CN108351373B - 电流探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电流探测装置，将形成在反馈线圈上的屏蔽层形成为平坦的状态而防止绝缘层的龟裂，进而能够提高屏蔽层的饱和磁化。在基板(2)上形成有磁探测部(11、12、13、14)和覆盖它们的下部绝缘层(4)。在下部绝缘层(4)上形成有形成反馈线圈(30)的对置探测部(30a)的多条线圈层(35)，在线圈层(35)的两侧形成有高度调整层(36、37)。线圈层(35)和高度调整层(36、37)被上部绝缘层(9)覆盖，在其上形成有屏蔽层(3)。因此，能够将屏蔽层(3)形成为大致平坦的状态。

Description

电流探测装置

技术领域

本发明涉及使用了反馈线圈的所谓的磁场平衡式的电流探测装置。

背景技术

在专利文献1记载了与所谓的磁场平衡式的电流探测装置相关的发明。

在该电流探测装置中，磁阻效应元件和反馈线圈与通过被测定的电流的导体对置。由流过导体的被测定电流激励的电流磁场被磁阻效应元件探测，并进行控制，使得将与该探测输出的大小对应的反馈电流提供给所述反馈线圈。从反馈线圈向磁阻效应元件提供与所述电流磁场反向的抵消磁场，在电流磁场与抵消磁场成为平衡状态时，流过反馈线圈的电流被探测，电流的探测输出成为被测定电流的测定值。

专利文献1记载的电流探测装置如其图4所示，在流动被测定电流的导体与反馈线圈之间形成有屏蔽层。若设置屏蔽层，则由被测定电流感应的电流磁场的强度被减弱并提供给磁阻效应元件，因此能够由磁阻效应元件探测的被测定电流的强度范围变宽，能够拓宽用于测定电流磁场的动态范围。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-53903号公报

发明内容

发明要解决的课题

为了制造专利文献1记载的电流探测装置，需要在基板上依次层叠磁阻效应元件、覆盖该磁阻效应元件的下部绝缘层、位于所述下部绝缘层上的反馈线圈、以及覆盖所述反馈线圈的上部绝缘层，并通过镀覆工序在所述上部绝缘层之上形成屏蔽层，使得覆盖反馈线圈。

覆盖反馈线圈的所述上部绝缘层能够包含有机绝缘层，但是有机绝缘层是吸湿性的，因此有可能使与上部绝缘层相接的反馈线圈、屏蔽层劣化。此外，因为有机绝缘层具有吸收水分就溶胀的性质，所以会对磁阻效应元件、反馈线圈等赋予应力，上部绝缘层与屏蔽层的边界部的接合强度下降的可能性也会变高。

因此，优选使所述上部绝缘层包含Si-Nx等无机材料，但是若用CVD法、溅射法来形成无机材料的绝缘层，则构成反馈的线圈层具有比较高的尺寸，因此不能避免在反馈线圈的两侧部从线圈层的上表面直到其两外侧而在上部绝缘层的表面形成比较大的台阶。所述屏蔽层需要形成为覆盖反馈线圈的宽度尺寸，因此屏蔽层的两侧部也会形成为覆盖上部绝缘层的表面的所述台阶。

在磁探测装置的制造过程中，在形成了屏蔽层之后，有封装用的树脂的烧成工序等加热工序，进而，在将完成后的磁探测装置焊接到母基板的工序中，也会经过加热工序。在包含无机材料的上部绝缘层和使用金属材料通过镀覆工序形成的屏蔽层中，线膨胀系数之差大，因此在各个加热工序后的冷却过程中，容易在上部绝缘层与屏蔽层的边界部作用热应力。

如前所述，若使上部绝缘层包含无机材料，则容易在反馈线圈的两侧部在上部绝缘层形成台阶，成为屏蔽层以变形的状态重叠在该台阶上的构造。在这样的层叠构造中，上部绝缘层与屏蔽层之间的热应力集中在两层的台阶部分，由于应力的集中，容易产生在上部绝缘层的台阶部产生龟裂的问题。

此外，若在上部绝缘层的表面形成台阶，则在屏蔽层的两侧部也会形成台阶状的变形部。若在屏蔽层的两侧部形成变形部，则屏蔽层的宽度方向，即，磁阻效应元件的灵敏度轴方向上的各向异性磁场Hk会下降，屏蔽层的相同方向的饱和磁化下降。其结果是，屏蔽效果下降，使测定电流的动态范围变窄。

