(57)【要約】【課題】極めて小型で単体の電子部品的な取り扱いのできる面実装型の電流検出装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】表面にホール素子１１ａが形成されてなるホール素子チップ１１と、ホール素子１１ａの駆動及びホール電圧を外部に取り出すためのリード部材１２と、ホール素子１１ａの電極とリード部材１２を繋ぐ金属ワイヤー１３と、被検出電流が流れる電流通路を形成する導体１４で、ホール素子チップ１１と電流通路１４とは絶縁性材料のパッケージ１５内に一体的に収納されている。電流通路１４を流れる被検出電流が生じる磁束を、ホール素子チップ１１に効率的に印加できるように、その一端が開口されている強磁性材料からなる磁気回路コア１６は、パッケージ１５の外周を挟み込むようにして電流通路１４を包み込んで装着されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気センサチップの入出力の端子が電気的に接続されたリード部材と接続された磁気センサと、該磁気センサに近接して配置された被検出電流の通路となる導体とを一体的に包み込む樹脂パッケージと、
一端が開口され、前記磁気センサチップを覆うエアギャップ部を有する略コの字型で、かつ前記樹脂パッケージを挟み込むための磁気回路コアとを備え、
前記磁気回路コアは、前記磁気センサチップを包み込み、かつ、該磁気センサチップと対向する上下面を有する前記樹脂パッケージを前記磁気回路コアで挟み込むように接着配置され、前記エアギャップの中に前記磁気センサチップが設置されていることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記磁気センサと、前記被検出電流に比例して該磁気センサにより出力されるホール電圧をアナログ増幅する増幅回路とが、同一のパッケージ内に収容された構造であることを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項３】
前記磁気センサと、前記増幅回路と、前記磁気センサ及び前記増幅回路を駆動する駆動回路と、前記導体とが一体形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電流検出装置。
【請求項４】
前記増幅回路がＳｉのＩＣ又はＬＳＩからなることを特徴とする請求項２又は３に記載の電流検出装置。
【請求項５】
前記磁気センサは、ホール素子、磁気抵抗素子、リニアホールＩＣのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の電流検出装置。
【請求項６】
前記磁気回路コアの前記磁気センサを覆う部分の幅が、前記磁気回路コアのその他の部分の幅よりも狭くなっていることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の電流検出装置。
【請求項７】
前記磁気回路コアの前記磁気センサを覆うエアギャップの間隔が、前記導体を覆うエアギャップの間隔よりも狭くしたことを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の電流検出装置。
【請求項８】
前記リードの材料と、被検出電流の通路となる導体とが同一材料であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電流検出装置。
【請求項９】
薄膜の感磁部を有し、磁界の磁束密度を検出する磁気センサであるホール素子チップを作製する第１の工程と、
該磁気センサチップを前記アイランド部にダイボンドする第２の工程と、
前記磁気センサの電極と前記リード部材間を導体である金属ワイヤーで接続する第３の工程と、
前記磁気センサと前記導体とを一体的に包み込むように樹脂モールドして樹脂パッケージする第４の工程と、
一端が開口されたエアギャップ部を有する略コの字型で、かつ前記樹脂パッケージを挟み込むための磁気回路コアは、前記磁気センサチップを包み込み、かつ、該磁気センサチップと対向する上下面を有する前記樹脂パッケージを前記磁気回路コアで挟み込むように接着配置され、かつ、前記エアギャップ中に前記磁気センサが設置されるように形成する第５の工程と
を少なくとも備えたことを特徴とする電流検出装置の製造方法。
【請求項１０】
前記磁気センサと該磁気センサの制御回路を搭載するアイランド部を有し、該磁気センサの外部接続端子となる導電性のリード部材と、該リード部材に近接して設けられる電流通路となる導体とが一体形成されたフレームを作製する工程を有することを特徴とする請求項９に記載の電流検出装置の製造方法。
