JP2001099654A - Flux gate sensor and its manufacturing method - Google Patents
Flux gate sensor and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、交流励磁された軟
磁性材料からなる磁心に外部磁界が印加されたときに検
出コイルからの出力電圧特性が変化するいわゆるフラッ
クスゲートセンサに係り、特に、測定時に磁心に発生す
る反磁界の影響を少なくでき、外部磁界の検出感度を向
上させることのできるフラックスゲートセンサ及びその
製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called fluxgate sensor in which an output voltage characteristic from a detection coil changes when an external magnetic field is applied to a magnetic core made of a soft magnetic material excited by an alternating current. The present invention relates to a fluxgate sensor capable of reducing the influence of a demagnetizing field sometimes generated in a magnetic core and improving the detection sensitivity of an external magnetic field, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】フラックスゲートセンサは、磁気変調型
磁界センサの一種であり、常温において使用でき、また
小型化及び高感度化が容易であり、微小磁界を直接計測
するためのセンサとして優れた特徴を有する。2. Description of the Related Art A flux gate sensor is a type of magnetic modulation type magnetic field sensor that can be used at room temperature, is easily miniaturized and has high sensitivity, and is excellent as a sensor for directly measuring a minute magnetic field. Having.
【0003】図12は、フラックスゲートセンサの基本
構造を示す概念図である。フラックスゲートセンサは基
本的に、軟磁性材料からなる磁心と、前記磁心を交流励
磁させるための励磁コイルと、出力を取り出すための検
出コイルからなる。励磁コイルに基本周波数の交流電流
を流すことによって励磁磁界を発生させ、前記磁心を素
子長手方向(X方向)に交流励磁する。前記磁心が交流
励磁されると前記検出コイルには、誘導電流が発生し、
前記検出コイルの両端に電圧が誘起される。FIG. 12 is a conceptual diagram showing a basic structure of a flux gate sensor. The flux gate sensor basically includes a magnetic core made of a soft magnetic material, an excitation coil for AC-exciting the magnetic core, and a detection coil for extracting an output. An exciting magnetic field is generated by passing an alternating current of a fundamental frequency through the exciting coil, and the magnetic core is AC-excited in the element longitudinal direction (X direction). When the magnetic core is AC-excited, an induced current is generated in the detection coil,
A voltage is induced across the detection coil.
【0004】図13と図14は、図12のフラックスゲ
ートセンサによる磁界検出の原理を説明するための図で
ある。FIGS. 13 and 14 are diagrams for explaining the principle of magnetic field detection by the flux gate sensor of FIG.
【0005】前記励磁コイルに基本周波数の交流電流を
流すと、基本周波数の励磁磁界が発生し、前記磁心を励
磁させる。前記磁心の励磁に伴って、前記検出コイルに
鎖交する磁束密度が変化し、検出コイルに誘導電流が発
生し、前記検出コイルの両端に電圧が誘起される。図1
3の励磁波形は基本周波数の励磁磁界の波形であり、検
出電圧波形は前記検出コイルの両端に誘起された電圧の
波形である。When an alternating current having a fundamental frequency is applied to the exciting coil, an exciting magnetic field having a fundamental frequency is generated, and the magnetic core is excited. With the excitation of the magnetic core, the magnetic flux density linked to the detection coil changes, an induced current is generated in the detection coil, and a voltage is induced at both ends of the detection coil. FIG.
The excitation waveform of No. 3 is the waveform of the excitation magnetic field of the fundamental frequency, and the detection voltage waveform is the waveform of the voltage induced at both ends of the detection coil.
【0006】図13は、前記磁心に外部磁界が印加され
ていないときの状態を示している。前記磁心に外部磁界
が印加されていないとき、励磁波形と検出電圧波形は同
じ形である。FIG. 13 shows a state where no external magnetic field is applied to the magnetic core. When no external magnetic field is applied to the magnetic core, the excitation waveform and the detected voltage waveform have the same shape.
【0007】図14は、前記磁心の長手方向に外部磁界
Hexが印加されたときの状態を示している。前記磁心
の長手方向に外部磁界Hexが印加されると、図13の
B−H曲線(ヒステリシス曲線)は、外部磁界方向に移
動し、磁心の磁束密度の対称性が崩れて、検出電圧波形
に含まれる基本周波数に対する偶数次の高調波成分が増
加する。FIG. 14 shows a state when an external magnetic field Hex is applied in the longitudinal direction of the magnetic core. When an external magnetic field Hex is applied in the longitudinal direction of the magnetic core, the BH curve (hysteresis curve) in FIG. 13 moves in the external magnetic field direction, the symmetry of the magnetic flux density of the magnetic core is broken, and the detected voltage waveform becomes Even harmonic components with respect to the included fundamental frequency increase.
【0008】この偶数次の高調波成分の増加分が、外部
磁界Hexの大きさに対応する。検出電圧波形の偶数次
の高調波成分は、信号処理回路や同期整流によって基本
波成分から分離される。The increase in the even-order harmonic components corresponds to the magnitude of the external magnetic field Hex. Even-order harmonic components of the detected voltage waveform are separated from the fundamental component by a signal processing circuit or synchronous rectification.
【0009】上述した原理に基づいて動作する、薄膜形
成プロセスを用いて形成されたフラックスゲートセンサ
の従来例を図15に示す。FIG. 15 shows a conventional example of a flux gate sensor formed using a thin film forming process, which operates based on the above-described principle.
【0010】図15のフラックスゲートセンサでは、ま
ず、Si等からなる基板1上にSiO2等からなる無機
絶縁層2が積層され、無機絶縁層2上に励磁コイル5の
下層部5bと検出コイル6の下層部6bがAlなどの導
電性材料を用いてパターン形成されている。前記下層部
5b及び6b上にポリイミド等からなる有機絶縁層3を
介して、パーマロイなどの軟磁性材料によって磁心4が
棒状に形成される。有機絶縁層3は磁心4の上層も覆っ
ており、有機絶縁層3上に励磁コイル5の上層部5aと
検出コイル6の上層部6aが積層されている。励磁コイ
ル5の上層部5aと下層部5b、及び検出コイル6の上
層部6aと下層部6bは、螺旋状に接続されて、磁心4
の周囲を巻回するソレノイド状のコイルを形成してい
る。In the flux gate sensor shown in FIG. 15, first, an inorganic insulating layer 2 made of SiO 2 or the like is laminated on a substrate 1 made of Si or the like, and a lower layer portion 5b of an exciting coil 5 and a detecting coil are formed on the inorganic insulating layer 2. The lower layer portion 6b of the substrate 6 is patterned using a conductive material such as Al. A magnetic core 4 is formed in a rod shape from a soft magnetic material such as permalloy via the organic insulating layer 3 made of polyimide or the like on the lower layer portions 5b and 6b. The organic insulating layer 3 also covers the upper layer of the magnetic core 4, and the upper layer 5 a of the exciting coil 5 and the upper layer 6 a of the detection coil 6 are laminated on the organic insulating layer 3. The upper layer 5a and the lower layer 5b of the excitation coil 5 and the upper layer 6a and the lower layer 6b of the detection coil 6 are spirally connected to each other,
To form a solenoid-shaped coil wound around.
【0011】励磁コイル5の両端部に基本周波数の交流
電流を流すことによって励磁磁界を発生させ、磁心4を
素子長手方向(X方向)に交流励磁する。磁心4が交流
励磁されると検出コイル6には誘導電流が発生し、検出
コイル6の両端部に電圧が誘起される。磁心4の長手方
向(X方向)に外部磁界Hexを印加し、検出コイル6
の出力に含まれる基本周波数に対する偶数次の高調波成
分の変化を測定することにより、外部磁界Hexを測定
する。An exciting magnetic field is generated by applying an alternating current of a fundamental frequency to both ends of the exciting coil 5 to excite the magnetic core 4 in the element longitudinal direction (X direction). When the magnetic core 4 is AC-excited, an induced current is generated in the detection coil 6, and a voltage is induced at both ends of the detection coil 6. An external magnetic field Hex is applied in the longitudinal direction (X direction) of the magnetic core 4 and the detection coil 6
The external magnetic field Hex is measured by measuring the change of the even-order harmonic component with respect to the fundamental frequency included in the output.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかし、図15に示さ
れるフラックスゲートセンサには、以下に示す欠点があ
った。However, the flux gate sensor shown in FIG. 15 has the following disadvantages.
【0013】図15に示されるフラックスゲートセンサ
では、励磁コイル5の上層部5aと下層部5b、及び検
出コイル6の上層部6aと下層部6bとを、磁心4の周
囲を巻回するように螺旋状に接続して、ソレノイド状の
コイルを形成している。しかし、図15のように、励磁
コイル5の上層部5a及び検出コイル6の上層部6aを
磁心4及び有機絶縁層3からなる段差上で正確にパター
ン形成することは困難であり、製造上の誤差が大きくな
り、また不良品の発生率も高くなるという問題が生じて
いた。In the flux gate sensor shown in FIG. 15, the upper layer 5a and lower layer 5b of the exciting coil 5 and the upper layer 6a and lower layer 6b of the detection coil 6 are wound around the magnetic core 4. The coils are spirally connected to form a solenoid coil. However, as shown in FIG. 15, it is difficult to accurately pattern the upper layer portion 5a of the exciting coil 5 and the upper layer portion 6a of the detection coil 6 on the step formed by the magnetic core 4 and the organic insulating layer 3. There has been a problem that the error increases and the occurrence rate of defective products also increases.
【0014】製造上の困難を避けるために、励磁コイル
及び検出コイルを平面上にパターン形成したフラックス
ゲートセンサが、特開平8−201061号公報に開示
されている。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-201061 discloses a fluxgate sensor in which an exciting coil and a detecting coil are patterned on a plane in order to avoid difficulties in manufacturing.
【0015】図16は、特開平8−201061号公報
に開示されたフラックスゲートセンサの平面図である。
図16のフラックスゲートセンサは、低抵抗材料の薄膜
をパターニングして形成されたコイル12a,12b
(励振コイル)の内側に高透磁率材料薄膜11a,11
bが形成されている。さらに、高透磁率材料薄膜11
a,11bを取り巻くように低抵抗材料の薄膜をパター
ニングして形成されたコイル(受信コイル13、フィー
ドバックコイル14)が形成されている。FIG. 16 is a plan view of the fluxgate sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-201061.
The flux gate sensor of FIG. 16 has coils 12a and 12b formed by patterning a thin film of a low-resistance material.
(Excitation coil) inside the high magnetic permeability material thin film 11a, 11
b is formed. Furthermore, the high magnetic permeability material thin film 11
A coil (receiving coil 13, feedback coil 14) formed by patterning a thin film of a low-resistance material so as to surround a and 11b is formed.
【0016】しかし、図16のフラックスゲートセンサ
は、コイル12a,12b(励振コイル)の内側に高透
磁率材料薄膜11a,11bが形成されているため、高
透磁率材料薄膜11a,11bは、薄膜の厚さ方向(紙
面垂直方向)に励磁され、検出対象の外部磁界Hexも
薄膜の厚さ方向(紙面垂直方向)に印加される。従っ
て、外部磁界Hexが印加されたときに外部磁界Hex
と逆方向に発生する反磁界の影響が大きくなり、外部磁
界Hexの検出感度が低下するという問題が生じてい
た。However, in the flux gate sensor shown in FIG. 16, since the high permeability material thin films 11a and 11b are formed inside the coils 12a and 12b (excitation coils), the high permeability material thin films 11a and 11b are thin films. And the external magnetic field Hex to be detected is also applied in the thickness direction of the thin film (perpendicular to the paper). Therefore, when the external magnetic field Hex is applied, the external magnetic field Hex
In this case, the influence of the demagnetizing field generated in the opposite direction increases, and the detection sensitivity of the external magnetic field Hex decreases.
【0017】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、特に励磁コイルと検出コイルを同一平面上
に形成し、さらに磁性層を前記励磁コイル及び検出コイ
ルの上部または下部に配置することにより、製造を容易
にでき反磁界の影響も少なくできるフラックスゲートセ
ンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. In particular, an exciting coil and a detecting coil are formed on the same plane, and a magnetic layer is disposed above or below the exciting coil and the detecting coil. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a fluxgate sensor which can be easily manufactured and can reduce the influence of a demagnetizing field, and a method of manufacturing the same.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明は、交流電流が流
されて誘導磁界を発生させる励磁コイルと、前記誘導磁
界が流れる磁性層と、前記磁性層を介して流れる誘導磁
界によって電圧が誘起される検出コイルとを有するフラ
ックスゲートセンサにおいて、前記励磁コイルは、基板
上にスパイラル形状に巻回されて形成されており、前記
検出コイルは前記励磁コイルの内周側または外周側の同
一平面上に形成されて前記励磁コイルとともにコイル層
を形成しており、さらに前記磁性層が、前記励磁コイル
および前記検出コイルの上部または下部に形成されてい
ることを特徴とするものである。According to the present invention, there is provided an exciting coil in which an alternating current is applied to generate an induced magnetic field, a magnetic layer in which the induced magnetic field flows, and a voltage induced by the induced magnetic field flowing through the magnetic layer. The excitation coil is formed by being spirally wound on a substrate, and the detection coil is formed on the same plane on the inner peripheral side or outer peripheral side of the excitation coil. To form a coil layer together with the excitation coil, and the magnetic layer is formed above or below the excitation coil and the detection coil.
【0019】本発明のフラックスゲートセンサは、前記
検出コイルは前記励磁コイルと同一平面上に形成されて
いるので、検出コイル及び励磁コイルを、段差を持たせ
た構造で形成する必要が無くなる。従って、前記検出コ
イル及び前記励磁コイルの形成が容易になり、正確にパ
ターン形成することが可能になるので、製造上の誤差を
小さくでき、不良品の発生率を抑えることができる。In the fluxgate sensor according to the present invention, since the detection coil is formed on the same plane as the excitation coil, it is not necessary to form the detection coil and the excitation coil with a stepped structure. Accordingly, the detection coil and the excitation coil can be easily formed, and the pattern can be accurately formed, so that a manufacturing error can be reduced and a defective product occurrence rate can be suppressed.
