(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気回路の電流を検出又は測定するための装置であって、
第１及び第２の主面を有するホール素子と、
前記電気回路の電流を流すためのものであって、前記ホール素子の前記第１の主面を含む平面に対向配置され且つここを流れる電流によって発生した磁界を前記ホール素子に作用させることができるように前記ホール素子に対して一定の位置関係を有し且つ前記電気回路に対する接続部分を有している電流通路形成用導体と、
前記ホール素子と前記電流通路形成用導体の一部分とを被覆し且つ前記ホール素子と前記電流通路形成用導体との間を電気的に絶縁している絶縁性被覆体と、
前記ホール素子の前記第２の主面の外側に配置された磁性体と
を備え、前記絶縁性被覆体は第１の絶縁性被覆体と第２の絶縁性被覆体と接着層とからなり、
前記第１の絶縁性被覆体は前記電流通路形成用導体の一部分を被覆し且つ前記第２の絶縁性被覆体を位置決めするための位置決め部分を有しており、
前記第２の絶縁性被覆体は前記ホール素子を被覆しており、
前記接着層は前記第１の絶縁性被覆体と前記第２の絶縁性被覆体とを相互に結合するものであり、
前記磁性体は前記第２の絶縁性被覆体の内部に配置されていることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
電気回路の電流を検出又は測定するための装置であって、
第１及び第２の主面を有するホール素子と、
前記電気回路の電流を流すためのものであって、前記ホール素子の前記第１の主面を含む平面に対向配置され且つここを流れる電流によって発生した磁界を前記ホール素子に作用させることができるように前記ホール素子に対して一定の位置関係を有し且つ前記電気回路に対する接続部分を有している電流通路形成用導体と、
前記ホール素子と前記電流通路形成用導体の一部分とを被覆し且つ前記ホール素子と前記電流通路形成用導体との間を電気的に絶縁している絶縁性被覆体と、
前記ホール素子の前記第２の主面の外側に配置された磁性体と
を備え、前記電流通路形成用導体は、ここを流れる電流の通路を狭めるための溝を有していることことを特徴とする電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、電気回路の電流を検出又は測定するためのホ−ル素子即ちホ−ル効果素子を備えた電流検出又は測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホ−ル素子は、ここに印加される磁界に正比例した電圧即ちホ−ル電圧を発生する。従って、ホ−ル素子を電流通路に沿って配置すると、電流通路を流れる電流に比例して発生する磁界がホ−ル素子に作用し、ホ−ル素子から電流に比例した電圧を得ることができる。電流通路の電流の検出感度を高めるためには、電流通路をホ−ル素子に出来る限り接近させた方が良い。この目的のために、本件出願人は特開2000-174357号において、ホ−ル素子を含む半導体基体の上面に絶縁膜を介して被検出電流が流れる導体層を設けた電流検出装置を提案した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ホール素子による電流検出の感度を更に高めること、及び外来ノイズを十分に防止すること、及びコストの低減が要求されている。
【０００４】
そこで、本発明の第１の目的は、電流検出感度の高い電流検出装置を提供することにある。本発明の第２の目的は外来ノイズを防ぐことができる電流検出装置を提供することにある。本発明の第３の目的はコストの低減が可能な電流検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は、電気回路の電流を検出又は測定するための装置であって、第１及び第２の主面を有するホール素子と、前記電気回路の電流を流すためのものであって、前記ホール素子の前記第１の主面を含む平面に対向配置され且つここを流れる電流によって発生した磁界を前記ホール素子に作用させることができるように前記ホール素子に対して一定の位置関係を有し且つ前記電気回路に対する接続部分を有している電流通路形成用導体と、前記ホール素子と前記電流通路形成用導体の一部分とを被覆し且つ前記ホール素子と前記電流通路形成用導体との間を電気的に絶縁している絶縁性被覆体と、前記ホール素子の前記第２の主面の外側に配置された磁性体とを備え、前記絶縁性被覆体は第１の絶縁性被覆体と第２の絶縁性被覆体と接着層とからなり、前記第１の絶縁性被覆体は前記電流通路形成用導体の一部分を被覆し且つ前記第２の絶縁性被覆体を位置決めするための位置決め部分を有しており、前記第２の絶縁性被覆体は前記ホール素子を被覆しており、前記接着層は前記第１の絶縁性被覆体と前記第２の絶縁性被覆体とを相互に結合するものであり、前記磁性体は前記第２の絶縁性被覆体の内部に配置されていることを特徴とする電流検出装置に係わるものである。
なお、本発明において、電流の検出とは、電流の有無の検出又は電流量の検出即ち測定を意味する。
【０００６】
なお、請求項２に示すように、電流通路形成用導体は、ここを流れる電流の通路を狭めるための溝を有していることが望ましい。
