層を備えるホールセンサ基板構造が提供される。また、本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板上に配置された感磁層と、前記感磁層上に配置された第１磁性薄膜と、前記基板と前記感磁層との間に配置された第２磁性薄膜とを備えるホールセンサ基板構造であって、前記基板は、ＩｎＡｓ基板を備え、前記感磁層は、ＩｎＡｓ層を備え、前記第１磁性薄膜若しくは前記第２磁性薄膜は、ＩｎＭｎＡｓ層を備えることを特徴とするホールセンサ基板構造が提供される。

【0007】

本実施の形態の他の態様によれば、基板と、前記基板上に配置された感磁層と、前記感磁層上に配置された第１磁性薄膜と、前記基板と前記感磁層との間に配置された第２磁性薄膜と、前記第１磁性薄膜上に配置された絶縁層と、前記感磁層上に配置されたパッド電極とを備えるホールセンサが提供される。

【0008】

本実施の形態の他の態様によれば、第１リードフレームおよび第３リードフレームと、前記第３リードフレーム上に配置された基板と、前記基板上に配置された感磁層と、前記感磁層上に配置された第１磁性薄膜と、記基板と前記感磁層との間に配置された第２磁性薄膜と、前記第１磁性薄膜上に配置された絶縁層と、前記感磁層上に配置された第１パッド電極、第２パッド電極、第３パッド電極および第４パッド電極と、前記第１リードフレームと前記第１パッド電極との間に接続された第１ボンディングワイヤと、前記第３リードフレームと前記第３パッド電極との間に接続された第３ボンディングワイヤと、素子全体をパッケージ封止する樹脂封止層とを備えるホールセンサが提供される。

【発明の効果】

【0009】

本実施の形態によれば、集磁効果により感度が向上可能でかつ小型化されたホールセンサ基板構造およびホールセンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態に係るホールセンサ基板構造の模式的断面構造図。

【図2】実施の形態に係るホールセンサ基板構造の別の模式的断面構造図。

【図3】実施の形態に係るホールセンサ基板構造のさらに別の模式的断面構造図。

【図4】実施の形態に係るホールセンサの模式的平面パターン構成図。

【図5】実施の形態に係るホールセンサであって、図４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造例１。

【図6】実施の形態に係るホールセンサであって、図４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造例２。

【図7】実施の形態に係るホールセンサであって、図４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造例３。

【図8】パッケージ封止された実施の形態に係るホールセンサの模式的断面構造図。

【図9】（ａ）一様磁場中の非磁性体による磁束の様子を示す模式図、（ｂ）一様磁場中の磁性体による磁束の変化の様子を示す模式図。

【図10】実施の形態に係るホールセンサに適用可能なＧａＡｓエピタキシャル層／ＧａＡｓ基板の模式的断面構造図。

【図11】実施の形態に係るホールセンサにおけるホール効果の説明図。

【図12】比較例に係るホールセンサの模式的断面構造図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

次に、図面を参照して、本実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

【0012】

又、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0013】

[比較例]
比較例に係るホールセンサ１Ａの模式的断面構造は、図１２に示すように表される。

【0014】

比較例に係るホールセンサ１Ａは、図１２に示すように、基板１０Ａと、基板１０Ａ上に配置された感磁層１４Ａと、感磁層１４Ａ上に貼り付けにより配置された第１磁性体１６₂Ａと、基板１０Ａの第１磁性体１６₂Ａと対向する裏面に貼り付けにより配置された第２磁性体１６₁Ａとを備える。第１磁性体１６₂Ａおよび第２磁性体１６₁Ａは、感磁層１４Ａとは別の部材であって、外部から組み立て時の貼り付けにより接着モールド樹脂２８Ａなどにより固定されている。ここで、基板１０Ａは、ＧａＡｓ基板若しくは磁性体基板などで形成され、感磁層１４Ａは、ＧａＡｓ層もしくはＩｎＡｓ層などで形成される。

