JP2000292512A - 磁界センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 極めて高感度で小型の磁界センサを提供す
る。 【解決手段】 本発明の磁界センサは、略長方形状の磁
性体コアを有し、当該磁性体コアの長手方向と同一方向
の外部磁界成分を検出する磁界センサであって、前記磁
性体コアの長手方向両端部には高周波電流を通電するた
めの通電部が形成されており、前記磁性体コア周辺近傍
には導体コイルが巻かれ、当該導体コイルを用い、前記
磁界成分を検出できるようになっており、前記磁性体コ
アは、その長手方向が磁化容易軸方向である磁気異方性
を有してなるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は外部磁界を電気信号
に変換する磁界センサ、特に小型の薄膜地磁気センサに
関する。

【０００２】

【従来の技術】地磁気のような微小磁界を検出する方法
として、従来から良く知られているのがフラックスゲー
ト磁界センサである。この磁界センサは、１９６０年代
にアポロ計画において月面探査にも使用された伝統的な
高感度磁気センサである。

【０００３】このフラックスゲート磁界センサの動作原
理は、励磁電流を励磁コイルに通電し磁性体が飽和する
ことで、磁性体内を貫通する外部磁束が減少するという
メカニズムで説明されている。すなわち磁気インダクタ
ンス変化を利用したセンサである。このようなフラック
スゲート磁界センサは感度が高く信頼性にも優れている
が、磁気コアが大きく小型化、低価格化が困難なため特
殊用途にのみ使用されるに留まっているのが現状であ
る。

【０００４】近年になり２０インチ以上の大型ＣＲＴの
地磁気補正やカーナビゲーションシステムへの応用が始
まるにつれて、強磁性薄帯や薄膜を用いた小型の磁界セ
ンサが報告されるようになってきている。特に、強磁性
薄帯や薄膜に直接、高周波電流を通電し、それによる磁
界を利用するセンサ素子が注目を集めてきている。この
ような、いわゆる、直接通電では反磁界の影響が無く効
率の高い磁化が実現するというメリットがある。

【０００５】例えば、特許番号２６１７４９８号には導
電性を有する帯状強磁性体磁気コアにパルス電流を印加
し、磁気コアに巻回された導体巻線からの電気信号で外
部磁界を検出する磁界センサが開示されている。ここで
用いられる磁性体は磁歪がゼロのアモルファスワイヤや
帯状のアモルファス薄帯である。

【０００６】また、特開平８ー７５８３５号公報には、
基板上に磁性薄膜を成膜し、その長手方向の両端に、そ
れぞれ電極を設けた磁気インピータンス効果素子が開示
されている。この磁気インピーダンス効果は、当該公開
公報における発明者の一人である毛利佳年雄先生により
提案されたものであるが、長方形または線状の強磁性体
の短辺（幅）方向、円周方向に予め磁気異方性を付与し
ておくことに特徴がある。長手方向からの磁界により、
磁性体の磁化ベクトルが回転し、幅方向の透磁率が上昇
し、それにより表皮効果が増加するために強磁性体のイ
ンピーダンスが増加することを利用している。すなわち
前記のフラックスゲート磁界センサとは全く異なる原理
を利用している。

【０００７】さらに、特開平８ー３３０７４５号には、
長方形の基板の上面全面に磁性薄膜を形成した磁気イン
ピーダンス効果による磁気検出素子が開示されている。
この場合もやはり前記の公報と同様に、磁気インピーダ
ンス効果を利用するため、磁化容易軸方向、すなわち磁
気異方性は幅方向とし、素子の長手方向である磁界検出
方向は磁化困難軸方向となっていることが重要なポイン
トとされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来公知
の磁気インダクタンス効果を利用するフラックゲート型
磁界センサは、励磁電流を通電しない時に多くの外部磁
束が磁性体に導入していなくてはならない。そのため、
磁気異方性を有する磁性体においては、素子の長手方向
である磁化検出方向を、磁化困難軸方向と一致させる必
要がある。換言すれば、磁気異方性方向である磁化容易
軸方向を、磁化検出方向と直交させる必要がある。この
ようなセンサの機構において、例えば、磁化困難軸方向
が飽和する磁界強度をＨｋh，磁化容易軸方向が飽和す
る磁界強度をＨｋeとするとＨｋh＞＞Ｈｋeとなる。こ
のため磁気異方性方向を磁化検出方向と直交させると大
きなＨｋhに相当する磁界を検出するには有利である
が、微少磁界を検出するには、小さなＨｋhが要求され
ていた。