【0020】また、本発明では、前記励磁コイルがスパ
イラル形状で形成されており、さらに、前記磁性層が前
記励磁コイルの上部または下部に形成されているので、
前記磁性層は前記励磁コイルから発生する磁界によって
面方向に励磁される。従って、検出対象の外部磁界が前
記磁性層の面方向に印加されたときに、最も外部磁界の
検出感度が高くなる。前記磁性層の面方向は最も反磁界
係数が低くなる方向なので、外部磁界が前記磁性層の面
方向に印加されたときの反磁界の影響は小さく、外部磁
界の検出感度を向上させることができる。In the present invention, the exciting coil is formed in a spiral shape, and the magnetic layer is formed above or below the exciting coil.
The magnetic layer is excited in a plane direction by a magnetic field generated from the excitation coil. Therefore, when an external magnetic field to be detected is applied in the surface direction of the magnetic layer, the detection sensitivity of the external magnetic field is highest. Since the plane direction of the magnetic layer is the direction in which the demagnetizing coefficient is the lowest, the influence of the demagnetizing field when an external magnetic field is applied in the plane direction of the magnetic layer is small, and the detection sensitivity of the external magnetic field can be improved. .
【0021】また、前記励磁コイル及び前記検出コイル
からなるコイル層が、前記磁性層の上下に形成されてい
ると、外部磁界の検出感度が向上するので好ましい。It is preferable that the coil layer including the excitation coil and the detection coil is formed above and below the magnetic layer, since the detection sensitivity of the external magnetic field is improved.
【0022】前記励磁コイル及び前記検出コイルからな
るコイル層が、前記磁性層の上下に形成されていると
き、上下に位置する前記励磁コイルどうし、および前記
検出コイルどうしがそれぞれ直列に接続されていること
が好ましい。When the coil layer including the excitation coil and the detection coil is formed above and below the magnetic layer, the excitation coil and the detection coil located above and below are respectively connected in series. Is preferred.
【0023】また、前記磁性層が複数設けられ、それぞ
れの前記磁性層が、前記励磁コイル及び前記検出コイル
に重なる位置に配置されることができる。Further, a plurality of the magnetic layers may be provided, and each of the magnetic layers may be arranged at a position overlapping the exciting coil and the detecting coil.
【0024】さらに、平面状に巻き形成された前記励磁
コイルの前記平面上で対向する部分の上部または下部に
前記複数の磁性層のそれぞれが重ねられており、前記励
磁コイルの内周側または外周側に形成された複数の前記
検出コイルが共に同じ巻き方向に形成されて、それぞれ
の前記検出コイルが別々の前記磁性層に対向している
と、前記検出コイル間で、交鎖する磁束密度の非対称性
を大きくさせることができ、前記検出コイルを差動接続
して検出出力を取り出すことにより出力電圧を大きくさ
せることができる。すなわち、外部磁界の検出感度を向
上させることができる。Further, each of the plurality of magnetic layers is superimposed on an upper portion or a lower portion of a portion of the exciting coil formed in a plane and opposed on the plane, and the inner or outer periphery of the exciting coil is provided. When the plurality of detection coils formed on the side are formed in the same winding direction, and each of the detection coils faces a different one of the magnetic layers, a magnetic flux density crossing between the detection coils is reduced. The asymmetry can be increased, and the output voltage can be increased by differentially connecting the detection coils and extracting a detection output. That is, the detection sensitivity of the external magnetic field can be improved.
【0025】また、前記複数個の検出コイルを差動接続
するために、例えば、前記複数の検出コイルは8の字コ
イル形状となるように互いに接続されている。In order to differentially connect the plurality of detection coils, for example, the plurality of detection coils are connected to each other so as to form a figure eight coil shape.
【0026】また、平面状に巻き形成された前記励磁コ
イルの前記平面上で対向する部分の内周側あるいは外周
側に前記検出コイルが一対、前記励磁コイルが前記平面
上で対向する他の部分の内周側あるいは外周側にさらに
前記検出コイルが一対設けられていると、外部磁界磁界
の大きさのみでなく方向も検出することができる。Further, a pair of the detection coils is provided on the inner peripheral side or the outer peripheral side of a portion of the exciting coil which is wound in a plane and opposed on the plane, and another portion on which the exciting coil is opposed on the plane. If a pair of the detection coils is further provided on the inner peripheral side or outer peripheral side, not only the magnitude but also the direction of the external magnetic field can be detected.
【0027】なお、前記磁性層は、1MHzでの透磁率
が1000以上の磁性材料からなることが好ましい。The magnetic layer is preferably made of a magnetic material having a magnetic permeability at 1 MHz of 1,000 or more.
【0028】また、前記磁性層は、高周波励磁に適し
た、比抵抗の大きい軟磁性薄膜もしくは薄帯によって形
成されることが好ましい。例えば、前記磁性層は、組成
式がFehMiOjで表され、全組織の50%以上がアモ
ルファス相であり、残部は平均結晶粒径が30nm以下
のbcc構造のFe結晶粒である軟磁性薄膜として形成
されることができる。Further, it is preferable that the magnetic layer is formed of a soft magnetic thin film or ribbon having a large specific resistance and suitable for high-frequency excitation. For example, in the magnetic layer, the composition formula is represented by Fe h M i O j , 50% or more of the entire structure is an amorphous phase, and the remainder is Fe crystal grains having a bcc structure with an average crystal grain size of 30 nm or less. It can be formed as a soft magnetic thin film.
【0029】ただし、Mは、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Wと希土類元素から選ばれる1種あるいは2
種以上の元素であり、h、i、jはat%で、45≦h
≦70、5≦i≦30、10≦j≦40、h+i+j=
100の関係を満足するものである。Here, M is Ti, Zr, Hf, V, N
one or two selected from b, Ta, W and a rare earth element
H, i, j are at% and 45 ≦ h
≦ 70, 5 ≦ i ≦ 30, 10 ≦ j ≦ 40, h + i + j =
100 are satisfied.
【0030】或いは、前記磁性層は、組成式が(Co
1-cTc)xMyXzOwで表され、元素Mの酸化物を多量に
含むアモルファス相と、Coと元素Tを主体とするbc
c構造、fcc構造の1種または2種以上の結晶粒から
なる微結晶相が混在した軟磁性薄膜として形成されるこ
とができる。Alternatively, the magnetic layer has a composition formula (Co)
1-c T c) x M y X z O w is represented by, and an amorphous phase containing a large amount of oxide of the element M, bc composed mainly of Co and element T
It can be formed as a soft magnetic thin film in which a microcrystalline phase composed of one or more crystal grains of the c structure and the fcc structure is mixed.
【0031】ただし、元素Tは、Fe、Niのうちどち
らか一方あるいは両方を含む元素であり、元素Mは、T
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Si,
P,C,W,B,Al,Ga,Geと希土類元素から選
ばれる1種または2種以上の元素であり、Xは、Au,
Ag,Cu,Ru,Rh,Os,Ir,Pt,Pdから
選ばれる1種あるいは2種以上の元素であり、組成比
は、cが、0≦c≦0.7、x,y,z,wは原子%
で、3≦y≦30、0≦z≦20、7≦w≦40、20
≦y+z+w≦60の関係を満足し、残部がxである。Here, the element T is an element containing one or both of Fe and Ni, and the element M is
i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si,
P, C, W, B, Al, Ga, Ge and one or more elements selected from rare earth elements, and X is Au,
Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Pd, and at least one element selected from the group consisting of: 0 ≦ c ≦ 0.7, x, y, z, w is atomic%
Where 3 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ z ≦ 20, 7 ≦ w ≦ 40, 20
<Y + z + w ≦ 60 is satisfied, and the balance is x.
【0032】または、前記磁性層は、組成式がColT
amHfnで表され、アモルファス相を主体とした軟磁性
薄膜として形成されることができる。[0032] Alternatively, the magnetic layer has a composition formula Co l T
a m is represented by Hf n, amorphous phase can be formed as a soft magnetic thin film composed mainly.
【0033】ただし、l、m、nはat%で、70≦l
≦90、5≦m≦21、6.6≦n≦15、1≦m/n
≦2.5の関係を満足するものである。Here, l, m and n are at% and 70 ≦ l
≦ 90, 5 ≦ m ≦ 21, 6.6 ≦ n ≦ 15, 1 ≦ m / n
<2.5 is satisfied.
【0034】この他、Co−Fe−Si−B系のCo基
アモルファス軟磁性薄帯が好ましく用いられる。In addition, a Co-Fe-Si-B-based Co-based amorphous soft magnetic ribbon is preferably used.
【0035】また、本発明のフラックスゲートセンサの
製造方法は、(a)基板上に、前記励磁コイルをスパイ
ラル形状に巻回して形成する工程と、(b)前記励磁コ
イルの内周側または外周側の同一平面上に前記検出コイ
ルを形成する工程と、(c)前記励磁コイルおよび前記
検出コイルからなるコイル層の上層に磁性層を積層する
工程と、を有することを特徴とするものである。The method of manufacturing a flux gate sensor according to the present invention includes: (a) forming the exciting coil on a substrate by winding it in a spiral shape; and (b) inner or outer circumference of the exciting coil. Forming the detection coil on the same plane on the side, and (c) laminating a magnetic layer on a coil layer composed of the excitation coil and the detection coil. .
【0036】また、前記(c)の工程の後に、(d)前
記磁性層上に、他の励磁コイルをスパイラル形状に巻回
して形成する工程と、(e)前記他の励磁コイルの内周
側または外周側の同一平面上に他の検出コイルを前記磁
性層と重なるように形成する工程と、を有すると、前記
励磁コイル及び前記検出コイルからなるコイル層が、前
記磁性層の上下に形成されたフラックスゲートセンサを
形成できる。Further, after the step (c), (d) a step of forming another exciting coil on the magnetic layer by winding it in a spiral shape; and (e) an inner circumference of the other exciting coil. Forming another detection coil on the same plane on the side or the outer peripheral side so as to overlap with the magnetic layer, the coil layer composed of the excitation coil and the detection coil is formed above and below the magnetic layer. Flux gate sensor can be formed.
【0037】または、前記励磁コイル及び前記検出コイ
ルからなるコイル層が、前記磁性層の上下に形成された
フラックスゲートセンサを形成するために前記(c)の
工程の後に、(f)他の基板上に、他の励磁コイルをス
パイラル形状に巻回して形成する工程と、(g)前記他
の励磁コイルの内周側または外周側の同一平面上に他の
検出コイルを形成する工程と、(h)前記他の励磁コイ
ルと他の検出コイルの上層に絶縁層を積層する工程と、
(i)前記(c)の工程で形成された磁性層と、前記
(h)の工程で形成された前記絶縁層とを、前記他の励
磁コイルと前記他の検出コイルが前記磁性層と重なるよ
うに、貼り合わせる工程と、を有してもよい。Alternatively, after the step (c), a coil layer comprising the excitation coil and the detection coil is formed to form a fluxgate sensor formed above and below the magnetic layer. (G) forming another exciting coil in a spiral shape, and (g) forming another detecting coil on the same plane on the inner or outer peripheral side of the other exciting coil. h) laminating an insulating layer on the other excitation coil and the other detection coil;
(I) combining the magnetic layer formed in the step (c) and the insulating layer formed in the step (h) with the other excitation coil and the other detection coil overlapping the magnetic layer; As described above.
【0038】また、前記(b)の工程の後に、(j)他
の基板上に、他の励磁コイルをスパイラル形状に巻回し
て形成する工程と、(k)前記他の励磁コイルの内周側
または外周側の同一平面上に他の検出コイルを形成する
工程と、(l)前記基板と前記他の基板の間に磁性層を
挟み込ませ、前記(a)の工程で形成された前記励磁コ
イルおよび前記(b)の工程で形成された前記検出コイ
ルと、前記(j)の工程で形成された前記他の励磁コイ
ルおよび前記(k)の工程で形成された前記他の検出コ
イルとが前記磁性層に重なるように、前記基板と前記他
の基板とを貼り合わせる工程と、を有してもよい。Further, after the step (b), (j) a step of winding another excitation coil on another substrate in a spiral shape, and (k) an inner circumference of the other excitation coil. Forming another detection coil on the same plane on the side or the outer circumference; and (l) sandwiching a magnetic layer between the substrate and the other substrate, and forming the excitation coil formed in the step (a). A coil and the detection coil formed in the step (b), the other excitation coil formed in the step (j), and the other detection coil formed in the step (k). Bonding the substrate and the other substrate so as to overlap the magnetic layer.
【0039】本発明では、前記(a)の工程での前記励
磁コイルと前記(b)工程での検出コイルを同時に、メ
ッキ法やスパッタ法などで、形成することができる。ま
た、前記他の励磁コイルと他の検出コイルを同時に形成
することもできる。In the present invention, the excitation coil in the step (a) and the detection coil in the step (b) can be formed simultaneously by plating or sputtering. Further, the other excitation coil and another detection coil can be formed simultaneously.
【0040】さらに、前記励磁コイルと前記他の励磁コ
イルとを直列に接続し、さらに前記検出コイルと前記他
の検出コイルとを直列に接続する工程を有することが好
ましい。It is preferable that the method further includes a step of connecting the exciting coil and the other exciting coil in series, and a step of connecting the detecting coil and the other detecting coil in series.
【0041】また、前記(c)の工程において、平面上
に並ぶ複数の前記磁性層を設け、前記複数の磁性層のそ
れぞれを、前記励磁コイルと前記検出コイルに重なる位
置に配置することができる。In the step (c), a plurality of magnetic layers arranged on a plane may be provided, and each of the plurality of magnetic layers may be arranged at a position overlapping the exciting coil and the detecting coil. .
