本申請是申請日為2015年06月15日、申請?zhí)枮?01510330421.5、發(fā)明名稱為“霍爾傳感器”的申請的分案申請。

本發(fā)明涉及一種霍爾傳感器。

背景技術：

霍爾傳感器正使用于便攜電話的開閉開關、照相機鏡頭的位置檢測等各種領域中。其中，使用了gaas霍爾元件的霍爾傳感器作為溫度依賴性極低的霍爾傳感器在各種場景中被利用。例如，在專利文獻1中，公開了一種具備引線框、gaas霍爾元件以及金屬細線的霍爾傳感器。

專利文獻1：日本特開2013-197386號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

但是，近年來伴隨著電子設備的薄型化，霍爾傳感器的薄型化也在發(fā)展。例如，霍爾傳感器的封裝后的大小(即封裝尺寸)實現(xiàn)了縱1.6mm、橫0.8mm、厚0.38mm。另外，通過進一步使gaas霍爾元件變薄，還能夠將封裝尺寸的厚度設為0.30mm。另外，為了使霍爾傳感器的小型化和薄型化進一步發(fā)展，還考慮省略了島的構造(即無島構造)。

圖7的(a)和(b)是本發(fā)明的比較方式所涉及的霍爾傳感器400的結構例和用于說明問題的概念圖。如圖7的(a)所示，在無島構造中，用模制構件350固定gaas霍爾元件310。另外，在將無島構造的gaas霍爾元件310安裝于布線基板450的情況下，通過焊料(solder)370將引線框320的各引線端子中的從模制構件350露出的背面與布線基板450的布線圖案451連接。

在此，在霍爾傳感器400小型化、薄型化而其投影面積縮小時，引線框320的各引線端子之間的距離變短。由此，在將各引線端子的背面焊接到布線圖案451時，焊料370從引線端子下溢出，到達gaas霍爾元件310下的可能性變高。例如，如圖7的(a)所示，從引線端子325下溢出的焊料370與gaas霍爾元件310的背面接觸的可能性變高。

在從引線端子325下溢出的焊料370與gaas霍爾元件310的背面接觸時，其接觸面成為半導體與金屬的肖特基結。另外，如圖7的(b)所示，在引線端子325是被連接于電源的端子(即電源端子)的情況下，在從電源端子325下溢出的焊料370與gaas霍爾元件310的背面接觸時，上述肖特基結被施加正向偏壓。在此，在如現(xiàn)有技術那樣gaas霍爾元件310厚時，即使向上述肖特基結施加正向偏壓也幾乎沒有電流流過。

然而，在使gaas霍爾元件310變薄時，電阻值與其厚度的減少量成比例地減少。因此，伴隨著gaas霍爾元件310的薄型化，在肖特基結的正向上容易流過電流，容易在電源端子325→焊料370→gaas霍爾元件310→金屬細線343→與接地電位連接的引線端子(即接地端子)327這樣的路徑中流過漏電流。

因此，本發(fā)明是鑒于如上述那樣在使霍爾傳感器的小型化和薄型化發(fā)展的過程中所顯現(xiàn)的問題而形成的，其目的在于提供一種即使在無島構造的霍爾傳感器中使gaas霍爾元件小型化和薄型化的情況下也能夠防止漏電流的增大的霍爾傳感器。

用于解決問題的方案

為了解決上述問題，本發(fā)明的一個方式所涉及的霍爾傳感器的特征在于，具備：gaas霍爾元件，其具備gaas襯底、設置在上述gaas襯底上的感磁部、設置在上述gaas襯底上的多個電極部、以及設置在上述gaas襯底的與設置有上述多個電極部的面相反一側的面?zhèn)鹊谋Ｗo層；多個引線端子，其配置在上述gaas霍爾元件的周圍；導電性連接構件，其將上述多個電極部與上述多個引線端子分別電連接；以及模制構件，其對上述gaas霍爾元件、上述多個引線端子以及上述導電性連接構件進行模制，其中，在將上述多個引線端子所具有的多個面中的、同與上述導電性連接構件連接的面相反一側的面作為上述多個引線端子的第一面時，上述保護層和上述多個引線端子的上述第一面從上述模制構件的同一面露出，上述gaas襯底的電阻率為5.0×10⁷ω·cm以上。