【0015】

比較例に係るホールセンサ１Ａにおいては、感磁層１４Ａ／基板１０Ａを上下から相対的に厚い第１磁性体１６₂Ａ・第２磁性体１６₁Ａで挟み、貼り付ける工程を要し、そのためのウェハ処理工程が必要である。磁性体（フェライト）１６₂Ａ・１６₁Ａがモールド時に基板からはがれるなどの実装時の不良が発生しやすく、そのための特殊なモールド材を必要としている。

【0016】

[ホールセンサ基板構造]
実施の形態に係るホールセンサ基板構造の模式的断面構造は、図１〜図３に示すように表される。

【0017】

実施の形態に係るホールセンサ基板構造２は、図１に示すように、基板１０と、基板１０上に配置された感磁層１４と、感磁層１４上に配置された第１磁性薄膜１６とを備える。

【0018】

また、図２に示すように、基板１０と感磁層１４との間に配置された第２磁性薄膜１２を備えていても良い。

【0019】

また、実施の形態に係るホールセンサ基板構造２は、図３に示すように、基板１０の感磁層１４と対向する裏面に配置された第２磁性薄膜１２を備えていても良い。

【0020】

ここで、基板１０は、ＧａＡｓ基板、ＩｎＡｓ基板、Ｓｉ基板、その他の半導体基板若しくは磁性体基板を備えていても良い。

【0021】

また、感磁層１４は、ＧａＡｓ層、ＩｎＡｓ層、その他の半導体層若しくは磁性体層を備えていても良い。

【0022】

また、基板１０としてＳｉ基板を適用し、感磁層１４としてＧａＡｓ層、ＩｎＡｓ層などを適用して、ヘテロエピタキシャル構造を形成しても良い。

【0023】

また、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、磁性半導体、酸化物磁性体若しくは金属膜のいずれかを備えていても良い。

【0024】

また、基板１０は、ＧａＡｓ基板を備え、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、ＧａＭｎＡｓ層を備えていても良い。ＧａＭｎＡｓ層は、ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長することができる。製法は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）や有機金属気相堆積法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）などを適用可能である。

【0025】

また、基板１０は、ＩｎＡｓ基板を備え、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、ＩｎＭｎＡｓ層を備えていても良い。ＩｎＭｎＡｓ層は、ＩｎＡｓ基板上にエピタキシャル成長することができる。製法は、ＭＢＥやＭＯＣＶＤなどを適用可能である。

【0026】

また、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、一般的なフェライトと呼ばれる酸化物半導体を備えていても良い。製膜方法としては、スパッタリング技術などを適用可能である。また、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、その他の磁性化合物を薄膜で成膜しても良い。

【0027】

また、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、Ｃｏ基合金、鉄合金、もしくは磁性体ナノ粒子層を備えていても良い。

【0028】

実施の形態に係るホールセンサ基板構造は、感磁層を薄膜磁性材料で挟み、若しくは感磁層の片側のみ積層させることで、集磁効果により感度や指向性を向上させることができる。また、貼り付けや、特殊モード材を不要とし、外部磁性体を不要とし、小型化することができる。

【0029】

[ホールセンサ]
実施の形態に係るホールセンサ１の模式的平面パターン構成は、図４に示すように表される。また、実施の形態に係るホールセンサであって、図４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造例１は、図５に示すように表され、図４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造例２は、図６に示すように表され、図４のＩ−Ｉ線に沿う模式的断面構造例３は、図７に示すように表される。

【0030】

実施の形態に係るホールセンサ１は、図４〜図７に示すように、基板１０と、基板１０上に配置された感磁層１４と、感磁層１４上に配置された第１磁性薄膜１６と、第１磁性薄膜１６上に配置された絶縁層２２と、感磁層１４上に配置され、クロスバー形状に接続された第１パッド電極Ｐ１（２４）・第３パッド電極Ｐ３（２６）および第２パッド電極Ｐ２・第４パッド電極Ｐ４とを備える。

【0031】

ここで、実施の形態に係るホールセンサ１は、図４〜図７に示すように、基板１０と感磁層１４との間に配置された第２磁性薄膜１２を備えていても良い。

【0032】

また、実施の形態に係るホールセンサ１は、図３に示されたホールセンサ基板構造２と同様に、基板１０の感磁層１４と対向する裏面に配置された第２磁性薄膜１２を備えていても良い。