【請求項１１】
前記磁気回路コアの前記ホール素子チップを覆う部分の幅が、前記磁気回路コアのその他の部分の幅よりも狭くなるように形成することを特徴とする請求項９又は１０に記載の電流検出装置の製造方法。
【請求項１２】
前記磁気回路コアの前記磁気センサを覆うエアギャップの間隔が、前記導体を覆うエアギャップの間隔よりも狭くなるように形成することを特徴とする請求項９，１０又は１１に記載の電流検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサを利用した電流検出装置及びその製造方法に関し、より詳細には、プリント基板上に自動半田装置などの大量実装機も使える面実装型の電流検出装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の電流検出装置を示す図で、この電流検出装置は、弧状の断面を有する強磁性材料からなる磁気回路コア１の一部に切欠部２を形成し、この切欠部２のエアギャップに、例えば樹脂パッケージしたホール素子３を挿入固定して、弧状の形状を有する磁性材料の磁気回路コア１の中央を貫通する電流通路４の発生する磁束を、磁気回路コア１を利用してホール素子３に印加し、磁束の変化から電流を検出するように構成されていた。
【０００３】
この電流検出方法は、極めて一般的であるが、独立した磁気回路コアとホール素子の組み合わせのために、磁気回路コアのギャップの製作やホール素子の挿入、固定などの組み立て上、コストのかかる構造をしていた。また、プリント基板上に設置しようとすると、磁気回路コアのプリント基板上への固定などやっかいな問題が発生し、また、被検出電流の流れる電線を磁気回路コアに通し、その両端を固定し、更に、電流供給端子に接続するなど手作業的な工程が必要で、プリント基板などに大量に実装するには不向きな構造を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３６４４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明の電流検出装置は、このような従来の電流検出装置の欠点を改善するべくなされたもので、プリント基板上に自動半田装置などの大量実装機も使える面実装型の電流検出装置としたものである。また、極めて小型で単体の電子部品的な取り扱いの出来る基本構造を有するものである。また、磁性材料からなる、あらかじめ製作したコ字型断面の磁気回路コアに、ホール素子と電流通路を一体的にパッケージした電流検出装置を挿入可能に製作できる。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、極めて小型で単体の電子部品的な取り扱いのできる面実装型の電流検出装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、磁気センサチップの入出力の端子が電気的に接続されたリード部材と接続された磁気センサと、該磁気センサに近接して配置された被検出電流の通路となる導体とを一体的に包み込む樹脂パッケージと、一端が開口され、前記磁気センサチップを覆うエアギャップ部を有する略コの字型で、かつ前記樹脂パッケージを挟み込むための磁気回路コアとを備え、前記磁気回路コアは、前記磁気センサチップを包み込み、かつ、該磁気センサチップと対向する上下面を有する前記樹脂パッケージを前記磁気回路コアで挟み込むように接着配置され、前記エアギャップの中に前記磁気センサチップが設置されていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記磁気センサと、前記被検出電流に比例して該磁気センサにより出力されるホール電圧をアナログ増幅する増幅回路とが、同一のパッケージ内に収容された構造であることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記磁気センサと、前記増幅回路と、前記磁気センサ及び前記増幅回路を駆動する駆動回路と、前記導体とが一体形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の発明において、前記増幅回路がＳｉのＩＣ又はＬＳＩからなることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４いずれかに記載の発明において、前記磁気センサは、ホール素子、磁気抵抗素子、リニアホールＩＣのいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５いずれかに記載の発明において、前記磁気回路コアの前記磁気センサを覆う部分の幅が、前記磁気回路コアのその他の部分の幅よりも狭くなっていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６いずれかに記載の発明において、前記磁気回路コアの前記磁気センサを覆うエアギャップの間隔が、前記導体を覆うエアギャップの間隔よりも狭くしたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７いずれかに記載の発明において、前記リードの材料と、被検出電流の通路となる導体とが同一材料であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に記載の発明は、薄膜の感磁部を有し、磁界の磁束密度を検出する磁気センサであるホール素子チップを作製する第１の工程と、該磁気センサチップを前記アイランド部にダイボンドする第２の工程と、前記磁気センサの電極と前記リード部材間を導体である金属ワイヤーで接続する第３の工程と、前記磁気センサと前記導体とを一体的に包み込むように樹脂モールドして樹脂パッケージする第４の工程と、一端が開口されたエアギャップ部を有する略コの字型で、かつ前記樹脂パッケージを挟み込むための磁気回路コアは、前記磁気センサチップを包み込み、かつ、該磁気センサチップと対向する上下面を有する前記樹脂パッケージを前記磁気回路コアで挟み込むように接着配置され、かつ、前記エアギャップ中に前記磁気センサが設置されるように形成する第５の工程とを少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記磁気センサと該磁気センサの制御回路を搭載するアイランド部を有し、該磁気センサの外部接続端子となる導電性のリード部材と、該リード部材に近接して設けられる電流通路となる導体とが一体形成されたフレームを作製する工程を有することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、前記磁気回路コアの前記ホール素子チップを覆う部分の幅が、前記磁気回路コアのその他の部分の幅よりも狭くなるように形成することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項９，１０又は１１に記載の発明において、前記磁気回路コアの前記磁気センサを覆うエアギャップの間隔が、前記導体を覆うエアギャップの間隔よりも狭くなるように形成することを特徴とする。
【００１９】
つまり、本発明の電流検出装置は、所要の基板上に形成されたホール素子と、金属の良導体からなる被検出電流の通路が一体としてパッケージされており、更に、電磁気学の法則によって被検出電流が電流通路の周辺に生ずる磁束をホール素子に効率よく印加するために、電流通路を周回し、かつ、ホール素子部を覆って終端一端が開いた軟磁性材料からなる磁気回路が付与されていることを特徴とする電流検出装置である。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、磁気センサチップの入出力の端子が電気的に接続されたリード部材と接続された磁気センサと、この磁気センサに近接して配置された被検出電流の通路となる導体とを一体的に包み込む樹脂パッケージと、一端が開口され、磁気センサチップを覆うエアギャップ部を有する略コの字型で、かつ樹脂パッケージを挟み込むための磁気回路コアとを備え、この磁気回路コアは、磁気センサチップを包み込み、かつ、この磁気センサチップと対向する上下面を有する樹脂パッケージを磁気回路コアで挟み込むように接着配置され、エアギャップの中に前記磁気センサチップが設置されているので、高感度のホール素子によって容易に電流を検出するとともに、製作コストや、更に実装コストも低減することができ、かつ、面実装なども可能で大量に使用する場合でも低コストで効率よく出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の電流検出装置を示す図である。
【図２】本発明の電流検出装置を説明するための図で、（ａ）は、パッケージの上面から透視的に見た磁気センサであるホール素子と電流通路の配置の例を示した図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】電流検出器の斜視図である。
【図４】本発明における電流検出装置の他の実施例を示す図で、（ａ）は、パッケージの上面から見たホール素子と電流通路の配置の例を示した図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明における電流検出装置の更に他の実施例を示す図で、（ａ）は磁気回路コアをパッケージの厚みを超えて三角状に設けた場合、（ｂ）は磁気回路コアをパッケージの厚みを超えて矩形に設けた場合、（ｃ）は磁気回路コアをパッケージの厚みの相違部分に沿って設けた場合を各々示している。