【0042】前記磁性層を複数に分割された磁性層から
形成する場合には、前記(c)の工程において、平面上
に並ぶ複数の前記磁性層を設け、前記複数の磁性層のそ
れぞれを、前記励磁コイルと前記検出コイルに重なる位
置に配置し、前記(e)の工程において、前記他の励磁
コイルと前記他の検出コイルを前記複数の磁性層のそれ
ぞれに重なるように配置することが好ましい。In the case where the magnetic layer is formed from a plurality of divided magnetic layers, in the step (c), a plurality of magnetic layers arranged on a plane are provided, and each of the plurality of magnetic layers is It is preferable that the excitation coil and the detection coil are arranged at positions overlapping with each other, and in the step (e), the other excitation coil and the other detection coil are arranged so as to overlap each of the plurality of magnetic layers. .
【0043】または、前記(c)の工程において、平面
上に並ぶ複数の前記磁性層を設け、前記複数の磁性層の
それぞれを、前記励磁コイルと前記検出コイルに重なる
位置に配置し、前記(i)の工程において、前記他の励
磁コイルと前記他の検出コイルを前記複数の磁性層のそ
れぞれに重なるように配置することが好ましい。Alternatively, in the step (c), a plurality of magnetic layers arranged in a plane are provided, and each of the plurality of magnetic layers is arranged at a position overlapping the exciting coil and the detecting coil. In the step (i), it is preferable that the other excitation coil and the other detection coil are arranged so as to overlap each of the plurality of magnetic layers.
【0044】または、前記(l)の工程において、平面
上に並ぶ複数の前記磁性層を設け、前記複数の磁性層の
それぞれを、前記励磁コイルと前記検出コイルに重なる
位置に配置し、且つ前記他の励磁コイルと前記他の検出
コイルを前記複数の磁性層のそれぞれに重なるように配
置することが好ましい。Alternatively, in the step (1), a plurality of the magnetic layers are arranged on a plane, and each of the plurality of magnetic layers is arranged at a position overlapping the exciting coil and the detecting coil. It is preferable that another excitation coil and the other detection coil are arranged so as to overlap each of the plurality of magnetic layers.
【0045】また、前記磁性層を、1MHzでの透磁率
が1000以上の磁性材料にって形成することが好まし
い。Preferably, the magnetic layer is formed of a magnetic material having a magnetic permeability at 1 MHz of 1,000 or more.
【0046】具体的には、前記磁性層を、組成式がFe
hMiOjで表され、全組織の50%以上がアモルファス
相であり、残部は平均結晶粒径が30nm以下のbcc
構造のFe結晶粒である軟磁性薄膜として形成すること
ができる。Specifically, the magnetic layer is formed by a composition formula of Fe
represented by h M i O j, over 50% of the total tissue is amorphous phase, the balance being an average grain size below 30 nm bcc
It can be formed as a soft magnetic thin film having a structure of Fe crystal grains.
【0047】ただし、Mは、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Wと希土類元素から選ばれる1種あるいは2
種以上の元素であり、h、i、jはat%で、45≦h
≦70、5≦i≦30、10≦j≦40、h+i+j=
100の関係を満足するものである。Where M is Ti, Zr, Hf, V, N
one or two selected from b, Ta, W and a rare earth element
H, i, j are at% and 45 ≦ h
≦ 70, 5 ≦ i ≦ 30, 10 ≦ j ≦ 40, h + i + j =
100 are satisfied.
【0048】また、前記磁性層を、組成式が(Co1-c
Tc)xMyXzOwで表され、元素Mの酸化物を多量に含
むアモルファス相と、Coと元素Tを主体とするbcc
構造、fcc構造の1種または2種以上の結晶粒からな
る微結晶相が混在した軟磁性薄膜として形成することが
できる。The magnetic layer has a composition formula (Co 1 -c
Represented by T c) x M y X z O w, and an amorphous phase containing a large amount of oxide of the element M, bcc mainly Co and element T
It can be formed as a soft magnetic thin film in which a microcrystalline phase composed of one or two or more crystal grains having a structure and an fcc structure is mixed.
【0049】ただし、元素Tは、Fe、Niのうちどち
らか一方あるいは両方を含む元素であり、元素Mは、T
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Si,
P,C,W,B,Al,Ga,Geと希土類元素から選
ばれる1種または2種以上の元素であり、Xは、Au,
Ag,Cu,Ru,Rh,Os,Ir,Pt,Pdから
選ばれる1種あるいは2種以上の元素であり、組成比
は、cが、0≦c≦0.7、x,y,z,wは原子%
で、3≦y≦30、0≦z≦20、7≦w≦40、20
≦y+z+w≦60の関係を満足し、残部がxである。Here, the element T is an element containing one or both of Fe and Ni, and the element M is
i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si,
P, C, W, B, Al, Ga, Ge and one or more elements selected from rare earth elements, and X is Au,
Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Pd, and at least one element selected from the group consisting of: 0 ≦ c ≦ 0.7, x, y, z, w is atomic%
Where 3 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ z ≦ 20, 7 ≦ w ≦ 40, 20
<Y + z + w ≦ 60 is satisfied, and the balance is x.
【0050】あるいは、前記磁性層を、組成式がCol
TamHfnで表され、アモルファス相を主体とした軟磁
性薄膜として形成することができる。[0050] Alternatively, the magnetic layer, composition formula Co l
Ta m is represented by Hf n, amorphous phase can be formed as a soft magnetic thin film composed mainly.
【0051】ただし、l、m、nはat%で、70≦l
≦90、5≦m≦21、6.6≦n≦15、1≦m/n
≦2.5の関係を満足するものである。Here, l, m and n are at% and 70 ≦ l
≦ 90, 5 ≦ m ≦ 21, 6.6 ≦ n ≦ 15, 1 ≦ m / n
<2.5 is satisfied.
【0052】この他、Co−Fe−Si−B系のCo基
アモルファス軟磁性薄帯が好ましく用いられる。In addition, a Co-based amorphous soft magnetic ribbon of the Co-Fe-Si-B type is preferably used.
【0053】[0053]
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施の形態
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.
【0054】図1に示されたフラックスゲートセンサ
は、基板21上に絶縁層22を介して励磁コイル23と
検出コイル24とが同一平面上に形成されてコイル層C
1が形成されている。検出コイル24は、励磁コイル2
3の内周側に形成されている。しかし、検出コイル24
が、励磁コイル23の外周側に形成されていてもよい。In the flux gate sensor shown in FIG. 1, an exciting coil 23 and a detecting coil 24 are formed on the same plane on a substrate 21 with an insulating layer 22 interposed therebetween.
1 is formed. The detection coil 24 includes the exciting coil 2
3 is formed on the inner peripheral side. However, the detection coil 24
May be formed on the outer peripheral side of the exciting coil 23.
【0055】さらに、コイル層C1上に絶縁層25を介
して磁性層26a,26bが形成されている。Further, magnetic layers 26a and 26b are formed on the coil layer C1 with an insulating layer 25 interposed therebetween.
【0056】図1では、磁性層26a,26b上に絶縁
層27が積層されて、この絶縁層27上に、励磁コイル
28と検出コイル29a,29bとが同一平面上に形成
されてコイル層C2が形成されている。検出コイル29
a,29bは、励磁コイル28の内周側に形成されてい
る。しかし、検出コイル29a,29bが、励磁コイル
28の外周側に形成されていてもよい。コイル層C2
は、絶縁層30によって覆われて保護される。In FIG. 1, an insulating layer 27 is laminated on the magnetic layers 26a and 26b. On this insulating layer 27, an exciting coil 28 and detection coils 29a and 29b are formed on the same plane, and a coil layer C2 is formed. Are formed. Detection coil 29
a and 29b are formed on the inner peripheral side of the exciting coil 28. However, the detection coils 29a and 29b may be formed on the outer peripheral side of the exciting coil 28. Coil layer C2
Is covered and protected by the insulating layer 30.
【0057】なお、励磁コイル23、28はスパイラル
形状に巻回されている。また、図1のフラックスゲート
センサでは、励磁コイル23と励磁コイル28は直列に
接続されている。また、検出コイル29a、検出コイル
24、及び検出コイル29bも直列に接続されている。The exciting coils 23 and 28 are wound in a spiral shape. In the fluxgate sensor of FIG. 1, the exciting coil 23 and the exciting coil 28 are connected in series. The detection coil 29a, the detection coil 24, and the detection coil 29b are also connected in series.
【0058】基板21はガラス、Si、SiO2、Al2
O3などで形成され、絶縁層22、25、27、30は
ポリイミド樹脂などの有機材料あるいはSiO2、Al2
O3などの無機材料で形成されている。The substrate 21 is made of glass, Si, SiO 2 , Al 2
O 3 is formed in such insulating layers 22,25,27,30 organic material or SiO 2, such as a polyimide resin, Al 2
It is formed of an inorganic material such as O 3 .
【0059】励磁コイル23、28と検出コイル24、
29a,29bはCu、Alなどの導電性材料からな
る。なお、磁性層26a,26bは、後述する軟磁性薄
膜もしくは薄帯によって形成される。The excitation coils 23, 28 and the detection coil 24,
Reference numerals 29a and 29b are made of a conductive material such as Cu or Al. The magnetic layers 26a and 26b are formed of a soft magnetic thin film or a ribbon described later.
【0060】本発明では、検出コイル24及び励磁コイ
ル23は同一平面上に形成されているので、検出コイル
24及び励磁コイル23を、段差を持たせた構造で形成
する必要が無くなる。従って、検出コイル24及び励磁
コイル23の形成が容易になり、正確にパターン形成す
ることが可能になるので、製造上の誤差を小さくでき、
不良品の発生率を抑えることができる。また、図1で
は、検出コイル29a,29b及び励磁コイル28も同
一平面上に形成されており、正確にパターン形成するこ
とができる。In the present invention, since the detection coil 24 and the excitation coil 23 are formed on the same plane, it is not necessary to form the detection coil 24 and the excitation coil 23 with a structure having a step. Therefore, the formation of the detection coil 24 and the excitation coil 23 is facilitated, and the pattern can be accurately formed.
The occurrence rate of defective products can be suppressed. In FIG. 1, the detection coils 29a and 29b and the excitation coil 28 are also formed on the same plane, so that the pattern can be accurately formed.
【0061】また、本発明では、コイル層の上面を絶縁
層で覆って、この絶縁層の上面を平坦面とすることが容
易になるので、コイル層を2層または3層以上重ねて形
成することが容易になる。重ねて形成された複数のコイ
ル層の励磁コイルどうし、検出コイルどうしを直列接続
することにより、励磁コイル及び検出コイルの巻数を増
やして励磁用の交流電流を小さくすることや検出感度を
向上させることができる。In the present invention, since the upper surface of the coil layer is easily covered with the insulating layer to make the upper surface of the insulating layer flat, it is easy to form two or more coil layers. It becomes easier. To increase the number of turns of the excitation coil and the detection coil to reduce the AC current for excitation and to improve the detection sensitivity by connecting the excitation coil and the detection coil of the plurality of coil layers formed in a stack in series. Can be.
【0062】また、本発明では、磁性層26a、26b
が、励磁コイル23の上部また励磁コイル28の下部に
形成されており、さらに励磁コイル23、28はスパイ
ラル形状に巻回されているので、磁性層26a、26b
は励磁コイル23、28から発生する磁界によって面方
向に励磁される。従って、検出対象の外部磁界が磁性層
26a、26bの面方向(図示X方向)に印加されたと
きに、最も外部磁界の検出感度が高くなる。磁性層26
a、26bの面方向は最も反磁界係数が低くなる方向な
ので、外部磁界が磁性層26a、26bの面方向に印加
されたときの反磁界の影響は小さく、外部磁界の検出感
度を向上させることができる。In the present invention, the magnetic layers 26a, 26b
Are formed above the exciting coil 23 and below the exciting coil 28. Since the exciting coils 23 and 28 are wound in a spiral shape, the magnetic layers 26a and 26b
Are excited in the plane direction by a magnetic field generated from the exciting coils 23 and 28. Therefore, when the external magnetic field to be detected is applied in the plane direction of the magnetic layers 26a and 26b (the X direction in the drawing), the detection sensitivity of the external magnetic field becomes highest. Magnetic layer 26
The direction of the demagnetizing field coefficient is the lowest in the plane direction of the magnetic layers 26a and 26b. Therefore, the influence of the demagnetizing field when the external magnetic field is applied in the plane direction of the magnetic layers 26a and 26b is small, and the detection sensitivity of the external magnetic field is improved. Can be.
【0063】図4は、図1のフラックスゲートセンサの
磁性層26a、26b、励磁コイル23、及び検出コイ
ル24を図1の上方から見た平面図である。また、図5
は、図1のフラックスゲートセンサの励磁コイル28及
び検出コイル29a,29bを図1の下方から見た平面
図である。すなわち、図1のフラックスゲートセンサで
は、図4と図5に表された面どうしが対向している。FIG. 4 is a plan view of the magnetic layers 26a and 26b, the excitation coil 23, and the detection coil 24 of the flux gate sensor of FIG. 1 as viewed from above in FIG. FIG.
FIG. 2 is a plan view of an excitation coil 28 and detection coils 29a and 29b of the fluxgate sensor of FIG. 1 as viewed from below in FIG. That is, in the fluxgate sensor shown in FIG. 1, the surfaces shown in FIGS. 4 and 5 face each other.
【0064】図4の検出コイル24は、第1の検出コイ
ル24aと第2の検出コイル24bが8の字コイル形状
となるように接続されて形成されている。第1の検出コ
イル24aと第2の検出コイル24bの両方とも、内周
側からの巻方向は左巻きになっている。The detection coil 24 shown in FIG. 4 is formed by connecting a first detection coil 24a and a second detection coil 24b so as to form a figure eight coil. In both the first detection coil 24a and the second detection coil 24b, the winding direction from the inner peripheral side is left-handed.
【0065】検出コイル29aと検出コイル29bの内
周側からの巻方向は、図5では両方とも右巻きになって
いるが、これは図5が図1のフラックスゲートセンサを
下方から見た平面図であるためである。検出コイル29
aと検出コイル29bを上方から見ると両方とも左巻き
なり、第1の検出コイル24a及び検出コイル29b並
びに第2の検出コイル24b及び検出コイル29aは、
それぞれ巻方向を同じにして重なり合っている。The winding directions of the detection coil 29a and the detection coil 29b from the inner circumferential side are both clockwise in FIG. 5, but this is because FIG. 5 is a plan view of the fluxgate sensor of FIG. This is because it is a diagram. Detection coil 29
a and the detection coil 29b are both left-handed when viewed from above, and the first detection coil 24a and the detection coil 29b and the second detection coil 24b and the detection coil 29a are:
Each overlaps with the same winding direction.