本发明用于解决上述以往的课题，其目的在于，提供一种电流探测装置，其中，通过采用在覆盖反馈线圈的上部绝缘层与形成在该上部绝缘层上的屏蔽层的接合部不形成大的台阶部的层叠构造，从而使得能够抑制由热应力造成的上部绝缘层的龟裂的产生。

此外，本发明的目的在于，提供一种电流探测装置，其中，使得容易将屏蔽层形成为平坦形状，使得能够抑制磁探测部的灵敏度轴方向的饱和磁化的下降。

用于解决课题的技术方案

本发明的电流探测装置的特征在于，

具有：电流通路，流过被测定的电流；线圈层，形成为平面的螺旋图案；磁探测部，与所述线圈层对置；屏蔽层，形成在所述电流通路与所述线圈层之间；线圈通电部，根据所述磁探测部的探测输出的增减，对提供给所述线圈层的电流进行控制；以及电流探测部，对流过所述线圈层的电流量进行探测，

在覆盖所述磁探测部的下部绝缘层上，设置有：所述线圈层，为了构成螺旋图案而排列为多条；高度调整层，配置在多条所述线圈层的两侧，并包含非磁性金属；以及上部绝缘层，覆盖所述线圈层和所述高度调整层，并包含无机材料，

形成在所述上部绝缘层上的所述屏蔽层覆盖多条所述线圈层和所述高度调整层这两者，所述屏蔽层的两侧部位于所述高度调整层的上方。

在本发明的电流探测装置中，所述线圈层和所述高度调整层优选形成为相同的高度。

在本发明的电流探测装置中，所述线圈层和所述高度调整层优选均为镀覆层，进而，所述线圈层和所述支承装置优选包含相同的导电性金属材料。

在本发明的电流探测装置中，所述高度调整层在沿着流过所述线圈层的电流的方向上的长度尺寸大于所述屏蔽层在所述方向上的长度尺寸。

此外，在本发明的电流探测装置中，与配置为多条的各个所述线圈层在与电流方向交叉的方向上的宽度尺寸相比，所述高度调整层在所述方向上的宽度尺寸更大。

在本发明的电流探测装置中，优选所述屏蔽层具有在其纵向上延伸且位于所述高度调整层的上方的所述两侧部、和在横向上延伸并横切流过所述线圈层的电流的两端部，

所述屏蔽层形成为纵向的尺寸大于横向的尺寸，

所述两端部的平面形状是遍及横向的全长而向纵向突出的曲线形状。

此外，在本发明的电流探测装置中，所述两端部的平面形状优选为大致半圆弧形状。

在本发明的电流探测装置中，所述磁探测部的灵敏度轴方向为横向。

发明效果

在本发明的电流探测装置中，构成螺旋图案的多条线圈层和形成在其两侧的高度调整层被无机材料的上部绝缘层所覆盖，在上部绝缘层上，形成有屏蔽层，使得覆盖线圈层和高度调整层双方。因此，在多条线圈层的两侧部，能够防止在上部绝缘层与屏蔽层的接合边界部形成台阶部，即使在上部绝缘层与屏蔽层之间产生热应力，也能够避免该热应力集中于局部，在上部绝缘层不易产生龟裂等。

此外，由于屏蔽层能够形成为大致接近平面的形状，因此能够防止磁探测部的灵敏度轴方向上的屏蔽层的饱和磁化的下降，能够阻止能够测定的电流的动态范围的下降。进而，能够将屏蔽层形成为大致接近平面的形状，因此能够使探测输出的线性度(linearity)提高。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的电流探测装置的俯视图。

图2是示出使用于图1所示的电流探测装置的反馈线圈、高度调整层以及屏蔽层的俯视图。

图3是示出装备在图1所示的电流探测装置的磁探测部及其布线构造的俯视图。

图4是使用于图1所示的电流探测装置的反馈线圈、高度调整层以及屏蔽层的部分立体图。

图5是将图4用V-V线切断的剖视图。

图6是示出比较例的电流探测装置的与图5相同的剖视图。

图7(A)是示出使用于本发明的实施方式的电流探测装置的屏蔽层的立体图，图7(B)是示出使用于图6所示的比较例的电流探测装置的屏蔽层的立体图。

图8是电流探测装置的电路图。

图9是说明屏蔽层的各向异性磁场Hk的线图。

图10是说明探测输出的全刻度(FS，full scale)的线性度的线图。

图11(A)是评价了本发明的实施方式的电流探测装置的探测输出的线性线的柱状图，图11(B)是评价了使用了图7(B)所示的比较例的屏蔽层的电流探测装置的探测输出的线性线的柱状图。