【図６】本発明における電流検出装置の更に他の実施例を示す図である。
【図７】本発明における電流検出装置の更に他の実施例を示す図で、（ａ）は、パッケージの上面から見たホール素子と電流通路の配置の例を示した図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図８】本発明の電流検出装置で使用される薄い導電性の高い金属フレームを示す図である。
【図９】本発明の電流検出装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。  
図２（ａ），（ｂ）は、本発明の電流検出装置を説明するための図で、図２（ａ）は、パッケージの上面から透視的に見た磁気センサであるホール素子と電流通路の配置の例を示した図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３は、電流検出器の斜視図である。
【００２３】
図中符号１１は、表面にホール素子１１ａが形成されてなるホール素子チップ、１２（２１，２２，２３，２４）は、ホール素子１１ａの駆動及びホール電圧を外部に取り出すためのリード部材、１３はホール素子１１ａの電極とリード部材１２を繋ぐ金属ワイヤー、１４は被検出電流が流れる電流通路を形成する導体で、ホール素子チップ１１と電流通路１４とは絶縁性材料のパッケージ１５内に一体的に収納されている。
【００２４】
さらに、電流通路１４を流れる被検出電流が生じる磁束を、ホール素子チップ１１に効率的に印加できるように、その一端が開口されている強磁性材料からなる磁気回路コア１６は、図２（ｂ）に示すように、パッケージ１５の外周を、パッケージ１５を挟み込むようにして電流通路１４を包み込んで装着されている。
【００２５】
つまり、本発明の電流検出装置は、磁気センサであるホール素子と電流通路を構成する導体が一体でパッケージされ、更に、電流の発生する磁束をホール素子に導く強磁性体からなる磁気回路コアが装着された構造を有している。
【００２６】
なお、本発明における磁気回路コアは、図２に示すような基本的な断面構造であれば良い。更には、パッケージと個別に作製しておいて、使用時に図２（ｂ）に示すような断面構造に合体して電流検出装置としても良い。
【００２７】
図４（ａ），（ｂ）は、本発明における電流検出装置の他の実施例を示す図で、図４（ａ）は、パッケージの上面から見たホール素子と電流通路の配置の例を示した図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図４（ａ）から分かるように、磁気回路コア１６ａの幅ｄ２は、磁気回路コア１６の他の部分の幅ｄ１よりも狭くなっており、より効率的にホール素子チップ１１に被検出電流が生じた磁束を集中し、高感度で電流を検出するようにしたものである。
【００２８】
図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明における電流検出装置の更に他の実施例を示す図で、図５（ａ）は磁気回路コアをパッケージの厚みを超えて三角状に設けた場合、図５（ｂ）は磁気回路コアをパッケージの厚みを超えて矩形に設けた場合、図５（ｃ）は磁気回路コアをパッケージの厚みの相違部分に沿って設けた場合を各々示している。つまり、電流検出能の高感度化のために磁気センサであるホール素子のエアギャップを実効的に小さくする好ましい構造例を示している。
【００２９】
図５（ａ）において、磁気回路コア１６（５１）のホール素子チップを覆うエアギャップの間隔ｈ１が、電流通路１４を覆う部分の間隔ｈ２よりも狭くしたものである。これにより、ホール素子チップ１１により効率よく磁束を印加することができる。
【００３０】
また、図５（ｂ）において、磁気回路コア１６（５２）のホール素子チップを覆うエアギャップの間隔ｈ３が、電流通路１４を覆う部分の間隔ｈ４よりも狭くしたものである。これにより、ホール素子チップ１１により効率よく磁束を印加することができる。
【００３１】
さらに、図５（ｃ）において、磁気回路コア１６（５３）のホール素子チップを覆うエアギャップの間隔ｈ５が、電流通路１４を覆う部分の間隔ｈ６よりも狭くしたものである。これにより、ホール素子チップ１１により効率よく磁束を印加することができる。
【００３２】
