CN110235003B - 平衡式电流传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁平衡式电流传感器，其具备：磁检测元件，其特性随着来自被测定电流的感应磁场而变化；以及多个线圈，其各自具有线圈布线部，该线圈布线部设置于远离以磁检测元件的灵敏度轴方向作为面内方向的基准面的面上，多个线圈分别具有：引出布线部，其一个端部与线圈布线部的一个端部连接；以及两个电极部，其分别位于线圈的两端并与线圈布线部以及引出布线部电连接，将两个电极部作为施加部，当流过反馈电流时，能够产生消除磁场，并且，引出布线部以及线圈布线部具有以经由绝缘部在线圈布线部的卷绕的轴向即第一方向上重叠的方式层叠的交叉部，从第一方向观察时，两个电极部位于比线圈布线部的包络线靠外侧的位置，能够有效地应对与测定范围等相关的各种要求。

Description

平衡式电流传感器

技术领域

本发明涉及一种具有磁传感器和反馈线圈的平衡式电流传感器。

背景技术

在专利文献1中公开了一种电流传感器，其包括：磁检测元件，其特性随着来自被测定电流的感应磁场而变化；多个线圈，其配置在所述磁检测元件的附近相互串联连接，并且通过流过反馈电流而产生抵消所述感应磁场的消除磁场；开关电路，从所述多个线圈中选择与所述反馈电流的输入端子和/或输出端子电连接的线圈，并控制流过所述反馈电流的线圈。根据该电流传感器，将磁平衡线圈(反馈线圈)分割成两个以上的多个而设置，根据被测定电流值而组合使用，由此能够控制线圈电流与产生磁场的关系比率，能够在大的测定范围内实现高精度的测定和低消耗电力，而且能够实现省空间化(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2012/011306号

发明内容

发明所要解决的问题

在如上述专利文献1所述的磁平衡式电流传感器的情况下，通过切换开关电路能够使来自反馈线圈的磁场强度具有两种模式，但需要开关电路，从磁检测元件小型化的观点出发存在问题。

另外，如上所述的磁检测元件是通过在晶片上电镀或溅射等薄膜形成工艺形成的，但上述专利文献1中，没有提出不增加晶片的掩模图案而可以应对各种的测定范围的要求、能够实现线圈的小型化的反馈线圈的布线等的结构。

本发明的目的在于，提供一种具有专利文献1所述的多个反馈线圈并能够有效地应对与测定范围等相关的多种要求的磁平衡式电流传感器。

解决问题的技术手段

为了解决上述问题而提出了本发明，本发明的一个实施方式是一种磁平衡式电流传感器，其具备：磁检测元件，其特性随着来自被测定电流的感应磁场而变化；以及多个线圈，其分别具有线圈布线部，该线圈布线部设置于远离以所述磁检测元件的灵敏度轴方向作为面内方向的基准面的面上，其特征在于，所述多个线圈分别具有：引出布线部，其一个端部与所述线圈布线部的一个端部连接；以及两个电极部，其分别位于所述线圈的两端并与所述线圈布线部以及所述引出布线部电连接，当将所述两个电极部作为施加部而流过反馈电流时，能够产生抵消所述感应磁场的消除磁场，所述引出布线部以及所述线圈布线部具有以经由绝缘部在所述线圈布线部的卷绕的轴向即第一方向上重叠的方式层叠而成的交叉部，从所述第一方向观察时，所述两个电极部位于比所述线圈布线部的包络线靠外侧的位置。

在具有该结构的磁平衡式电流传感器中，通过适当组合多个线圈的一个或多个线圈的两个以上，能够得到可以选择消除磁场的范围不同的多种类的反馈线圈的磁平衡式电流传感器。具体而言，通过变更多个线圈的各自的电极部以及用于流过反馈电流的布线的端子的接线关系，能够设定各种反馈线圈。

接着，在上述磁平衡式电流传感器中，对于多个线圈的各个线圈，电极部位于线圈布线部的外侧。在电极部位于线圈布线部的内侧的内侧电极部的情况下，为了将用于流过反馈电流的布线的端子和内侧电极部连接，进行引线接合。在该内侧电极部进行引线接合时，若接合线与线圈布线部接触则会发生短路，需要将内侧电极部的面积增大到一定程度，以防止这样的不良情况。这样会导致内侧电极部的面积增大的结果，会使线圈布线部整体的面积变大，成为阻碍磁平衡式电流传感器的小型化的主要原因。与此相对，如上述磁平衡式电流传感器那样，在电极部位于线圈布线部的外侧的情况下，不需要为防止上述的不良情况而增大电极部的面积，能够减小线圈布线部的面积。

