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JP3901324B2 - Magnetic sensor - Google Patents
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JP3901324B2 - Magnetic sensor - Google Patents

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JP3901324B2 JP2131998A JP2131998A JP3901324B2 JP 3901324 B2 JP3901324 B2 JP 3901324B2 JP 2131998 A JP2131998 A JP 2131998A JP 2131998 A JP2131998 A JP 2131998A JP 3901324 B2 JP3901324 B2 JP 3901324B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はブラシレスモータの制御素子などに使用される磁気センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体ホール素子を代表とする磁気センサはブラシレスモータにおける制御素子としてなど家庭電器、産業機械などの分野には欠かせない重要なセンサの一つとなっており、より高感度で適用範囲の広い磁気センサの開発が望まれている。半導体磁気センサの感度は半導体中の電子の移動度に依存することから、感度向上の打開策として近年、電界放射の原理に基づく冷陰極型固体真空装置を磁気センサとして利用しようとする試みが行われている。また、この装置は高温や放射能環境でも使用可能といわれており、適用範囲の拡大が期待できる(特開平6−308207号公報)。
このような装置の代表的な例を図14に示す。絶縁性または半絶縁性の基板5上に設けられ、電子を放射するための縦型の電界放射型のエミッタ電極1と、エミッタ電極1から放射される電子数、即ちエミッタ電流を制御するためのゲート電極2と、エミッタ電極1から放射された電子の軌道を制御するための偏向電極4、エミッタ電極1から放射された電子を捕集するためのアノード電極3により構成されている。なお、素子作製は半導体プロセスを用いて行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の磁気センサには、以下に示すような問題があった。
(1)従来の磁気センサでは、電子ビームが均一な線幅を持つことで磁界に対して線形な出力特性を得るのであるが、エミッタ電極を線状に配列することにより線状の電子ビームを生成しているので電子ビームの線幅が変動し、外部磁界に対してセンサの出力が非線形な特性を示し、本素子の精度を低下させ、適用範囲を狭くしていた。
(2)従来の磁気センサでは、線状電子ビームの腕の長さが均一であれば、磁界に対して線形な出力特性を得るのであるが、腕の長さ方向には制御を行う構造を設けていない。従って、電界放射電流の変動などにより電子ビームの腕の長さが変動し、外部磁界に対するセンサ出力の特性が非線形性を示し、本素子の精度を低下させ、適用範囲を狭くしていた。
(3)従来の磁気センサでは、分割された偏向電極とゲート電極間が絶縁されていることで機能を満足する。ところが、実際に使用すると各偏向電極とゲート電極間の絶縁が低下する。これは、電子ビームが雰囲気ガスをイオン化することによってエミッタ電極に静電引力で引き奇せられ、エミッタ電極の上部に位置する絶縁層の表面を改質するためと考えられる。各偏向電極とゲート電極間の絶縁が低下すると、ゲート電極の電位が低下し電子の放出量が低減するため、センサが計測不能になり信頼性を損ね、適用範囲を狭くしていた。
(4)従来の磁気センサでは、電子ビームが均一な線幅を持つことで磁界に対して線形な出力特性を得るのであるが、偏向電極により線状の電子ビームを生成しているので、電場の不均一などにより電子ビームの線幅が変動し、非線形な特性を示し、本素子の精度を低下させ、適用範囲を狭くしていた。
そこで、本発明の目的は、高精度で応用範囲の広い磁気センサを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上前記目的を達成するため本発明は、内部を真空にしたパッケージ内に、線状の電子ビームを放出するように配置した電界放射型エミッタ電極と、前記エミッタ電極から放出される電子数を制御するゲート電極と、前記電子ビームを偏向させる4分割の偏向電極と、前記エミッタ電極と空隙を介して対向する位置の基板上に絶縁層を介して少なくとも2つに分割して設けた前記電子ビームの電子を捕集するアノード電極とを備え、形成される十字状の電子ビームが測定対象の外部磁場により変化を受け前記アノード電極に入射する電子数が変化することに基づいて前記外部磁場の強度を検出する磁気センサにおいて、前記4分割された偏向電極の上にそれぞれ設けた絶縁層と、前記絶縁層間の外側端部の境界に設けられ前記十字状の電子ビームの線分が等分になるよう調整するマスクを設けている。また、前記偏向電極と前記ゲート電極との間の絶縁層を除去している。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて具体的に説明する。
第1実施例
図1は本発明の第1実施例の磁気センサの全体構成を示す斜視図、図2はエミッタ電極付近の拡大断面図、図3はエミッタ電極付近の上部からみた平面図である。
本実施例の磁気センサは、パッケージ8の内部に電子を放出するために設けられた電界放射型のエミッタ電極1と、エミッタ電極1から放射される電子数、即ち、エミッタ電流を制御するためのゲート電極2と、エミッタ電極1から放射された電子を捕集するためのアノード電極3と、エミッタ電極1から放射された電子の軌道を制御するための偏向電極4を設けて構成されている。さらに、各偏向電極の上部に絶縁物からなる起動修正用のマスク9を積層している。