【０００９】また、前記２つの公報で提案されている磁
気インピーダンス効果素子も、従来公知の磁気インダク
タンス素子と構造的には同様であり、磁化検出方向を磁
化困難軸とする必要がある。

【００１０】特に、磁性薄膜を磁気コアとして用いる場
合には、Ｈｋhを小さくしようとすると、磁気異方性が
乱れて等方膜に近い特性となってしまい、磁化困難軸の
透磁率が低下し、かつ磁化容易軸の保磁力が増加してし
まうという問題点が生じていた。

【００１１】このような実状のもとに本発明は創案され
たものであり、その目的は、上記従来の問題点を解決
し、極めて高感度で小型の磁界センサを提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の磁界センサは、略長方形状の磁性体
コアを有し、当該磁性体コアの長手方向と同一方向の外
部磁界成分を検出する磁界センサであって、前記磁性体
コアの長手方向両端部には高周波電流を通電するための
通電部が形成されており、前記磁性体コア周辺近傍には
導体コイルが巻かれ、当該導体コイルを用い、前記磁界
成分を検出できるようになっており、前記磁性体コア
は、その長手方向が磁化容易軸方向である磁気異方性を
有してなるように構成される。

【００１３】また、本発明の好ましい態様として、前記
磁気異方性の形成の主要因が誘導磁気異方性であるよう
に構成される。

【００１４】また、本発明の好ましい態様として、前記
磁性体コアの長さをＬ、幅をＷとした時にこれらの比で
あるＬ／Ｗの値が、１０以上１０００以下であるように
構成される。

【００１５】また、本発明の好ましい態様として、前記
磁性体コアは複数個組み合わされ、所定の間隙を空けて
並列配置されており、これらの磁性体コアの実質的な長
手方向両端部には高周波電流を通電するための通電部が
一体的に形成された部分を有し、前記複数の磁性体コア
が実質的に並列、または、かつ直列に接続されるように
構成される。

【００１６】また、本発明の好ましい態様として、前記
磁性体コアの膜厚は１〜３０μmとして構成される。

【００１７】また、本発明の好ましい態様として、前記
磁性体コアは、当該磁性体コアの磁化容易軸方向で測定
された保磁力Ｈceの値が、０．１Oe以上、３Oe以下であ
るように構成される。

【００１８】また、本発明の好ましい態様として、前記
通電部に通電される高周波電流の周波数は、０．１ＭＨ
ｚ以上１０００ＭＨｚ以下であるように構成される。

【００１９】また、本発明の好ましい態様として、前記
磁性体コアは、非磁性層を中間層として介在させ、少な
くとも上下２層の磁性体層に分かれている多層膜である
ように構成される。

【００２０】本発明の磁気インダクタンス効果を利用し
た磁界センサは、略長方形状の磁性体コアを有し、当該
磁性体コアの長手方向と同一方向の外部磁界成分を検出
する磁界センサであって、前記磁性体コアは、その長手
方向が磁化容易軸方向であり、かつ当該磁性体コア長手
方向に０．１ＭＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の高周波電
流を通電することにより、磁化困難軸方向に高周波励磁
する機構を有し、電流が通電されていない状態と比較し
て、電流が通電されている状態においてより多くの長手
方向の外部磁束を磁性体コア内に導入することができ、
この磁束差により、外部磁界を前記磁性体に巻回された
導体コイルのインダクタンス変化として検出するように
構成される。