【0066】また、第1の検出コイル24aの端部24
a1と検出コイル29bの端部29b1とが、図1の絶
縁層25及び27に接続層(図示せず)が形成されるこ
とにより接続され、また、第2の検出コイル24bの端
部24b1と検出コイル29aの端部29a1とが、図
1の絶縁層25及び27に接続層(図示せず)が形成さ
れることにより接続される。従って、検出コイル29
a、24、29bは直列に接続されている。The end 24 of the first detection coil 24a
a1 and the end portion 29b1 of the detection coil 29b are connected by forming a connection layer (not shown) on the insulating layers 25 and 27 in FIG. 1, and are connected to the end portion 24b1 of the second detection coil 24b. The end portion 29a1 of the detection coil 29a is connected to the insulating layers 25 and 27 of FIG. 1 by forming a connection layer (not shown). Therefore, the detection coil 29
a, 24 and 29b are connected in series.
【0067】また、励磁コイル23の端部23aと励磁
コイル28の端部28aとが、図1の絶縁層25及び2
7に接続層(図示せず)が形成されることにより接続さ
れ、励磁コイル23と28は直列に接続されている。The end 23a of the exciting coil 23 and the end 28a of the exciting coil 28 are connected to the insulating layers 25 and 2 of FIG.
7 is connected by forming a connection layer (not shown), and the exciting coils 23 and 28 are connected in series.
【0068】なお、交流励磁用の交流電流は、励磁コイ
ル23の端部23bと励磁コイル28の端部28bから
入力され、出力電圧は、検出コイル29aの端部29a
2と検出コイル29bの端部29b2とから取り出され
る。The AC current for AC excitation is inputted from the end 23b of the exciting coil 23 and the end 28b of the exciting coil 28, and the output voltage is supplied to the end 29a of the detecting coil 29a.
2 and the end portion 29b2 of the detection coil 29b.
【0069】図4に示されるように、磁性層26aは励
磁コイル23の辺23cの上部に配置され、磁性層26
bは励磁コイル23の辺23cに対向する辺23dの上
部に配置されている。辺23cに矢印I1方向の電流が
流れているときには、辺23dには矢印I1と反対方向
を向いている矢印I2方向の電流が流れている。また、
磁性層26a及び26bの上部に励磁コイル28が重ね
られる。As shown in FIG. 4, the magnetic layer 26a is disposed above the side 23c of the exciting coil 23,
“b” is disposed above the side 23 d facing the side 23 c of the exciting coil 23. When the edges 23c the arrow I 1 direction of the current is flowing, the side 23d is flowing the arrow I 2 direction of the current facing the direction opposite to the arrow I 1. Also,
The excitation coil 28 is overlaid on the magnetic layers 26a and 26b.
【0070】これらの対向して配置された磁性層26a
及び26bのそれぞれの下部に第1の検出コイル24a
及び第2の検出コイル24bが重ねられている。また、
磁性層26a及び26bのそれぞれの上部に検出コイル
29b及び検出コイル29aが重ねられる。The opposed magnetic layers 26a
And 26b, a first detection coil 24a
And the second detection coil 24b. Also,
The detection coil 29b and the detection coil 29a are overlaid on each of the magnetic layers 26a and 26b.
【0071】図6は、図1のフラックスゲートセンサに
図示X方向から外部磁界Hexを印加したときのある瞬
間における状態図である。FIG. 6 is a state diagram at a certain moment when an external magnetic field Hex is applied to the flux gate sensor of FIG. 1 from the X direction in the drawing.
【0072】図6の状態では、励磁コイル23、28に
交流電流が流されることにより交流磁界Hが発生し、磁
性層26a、26bが励磁されている。図6に示される
ように、磁性層26aと磁性層26bに加わる交流磁界
Hの向きは反対になる。ここで、図6の横方向から外部
磁界Hexを印加すると、磁性層26aでは外部磁界H
exと交流磁界Hが強め合い、磁性層26bでは弱め合
う。In the state shown in FIG. 6, an alternating current is applied to the exciting coils 23 and 28 to generate an alternating magnetic field H, and the magnetic layers 26a and 26b are excited. As shown in FIG. 6, the directions of the alternating magnetic field H applied to the magnetic layers 26a and 26b are opposite. Here, when an external magnetic field Hex is applied from the lateral direction in FIG.
ex and the AC magnetic field H are strengthened and weakened in the magnetic layer 26b.
【0073】磁性層26a及び26bの端部から漏れる
磁束を検出コイル24、29a、29bによって磁束電
圧として検出する。The magnetic flux leaking from the ends of the magnetic layers 26a and 26b is detected as magnetic flux voltage by the detecting coils 24, 29a and 29b.
【0074】第1の検出コイル24a及び第2の検出コ
イル24b間並びに検出コイル29a及び検出コイル2
9b間で、交鎖する磁束密度の非対称性を大きくさせる
ことができる。第1の検出コイル24a及び第2の検出
コイル24b間並びに検出コイル29a及び検出コイル
29bは差動接続されているので、交鎖する磁束密度の
非対称性を大きくさせることで出力電圧を大きくさせる
ことができる。すなわち、外部磁界の検出感度を向上さ
せることができる。The first detection coil 24a and the second detection coil 24b, the detection coil 29a and the detection coil 2
9b, the asymmetry of the intersecting magnetic flux density can be increased. Since the detection coil 29a and the detection coil 29b are differentially connected between the first detection coil 24a and the second detection coil 24b, the output voltage can be increased by increasing the asymmetry of the intersecting magnetic flux density. Can be. That is, the detection sensitivity of the external magnetic field can be improved.
【0075】なお、第1の検出コイル24a及び第2の
検出コイル24b並びに検出コイル29a及び検出コイ
ル29bがそれぞれ8の字コイル形状なるように接続さ
れると、出力電圧から基本波成分を除くことができるよ
うになる。When the first detection coil 24a and the second detection coil 24b and the detection coil 29a and the detection coil 29b are connected so as to form a figure-eight coil shape, the fundamental voltage component is removed from the output voltage. Will be able to
【0076】図2は本発明の第2の実施の形態を示す断
面図である。基板31上に絶縁層32を介してスパイラ
ル形状の励磁コイル33と8の字コイル形状の検出コイ
ル34とが同一平面上に形成されてコイル層C1が形成
され、コイル層C1上に絶縁層35を介して磁性層36
a,36bが形成された後、磁性層36a,36bの隙
間が絶縁材料37によって埋められて多層膜Aが形成さ
れる。なお、磁性層36a,36bは、励磁コイル33
と検出コイル34に重なる位置に配置される。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention. A spiral excitation coil 33 and a figure-eight coil-shaped detection coil 34 are formed on the same plane on a substrate 31 via an insulating layer 32 to form a coil layer C1, and an insulating layer 35 is formed on the coil layer C1. Through the magnetic layer 36
After the formation of the multilayer films A, the gaps between the magnetic layers 36a and 36b are filled with the insulating material 37. Note that the magnetic layers 36a and 36b are
And the detection coil 34.
【0077】一方、基板38上に絶縁層39を介してス
パイラル形状の励磁コイル40と検出コイル41a、及
び検出コイル41bとが同一平面上に形成されているコ
イル層C2上に絶縁層42が積層されて多層膜Bが形成
される。On the other hand, an insulating layer 42 is laminated on a coil layer C2 in which a spiral exciting coil 40, a detecting coil 41a and a detecting coil 41b are formed on the same plane on a substrate 38 via an insulating layer 39. Thus, a multilayer film B is formed.
【0078】多層膜Aと多層膜Bを、磁性層36a,3
6bと絶縁層42とを、磁性層36a及び36bと励磁
コイル40が重なり、磁性層36aと検出コイル41a
が重なり、さらに磁性層36bと検出コイル41bが重
なるように、対向させて貼り合わせたものが、図2に示
されたフラックスゲートセンサである。The multilayer film A and the multilayer film B are combined with the magnetic layers 36a and 36a.
6b and the insulating layer 42, the magnetic layers 36a and 36b and the exciting coil 40 overlap, and the magnetic layer 36a and the detecting coil 41a
The flux gate sensor shown in FIG. 2 is bonded to the magnetic layer 36b and the detection coil 41b so that the magnetic layer 36b and the detection coil 41b overlap.
【0079】基板31、38はガラス、Si、Si
O2、Al2O3などで形成され、絶縁層32、35、3
9、42、及び絶縁材料37はポリイミド樹脂などの有
機材料あるいはSiO2、Al2O3などの無機材料で形
成されている。The substrates 31, 38 are made of glass, Si, Si
O 2 , Al 2 O 3, etc., insulating layers 32, 35, 3
9, 42 and the insulating material 37 are formed of an organic material such as a polyimide resin or an inorganic material such as SiO 2 or Al 2 O 3 .
【0080】励磁コイル33、40と検出コイル34、
41a,41bはCu、Alなどの導電性材料からな
る。The excitation coils 33, 40 and the detection coil 34,
41a and 41b are made of a conductive material such as Cu or Al.
【0081】なお、磁性層36a,36bは、後述する
軟磁性薄膜もしくは薄帯によって形成される。The magnetic layers 36a and 36b are formed by a soft magnetic thin film or a ribbon described later.
【0082】図2のフラックスゲートセンサにおいて
も、コイル層C1、磁性層36a、36b、コイル層C
2の形状、位置関係は図1、図4、及び図5に示された
第1の実施の形態のフラックスゲートセンサと同じであ
る。従って、図2のフラックスゲートセンサも、第1の
実施の形態のフラックスゲートセンサと同じ作用・効果
を奏することができる。In the flux gate sensor of FIG. 2, the coil layer C1, the magnetic layers 36a and 36b, the coil layer C
The shape and positional relationship of 2 are the same as those of the flux gate sensor of the first embodiment shown in FIG. 1, FIG. 4, and FIG. Therefore, the fluxgate sensor of FIG. 2 can also achieve the same operation and effect as the fluxgate sensor of the first embodiment.
【0083】図3は本発明の第3の実施の形態を示す断
面図である。基板51上にスパイラル形状の励磁コイル
52と8の字コイル形状の検出コイル53とが同一平面
上に形成されてコイル層C1が形成され、コイル層C1
上に絶縁層54が積層されて多層膜Aが形成される。FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention. On a substrate 51, a spiral excitation coil 52 and a figure-eight coil-shaped detection coil 53 are formed on the same plane to form a coil layer C1, and a coil layer C1 is formed.
An insulating layer 54 is stacked thereon to form a multilayer film A.
【0084】一方、基板55上にスパイラル形状の励磁
コイル56と検出コイル57a及び検出コイル57bと
が同一平面上に形成されているコイル層C2上に絶縁層
58が積層されて多層膜Bが形成される。On the other hand, a multilayer film B is formed by laminating an insulating layer 58 on a coil layer C2 in which a spiral exciting coil 56, a detecting coil 57a and a detecting coil 57b are formed on the same plane on a substrate 55. Is done.
【0085】多層膜Aと多層膜Bを、基板51と基板5
5を対向させ、基板51と基板55の間に磁性層59
a、59bを、挟んで貼り合わせたものが、図3に示さ
れたフラックスゲートセンサである。磁性層59a,5
9bは、励磁コイル52と検出コイル53に重なる位置
に配置される。磁性層59a,59bは、さらに、磁性
層59a及び59bと励磁コイル56が重なり、磁性層
59aと検出コイル57aが重なり、さらに磁性層59
bと検出コイル57bが重なるように、配置される。The multilayer film A and the multilayer film B are
5 and a magnetic layer 59 between the substrate 51 and the substrate 55.
The fluxgate sensor shown in FIG. 3 is obtained by affixing a and 59b. Magnetic layers 59a, 5
9b is arranged at a position overlapping the excitation coil 52 and the detection coil 53. In the magnetic layers 59a and 59b, the magnetic layers 59a and 59b and the excitation coil 56 overlap, the magnetic layer 59a and the detection coil 57a overlap, and the magnetic layers 59a and 59b further overlap.
b and the detection coil 57b are arranged so as to overlap with each other.
【0086】基板51、55、絶縁層54,58はポリ
イミド樹脂などの有機材料あるいはSiO2、Al2O3
などの無機材料で形成されている。The substrates 51 and 55 and the insulating layers 54 and 58 are made of an organic material such as polyimide resin or SiO 2 or Al 2 O 3.
And the like.
【0087】励磁コイル52、56と検出コイル53、
57a,57bはCu、Alなどの導電性材料からな
る。なお、磁性層59a,59bは、後述する軟磁性薄
膜もしくは薄帯によって形成される。The excitation coils 52, 56 and the detection coil 53,
57a and 57b are made of a conductive material such as Cu or Al. Note that the magnetic layers 59a and 59b are formed of a soft magnetic thin film or a ribbon described later.
【0088】図3のフラックスゲートセンサにおいて
も、コイル層C1、磁性層59a、59b、コイル層C
2の形状、位置関係は図1、図4、及び図5に示された
第1の実施の形態のフラックスゲートセンサと同じであ
る。従って、図3のフラックスゲートセンサも、第1の
実施の形態のフラックスゲートセンサと同じ作用・効果
を奏することができる。In the flux gate sensor of FIG. 3, the coil layer C1, the magnetic layers 59a and 59b, and the coil layer C
The shape and positional relationship of 2 are the same as those of the flux gate sensor of the first embodiment shown in FIG. 1, FIG. 4, and FIG. Therefore, the fluxgate sensor of FIG. 3 can also achieve the same operation and effect as the fluxgate sensor of the first embodiment.