因此，在第一方向观察时，能够使线圈小型化。因此，上述磁平衡式电流传感器是一种能够有效地应对各种测定范围，且能够应对小型化的磁平衡式电流传感器。

在上述磁平衡式电流传感器中，当将从所述多个线圈中选择的两个线圈串联连接而流过所述反馈电流时，可以是一个线圈对所述磁检测元件产生影响的所述消除磁场的强度不同于另一个线圈对所述磁检测元件产生影响的所述消除磁场的强度。这样，关于不同的两个线圈，通过使由各自的线圈布线部产生的消除磁场对磁检测元件产生影响的强度不同，从而容易得到基本结构相同而具有多种测定范围的电流传感器。

在上述磁平衡式电流传感器中，优选的是，所述多个线圈中的至少一个线圈即第一线圈所具有的第一线圈布线部设置于距所述基准面为第一距离的第一面上，所述多个线圈中的至少另一个线圈即第二线圈所具有的第二线圈布线部位于距所述基准面的距离为不同于所述第一距离的第二距离的第二面上，当将所述第一线圈的一个线圈与所述第二线圈的一个线圈串联连接而流过所述反馈电流时，所述第一线圈的一个线圈对所述磁检测元件产生影响的所述消除磁场的强度不同于所述第二线圈的一个线圈对所述磁检测元件产生影响的所述消除磁场的强度。

通过像这样在不同的面上设置线圈布线部，使线圈布线部的设计规则相同，能够在不增加晶片的掩模图案的情况下，使由各个线圈布线部产生的消除磁场对磁检测元件产生影响的强度不同。因此，具备上述结构的电流传感器是简单的构造，并且能够设定多种测定范围。

在上述磁平衡式电流传感器中，从所述磁检测元件观察时，所述第一线圈以及所述第二线圈均位于同一面侧。在具备该结构的情况下，即使磁平衡式电流传感器具有多个磁检测元件，也容易形成为难以偏离基准面的结构。因此，能够得到检测感度优异的高品质的电流传感器。

在上述磁平衡式电流传感器中，优选的是，所述第一线圈由对所述磁检测元件的磁影响程度相等的两个以上的线圈构成，所述第二线圈由对所述磁检测元件的磁影响程度相等的两个以上的线圈构成。这样，在第一线圈以及第二线圈分别由磁影响程度相等的两个以上的线圈构成的情况下，能够形成既不将其串联连接也不将其并联连接使用的、将磁影响程度相等的一个线圈作为另一个的预备线圈的多种使用方法，提供一种能够应对多样的需求的磁平衡式电流传感器。

在上述磁平衡式电流传感器中，所述第一线圈的两个以上的线圈以及所述第二线圈的两个以上的线圈的电阻值均相等，这是从电流传感器的品质管理的观点出发的优选方案。

在上述磁平衡式电流传感器中，所述多个线圈中的至少一个线圈的所述线圈布线部可以具有螺旋形状的部分，该螺旋形状的部分具有沿所述第一方向的方向的卷绕轴。通过使线圈布线部具有这样的螺旋形状的部分，在线圈中流过抵消电流时，能够容易确保产生的消除磁场相等的区域较广。

在具有上述螺旋形状的部分的磁平衡式电流传感器中，所述多个线圈的每一个从所述第一方向观察时，所述线圈布线部可以是各自端部位于卷绕的线圈布线的内侧的8字卷，并且，所述线圈布线部的各自的端部与所述引出布线部的一个端部连接，所述引出布线部的另一个端部与所述两个电极部的任一个连接，所述多个线圈所具备的多个所述两个电极部，从所述第一方向观察时，多个电极部并排设置从而构成电极阵列部。这样，将从并排设置于电极阵列部的多个电极部选出两个电极部与用于流过反馈电流的布线电连接，根据需要使剩余的多个电极部之间短路，由此能够得到具有各种测定范围的磁平衡式电流传感器。因此，通过具有该结构，能够容易得到具有各种测定范围的磁平衡式电流传感器。

发明效果

根据本发明，提供一种能够有效地应对与测定范围等相关的多种需求的磁平衡式电流传感器。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的磁平衡式电流传感器的结构的电路图。

