JP3206027B2 - 微小電流センサ - Google Patents
微小電流センサInfo
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- JP3206027B2 JP3206027B2 JP19243691A JP19243691A JP3206027B2 JP 3206027 B2 JP3206027 B2 JP 3206027B2 JP 19243691 A JP19243691 A JP 19243691A JP 19243691 A JP19243691 A JP 19243691A JP 3206027 B2 JP3206027 B2 JP 3206027B2
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- magnetic field
- coil pattern
- current sensor
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁界検出素子を用いた
微小電流センサに関するものである。
微小電流センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６には従来の微小電流センサの概略の
構成図が示されている。同図において、微小電流センサ
10はＣ字型鉄心２のギャップ部分11にホール素子１を配
置した構成からなり、鉄心２には微小電流を流す導線３
がコイル状に巻かれている。この微小電流センサ10は鉄
心２に巻かれているコイル12の導線３に電流を流すこと
によって鉄心２に磁界を発生させ、その磁界をホール素
子１で検出するものである。
構成図が示されている。同図において、微小電流センサ
10はＣ字型鉄心２のギャップ部分11にホール素子１を配
置した構成からなり、鉄心２には微小電流を流す導線３
がコイル状に巻かれている。この微小電流センサ10は鉄
心２に巻かれているコイル12の導線３に電流を流すこと
によって鉄心２に磁界を発生させ、その磁界をホール素
子１で検出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の微小電流センサ
10は鉄心２とホール素子１との組み合わせによって構成
されており、その鉄心２は微小電流であってもそれを検
出できるようにホール素子１に大きな磁界が加わるよう
に設けられるもので、必須の構成要素となっている。し
かし、鉄心２はホール素子１に比較して非常に大きく、
そのために、微小電流センサ10も鉄心２の大きさに左右
されて、大きくなるという問題がある。
10は鉄心２とホール素子１との組み合わせによって構成
されており、その鉄心２は微小電流であってもそれを検
出できるようにホール素子１に大きな磁界が加わるよう
に設けられるもので、必須の構成要素となっている。し
かし、鉄心２はホール素子１に比較して非常に大きく、
そのために、微小電流センサ10も鉄心２の大きさに左右
されて、大きくなるという問題がある。
【０００４】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、鉄心を用いることな
く微小電流を効果的に検出できる小型の微小電流センサ
を提供することにある。
なされたものであり、その目的は、鉄心を用いることな
く微小電流を効果的に検出できる小型の微小電流センサ
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、基板上に十字型パターンのホール素子と通電に
よって磁界を発生させる渦巻き平面状のコイルパターン
とが絶縁膜を介して一体的に積層形成され、前記コイル
パターンの渦巻き中心部を前記ホール素子の十字型パタ
ーンの中心部にほぼ一致させてホール素子の中心に大き
な磁界を発生させることを特徴として構成されている。
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明は、基板上に十字型パターンのホール素子と通電に
よって磁界を発生させる渦巻き平面状のコイルパターン
とが絶縁膜を介して一体的に積層形成され、前記コイル
パターンの渦巻き中心部を前記ホール素子の十字型パタ
ーンの中心部にほぼ一致させてホール素子の中心に大き
な磁界を発生させることを特徴として構成されている。
【０００６】
【作用】上記構成の本発明において、コイルパターンに
微小電流が流れると、フレミングの右手の法則によって
電流の流れに対して直角方向、つまり、ホール素子を貫
通する方向に磁界が発生する。ホール素子はこの磁界を
受けて磁界の大きさに対応する電圧等の信号を電流検出
信号として出力する。
微小電流が流れると、フレミングの右手の法則によって
電流の流れに対して直角方向、つまり、ホール素子を貫
通する方向に磁界が発生する。ホール素子はこの磁界を
受けて磁界の大きさに対応する電圧等の信号を電流検出
信号として出力する。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１には本発明に係る微小電流センサの構造図が
示されている。同図において微小電流センサ１０は基板
６上に磁界を検出する磁界検出素子としてのホール素子
１３を十字型パターンによって形成し、このホール素子
１３の十字型パターン上に絶縁膜７を被覆する。そし
て、絶縁膜７上に渦巻き状のコイルパターン５が平面パ
ターン（平面状パターン）として形成され、このコイル
パターン５上に絶縁膜８を塗布し、この絶縁膜８上にコ
イルパターン５と接続する引き出し端子９を設けた構造