【0089】図7は本発明の第4の実施の形態を示す断
面図である。図7に示されたフラックスゲートセンサ
は、基板61上に絶縁層62を介してスパイラル形状の
励磁コイル63と8の字コイル形状の検出コイル64と
が同一平面上に形成されてコイル層C1が形成されてい
る。検出コイル64は、励磁コイル63の内周側に形成
されている。FIG. 7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention. In the fluxgate sensor shown in FIG. 7, a spiral excitation coil 63 and a figure-eight coil detection coil 64 are formed on a substrate 61 via an insulating layer 62 on the same plane, and a coil layer C1 is formed. Is formed. The detection coil 64 is formed on the inner peripheral side of the exciting coil 63.
【0090】さらに、コイル層C1上に絶縁層65を介
して磁性層を形成する磁性層66a,66bが形成され
ている。磁性層66a,66bは、励磁コイル63と検
出コイル64に重なる位置に配置される。磁性層66
a,66b上に絶縁層67が積層されて磁性体66a,
66bが保護される。Further, magnetic layers 66a and 66b forming a magnetic layer are formed on the coil layer C1 with an insulating layer 65 interposed therebetween. The magnetic layers 66a and 66b are arranged at positions overlapping the excitation coil 63 and the detection coil 64. Magnetic layer 66
a, 66b, an insulating layer 67 is laminated on the magnetic body 66a,
66b is protected.
【0091】基板61はガラス、Si、SiO2、Al2
O3などで形成され、絶縁層62、65、67はポリイ
ミド樹脂などの有機材料あるいはSiO2、Al2O3な
どの無機材料で形成されている。The substrate 61 is made of glass, Si, SiO 2 , Al 2
O 3 is formed in such insulating layer 62,65,67 is formed of an inorganic material such as an organic material or SiO 2, Al 2 O 3, such as a polyimide resin.
【0092】励磁コイル63と検出コイル64はCu、
Alなどの導電性材料からなる。なお、磁性層66a,
66bは、後述する軟磁性薄膜もしくは薄帯によって形
成される。The exciting coil 63 and the detecting coil 64 are made of Cu,
It is made of a conductive material such as Al. Note that the magnetic layers 66a,
66b is formed by a soft magnetic thin film or a ribbon described later.
【0093】図7のフラックスゲートセンサは、図1か
ら図3に示されたフラックスゲートセンサとは異なり、
コイル層が1層だけ形成された構造のものである。コイ
ル層C1と磁性層66a,66bの形状、位置関係は、
図4と同じである。The fluxgate sensor of FIG. 7 is different from the fluxgate sensors shown in FIGS.
It has a structure in which only one coil layer is formed. The shape and positional relationship between the coil layer C1 and the magnetic layers 66a and 66b are as follows.
It is the same as FIG.
【0094】図7のフラックスゲートセンサは、検出コ
イル及び励磁コイルの総巻き数が図1から図3のフラッ
クスゲートセンサよりも少なくなる点が異なるが、検出
コイル64及び励磁コイル63を同一平面上で、容易か
つ正確にパターン形成することができること、また、外
部磁界の印加方向を反磁界の影響の少ない方向にするこ
とができることは同じである。The flux gate sensor of FIG. 7 is different from the flux gate sensor of FIGS. 1 to 3 in that the total number of turns of the detection coil and the excitation coil is smaller than that of the flux gate sensor of FIGS. In the same manner, the pattern can be easily and accurately formed, and the direction in which the external magnetic field is applied can be set to a direction less affected by the demagnetizing field.
【0095】外部磁界の方向と大きさを同時に検出する
ために、2軸フラックスゲートセンサが用いられる。本
発明は2軸フラックスゲートセンサを構成することもで
きる。To detect the direction and magnitude of the external magnetic field simultaneously, a two-axis fluxgate sensor is used. The present invention can also constitute a two-axis fluxgate sensor.
【0096】図8は、本発明の第5の実施の形態の2軸
フラックスゲートセンサの磁性層74a、74b、74
c、74d、励磁コイル71、Y軸検出コイル72、及
びX軸検出コイル73を上方から見た平面図である。ま
た、図9は、本発明の第5の実施の形態の2軸フラック
スゲートセンサの励磁コイル75、Y軸検出コイル76
a、76b及びX軸検出コイル77a,77bを下方か
ら見た平面図である。FIG. 8 shows the magnetic layers 74a, 74b, 74 of the biaxial fluxgate sensor according to the fifth embodiment of the present invention.
It is the top view which looked at c, 74d, the excitation coil 71, the Y-axis detection coil 72, and the X-axis detection coil 73 from above. FIG. 9 shows an excitation coil 75 and a Y-axis detection coil 76 of a two-axis fluxgate sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
It is the top view which looked at a, 76b and the X-axis detection coil 77a, 77b from below.
【0097】本発明の第5の実施の形態の2軸フラック
スゲートセンサでは、図8と図9に表された面どうしが
絶縁層を介して対向している。In the biaxial fluxgate sensor according to the fifth embodiment of the present invention, the surfaces shown in FIGS. 8 and 9 face each other via an insulating layer.
【0098】図8のY軸検出コイル72は、第1の検出
コイル72aと第2の検出コイル72bが8の字コイル
形状となるように接続されて形成されている。また、X
軸検出コイル73は、第1の検出コイル73aと第2の
検出コイル73bが8の字コイル形状となるように接続
されて形成されている。The Y-axis detection coil 72 shown in FIG. 8 is formed by connecting a first detection coil 72a and a second detection coil 72b so as to form a figure eight coil. Also, X
The axis detection coil 73 is formed by connecting the first detection coil 73a and the second detection coil 73b so as to form a figure eight coil shape.
【0099】Y軸検出コイル72の第1の検出コイル7
2aは、図9のY軸検出コイル76aと重なり、第2の
検出コイル72bは、図9のY軸検出コイル76bと重
なりあう。また、X軸検出コイル73の第1の検出コイ
ル73aは、図9のX軸検出コイル77aと重なり、第
2の検出コイル73bは、図9のX軸検出コイル77b
と重なりあう。First detection coil 7 of Y-axis detection coil 72
2a overlaps the Y-axis detection coil 76a of FIG. 9, and the second detection coil 72b overlaps the Y-axis detection coil 76b of FIG. Further, the first detection coil 73a of the X-axis detection coil 73 overlaps the X-axis detection coil 77a of FIG. 9, and the second detection coil 73b is the same as the X-axis detection coil 77b of FIG.
Overlap with
【0100】また、Y軸検出コイル72の第1の検出コ
イル72aの端部72a1とY軸検出コイル76aの端
部76a1とが電気的に接続され、また、第2の検出コ
イル72bの端部72b1とY軸検出コイル76bの端
部76b1とが電気的に接続される。従って、Y軸検出
コイル76a、72、76bは直列に接続されている。The end 72a1 of the first detection coil 72a of the Y-axis detection coil 72 is electrically connected to the end 76a1 of the Y-axis detection coil 76a, and the end of the second detection coil 72b. 72b1 and the end 76b1 of the Y-axis detection coil 76b are electrically connected. Therefore, the Y-axis detection coils 76a, 72, 76b are connected in series.
【0101】また、X軸検出コイル73の第1の検出コ
イル73aの端部73a1とX軸検出コイル77aの端
部77a1とが電気的に接続され、また、第2の検出コ
イル73bの端部73b1とX軸検出コイル77bの端
部77b1とが電気的に接続される。従って、X軸検出
コイル77a、73、77bは直列に接続されている。The end 73a1 of the first detection coil 73a of the X-axis detection coil 73 is electrically connected to the end 77a1 of the X-axis detection coil 77a, and the end of the second detection coil 73b is connected to the end 73a1 of the X-axis detection coil 77a. 73b1 and the end 77b1 of the X-axis detection coil 77b are electrically connected. Therefore, the X-axis detection coils 77a, 73, 77b are connected in series.
【0102】また、励磁コイル71の端部71aと励磁
コイル75の端部75aとが、電気接続され、励磁コイ
ル71と75は直列に接続されている。The end 71a of the exciting coil 71 and the end 75a of the exciting coil 75 are electrically connected, and the exciting coils 71 and 75 are connected in series.
【0103】図8に示されるように、磁性層74aは励
磁コイル71の辺71cの上部に配置され、磁性層74
bは励磁コイル71の辺71cに対向する辺71dの上
部に配置されている。磁性層74cは励磁コイル71の
辺71eの上部に配置され、磁性層74dは励磁コイル
71の辺71eに対向する辺71fの上部に配置されて
いる。As shown in FIG. 8, the magnetic layer 74a is disposed above the side 71c of the exciting coil 71,
“b” is arranged above the side 71d opposite to the side 71c of the exciting coil 71. The magnetic layer 74c is arranged above the side 71e of the exciting coil 71, and the magnetic layer 74d is arranged above the side 71f facing the side 71e of the exciting coil 71.
【0104】これらの対向して配置された磁性層74
a、74b、74c、及び74dのそれぞれの下部に第
1の検出コイル72a、第2の検出コイル72b、第1
の検出コイル73a、及び第2の検出コイル73bが重
ねられている。また、磁性層74a、74b、74c、
74dのそれぞれの上部にY軸検出コイル76a、76
b、X軸検出コイル77a、77bが重ねられる。The magnetic layers 74 arranged opposite to each other
a, 74b, 74c, and 74d, a first detection coil 72a, a second detection coil 72b,
And the second detection coil 73b are overlapped. Also, the magnetic layers 74a, 74b, 74c,
The Y-axis detection coils 76a, 76
b, X-axis detection coils 77a and 77b are overlapped.
【0105】また、磁性層74a、74b、74c、及
び74dの上部に、励磁コイル75が重ねられる。The excitation coil 75 is superposed on the magnetic layers 74a, 74b, 74c and 74d.
【0106】なお、交流励磁用の交流電流は、励磁コイ
ル71の端部71bと励磁コイル75の端部75bから
入力され、Y軸方向の出力電圧は、Y軸検出コイル76
aの端部76a2とY軸検出コイル76bの端部76b
2とから取り出され、X軸方向の出力電圧は、X軸検出
コイル77aの端部77a2とX軸検出コイル77bの
端部77b2とから取り出される。The AC current for AC excitation is input from the end 71b of the exciting coil 71 and the end 75b of the exciting coil 75, and the output voltage in the Y-axis direction is
a and the end 76b of the Y-axis detection coil 76b
2 and the output voltage in the X-axis direction is extracted from the end 77a2 of the X-axis detection coil 77a and the end 77b2 of the X-axis detection coil 77b.
【0107】2軸フラックスゲートセンサでは、図8の
任意の方向から外部磁界を印加し、X軸方向及びY軸方
向の出力電圧から基本波の偶数次の高調波成分を抽出し
て、X軸方向及びY軸方向の外部磁界の大きさを検出
し、ベクトル和をとることによって、外部磁界の大きさ
及び方向を検出することができる。In the two-axis flux gate sensor, an external magnetic field is applied from an arbitrary direction shown in FIG. 8, and even-order harmonic components of the fundamental wave are extracted from the output voltages in the X-axis direction and the Y-axis direction. The magnitude and direction of the external magnetic field can be detected by detecting the magnitude of the external magnetic field in the direction and the Y-axis direction and calculating the vector sum.
【0108】なお、前述の磁性層26a、26b、36
a、36b、59a、59b、66a、66b、74
a、74b、74c、74dは、1MHzでの透磁率が
1000以上の磁性材料からなることが好ましい。The above-mentioned magnetic layers 26a, 26b, 36
a, 36b, 59a, 59b, 66a, 66b, 74
It is preferable that a, 74b, 74c, and 74d be made of a magnetic material having a magnetic permeability of 1000 or more at 1 MHz.
【0109】具体的には、磁性層26a、26b、36
a、36b、59a、59b、66a、66b、74
a、74b、74c、74dは、以下に示す軟磁性薄膜
として形成されることができる。More specifically, the magnetic layers 26a, 26b, 36
a, 36b, 59a, 59b, 66a, 66b, 74
a, 74b, 74c, and 74d can be formed as the following soft magnetic thin films.
【0110】1.組成式がFehMiOjで表され、全組
織の50%以上がアモルファス相であり、残部は平均結
晶粒径が30nm以下のbcc構造のFe結晶粒である
軟磁性薄膜。1. A soft magnetic thin film whose composition formula is represented by Fe h M i O j , wherein 50% or more of the entire structure is an amorphous phase, and the remainder is Fe crystal grains having a bcc structure with an average crystal grain size of 30 nm or less.
【0111】ただし、Mは、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Wと希土類元素から選ばれる1種あるいは2
種以上の元素であり、h、i、jはat%で、45≦h
≦70、5≦i≦30、10≦j≦40、h+i+j=
100の関係を満足するものである。Here, M is Ti, Zr, Hf, V, N
one or two selected from b, Ta, W and a rare earth element
H, i, j are at% and 45 ≦ h
≦ 70, 5 ≦ i ≦ 30, 10 ≦ j ≦ 40, h + i + j =
100 are satisfied.
【0112】2.組成式が(Co1-cTc)xMyXzOwで
表され、元素Mの酸化物を多量に含むアモルファス相
と、Coと元素Tを主体とするbcc構造、fcc構造
の1種または2種以上の結晶粒からなる微結晶相が混在
した軟磁性薄膜。[0112] 2. Represented by a compositional formula of (Co 1-c T c) x M y X z O w, and an amorphous phase containing a large amount of oxide of the element M, bcc structure mainly composed of Co and element T, the fcc structure 1 A soft magnetic thin film in which a microcrystalline phase composed of seeds or two or more kinds of crystal grains is mixed.
【0113】ただし、元素Tは、Fe、Niのうちどち
らか一方あるいは両方を含む元素であり、元素Mは、T
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Si,
P,C,W,B,Al,Ga,Geと希土類元素から選
ばれる1種または2種以上の元素であり、Xは、Au,
Ag,Cu,Ru,Rh,Os,Ir,Pt,Pdから
選ばれる1種あるいは2種以上の元素であり、組成比
は、cが、0≦c≦0.7、x,y,z,wは原子%
で、3≦y≦30、0≦z≦20、7≦w≦40、20
≦y+z+w≦60の関係を満足し、残部がxである。Here, the element T is an element containing one or both of Fe and Ni, and the element M is
i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si,
P, C, W, B, Al, Ga, Ge and one or more elements selected from rare earth elements, and X is Au,
Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Pd, and at least one element selected from the group consisting of: 0 ≦ c ≦ 0.7, x, y, z, w is atomic%
Where 3 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ z ≦ 20, 7 ≦ w ≦ 40, 20
<Y + z + w ≦ 60 is satisfied, and the balance is x.
