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公開番号2025060431
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2024148144
出願日2024-08-30
発明の名称電流センサ
出願人旭化成エレクトロニクス株式会社
代理人弁理士法人RYUKA国際特許事務所
主分類G01R 15/20 20060101AFI20250403BHJP(測定;試験)
要約【課題】電極パッドのマイグレーションを抑制する。
【解決手段】磁気センサ60は、基板61、基板上に配設された複数の磁気抵抗素子51であり、複数の磁気抵抗素子の一部がホイートストンブリッジ回路状に組まれて磁電変換部62aを形成し、別の一部がホイートストンブリッジ回路状に組まれて磁電変換部62bを形成する、複数の磁気抵抗素子、基板上に配設された複数の電極パッド63_#1～63_#6であり、磁電変換部62a,62bの駆動端子VDD及びグランド端子GNDにそれぞれ接続する第1及び第2電極パッド、磁電変換部62aの2つの出力端子Npa1,Npa2にそれぞれ接続する第3及び第4電極パッド、磁電変換部62bの2つの出力端子Npb1,Npb2にそれぞれ接続する第5及び第6電極パッドを含み、第1及び第2電極パッドの間に第3から第6電極パッドのうちの少なくとも1つの電極パッドが配置される、複数の電極パッドを備える。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
被測定電流が流れる導体と前記導体上に配置される磁気センサとを具備する電流センサであって、前記磁気センサは、
基板と、
前記基板上に配設された複数の磁気抵抗素子であり、前記複数の磁気抵抗素子の一部がホイートストンブリッジ回路状に組まれて第１センサを形成し、前記複数の磁気抵抗素子の別の一部がホイートストンブリッジ回路状に組まれて第２センサを形成する、前記複数の磁気抵抗素子と、
前記基板上に配設された複数の電極パッドであり、前記第１センサ及び前記第２センサの駆動端子に接続する第１電極パッド、前記第１センサ及び前記第２センサのグランド端子に接続する第２電極パッド、前記第１センサの２つの出力端子にそれぞれ接続する第３電極パッド及び第４電極パッド、前記第２センサの２つの出力端子にそれぞれ接続する第５電極パッド及び第６電極パッドを含み、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとが離間する第１方向について、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとの間に前記第３電極パッドから前記第６電極パッドのうちの少なくとも１つの電極パッドが配置される、前記複数の電極パッドと、
を備える、電流センサ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第３電極パッド及び前記第４電極パッドは、前記第１方向について前記第５電極パッド及び前記第６電極パッドの内側又は外側に配置される、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記基板は、前記第１方向に関する中心を通る対称線を有し、
前記第３電極パッド及び前記第４電極パッドは、前記対称線を基準に前記第１方向について対称な位置に配置され、
前記第５電極パッド及び前記第６電極パッドは、前記対称線を基準に前記第１方向について対称な位置に配置される、請求項２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１センサの駆動端子から前記第１電極パッドまで延設される配線は、前記第２センサの駆動端子から前記第１電極パッドまで延設される配線より長く且つ大きい断面積を有する、又は短く且つ小さい断面積を有する、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記第１センサの駆動端子から前記第１電極パッドまで延設される配線は、前記第２センサの駆動端子から前記第１電極パッドまで延設される配線に略等しい抵抗を有する、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記第１センサのグランド端子から前記第２電極パッドまで延設される配線は、前記第２センサのグランド端子から前記第２電極パッドまで延設される配線より短く且つ小さい断面積を有する、又は長く且つ大きい断面積を有する、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記第１センサのグランド端子から前記第２電極パッドまで延設される配線は、前記第２センサのグランド端子から前記第２電極パッドまで延設される配線に略等しい抵抗を有する、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記第１センサの駆動端子から前記第１電極パッドまで延設される配線及び前記第２センサの駆動端子から前記第１電極パッドまで延設される配線を含む第１の配線対は、上面視において、前記第１センサのグランド端子から前記第２電極パッドまで延設される配線及び前記第２センサのグランド端子から前記第２電極パッドまで延設される配線を含む第２の配線対と少なくとも部分的に重なる、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記第１センサ及び前記第２センサは、前記基板上の前記第１方向の一側及び他側にそれぞれ配置され、
前記第１電極パッドから前記第６電極パッドは、前記基板上の前記第１センサ及び前記第２センサの間の領域のうちの前記第１方向に交差する方向の一側に配置される、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記導体は、前記第１方向に離間する第１アーム及び第２アームを有し、前記第１アーム及び前記第２アームの一方のアームに被測定電流が入力されて他方のアームから前記被測定電流が出力され、