【００２１】本発明によれば、特に、磁性体コアの長手
方向が磁化容易軸方向であり、かつ磁化検出方向である
ために、磁性体の磁化容易軸方向保磁力程度の小さな磁
界で大きな出力が得られる。さらに、磁化困難軸方向励
磁のための高周波駆動が可能で、これによる高出力化も
同時に実現できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
について詳細に説明する。

【００２３】図１は、本発明の磁界センサ１の好適な一
実施形態を概略的に示した斜視図であり、図２は図１の
Ａ−Ａ方向の断面矢視図である。

【００２４】これらの図に示されるように、本発明の磁
界センサは、基板５の上に略長方形状の強磁性体からな
る磁性体コア１１，１２，１３，１４を有している。こ
れらの磁性体コア１１，１２，１３，１４図示のごとく
一括した状態で導体コイル２０が巻回されている。本実
施の形態の場合、４つの磁性体コアは、略長方形状の磁
性体コアを２本ずつ１組として（１１と１２、１３と１
４）、並列かつ直列に接続されている。すなわち、磁性
体コア１１，１２および磁性体コア１３，１４の片側端
にはそれぞれ、一体的に接続された通電部４１および通
電部４２が形成されており、この一方で４つの磁性体コ
アの他方端には、４つのコア端部を一体的に接続した折
り返しのための導電膜６０が設けられている。通電部４
１，４２は、高周波電流を通電するために形成されてお
り、図示のごとく高周波電源９が接続されるようになっ
ている。

【００２５】これらの磁性体コア１１，１２，１３，１
４には磁界検出用の導体コイル２０が巻回されている。
導体コイル２０は、通常、薄膜コイル２０として形成さ
れ、コイルの引き出し部には電極端子５１、５２が設け
られている。そして、通常、電極端子５１、５２からワ
イヤーボンダーにより、外部に設けられた電源および信
号処理部へと接続がなされる。もちろん、電極端子５
１、５２に半田バンプを設け、基板面を上にしてプリン
ト基板等に実装することも可能である。あるいは、スル
ーホールを有する基体にセンサを形成し、素子面を上に
プリント基板等に実装することも可能である。

【００２６】本発明において、上記磁性体コア１１，１
２，１３，１４の磁化容易軸方向（α）は、磁性体コア
の長手方向と同じ方向に設定されており、また、外部磁
界検出方向（Ｈex）もまた、磁性体コアの長手方向と同
じ方向である。外部磁界の方向が磁性体コアの長手方向
とずれを生じていても、当該コア長手方向と同一方向の
外部磁界成分は検出することができる。

【００２７】本発明においては、磁性体コアの通電部４
１、４２から高周波電流を通電し、前記強磁性コア１
１，１２，１３，１４に巻回された導体コイル２０に発
生する信号を、電極端子５１、５２から出力として検出
する。

【００２８】図１に示されるように、複数の強磁性コア
を組み合わせるとともに、これらを所定の間隙を空けて
並列配置させ、これらの磁性体コアの実質的な長手方向
両端部に高周波電流を通電するための通電部を一体的に
形成させ、前記複数の磁性体コアが実質的に並列、また
は、かつ直列に接続されるよう構成することにより、一
枚の幅広のコアを用いる場合と比べて、反磁場の影響が
小さくなり磁性体コアの実効透磁率が高くなるために高
い出力が得られる。また、磁性体コアの磁区構造も改善
されるためにノイズ成分が小さくなるという効果が発現
する。