となっている。図１の（ａ）は微小電流センサ１０の構
成を理解し易いように絶縁膜７および８を透明とし、コ
イルパターン５の中心取り出し端子９を省略した状態で
示してある。
する。図１には本発明に係る微小電流センサの構造図が
示されている。同図において微小電流センサ１０は基板
６上に磁界を検出する磁界検出素子としてのホール素子
１３を十字型パターンによって形成し、このホール素子
１３の十字型パターン上に絶縁膜７を被覆する。そし
て、絶縁膜７上に渦巻き状のコイルパターン５が平面パ
ターン（平面状パターン）として形成され、このコイル
パターン５上に絶縁膜８を塗布し、この絶縁膜８上にコ
イルパターン５と接続する引き出し端子９を設けた構造
となっている。図１の（ａ）は微小電流センサ１０の構
成を理解し易いように絶縁膜７および８を透明とし、コ
イルパターン５の中心取り出し端子９を省略した状態で
示してある。
【０００８】次に、上記微小電流センサ１０の作製方法
を図面に基づいて順を追って説明する。まず、図２に示
すように基板６上に十字型パターンの化合物半導体４を
真空蒸着の３温度法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等を用い
て形成し、ホール素子１３を作製する。この化合物半導
体４の材料にはホール素子１３の検出感度を向上させる
目的で、ホール移動度の大きいＧａＡｓ，ＩｎＳｂ，Ｉ
ｎＡｓ等の半導体が用いられる。このホール素子１３の
４ａは駆動電圧の入力部であり、４ｂは出力電圧の取り
出し部である。このホール素子１３の十字型パターン上
に図３に示すように絶縁膜７を形成する。この絶縁膜７
の材料はＳｉＯ２，ポリイミド等が用いられ、成膜法と
して、物理的付着、化学的付着あるいは塗布等による成
膜が行われる。次に、この絶縁膜７上に図４に示すよう
に渦巻き状の導体層を蒸着やフォトリソグラフィーのプ
リント技術等を用いて形成して平面状のコイルパターン
５を作る。なお、絶縁膜７の膜厚はホール素子１３とコ
イルパターン５との絶縁が保たれる範囲で、極めて薄い
膜とする。この薄膜、すなわち、コイルパターン５とホ
ール素子１３との間隔を小さくすることによってコイル
パターン５に流れる微小電流で発生する微小磁界におい
てもホール素子１３は効果的にその磁界を検出すること
ができる。また、前記コイルパターン５は素子の中心に
大きな磁界を発生させるために渦巻き状に形成し、図１
に示されるように、コイルパターン５の渦巻き中心部と
前記ホール素子１３の十字型パターンの中心部とをほぼ
一致させたもので、この導体の材料としては導電率の大
きいＣｕ，Ａｌ等の金属を用いる。そして、このコイル
パターン５の上に図５に示すように、絶縁膜８を形成す
る。絶縁膜８の成膜法は図３の絶縁膜７と同一方法、す
なわち、物理的付着、化学的付着、または塗布等によっ
て成膜する。そして材料としてはＳｉＯ２，ポリイミド
等を用いる。この絶縁膜８の中央部には前記コイルパタ
ーンの中心側の端子接続部１４に対向する穴１５を設け
る。そして、絶縁膜８の表面に引き出し端子９の導体膜
を形成し、この引き出し端子９の一端側を前記穴１５を
利用して導通する。以上の工程を経て、磁界発生部とし
てのコイルパターン５と磁界検出部としてのホール素子
１３とを同一基板６上に一体に形成する。
を図面に基づいて順を追って説明する。まず、図２に示
すように基板６上に十字型パターンの化合物半導体４を
真空蒸着の３温度法、ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ法等を用い
て形成し、ホール素子１３を作製する。この化合物半導
体４の材料にはホール素子１３の検出感度を向上させる
目的で、ホール移動度の大きいＧａＡｓ，ＩｎＳｂ，Ｉ
ｎＡｓ等の半導体が用いられる。このホール素子１３の
４ａは駆動電圧の入力部であり、４ｂは出力電圧の取り
出し部である。このホール素子１３の十字型パターン上
に図３に示すように絶縁膜７を形成する。この絶縁膜７
の材料はＳｉＯ２，ポリイミド等が用いられ、成膜法と
して、物理的付着、化学的付着あるいは塗布等による成
膜が行われる。次に、この絶縁膜７上に図４に示すよう
に渦巻き状の導体層を蒸着やフォトリソグラフィーのプ
リント技術等を用いて形成して平面状のコイルパターン
５を作る。なお、絶縁膜７の膜厚はホール素子１３とコ
イルパターン５との絶縁が保たれる範囲で、極めて薄い
膜とする。この薄膜、すなわち、コイルパターン５とホ
ール素子１３との間隔を小さくすることによってコイル
パターン５に流れる微小電流で発生する微小磁界におい
てもホール素子１３は効果的にその磁界を検出すること
ができる。また、前記コイルパターン５は素子の中心に
大きな磁界を発生させるために渦巻き状に形成し、図１
に示されるように、コイルパターン５の渦巻き中心部と
前記ホール素子１３の十字型パターンの中心部とをほぼ
一致させたもので、この導体の材料としては導電率の大
きいＣｕ，Ａｌ等の金属を用いる。そして、このコイル
パターン５の上に図５に示すように、絶縁膜８を形成す
る。絶縁膜８の成膜法は図３の絶縁膜７と同一方法、す
なわち、物理的付着、化学的付着、または塗布等によっ
て成膜する。そして材料としてはＳｉＯ２，ポリイミド
等を用いる。この絶縁膜８の中央部には前記コイルパタ
ーンの中心側の端子接続部１４に対向する穴１５を設け
る。そして、絶縁膜８の表面に引き出し端子９の導体膜
を形成し、この引き出し端子９の一端側を前記穴１５を
利用して導通する。以上の工程を経て、磁界発生部とし