【０００７】
【発明の効果】
各請求項の発明によれば次の効果が得られる。
（１）  ホール素子の第１の主面を含む平面に電流通路形成用導体を対向配置させ且つ絶縁性被覆体で一体化するので、両者を接近させて電流検出感度を向上させることができる。
（２）  磁性体をホール素子の第２の主面の外側に配置することによってホール素子を通る磁束の通路の磁気抵抗を下げること、及び磁束の不要な広がりを防ぐことができ、電流検出感度を高めることができる。
（３）  外来の磁気又は電磁ノイズがホール素子に作用することを磁性体によって防ぐことができる。
（４）  電流通路形成用導体とホール素子とを一体化することによってコストの低減を図ることができる。また、電気回路に対するホール素子の配置が容易になる。
（５）良品の第１及び第２の絶縁性被覆体を組み合わせることができるので、完成品の不良が少なくなり、コストの低減を図ることができる。
また、請求項２の発明によれば、電流の広がりを防いでこの検出感度を高めること又は過電流時に溶断するヒューズ作用を得ることのいずれか一方又は両方の効果が得られる。
【０００８】
【実施形態】
次に、図１〜図２３を参照して本発明の実施形態を説明する。
【０００９】
【第１の実施形態】
図１〜図１４に示す第１の実施形態の電流検出装置は、図５に示す第１の部品１と第２の部品２とを図１〜図３に示すように接着層３で相互に結合したものから成る。
【００１０】
第１の部品１は、被測定電流即ち被検出電流を流すための電流通路形成用導体４と、第１の絶縁性被覆体としての第１の樹脂成形体５とから成る。
【００１１】
電流通路形成用導体４は、例えば１００Ａ程度の電流を流すことができる比較的厚い銅板にニッケルメッキ層を設けた金属板をプレス加工したものであり、平面的に見て図８に示すように全体としてＵ字状に形成され、溝６を介して並置された第１及び第２の部分７、８と、第１及び第２の部分７、８の一方の端を相互に連結するように配置された第３の部分９とを有している。帯状に延びている第１及び第２の部分７、８は、図８で破線で区画して示すように第１及び第２の端子部分７ａ、８ａと、第１及び第２の電流通路形成部分７ｂ、８ｂとを有する。第１及び第２の端子部分７ａ、８ａには、この導体４を電気回路に直列に接続するための貫通孔１０ａ、１０ｂが設けられている。従って、第１及び第２の端子部分７ａ、７ｂは電気回路導体（図示せず）に対してビスで固定される。導体４の第１及び第２の電流通路形成部分７ｂ、８ｂには、この外周縁から内側に向うように切り込み溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが形成されている。また、第３の電流通路形成部分として働く第３の部分９にも溝１１ｅ、１１ｆが形成されている。この溝１１ａ〜１１ｅは電流通路を溝６寄りに狭める働き、及び樹脂成形体５との噛み合いを強めて結合強度を向上させる働きを有する。また、過電流時に導体４を溶断させるためのヒューズ機能を得るために溝１１ｇが導体４に設けられ、この溝１１ｇの部分で導体４の幅が狭められている。
【００１２】
第１の樹脂成形体５は、導体４の機械的安定性の向上及び電気的絶縁性の向上及び第２の部品２の位置決め及び保護のためのものであって、対の端子部分７ａ、８ａと第１及び第２の電流通路形成部分７ｂ、８ｂ及び第３の部分９の一方の主面の一部を露出させ、これ以外の部分を被覆するように形成されている。更に詳細には、図２及び図３から最も明らかなように、第１の樹脂成形体５は、第１及び第２の電流通路形成部分７ｂ、８ｂと第３の部分９の下面側の全体を覆い、且つこれ等の上面側の一部を覆い、且つ第１及び第２の電流通路形成部分７ｂ、８ｂの相互間及び溝１１ａ〜１１ｆに充填されている。第１の樹脂成形体５は、図１〜図６から明らかなように、第２の部品２を第１の部品１に位置決めするための第１及び第２の位置決め部分５ａ、５ｂを有する。この第１及び第２の位置決め部分５ａ、５ｂの詳細は追って説明する。なお、第１の樹脂成形体５の導体４の下面側部分の厚みは放熱性を良くするために導体４の上面側部分の厚みよりも薄く形成されている。第１の樹脂成形体５は周知のトランスファモールド法又はインジェクションによって一体に形成することができる。
【００１３】
第２の部品２はホールＩＣ即ちホール素子を含む半導体装置であって、
図７から明らかなようにホール素子を含む半導体チップ２０と、金属製支持板２１と、この支持板２１に連結された外部リード端子２２と、支持板２１に連結されていない外部リード端子２３、２４、２５と、内部接続ワイヤ２６、２７、２８、２９と、第２の絶縁性被覆体としての第２の樹脂成形体３０と、第１の磁性体層９１とから成る。
【００１４】