【0033】

（構造例１：図５）
構造例１では、図５に示すように、感磁層１４と第２磁性薄膜１２の側面に段差構造を備え、第１パッド電極Ｐ１（２４）・第３パッド電極Ｐ３（２６）は、感磁層１４上に配置されると共に、段差構造の側面および段差底面の基板１０上に配置された絶縁層２２を介して延在して配置されている。

【0034】

（構造例２：図６）
構造例２では、図６に示すように、感磁層１４は平坦化構造を備え、第１パッド電極Ｐ１（２４）・第３パッド電極Ｐ３（２６）は、感磁層１４上に配置されると共に、感磁層１４上に配置された絶縁層２２上に延在して配置されている。

【0035】

（構造例３：図７）
構造例３では、図７に示すように、感磁層１４は平坦化構造を備え、第１パッド電極Ｐ１（２４）・第３パッド電極Ｐ３（２６）は、感磁層１４上に配置されると共に、感磁層１４上に配置された絶縁層２２／第１磁性薄膜１６上に延在して配置されている。

【0036】

実施の形態に係るホールセンサ１において、基板１０は、ＧａＡｓ基板、ＩｎＡｓ基板、Ｓｉ基板、その他の半導体基板若しくは磁性体基板を備えていても良い。

【0037】

また、実施の形態に係るホールセンサ１において、感磁層１４は、ＧａＡｓ層、ＩｎＡｓ層、その他の半導体層若しくは磁性体層を備えていても良い。

【0038】

また、実施の形態に係るホールセンサ１において、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、磁性半導体、酸化物磁性体若しくは金属膜のいずれかを備えていても良い。

【0039】

また、実施の形態に係るホールセンサ１において、基板１０は、ＧａＡｓ基板を備え、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、ＧａＭｎＡｓ層を備えていても良い。

【0040】

また、実施の形態に係るホールセンサ１において、基板１０は、ＩｎＡｓ基板を備え、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、ＩｎＭｎＡｓ層を備えていても良い。

【0041】

また、実施の形態に係るホールセンサ１において、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、フェライトを備えていても良い。

【0042】

また、実施の形態に係るホールセンサ１において、第１磁性薄膜１６若しくは第２磁性薄膜１２は、Ｃｏ基合金、鉄合金、もしくは磁性体ナノ粒子層を備えていても良い。

【0043】

実施の形態に係るホールセンサは、感磁層を薄膜磁性材料で挟み、若しくは感磁層の片側のみ積層させることで、集磁効果により感度や指向性を向上させることができる。また、貼り付けや、特殊モード材を不要とし、外部磁性体を不要とし、小型化することができる。

【0044】

[パッケージ封止構造]
パッケージ封止された実施の形態に係るホールセンサ１の模式的断面構造は、図８に示すように表される。

【0045】

パッケージ封止された実施の形態に係るホールセンサ１は、図８に示すように、第１リードフレーム３４および第３リードフレーム３６と、第３リードフレーム３６上に配置された基板１０と、基板１０上に配置された感磁層１４と、感磁層１４上に配置された第１磁性薄膜１６と、第１磁性薄膜１６上に配置された絶縁層２２と、感磁層１４上に配置され、クロスバー形状に接続された第１パッド電極２４、第２パッド電極、第３パッド電極２６および第４パッド電極と、第１リードフレーム３４と第１パッド電極２４との間に接続された第１ボンディングワイヤ３０₁と、第３リードフレーム３６と第３パッド電極２６との間に接続された第３ボンディングワイヤ３０₃と、素子全体をパッケージ封止する樹脂封止層２８とを備える。なお、図８において、ワイヤ接続部３０Ｂ・３２Ｂはボンディングに伴うワイヤボール若しくは半田ボールを示す。

【0046】

さらに、パッケージ封止された実施の形態に係るホールセンサ１は、図８に示すように、基板１０と感磁層１４との間に配置された第２磁性薄膜１２を備える。

【0047】

第２パッド電極・第４パッド電極についても、図示は省略するが、第２リードフレーム・第４リードフレームに第２ボンディングワイヤ・第４ボンディングワイヤを介して接続される。