图12(A)、图12(B)是按每个实施例示出了设置在本发明的实施方式的电流探测装置的屏蔽层的俯视图。

图13是将图12(A)、图12(B)所示的屏蔽层的灵敏度轴方向上的Hk进行了比较的线图。

具体实施方式

本发明的实施方式的电流探测装置1用于探测流过图1和图3所示的电流通路40的被测定电流I0的电流量，具有磁探测部11、12、13、14、反馈线圈30、以及形成在电流通路40与反馈线圈30之间的屏蔽层3。

如图5的剖视图所示，电流探测装置1具有基板2。基板2是硅(Si)基板。基板2的表面2a是平坦面，在该表面2a形成有磁探测部11、12、13、14。

如图1和图3所示，磁探测部11、12、13、14向X方向以等间隔配置。所述电流通路40在X方向上延伸，被测定电流I0流向图示右方向。如图5所示，电流通路40处于向基板2的上方分离的位置，电流通路40与全部的磁探测部11、12、13、14和形成在其上的反馈线圈30的对置探测部30a对置。

在图1和图3示出磁探测部11、12、13、14的配置构造和布线构造，在图8示出其电路图。

在图1和图3的位于图示左侧的端部的磁探测部11和位于图示右侧的端部的磁探测部13连接有布线通路5，在布线通路5的终端部形成有连接焊盘部5a。磁探测部11与磁探测部12串联地连接，磁探测部13与磁探测部14串联地连接。在位于中央的磁探测部12和磁探测部14分别连接有布线通路6，在各个布线通路6的终端部形成有连接焊盘部6a。

在串联地连接的磁探测部11与磁探测部12的中间连接有布线通路7，在串联地连接的磁探测部13与磁探测部14的中间连接有布线通路8。在布线通路7的终端部形成有连接焊盘部7a，在布线通路8的终端形成有连接焊盘部8a。

所述布线通路5、6、7、8包含形成在基板2的表面2a的金、铜等的导电层。所述连接焊盘部5a、6a、7a、8a也包含金等的导电层。

各个磁探测部11、12、13、14包含X方向上的长度尺寸大于Y方向上的宽度尺寸的条形状的多条磁阻效应元件。在磁探测部12、13、14中，多条条形状的磁阻效应元件以所谓的曲折图案(Meander pattern)排列并串联地连接。而且，曲折图案的磁阻效应元件的端部与所述布线通路5、6、7、8中的任一个连接。

磁阻效应元件是发挥巨磁阻效应的巨磁阻效应元件层(GMR层)，在形成于基板2的表面2a的绝缘基底层上依次层叠有固定磁性层、非磁性层以及自由磁性层，且自由磁性层的表面被保护层所覆盖。这些层通过CVD、溅射工序来形成，此后通过蚀刻形成为条形状。进而，形成将条形状的磁阻效应元件与曲折图案进行连接的连接导电层。

固定磁性层和自由磁性层是长边方向朝向X方向的条形状，固定磁性层的磁化朝向Y方向被固定。

在图3，用箭头示出了固定磁性层的磁化的固定方向P。磁化的固定方向P为各个磁阻效应元件的灵敏度轴方向，且是磁探测部11、12、13、14的灵敏度轴方向。设置在磁探测部11和14的磁阻效应元件的磁化的固定方向P相同，灵敏度轴均为图示向下。设置在磁探测部12和13的磁阻效应元件的磁化的固定方向P相同，灵敏度轴均为图示向上。

在所述磁阻效应元件中，自由层的磁化由于形状各向异性、偏置磁场而与X方向一致。在各个磁探测部中，若提供方向沿着灵敏度轴(P方向)方向的外部磁场，则在自由磁性层中与X方向一致的磁化的方向会朝向Y方向倾斜。若自由磁性层的磁化的矢量与磁化的固定方向P的角度减小，则磁阻效应元件的电阻下降，若自由磁性层的磁化的矢量与磁化的固定方向P的角度增大，则磁阻效应元件的电阻值增大。