半導体チップ２０は第１の磁性体層９１を介して金属支持板２１に固着されている。例えばＡｌ線から成る内部接続ワイヤ２６、２７、２８、２９は、半導体チップ２０と支持板２１及び外部リード端子２３、２４、２５との間を電気的に接続している。第２の樹脂成形体３０は半導体チップ２０、支持板２１、外部リード端子２２、２３、２４、２５の一部、内部接続ワイヤ２６、２７、２８、２９及び第１の磁性体層９１を覆うように周知のトランスファモールド法又はインジェクションモールド法によって形成されている。このホールＩＣ側の第２の樹脂成形体３０は、図５に示すように電流通路形成体としての第１の部品１の導体４の平坦な露出主面３１上に配置される主面３２と、第１の樹脂成形体５の第１の位置決め部分５ａを形成する凹部の１つの壁面３３に対向させる側面３４とを有する。第２の部品２の第２の樹脂成形体３０は、平面的に見て第１の部品１の第１の樹脂成形体５に形成された凹状の第１の位置決め部分５ａに収容させることができるパターンに形成されている。第１及び第２の部品１，２の組立て時に、第１の部品１側の導体４の主面３１と第２の部品２側の主面３２との間及び第１の部品１側の壁面３３と第２の部品２側の側面３４とが図２に示すように接着層３によって互いに固着される。従って、電流検出装置の組立が終了した後には、第１及び第２の部品１、２が一体化され、実質的に単一の電気部品となる。
ホール素子３５を含む半導体チップ２０に接続された４本の外部リード端子２２，２３，２４，２５は互いに平行になるように第２の樹脂成形体３０から導出されている。これ等の外部リード端子２２，２３，２４，２５の一部は、図４から最も明らかなように第１の樹脂成形体５に溝状に形成された４つの第２の位置決め部分５ｂに挿入され、相互間の短絡及びこれ等の変形が防止されている。外部リード端子２２〜２５の先端側部分は半導体チップ２０を外部回路に接続するために第１の樹脂成形体５の外側に導出されている。更に，第１及び第２の部品１，２の一体化を強めるために、第１及び第２の部品１，２が接着層３で一体化された後に、第１の位置決め部分５ａと第２の位置決め部分５ｂとに生じた第１及び第２部品１，２間の隙間に絶縁性樹脂が注入されて固化され、図１３及び図１４に示す付加樹脂層９０が形成されている。従って、第１の樹脂成形体５と第２の樹脂成形体３０と接着層３と付加樹脂層９０とによって電流検出装置の絶縁性被覆体９３が形成されている。
【００１５】
半導体チップ２０は、図１０に概略的に示す底面図から明らかなように周知のホール素子３５と、増幅器３６と、制御電流供給回路３７と、第１、第２、第３及び第４の端子３８、３９、４０、４１とを有し、平面的に見て四角形に形成されている。
【００１６】
ホール素子３５、増幅器３６及び制御電流供給回路３７は化合物半導体（例えばガリウム砒素）から成る同一の半導体基板４２の中に周知の方法で形成されている。半導体チップ２０の形成方法及び構成は周知であるので、図１１及び図１２には本発明に係わる電流通路形成用の第１の部品１と直接に関係するホール素子３５のみが示され、増幅器３６及び制御電流供給回路３７の図示は省略されている。
【００１７】
平面的に見て四角形の半導体基板４２の中には、ホール素子３５を形成するためにｎ型の第１、第２、第３、第４及び第５の半導体領域４３、４４、４５、４６、４７と、ｐ型の第６、第７及び第８の半導体領域４８、４９、５０が形成されている。ｎ型の第５の半導体領域４７は半導体基体４２の大部分を占めるｐ型の第８の半導体領域５０の中に島状に形成され、図１１に示すように平面的に見て十字状のパターンを有する。ｎ型の第１及び第２の半導体領域４３、４４はｎ型の第５の半導体領域４７の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有するｎ+ 型半導体領域であって、図１１に示すようにＹ軸方向において互いに離間して対向配置され且つ第５の半導体領域４７の中に島状に形成されている。この第１及び第２の半導体領域４３、４４には図１０に示すように第１及び第２の電極５１、５２がオーミック接触している。第１及び第２の電極５１、５２は制御電流供給回路３７に接続されているので、第５の半導体領域４７に第１の半導体領域４３から第２の半導体領域４４に向って周知の制御電流Ｉc が流れる。従って、第１及び第２の半導体領域４３、４４を制御電流供給用半導体領域と呼ぶこともできる。なお、第１及び第２の電極５１、５２は周知の制御電流供給回路３７を介して直流電源接続用の第３及び第４の端子４０、４１に接続されている。
【００１８】
ｎ型の第３及び第４の半導体領域４５、４６は、ｎ型の第５の半導体領域４７の不純物濃度よりも高い不純物濃度を有するｎ+ 型半導体領域であって、第５の半導体領域４７のＹ軸方向の中央部分の両端の近くに配置されている。この第３及び第４の半導体領域４５、４６の一部は第５の半導体領域４７に隣接し、残部はｐ型半導体から成る第６及び第７の半導体領域４８、４９に隣接している。Ｘ軸方向において互いに対向している第３及び第４の半導体領域４５、４６には図１０及び図１２に示すように第３及び第４の電極５３、５４がオーミック接触している。従って、第３及び第４の半導体領域４５、４６をホール電圧検出用半導体領域と呼ぶこともできる。ｐ型の第６及び第７の半導体領域４８、４９はｎ+ 型の第３及び第４の半導体領域４５、４６の第５の半導体領域４７に対する接触面積を制限するものである。
【００１９】