偏向電極4は、エミッタ電極1を中心として、均等に90°ずつ4分割して配置している。なお、これらの偏向電極4には同電位が加わるようにしてある。また、アノード電極3はセンサ上部から見て、偏向電極4と同様な位置でアノード電極3を4分割している。各々のアノード電極3に到達する電流を計測することにより、アノード電極3への十字状に偏向した電子ビームの到達位置がわかる。これらの構造の外周360度に等電位の遮蔽電極7を設けている。
以上述べた全ての電極は、十字状電子ビームの中心から放射状、且つ対称に配設してあり電子の軌道に異方性を持たせないようにしてある。
ここで、図14に示すような従来の構造では、電子ビームの腕の長さが、例えば、図4(b)、図4(c)のように時間と共に不均一な腕の長さを有する十字状の電子ビームとなるので、図5の破線に示すように外部磁界に対する出力が非線形となる。しかしながら、本実施例の図1、図2に示すように電子ビーム端部を制限するマスクが備わっていれば、図4(a)のようにマスクによって端部が制限されるので、常に均一な電子ビームの腕の長さを有する電子ビームが得られることから、図5の実線に示すように外部磁界に対して線形な出力が得られるようになる。
【0006】
第2実施例
図6は、本発明の第2実施例の磁気センサの全体構成を示す斜視図である。
本実施例の磁気センサは、外観上は図1及び図2と同様である。電子を放出するために設けられたエミッタ電極1と、エミッタ電極1から放出される電子数、即ち、エミッタ電流を制限するためのゲート電極2と、エミッタ電極1から放出された電子を捕集するアノード電極3と、第1実施例において設けていた偏向電極4の位置に偏向電極4にかわって絶縁物6が積層してあり、その上部に排泄している電子ビームを制限する軌道修正用のマスク9を保持固定している。
これらの構成要素は、パッケージ8内に配設し、第1実施例と同様に、これらの構造の外周360度に等電位の遮蔽電極7を設けている。
本実施例も、マスクを設けることで、常に均一なビームの長さを有する電子ビームが得られることから、図5の実線と同様な外部磁界に対するセンサ出力の直線性の改善が見られるようになる。
【0007】
第3実施例
図7は、本発明の第3実施例の磁気センサの全体構成を示す斜視図、図8はエミッタ電極付近の拡大断面図である。
本実施例の磁気センサは、電子を放出するために設けられた電界放射型のエミッタ電極1と、エミッタ電極1から放射される電子数、即ち、エミッタ電流を制御するためのゲート電極2と、エミッタ電極1から放射された電子を捕集するためのアノード電極3と、エミッタ電極1から放射された電子の軌道を制御するためゲート電極と同一平面上に偏向電極4に配設し構成されている。さらに、各偏向電極の上部に絶縁物からなる軌道修正用のマスク9を積層している。
これらの構成要素は、パッケージ8の内部に図7に示すように各々配設している。偏向電極41,42は、エミッタ電極1を中心として、均等に90度ずつ4分割して配置している。なお、これらの偏向電極41,42には同電位が加わるようにしてある。また、アノード電極3はセンサ上部から見て、偏向電極4と同様な位置でアノード電極3を4分割している。各々のアノード電極3に到達する電流を計測することにより、アノード電極3への十字状に偏向した電子ビームの到達位置がわかる。これらの構造の外周360度に等電位の遮蔽電極7を設けている。
ここで、図14に示すような従来の構造では、電子ビームの線幅が一定にならないため、電子ビームがアノード電極3に到達するときの様子は図9(a)のように不均一な線幅を有する十字状の電子ビームとなり、図10の破線に示すように外部磁界に対する出力が非線形になる。しかしながら、本実施例の図7及び図8に示すように軌道修正用のマスク91,92が備わっていれば、図9(b)のように均一な線幅を有する十字状の電子ビームが得られるようになることから、図10の実線に示すように外部磁界に対して、線形な出力が得られるようになる。なお、マスクとして導体を用いる場合は絶縁層9を覆うように上部に設ければよい。
【0008】
第4実施例
図11は、本発明の第4実施例の磁気センサの全体構成を示す斜視図である。
本実施例の磁気センサは、電子を放出するために設けられた5つのエミッタ電極1を十字状に配置し、エミッタ電極1から放出される電子数、即ち、エミッタ電流を制御するためのゲート電極2と、エミッタ電極1から放射された電子を捕集するためのアノード電極3と、エミッタ電極1から放射された電子の軌道を制御するためゲート電極2と同一平面上に偏向電極4に配設し構成されている。さらに、各偏向電極4の上部に絶縁物からなる軌道修正用マスク9を積層している。
これらの構成要素は、パッケージ8の内部に図11に示すように各々配設している。偏向電極4は、エミッタ電極1を中心として、均等に90度ずつ4分割して配置している。なお、これらの偏向電極4には同電位が加わるようにしてある。また、アノード電極3はセンサ上部から見て、偏向電極4と同様な位置でアノード電極3を4分割している。各々のアノード電極3に到達する電流を計測することにより、アノード電極3への十字状に偏向した電子ビームの到達位置がわかる。これらの構造の外周360度に等電位の遮蔽電極7を設けている。
本実施例も第3実施例と同様に軌道修正用のマスク9を設けることで、図9(b)のように均一な線幅を有する十字状の電子ビームが得られるようになることから、図10の実線に示すように外部磁界に対して、線形な出力が得られるようになる。また、図12に示すようにエミッタ素子1の周囲にそれぞれにマスク9を備え付けても同様の効果が得られる。
【0009】
第5実施例