【００２９】なお、図１に示されるように磁性体コア１
１，１２，１３，１４の両端部における短辺部は、それ
ぞれ鋭角（先端部が尖がった形状）を形成しているが、
このような形態も略長方形状の１つと見なされる。鋭角
を形成させることにより、いわゆる単純な長方形状の磁
性体に比べると、磁区構造が安定し、ノイズを低減させ
る効果が期待できる。すなわち、本発明で言う「略長方
形状」とは、その長さＬ（図１）がその幅Ｗ（図２）よ
りも長い状態を示す。なお、磁性体コアの端部の短辺部
に鋭角を形成している場合の長さＬとは全長を指す。１
つの磁性体コアにおいて、上記幅（Ｗ）に対する長さ
（Ｌ）の比であるＬ／Ｗの値は、１０以上１０００以
下、特に１０以上３００以下であることが好ましい。Ｌ
／Ｗの値が１０未満となると反磁界効果により磁界感度
が低下する。また、Ｌ／Ｗの値が１０００を超えると磁
性体コア素子のパターニングが困難となったり、あるい
は素子が長く大型化してしまう。また、１つの導体コイ
ル２０に巻回される磁性体コアは１個である必要は無
く、幅の狭い磁性体コアを数本用いることが可能である
（本発明の実施形態）。

【００３０】図１における、導体コイル２０は、検出用
コイルとして簡略的な巻線コイル形状が描かれている
が、このものは前述したようにいわゆる薄膜プロセスに
基いて形成される薄膜コイル２０とすることが好まし
い。図２に薄膜コイル２０の断面が部分的に示されてお
り、薄膜コイル（検出用コイル）は、通常、下部コイル
部分２１と、上部コイル部分２５との結合により形成さ
れる。この場合、磁性体コア１１，１２，１３，１４と
の絶縁を図るために、絶縁層７１，７２が磁性体コアを
囲むように形成されている。

【００３１】なお、薄膜コイルを薄膜形成すると同時
に、例えば、銅からなる前記通電部４１，４２や折り返
しのための導電膜６０を形成すれば、製造工程の合理化
が図られる。

【００３２】なお、上記の隣接する磁性体コア同士の間
隙は、０．１〜５０μｍ程度とされる。

【００３３】本発明で用いられる磁性体コア１１，１
２，１３，１４の材料としてはＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＭ
ｏ，ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ等の公知の各種の一軸磁気
異方性を示す軟磁性体から選ぶことが出来る。製法は高
速急冷薄帯やバルクの板を用いることが出来るが、特に
好ましくは真空成膜法、めっき法で成膜された薄膜をパ
ターニングした膜厚１μｍ以上３０μｍ以下の磁性薄膜
である。膜厚が１μｍ未満では出力が低下してしまう
し、膜厚が３０μｍを超えると良好な一軸磁気異方性の
付与が困難となってしまう。

【００３４】磁性体コア１１，１２，１３，１４のそれ
ぞれの長手方向に、一軸磁気異方性を付与する方法とし
ては、誘導磁気異方性または歪み磁気異方性、あるい
は、この両者を複合した方法が好ましい。特に好ましく
は誘導磁気異方性である。これは異方性の方向性管理、
および異方性の値(大きさ)の管理が容易なためである。

【００３５】また、磁性体コア１１，１２，１３，１４
の磁化容易軸方向の保磁力Ｈceは０．１Oe以上、３Oe以
下であることが好ましい。保磁力Ｈceが０．１Oe未満と
なると検出可能な磁界範囲が極めて小さくなってしま
い、また、保磁力Ｈceが３Oeを超えると磁界感度が低下
してしまう。

【００３６】本発明の磁界センサにおいては、磁性体コ
ア１１，１２，１３，１４の長手方向に高周波電流を流
す。本発明における高周波電流とは、時間により電流値
が変化する電流の総称であり、サイン波、矩形波、鋸
波、パルス波等のいずれの波形においても用いることが
可能である。周波数はサイン波の場合には、０．１ＭＨ
ｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数が好ましい。このよ
うな周波数の範囲を外れると、いずれの場合においても
出力が低下してしまう。

