JP7577142B2 - 電流センサ - Google Patents
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Description
本発明は、磁気シールドの応力が磁気シールド磁気的特性や磁気抵抗効果素子に影響を及ぼすことを抑制し、安定な特性を備えた電流センサを提供することを目的とする。
保護層の備える応力緩和層によって、磁気シールドの応力を緩和することができるから、大電流を測定するために磁気シールドを大型化した場合も、磁気シールドの応力による特性変動が抑えられた電流センサとなる。また、磁気シールドの反対側に設けられた無機絶縁層によりフィードバックコイルを保護することができる。
応力緩和層により磁気シールドの応力を緩和するとともに、応力緩和層よりもヤング率が大きい金属層を設けることで、磁気シールドを容易に形成することができる。
FeNi合金の磁気シールドは、表面に不働態層が形成されるため、電流センサの表面を保護するパッシベーション膜を設ける必要が無くなるから、容易に製造することができる。
図1、図2および図3は、本実施形態に係る電流センサの構成を模式的に示す断面図、平面図および斜視図である。図1は、図2および図3のA-A線での断面を示している。
図4は、本実施形態に係る電流センサの変形例の構成を模式的に示す断面図である。同図に示す電流センサ2は、保護層14が、応力緩和層15、無機絶縁層16に加えて、金属層25を備えている点において、電流センサ1と異なっている。
図5、図6および図7は、本実施形態に係る電流センサ3の構成を模式的に示す断面図、平面図および斜視図である。図5は、図6および図7のA-A線での断面を示している。
以下の構成を備えた図1に示される電流センサについて、製造工程において生じる変位および応力のシミュレーション計算を行い、PBOからなる保護層14の上面および下面における最大変位、ならびに磁気シールド13の内部応力の大きさを計算により求めた。なお、()内の数字は、各層の厚さを示す。
絶縁層18:SiN(4μm)/保護層14:PBO(4μm)/磁気シールド13:Fe-Ni(35μm)
図8(a)は、実施例のシミュレーション結果を示す模式図であり、図8(b)は、図8(a)の領域Qにおける変位を模式的に示す模式図である。
以下の構成を備えた電流センサについて、実施例と同じシミュレーション計算を行い、SiNからなる絶縁層18の上面および下面における最大変位、ならびに磁気シールド13の内部応力を計算により求めた。なお、()内の数字は、各層の厚さを示す。
絶縁層18:SiN(8μm)/磁気シールド13:Fe-Ni(35μm)
図9(a)は、比較例のシミュレーション結果を示す模式図であり、図9(b)は、図9(a)の領域Qにおける変位を模式的に示す模式図である。
11、11a~11d:磁気抵抗効果素子
12、32:フィードバックコイル
13 :磁気シールド
14 :保護層
15、45:応力緩和層
16 :無機絶縁層
18 :絶縁層
19 :基板
25 :金属層
40 :電流路
46 :パッシベーション膜
55 :配線
55a :入力端子
56 :配線
56a :グランド端子
57、58 :配線
57a :第1の中点電位測定用端子
58a :第2の中点電位測定用端子
D1、D2、D3:厚さ
I0 :被測定電流
P :感度軸方向
Q、R :領域
Claims (12)
- 磁気抵抗効果素子と、フィードバックコイルと、磁気シールドと、前記磁気抵抗効果素子と前記磁気シールドとの間に設けられた保護層とを備えており、
前記フィードバックコイルは、前記磁気抵抗効果素子と前記保護層との間に設けられており、
前記保護層は、前記磁気シールド側に設けられた応力緩和層と、前記応力緩和層と前記フィードバックコイルとの間に設けられた無機絶縁層と、を有し、
前記フィードバックコイルは、一部が前記応力緩和層に埋設され、
前記無機絶縁層は、前記応力緩和層における前記磁気抵抗効果素子が位置する側の面に設けられ、かつ、前記フィードバックコイルを直接覆うことを特徴とする電流センサ。 - 前記フィードバックコイルは前記磁気シールドと前記磁気抵抗効果素子の間で多層構造を有し、前記フィードバックコイルのうち、前記磁気シールドに近位な側に位置する部分は前記応力緩和層に埋設され、前記磁気抵抗効果素子に近位な側に位置する部分は、前記応力緩和層よりも硬質の絶縁層に埋設される、請求項1に記載の電流センサ。
- 前記磁気抵抗効果素子は前記絶縁層に埋設される、請求項2に記載の電流センサ。
- 前記応力緩和層は、前記磁気シールドと前記無機絶縁層との間に設けられる、請求項1または請求項2に記載の電流センサ。
- 前記応力緩和層が、前記磁気シールドよりもヤング率が小さい材料で形成されている、請求項1に記載の電流センサ。
- 前記応力緩和層の前記ヤング率が、前記磁気シールドの前記ヤング率の1/10以下である、請求項5に記載の電流センサ。
- 前記応力緩和層の前記ヤング率が3.5MPa以下である、請求項5に記載の電流センサ。
- 前記応力緩和層は、絶縁性材料で形成されている、請求項5に記載の電流センサ。
- 前記応力緩和層は、樹脂で形成されている、請求項5に記載の電流センサ。
- 前記保護層が、前記磁気シールド側から、前記磁気シールドに隣接する金属層と、前記応力緩和層と、前記無機絶縁層と、を備えており、
前記金属層のヤング率は、前記磁気シールドよりも小さく、前記応力緩和層よりも大きい、請求項1または請求項2に記載の電流センサ。 - 前記樹脂は、ポリベンゾオキサゾールである、
請求項9に記載の電流センサ。 - 前記磁気シールドは、Fe-Ni合金で形成されている、
請求項1に記載の電流センサ。
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