図13は、本発明の第5実施例の磁気センサの構成を示すものであり、図14の線A−A’において基板に垂直におろした面で切断した部分を拡大した断面図である。外観は従来例である図14とほぼ同様である。
本実施例の磁気センサは、電子を放出するために設けられた電界放射型のエミッタ電極1と、エミッタ電極1から放射される電子数、即ち、エミッタ電流を制御するためのゲート電極2と、エミッタ電極1から放射された電子を捕集するためのアノード電極3と、エミッタ電極1から放射された電子の軌道を制御するためゲート電極2と同一平面上に偏向電極4に配設し構成されている。
これらの構成要素は、パッケージ8の内部に図14に示すように各々配設している。偏向電極4は、エミッタ電極1を中心として、均等に90度ずつ4分割して配置している。なお、これらの偏向電極4には同電位が加わるようにしてある。また、アノード電極3はセンサ上部から見て、偏向電極4と同様な位置でアノード電極3を4分割している。各々のアノード電極3に到達する電流を計測することにより、アノード電極3への十字状に偏向した電子ビームの到達位置がわかる。これらの構造の外周360度に等電位の遮蔽電極7を設けている。
ここで、図15に示すような従来の構造では、絶縁層6の暴露部分の絶縁劣化によって分割した偏向電極電極、41、42がゲート電極2と電気的に共通になり、ゲート電極2の電位が低下し、電子の放出量が低減する。そこで、緩衝フッ酸などで暴露部分をエッチングし、図13のように形成することで、絶縁層の劣化を逃れ、ゲート電極2の電位変動を防止できるようになる。また、オーバーぎみにエッチングする方が、より絶縁層の劣化を防止できるので好ましい。
【0010】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、下記の効果を奏する。
(1)縦型電界放射型のエミッタ電極から放出する線形状の電子ビームを、電子ビームの端部及び線幅を修正する軌道修正マスクを設けることにより、腕の長さ及び線幅が均一な電子ビームが得られるようになる。さらに、外部磁界変動によって、分割されたアノードに流入する電流の変動が線形になるので、磁気センサの精度が向上し、高精度で実用性が高く応用範囲の広い磁気センサを提供できる。
(2)分割された前記偏向電極とゲート電極間の絶縁層を除去しており、偏向電極とゲート電極間の絶縁が劣化することを防止できるようになるので、ゲート電極の電位変動を防止し、磁気センサの信頼性が向上し、応用範囲の広い磁気センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の磁気センサの全体構成を示す斜視図である。
【図2】 第1実施例のエミッタ電極付近の拡大断面図である。
【図3】 第1実施例のエミッタ電極付近の上部からみた平面図である。
【図4】 第1実施例を説明するアノード到達時の電子ビームを上方からみた模式図である。
【図5】 第1実施例を説明する外部磁界とセンサ出力の特性図である。
【図6】 本発明の第2実施例の磁気センサの全体構成を示す斜視図である。
【図7】 本発明の第3実施例の磁気センサの全体構成を示す斜視図である。
【図8】 第3実施例のエミッタ電極付近の拡大断面図である。
【図9】 本発明の第2及び第3実施例を説明する十字状電子ビームの上方から見た模式図である。
【図10】 本発明の第2及び第3実施例を説明する外部磁界とセンサ出力の特性図である。
【図11】 本発明の第4実施例の磁気センサの全体構成を示す斜視図である。
【図12】 本発明の第4実施例の他の例の全体構成を示す斜視図である。
【図13】 本発明の第5実施例の磁気センサの構成を示す拡大断面図である。
【図14】 従来の磁気センサの全体構成を示す斜視図である。
【図15】 従来の磁気センサの全体構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 エミッタ電極
2,21,22 ゲート電極
3,31,32 アノード電極
4,41,42 偏向電極
5 基板
6,61,62,63,64 絶縁層
7 遮蔽電極
8 パッケージ
9,91,92,93,94 軌道修正マスク
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic sensor used for a control element of a brushless motor.
[0002]
[Prior art]
Magnetic sensors typified by semiconductor Hall elements have become one of the most important sensors in the fields of home appliances and industrial machinery, such as control elements in brushless motors. Development is desired. Since the sensitivity of semiconductor magnetic sensors depends on the mobility of electrons in semiconductors, attempts have recently been made to use cold cathode solid-state vacuum devices as magnetic sensors based on the principle of field emission as a measure to improve sensitivity. It has been broken. Further, it is said that this apparatus can be used even in a high temperature or radioactive environment, and expansion of the application range can be expected (Japanese Patent Laid-Open No. 6-308207).