【００３７】本発明の動作原理は従来公知の各種の磁界
センサとは全く異なる。すなわち、従来の磁気インダク
タンス効果を利用する磁界センサは、励磁電流を励磁コ
イルに通電させ磁性体コアが飽和することで、磁性体コ
ア内を貫通する外部磁束が減少するというメカニズムで
あった。これに対して本発明の磁界センサは、その作用
が全く反対となっている。つまり、本発明においては、
略長方形状の磁性体コアの長手方向が磁化容易軸（図１
(α)方向）であり、かつ磁性体コアの長手方向に高周波
電流を通電する機構を有し、電流を通電しない場合（電
流値＝０の状態）と比較して、電流を通電した場合によ
り多くの長手方向の外部磁束を磁性体内に導入し、この
磁束差により、外部磁界Ｈexを前記磁性体に巻回された
コイルのインダクタンス変化として検出することを特徴
とする磁気インダクタンス効果を利用している。

【００３８】図３には本発明の磁界センサの異なる実施
の形態が示されている。図３において、４つの磁性体コ
ア１１，１２，１３，１４の両端部にはそれぞれ一体的
に接合された通電部４１，４２が形成されており、各磁
性体コアは、単に並列に接続されており、図１に示され
るような折り返しのための導電膜６０は存在していな
い。この場合（図３）には、構造が単純で生産歩留まり
が高いというメリットがあり、また、前記図１の形態で
は、励磁電流による磁束変化が打ち消しあうために検出
コイルに励磁電流による信号が加算されないというメリ
ットがある。

【００３９】以下、さらに本発明の構成および作用原理
について従来技術との比較も含めつつ詳細に説明する。

【００４０】図４には、略長方形状の磁性体を磁性体コ
アとし、その磁性体コアに巻回されたコイルを有する磁
気素子のインダクタンスが周波数にどのように依存する
かを調べたグラフの一例が示されている。磁性体コアの
長手方向を磁化容易軸とした場合（図中（ａ）のライ
ン）では、１ＭＨｚ以上の周波数でインダクタンスが低
下し、１０ＭＨｚにおいてはインダクタンスが１μＨ以
下である。これに対して磁性体コアの長手方向を磁化困
難軸とした場合（図中（ｂ）のライン）では、１０ＭＨ
ｚ以上の高周波においてもインダクタンスは２０μＨに
維持されている。磁気インダクタンス効果を利用する磁
界センサにおいては、駆動周波数に比例して、出力が得
られる。すなわち高出力を得るためには高周波駆動する
ことが好ましく、そのためには従来公知の磁界センサに
おいては、磁性体の長手方向を磁化困難軸（逆にいえば
長手方向と直交する方向が磁化容易軸）する必要があっ
た。

【００４１】これに対して本発明の磁界センサは磁性体
コアの長手方向を磁化容易軸としているが、本発明で
は、さらに、磁性体コアの長手方向に高周波の励磁電流
を通電させる機構を備えている。すなわち、図５に示す
ように磁性体コアに高周波の励磁電流を通電させ、磁化
方向を９０度回転させることによりインダクタンスを上
昇させる現象を利用している。前記図４の図中（ａ）の
ラインに示されるように、励磁電流を通電しない状態で
の１０ＭＨｚのインダクタンスは１μＨ以下であるが、
図５に示されるように１００ｍＡの通電によりインダク
タンスは２０μＨにまで上昇していた。そして、さらに
通電状態でのインダクタンスの周波数依存性は、図４の
（ｂ）のラインと全く同じであり、１００ＭＨｚまで高
い値を示することが本発明者らによって確認されてい
る。すなわち本発明の磁界センサは、磁性体コアの長手
方向を磁化容易軸としているが、高周波駆動が可能であ
ることが分かる。なお、励磁電流は、１０〜１０００ｍ
Ａが好ましく、特に好ましくは１００〜３００ｍＡであ
る。励磁電流が１０ｍＡ未満の励磁では磁化方向の移動
が不十分で、１０００ｍＡを超えると磁化が強すぎて外
部磁界による変化が小さくなってしまう。