如图8的电路图所示，在布线通路5连接电源Vdd，布线通路6、6被设定为接地电位，对包含磁探测部11、12、13、14的桥电路施加恒定电压。从布线通路8可得到中点电压V1，从布线通路7可得到中点电位V2。

如图5所示，磁探测部11、12、13、14和布线通路5、6、7、8被下部绝缘层4所覆盖。下部绝缘层4为氮化硅(Si-Nx)，通过CVD法来形成。

如图5所示，在下部绝缘层4的表面4a上形成有反馈线圈30。在图1和图2示出了反馈线圈30的平面图案。反馈线圈30从一方的焊盘部31朝向另一方的焊盘部32卷绕为顺时针方向的螺旋状而形成，位于磁探测部11、12、13、14上且与电流通路40对置的部分成为对置探测部30a。

在图5示出了形成有对置探测部30a的区域的剖面。反馈线圈30是剖面为大致长方形的一条线圈层35以螺旋状的图案在平面上卷绕而成的，在对置探测部30a中，环绕的所述线圈层35在Y方向上排列有多条。在对置探测部30a中，多条线圈层35在Y方向上空开一定的间隔向X方向呈直线平行地形成。

线圈层35是镀覆层，包含作为低电阻的非磁性金属层的金。但是，线圈层35也可以包含铜等其它金属。线圈层35的剖面形状为，宽度尺寸W1为15～40μm程度，高度尺寸H1与所述W2相等或略大。

如图2、图4以及图5所示，在下部绝缘层4的表面4a，在具有多条线圈层35的对置探测部30a的Y方向上的外侧，形成有高度调整层36，在对置探测部30a的Y方向上的内侧，形成有高度调整层37。高度调整层36和高度调整层37是包含非磁性金属材料的镀覆层，优选利用与线圈层35相同的金属材料通过与线圈层35相同的镀覆工序形成。其中，高度调整层36、37也可以利用作为与线圈层35不同的金属的例如铝等通过与线圈层35不同的工序形成。

如图5所示，高度调整层36、37的高度尺寸H2与线圈层35的高度尺寸H1相同。高度调整层36、37的Y方向上的宽度尺寸W2形成得充分大于线圈层35的Y方向上的宽度尺寸W1。高度调整层36、36和与其邻接的线圈层35的Y方向上的间隔δ2优选与在对置探测部30a中相邻的线圈层35的间隔δ1相同，或者为间隔δ1以下。

如图5所示，在排列为多条的线圈层35和位于其两侧的高度调整层36、37上形成有上部绝缘层9。上部绝缘层9为氮化硅(Si-Nx)层，通过CVD法来形成。在图4示出了构成反馈线圈30的线圈层35和高度调整层36、37被上部绝缘层9覆盖的状态的外观。通过CVD法形成了上部绝缘层9的结果是，在其表面，在线圈层35的正上方形成了隆起9a，在相邻的线圈层35之间以及高度调整层36、37与线圈层35之间形成了凹部9b。

在图6示出了不具有高度调整层36、37的比较例。如该比较例所示，若上部绝缘层9通过CVD法来形成，或者通过溅射法来形成，则在排列了多条线圈层35的区域的Y方向上的两侧，在上部绝缘层9的表面会形成台阶9c。相对于此，在本发明的实施方式中，如图4和图5所示，通过在线圈层35的两侧设置高度调整层36、37，从而在排列了多条线圈层35的区域的Y方向上的两侧，不会在上部绝缘层9的表面形成大的台阶。

如图5所示，在上部绝缘层9的表面形成屏蔽层3。屏蔽层3是包含Ni-Fe合金(镍-铁合金)等磁性金属材料的镀覆层。如图5所示，屏蔽层3覆盖构成反馈线圈30的多条线圈层35及其两侧的高度调整层36、37双方并向Y方向连续地形成。

屏蔽层3的朝向Y方向的两侧部3a位于比形成有线圈层35的区域更靠Y方向的外侧的位置，两侧部3a位于高度调整层36、37的正上方。如图5所示，屏蔽层3与高度调整层36、37重叠的区域的Y方向上的宽度尺寸Wa形成为大于高度调整层36、37与线圈层35的间隔δ2。