A typical example of such an apparatus is shown in FIG. A vertical field emission type emitter electrode 1 provided on an insulating or semi-insulating substrate 5 for emitting electrons, and the number of electrons emitted from the emitter electrode 1, that is, for controlling an emitter current. A gate electrode 2, a deflection electrode 4 for controlling the trajectory of electrons emitted from the emitter electrode 1, and an anode electrode 3 for collecting electrons emitted from the emitter electrode 1. Note that element fabrication is performed using a semiconductor process.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional magnetic sensor has the following problems.
(1) In the conventional magnetic sensor, the electron beam has a uniform line width to obtain a linear output characteristic with respect to the magnetic field. However, by arranging the emitter electrodes in a linear form, the linear electron beam can be obtained. As a result, the line width of the electron beam fluctuates, the sensor output exhibits a non-linear characteristic with respect to the external magnetic field, the accuracy of the element is lowered, and the application range is narrowed.
(2) In the conventional magnetic sensor, if the length of the arm of the linear electron beam is uniform, a linear output characteristic is obtained with respect to the magnetic field. Not provided. Therefore, the length of the arm of the electron beam fluctuates due to fluctuations in the field emission current, and the sensor output characteristics with respect to the external magnetic field exhibit nonlinearity, reducing the accuracy of this element and narrowing the application range.
(3) In the conventional magnetic sensor, the function is satisfied because the divided deflection electrode and the gate electrode are insulated. However, when actually used, the insulation between each deflection electrode and the gate electrode is lowered. This is presumably because the electron beam is ionized by the atmospheric gas and is attracted to the emitter electrode by electrostatic attraction, thereby modifying the surface of the insulating layer located above the emitter electrode. When the insulation between each deflection electrode and the gate electrode is lowered, the potential of the gate electrode is lowered and the amount of emitted electrons is reduced, so that the sensor becomes impossible to measure and the reliability is reduced, and the application range is narrowed.