【００４２】そして、さらに図５には、磁性体コアの長
手方向を磁化容易軸とした素子（図中（ａ））に１００
ｍＡの励磁電流を印加した状態でのインダクタンスの外
部磁界依存性、および磁性体コアの長手方向を磁化困難
軸とした素子（図中（ｂ））のインダクタンスの外部磁
界依存性を示す。共に外部磁界が印加されない状態（Ｈ
ex＝０）のインダクタンスは２０μＨであるが、（ａ）
素子は微少な外部磁界でインダクタンスが急激に減少す
るのに対して、（ｂ）素子では、ゆるやかに減少する。
図５における示されるＡ点は、（ａ）素子の磁化容易軸
方向の飽和磁界Ｈkeに相当し、Ｂ点は（ｂ）素子の磁化
困難軸方向の飽和磁界Ｈkhに相当する。なお、磁化容易
軸方向において理想的にはＨkeは保磁力Ｈceと完全に一
致するが、実際の素子においては各種の効果によりＨke
≧Ｈceである。

【００４３】一軸磁気異方性を有する磁性体において
は、Ｈce＜＜Ｈkhであるために、本発明の磁界センサ
は、極めて高い磁界感度を有する。

【００４４】なお、本発明の磁界センサは、単純にコイ
ルからの出力信号を利用するだけでなく、従来公知の磁
界センサで用いられている各種の検出回路を構成するこ
とが可能である。例えば、（１）適当なバイアス磁界を
使用すること、（２）正負の励磁電流に対して得られた
信号の差信号を処理すること、（３）出力信号が一定と
なるようにコイルに電流を印加しその電流値を処理する
こと等である。

【００４５】また、本発明の磁界センサで用いられる略
長方形状の強磁性体薄膜（磁性体コア）の磁区構造を安
定化させるために、中間層として非磁性層を設け、上下
の磁性層を磁気的に結合させるように構成することも好
ましい。その際に中間層として導電層を用いることも可
能である。この場合には励磁電流は主として中間に位置
する導電層を流れることになる。さらには磁区安定のた
めに、高保磁力薄膜を長手方向両端部の近傍に形成する
ことも可能である。

【００４６】また、本発明の磁界センサは、図２に示さ
れるように公知の有機物、および／または無機物の保護
膜７５を最上面に設けることが好ましい。さらに、他の
電子部品同様の樹脂封止の処理をすることも可能であ
る。この場合には、磁性体コアに大きな応力がかからな
いように、樹脂封止をする前に、予め、応力緩和層とし
て封止樹脂とは異なる樹脂で保護層を形成しておくこと
が望ましい。

【００４７】また、本発明の磁界センサを２つ組み合わ
せることで、２軸の磁界センサ、３個組み合わせること
で３軸の磁界センサとすることも可能である。この際
に、各センサを構成する磁性体コアの電流が流れる方向
は、互いに直交する配置となる。２軸の場合には、１枚
の基板の表と裏にそれぞれ素子部を形成したり、あるい
は２つのセンサを一枚の基板上に積層して形成したりす
ることも可能である。

【００４８】なお、上述してきた本発明の磁界センサ
は、特に好ましくは、薄膜磁気ヘッドと同様の薄膜プロ
セスにより形成される。

【００４９】

【実施例】以下に具体的実施例を示し、本発明をさらに
詳細に説明する。 [実験例１] （実施例１〜４、比較例１〜２）

【００５０】図３に示されるような磁界サンプルを下記
の要領で作製した。

【００５１】具体的サンプルの作製

【００５２】表面に酸化皮膜を有するシリコンウエハー
基板５の上に下部コイル２１を電気めっき法により形成
した。なお、コイル引き出し線は、下部コイル２１作製
時に両端とも作製し、歩留まり向上を図っている。次い
で、熱硬化ノボラック樹脂からなる下部絶縁層７１上
に、ＮｉＦｅＭｏめっき膜（磁歪ほぼゼロ組成）からな
る磁性体コアを形成した。この磁性体コアの長さＬは２
ｍｍに固定し、幅Ｗ、膜厚ｄは下記表１に示す各種の形
状とした。なお、表１において「１００×３」とは幅１
００μmの磁性体コアが３個形成され並列に接続されて
いる状態を示す。