其结果是，如图4和图7(A)所示，屏蔽层3在朝向横向(Y方向)的宽度尺寸Ws的全长未形成大的变形部，能够形成为大致平面。如图1所示，屏蔽层3从上方覆盖全部的磁探测部11、12、13、14，且覆盖反馈线圈30的对置探测部30a。如图2所示，高度调整层36、37形成在比屏蔽层3的X方向上的两侧部3a、3a更向X方向上的两侧突出的范围。因此，屏蔽层3在X方向上也未形成由台阶造成的变形部，在X方向上也形成为平坦的形状。

在形成了屏蔽层3之后，电流探测装置1仍会经过多次加热工序。例如，加热工序是有机绝缘层的固化工序、封装工序中的树脂的烧成工序等，进而，是将电流探测装置1安装到母基板时的焊接工序等。构成屏蔽层3的Ni-Fe合金与形成上部绝缘层9的无机材料的Si-Nx的线膨胀系数存在差异，因此在加热工序后的冷却过程中，在屏蔽层3与上部绝缘层9的边界部会产生热应力。

此时，在图6所示的比较例中，因为未形成高度调整层36、37，所以成为如下构造，即，在形成有线圈层35的区域的Y方向上的两侧在上部绝缘层9的表面形成了大的台阶9c，并在该台阶9c上重叠了屏蔽层3。因此，所述热应力集中在台阶9c的部分，产生在台阶9c的部分容易在上部绝缘层9产生龟裂的课题。

相对于此，在图4和图5所示的本发明的实施方式中，通过设置高度调整层36、37，从而不会在上部绝缘层9形成台阶9c，在屏蔽层3也不会形成由台阶造成的变形部。因此，在上部绝缘层9与屏蔽层3的边界部不会存在大的应力集中的部位，不易产生上部绝缘层9因热应力而破损等问题。

在图4和图5所示的本发明的实施方式的电流探测装置1中，如图7(A)所示，屏蔽层3形成为平坦的形状，但是在图6所示的比较例中，由于所述台阶9c的影响，所以如图7(B)所示，在屏蔽层103的Y方向上的两侧的端部形成了变形部103a。其结果是，对于磁探测部11、12、13、14的灵敏度轴的方向(P方向)即Y方向上的各向异性磁场Hk而言，图7(A)所示的屏蔽层3大于图7(B)所示的屏蔽层103，实施方式的屏蔽层3的Y方向上的饱和磁化大于比较例的屏蔽层103的Y方向上的饱和磁化。其结果是，在本发明的实施方式的电流探测装置1中，通过使用高度调整层36、37，从而能够提高屏蔽层3的Y方向上的屏蔽效果，能够拓宽用于探测被测定电流I0的动态范围。

如图8的电路部所示，由磁探测部11、12、13、14构成桥电路，在布线通路8中得到的中点电压V1和在布线通路7中得到的中点电位V2提供给线圈通电部15。线圈通电部15具有差动放大部15a和补偿电路15b。差动放大部15a以运算放大器为主体而构成，作为检测电压Vd而求出所输入的中点电压V1与V2之差(V1-V2)。该检测电压Vd提供给补偿电路15b而生成补偿电流Id，补偿电流Id提供给反馈线圈30。

另外，有时将成为一体的差动放大部15a和补偿电路15b称为补偿型的差动放大部。

如图8所示，反馈线圈30的焊盘部31与补偿电路15b连接，焊盘部32与电流探测部17连接。电流探测部17具有与反馈线圈30连接的电阻17a和探测作用于电阻17a的电压的电压探测部17b。

接着，对电流探测装置1的动作进行说明。

如图8所示，由在电流通路40中向X方向流动的被测定电流I0感应出测定用的电流磁场H0。该电流磁场H0提供给磁探测部11、12、13、14。电流磁场H0发挥作用使磁探测部11和磁探测部14的电阻值增加，并发挥作用使磁探测部12和磁探测部13的电阻值下降，因此作为差动放大部15a的输出值的检测电压Vd随着被测定电流I0变大而增大。

从补偿电路15b对反馈线圈30提供补偿电流Id，在反馈线圈30流过抵消电流Id1。在对置探测部30a中，因为被测定电流I0与抵消电流Id1的流动的方向为反向，所以通过抵消电流Id1，将电流磁场H0抵消的方向的抵消磁场Hd作用于磁探测部11、12、13、14。