第１及び第２の半導体領域４３、４４間に制御電流Ｉc が流れ、この制御電流Ｉc に対して直交するように磁界を印加すると、第３及び第４の半導体領域４５、４６間に周知のホール効果の原理に従ってホール電圧が得られる。従って、ホール素子３５のホール電圧を発生させるための主動作領域は、第５の半導体領域４７における第１及び第２の半導体領域４３、４４の相互間及び第３及び第４の半導体領域４５、４６の相互間である。しかし、概略的には第５の半導体領域４７の全体をホール素子の主動作領域と呼ぶことができる。
ホール電圧検出用の第３及び第４の電極５３、５４は、図９に示すように周知の増幅器３６を介して第１及び第２の端子３８、３９に接続されている。
【００２０】
半導体基板４２の一方の主面には例えばシリコン酸化膜から成る絶縁膜５５が設けられ、他方の主面には例えばアルミニウムから成る金属層５６が設けられている。絶縁膜５５は多層配線構造とするために第１及び第２の絶縁膜５５ａ、５５ｂの積層体から成る。第１及び第２の電極５１、５２は第１及び第２の絶縁膜５５ａ、５５ｂの開口を介して第１及び第２の半導体領域４３、４４に接続され、第３及び第４の電極５３、５４は第１の絶縁膜５５ａの開口を介して第３及び第４の半導体領域４５、４６に接続されている。図１２に示すように半導体基板４２の他方の主面には金属層５６が設けられており、金属層５６が導電性又は絶縁性の接合材５７によって磁性体層９１に固着されている。磁性体層９１は比透磁率が５５００、厚さが１００μｍの鉄-ニッケル系合金のパーマロイのシートから成り、支持板２１にエポキシ樹脂等の接合材９２によって固着されている。磁性体層９１は平面的に見てホール素子３５よりも大きな面積を有することが望ましく、更に、電流通路形成用導体４のＵ字状に実際に電流が流れる部分の幅以上の幅を有することが望ましい。この実施形態では、磁性体層９１が半導体基板４２よりも大きい支持板２１と同一の面積を有している。
なお、図２、図３、図５、図１３、図１４においては、図示を簡略化するために、図１２の接合材５７及び９２が省略されている。
この実施形態では、磁性体層９１を接着したが、この代りに磁性体を支持板２１に対して蒸着、圧着、溶着することによって磁性体層９１を得ることができる。
【００２１】
支持板２１は、図９から明らかなように、この主面に垂直な方向から見て即ち平面的に見て全体的に四角形のパターンに形成されており、半導体チップ２０よりも大きな面積を有する。支持板２１と第１〜第４の外部リード端子２２〜２５とはリードフレームに基づいて形成されており、互いに同一厚み且つ同一の材料の例えば銅板にニッケルメッキした金属板から成る。支持板２１及びリード端子２２〜２５は、電流通路形成用導体４よりも薄く形成されている。支持板２１はワイヤ２６によって半導体チップ２０の第１の端子３８に接続されている。この支持板２１に連結された外部リード端子２２は一般にはグランドに接続される。半導体チップ２０の第２、第３及び第４の端子３９、４０、４１は、ワイヤ２７、２８、２９によって外部リード端子２３、２４、２５に接続されている。外部リード端子２２、２３、２４、２５の第１の樹脂成形体５からの導出部は、平面的に見て、電流通路形成用導体４の第１の樹脂成形体５からの導出部と重ならないように配置されている。
【００２２】
支持板２１に対して磁性体層９１を介して固着された半導体チップ２０のホール素子３５は、図１から明らかなように平面的に見てその大部分が電流通路形成用導体４の溝６の内側になるように配置されている。更に詳細には、図１及び図５で破線で示すように少なくともホール素子３５の主動作領域が平面的に見て溝６の内側になるように半導体チップ２０が配置されている。
この実施形態では、半導体基板４２の厚みが０．３ｍｍであり、半導体基板４２のホール素子３５が形成されている側の主面と電流通路形成用導体４との間隔が０．３８ｍｍである。
図１３及び図１４に示すように、第１及び第２の樹脂成形体５、３０と接着層３と付加樹脂層９０とから成る絶縁性被覆体９３の外周面に第２の磁性体層９４が設けられている。この第２の磁性体層９４は、比透磁率が５５００、厚みが１００μｍのパーマロイのシートから成り、図示が省略されているエポキシ樹脂から成る接着材によって絶縁性被覆体９３の表面の一部に固着されている。絶縁性被覆体９３は、略箱型に形成されており、第１及び第２の主面９５，９６と第１、第２、第３、及び第４の側面９７，９８，９９，１００を有する。第２の磁性体層９４は、第１及び第２の主面９５，９６及び第１及び第２の側面９７，９８の全体に形成され、第３及び第４の側面９９，１００の一部に形成されている。外来ノイズを防ぐため、及び電流検出感度を高めるためには、第２の磁性体層９４を電流通路形成用導体４及びリード端子２２〜２５の短絡を防いで絶縁性被覆体９３の出来るだけ広い面積に設けることが望ましい。また、電流検出感度を向上させるためには、少なくとも第１の主面９５の半導体チップ２０に対向する領域に設けることが望ましい。
【００２３】