【００５３】磁性膜形成後に、上部絶縁層７２を介して
上部コイル２５を形成した。上部コイル２５のフォトレ
ジスト露光時には、レジスト膜厚に分布が生じるため補
助露光マスクを用いた。最後に保護層７５として絶縁層
を形成し磁界センサとした。

【００５４】なお磁性体コアのパターニングは、フォト
レジスト法によりマスクを用いて露光、現像したレジス
トパターンを用い、フレームめっき法またはエッチング
法により形成した。

【００５５】なお、実施例１〜実施例４においては、Ｎ
ｉＦｅＭｏめっき膜成膜時に、磁性体長手方向に６００
Ｇの直流磁界を印加しながら行い、長手方向に誘導磁気
異方性を付与した。また比較例１においては反対に素子
幅方向に同様の方法で誘導磁気異方性を付与し、比較例
２においては回転磁界中で成膜を行い、見かけ上、等方
膜とした。同様の成膜方法を行った１ｃｍφのめっき膜
の磁気特性（Ｈce、Ｈkh）を振動試料型磁力計で評価し
た。

【００５６】さらに、完成した磁界センサの磁性体コア
に、周波数５ＭＨｚサイン波形高周波電流を印加し、地
磁気（０．３Oe）による出力値を求め、１Ｔ（テスラ）
当たりの出力に換算して各サンプル素子を比較した。そ
の結果を表１に示す。

【００５７】

【表１】 [実験例２]

【００５８】ガラス基板上にポリイミド樹脂を全面に塗
布し３５０℃で熱硬化処理を行った。熱硬化処理後のポ
リイミドの膜厚は１μｍであった。この上にスパッタ下
地膜を用いて、電気めっき法により下部コイル２１を形
成した。なお、不要なスパッタ下地膜はアルゴンイオン
ミリングにて除去した。この際、ポリイミド膜が全面に
塗布されているために、ガラス基板がミリングされるこ
とはない。次いで、ノボラック系フォトレジストを用い
て、パターンニングした後、熱硬化処理を行い、上部絶
縁層を形成した。この際に、同一のフォトレジストフレ
ームを用いて、最初にＮｉＦｅを２μｍ、次ぎに銅を１
μｍ、さらにＮｉＦｅを２μｍ成膜し、３層構造とし
た。この際に、永久磁石により磁性体コアの長手方向に
磁場を印加しながら成膜を行い、誘導磁気異方性を長手
方向に付与した。磁気コア寸法は等は実施例１と同様と
した。磁気コアの上に下部絶縁層と同様な手法で上部絶
縁層を設け、さらにこの上に下部コイルと同様な手法で
上部コイルを設けた。また、本素子は、ウエハーから切
断後、励磁電流発生回路、信号処理回路が設けられてい
る半導体基板の所定のパッドとワイヤーボンダーによ
り、電気的に接続させ、さらにエポキシ樹脂により、半
導体基板との一体化モジュールとして評価を進めた。そ
の結果、この磁界センサモジュールにおいては、前記実
施例１と同等の出力であったが、ノイズ成分が５０％低
減したこと、すなわち、信号／ノイズの比であるＳ／Ｎ
では２倍の改善がなされたことが確認できた。

【００５９】

【発明の効果】上記の結果より本発明の効果は明らかで
ある。すなわち、本発明の磁界センサは、略長方形状の
磁性体コアを有し、当該磁性体コアの長手方向と同一方
向の外部磁界成分を検出する磁界センサであって、前記
磁性体コアの長手方向両端部には高周波電流を通電する
ための通電部が形成されており、前記磁性体コア周辺近
傍には導体コイルが巻かれ、当該導体コイルを用い、前
記磁界成分を検出できるようになっており、前記磁性体
コアは、その長手方向が磁化容易軸方向である磁気異方
性を有してなるように構成されているので、従来のセン
サと比べて、極めて高感度となり、しかも小型化が図れ
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁界センサの好適な一例を概略的に示
した斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面矢視図である。