【0114】3.組成式がColTamHfnで表され、
アモルファス相を主体とした軟磁性薄膜。3. Represented by a compositional formula of Co l Ta m Hf n,
Soft magnetic thin film mainly composed of amorphous phase.
【0115】ただし、l、m、nはat%で、70≦l
≦90、5≦m≦21、6.6≦n≦15、1≦m/n
≦2.5の関係を満足するものである。Here, l, m and n are at% and 70 ≦ l
≦ 90, 5 ≦ m ≦ 21, 6.6 ≦ n ≦ 15, 1 ≦ m / n
<2.5 is satisfied.
【0116】この他、Co−Fe−Si−B系のCo基
アモルファス軟磁性薄帯が好ましく用いられる。In addition, Co-Fe-Si-B based Co-based amorphous soft magnetic ribbons are preferably used.
【0117】以下に、図1に示されたフラックスゲート
センサの製造方法を説明する。まず、基板21上に絶縁
層22を介して励磁コイル23をスパイラル形状にパタ
ーン形成し、同時に励磁コイル23の内周側に検出コイ
ル24を、励磁コイル23と同一平面上にパターン形成
してコイル層C1を形成する。励磁コイル23及び検出
コイル24は、メッキ法やスパッタ法などの方法を用い
て形成することができる。また、検出コイル24を励磁
コイル23の外周側に形成してもよい。Hereinafter, a method of manufacturing the fluxgate sensor shown in FIG. 1 will be described. First, an exciting coil 23 is formed in a spiral pattern on a substrate 21 with an insulating layer 22 interposed therebetween. At the same time, a detecting coil 24 is formed on the inner peripheral side of the exciting coil 23 and a pattern is formed on the same plane as the exciting coil 23. The layer C1 is formed. The excitation coil 23 and the detection coil 24 can be formed by using a method such as a plating method or a sputtering method. Further, the detection coil 24 may be formed on the outer peripheral side of the exciting coil 23.
【0118】検出コイル24は、図4に示されるような
8の字コイル形状となるように第1の検出コイル24a
及び第2の検出コイル24bが互いに接続されたものと
して形成される。The first detection coil 24a has a figure-eight coil shape as shown in FIG.
And the second detection coil 24b are formed as connected to each other.
【0119】さらに、コイル層C1上に絶縁層25を介
して磁性層を形成する磁性層26a,26bを、スパッ
タ法やメッキ法などによって形成する。Further, magnetic layers 26a and 26b forming a magnetic layer on the coil layer C1 via the insulating layer 25 are formed by a sputtering method, a plating method, or the like.
【0120】図4に示されるように、磁性層26a及び
26bを、励磁コイル23の対向する辺の上部に配置す
る。また、磁性層26a及び26bを、それぞれ第1の
検出コイル24a及び第2の検出コイル24bの上部に
重ねるように配置する。As shown in FIG. 4, the magnetic layers 26a and 26b are arranged above the opposing sides of the exciting coil 23. In addition, the magnetic layers 26a and 26b are disposed so as to overlap the first detection coil 24a and the second detection coil 24b, respectively.
【0121】さらに、磁性層26a,26b上に絶縁層
27を積層する。この絶縁層27上に、他の励磁コイル
である励磁コイル28と他の検出コイルである検出コイ
ル29a,29bとを同一平面上に、同時にパターン形
成しコイル層C2を形成する。励磁コイル28は、励磁
コイル23と重なる位置に形成される。検出コイル29
a,29bは、検出コイル24と重なるように励磁コイ
ル28の内周側に形成する。Further, an insulating layer 27 is laminated on the magnetic layers 26a and 26b. On the insulating layer 27, the exciting coil 28 as another exciting coil and the detecting coils 29a and 29b as other detecting coils are simultaneously patterned on the same plane to form a coil layer C2. The exciting coil 28 is formed at a position overlapping the exciting coil 23. Detection coil 29
a and 29b are formed on the inner peripheral side of the exciting coil 28 so as to overlap the detection coil 24.
【0122】また、励磁コイル28は、磁性層26a及
び26bの上部に重ねられる。さらに、磁性層26aの
上部に検出コイル29aが、磁性層26bの上部に検出
コイル29bが重ねられる。The excitation coil 28 is overlaid on the magnetic layers 26a and 26b. Further, the detection coil 29a is overlaid on the magnetic layer 26a, and the detection coil 29b is overlaid on the magnetic layer 26b.
【0123】なお、絶縁層27を積層したところで、そ
れ以上のコイル層の積層をしないようにすると図7のフ
ラックスゲートセンサになる。It should be noted that when the insulating layer 27 is laminated and the coil layer is not laminated any further, the flux gate sensor shown in FIG. 7 is obtained.
【0124】また、検出コイル24及び検出コイル29
a並びに検出コイル24及び検出コイル29bとを接続
するための接続層(図示せず)を、絶縁層25及び27
に形成し、検出コイル29a、24、29bは直列に接
続する。The detection coil 24 and the detection coil 29
a and a connection layer (not shown) for connecting the detection coil 24 and the detection coil 29b to the insulating layers 25 and 27.
And the detection coils 29a, 24 and 29b are connected in series.
【0125】また、励磁コイル23及び励磁コイル28
と接続するための接続層(図示せず)も絶縁層25及び
27に形成し、励磁コイル23と28を直列に接続す
る。さらに、コイル層C2を、絶縁層30によって覆
う。The exciting coil 23 and the exciting coil 28
A connection layer (not shown) for connecting to the coils is also formed on the insulating layers 25 and 27, and the exciting coils 23 and 28 are connected in series. Further, the coil layer C2 is covered with the insulating layer 30.
【0126】基板21はガラス、Si、SiO2、Al2
O3などで形成され、絶縁層22、25、27、30は
ポリイミド樹脂などの有機材料あるいはSiO2、Al2
O3などの無機材料で形成されている。The substrate 21 is made of glass, Si, SiO 2 , Al 2
O 3 is formed in such insulating layers 22,25,27,30 organic material or SiO 2, such as a polyimide resin, Al 2
It is formed of an inorganic material such as O 3 .
【0127】励磁コイル23、28と検出コイル24、
29a,29bはCu、Alなどの導電性材料からな
る。The exciting coils 23, 28 and the detecting coil 24,
Reference numerals 29a and 29b are made of a conductive material such as Cu or Al.
【0128】なお、磁性層26a,26bは、後述する
軟磁性薄膜もしくは薄帯によって形成される。Incidentally, the magnetic layers 26a and 26b are formed of a soft magnetic thin film or a ribbon described later.
【0129】図2に示されたフラックスゲートセンサの
製造方法を説明する。まず、基板31上に絶縁層32を
介してスパイラル形状の励磁コイル33と、検出コイル
34とを同一平面上に同時にパターン形成し、コイル層
C1を形成する。励磁コイル33及び検出コイル34
は、メッキ法やスパッタ法などの方法を用いて形成する
ことができる。また、検出コイル34を励磁コイル33
の外周側に形成してもよい。A method for manufacturing the fluxgate sensor shown in FIG. 2 will be described. First, a spiral excitation coil 33 and a detection coil 34 are simultaneously patterned on a substrate 31 via an insulating layer 32 on the same plane to form a coil layer C1. Excitation coil 33 and detection coil 34
Can be formed by a method such as a plating method or a sputtering method. Further, the detection coil 34 is connected to the exciting coil 33.
May be formed on the outer peripheral side of the.
【0130】検出コイル34は、図4に示されるような
8の字コイル形状となるように形成される。The detection coil 34 is formed so as to have a figure eight coil shape as shown in FIG.
【0131】さらに、コイル層C1上に絶縁層35を介
して磁性層を形成する磁性層36a,36bをスパッタ
法やメッキ法などによって形成する。Further, on the coil layer C1, the magnetic layers 36a and 36b forming the magnetic layer via the insulating layer 35 are formed by a sputtering method, a plating method, or the like.
【0132】磁性層36a及び36bは、図1のフラッ
クスゲートセンサと同様に励磁コイル33の対向する辺
の上部に重ねて形成し、さらに、検出コイル34の上部
に重ねるように配置する。The magnetic layers 36a and 36b are formed so as to overlap on the opposite side of the exciting coil 33 similarly to the flux gate sensor in FIG.
【0133】磁性層36a,36bを形成した後、磁性
層36a,36bの隙間を絶縁材料37によって埋めて
多層膜Aを形成する。After the formation of the magnetic layers 36a and 36b, the gap between the magnetic layers 36a and 36b is filled with an insulating material 37 to form a multilayer film A.
【0134】一方、他の基板である基板38上に絶縁層
39を介して他の励磁コイルである励磁コイル40と他
の検出コイルである検出コイル41a,41bとを、同
一平面上に、同時にパターン形成しコイル層C2を形成
する。励磁コイル40及び検出コイル41a,41b
は、メッキ法やスパッタ法などの方法を用いて形成する
ことができる。コイル層C2上に絶縁層42が積層して
多層膜Bを形成する。On the other hand, an excitation coil 40 as another excitation coil and detection coils 41a and 41b as other detection coils are simultaneously placed on a substrate 38 as another substrate via an insulating layer 39 on the same plane. The pattern is formed to form the coil layer C2. Excitation coil 40 and detection coils 41a and 41b
Can be formed by a method such as a plating method or a sputtering method. The insulating layer 42 is laminated on the coil layer C2 to form the multilayer film B.
【0135】さらに、多層膜Aと多層膜Bを、磁性層3
6a,36bと絶縁層42とを対向させて貼り合わせ、
図2に示されたフラックスゲートセンサを形成する。Further, the multilayer film A and the multilayer film B are
6a and 36b and the insulating layer 42 are bonded to face each other,
The flux gate sensor shown in FIG. 2 is formed.
【0136】なお、多層膜Aと多層膜Bとを貼り合わせ
るとき、励磁コイル33を励磁コイル40に重ねあわ
せ、さらに、検出コイル41a,41bを、検出コイル
34に重ねあわせる。When the multilayer film A and the multilayer film B are bonded, the excitation coil 33 is superimposed on the excitation coil 40, and the detection coils 41a and 41b are superimposed on the detection coil.
【0137】また、磁性層36a及び36bと励磁コイ
ル40が重なり、磁性層36aと検出コイル41aが重
なり、さらに磁性層36bと検出コイル41bが重なる
ように多層膜Aと多層膜Bを貼り合わせる。The multilayer films A and B are bonded so that the magnetic layers 36a and 36b and the excitation coil 40 overlap, the magnetic layer 36a and the detection coil 41a overlap, and the magnetic layer 36b and the detection coil 41b overlap.
【0138】また、検出コイル34及び検出コイル41
a並びに検出コイル34及び検出コイル41bとを接続
するための接続層(図示せず)を、絶縁層35、絶縁材
料37、及び絶縁層42に形成し、検出コイル41a、
34、41bを直列に接続する。The detection coil 34 and the detection coil 41
a, and a connection layer (not shown) for connecting the detection coil 34 and the detection coil 41b to the insulating layer 35, the insulating material 37, and the insulating layer 42.
34 and 41b are connected in series.
【0139】また、励磁コイル33及び励磁コイル40
と接続するための接続層(図示せず)も絶縁層35、絶
縁材料37、及び絶縁層42に形成し、励磁コイル33
と励磁コイル40を直列に接続する。The exciting coil 33 and the exciting coil 40
A connection layer (not shown) for connecting to the excitation coil 33 is also formed on the insulating layer 35, the insulating material 37, and the insulating layer 42.
And the exciting coil 40 are connected in series.
【0140】基板31、38はガラス、Si、Si
O2、Al2O3などで形成され、絶縁層32、35、3
9、42、及び絶縁材料37はポリイミド樹脂などの有
機材料あるいはSiO2、Al2O3などの無機材料で形
成されている。The substrates 31, 38 are made of glass, Si, Si
O 2 , Al 2 O 3, etc., insulating layers 32, 35, 3
9, 42 and the insulating material 37 are formed of an organic material such as a polyimide resin or an inorganic material such as SiO 2 or Al 2 O 3 .
【0141】励磁コイル33、40と検出コイル34、
41a,41bはCu、Alなどの導電性材料からな
る。The excitation coils 33, 40 and the detection coil 34,
41a and 41b are made of a conductive material such as Cu or Al.
【0142】なお、磁性層36a,36bは、後述する
軟磁性薄膜もしくは薄帯によって形成される。Note that the magnetic layers 36a and 36b are formed of a soft magnetic thin film or a ribbon described later.
【0143】図3に示されたフラックスゲートセンサの
製造方法を説明する。基板51上にスパイラル形状の励
磁コイル52と、検出コイル53とを同一平面上に、同
時にパターン形成し、コイル層C1を形成する。コイル
層C1上に絶縁層54を積層して多層膜Aを形成する。A method for manufacturing the flux gate sensor shown in FIG. 3 will be described. A spiral excitation coil 52 and a detection coil 53 are simultaneously patterned on a substrate 51 on the same plane to form a coil layer C1. The multilayer film A is formed by laminating the insulating layer 54 on the coil layer C1.
【0144】励磁コイル52及び検出コイル53は、メ
ッキ法やスパッタ法などの方法を用いて形成することが
できる。また、検出コイル53を励磁コイル52の外周
側に形成してもよい。The excitation coil 52 and the detection coil 53 can be formed by a method such as a plating method or a sputtering method. Further, the detection coil 53 may be formed on the outer peripheral side of the exciting coil 52.
【0145】検出コイル53は、図4に示されるような
8の字コイル形状となるように形成される。The detecting coil 53 is formed so as to have a figure eight coil shape as shown in FIG.