图2是示意性地表示本发明的一个实施方式的磁平衡式电流传感器的结构的俯视图。

图3(a)是图2的V1-V1线的剖视图，(b)是图2的V2-V2线的剖视图，(c)是图2的V3-V3线的剖视图。

图4是表示本发明的一个实施方式的磁平衡式电流传感器的使用状态的例子的俯视图，(a)表示串联连接、(b)表示并联连接、以及(c)表示单独使用的状态。

图5是示意性地表示本发明的另一个实施方式的磁平衡式电流传感器的结构的俯视图。

图6是图5的V4-V4线的局部剖视图。

图7是示意性地表示本发明的另一个实施方式的具有与磁平衡式电流传感器相同的结构的磁平衡式电流传感器的四个线圈的配置的立体图。

图8是表示本发明的另一个实施方式的磁平衡式电流传感器的使用状态的结构框图，(a)表示全串联连接、(b)表示并联-串联连接、以及(c)表示串联-并联连接的状态。

图9是表示本发明的另一个实施方式的磁平衡式电流传感器的使用状态的结构框图，(d)表示并联(串联)连接、(e)表示串联连接、以及(f)表示并联连接的状态。

图10是表示本发明的另一个实施方式的磁平衡式电流传感器的使用状态下的磁场强度与电阻值的关系的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

图1是示意性地表示本发明的一个实施方式的磁平衡式电流传感器的结构的电路图。图2是示意性地表示本发明的一个实施方式的磁平衡式电流传感器的结构的俯视图。图3(a)是图2的V1-V1线的剖视图，(b)是图2的V2-V2线的剖视图，(c)是图2的V3-V3线的剖视图。

本发明的一个实施方式的磁平衡式电流传感器100具备如图1所示的基本结构。在本实施方式中，特性随来自被测定电流的感应磁场而变化的四个磁检测元件均为磁阻效应元件。在灵敏度轴方向相互反向平行的两个磁阻效应元件G11、G21的一端连接来自输入端子(Vdd)的布线。与磁阻效应元件G11在灵敏度轴方向为反向平行的磁阻效应元件G12的一端与磁阻效应元件G11的另一端连接，磁阻效应元件G12的另一端接地。同样地，与磁阻效应元件G21在灵敏度轴方向为反向平行的磁阻效应元件G22的一端与磁阻效应元件G21的另一端连接，磁阻效应元件G22的另一端被设置。这样，由四个磁阻效应元件G11、G21、G12、G22形成电桥电路50。

磁阻效应元件G11和磁阻效应元件G12之间的输出V1以及磁阻效应元件G21和磁阻效应元件G22之间的输出V2分别与运算放大器43的输入端子连接。运算放大器43的输出与反馈线圈42的一端连接，流过反馈线圈42的电流由运算放大器43控制。反馈线圈42的另一端经由电阻44接地，电阻44和反馈线圈42之间的相对于接地端子(GND)的电位成为输出电压Vout。

运算放大器43将来自电桥电路50的两个输出(V1、V2)的电压作为输入，使流过反馈线圈42的电流引起的感应磁场与流过被测定电线201的电流(被测定电流)引起的感应磁场和流过反馈线圈42的电流引起的感应磁场(在本说明书中，从明确与被测定电流引起的感应磁场的差异的观点出发，也称之为“消除磁场”。)相互抵消，以来自电桥电路50的两个输出(V1、V2)的电压相等的方式，控制对反馈线圈42输出的电压。

这样，磁平衡式电流传感器100是下述方式的电流传感器：以抵消被测定电流所引起的感应磁场的方式，基于磁检测元件(磁阻效应元件G11、G21、G12、G22)的检测值来调整产生感应磁场(消除磁场)的反馈线圈42的电流值，从而输出具有与被测定电流相关性的输出电压Vout。

从上述测定原理可知，可以要求从反馈线圈42产生的消除磁场的强度大致等于由被测定电流所引起的感应磁场的强度。因此，根据所设想的被测定电流的大小，消除磁场的强度也应该不同，为了能够实现这一点，具体而言，优选反馈线圈42的结构中，线圈的匝数、距磁检测元件的距离不同。然而，由于设想的被测定电流的大小是多样的，因此，根据该多样的需求准备多种反馈线圈42的结构不同的磁平衡式电流传感器100并非易事，而且从经济的观点出发也并非有效。

本发明的一个实施方式的磁平衡式电流传感器100，如以下所述地具备多个线圈，以便能够容易变更由反馈线圈42所引起的消除磁场的强度。

如图3所示，在磁平衡式电流传感器100中，在基板SB上设置有磁检测元件(磁阻效应元件G11、G21、G12、G22)。而且，以覆盖磁检测元件(磁阻效应元件G11、G21、G12、G22)的方式，设置有绝缘层M1。磁阻效应元件G12、G22也同样地设置在基板SB上，以覆盖二者的方式设置有绝缘层M1。