図６は、本発明における電流検出装置の更に他の実施例を示す図で、この電流検出装置は、弧状の断面を有する強磁性材料からなる磁気回路コア２６の一部に切欠部２３を形成し、この切欠部２３のエアギャップに、リード部材２２に取り付けられたホール素子チップ２１と、ホール素子チップ２１の近傍に設けられた電流通路２４とを一体化したパッケージ２５を挿入固定して、弧状の形状を有する磁性材料の磁気回路コア２６の中央を貫通する電流通路２４の発生する磁束を、磁気回路コア２１を利用してホール素子チップ２１に印加し、磁束の変化から電流を検出するように構成されている。
【００３３】
このように、本発明の電流検出装置においては、被検出電流を流すための電流通路とホール素子チップがパッケージに一体となって組み込まれている。本発明では、電流通路の断面積や材質は、通常、可能な限り低抵抗で製作することが好ましく、被検出電流の容量によって自由に設定して良い。電流通路の材質は、リード部材とは異なっていても良いがリード部材と同じ材質であると、製作しやすく好ましい。
【００３４】
また、断面形状も特に制限はないが、四角状の断面は製作しやすく好ましい。円形断面の電流通路導体も効率よく電流を流せるので好ましく用いられる。また、電流通路の導体の厚さは、リード部材と異なっていても良いが、厚さも同じであると製作が容易で好ましい。また、導体の幅は、被検出電流の電流容量によって必要な幅を決めることが好ましく、リード部材と同じでも良いが異なっていてもよく、特に、好ましい形態として、リード部材の幅より、幅の広い導体がよく用いられる。更には、導体の厚さに比較して幅が同じか、もしくは大きい場合は製作が容易で好ましい導体構造である。
【００３５】
本発明の電流検出装置に用いられる磁気回路コアは、強磁性材料であって、かつ、残留磁束密度の少ない軟磁性材料が用いられる。また、透磁率の高い材質がよく、比透磁率１００以上のものが好ましい。フェライトのようなセラミック系の強磁性材料でも良く、またパーマロイや純鉄、珪素鋼等の残留磁束密度が小さく、かつ透磁率や飽和磁束密度の高い金属は好ましい。更に、金属の磁気回路は、必要な構造を得るためのプレスや曲げ加工などがし易く製作が容易なので特に好ましく用いられる。また、金属の場合は渦電流損失を少なくする目的で金属板を重ねた積層構造で磁気回路を製作することも好ましく行われる。更に金属は、パッケージの内部に製作する場合に割れないので好ましい。
【００３６】
本発明の電流検出装置は、このような構成を有し、高感度のホール素子によって容易に電流を検出するとともに、製作コストや、更に実装コストも低減することができ、かつ、面実装なども可能で大量に使用する場合でも低コストで効率よく出来る。
【００３７】
図７（ａ），（ｂ）は、本発明における電流検出装置の更に他の実施例を示す図で、図７（ａ）は、パッケージの上面から見たホール素子と電流通路の配置の例を示した図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。本発明の電流検出装置は、ホール素子チップとそのホール素子チップの出力を増幅する回路又は回路素子が電流通路とともに一体でパッケージされている。
【００３８】
図中符号３１は、表面にホール素子が形成されてなるホール素子チップ、３２（７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７）は、増幅回路の駆動、ホール素子の駆動及びホール電圧を外部に取り出すためのリード部材、３３はホール素子の電極とリード部材３２を繋ぐ金属ワイヤー、３４は被検出電流が流れる電流通路を形成する導体で、ホール素子チップ３１と電流通路３４とは絶縁性材料のパッケージ３５内に一体的に収納されている。なお、３７はホール素子の駆動回路や増幅回路など制御回路である。また、駆動回路を制御する制御回路は、被検出電流を直接表示できるように構成されている。
【００３９】
さらに、電流通路３４を流れる被検出電流が生じる磁束を、ホール素子チップ１１に効率的に印加できるように、その一端が開口されている強磁性材料からなる磁気回路コア３６は、図７（ｂ）に示すように、パッケージ３５の外周を、パッケージ３５を挟み込むようにして電流通路３４を包み込んで装着されている。
【００４０】
つまり、本発明の電流検出装置は、磁気センサであるホール素子とその駆動回路、電流通路を構成する導体が一体でパッケージされ、更に、電流の発生する磁束をホール素子に導く強磁性体からなる磁気回路コアが装着された構造を有している。
【００４１】
このように、本発明は、ホール素子と被検出電流に比例するホール電圧の増幅回路、これらを駆動する駆動電源、更に、被検出電流が流れる電流通路の導体と電流通路を周回する構造で形成された磁気回路が一体で形成され、ホール素子と増幅回路を駆動する駆動電源の端子、及び検出電流に比例して増幅された出力電圧が得られる出力電極とを有する電流検出装置である。