在由被测定电流I0感应的电流磁场H0大于抵消磁场Hd时，在布线通路8中得到的中点电压V1变高，在布线通路7中得到的中点电位V2变低，作为差动放大部15a的输出的检测电压Vd变高。此时，在补偿电路15b中，生成用于使抵消磁场Hd增加而使所述检测电压Vd接近零的补偿电流Id，该补偿电流Id提供给反馈线圈30。作用于磁探测部11、12、13、14的抵消磁场Hd与电流磁场H0成为平衡状态，在所述检测电压Vd成为给定值以下时，流过反馈线圈30的电流被图8所示的电流探测部17探测，其成为被测定电流I0的电流测定值。

在所述电流探测装置1中，在电流通路40与磁探测部11、12、13、14之间形成屏蔽层3，由于被由被测定电流I0感应的测定用的电流磁场H0吸收，所以提供给磁探测部11、12、13、14的电流磁场H0衰减。其结果是，能够拓宽直到磁探测部11、12、13、14的磁阻效应元件磁饱和为止的被测定电流I0的变化的范围，能够拓宽动态范围。

进而，通过使用所述高度调整层36、37，能够减少屏蔽层3的变形，并能够增大各向异性磁场Hk而提高饱和磁化，因此能够提高屏蔽层3的屏蔽效果，能够进一步拓宽动态范围。

如图5所示，实施方式的屏蔽层3在作为灵敏度轴方向的Y方向上，即，在电流磁场H0作用的方向上没有高度方向上的变化，是平坦的。因此，屏蔽层3的磁吸收效果相对于电流磁场H0的强度的变化成比例，能够提高电流探测装置1的探测输出的线性度(linearity)。相对于此，在图6所示的比较例的屏蔽层103中，由于台阶9c的存在，在屏蔽层103的内部形成有磁路的弯曲部。因其影响，屏蔽层3的磁吸收效果相对于电流磁场H0的强度的变化的比例度下降，电流探测装置1的探测输出的线性度(linearity)下降。

实施例

使用图7(A)、图7(B)所示的屏蔽层3、103测定了Y方向上的各向异性磁场Hk。

屏蔽层3和屏蔽层103均为包含Ni-Fe合金的镀覆层。关于合金组成，Ni为80质量％，Fe为20质量％。两屏蔽层3、103均将厚度尺寸t设为了16.5μm。图7(A)所示的本发明的实施方式的屏蔽层3具有在纵向(X方向)上延伸的两侧部3a、3a和在横向(Y方向)上延伸的两端部3b、3b。将横向(Y方向)的宽度尺寸Ws设为了0.14mm，将纵向(X方向)的长度尺寸Ls设为了0.81mm。图7(B)所示的比较例的屏蔽层103将横向的宽度尺寸Wc设为了0.14mm，将纵向的长度尺寸Lc设为了0.81mm。比较例的屏蔽层103在两侧部具有由台阶造成的变形部。变形部将台阶Fh设为了5.0μm，将宽度尺寸fw设为了12μm。

对屏蔽层3和屏蔽层103，实测了各向异性磁场Hk。图9示出了外部磁场(H)与屏蔽层的磁化(M)的关系。横轴为作用于灵敏度轴方向(Y方向)的外部磁场的强度，纵轴为屏蔽层的磁化的大小。各向异性磁场Hk是指，直到屏蔽层的磁化饱和为止的外部磁场(H)的强度。

关于各向异性磁场Hk的实测值，图7(A)所示的本发明的实施方式的屏蔽层3为Hk＝97.5，图7(B)所示的比较例的屏蔽层103为Hk＝76.4。在本发明的实施方式的电流探测装置1中，图7(A)所示的屏蔽层3与屏蔽层103相比较能够增大各向异性磁场，作为其结果，能够增大饱和磁化，因此能够拓宽电流值的测定的动态范围。

在图11(A)示出与使用了图7(A)所示的屏蔽层3的本发明的实施方式的电流探测装置1的探测输出的线性度相关的数据，在图11(B)示出与将屏蔽层3置换为图7(B)所示的比较例的屏蔽层103的电流探测装置的探测输出的线性度相关的数据。