如图2和图3所示，磁平衡式电流传感器100具有两个线圈10、20。并且，如图3(c)所示，两个线圈10、20各自具有螺旋形状的线圈布线部10C、20C，该线圈布线部10C、20C设置于远离以磁检测元件(磁阻效应元件G11、G21、G12、G22)的灵敏度轴方向(Y1-Y2方向)作为面内方向的基准面SS的面(具体而言，绝缘层M1的Z1-Z2方向的Z2侧的面)SA上。在磁平衡式电流传感器100中，两个线圈布线部10C、20C均位于同一面(面SA)上。如图2所示，在从线圈布线部10C、20C的卷绕的轴向即第一方向(Z1-Z2方向)观察时，以与线圈布线部10C或线圈布线部20C重叠的方式配置磁阻效应元件G11、G21、G12、G22。通过这样配置，来自由线圈10、20构成的反馈线圈42的消除磁场的方向，容易与灵敏度轴方向(Y1-Y2方向)对准。

两个线圈10、20分别具有引出布线部10L、20L，其一个端部与线圈布线部10C、20C的一个端部连接。引出布线部10L、20L、以及线圈布线部10C、20C具有经由绝缘部IM以在第一方向(Z1-Z2方向)上重叠的方式层叠的交叉部XP。在V1-V1线的剖视图即图3(a)中，交叉部XP表示有两个，在V2-V2线的剖视图即图3(b)中交叉部XP表示有一个。在磁平衡式电流传感器100中，引出布线部10L、20L设置于基板SB的Z1-Z2方向的Z2侧的面，设置于绝缘层M1的Z1-Z2方向的Z2侧的面SA的线圈布线部10C和引出布线部10L通过填充设置于绝缘层M1的贯通孔的导电性物质FM而连接。

在线圈10的两端设置有与线圈布线部10C以及引出布线部10L电连接的两个电极部10E1、10E2。从第一方向(Z1-Z2方向)观察时，两个电极部10E1、10E2位于比线圈布线部10C的包络线EL1靠外侧的位置。同样地，在线圈20的两端设置有与线圈布线部20C以及引出布线部20L电连接的两个电极部20E1、20E2。从第一方向(Z1-Z2方向)观察时，两个电极部20E1、20E2位于比线圈布线部20C的包络线EL2靠外侧的位置。

磁平衡式电流传感器100具有输出输入端子30，在其中一个即输入端子31上连接有来自运算放大器43的输出的布线(未图示)，在另一个端子即输出端子32上连接有与电阻44连接的配线(未图示)。

在使用磁平衡式电流传感器100时，通过适当地设定线圈10、20的电极部10E1、10E2、20E1、20E2与输出输入端子30(输入端子31、输出端子32)的连接，如下所述，即使在施加相同电压的情况下，也能够得到消除磁场的强度的范围不同的多种反馈线圈42。

图4是表示本发明的一个实施方式的磁平衡式电流传感器的使用状态的例子的俯视图，(a)表示串联连接、(b)表示并联连接、以及(c)表示单独使用的状态。

如图4(a)所示，利用布线W1将线圈10的一个电极部10E1与输入端子31连接，利用布线W2将线圈10的另一个电极部10E2与线圈20的一个电极部20E1连接，利用布线W3将线圈20的另一个电极部20E2与输出端子32连接，从而得到具备线圈布线部10C与线圈布线部20C串联连接的反馈线圈42的磁平衡式电流传感器101。

如图4(b)所述，利用W1将线圈10的一个电极部10E1与输入端子31连接，利用W2将线圈20的一个电极部20E1与输入端子31连接，利用W3将线圈10的另一个电极部10E2与输出端子32连接，利用W4将线圈20的另一个电极部20E2与输出端子32连接，从而得到具备线圈布线部10C与线圈布线部20C并联连接的反馈线圈42的磁平衡式电流传感器102。

如图4(c)所示，利用W1将线圈10的一个电极部10E1与输入端子31连接，利用W2将线圈10的另一个电极部10E2与输出端子32连接，由此，磁平衡式电流传感器100成为仅使用线圈10的状态。虽未图示，同样地，利用W1将线圈20的一个电极部20E1与输入端子31连接，利用W1将线圈20的另一个电极部20E2与输出端子32连接，由此，磁平衡式电流传感器103的反馈线圈42成为仅使用线圈20的状态。

即使在施加于输入端子31的电压相等的情况下，图4(a)所示的串联连接的情况下从反馈线圈42产生的感应磁场(消除磁场)的强度与图4(b)所示的并联连接的情况下的消除磁场的强度、以及图4(c)所示的单独使用线圈10的情况下的消除磁场的强度互不相同。如果使线圈布线部10C以及线圈布线部20C的电阻率不同，即使是与图4(c)相同的布线，单独使用线圈20的情况与单独使用线圈10的情况也能够产生不同强度的消除磁场。