【００４２】
本発明の電流検出装置で、ホール素子の駆動回路や増幅回路などは、以下一般に、本発明の電流検出装置の制御回路と総称する。この制御回路は、電流通路を流れる電流の生じた磁界に比例したホール電圧を増幅して出力したり、更には、ホール電圧を電流値に変換して出力する回路、ホール素子や増幅回路を駆動する電源回路など本発明の基本機能を備えたものであればよく、ホール素子や電流通路等と全て一体としてパッケージされてもよく、又その一部が一体でパッケージされていても良い。特に、ホール素子のホール電圧の増幅回路、更には、電流値への変換回路などは一体でパッケージされることが好ましい。
【００４３】
本発明の電流検出装置の出力形態は、必要に応じ被検出電流に比例したアナログ出力、デジタル変換したデジタル出力、予め指定された、又は、指定できる閾値以上で出力するなど応用によって各種の出力形態が可能である。ホール素子と、アナログ増幅回路の組み合わせが示されているがこれらが、必要に応じてＩＣやホール素子の駆動回路などとともに本発明では被検出電流が流れる電流通路と一体でパッケージされる。
【００４４】
さらに、本発明の電流検出装置では、電流を高感度検出する磁気センサであるホール素子は一般的な半導体から成るホール素子であればよい。感磁部材質は薄層あるいは薄膜のＳｉやＧｅ、高電子移動度のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体などが用いられる。特に、Ｎ型導電性を示す薄い（厚さが１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下）ＧａＡｓの導電層、ＩｎＳｂ薄膜、ＩｎＡｓ薄膜、あるいはＩｎＧａＡｓの薄層等が好ましく使用される。更に超薄膜は好ましく用いられ、高電子移動度のＩｎＡｓやＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＳｂなどをこれらの材料と格子定数が近いもしくは同じである、バンドギャップの大きい高抵抗あるいは絶縁性の化合物半導体のバリヤー層でサンドイッチした構造に導電層を感磁部としたものやバンドギャップが異なる半導体のヘテロ界面に蓄積される２次元電子ガスの導電層を感磁層としたホール素子などが好ましく使われる。
【００４５】
更には、ＩｎＡｓやＩｎＳｂの導電層は単結晶で絶縁性の単結晶ＧａＡｓや表面を絶縁化もしくは高抵抗化した単結晶Ｓｉ等の基板の表面にエピタキシャル成長したものがよく、特に、ＩｎＡｓやＩｎＳｂにＳｉやＳｎをドープした単結晶薄膜を感磁部にしたホール素子が好ましく用いられる。これらＩｎＳｂやＩｎＡｓの薄膜を感磁部としたホール素子の電子濃度は、５×１０-16ｃｍ-3から１×１０-18ｃｍ-3の範囲が本発明の磁気センサとして好ましく用いられる。
【００４６】
図８は、本発明の電流検出装置で使用される薄い導電性の高い金属フレームを示す図で、磁気センサであるホール素子をダイボンドするアイランド４１を有するホール素子の外部接続端子となるリード部材４２（８１，８２，８３、８４）と、リード部材４２に近接して隣り合って配置されている被検出電流が流れる電流通路４４とが一体で形成された金属フレームを示している。
【００４７】
さらに、図７に示した本発明の電流検出装置で使用する薄い導電性の高い金属板から所望の形状で製作した、磁気センサであるホール素子とホール素子の出力を増幅する増幅回路やホール素子の駆動電源などが製作されているＳｉのＩＣチップ等をダイボンドする大きいアイランド４１を有し、外部よりＩＣやホール素子に駆動電源を供給するための外部接続端子となるリード部材と、増幅され検出電流に比例した出力を取り出すための出力電極に接続されるリード部材とこれらのリード部材に近接して隣り合って配置されている被検出電流が流れる電流通路とが一体で形成された金属フレームも類似の構造である。
【００４８】
次に、本発明の電流検出装置の製造方法について以下に説明する。  
図９は、本発明の電流検出装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。まず、図２に示した本発明の電流検出装置の製造は、薄い導電性の高い金属板から所望の形状に切り出し、磁気センサであるホール素子をダイボンドするアイランドを有するリードを含むホール素子の外部接続端子となる複数のリード部材と、このリード部材に近接して隣り合って製作されている被検出電流が流れる電流通路とが一体で形成されたフレームを製作する（Ｓ１）。薄膜の感磁部を有するホール素子を有するホール素子チップを製作する（Ｓ２）。次いで、ホール素子チップをアイランドにダイボンドする（Ｓ３）。ホール素子の電極とリード間を金属ワイヤーで接続し（Ｓ４）、更に、ホール素子と電流通路を一体で樹脂モールドしてパッケージする（Ｓ５）。