(4) In the conventional magnetic sensor, since the electron beam has a uniform line width, a linear output characteristic is obtained with respect to the magnetic field. However, since the linear electron beam is generated by the deflection electrode, the electric field The line width of the electron beam fluctuates due to non-uniformity of the non-uniformity and the like, showing non-linear characteristics, reducing the accuracy of this element, and narrowing the application range.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a magnetic sensor with high accuracy and a wide application range.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention controls a field emission type emitter electrode arranged to emit a linear electron beam in a package whose inside is evacuated, and the number of electrons emitted from the emitter electrode. A gate electrode that deflects the electron beam, and a four-part deflecting electrode that deflects the electron beam, and the electron beam that is divided into at least two parts via an insulating layer on a substrate facing the emitter electrode via a gap An anode electrode that collects the electrons of the cross-section , and the formed cross-shaped electron beam is changed by the external magnetic field to be measured, and the intensity of the external magnetic field is changed based on the change in the number of electrons incident on the anode electrode a magnetic sensor for detecting a, the 4 divided an insulating layer formed on each of the deflection electrodes, the cross-shaped electronic Bee provided at a boundary of the outer end portion of the insulating interlayer Line segments are provided with masks adjusted to be equal. The insulating layer between the deflection electrode and the gate electrode is removed.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be specifically described below based on examples.
First Embodiment FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a magnetic sensor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view in the vicinity of the emitter electrode, and FIG. 3 is a plan view seen from the upper part in the vicinity of the emitter electrode. .
The magnetic sensor of this embodiment is a field emission type emitter electrode 1 provided to emit electrons into the package 8 and the number of electrons emitted from the emitter electrode 1, that is, an emitter current. A gate electrode 2, an anode electrode 3 for collecting electrons emitted from the emitter electrode 1, and a deflection electrode 4 for controlling the trajectory of electrons emitted from the emitter electrode 1 are provided. Further, an activation correction mask 9 made of an insulating material is laminated on the upper part of each deflection electrode.
The deflection electrode 4 is equally divided into four 90 ° portions around the emitter electrode 1. Note that the same potential is applied to these deflection electrodes 4. Further, the anode electrode 3 is divided into four parts at the same position as the deflection electrode 4 when viewed from above the sensor. By measuring the current reaching each anode electrode 3, the arrival position of the electron beam deflected in a cross shape to the anode electrode 3 can be determined. The equipotential shielding electrode 7 is provided on the outer periphery 360 degrees of these structures.
All the electrodes described above are arranged radially and symmetrically from the center of the cross-shaped electron beam so that the trajectory of electrons does not have anisotropy.
Here, in the conventional structure as shown in FIG. 14, the arm length of the electron beam has an uneven arm length with time as shown in FIGS. 4B and 4C, for example. Since it becomes a cross-shaped electron beam, the output with respect to the external magnetic field becomes non-linear as shown by the broken line in FIG. However, if the mask for limiting the electron beam end is provided as shown in FIGS. 1 and 2 of this embodiment, the end is limited by the mask as shown in FIG. Since an electron beam having the length of the arm of the electron beam is obtained, a linear output with respect to the external magnetic field can be obtained as shown by a solid line in FIG.
[0006]
Second Embodiment FIG. 6 is a perspective view showing the overall configuration of a magnetic sensor according to a second embodiment of the present invention.
The magnetic sensor of this embodiment is the same as that shown in FIGS. 1 and 2 in appearance. The emitter electrode 1 provided for emitting electrons, the number of electrons emitted from the emitter electrode 1, that is, the gate electrode 2 for limiting the emitter current, and the electrons emitted from the emitter electrode 1 are collected. An insulator 6 is laminated in place of the deflection electrode 4 at the position of the anode electrode 3 and the deflection electrode 4 provided in the first embodiment, and for trajectory correction for limiting the excreted electron beam on the upper portion thereof. The mask 9 is held and fixed.
These components are disposed in the package 8 and, like the first embodiment, the equipotential shielding electrode 7 is provided on the outer periphery 360 degrees of these structures.
Also in this embodiment, since an electron beam having a uniform beam length can always be obtained by providing a mask, the improvement in linearity of the sensor output with respect to the external magnetic field similar to the solid line in FIG. 5 can be seen. Become.
[0007]
Third Embodiment FIG. 7 is a perspective view showing the overall configuration of a magnetic sensor according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an enlarged sectional view of the vicinity of the emitter electrode.
The magnetic sensor of this embodiment includes a field emission type emitter electrode 1 provided for emitting electrons, a gate electrode 2 for controlling the number of electrons emitted from the emitter electrode 1, that is, an emitter current, An anode electrode 3 for collecting electrons emitted from the emitter electrode 1 and a deflecting electrode 4 arranged on the same plane as the gate electrode for controlling the trajectory of the electrons emitted from the emitter electrode 1 are configured. Yes. Further, a trajectory correcting mask 9 made of an insulating material is laminated on each deflection electrode.