在此，当线圈布线部的形状为螺旋形状的情况下，通常，其一个端部位于卷绕的线圈布线部的内侧。这样，在电极部是位于线圈布线部的内侧的内侧电极部的情况下，为了连接用于流过反馈电流的布线的端子和内侧电极部，进行引线接合。在对该内侧电极部进行引线接合时，若接合线与线圈布线部接触则会产生短路，因此需要在一定程度上增加内侧电极部的面积，以防止这种不良情况。这样，由于内侧电极部的面积变大，导致线圈布线部整体的面积变大的结果，成为阻碍磁平衡式电流传感器的小型化的主要原因。与此相对地，如本实施方式的磁平衡式电流传感器100那样，电极部10E1、10E2、20E1、20E2位于线圈布线部10C、20C的外侧(具体而言，从线圈布线部10C、20C的第一方向(Z1-Z2方向)观察时的包络线EL1、EL2的外侧)的情况下，不需要为防止上述的不良情况而增大电极部的面积，因此能够减小线圈布线部10C、20C的从第一方向(Z1-Z2方向)观察时的面积。因此，本实施方式的磁平衡式电流传感器100能够有效地应对各种测定范围，且能够应对小型化。而且，在不改变线圈10、20、引出布线部10L、20L、以及电极部10E1、10E2、20E1、20E2等的图案的情况下，仅变更布线W1、W2、W3、W4的连接方法，就能够制造各种测定范围的磁平衡式电流传感器100。因此，即使在晶体上形成各种测定范围的磁平衡式电流传感器100的情况下，能够在较少的掩模图案下高效生产。

图5是示意性地表示本发明的另一个实施方式的磁平衡式电流传感器的结构的俯视图。图6是图5的V4-V4线的局部剖视图。具体而言，是配置有磁检测元件的局部的剖视图。图7是示意性地表示具有与本发明的另一个的实施方式的磁平衡式电流传感器(图5和图6所示的磁平衡式电流传感器)相同结构的磁平衡式电流传感器的四个线圈的配置的立体图。

如图5至图7所示，本发明的另一个实施方式的磁平衡式电流传感器200具有与磁平衡式电流传感器100相同的多个线圈，但其数量为四个。具体而言，如图6所示，磁平衡式电流传感器200具有第一线圈和第二线圈作为距基准面SS的距离不同的两种线圈，更进一步地，第一线圈具有两个线圈(第一外侧线圈11、第一内侧线圈12)，第二线圈也具有两个线圈(第二外侧线圈21、第二内侧线圈22)。

任意一个线圈的线圈布线部11C、12C、21C、22C均是两个螺旋形状(涡旋形状)连结而形成的、具有阿拉伯数字8的形状的所谓的8字卷。因此，对于任意一个线圈布线部11C、12C、21C、22C，其端部位于卷绕中心附近，但分别与引出布线部11L1、11L2、12L1、12L2、21L1、21L2、22L1、22L2连接。因此，第一外侧线圈11的电极部11E1、11E2、第一内侧线圈12的电极部12E1、12E2、第二外侧线圈21的电极部21E1、21E2、以及第二内侧线圈22的电极部22E1、22E2均位于各线圈布线部的包络线之外。

具体而言，任意一个电极部均位于各线圈布线部的X1-X2方向的X2侧，沿Y1-Y2方向并列配置，构成电极阵列部EA1、EA2。这样，将从并列设置于电极阵列部EA1、EA2的多个电极部11E1、11E2、12E1、12E2、21E1、21E2、22E1、22E2中选择的两个电极部与输出输入端子30电连接，根据需要使剩余的多个电极部之间短路，由此能够得到具有各种测定范围的磁平衡式电流传感器。

如图5所示，两个螺旋形状(螺旋形状)相邻配置，在最容易沿Y1-Y2方向对准产生消除磁场的区域GA(在图5中用粗线的双点虚线表示。)内，设置有四个磁阻效应元件G11、G21、G12、G22。