図１の電流検出装置によって電流を検出する時には、被検出電流が流れている電気回路に導体４の第１及び第２の端子部７ａ、７ｂを接続し、Ｕ字状電流通路を形成する導体４に電流を流す。電流通路形成用導体４は平面的に見てホール素子３５の主動作領域となる第５の半導体領域４７の３方向に近接しているので、電流通路形成用導体４に電流が流れると、アンペアの右ネジの法則に従って図１２で破線で示す向きの磁界Ｈが発生し、３方向からホ−ル素子３５に磁界即ち磁束が作用する。この磁界Ｈの向きは第５の半導体領域４７の制御電流Ｉc の向きに垂直であるので、第３及び第４の半導体領域４５、４６間即ち第３及び第４の電極５３、５４間にホール電圧が発生する。このホール電圧は磁界Ｈに比例し、磁界Ｈは被検出電流に比例するので、ホール電圧によって被検出電流を検出することができる。
【００２４】
第１及び第２の磁性体層９１，９４の効果を調べるために、第１及び第２の磁性体層９１，９２の配置を換えた他は、図１〜図１４の実施形態と実質的に同一の構成の第１〜第１１のテスト用電流検出装置を作成した。
第１のテスト用電流検出装置は、第１及び第２の磁性体層９１，９４を省いたものである。
第２のテスト用電流検出装置は、第１の磁性体層９１のみを設け、第２の磁性体層９４を省いたものである。
第３のテスト用電流検出装置は、第２の磁性体層９４のみを設け、第１の磁性体層９１を省いたものである。
第４のテスト用電流検出装置は、第１の磁性体層９１は省き、第２の磁性体層９４を絶縁性被覆体９３の第１及び第２の主面９５，９６のみに設けたものである。
第５のテスト用電流検出装置は、第１の主面９５のみに第２の磁性体層９４を設け、第１の磁性体層９１を省いたものである。
第６のテスト用電流検出装置は、第２の主面９６のみに第２の磁性体層９４を設け、第１の磁性体層９１を省いたものである。
第７のテスト用電流検出装置は、第１の部品の電流通路形成用導体４に対向していない側の主面即ち図１３及び図１４で第２の樹脂成形体３０の上面のみに第１の磁性体層９１を設け、第２の磁性体層９４を省いたものである。
第８のテスト用電流検出装置は、第１の磁性体層９１は図１４の実施形態と同一に形成し、第２の磁性体層９４を第２の主面９６のみに設けたものである。
第９のテスト用電流検出装置は、支持板２１を省き、半導体チップ２０の電流通路形成用導体４に対向しない側の主面に第１の磁性体層９１を配置し、第２の磁性体層９４は図１４と同一に形成したものである。
第１０のテスト用電流検出装置は、第１の磁性体層９１を第９のテスト用電流検出装置と同一に形成し、第２の磁性体層９４を絶縁性被覆体９３の第２の主面９６のみに設けたものである。
第１１のテスト用電流検出装置は、支持板２１を省き、半導体チップ２０の電流通路形成用導体４に対向しない側の主面にのみ第１の磁性体層９１を設け、第２の磁性体層９４を省いたものである。
第１及び第２の磁性体層９１，９４を有さない第１のテスト用電流検出装置の電流検出感度を基準の１として図１〜図１４の実施形態の電流検出装置及び第２〜第１１のテスト用電流検出装置の電流検出感度を導体４に電流を２０Ａ流して求めたところ、次のようになった。
図１３及び図１４の本実施形態の電流検出装置の感度は１．７９であった。
第２のテスト用電流検出装置の電流検出感度は１．２３であった。
第３のテスト用電流検出装置の電流検出感度は１．３５であった。
第４のテスト用電流検出装置の電流検出感度は１．１８であった。
第５のテスト用電流検出装置の電流検出感度は１．０６であった。
第６のテスト用電流検出装置の電流検出感度は１．１０であった。
第７のテスト用電流検出装置の電流検出感度は１．１５であった。
第８のテスト用電流検出装置の電流検出感度は１．５６であった。
第９のテスト用電流検出装置の電流検出感度は１．４６であった。
第１０のテスト用電流検出装置の電流検出感度は１．２３であった。
第１１のテスト用電流検出装置の電流検出感度は１．１１であった。
この実験結果から明らかなように、図１３及び図１４の実施形態が最も高い感度を有する。しかし、第２〜第１１のテスト用電流検出装置の形態であっても、電流感度は向上する。従って、本発明の範囲には、図１３及び図１４の実施形態のみでなく、第２〜第１１のテスト用電流検出装置のような実施形態も含まれる。
【００２５】
本実施形態の電流検出装置は次の利点を有する。
（１）  電流通路形成用導体４とホール素子３５を含む半導体基板４２とを対向配置させ且つ絶縁性被覆体９３で一体化するので、両者を接近させて電流検出感度を向上させることができ、電流の測定精度を高めることができる。
（２）  第１及び第２の磁性体層９１，９４を電流通路形成用導体４と半導体基板４２との間の外側に配置することによってホール素子３５を通る磁束の通路の磁気抵抗を下げること、及び磁束の不要な広がりを防ぐことができ、電流検出感度を高めることができる。
（３）  第１及び第２の磁性体層９１，９４によって磁気又は電磁気の外来ノイズがホール素子に作用することを防ぐことができる。
（４）  支持板２１に一体化された第１の磁性体層９１に半導体チップ２０を固着し、第１の磁性体層９１と電流通路形成用導体４との間に半導体チップ２０を配置したので、電流通路形成用導体４に流れる電流によって生じる磁束の通路の磁気抵抗を効果的に低減して半導体チップ２０に含まれるホール素子３５に作用する磁束を増大させ、電流検出感度を良好に増大させることができる。