本發(fā)明的第一方式所涉及的霍爾傳感器的特征在于，具備：gaas霍爾元件，其具備gaas襯底、設置在上述gaas襯底上的感磁部、設置在上述gaas襯底上的多個電極部、以及設置在上述gaas襯底的與設置有上述多個電極部的面相反一側的面?zhèn)鹊谋Ｗo層；多個引線端子，其配置在上述gaas霍爾元件的周圍；導電性連接構件，其將上述多個電極部與上述多個引線端子分別電連接；以及模制構件，其對上述gaas霍爾元件、上述多個引線端子以及上述導電性連接構件進行模制，其中，在將上述多個引線端子所具有的多個面中的、同與上述導電性連接構件連接的面相反一側的面作為上述多個引線端子的第一面時，上述保護層和上述多個引線端子的上述第一面從上述模制構件的同一面露出，上述gaas襯底中的碳的濃度為1.5×10¹⁵atoms·cm^-3以上且1.0×10¹⁶atoms·cm^-3以下。

本發(fā)明的第二方式所涉及的霍爾傳感器的特征在于，在第一方式的霍爾傳感器中，上述保護層包含絕緣體。

本發(fā)明的第三方式所涉及的霍爾傳感器的特征在于，在第一或第二方式的霍爾傳感器中，上述gaas襯底的厚度為0.1mm以下。

本發(fā)明的第四方式所涉及的霍爾傳感器的特征在于，在第一或第二方式的霍爾傳感器中，上述保護層是含有導體、絕緣體和半導體中的任一個的膜，或者是含有導體、絕緣體和半導體中的兩個的膜，上述霍爾傳感器是無島構造。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，由于在gaas霍爾元件的襯底中使用了高電阻的gaas襯底，因此即使在無島構造的霍爾傳感器中使gaas霍爾元件薄型化的情況下，也能夠防止漏電流的增大。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的霍爾傳感器100的結構例子的圖。

圖2是表示gaas襯底的電阻值和gaas襯底中的受主雜質的濃度之間的關系的圖。

圖3是按照表示霍爾傳感器100的制造方法的工序順序表示的圖。

圖4是按照表示霍爾傳感器100的制造方法的工序順序表示的圖。

圖5是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的霍爾傳感器裝置200的結構例子的圖。

圖6是用于說明實施方式的效果的圖。

圖7是本發(fā)明的比較方式所涉及的霍爾傳感器400的結構例子和用于說明問題的圖。

附圖標記說明

10：gaas霍爾元件；11：gaas襯底；12：感磁部；13a～13d：電極(多個電極部的一個例子)；20：引線端子；22：引線端子(例如電源端子)；23、25：引線端子；24：引線端子(例如接地端子)；31～34：金屬細線；40：保護層；50：模制構件；60：鍍層；70：焊料；80：耐熱性膜；90：模制模具；91：下模具：92：上模具；93：切割膠帶；100、200：霍爾傳感器；120：引線框；250：布線基板；251：布線圖案。

具體實施方式

本發(fā)明的實施方式所涉及的霍爾傳感器具備：gaas霍爾元件，其具備gaas襯底、設置在gaas襯底上的感磁部、設置在gaas襯底上的多個電極部以及設置在gaas襯底的與設置有多個電極部的面相反一側的面?zhèn)鹊谋Ｗo層；多個引線端子，其配置在gaas霍爾元件的周圍；導電性連接構件，其將多個電極部與多個引線端子分別電連接；模制構件，其對gaas霍爾元件、多個引線端子以及導電性連接構件進行模制。本發(fā)明的實施方式所涉及的霍爾傳感器將多個引線端子所具有的多個面中的、同與導電性連接構件連接的面相反一側的面作為多個引線端子的第一面時，保護層和多個引線端子的第一面從模制構件的同一面露出，gaas襯底的電阻率為5.0×10⁷ω·cm以上。

以下，使用附圖說明本發(fā)明的實施方式。此外，在以下說明的各圖中，對具有相同結構的部分附加相同附圖標記，也有時省略其重復的說明。

(結構)

圖1的(a)～(d)是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的霍爾傳感器100的結構例子的截面圖、俯視圖、仰視圖以及外觀圖。圖1的(a)表示用虛線a-a’切斷圖1的(b)所得的截面。另外，在圖1的(b)中，為了避免附圖的復雜化，省略了模制構件(樹脂構件)來表示。