てのコイルパターン５と磁界検出部としてのホール素子
１３とを同一基板６上に一体に形成する。
【０００９】上記のようにして作製された微小電流セン
サによれば、コイルパターン５に図示されていないリー
ド線等を介して微小電流が流れると、フレミングの右手
の法則によってホール素子13を貫通する磁界が発生す
る。この磁界はコイルパターン５と近接配置されている
ホール素子13に強く作用する。ホール素子13は前記磁界
を受けてその大きさに比例する電圧を発生する結果、こ
の電圧を検出することにより前記微小電流が検出可能と
なる。
サによれば、コイルパターン５に図示されていないリー
ド線等を介して微小電流が流れると、フレミングの右手
の法則によってホール素子13を貫通する磁界が発生す
る。この磁界はコイルパターン５と近接配置されている
ホール素子13に強く作用する。ホール素子13は前記磁界
を受けてその大きさに比例する電圧を発生する結果、こ
の電圧を検出することにより前記微小電流が検出可能と
なる。
【００１０】本実施例によれば、鉄心２を使用すること
なく、同一基板６上にコイルパターン５とホール素子13
とを形成したので、小型、軽量の画期的な微小電流セン
サ10を得ることができる。
なく、同一基板６上にコイルパターン５とホール素子13
とを形成したので、小型、軽量の画期的な微小電流セン
サ10を得ることができる。
【００１１】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実
施例ではホール素子13と、コイルパターン５とを基板６
の片面側に形成したが、これを基板６の両面に形成して
もよい。
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記実
施例ではホール素子13と、コイルパターン５とを基板６
の片面側に形成したが、これを基板６の両面に形成して
もよい。
【００１２】また、上記実施例では、基板６上にホール
素子13を形成し、この上に絶縁膜７を成膜し、この絶縁
膜７上にコイルパターン５を形成しているが、これを、
基板６上にコイルパターン５を設け、次いで、絶縁膜
７，ホール素子13の順に形成してもよい。
素子13を形成し、この上に絶縁膜７を成膜し、この絶縁
膜７上にコイルパターン５を形成しているが、これを、
基板６上にコイルパターン５を設け、次いで、絶縁膜
７，ホール素子13の順に形成してもよい。
【００１３】さらに、上記実施例では微小電流センサを
１個のホール素子と１個のコイルパターンとの一体結合
構造としたが、絶縁膜を介してホール素子とコイルパタ
ーンとを重ねて複数積層した多層構造としたものでもよ
い。
１個のホール素子と１個のコイルパターンとの一体結合
構造としたが、絶縁膜を介してホール素子とコイルパタ
ーンとを重ねて複数積層した多層構造としたものでもよ
い。
【００１４】
【００１５】
【発明の効果】本発明は、鉄心を用いることなく、同一
基板上に磁界発生用のコイルパターンと磁界検出用のホ
ール素子とを一体に形成したので、微小電流でも効果的
に検出できる極めて小型の微小電流センサを提供するこ
とができる。また、ホール素子は十字型パターンによっ
て形成し、コイルパターンは渦巻き状の平面パターンに
よって形成し、ホール素子の十字型パターンの中心部と
コイルパターンの渦巻き中心部とをほぼ一致させたの
で、コイルパターンが一層のパターンであって、そのコ
イルパターンに流れる電流が微小であってもホール素子
の中心（ホール素子の十字型パターンの中心）に大きな
磁界を発生することができ、これにより、微小電流セン
サの小型化を図ることができる上に、微小電流の検出性
能を十分に高めることができるものである。
基板上に磁界発生用のコイルパターンと磁界検出用のホ
ール素子とを一体に形成したので、微小電流でも効果的
に検出できる極めて小型の微小電流センサを提供するこ
とができる。また、ホール素子は十字型パターンによっ
て形成し、コイルパターンは渦巻き状の平面パターンに
よって形成し、ホール素子の十字型パターンの中心部と
コイルパターンの渦巻き中心部とをほぼ一致させたの
で、コイルパターンが一層のパターンであって、そのコ
イルパターンに流れる電流が微小であってもホール素子
の中心（ホール素子の十字型パターンの中心）に大きな
磁界を発生することができ、これにより、微小電流セン
サの小型化を図ることができる上に、微小電流の検出性
能を十分に高めることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微小電流センサの一実施例の構成図で
ある。
ある。
【図２】同実施例のホール素子の構成図である。
【図３】同実施例のホール素子上に絶縁膜を形成した構
成図である。
成図である。
【図４】同実施例のコイルパターンの構成図である。
【図５】同実施例のコイルパターン上に絶縁膜を形成
し、引き出し端子を取り付けた状態を示す構成図であ
る。
し、引き出し端子を取り付けた状態を示す構成図であ
る。
【図６】従来の微小電流センサの構成図である。
１ ホール素子 ２ 鉄心 ４ 十字型の化合物半導体 ５ コイルパターン ６ 基板 ７ 絶縁膜 10 微小電流センサ 13 ホール素子
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に十字型パターンのホール素子と
通電によって磁界を発生させる渦巻き平面状のコイルパ
ターンとが絶縁膜を介して一体的に積層形成され、前記
コイルパターンの渦巻き中心部を前記ホール素子の十字
型パターンの中心部にほぼ一致させてホール素子の中心