【0146】一方、基板55上に他の励磁コイルである
励磁コイル56をスパイラル形状にパターン形成し、同
時に検出コイル57a,57bを励磁コイル56と同一
平面上にパターン形成してコイル層C2を形成する。コ
イル層C2上に絶縁層58を積層して多層膜Bを形成す
る。On the other hand, the exciting coil 56 as another exciting coil is formed in a spiral pattern on the substrate 55, and at the same time, the detecting coils 57a and 57b are formed on the same plane as the exciting coil 56 to form the coil layer C2. I do. An insulating layer 58 is stacked on the coil layer C2 to form a multilayer film B.
【0147】多層膜Aと多層膜Bを、基板51と基板5
5を対向させ、基板51と基板55の間に磁性層59
a、59bを挟んで貼り合わせて、図3のフラックスゲ
ートセンサを形成する。The multilayer film A and the multilayer film B are
5 and a magnetic layer 59 between the substrate 51 and the substrate 55.
The fluxgate sensor of FIG. 3 is formed by bonding the substrates a and 59b.
【0148】多層膜Aと多層膜Bとを貼り合わせると
き、磁性層59a及び59bが、図1のフラックスゲー
トセンサと同様に励磁コイル52の対向する辺の上部に
重なるようにする。さらに、磁性層59a及び59bが
検出コイル53の上部に重なるようにする。When the multilayer film A and the multilayer film B are bonded, the magnetic layers 59a and 59b are made to overlap with the upper side of the opposite side of the exciting coil 52 similarly to the flux gate sensor of FIG. Further, the magnetic layers 59a and 59b are made to overlap the upper part of the detection coil 53.
【0149】また、磁性層59a及び59bと励磁コイ
ル56が重なり、磁性層59aと検出コイル57aが重
なり、さらに磁性層59bと検出コイル57bが重なる
ようにする。The magnetic layers 59a and 59b and the excitation coil 56 overlap, the magnetic layer 59a and the detection coil 57a overlap, and the magnetic layer 59b and the detection coil 57b overlap.
【0150】また、多層膜Aと多層膜Bとを貼り合わせ
るとき、励磁コイル56を励磁コイル52に重ねあわ
せ、さらに、検出コイル57a,57bを、検出コイル
53に重ねあわせる。When the multilayer film A and the multilayer film B are bonded, the exciting coil 56 is superposed on the exciting coil 52, and the detection coils 57a and 57b are superposed on the detection coil 53.
【0151】また、検出コイル53及び検出コイル57
a並びに検出コイル53及び検出コイル57bとを接続
するための接続層(図示せず)を、絶縁層51及び絶縁
層55に形成し、検出コイル57a、53、57bを直
列に接続する。The detection coil 53 and the detection coil 57
a, a connection layer (not shown) for connecting the detection coil 53 and the detection coil 57b is formed on the insulating layer 51 and the insulating layer 55, and the detection coils 57a, 53, and 57b are connected in series.
【0152】また、励磁コイル52及び励磁コイル56
を接続するための接続層(図示せず)も基板51及び基
板55に形成し、励磁コイル52と励磁コイル56を直
列に接続する。The excitation coil 52 and the excitation coil 56
Are also formed on the substrate 51 and the substrate 55, and the exciting coil 52 and the exciting coil 56 are connected in series.
【0153】基板51、55、絶縁層54,58はポリ
イミド樹脂などの有機材料あるいはSiO2、Al2O3
などの無機材料で形成されている。The substrates 51 and 55 and the insulating layers 54 and 58 are made of an organic material such as polyimide resin or SiO 2 or Al 2 O 3.
And the like.
【0154】励磁コイル52、56と検出コイル53、
57a,57bはCu、Alなどの導電性材料からな
る。The exciting coils 52, 56 and the detecting coil 53,
57a and 57b are made of a conductive material such as Cu or Al.
【0155】なお、磁性層59a,59bは、後述する
軟磁性薄膜もしくは薄帯によって形成される。Incidentally, the magnetic layers 59a and 59b are formed of a soft magnetic thin film or a ribbon described later.
【0156】また、図1から図3及び図7のフラックス
ゲートセンサのコイル層C1及びC2を図8及び図9に
示された2軸フラックスゲートセンサ用のコイルで形成
し、磁性層を図8に示された配置で形成するようにする
と、外部磁界の方向と大きさを検出できる2軸フラック
スゲートセンサを形成できる。Further, the coil layers C1 and C2 of the flux gate sensor shown in FIGS. 1 to 3 and 7 are formed by the coil for the biaxial flux gate sensor shown in FIGS. 8 and 9, and the magnetic layer is formed as shown in FIG. In this case, a two-axis fluxgate sensor capable of detecting the direction and magnitude of the external magnetic field can be formed.
【0157】なお、前述の磁性層26a、26b、36
a、36b、59a、59b、66a、66b、74
a、74b、74c、74dは、1MHzでの透磁率が
1000以上の磁性材料で形成することが好ましい。The above-described magnetic layers 26a, 26b, 36
a, 36b, 59a, 59b, 66a, 66b, 74
It is preferable that a, 74b, 74c, and 74d be formed of a magnetic material having a magnetic permeability of 1 or more at 1 MHz.
【0158】具体的には、磁性層26a、26b、36
a、36b、59a、59b、66a、66b、74
a、74b、74c、74dは、以下に示す軟磁性薄膜
として形成できる。More specifically, the magnetic layers 26a, 26b, 36
a, 36b, 59a, 59b, 66a, 66b, 74
a, 74b, 74c and 74d can be formed as the following soft magnetic thin films.
【0159】1.組成式がFehMiOjで表され、全組
織の50%以上がアモルファス相であり、残部は平均結
晶粒径が30nm以下のbcc構造のFe結晶粒である
軟磁性薄膜。1. A soft magnetic thin film whose composition formula is represented by Fe h M i O j , wherein 50% or more of the entire structure is an amorphous phase, and the remainder is Fe crystal grains having a bcc structure with an average crystal grain size of 30 nm or less.
【0160】ただし、Mは、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Wと希土類元素から選ばれる1種あるいは2
種以上の元素であり、h、i、jはat%で、45≦h
≦70、5≦i≦30、10≦j≦40、h+i+j=
100の関係を満足するものである。However, M is Ti, Zr, Hf, V, N
one or two selected from b, Ta, W and a rare earth element
H, i, j are at% and 45 ≦ h
≦ 70, 5 ≦ i ≦ 30, 10 ≦ j ≦ 40, h + i + j =
100 are satisfied.
【0161】2.組成式が(Co1-cTc)xMyXzOwで
表され、元素Mの酸化物を多量に含むアモルファス相
と、Coと元素Tを主体とするbcc構造、fcc構造
の1種または2種以上の結晶粒からなる微結晶相が混在
した軟磁性薄膜。[0161] 2. Represented by a compositional formula of (Co 1-c T c) x M y X z O w, and an amorphous phase containing a large amount of oxide of the element M, bcc structure mainly composed of Co and element T, the fcc structure 1 A soft magnetic thin film in which a microcrystalline phase composed of seeds or two or more kinds of crystal grains is mixed.
【0162】ただし、元素Tは、Fe、Niのうちどち
らか一方あるいは両方を含む元素であり、元素Mは、T
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Si,
P,C,W,B,Al,Ga,Geと希土類元素から選
ばれる1種または2種以上の元素であり、Xは、Au,
Ag,Cu,Ru,Rh,Os,Ir,Pt,Pdから
選ばれる1種あるいは2種以上の元素であり、組成比
は、cが、0≦c≦0.7、x,y,z,wは原子%
で、3≦y≦30、0≦z≦20、7≦w≦40、20
≦y+z+w≦60の関係を満足し、残部がxである。The element T is an element containing one or both of Fe and Ni, and the element M is
i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si,
P, C, W, B, Al, Ga, Ge and one or more elements selected from rare earth elements, and X is Au,
Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Pd, and at least one element selected from the group consisting of: 0 ≦ c ≦ 0.7, x, y, z, w is atomic%
Where 3 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ z ≦ 20, 7 ≦ w ≦ 40, 20
<Y + z + w ≦ 60 is satisfied, and the balance is x.
【0163】3.組成式がColTamHfnで表され、
アモルファス相を主体とした軟磁性薄膜。ただし、l、
m、nはat%で、70≦l≦90、5≦m≦21、
6.6≦n≦15、1≦m/n≦2.5の関係を満足す
るものである。3. Represented by a compositional formula of Co l Ta m Hf n,
Soft magnetic thin film mainly composed of amorphous phase. Where l,
m and n are at%, 70 ≦ l ≦ 90, 5 ≦ m ≦ 21,
It satisfies the relationship of 6.6 ≦ n ≦ 15 and 1 ≦ m / n ≦ 2.5.
【0164】この他、Co−Fe−Si−B系のCo基
アモルファス軟磁性薄帯を使用してもよい。In addition, a Co-based amorphous soft magnetic ribbon based on Co-Fe-Si-B may be used.
【0165】本発明のフラックスゲートセンサは、地磁
気の測定や空中探査などに広く利用できる。具体的に
は、磁気探傷、回転体の位置及び角度測定、変位測定、
車両検出、鉄片探知、電流測定、残留磁気測定などに用
いることができる。The fluxgate sensor of the present invention can be widely used for measurement of geomagnetism, aerial exploration, and the like. Specifically, magnetic flaw detection, position and angle measurement of the rotating body, displacement measurement,
It can be used for vehicle detection, iron piece detection, current measurement, remanence measurement, and the like.
【0166】[0166]
【実施例】図10は、フラックスゲートセンサを用いて
外部磁界を検出する装置のブロック図である。基本周波
数の交流電源80がアンプ81を介してフラックスゲー
トセンサ82に励磁用の交流電流を供給し、フラックス
ゲートセンサの励磁方向に外部磁界Hexが印加され
る。フラックスゲートセンサの出力は差動電圧として取
り出され、バンドパスフィルター83によって、基本周
波数に対する偶数次の高調波成分のみを取り出す。基本
周波数に対する偶数次の高調波成分の大きさが外部磁界
の大きさに対応する。FIG. 10 is a block diagram of an apparatus for detecting an external magnetic field using a flux gate sensor. An AC power supply 80 at the fundamental frequency supplies an AC current for excitation to the flux gate sensor 82 via the amplifier 81, and an external magnetic field Hex is applied in the excitation direction of the flux gate sensor. The output of the flux gate sensor is extracted as a differential voltage, and the band-pass filter 83 extracts only the even-order harmonic component with respect to the fundamental frequency. The magnitude of the even-order harmonic component with respect to the fundamental frequency corresponds to the magnitude of the external magnetic field.
【0167】図11は、図1に示された本発明のフラッ
クスゲートセンサを用いて図10の装置を構成し、外部
磁界の検出を行なった結果を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the result of detecting the external magnetic field by configuring the apparatus of FIG. 10 using the fluxgate sensor of the present invention shown in FIG.
【0168】励磁用の交流電流の周波数(基本周波数)
を5.6MHzとし、励磁電流振幅を20mA、40m
A、60mAと変化させた。Frequency of AC current for excitation (fundamental frequency)
Is 5.6 MHz, and the excitation current amplitude is 20 mA, 40 m
A, was changed to 60 mA.
【0169】図11より交流電流が大きくなるにつれて
出力が大きくなっていることが分かる。励磁電流振幅が
60mAのときの感度は約0.006(V・m/A)で
ある。It can be seen from FIG. 11 that the output increases as the alternating current increases. The sensitivity when the exciting current amplitude is 60 mA is about 0.006 (Vm / A).
【0170】[0170]
【発明の効果】以上詳細に説明した本発明によれば、前
記検出コイルは前記励磁コイルと同一平面上に形成され
ているので、検出コイル及び励磁コイルを、段差を持た
せた構造で形成する必要が無くなる。従って、前記検出
コイル及び前記励磁コイルの形成が容易になり、正確に
パターン形成することが可能になるので、製造上の誤差
を小さくでき、不良品の発生率を抑えることができる。According to the present invention described in detail above, since the detection coil is formed on the same plane as the excitation coil, the detection coil and the excitation coil are formed in a structure having a step. There is no need. Accordingly, the detection coil and the excitation coil can be easily formed, and the pattern can be accurately formed, so that a manufacturing error can be reduced and a defective product occurrence rate can be suppressed.
【0171】また、本発明では、前記励磁コイルがスパ
イラル形状で形成されており、さらに前記磁性層が、前
記励磁コイルの上部または下部に形成されているので、
前記磁性層は前記励磁コイルから発生する磁界によって
面方向に励磁される。従って、検出対象の外部磁界が前
記磁性層の面方向に印加されたときに、最も外部磁界の
検出感度が高くなる。前記磁性層の面方向は最も反磁界
係数が低くなる方向なので、外部磁界が前記磁性層の面
方向に印加されたときの反磁界の影響は小さく、外部磁
界の検出感度を向上させることができる。In the present invention, the exciting coil is formed in a spiral shape, and the magnetic layer is formed above or below the exciting coil.
The magnetic layer is excited in a plane direction by a magnetic field generated from the excitation coil. Therefore, when an external magnetic field to be detected is applied in the surface direction of the magnetic layer, the detection sensitivity of the external magnetic field is highest. Since the plane direction of the magnetic layer is the direction in which the demagnetizing coefficient is the lowest, the influence of the demagnetizing field when an external magnetic field is applied in the plane direction of the magnetic layer is small, and the detection sensitivity of the external magnetic field can be improved. .
【図1】 本発明の第1の実施の形態を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第2の実施の形態を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第3の実施の形態を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
【図4】 図1のフラックスゲートセンサの磁性層26
a、26b、励磁コイル23、及び検出コイル24を図
1の上方から見た平面図。FIG. 4 is a magnetic layer 26 of the flux gate sensor of FIG.
a, 26b, the excitation coil 23, and the detection coil 24 seen from above in FIG.
【図5】 図1のフラックスゲートセンサの励磁コイル
28及び検出コイル29a,29bを図1の下方から見
た平面図。5 is a plan view of the excitation coil 28 and detection coils 29a and 29b of the flux gate sensor of FIG. 1 as viewed from below in FIG.