如圖1的(a)～(d)所示，霍爾傳感器100具備gaas霍爾元件10、引線端子20、多個金屬細線(導電性連接構件)31～34、保護層40、模制構件50、外殼鍍層60。另外，引線端子20具有多個引線端子22～25。

gaas霍爾元件10具備半絕緣性的砷化鎵(gaas)襯底11、包括形成在該gaas襯底11上的半導體薄膜的感磁部12、與感磁部12電連接的電極13a～13d、設置在gaas襯底11的與設置有電極13a～13d的面相反一側的面?zhèn)鹊谋Ｗo層40。感磁部12例如在俯視時是十字(cross)型，在十字的4個前端部上分別設置有電極13a～13d。在俯視時相對的一對電極13a、13c是用于使電流流過霍爾元件的輸入端子，在俯視時與連接電極13a、13c的線正交的方向上相對的另外的一對電極13b、13d是用于從霍爾元件輸出電壓的輸出端子。

gaas襯底11的電阻率為5.0×10⁷ω·cm以上。gaas襯底11的電阻值的上限沒有特別限制，但如果列舉一個例子，可以為10×10⁹ω·cm以下。這樣在本發(fā)明的實施方式中使用高電阻的gaas襯底。

圖2是表示gaas襯底的電阻值與gaas襯底中的受主雜質(即p型雜質)的濃度之間的關系的圖。如圖2所示，gaas襯底的電阻值根據(jù)gaas襯底中的受主雜質的濃度(例如碳：c的濃度)不同而產生很大變化。為了提高gaas襯底的電阻值，只要提高gaas襯底中的受主雜質的濃度(例如c的濃度)即可。例如，為了將gaas襯底11的電阻率設為5.0×10⁷ω·cm以上，只要將gaas襯底11中的c的濃度設為1.5×10¹⁵atoms·cm^-3以上即可。gaas襯底11中的c的濃度的上限例如為1.0×10¹⁶atoms·cm^-3以下。

霍爾傳感器100是無島構造，具有用于獲得與外部的電連接的多個引線端子22～25。如圖1的(b)所示，引線端子22～25被配置在gaas霍爾元件10的周圍(例如霍爾傳感器100的四角附近)。例如，以夾持gaas霍爾元件10相對的方式配置引線端子22和引線端子24。另外，以夾持gaas霍爾元件10相對的方式配置引線端子23和引線端子25。并且，以將引線端子22和引線端子24連接起來的直線(虛擬線)與將引線端子23和引線端子25連接起來的直線(虛擬線)在俯視時交叉的方式分別配置引線端子22～25。引線端子20(引線端子22～25)例如含有銅(cu)等金屬。另外，也可以對引線端子20的表面?zhèn)然虮趁娴囊徊糠诌M行蝕刻(即半蝕刻)。

此外，雖然沒有圖示，但從電連接的觀點出發(fā)，優(yōu)選在引線端子20的表面(圖1的(a)中的上表面?zhèn)?，在被金屬細線31～34連接的引線端子22～25的表面鍍ag。

另外，在其它方式中，也可以是，在引線端子20的至少表面和背面，代替外殼鍍層60而實施鎳(ni)-鈀(pd)-金(au)等的鍍處理。雖然是霍爾傳感器，但由于無島而難以受到作為磁性體的ni鍍膜的影響，因此能夠實施。

金屬細線31～34是將gaas霍爾元件10所具有的電極13a～13d與引線端子22～25分別電連接的導線，例如含有金(au)。如圖1的(b)所示，金屬細線31連接引線端子22和電極13a，金屬細線32連接引線端子23和電極13b。另外，金屬細線33連接引線端子24和電極13c，金屬細線34連接引線端子25和電極13d。

保護層40覆蓋gaas襯底11的與設置有電極13a～13d的面相反一側的面?zhèn)取１Ｗo層40只要能夠保護gaas襯底11則沒有特別限定，可以含有導體、絕緣體和半導體中的至少一個。即，保護層40既可以是含有導體、絕緣體和半導體中的任一個的膜，也可以是含有它們中的兩個以上的膜。作為導體，例如可以考慮銀膏等導電性樹脂等。作為絕緣體，例如可以考慮環(huán)氧系的熱固化型樹脂、包含氧化硅(sio2)作為填料的絕緣膏、氮化硅、二氧化硅等。作為半導體，例如可以考慮粘合si襯底、ge襯底等。但是，從防止漏電流的觀點出發(fā)，優(yōu)選保護層40是絕緣體。通過將保護層40設為包含絕緣體的膜，能夠在保護層40和gaas襯底11的雙方中防止漏電流。另外，保護層40也可以是層疊構造。但是，引線框等用于支承gaas霍爾元件10的金屬制的島不包含在保護層40中。

模制構件50對gaas霍爾元件10、引線端子20以及金屬細線31～34進行模制。換言之，模制構件50覆蓋并保護(即樹脂密封)gaas霍爾元件10、引線端子20的至少表面?zhèn)?即與金屬細線連接的一側的面)以及金屬細線31～34。模制構件50例如含有環(huán)氧系的熱固化型樹脂，耐受回流焊時的高熱。