（５）  抵抗率の低い材料から成る支持板２１と透磁率の大きい第１の磁性体層９１とを積層しているので、周波数の比較的高い電磁波又は磁気ノイズが外部から侵入した時には支持板２１に渦電流が流れ、電磁波ノイズが吸収される。また、支持板２１に渦電流が流れない範囲の比較的低い周波数の電磁波又は磁気が外部から侵入した時には、第１の磁性体層９１がバイパスとして機能し、ノイズがホール素子３５に至ることを防ぐことができ、ホール素子３５の耐ノイズ性を高めることができる。
（６）  支持板２１によってホール素子３５を電界ノイズから防ぐことができる。
（７）  電流通路形成体としての第１の部品１とホール装置としての第２の部分２とを別の工程で独立に形成し、その後に組立てるので，それぞれの良品のみを組み合せることができる。これにより、電流検出装置の製造歩留りの向上及びコストの低減が達成される。
（８）  第１の部品１に位置決め部分５ａ、５ｂを設け、ここに第２の部品２を位置決めするので、電流通路形成用導体４に対するホール素子３５の位置決めを正確に行うことができ、電流検出のバラツキを防ぐことができる。
（９）  外部リード端子２２〜２５の位置決め部分５ｂを設けたので、これ等の相互間の短絡及びこれ等の変形を防ぐことができる。
（１０）  導体４の溝６によってＵ字状の電流通路が形成されており、平面的に見てこのＵ字状電流通路の中にホール素子３５の主動作領域となる第５の半導体領域４７が配置されているので、第５の半導体領域４７に対して磁束が３方向から作用し、ここに作用する磁束の数が多くなり、電流の検出感度が高くなる。（１１）  導体４に補助溝１１ａ〜１１ｅを設けて電流通路を狭めているので、放熱性及び機械的強度を向上させるために導体４を比較的幅広に形成したにも拘らず、電流を集中的に流すことができ、ホール素子３５に対して有効に作用する磁束を増大させることができる。
（１２）  溝１１ｇによって導体４にヒューズ機能を持たせることができ、導体４に接続された電気回路を過電流から保護することができる。
（１３）  ホール素子３５を含む第２の部品２と大電流が流れる電流通路形成用の第１の部品１とを重ねるように組み合せるので、電流検出装置の小型化が達成される。
（１４）  第１及び第２の部品１，２を独立に形成するので、導体４の厚みに拘束されずに支持板２１及び外部リード端子２２〜２５を電流通路形成用導体４よりも薄くすることが可能になり、ホールＩＣ即ち第２の部品２を低コスト且つ容易に形成することができる。
（１５）  電流通路形成用導体４とホ−ル素子３５とが一体化されているので、電気回路に対する接続及び配置が容易になる。
（１６）  外部リード端子２２〜２５の第１の樹脂成形体５からの導出部は、平面的に見て、電流通路形成用導体４の第１の樹脂成形体５からの導出部と重ならないように配置されている。この結果、電流通路形成用導体４の導出部と外部リ−ド端子２２〜２５の導出部との間の耐圧が向上し、電流検出装置の信頼性を向上させることができる。また、比較的大きな電流を流すことができる電流過電流形成用導体４の外部回路への接続を外部リ−ド端子２２〜２５に妨害せずに容易且つ確実に行うことできる。
【００２６】
【第２の実施形態】
次に、図１５〜図２０を参照して第２の実施形態の電流検出装置を説明する。但し、図１５〜図２０及び後述する第３の実施形態の図２２及び図２３において図１〜図１４と共通する部分には同一の符号、又はダッシュ又は添字ａ、ｂを伴なった同一の符号を付してその説明を省略する。また、図１５〜図２０及び図２２、図２３の説明において、図１〜図１４も参照する。
【００２７】
図１５〜図２０に示す第２の実施形態の電流検出装置は、図１５に示す第１の部品１’と図１６に示す第２の部品２’とを図１９に説明的に示す接着層３’で一体化したものである。図１５の第１の部品１’は第１の実施形態の図６の第１の部品１と同様に電流通路形成用導体４ａと第１の樹脂成形体５’とを有し、第１の樹脂成形体５’は第１及び第２の位置決め部分５ａ’、５ｂ’を有する。第２の部品２’は図１６に示すように第１及び第２の電流検出部としての第１及び第２のホール素子３５，３５’を有し、且つ第２の樹脂成形体３０’、外部リード端子２２’〜２５’を有する。なお、第１及び第２のホール素子３５、３５’は図１９に示すように同一の半導体基板４２ａに形成されている。この第１及び第２のホール素子３５，３５’は同一構造であるので、互いに共通する部分には同一の符号を付し、第２のホール素子３５’の各部の符号にダッシュを付して両者を区別する。
【００２８】
図１７に示す電流通路形成用導体４ａは、第１及び第２のホール素子３５、３５′の主動作領域である第５の半導体領域４７、４７′に隣接するＳ字状電流通路形成するために、第１及び第２の溝６，６′と複数の補助溝１１ａ’、１１ｂ’とを有する。第１及び第２の溝６，６’は互いに逆の方向から切り込まれている。電流通路形成用導体４ａの第１及び第２の端子部分７ａ’、８ａ’は、図８の第１及び第２の端子部分７ａ、７ｂと同様に被検出電流が流れる電気回路に接続される。第１及び第２のホール素子３５、３５’の主動作領域としての第５の半導体領域４７，４７’は平面的に見て第１及び第２の溝６，６’の内側に配置されている。