在图10示意性地示出了在灵敏度轴方向上对电流探测装置1提供的外部磁场H(电流磁场H0)的探测输出的全刻度(FS)与线性度的关系。在图10中，用虚线的直线示出了外部磁场H和探测输出的理想的变化，用实线示出了实际测定的电流探测装置1的探测输出。求出探测输出(实线)与直线(虚线)的输出差的最大值Amax，用(Amax/FS)×100(％)计算出的值即为线性度。

制造多个(N＝1000个)使用了图7(A)所示的屏蔽层3的实施方式的电流探测装置1，并实测了每个电流探测装置1的探测输出的直线性(％)。同样地，对于将屏蔽层3置换为图7(B)所示的屏蔽层103的电流探测装置，也制造相同数量(N＝1000个)，并对每个探测输出实测了线性度(％)。

在图11(A)和图11(B)中，在横轴以0.01％的宽度对作为实测值的线性度(％)的范围进行划分，在纵轴示出0.01％宽度的各个划分的实测值的频度(％)。如图11(A)所示，使用了屏蔽层3的本发明的实施方式的电流探测装置1能够将探测输出的线性度抑制为0.1％以下。相对于此，如图11(B)所示，在使用了屏蔽层103的电流探测装置中，产生了线性度超过0.1％的电流探测装置。

在图12(A)、图12(B)示出了使用于本发明的实施方式的电流探测装置1的第一实施例的屏蔽层3A和第二实施例的屏蔽层3B。

图12(B)所示的第二实施例的屏蔽层3B与图7(A)所示的相同，厚度尺寸t为16.5μm，横向(Y方向)的宽度尺寸Ws为0.14mm，纵向(X方向)的长度尺寸Ls为0.81mm。图12(A)所示的第一实施例的屏蔽层3A的厚度尺寸t为16.5μm，横向(Y方向)的宽度尺寸Ws为0.14mm，纵向(X方向)的长度尺寸Ls为0.66mm。第一实施例的屏蔽层3A和第二实施例的屏蔽层3B的厚度尺寸t以及横向(Y方向)的宽度尺寸Ws相同，但是第一实施例的屏蔽层3A的纵向(X方向)的长度尺寸Ls比第二实施例的屏蔽层3B短。

对于图12(A)、图12(B)所示的各实施例的屏蔽层3A、3B，在朝向纵向(X方向)的端部3b、3b形成突状的曲线部(圆弧部)R，并调查了R的大小的变化与各向异性磁场Hk的关系。图13的虚线示出形成在图12(B)所示的第二实施例的屏蔽层3B的端部3b的R的大小与灵敏度轴方向(Y方向)的各向异性磁场Hk(mT)的变化的关系。图13的实线示出形成在图12(A)所示的第一实施例的屏蔽层3A的端部3b的R的大小与灵敏度轴方向(Y方向)的各向异性磁场Hk(mT)的变化的关系。

图13的横轴示出形成在各屏蔽层3A、3B的端部3b的圆弧部R的大小。对于图12所示的屏蔽层3A和屏蔽层3B，分别使圆弧部的大小按R＝5μm、20μm、50μm、以及70μm(0.07mm)的顺序变化。图13的纵轴示出各向异性磁场Hk(mT)的大小。

如图12(A)中虚线、图12(B)中实线所示，R＝5μm、20μm、50μm的圆弧部形成在各屏蔽层3A、3B的侧部3a的边与端部3b的边相交的4处角部。若成为R＝70μm(0.07mm)，则如图12(A)中实线所示，圆弧部在两端部3b、3b遍及横向(Y方向)的全长而形成，两端部3b、3b成为向纵向(X方向)突出的半圆形状。在图12(B)的屏蔽层3B的情况下，若成为R＝70μm(0.07mm)，则两端部3b、3b也成为向纵向(X方向)突出的半圆形状。

如图13中虚线所示，在纵向(X方向)的长度尺寸Ls为0.81mm的第二实施例的屏蔽层3B中，即使将R的大小从5μm依次增大至70μm，各向异性磁场Hk也未表现出大的差异。相对于此，如图13中实线所示，在纵向(X方向)的长度尺寸Ls为0.66mm的第一实施例的屏蔽层3中，随着使R增大，能够使各向异性磁场Hk大幅提高。而且，在第一实施例的屏蔽层3A中，若使R＝70μm并使端部3b遍及全长成为突曲线而设为半圆形，则能够使各向异性磁场Hk提高至与第二实施例的屏蔽层3B等同，能够增大饱和磁场。