如圖1的(a)和(c)所示，在霍爾傳感器100的底面?zhèn)?即安裝在布線基板的一側)，各引線端子22～25的第一面(例如背面)的至少一部分和保護層40的至少一部分分別從模制構件50的同一面(例如背面)露出。在此，各引線端子22～25的第一面是各引線端子22～25分別具有的多個面中的、同與金屬細線31～34連接的面相反一側的面。

另外，外殼鍍層60形成在從模制構件50露出的引線端子22～25的背面。外殼鍍層60例如含有錫(sn)等。

(動作)

在使用上述霍爾傳感器100檢測磁(磁場)的情況下，例如將引線端子22與電源電位(+)連接，并且將引線端子24與接地電位(gnd)連接，電流從引線端子22流向引線端子24。而且，測量引線端子23、25之間的電位差v1-v2(＝霍爾輸出電壓vh)。根據(jù)霍爾輸出電壓vh的大小檢測磁場的大小，根據(jù)霍爾輸出電壓vh的正負檢測磁場的方向。

即，引線端子22是用于向gaas霍爾元件10供給規(guī)定電壓的電源用引線端子。引線端子24是用于向gaas霍爾元件10供給接地電位的接地用引線端子。引線端子23、25是用于取出gaas霍爾元件10的霍爾電動勢信號的信號取出用引線端子。

(制造方法)

本發(fā)明的實施方式所涉及的霍爾傳感器的制造方法具備以下工序：準備在基材的一個面形成有多個引線端子的引線框；在基材的一個面的被多個引線端子包圍的區(qū)域載置具有保護層的gaas霍爾元件；用多個導電性連接構件將gaas霍爾元件所具有的多個電極部與多個引線端子分別電連接；用模制構件對基材的載置了gaas霍爾元件的面?zhèn)冗M行模制；以及從模制構件和保護層分離基材，其中，在分離基材的工序中，使保護層和多個引線端子從模制構件露出。此外，具有保護層的gaas霍爾元件是在gaas襯底的與設置有多個電極部的面相反一側的面?zhèn)仍O置有保護層的gaas霍爾元件。

圖3的(a)～(e)和圖4的(a)～(d)是按照表示霍爾傳感器100的制造方法的工序順序表示的俯視圖和截面圖。此外，在圖3的(a)～(e)中，省略了切割的刀片寬度(即切口寬度)的圖示。

如圖3的(a)所示，首先準備上述的形成有引線端子的引線框120。該引線框120是俯視時如圖1的(b)所示的引線端子20在縱方向和橫方向上排列多個的基板。

接著，如圖3的(b)所示，在引線框120的背面?zhèn)?，例如作為基材而粘貼耐熱性膜80的一個面。在該耐熱性膜80的一個面例如涂布絕緣性的粘接層。粘接層的成分例如以硅樹脂為基礎。通過該粘接層容易將引線框120粘貼于耐熱性膜80。通過將耐熱性膜80粘貼在引線框120的背面?zhèn)?，成為從背面?zhèn)扔媚蜔嵝阅?0堵塞引線框120的貫通的貫通區(qū)域的狀態(tài)。

此外，作為基材的耐熱性膜80，優(yōu)選使用具有粘接性并且具有耐熱性的樹脂制的膠帶。

關于粘接性，優(yōu)選粘接層的膠厚度更薄。另外，關于耐熱性，需要耐受約150℃～200℃的溫度。作為這樣的耐熱性膜80，例如能夠使用聚酰亞胺膠帶。聚酰亞胺膠帶具有耐受約280℃高溫的耐熱性。具有這樣的高耐熱性的聚酰亞胺膠帶還能夠耐受在之后的模制、引線接合時所施加的高熱。另外，作為耐熱性膜80，除了聚酰亞胺膠帶以外，還能夠使用以下的膠帶。

聚酯膠帶耐熱溫度：約130℃(但是，根據(jù)使用條件，耐熱溫度達到約200℃)。

特氟龍(注冊商標)膠帶耐熱溫度：約180℃

pps(聚苯硫醚)耐熱溫度：約160℃

玻璃布耐熱溫度：約200℃

nomex(注冊商標)紙耐熱溫度：約150℃～200℃

除此以外，還能夠利用芳綸、縐紋紙作為耐熱性膜80。

接著，如圖3的(c)所示，在耐熱性膜80的具有粘接層的面中的、被引線端子22～25包圍的區(qū)域載置具有保護層40的gaas霍爾元件10(即進行小片接合)。在此，以使保護層40與耐熱性膜80的具有粘接層的面相對的方式進行小片接合。