【0048】

また、パッケージ封止された実施の形態に係るホールセンサ１は、図８に示すように、基板１０の感磁層１４と対向する裏面に配置された第２磁性薄膜１２を備えていても良い。

【0049】

また、パッケージ封止された実施の形態に係るホールセンサ１は、図８の構造例では、図５に示された構造例１を備えるが、他の構造例２・３を備えていても良い。

【0050】

実施の形態に係るホールセンサ１は、図８に示すように、フェライトなどの磁性体を外部から貼り付けることもないため、薄層化され、面実装可能であり、パッケージを小型化することができる。

【0051】

[集磁効果]
一様な磁界Ｈ中の非磁性体５０による磁束５２は模式的に図９（ａ）に示すように表され、一様な磁界Ｈ中の磁性体５６による磁束５４は模式的に図９（ｂ）に示すように表される。

【0052】

一様な磁界Ｈ中に非磁性体５０を挿入した場合には、一様な磁界Ｈは乱されることなく、非磁性体５０の挿入前後で、磁束５２は変化しない。

【0053】

一方、一様な磁界Ｈ中に磁性体５６を挿入した場合には、磁束５４が磁性体５６に吸い寄せられるようになる。このように磁性体５６の基本的性質は、外部の磁力線の束（磁束５４）をより多く集めることができるという集磁効果を発揮する点にある。磁性体５６の内部では、外部よりも磁力線の束（磁束５４）の密度は高くなる。

【0054】

実施の形態に係るホールセンサは、感磁層を薄膜磁性材料で挟み、若しくは感磁層の片側のみ積層させることで、集磁効果により感度や指向性を向上させることができる。

【0055】

（エピタキシャル成長基板）
実施の形態に係るホールセンサ１に適用可能なＧａＡｓエピタキシャル層１１／ＧａＡｓ基板１０の模式的断面構造は、図１０に示すように表される。ＧａＡｓエピタキシャル成長層１１は、上記の実施の形態に係るホールセンサ１における感磁層１４として動作する。ＧａＡｓエピタキシャル成長層１１は、例えば、１×１０¹⁶〜５×１０¹⁷ｃｍ_-³程度にドーピングされ、抵抗値コントロールを実施している。ＧａＡｓエピタキシャル成長層１１の不純物密度を制御して、抵抗値を制御することによって、集磁効果による感度を制御することができる。

【0056】

[ホール効果]
実施の形態に係るホールセンサ１におけるホール効果の説明図は、図１１に示すように表される。

【0057】

実施の形態に係るホールセンサ１において、パッド電極Ｐ４からパッド電極Ｐ２方向に電流Ｉ_Hを導通し、ホールセンサ中央部に印加される磁場（磁束密度）をＢ_Oとすると、パッド電極Ｐ１・Ｐ３間には、積感度をＫ_Hとすると、次式で表される出力ホール電圧Ｖ_Hが発生する。

【0058】

Ｖ_H＝Ｋ_H×Ｉ_C×Ｂ_O （１）

ここで、積感度Ｋ_Hは、材料および幾何学的寸法によって決まる定数である。

【0059】

以上説明したように、本実施の形態によれば、集磁効果により感度が向上可能でかつ小型化されたホールセンサ基板構造およびホールセンサを提供することができる。

【0060】

[その他の実施の形態]
上記のように、本実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、本実施の形態を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

【0061】

このように、本実施の形態はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本実施の形態のホールセンサは、ビデオ、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、エアコン、洗濯機、自動車などに適用可能であり、特にブラシレスモータのロータ位置検出素子に適用可能である。

【符号の説明】

【0063】

１、１Ａ…ホールセンサ
２…ホールセンサ基板構造
１０…基板
１１…エピタキシャル層
１２、１６…磁性薄膜
１４…感磁層
２２…絶縁層
２４、２６、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４…パッド電極
２８…樹脂封止層
３０₁、３０₃…ボンディングワイヤ
３０Ｂ、３２Ｂ…ワイヤ接続部
３４、３６…リードフレーム（電極端子）
５０…非磁性体
５２、５４…磁力線
５６…磁性体
Ｈ…磁界
Ｂ_O…印加される磁場（磁束密度）
I_H…電流
Ｖ_H…出力ホール電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】