关于若R大则各向异性磁场Hk变大的理由，预测是因为，若R变大，则在屏蔽层3的端部3b，相对于灵敏度轴方向(Y方向)变得不平行的区域在X方向上扩展，端部3b处的磁各向异性提高。关于即使将形成在端部3b的圆弧部的R设为相同的大小，第一实施例的屏蔽层3A的各向异性磁场Hk也大于第二实施例的屏蔽层3B，可以认为是因为屏蔽层3的长度尺寸Ls与宽度尺寸Ws之比Ls/Ws越小，则端部3b的形状对磁各向异性做出贡献的比例越高。

根据图12(A)、图12(B)可知，在宽度尺寸Ws为0.14mm的情况下，如果长度尺寸Ls为0.7mm以下，则使端部3b为突曲线的效果提高。因而，Ls/Ws的长宽比(aspect ratio)优选为0.7/0.14以下，即，优选Ls/Ws为5以下。进而，端部3b优选遍及横向的全长为突曲线形状，最优选为半圆形。像这样，通过在端部3b形成突曲线部，从而即使屏蔽层3的面积小，也能够增大饱和磁场。因而，能够促进电流探测装置的小型化。

附图标记说明

1：电流探测装置；

3：屏蔽层；

3a：侧部；

3b：端部；

4：下部绝缘层；

5、6、7、8：布线层；

9：上部绝缘层；

11、12、13、14：磁探测部；

17：电流探测部；

30：反馈线圈；

30a：对置探测区域；

35：线圈层；

36、37：高度调整层；

40：电流通路；

H0：电流磁场；

Hd：抵消磁场；

I0：被测定电流；

Id：抵消电流；

P：灵敏度轴的方向。

Claims (12)

1.一种电流探测装置，其特征在于，

具有：电流通路，流过被测定的电流；线圈层，形成为平面的螺旋图案；磁探测部，与所述线圈层对置；屏蔽层，形成在所述电流通路与所述线圈层之间；线圈通电部，根据所述磁探测部的探测输出的增减，对提供给所述线圈层的电流进行控制；以及电流探测部，对流过所述线圈层的电流量进行探测，

在覆盖所述磁探测部的下部绝缘层上，设置有：所述线圈层，为了构成螺旋图案而排列为多条；高度调整层，配置在多条所述线圈层的两侧，并包含非磁性金属；以及上部绝缘层，覆盖所述线圈层和所述高度调整层，并包含无机材料，

形成在所述上部绝缘层上的所述屏蔽层覆盖多条所述线圈层和所述高度调整层这两者，所述屏蔽层的两侧部位于所述高度调整层的上方。

2.根据权利要求1所述的电流探测装置，其中，

所述线圈层和所述高度调整层形成为相同的高度。

3.根据权利要求1所述的电流探测装置，其中，

所述线圈层和所述高度调整层均为镀覆层。

4.根据权利要求2所述的电流探测装置，其中，

所述线圈层和所述高度调整层均为镀覆层。

5.根据权利要求3所述的电流探测装置，其中，

所述线圈层和所述高度调整层包含相同的导电性金属材料。

6.根据权利要求4所述的电流探测装置，其中，

所述线圈层和所述高度调整层包含相同的导电性金属材料。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的电流探测装置，其中，

所述高度调整层在沿着流过所述线圈层的电流的方向上的长度尺寸大于所述屏蔽层在所述方向上的长度尺寸。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的电流探测装置，其中，

与配置为多条的各个所述线圈层在与电流方向交叉的方向上的宽度尺寸相比，所述高度调整层在所述方向上的宽度尺寸更大。

9.根据权利要求1至6中的任一项所述的电流探测装置，其中，

所述屏蔽层具有在其纵向上延伸且位于所述高度调整层的上方的所述两侧部、和在横向上延伸并横切流过所述线圈层的电流的两端部，

所述屏蔽层形成为纵向的尺寸大于横向的尺寸，

所述两端部的平面形状是遍及横向的全长而向纵向突出的曲线形状。

10.根据权利要求9所述的电流探测装置，其中，

所述两端部的平面形状为大致半圆弧形状。

11.根据权利要求9所述的电流探测装置，其中，

所述磁探测部的灵敏度轴方向为横向。

12.根据权利要求10所述的电流探测装置，其中，

所述磁探测部的灵敏度轴方向为横向。

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