图6所示，在磁平衡式电流传感器200中，在基板SB上形成有磁阻效应元件G11、G21、G12、G22，绝缘层M1形成在其上，在绝缘层M1的Z1-Z2方向的Z2侧的面(第二面)S2之上形成有第二线圈(第二外侧线圈21、第二内侧线圈22)的线圈布线部21C、22C。以覆盖这些线圈布线部21C、22C的方式，形成绝缘层M2。绝缘层M2的Z1-Z2方向的Z2侧的面受到线圈布线部21C、22C的影响而具有凹凸。从第一方向(Z1-Z2方向)观察，以位于并排设置的线圈布线部21C与线圈布线部22C之间的方式形成有第一线圈(第一外侧线圈11、第一内侧线圈12)的线圈布线部11C、12C。这样，通过从X1-X2方向观察，以彼此不同(交错)的方式配置第一线圈的线圈布线部11C、12C和第二线圈的线圈布线部21C、22C，由反馈线圈42产生的消除磁场的方向容易在灵敏度轴方向(Y1-Y2方向)上对准。此外，如图6所示，第一线圈的线圈布线部11C、12C的Z1-Z2方向Z1侧的面所在的面为第一面S1。

设置有第一线圈(第一外侧线圈11、第一内侧线圈12)的线圈布线部11C、12C的第一面S1与基准面SS之间的距离(第一距离D1)大于设置有第二线圈(第二外侧线圈21、第二内侧线圈22)的线圈布线部21C、22C的第二面S2与基准面SS之间的距离(第二距离D2)。因此，当第一线圈的一个(例如第一外侧线圈11)和第二线圈的一个(例如第二外侧线圈21)串联连接以流过反馈电流时，第一线圈的一个(第一外侧线圈11)对磁检测元件(磁阻效应元件G11、G21、G12、G22)产生影响的消除磁场强度不同于第二线圈的一个(第二外侧线圈21)对磁检测元件(磁阻效应元件G11、G21、G12、G22)产生影响的消除磁场的强度。

这样，通过在相对于基准面SS的距离不同的面上设置线圈布线部11C、12C、21C、22C，即使线圈布线部11C、12C、21C、22C的设计规则(比电阻、截面积、匝数等)相同，也能够使从线圈布线部11C、12C、21C、22C产生的消除磁场对磁检测元件(磁阻效应元件G11、G21、G12、G22)影响强度与线圈布线部21C、22C的情况不同。因此，磁平衡式电流传感器200是紧凑且简单的结构，并且能够设定多种测定范围。

图8是表示本发明的另一个实施方式的磁平衡式电流传感器的使用状态的结构框图，(a)表示全串联连接、(b)表示并联-串联连接、以及(c)表示串联-并联连接的状态。图9是表示本发明的另一个实施方式的磁平衡式电流传感器的使用状态的结构框图，(d)表示并联(串联)连接、(e)表示串联连接、以及(f)表示并联连接的状态。

在磁平衡式电流传感器200中，如图5所示，由于全部的线圈的电极部11E1、11E2、12E1、12E2、21E1、21E2、22E1、22E2并排设置在输出输入端子30(输入端子31、输出端子32)的附近，因此，仅通过变更这些电极部与输出输入端子30之间的连接方法，就能够形成消除磁场的强度的范围不同的各种反馈线圈42。

在图8(a)所示的框图中，全部的线圈的线圈布线部11C、12C、21C、22C串联连接(全串联连接)。在图8(b)所示的框图中，第一线圈的线圈布线部11C、12C并联连接，之后，第二线圈的线圈布线部21C、22C串联连接(并联-串联连接)。在图8(c)所示的框图中，第一线圈的线圈布线部11C、12C串联连接，之后，第二线圈的线圈布线部21C、22C并联连接(串联-并联连接)。

在图9(d)所示的框图中，第一外侧线圈11的线圈布线部11C和第二外侧线圈21的线圈布线部21C串联连接(第一串联连接)，第一内侧线圈12的线圈布线部12C和第二内侧线圈22的线圈布线部22C串联连接(第二串联连接)，并且该第一串联连接和第二串联连接并联连接(并联(串联)连接)。在图9(e)所示的框图中，第一外侧线圈11的线圈布线部11C和第一内侧线圈12的线圈布线部12C串联连接，该串联连接与输入端子31以及输出端子32连接(串联连接)。即，在该串联连接中，第二线圈未被使用。在图9(f)所示的框图中，第一外侧线圈11的线圈布线部11C和第一内侧线圈12的线圈布线部12C并联连接，该并联连接与输入端子31以及输出端子32连接(并联连接)。即，在该并联连接中，第二线圈未被使用。

对于具备通过上述的6种连接而形成的反馈线圈42的磁平衡式电流传感器200，对反馈线圈42的电阻值以及磁检测元件的灵敏度轴的位置处的消除磁场的大小进行了模拟。其结果如图10所示。图10的横轴是以图8(a)所示的框图的反馈线圈42的电阻值进行标准化后的各反馈线圈42的电阻值(电阻值比，单位为％)，图10的纵轴是以图8(a)所示的框图的由反馈线圈42引起的消除磁场的强度进行标准化后的由各反馈线圈42引起的消除磁场的强度(磁场强度比，单位为％)。此外，在图10中，以能够识别是上述(a)至(f)中哪一个的框图的反馈线圈42的结果的标记表示。