These components are arranged inside the package 8 as shown in FIG. The deflection electrodes 41 and 42 are equally divided into four by 90 degrees with the emitter electrode 1 as the center. Note that the same potential is applied to the deflection electrodes 41 and 42. Further, the anode electrode 3 is divided into four parts at the same position as the deflection electrode 4 when viewed from above the sensor. By measuring the current reaching each anode electrode 3, the arrival position of the electron beam deflected in a cross shape to the anode electrode 3 can be determined. The equipotential shielding electrode 7 is provided on the outer periphery 360 degrees of these structures.
Here, in the conventional structure as shown in FIG. 14, since the line width of the electron beam is not constant, the state when the electron beam reaches the anode electrode 3 is a non-uniform line as shown in FIG. It becomes a cross-shaped electron beam having a width, and the output with respect to the external magnetic field becomes nonlinear as shown by the broken line in FIG. However, if orbital correction masks 91 and 92 are provided as shown in FIGS. 7 and 8 of this embodiment, a cross-shaped electron beam having a uniform line width as shown in FIG. 9B can be obtained. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 10, a linear output can be obtained with respect to the external magnetic field. In addition, what is necessary is just to provide in the upper part so that the insulating layer 9 may be covered, when using a conductor as a mask.
[0008]
Fourth Embodiment FIG. 11 is a perspective view showing the overall configuration of a magnetic sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
In the magnetic sensor of this embodiment, five emitter electrodes 1 provided for emitting electrons are arranged in a cross shape, and a gate electrode for controlling the number of electrons emitted from the emitter electrode 1, that is, an emitter current. 2, an anode electrode 3 for collecting electrons emitted from the emitter electrode 1, and a deflecting electrode 4 on the same plane as the gate electrode 2 for controlling the trajectory of electrons emitted from the emitter electrode 1. Configured. Further, a trajectory correcting mask 9 made of an insulating material is laminated on each deflection electrode 4.
These components are arranged inside the package 8 as shown in FIG. The deflection electrode 4 is equally divided into four portions by 90 degrees with the emitter electrode 1 as the center. Note that the same potential is applied to these deflection electrodes 4. Further, the anode electrode 3 is divided into four parts at the same position as the deflection electrode 4 when viewed from above the sensor. By measuring the current reaching each anode electrode 3, the arrival position of the electron beam deflected in a cross shape to the anode electrode 3 can be determined. The equipotential shielding electrode 7 is provided on the outer periphery 360 degrees of these structures.
Since the present embodiment also provides a trajectory correcting mask 9 as in the third embodiment, a cross-shaped electron beam having a uniform line width as shown in FIG. 9B can be obtained. As shown by the solid line in FIG. 10, a linear output can be obtained with respect to the external magnetic field. Also, as shown in FIG. 12, the same effect can be obtained by providing a mask 9 around each emitter element 1.
[0009]
Fifth Embodiment FIG. 13 shows the structure of a magnetic sensor according to a fifth embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the substrate along the line AA 'in FIG. FIG. The external appearance is almost the same as that of the conventional example shown in FIG.
The magnetic sensor of this embodiment includes a field emission type emitter electrode 1 provided for emitting electrons, a gate electrode 2 for controlling the number of electrons emitted from the emitter electrode 1, that is, an emitter current, An anode electrode 3 for collecting electrons emitted from the emitter electrode 1 and a deflection electrode 4 on the same plane as the gate electrode 2 for controlling the trajectory of electrons emitted from the emitter electrode 1 are configured. ing.
These components are arranged inside the package 8 as shown in FIG. The deflection electrode 4 is equally divided into four portions by 90 degrees with the emitter electrode 1 as the center. Note that the same potential is applied to these deflection electrodes 4. Further, the anode electrode 3 is divided into four parts at the same position as the deflection electrode 4 when viewed from above the sensor. By measuring the current reaching each anode electrode 3, the arrival position of the electron beam deflected in a cross shape to the anode electrode 3 can be determined. The equipotential shielding electrode 7 is provided on the outer periphery 360 degrees of these structures.