【００４９】
一端が開口された構造で強磁性材料から成る磁気回路をパッケージの上下に形成し、次いで、一体で製作されているホール素子のリード部材と電流通路の所要の部分を切断することでホール素子のリード部材と電流通路を電気的に切り離す（Ｓ６）。磁気回路とパッケージを一体化固定する（Ｓ７）。この工程には、電流通路を包みホール素子部を上下からサンドイッチする構造で磁気回路を取り付ける工程を少なくとも含み、電流検出装置が完成する（Ｓ８）。
【００５０】
次に、図７に示した本発明の電流検出装置の製造方法について説明する。まず、薄い導電性の高い金属板から所望の形状に切り出し、磁気センサであるホール素子と制御回路の製作された回路素子をダイボンドするアイランドを有するリードを含む複数のリード部材と、このリード部材に近接して隣り合って製作されている被検出電流が流れる電流通路とが一体で形成されたフレームを製作する（Ｓ１）。薄膜の感磁部を有するホール素子を有するホール素子チップを製作する（Ｓ２）。次いで、ホール素子チップをアイランドにダイボンドする（Ｓ３）。ホール素子の電極とリード間を金属ワイヤーで接続する（Ｓ４）。更に、制御回路、ホール素子と電流通路を一体で樹脂モールドしてパッケージする（Ｓ５）。
【００５１】
一端が開口された構造で強磁性材料から成る磁気回路をパッケージの上下に形成し、次いで、一体で製作されているホール素子と制御回路に接続された複数のリードと電流通路の所要の部分を切断し、電流通路を電気的に切り離す（Ｓ６）。電流通路を包みホール素子部を上下からサンドイッチし、磁気回路とパッケージを一体化固定し（Ｓ７）、電流検出装置が完成する（Ｓ８）。
【００５２】
本発明によれば、電流検出装置を一個ずつ製作することもできるが、同時に、複数個製作することも容易にできる。特に、量産する場合には、金属フレームに複数個のホール素子リードと電流通路を製作したものを用い、同時に複数個の電流検出装置を製作することが容易であり好ましく行われる。
【００５３】
本発明の樹脂モールド工程は、電子部品のパッケージに用いられる一般的な方法が応用できるが、熱硬化性の樹脂を用いるトランスファーモールドや熱可塑性の樹脂を用いるインジェクション法などが好ましい方法である。
【００５４】
このような本発明の電流検出装置は、同時に複数の製品を並行して製作でき、磁気回路コアや、電流通路などを金型やエッチングなどの方法で効率よく製作でき、製作精度は高く生産性もよく、コストも安い。更に、製品の品質や特性均一でも安定である。更に、その構造から明らかなように極めて小型で製作できる特徴もある。
【００５５】
さらに、通常の電子部品と同じ工程でプリント基板に実装でき実装コストも安い。磁気センサにＩｎＳｂのＳｉやＳｎ、Ｔｅ，Ｃｅ等をドープした単結晶薄膜ホール素子を使用すると高感度で電流検出が可能である。特に、磁気センサにＩｎＳｂのＳｎドープの単結晶薄膜ホール素子を使用すると高感度で１０ｍＡ以下の電流検出が可能である。
【００５６】
このような本発明の電流検出装置の具体的な実施例について、以下に説明するが、本発明は、この実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】
【００５７】
始めに、半絶縁性のＧａＡｓ基板上にＳｎをドープしてエピタキシアル成長させた厚さ１μｍのＩｎＳｂ薄膜を感磁部とした０．４ｍｍ角で、厚さが０．３ｍｍの正方形のホール素子チップを製作した。一方、ホール素子チップとは別に、図８にその平面形状の一部を示した金属フレームを製作した。この金属フレームは、表面に銀メッキした無酸素銅で、ホール素子のリード部は、厚さ０．５ｍｍ、幅０．７ｍｍであり、被検出電流を流すための電流通路は、リードと同じ材質の無酸素銅から成り、厚さ０．５ｍｍ、幅６．０ｍｍである。
【００５８】
次に、金属フレームのアイランド部４１にホール素子チップをダイボンデングし、次いで、ホール素子とリード間を金ワイヤーによるワイヤーボンデング法で接続した。
【００５９】
次に、この金属フレームを金型にセットし、トランスファーモールドにより、エポキシ樹脂により、ホール素子と電流通路を一体でパッケージした。次いで、金属フレームの所要の部分を切断し、一体化してパッケージされたているホール素子のリードと電流通路を電気的に切り離し、更に、パーマロイから成る、あらかじめ所用の形状でフォーミングした強磁性体の磁気回路部がホール素子部と電流通路をパッケージに密着して上下より包みホール素子部は磁気回路の開口部形成した断面形状で，パッケージの外側を覆うように接着され、図２に示した基本構造の電流検出装置を複数個製作した。