如图10所示，通过变更第一线圈的线圈布线部11C、12C以及第二线圈的线圈布线部21C、22C与输出输入端子30(输入端子31、输出端子32)的连接关系，能够产生各种强度的消除磁场。特别是，虽然如图8(b)所示的框图的反馈线圈42的电阻值等于如图8(c)所示的框图的反馈线圈42的电阻值(电阻值比为63％)，但第一面S1与基准面SS之间的距离(第一距离D1)不同于第二面S2与基准面SS之间的距离(第二距离D2)，因此消除磁场的强度不同(进行磁场强度比，分别为78.6％和71％)。

虽然未图示，但通过仅使用第二线圈并未使用第一线圈的串联连接而形成的反馈线圈42与基于如图9(e)所示的框图的反馈线圈42，电阻值相同，但各自的消除磁场对磁检测元件的影响强度不同。同样地，图9(f)通过采用仅使用第二线圈的结构，电阻值虽然相同，但能够形成各自的消除磁场对磁检测元件的影响强度不同的反馈线圈42。

以上说明的实施方式是为了便于理解本发明，但并不是为了限定本发明。因此，在上述实施方式中公开的各要素旨在包括落入本发明的技术的范围内的全部的设计变更和等同物。

例如，在磁平衡式电流传感器200中，第一面S1以及第二面S2均相对于基准面SS位于Z1-Z2方向的Z2侧，但并不限定于此。也可以一方位于Z1-Z2方向的Z1侧，另一方位于Z1-Z2方向的Z1侧。也可以在距磁检测元件最远的线圈上形成绝缘层。

在磁平衡式电流传感器200中，如图6所示，对于第一线圈的线圈布线部(线圈布线部11C、线圈布线部12C)和第二线圈的线圈布线部(线圈布线部21C、线圈布线部22C)，第一距离D1和第二距离D2不同。通过具有该结构，在磁平衡式电流传感器200中，即使流过第一线圈的线圈布线部(线圈布线部11C、线圈布线部12C)以及第二线圈的线圈布线部(线圈布线部21C、线圈布线部22C)的抵消电流的大小相等，各个线圈对磁阻效应元件G11、G21、G12、G22产生影响的消除磁场的强度也不同，但并不限定于此。例如，采用位于磁阻效应元件G11、G21、G12、G22和第一线圈的线圈布线部(线圈布线部11C、线圈布线部12C)之间的材料的磁导率不同于位于磁阻效应元件G11、G21、G12、G22和第二线圈的线圈布线部(线圈布线部21C、线圈布线部22C)之间的材料的磁导率的结构，即使流过第一线圈的线圈布线部(线圈布线部11C、线圈布线部12C)以及第二线圈的线圈布线部(线圈布线部21C、线圈布线部22C)的抵消电流的大小相等，也可以使各个线圈对磁阻效应元件G11、G21、G12、G22产生影响的消除磁场的强度不同。

附图标记说明

100、101、102、103、200磁平衡式电流传感器

G11、G21、G12、G22磁阻效应元件

Vdd向电桥电路50的输入端子

GND接地端子

50电桥电路

V1磁阻效应元件G11和磁阻效应元件G12之间的输出

V2磁阻效应元件G21和磁阻效应元件G22之间的输出

42反馈线圈

43运算放大器

44电阻

201被测定电线

Vout输出电压

SB基板

M1、M2绝缘层

10、20线圈

11第一外侧线圈

12第一内侧线圈

21第二外侧线圈

22第二内侧线圈

SS基准面

SA绝缘层M1的Z1-Z2方向的Z2侧的面

10C、20C、11C、12C、21C、22C线圈布线部

10L、20L、11L1、11L2、12L1、12L2、21L1、21L2、22L1、22L2引出布线部

IM绝缘部

XP交叉部

FM导电性物质

10E1、10E2、20E1、20E2、11E1、11E2、12E1、12E2、21E1、21E2、22E1、22E2电极部

EL1、EL2包络线

30输出输入端子

31输入端子

32输出端子

W1、W2、W3、W4布线

GA区域

S1第一面

S2第二面

D1第一距离

D2第二距离

EA1、EA2电极阵列部。

Claims (7)