第１及び第２の電流検出部としての第１及び第２のホール素子３５，３５’を含む半導体チップ２０’は図１７に示すように第１の磁性体層９１を介して金属支持板２１に固着されている。第２の部品２’は第１の部品１’に対して第１及び第２の位置決め部分５ａ’、５ｂ’を使用して位置決めされ、接着層３’で固着される。
【００２９】
電流通路形成用導体４ａに流れる電流に基づいて生じる磁界Ｈの向きは第１及び第２のホール素子３５、３５′に対して図１９で破線で示すように互いに逆になる。第１及び第２のホール素子３５、３５′に周知の制御電流Ｉc を流すために第１のホール素子３５の第１及び第２の電極５１、５２と第２のホール素子３５′の第１及び第２の電極５１′、５２′とが図２０の周知の制御電流供給回路３７ａに接続されている。第１及び第２のホール素子３５、３５′の出力電圧を合成して被検出電流に対応する電圧を得るための出力回路３６ａは、第１、第２及び第３の差動増幅器７１、７２、７３から成る。第１の差動増幅器７１の正入力端子は第１のホール素子３５の第３の電極５３に接続され、この負入力端子は第１のホール素子３５の第４の電極５４に接続されている。第２の差動増幅器７２の正入力端子は第２のホール素子３５′の第３の電極５３′に接続され、この負入力端子は第２のホール素子３５′の第４の電極５４′に接続されている。従って、第１の差動増幅器７１から得られる第１のホール電圧Ｖh1と第２の差動増幅器７２から得られる第２のホール電圧−Ｖh2は互いに逆の極性を有する。第３の差動増幅器７３の正入力端子は第１の差動増幅器７１に接続され、この負入力端子は第２の差動増幅器７２に接続されている。従って、第３の差動増幅器７３からはＶh1−（−Ｖh2）＝Ｖh1＋Ｖh2の出力が得られる。即ち、演算手段としての第３の差動増幅器７３からは、第１の差動増幅器７１の出力Ｖh1の絶対値と第２の差動増幅器７２の出力−Ｖh2の絶対値との和が得られる。
なお、第２の差動増幅器７２の出力段に反転回路を設け、第３の差動増幅器７３の代りに加算器を設けることによってＶh1＋Ｖh2を示す出力を得ることもできる。
【００３０】
第１及び第２のホール素子３５、３５′は、図１９に示すように共通の半導体基体４２ａに形成されている。勿論、第１及び第２のホール素子３５、３５′を個別の半導体基体に形成することもできる。
【００３１】
第２の実施形態は図１９に示すように第１及び第２の磁性体層９１，９４を第１の実施形態と同様に有するので、第１の実施形態と同一の効果を有し、更に次の効果も有する。
（１）  第１及び第２の電流検出部としての第１及び第２のホール素子３５、３５′の出力の絶対値の加算値が得られるので、電流検出感度が大きくなる。
（２）  電流通路形成用導体４ａの中間部分を第１及び第２のホール素子３５、３５′で共用しているので、スペースの増大が抑えられている。
（３）  第１及び第２のホール素子３５、３５′を並置し、この合成出力を得る構成であり、且つ第１及び第２のホール素子３５、３５′に対する磁界Ｈの方向が逆になるので、不要な外部磁界（ノイズ）が第１及び第２のホール素子３５、３５′に加わった場合にこれ等の相殺が生じ、外部磁界の影響の少ない電流検出を行うことができる。即ち不要外部磁界に基づくホール電圧をＶ0 とすると、第１の差動増幅器７１の出力はＶh1＋Ｖ0 、第２の差動増幅器７２の出力は−Ｖh2＋Ｖ0 となり、第３の差動増幅器７３の出力はＶh1＋Ｖ0 −（−Ｖh2＋Ｖ0 ）＝Ｖh1＋Ｖh2となり、不要外部磁界の影響の少ない出力を得ることができ、電流Ｉs の検出精度が向上する。
【００３２】
【第３の実施形態】
図２１に示す第３の実施形態の変形された電流通路形成用導体４ｂは、図８の溝６と同様に機能するＪ字状溝６ａを有する。図２１においては、平面的に見て点線で示すようにホール素子３５がＪ字状溝６ａで囲まれた部分８０に配置される。Ｊ字状溝６ａに囲まれた部分８０は電界又は電磁シールドとして機能し、且つ放熱体としても機能する。図２１の電流通路形成用導体４ｂを使用した電流検出装置は、第１の実施形態と同一の効果を有する他に、シールド性向上及び放熱性向上の効果を有する。
【００３３】
【第４の実施形態】
図２２に示す第４の実施形態の電流検出装置は、第１の実施形態の第１の部品１を変形した第１の部品１ａを設け、この他は第１の実施形態と同一に形成したものである。図２２の第１の部品１ａは図２３に示すように漏れ電流の検出に好適な構造とするために、第１の実施形態のＵ字状電流通路形成用導体４の代りに直線状に延びる第１及び第２の電流通路形成用導体４ｃ、４ｄを設け、これらを第１の樹脂成形体１５０によって一体化し、この他は第１の実施形態の第１の部品１と実質的に同一に形成したものである。第１及び第２の電流通路形成用導体４ｃ、４ｄは図８の溝６に相当する隙間６’を有して平行に配置され、ホール素子３５は平面的に見て隙間６’の中に配置されている。第１及び第２の電流通路形成用導体４ｃ、４ｄを相互に又は外部回路に接続するために第１及び第２の端子部分７ａ、８ａの他に第３及び第４の端子部分７ｃ、８ｃが設けられ、これ等が第１の樹脂成形体５０から突出している。第３及び第４の端子部分７ｃ、８ｃには接続用の貫通孔１０ｃ、１０ｄが形成されている。図２２及び図２３に示す第１及び第２の位置決め部分５ａ、５ｂに対する第２の部品２の装着は第１の実施形態と同様になされ、第２の部品２は図示されていない接着層で第１の部品１ａに固着されている。なお、図２２の第２の部品２は第１の実施形態と同一に形成されている。