【００６０】
製作された電流検出装置は、パッケージの厚さが３．０ｍｍ、電流通路に直角な断面の幅は、１０ｍｍで、電流通路方向の長さは、１０ｍｍ。更に、ホール素子部のパッケージ厚さは、１．５ｍｍで他の部位より薄く製作されている。また、強磁性体の磁気回路部は、厚さ０．５ｍｍ、電流通路部の幅が８．０ｍｍであるが、ホール素子部の上面は磁束の集中を効果的にするために幅は３．０ｍｍで、他の部位より幅が狭く形成されている。
【００６１】
また、この電流検出装置は、従来の電流検出装置と違って容易にプリント基板上に通常の電子部品と同じようにハンダ付け実装が出来る。すなわち、本発明の電流検出装置は、通常のプリント基板へのハンダ付けによる部品実装機で容易に実装できる構造である。
【実施例２】
【００６２】
始めに、半絶縁性のＧａＡｓ基板上にＳｎをドープしてエピタキシアル成長させた厚さ１μｍのＩｎＳｂ薄膜を感磁部とした０．４ｍｍ角で、厚さが０．３ｍｍの正方形のホール素子チップを製作した。更に、このホール素子チップの基板であるＧａＡｓを薄く研磨し、厚さ７０μｍとした。ついで、基板サイズ０．４ｍｍ角、厚さ０．２５ｍｍのフェライト基板をホール素子チップの感磁部が形成されている面と反対の面に接着し、フェライト基板を有するホール素子チップを製作した。
【００６３】
一方、このホール素子チップとは別に、図８に示した構造の金属フレームを製作した。この金属フレームは、表面に銀メッキした無酸素銅で、ホール素子のリード部は、厚さ０．５ｍｍ、幅０．７ｍｍであり、被検出電流を流すための電流通路は、リードと同じ材質の無酸素銅から成り、厚さ０．５ｍｍ、幅６．０ｍｍである。
【００６４】
次に、金属フレームのアイランド部４１にホール素子チップをダイボンデングし、次いで、ホール素子とリード間を金ワイヤーによるワイヤーボンデング法で接続した。
【００６５】
次に、この金属フレームを金型にセットし、トランスファーモールドにより、エポキシ樹脂により、ホール素子と電流通路を一体でパッケージした。次いで、金属フレームの所要の部分を切断し、一体化してパッケージされたているホール素子のリードと電流通路を電気的に切り離し、更に、図７（ｂ）に示したように、パーマロイから成る、あらかじめ所用の形状でフォーミングした強磁性体の磁気回路部がホール素子部と電流通路をパッケージに密着して上下より包みホール素子部は磁気回路の開口部形成した断面形状で，パッケージの外側を覆うように接着され、図６に示したエアギャップ部を有する電流検出装置を複数個製作した。
【００６６】
製作された電流検出装置は、パッケージの厚さが３．０ｍｍ、電流通路に直角な断面の幅は、１０ｍｍで、電流通路方向の長さは、１０ｍｍである。更に、ホール素子部のパッケージ厚さは、１．５ｍｍで他の部位より薄く製作されている。また、強磁性体の磁気回路部は、厚さ０．５ｍｍ、電流通路部の幅が８．０ｍｍであるが、ホール素子部の上面は磁束の集中を効果的にするために幅は３．０ｍｍで、他の部位より幅が狭く形成されている。
【００６７】
また、この電流検出装置は、従来の電流検出装置と違って、容易にプリント基板上に通常の電子部品と同じようにハンダ付け実装が出来る。すなわち、本発明の電流検出装置は、通常のプリント基板へのハンダ付けによる部品実装機で容易に実装できる構造である。
【００６８】
また本試作例は、ホール素子チップにフェライト基板が張り合わせてあり、磁気回路の開口部の磁気抵抗が実施例１に比較してより少ない為より高感度の電流検出が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  磁気回路コア
２  切欠部
３  ホール素子
４  電流通路
１１  ホール素子チップ
１１ａ  ホール素子
１２（２１，２２，２３，２４）  リード部材
１３  金属ワイヤー
１４  導体
１５  パッケージ
２１  ホール素子チップ
２２  リード部材
２３  切欠部
２４  電流通路
２５  パッケージ
２６  磁気回路コア
３１  ホール素子チップ
３２（７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７）  リード部材
３３  金属ワイヤー
３４  導体
３５  パッケージ
３６  磁気回路コア
３７  制御回路
４１  アイランド
４２（８１，８２，８３、８４）  リード部材
４４  電流通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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