に大きな磁界を発生させることを特徴とする微小電流セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19243691A JP3206027B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 微小電流センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19243691A JP3206027B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 微小電流センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510979A JPH0510979A (ja) | 1993-01-19 |
| JP3206027B2 true JP3206027B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=16291278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19243691A Expired - Lifetime JP3206027B2 (ja) | 1991-07-05 | 1991-07-05 | 微小電流センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206027B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11162982B2 (en) | 2018-11-30 | 2021-11-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current detection device |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3852554B2 (ja) * | 1999-12-09 | 2006-11-29 | サンケン電気株式会社 | ホール素子を備えた電流検出装置 |
| US7259545B2 (en) * | 2003-02-11 | 2007-08-21 | Allegro Microsystems, Inc. | Integrated sensor |
| JP4105145B2 (ja) | 2004-11-30 | 2008-06-25 | Ｔｄｋ株式会社 | 電流センサ |
| JP4105147B2 (ja) | 2004-12-06 | 2008-06-25 | Ｔｄｋ株式会社 | 電流センサ |
| US7768083B2 (en) | 2006-01-20 | 2010-08-03 | Allegro Microsystems, Inc. | Arrangements for an integrated sensor |
| JP4754508B2 (ja) * | 2007-01-31 | 2011-08-24 | 株式会社カイザーテクノロジー | 交流信号検出装置、受信装置及び基板間伝送システム |
| JP5316029B2 (ja) * | 2009-01-28 | 2013-10-16 | 株式会社デンソー | 電流測定装置 |
| CN103165580A (zh) * | 2011-12-14 | 2013-06-19 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 一种金属线圈及电流检测结构 |
| US10935612B2 (en) | 2018-08-20 | 2021-03-02 | Allegro Microsystems, Llc | Current sensor having multiple sensitivity ranges |
| JP7258526B2 (ja) | 2018-11-30 | 2023-04-17 | 株式会社東芝 | 電流検出装置 |
| US11567108B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-01-31 | Allegro Microsystems, Llc | Multi-gain channels for multi-range sensor |
| US11994541B2 (en) | 2022-04-15 | 2024-05-28 | Allegro Microsystems, Llc | Current sensor assemblies for low currents |
-
1991
- 1991-07-05 JP JP19243691A patent/JP3206027B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11162982B2 (en) | 2018-11-30 | 2021-11-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current detection device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0510979A (ja) | 1993-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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