Here, in the conventional structure as shown in FIG. 15, the deflection electrode electrodes 41 and 42 divided by the insulation deterioration of the exposed portion of the insulating layer 6 are electrically in common with the gate electrode 2, and the potential of the gate electrode 2 is Decreases, and the amount of emitted electrons decreases. Therefore, by etching the exposed portion with buffered hydrofluoric acid and forming it as shown in FIG. 13, it is possible to avoid deterioration of the insulating layer and to prevent potential fluctuation of the gate electrode 2. Further, it is preferable to perform over-etching because deterioration of the insulating layer can be further prevented.
[0010]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
(1) A linear electron beam emitted from a vertical field emission type emitter electrode is provided with a trajectory correction mask for correcting an end portion and a line width of the electron beam, so that the arm length and the line width are uniform. An electron beam can be obtained. Furthermore, since the fluctuation of the current flowing into the divided anode becomes linear due to the fluctuation of the external magnetic field, the accuracy of the magnetic sensor is improved, and a magnetic sensor with high accuracy, practicality, and wide application range can be provided.
(2) The divided insulating layer between the deflection electrode and the gate electrode is removed, so that the insulation between the deflection electrode and the gate electrode can be prevented from deteriorating, thereby preventing the potential fluctuation of the gate electrode. The reliability of the magnetic sensor is improved, and a magnetic sensor with a wide application range can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a magnetic sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view in the vicinity of an emitter electrode according to the first embodiment.
FIG. 3 is a plan view seen from the upper part in the vicinity of the emitter electrode of the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic view of an electron beam when reaching the anode for explaining the first embodiment, as viewed from above.
FIG. 5 is a characteristic diagram of an external magnetic field and sensor output for explaining the first embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing an overall configuration of a magnetic sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing an overall configuration of a magnetic sensor according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view in the vicinity of an emitter electrode according to a third embodiment.
FIG. 9 is a schematic view of a cross-shaped electron beam as viewed from above, explaining the second and third embodiments of the present invention.
FIG. 10 is a characteristic diagram of an external magnetic field and sensor output for explaining second and third embodiments of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing an overall configuration of a magnetic sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing the overall configuration of another example of the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an enlarged sectional view showing a configuration of a magnetic sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a perspective view showing an overall configuration of a conventional magnetic sensor.
FIG. 15 is a perspective view showing an overall configuration of a conventional magnetic sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Emitter electrode 2, 21, 22 Gate electrode 3, 31, 32 Anode electrode 4, 41, 42 Deflection electrode 5 Substrate 6, 61, 62, 63, 64 Insulating layer 7 Shielding electrode 8 Package 9, 91, 92, 93, 94 Orbit Correction Mask

Claims (2)

内部を真空にしたパッケージ内に、線状の電子ビームを放出するように配置した電界放射型エミッタ電極と、前記エミッタ電極から放出される電子数を制御するゲート電極と、前記電子ビームを偏向させる4分割の偏向電極と、前記エミッタ電極と空隙を介して対向する位置の基板上に絶縁層を介して少なくとも2つに分割して設けた前記電子ビームの電子を捕集するアノード電極とを備え、形成される十字状の電子ビームが測定対象の外部磁場により変化を受け前記アノード電極に入射する電子数が変化することに基づいて前記外部磁場の強度を検出する磁気センサにおいて、
前記4分割された偏向電極の上にそれぞれ設けた絶縁層と、前記絶縁層間の外側端部の境界に設けられ前記十字状の電子ビームの線分が等分になるよう調整するマスクを設けたことを特徴とする磁気センサ。
A field emission type emitter electrode arranged to emit a linear electron beam, a gate electrode for controlling the number of electrons emitted from the emitter electrode, and the electron beam are deflected in a package having a vacuum inside . A four-divided deflection electrode; and an anode electrode for collecting electrons of the electron beam provided on the substrate at a position facing the emitter electrode via a gap and divided into at least two via an insulating layer In the magnetic sensor for detecting the intensity of the external magnetic field based on the fact that the formed cross-shaped electron beam is changed by the external magnetic field to be measured and the number of electrons incident on the anode electrode is changed.
An insulating layer provided on each of the four-divided deflection electrodes, and a mask provided at the boundary of the outer end between the insulating layers and adjusted so that the line segment of the cross-shaped electron beam is equally divided Magnetic sensor characterized by the above.
前記偏向電極と前記ゲート電極との間の絶縁層を除去した請求項1記載の磁気センサ。  The magnetic sensor according to claim 1, wherein an insulating layer between the deflection electrode and the gate electrode is removed.
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