【図３】本発明の磁界センサの好適な一例を概略的に示
した斜視図である。

【図４】一軸磁気異方性を示す磁性体コアを用いた素子
のインダクタンスの周波数特性を示すグラフである。

【図５】本発明の磁界センサの励磁電流に対するインダ
クタンス変化を示すグラフである。

【図６】本発明の磁界センサ(ライン（ａ）)と従来の磁
界センサ（ライン（ｂ））のインダクタンスの外部磁界
依存性を示すグラフである。

【符号の説明】

１…磁界センサ ５…基板 ９…高周波電源 １１、１２、１３、１４…磁性体コア ２０…導体コイル ４１，４２…通電部 ５１、５２…電極端子

フロントページの続き (72)発明者 山岡 英彦 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AD04 AD05 AD42 AD51 AD63 AD65 BA03

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略長方形状の磁性体コアを有し、当該磁
   性体コアの長手方向と同一方向の外部磁界成分を検出す
   る磁界センサにおいて、 前記磁性体コアの長手方向両端部には高周波電流を通電
   するための通電部が形成されており、前記磁性体コア周
   辺近傍には導体コイルが巻かれ、当該導体コイルを用
   い、前記磁界成分を検出できるようになっており、 前記磁性体コアは、その長手方向が磁化容易軸方向であ
   る磁気異方性を有してなることを特徴とする磁界セン
   サ。
2. 【請求項２】 前記磁気異方性の形成の主要因が誘導磁
   気異方性である請求項１に記載の磁界センサ。
3. 【請求項３】 前記磁性体コアの長さをＬ、幅をＷとし
   た時にこれらの比であるＬ／Ｗの値が、１０以上１００
   ０以下である請求項１または請求項２に記載の磁界セン
   サ。
4. 【請求項４】 前記磁性体コアは複数個組み合わされ、
   所定の間隙を空けて並列配置されており、これらの磁性
   体コアの実質的な長手方向両端部には高周波電流を通電
   するための通電部が一体的に形成された部分を有し、前
   記複数の磁性体コアが実質的に並列、または、かつ直列
   に接続されている請求項１ないし請求項３のいずれかに
   記載の磁界センサ。
5. 【請求項５】 前記磁性体コアの膜厚が１〜３０μmで
   ある請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁界セ
   ンサ。
6. 【請求項６】 前記磁性体コアは、当該磁性体コアの磁
   化容易軸方向で測定された保磁力Ｈceの値が、０．１Oe
   以上、３Oe以下である請求項１ないし請求項５のいずれ
   かに記載の磁界センサ。
7. 【請求項７】 前記通電部に通電される高周波電流の周
   波数が、０．１ＭＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下である請
   求項１ないし請求項６のいずれかに記載の磁界センサ。
8. 【請求項８】 前記磁性体コアは、非磁性層を中間層と
   して介在させ、少なくとも上下２層の磁性体層に分かれ
   ている多層膜である請求項１ないし請求項７のいずれか
   に記載の磁界センサ。
9. 【請求項９】 略長方形状の磁性体コアを有し、当該磁
   性体コアの長手方向と同一方向の外部磁界成分を検出す
   る磁界センサにおいて、 前記磁性体コアは、その長手方向が磁化容易軸方向であ
   り、かつ当該磁性体コア長手方向に０．１ＭＨｚ以上１
   ０００ＭＨｚ以下の高周波電流を通電することにより、
   磁化困難軸方向に高周波励磁する機構を有し、電流が通
   電されていない状態と比較して、電流が通電されている
   状態においてより多くの長手方向の外部磁束を磁性体コ
   ア内に導入することができ、この磁束差により、外部磁
   界を前記磁性体に巻回された導体コイルのインダクタン
   ス変化として検出することを特徴とする磁気インダクタ
   ンス効果を利用した磁界センサ。