前記第１センサ及び前記第２センサは、それぞれ、前記第１アーム及び前記第２アーム上に配置される、請求項９に記載の電流センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサに関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗素子（ＴＭＲ）をそれぞれ含む４つの抵抗辺から構成されるホイートストンブリッジ回路を備え、一対の電源端子から駆動電圧を入力して一対の出力端子から差動電圧を取得することで磁場強度を検出する磁気センサ、その磁気センサを用いて被測定電流が流れる導体周囲の磁場強度を測定することで電流量を検出する電流センサが知られている（特許文献１及び２参照）。電流センサは、磁気センサを支持する基板を備え、基板上に設けられた複数の電極パッドを介して磁気センサの電源端子に駆動電圧を入力し、出力端子から差動電圧を出力する。ここで、電流センサを吸湿状態で使用すると、電極パッド間に電圧が加わることで電極パッドのマイグレーションが発生し、検出感度が低下するおそれがある。そこで、特許文献３では、酸素化合物、窒素化合物、又は酸素窒素化合物のいずれかを含有する銀を用いて多層構成の電極パッドを形成することで、マイグレーションを抑制している。しかしながら、通常、電極材料として使われない特殊な材料を使うため、プロセス制約、コスト増を招くことが懸念される。
特許文献１国際公開第２０１５／１０７９４９号
特許文献２米国特許出願公開第２０２０／００１８７８０号明細書
特許文献３特開２００５－０３３１９７号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の第１の態様においては、基板と、前記基板上に配設された複数の磁気抵抗素子であり、前記複数の磁気抵抗素子の一部がホイートストンブリッジ回路状に組まれて第１センサを形成し、前記複数の磁気抵抗素子の別の一部がホイートストンブリッジ回路状に組まれて第２センサを形成する、前記複数の磁気抵抗素子と、前記基板上に配設された複数の電極パッドであり、前記第１センサ及び前記第２センサの駆動端子に接続する第１電極パッド、前記第１センサ及び前記第２センサのグランド端子に接続する第２電極パッド、前記第１センサの２つの出力端子にそれぞれ接続する第３電極パッド及び第４電極パッド、前記第２センサの２つの出力端子にそれぞれ接続する第５電極パッド及び第６電極パッドを含み、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとが離間する第１方向について、前記第１電極パッドと前記第２電極パッドとの間に前記第３電極パッドから前記第６電極パッドのうちの少なくとも１つの電極パッドが配置される、前記複数の電極パッドと、を備える磁気センサが提供される。
【０００４】
本発明の第２の態様においては、被測定電流が流れる導体と、前記導体上に配置される、第１の態様の磁気センサと、前記磁気センサの前記第１電極パッドから前記第６電極パッドとそれぞれ接続される複数の出力端子と、を備える電流センサが提供される。
【０００５】
本発明の第３の態様においては、基板と、前記基板上に配設された複数の磁気抵抗素子であり、前記複数の磁気抵抗素子の一部がホイートストンブリッジ回路状に組まれて第１センサを形成し、前記複数の磁気抵抗素子の別の一部がホイートストンブリッジ回路状に組まれて第２センサを形成する、前記複数の磁気抵抗素子と、前記基板上に配設された複数のダミーパッドであり、前記第１センサ及び前記第２センサの駆動端子に接続する第１ダミーパッド、前記第１センサ及び前記第２センサのグランド端子に接続する第２ダミーパッド、前記第１センサの２つの出力端子にそれぞれ接続する第３ダミーパッド及び第４ダミーパッド、前記第２センサの２つの出力端子にそれぞれ接続する第５ダミーパッド及び第６ダミーパッドを含み、前記第１ダミーパッドと前記第２ダミーパッドとが離間する第１方向について、前記第１ダミーパッドと前記第２ダミーパッドとの間に前記第３ダミーパッドから前記第６ダミーパッドのうちの少なくとも１つのダミーパッドが配置される、前記複数のダミーパッドと、を備える磁気センサが提供される。
【０００６】
本発明の第４の態様においては、被測定電流が流れる導体と、前記導体上に配置される、第３の態様の磁気センサと、前記磁気センサの前記第１ダミーパッドから前記第６ダミーパッドとそれぞれ接続される複数の出力端子と、を備える電流センサが提供される。
【０００７】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本実施形態に係る電流センサの内部構成を上面視において示す。
本実施形態に係る電流センサの内部構成を側面視において示す。
水平磁場を検出する磁気センサの配置及び基板レイアウトの例を示す。
磁気抵抗素子の構成を側面視において示す。
磁気センサ（第１及び第２磁電変換部）の回路構成及び磁気抵抗素子の磁場検知方向を示す。
電極パッドと磁気センサの６つの端子との接続の組み合わせの例（比較例、サンプル１及び２）を示す。
電極パッドと磁気センサの６つの端子との接続の組み合わせの例（サンプル３から５）を示す。
電極パッドと磁気センサの６つの端子との接続の組み合わせのサンプル５における配線の敷設の例を示す。
電極パッドと磁気センサの６つの端子との接続の組み合わせのサンプル５における配線の敷設の別の例を示す。
電流センサの製造フローにおけるリードフレーム形成工程の状態を示す。
電流センサの製造フローにおける磁気センサ設置工程の状態を示す。
電流センサの製造フローにおけるワイヤボンディング工程の状態を示す。
電流センサの製造フローにおけるモールディング工程の状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１Ａ及び図１Ｂは、それぞれ上面視及び側面視において、本実施形態に係る電流センサ１１０の内部構成をパッケージ９を透過して示す。ここで、図１Ｂは、図１Ａにおける基準線ＢＢに関する電流センサ１１０の断面構造を示す。なお、図１Ａにおける上下方向を縦方向、図１Ａ及び図１Ｂにおける左右方向を横方向、及び図１Ｂにおける上下方向を高さ方向とする。電流センサ１１０は、被測定電流が導体２４に流れることでその周囲に発生する磁場を磁気センサ６０を用いて検出することで電流量を測定するセンサであり、特に磁気センサ６０の複数の電極パッド６３
＃１
～６３
＃６
及び複数のダミーパッド６４
＃１
～６４
＃６
のマイグレーションを抑制することができる。電流センサ１１０は、パッケージ９、複数のデバイス端子１７、導体２４、及び磁気センサ６０を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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