【００３４】
図２２の電流検出装置を漏れ電流検出装置として使用する時には、第１の電流通路形成用導体４ｃを対の電源ラインの一方即ち往路に直列に接続し、第２の電流通路形成用導体４ｄを対の電源ラインの他方即ち復路に直列に接続する。また、第１及び第２の電流通路形成用導体４ｃ、４ｄにおける電流Ｉａ、Ｉｂの流れる方向を図２２において矢印で示すように同一方向とする。電気回路において漏れ電流がなければ、往路の電流Ｉａと復路の電流Ｉｂとは同一である。ホール素子３５における電流Ｉａ、Ｉｂに基づく磁束の向きは互いに逆であるので、ＩａとＩｂとが等しい時にはホール電圧は発生しない。しかし、漏れ電流が有ると電流ＩａとＩｂとが不一致になるので、この差に対応した磁束がホール素子３５に作用し、漏れ電流に比例したホール電圧が発生する。
【００３５】
図２２の電流検出器は電流バランス検出器としても使用することができる。第１及び第２の被測定電流を第１及び第２の電流通路形成用導体４ｃ、４ｄに流すと、この差に比例したホール電圧が得られる。なお、図２２の第３及び第４の端子部分７ｃ、８ｃを相互に接続し、第１の実施形態と同様にＵ字状電流通路を形成し、第１の実施形態と同様に使用することができる。なお、第４の実施形態の電流検出装置は、上記効果の外に、第１及び第２の磁性体層９１、９２も第１の実施形態と同様に設けられているので、第１の実施形態と同一の効果も有する。
【００３６】
【変形例】
本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
（１）  半導体基体４２、４２ａをシリコン等の別の半導体で形成することができる。
（２）  半導体チップ２０を支持板２１の導体４又は４ａに対向しない表面側に配置することができる。
（３）  電流通路形成用導体４の第１及び第２の端子部分７ａ，８ａをクランク状又はスワン端子状に形成することができる。また、リード端子２２〜２５もクランク状態に曲げることができる。
（４）  電流通路形成用導体４の第１及び第２の端子部分７ａ，８ａを電気回路導体に対して溶接によって接続するように構成することができる。
（５）  第１、第３〜第６の実施形態において電流検出装置を第１の部品１又は１’又は１ａと第２の部品２又は２’又は２ａとに分割して形成せずに、共通の１つの樹脂成形体(封止体)で一体に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の電流検出装置を付加樹脂層を設ける前の状態で示す平面図である。
【図２】図１の第１の実施形態の電流検出装置のＡ−Ａ線の一部を示す断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線を示す断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線を示す断面図である。
【図５】図１の電流検出装置を第１及び第２の部品に分解して図２と同様な断面で示す断面図である。
【図６】図１の第１の部品の平面図である。
【図７】図１の第２の部品を示す平面図である。
【図８】図６の第１の部品の電流通路形成用導体を示す断面図である。
【図９】図７の第２の部品を樹脂成形体を省いて示す平面図である。
【図１０】図９の半導体チップの底面図である。
【図１１】図１０の半導体基体のホール素子部分を示す平面図である。
【図１２】図１０のＤ−Ｄ線の一部を示す断面図である。
【図１３】付加樹脂層を設けた電流検出装置を図２と同様に示す断面図である。
【図１４】付加樹脂層を設けた電流検出装置を図３と同様に示す断面図である。
【図１５】第２の実施形態の電流検出装置の第１の部品を示す平面図である。
【図１６】第２の実施形態の第２の部品を示す平面図である。
【図１７】図１５の電流通路形成用導体を示す平面図である。
【図１８】第２の実施形態のＳ字状電流通路と第１及び第２のホール素子とを示す平面図である。
【図１９】第２の実施形態の電流検出装置の一部を図１８のＥ−Ｅ線に相当する部分で示す断面図である。
【図２０】第２の実施形態の電流検出装置を示す電気回路図である。
【図２１】第３の実施形態の電流通路形成用導体を示す平面図である。
【図２２】第４の実施形態の電流検出装置を示す平面図である。
【図２３】図２２の第１の部品を示す平面図である。
【符号の説明】
１、２      第１及び第２の部品
３          接着層
４          電流通路形成用導体
５、３０    樹脂成形体
５ａ、５ｂ  位置決め部分
２０          半導体チップ
２１          支持板
２２〜２５    外部リード端子
３５        ホール素子
９１，９２  第１及び第２の磁性体層
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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