1.一种磁平衡式电流传感器，其具备：

磁检测元件，特性随着来自被测定电流的感应磁场而变化；以及

多个线圈，分别具有线圈布线部，该线圈布线部设置于远离以所述磁检测元件的灵敏度轴方向作为面内方向的基准面的面上，所述磁平衡式电流传感器的特征在于，

所述多个线圈分别具有：

引出布线部，一个端部与所述线圈布线部的一个端部连接；以及

两个电极部，分别位于所述线圈的两端并与所述线圈布线部以及所述引出布线部电连接，

当将所述两个电极部作为施加部而流过反馈电流时，能够产生抵消所述感应磁场的消除磁场，并且，

所述引出布线部以及所述线圈布线部具有以经由绝缘部在所述线圈布线部的卷绕的轴向上即第一方向上重叠的方式层叠而成的交叉部，

从所述第一方向观察时，所述两个电极部位于比所述线圈布线部的包络线靠外侧的位置，

当将从所述多个线圈中选择的两个线圈串联连接而流过所述反馈电流时，一个线圈对所述磁检测元件产生影响的所述消除磁场的强度不同于另一个线圈对所述磁检测元件产生影响的所述消除磁场的强度，

所述多个线圈中的至少一个线圈即第一线圈所具有的第一线圈布线部设置于，距所述基准面为第一距离的第一面上，

所述多个线圈中的至少另一个线圈即第二线圈所具有的第二线圈布线部设置于，距所述基准面的距离为不同于所述第一距离的第二距离的第二面上，

当将所述第一线圈的一个线圈与所述第二线圈的一个线圈串联连接而流过所述反馈电流时，所述第一线圈的一个线圈对所述磁检测元件产生影响的所述消除磁场的强度不同于所述第二线圈的一个线圈对所述磁检测元件产生影响的所述消除磁场的强度。

2.如权利要求1所述的磁平衡式电流传感器，其中，

从所述磁检测元件观察时，所述第一线圈以及所述第二线圈均位于同一面侧。

3.如权利要求1或2所述的磁平衡式电流传感器，其中，

所述第一线圈由对所述磁检测元件的磁影响程度相等的两个以上的线圈构成，

所述第二线圈由对所述磁检测元件的磁影响程度相等的两个以上的线圈构成。

4.如权利要求3所述的磁平衡式电流传感器，其中，

所述第一线圈的两个以上的线圈以及所述第二线圈的两个以上的线圈的电阻值均相等。

5.如权利要求1、2或4中任一项所述的磁平衡式电流传感器，其中，

所述多个线圈中的至少一个线圈的所述线圈布线部具有螺旋形状的部分，该螺旋形状的部分具有沿所述第一方向的方向的卷绕轴。

6.如权利要求5所述的磁平衡式电流传感器，其中，

对于所述多个线圈，其中，

从所述第一方向观察时，所述线圈布线部是各自的端部位于卷绕的线圈布线的内侧的8字卷，并且，

所述线圈布线部的各自的端部与所述引出布线部的一个端部连接，

所述引出布线部的另一个端部分别与所述两个电极部中的任一个连接，

所述多个线圈所具备的多个所述两个电极部，从所述第一方向观察时，多个电极部并排设置从而构成电极阵列部。

7.一种磁平衡式电流传感器的制造方法，

所述磁平衡式电流传感器具备：

磁检测元件，特性随着来自被测定电流的感应磁场而变化；以及

多个线圈，分别具有线圈布线部，该线圈布线部设置于远离以所述磁检测元件的灵敏度轴方向作为面内方向的基准面的面上，所述磁平衡式电流传感器的制造方法的特征在于，

所述多个线圈分别具有：

引出布线部，一个端部与所述线圈布线部的一个端部连接；以及

两个电极部，分别位于所述线圈的两端并与所述线圈布线部以及所述引出布线部电连接，

当将所述两个电极部作为施加部而流过反馈电流时，能够产生抵消所述感应磁场的消除磁场，并且，

所述引出布线部以及所述线圈布线部具有以经由绝缘部在所述线圈布线部的卷绕的轴向上即第一方向上重叠的方式层叠而成的交叉部，

从所述第一方向观察时，所述两个电极部位于比所述线圈布线部的包络线靠外侧的位置，

通过选择从所述多个线圈所具有的所述两个电极部、用于所述反馈电流流过所述两个电极部流动的输入端子以及输出端子所构成的群组中选定的两个并使用配线进行连接，从而使与所述输入端子连接的所述配线和与所述输出端子连接的所述配线经由所述多个线圈中的至少一个进行电连接，根据需要使剩余的多个电极部之间短路，由此设定电流的测定范围。

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