接著，如圖3的(d)所示，將金屬細線31～34的一端分別與各引線端子22～25連接，將金屬細線31～34的另一端分別與電極13a～13d連接(即進行引線接合)。并且，如圖3的(e)所示，形成模制構件50(即進行樹脂模制)。例如使用傳遞模塑技術進行該樹脂模制。

例如如圖4的(a)所示，準備具備下模具91和上模具92的模制模具90，將引線接合后的引線框120配置在該模制模具90的模腔內。接著，向模腔內且耐熱性膜80的具有粘接層的面(即與引線框120粘接的面)的一側注入加熱熔融的模制構件50來填充。由此，對gaas霍爾元件10、引線框120以及金屬細線31～34進行模制。即，用模制構件50覆蓋并保護gaas霍爾元件10、引線框120的至少表面?zhèn)纫约敖饘偌毦€31～34。如果模制構件50進一步加熱并固化，則從模制模具取出該模制構件50。此外，也可以在樹脂密封后任意的工序中在模制構件50的表面例如標記符號等(未圖示)。

接著，如圖4的(b)所示，從模制構件50剝離耐熱性膜80。由此，使gaas霍爾元件10的保護層40從模制構件50露出。然后，如圖4的(c)所示，對引線框120的從模制構件50露出的面(至少各引線端子22～25的從模制構件50露出的背面)實施外殼鍍處理，來形成外殼鍍層60。

接著，如圖4的(d)所示，將切割膠帶93粘貼在模制構件50的上表面(即霍爾傳感器100的具有外殼鍍層60的面的相反側的面)。并且，使刀片例如沿著圖3的(e)所示的虛擬的雙點劃線相對于引線框120相對地移動，來切斷模制構件50和引線框120(即進行切割)。也就是說，將模制構件50和引線框120按多個gaas霍爾元件10的每一個來進行切割而單片化。如圖4的(d)所示，切割后的引線框成為引線端子20。

經過以上的工序，完成圖1的(a)～(d)所示的霍爾傳感器100。

圖5是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的霍爾傳感器裝置200的結構例子的截面圖。在完成霍爾傳感器100后，例如如圖5所示準備布線基板250，將霍爾傳感器100安裝在該布線基板250的一個面。在該安裝工序中，例如通過焊料70將各引線端子22～25中的從模制構件50露出并且被外殼鍍層60覆蓋的背面與布線基板250的布線圖案251連接。該焊接例如能夠以回流焊方式進行。

回流焊方式是如下的一種方法：在布線圖案251上涂布(即印刷)焊料膏，以使外殼鍍層60重疊在該焊料膏上的方式將霍爾傳感器100配置在布線基板250上，在該狀態(tài)下對焊料膏加熱來熔化焊料。經過安裝工序，如圖5所示，完成霍爾傳感器裝置200，該霍爾傳感器裝置200具備霍爾傳感器100、安裝有霍爾傳感器100的布線基板250、以及將霍爾傳感器100的各引線端子22～25與布線基板250的布線圖案251電連接的焊料70。

(實施方式的效果)

本發(fā)明的實施方式起到以下的效果。

在無島構造的霍爾傳感器100中，在gaas霍爾元件的襯底中使用電阻率為5.0×10⁷ω·cm以上的高電阻的gaas襯底。由此，在將霍爾傳感器100安裝在布線基板250時，例如能夠抑制在焊料70從連接于電源電位的引線端子(即電源端子)22下溢出到gaas霍爾元件10的下方的情況下流過的漏電流增大。也就是說，例如如圖6所示，在電流沿電源端子22→金屬細線31→電極13a→感磁部12→電極13c→金屬細線33→引線端子24的方向流過的情況下，如果霍爾元件10的厚度薄，則在電源端子22→焊料70→霍爾元件10→金屬細線33→引線端子24的路徑上容易流過漏電流。但是，本發(fā)明的實施方式在gaas霍爾元件的襯底中使用高電阻的gaas襯底，因此能夠防止該漏電流的增大。

本發(fā)明的實施方式能夠特別地應用于漏電流容易流過的gaas霍爾元件的襯底為0.1mm以下的情況。即使在無島構造的霍爾傳感器中使gaas霍爾元件小型化和薄型化的情況下，也能夠防止漏電流的增大。

<其它>

本發(fā)明并不限于以上記載的各實施方式。根據(jù)本領域技術人員的知識能夠對各實施方式施加設計上的變更等，施加了這樣的變更后的方式也包含在本發(fā)明的范圍中。