【図6】 図1のフラックスゲートセンサに図示X方向
から外部磁界Hexを印加したときのある瞬間における
状態図。FIG. 6 is a state diagram at a certain moment when an external magnetic field Hex is applied to the flux gate sensor of FIG. 1 from the X direction in the drawing.
【図7】 本発明の第4の実施の形態を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
【図8】 2軸フラックスゲートセンサの磁性層、励磁
コイル、及び検出コイルを上方から見た平面図。FIG. 8 is a plan view of the magnetic layer, the excitation coil, and the detection coil of the two-axis fluxgate sensor as viewed from above.
【図9】 2軸フラックスゲートセンサの磁性層、励磁
コイル、及び検出コイルを下方から見た平面図。FIG. 9 is a plan view of the magnetic layer, the excitation coil, and the detection coil of the two-axis flux gate sensor as viewed from below.
【図10】 フラックスゲートセンサを用いて外部磁界
を検出する回路のブロック図。FIG. 10 is a block diagram of a circuit for detecting an external magnetic field using a flux gate sensor.
【図11】 本発明のフラックスゲートセンサを用いて
外部磁界を検出した結果を示すグラフ。FIG. 11 is a graph showing the result of detecting an external magnetic field using the fluxgate sensor of the present invention.
【図12】 フラックスゲートセンサの概念図。FIG. 12 is a conceptual diagram of a flux gate sensor.
【図13】 フラックスゲートセンサによる磁界検出の
原理を説明するための図。FIG. 13 is a view for explaining the principle of magnetic field detection by a flux gate sensor.
【図14】 フラックスゲートセンサによる磁界検出の
原理を説明するための図。FIG. 14 is a view for explaining the principle of magnetic field detection by a flux gate sensor.
【図15】 従来のフラックスゲートセンサ。FIG. 15 shows a conventional fluxgate sensor.
【図16】 従来のフラックスゲートセンサ。FIG. 16 shows a conventional fluxgate sensor.
21 基板 22、25、27、30 絶縁層 23、28 励磁コイル 24、29a、29b 検出コイル 26a、26b 磁性層 C1、C2 コイル層 Hex 外部磁界 21 Substrate 22, 25, 27, 30 Insulating layer 23, 28 Exciting coil 24, 29a, 29b Detection coil 26a, 26b Magnetic layer C1, C2 Coil layer Hex External magnetic field
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 義人 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 畑内 隆史 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshito Sasaki 1-7 Yukitani Otsukacho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Hatanai 1-7 Yukitani-Otsukacho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd.
Claims (26)
る励磁コイルと、前記誘導磁界が流れる磁性層と、前記
磁性層を介して流れる誘導磁界によって電圧が誘起され
る検出コイルとを有するフラックスゲートセンサにおい
て、 前記励磁コイルは、基板上にスパイラル形状に巻回され
て形成されており、前記検出コイルは前記励磁コイルの
内周側または外周側の同一平面上に形成されて前記励磁
コイルとともにコイル層を形成しており、さらに前記磁
性層が、前記励磁コイルおよび前記検出コイルの上部ま
たは下部に形成されていることを特徴とするフラックス
ゲートセンサ。1. A flux comprising: an excitation coil to which an alternating current flows to generate an induction magnetic field; a magnetic layer through which the induction magnetic field flows; and a detection coil whose voltage is induced by the induction magnetic field flowing through the magnetic layer. In the gate sensor, the excitation coil is formed by being wound on a substrate in a spiral shape, and the detection coil is formed on the same plane on the inner peripheral side or the outer peripheral side of the excitation coil, and is formed together with the excitation coil. A flux gate sensor, wherein a coil layer is formed, and the magnetic layer is formed above or below the excitation coil and the detection coil.
なるコイル層が、前記磁性層の上下に形成されている請
求項1に記載のフラックスゲートセンサ。2. The flux gate sensor according to claim 1, wherein a coil layer including the excitation coil and the detection coil is formed above and below the magnetic layer.
および前記検出コイルどうしがそれぞれ直列に接続され
ている請求項2に記載のフラックスゲートセンサ。3. The excitation coils positioned above and below each other,
The fluxgate sensor according to claim 2, wherein the detection coils are connected in series with each other.
前記磁性層が、前記励磁コイル及び前記検出コイルに重
なる位置に配置されている請求項1ないし3のいずれか
に記載のフラックスゲートセンサ。4. The flux gate sensor according to claim 1, wherein a plurality of the magnetic layers are provided, and each of the magnetic layers is arranged at a position overlapping the excitation coil and the detection coil.
の前記平面上で対向する部分の上部または下部に前記複
数の磁性層のそれぞれが重ねられており、前記励磁コイ
ルの内周側または外周側に形成された複数の前記検出コ
イルが共に同じ巻き方向に形成されて、それぞれの前記
検出コイルが別々の前記磁性層に対向している請求項4
に記載のフラックスゲートセンサ。5. The plurality of magnetic layers are superimposed on an upper or lower portion of a portion of the exciting coil wound in a plane and opposed on the plane, and the inner or outer periphery of the exciting coil is provided. 5. The plurality of detection coils formed on the side are formed in the same winding direction, and each of the detection coils faces a different one of the magnetic layers.
7. A fluxgate sensor according to item 1.
形状となるように互いに接続されている請求項5に記載
のフラックスゲートセンサ。6. The fluxgate sensor according to claim 5, wherein the plurality of detection coils are connected to each other so as to form a figure-eight coil shape.
の前記平面上で対向する部分の内周側あるいは外周側に
前記検出コイルが一対、前記励磁コイルが前記平面上で
対向する他の部分の内周側あるいは外周側にさらに前記
検出コイルが一対設けられている請求項5または6に記
載のフラックスゲートセンサ。7. A pair of the detection coil on an inner peripheral side or an outer peripheral side of a portion of the exciting coil formed in a plane and opposed on the plane, and another portion of the exciting coil opposed on the plane. The fluxgate sensor according to claim 5, wherein a pair of the detection coils is further provided on the inner peripheral side or the outer peripheral side of the sensor.
000以上の磁性材料からなる請求項1ないし7のいず
れかに記載のフラックスゲートセンサ。8. The magnetic layer has a magnetic permeability of 1 at 1 MHz.
The fluxgate sensor according to any one of claims 1 to 7, comprising at least 000 magnetic materials.
表され、全組織の50%以上がアモルファス相であり、
残部は平均結晶粒径が30nm以下のbcc構造のFe
結晶粒である軟磁性薄膜として形成されている請求項1
ないし8のいずれかに記載のフラックスゲートセンサ。
ただし、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W
と希土類元素から選ばれる1種あるいは2種以上の元素
であり、h、i、jはat%で、45≦h≦70、5≦
i≦30、10≦j≦40、h+i+j=100の関係
を満足するものである。Wherein said magnetic layer is represented by a compositional formula of Fe h M i O j, over 50% of the total tissue is amorphous phase,
The remainder is Fe of a bcc structure having an average crystal grain size of 30 nm or less.
2. A soft magnetic thin film formed of crystal grains.
9. The flux gate sensor according to any one of claims 8 to 8.
Here, M is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W
And one or more elements selected from rare earth elements, and h, i, and j are at% and 45 ≦ h ≦ 70, 5 ≦
i ≦ 30, 10 ≦ j ≦ 40, and h + i + j = 100.
1-cTc)xMyXzOwで表され、元素Mの酸化物を多量に
含むアモルファス相と、Coと元素Tを主体とするbc
c構造、fcc構造の1種または2種以上の結晶粒から
なる微結晶相が混在した軟磁性薄膜として形成されてい
る請求項1ないし8のいずれかに記載のフラックスゲー
トセンサ。ただし、元素Tは、Fe、Niのうちどちら
か一方あるいは両方を含む元素であり、元素Mは、T
i,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,Si,
P,C,W,B,Al,Ga,Geと希土類元素から選
ばれる1種または2種以上の元素であり、Xは、Au,
Ag,Cu,Ru,Rh,Os,Ir,Pt,Pdから
選ばれる1種あるいは2種以上の元素であり、組成比
は、cが、0≦c≦0.7、x,y,z,wは原子%
で、3≦y≦30、0≦z≦20、7≦w≦40、20
≦y+z+w≦60の関係を満足し、残部がxである。10. The magnetic layer has a composition formula (Co)
1-c T c) x M y X z O w is represented by, and an amorphous phase containing a large amount of oxide of the element M, bc composed mainly of Co and element T
The fluxgate sensor according to any one of claims 1 to 8, wherein the fluxgate sensor is formed as a soft magnetic thin film in which a microcrystalline phase composed of one or more kinds of crystal grains having a c structure and an fcc structure is mixed. Here, the element T is an element containing one or both of Fe and Ni, and the element M is
i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Si,
P, C, W, B, Al, Ga, Ge and one or more elements selected from rare earth elements, and X is Au,
Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, Pd, and at least one element selected from the group consisting of: 0 ≦ c ≦ 0.7, x, y, z, w is atomic%
Where 3 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ z ≦ 20, 7 ≦ w ≦ 40, 20
<Y + z + w ≦ 60 is satisfied, and the balance is x.
fnで表され、アモルファス相を主体とした軟磁性薄膜
として形成されている請求項1ないし8のいずれかに記
載のフラックスゲートセンサ。ただし、l、m、nはa
t%で、70≦l≦90、5≦m≦21、6.6≦n≦
15、1≦m/n≦2.5の関係を満足するものであ
る。Wherein said magnetic layer has a composition formula Co l Ta m H
It is represented by f n, fluxgate sensor according to any one of claims 1 to 8 is formed as a soft magnetic thin film mainly composed of amorphous phases. Where l, m and n are a
At t%, 70 ≦ l ≦ 90, 5 ≦ m ≦ 21, 6.6 ≦ n ≦
15, 1 ≦ m / n ≦ 2.5.
パイラル形状に巻回して形成する工程と、(b)前記励
磁コイルの内周側または外周側の同一平面上に前記検出
コイルを形成する工程と、(c)前記励磁コイルおよび
前記検出コイルからなるコイル層の上層に磁性層を積層
する工程と、を有することを特徴とするフラックスゲー
トセンサの製造方法。12. A step of forming the exciting coil on a substrate by winding the same in a spiral shape, and (b) forming the detecting coil on the same plane on the inner peripheral side or outer peripheral side of the excitation coil. And (c) laminating a magnetic layer on a coil layer comprising the excitation coil and the detection coil.
磁性層上に、他の励磁コイルをスパイラル形状に巻回し
て形成する工程と、(e)前記他の励磁コイルの内周側
または外周側の同一平面上に他の検出コイルを前記磁性
層と重なるように形成する工程と、を有する請求項12
に記載のフラックスゲートセンサの製造方法。13. After the step (c), (d) forming another exciting coil in a spiral shape on the magnetic layer, and (e) inner circumference of the other exciting coil. 13. A step of forming another detection coil on the same plane on the side or the outer side so as to overlap with the magnetic layer.
3. The method for manufacturing a fluxgate sensor according to item 1.
基板上に、他の励磁コイルをスパイラル形状に巻回して
形成する工程と、(g)前記他の励磁コイルの内周側ま
たは外周側の同一平面上に他の検出コイルを形成する工
程と、(h)前記他の励磁コイルと他の検出コイルの上
層に絶縁層を積層する工程と、(i)前記(c)の工程
で形成された磁性層と、前記(h)の工程で形成された
前記絶縁層とを、前記他の励磁コイルと前記他の検出コ
イルが前記磁性層と重なるように、貼り合わせる工程
と、を有する請求項12に記載のフラックスゲートセン
サの製造方法。14. After the step (c), (f) forming another exciting coil on another substrate by winding it in a spiral shape; and (g) forming an inner periphery of the other exciting coil. Forming another detection coil on the same plane on the side or outer circumference side, (h) laminating an insulating layer on the other excitation coil and another detection coil, and (i) the above (c). Bonding the magnetic layer formed in the step and the insulating layer formed in the step (h) such that the other excitation coil and the other detection coil overlap the magnetic layer. The method for manufacturing a flux gate sensor according to claim 12, comprising:
基板上に、他の励磁コイルをスパイラル形状に巻回して
形成する工程と、(k)前記他の励磁コイルの内周側ま
たは外周側の同一平面上に他の検出コイルを形成する工
程と、(l)前記基板と前記他の基板の間に磁性層を挟
み込ませ、前記(a)の工程で形成された前記励磁コイ
ルおよび前記(b)の工程で形成された前記検出コイル
と、前記(j)の工程で形成された前記他の励磁コイル
および前記(k)の工程で形成された前記他の検出コイ
ルとが、前記磁性層に重なるように、前記基板と前記他
の基板とを貼り合わせる工程と、を有する請求項12に
記載のフラックスゲートセンサの製造方法。15. After the step (b), (j) a step of winding another exciting coil on another substrate in a spiral shape, and (k) an inner periphery of the other exciting coil. Forming another detection coil on the same plane on the side or the outer circumference; and (l) sandwiching a magnetic layer between the substrate and the other substrate, and forming the excitation coil formed in the step (a). A coil and the detection coil formed in the step (b), the other excitation coil formed in the step (j), and the other detection coil formed in the step (k). The method of manufacturing a flux gate sensor according to claim 12, further comprising: bonding the substrate and the other substrate so as to overlap the magnetic layer.
と前記(b)の工程での検出コイルを同時に形成する請
求項12ないし15のいずれかに記載のフラックスゲー
トセンサの製造方法。16. The method according to claim 12, wherein the exciting coil in the step (a) and the detection coil in the step (b) are simultaneously formed.
を同時に形成する請求項13ないし16のいずれかに記
載のフラックスゲートセンサの製造方法。17. The method of manufacturing a flux gate sensor according to claim 13, wherein said another exciting coil and another detecting coil are formed simultaneously.
とを直列に接続し、さらに前記検出コイルと前記他の検
出コイルとを直列に接続する工程を有する請求項13な
いし17のいずれかに記載のフラックスゲートセンサの
製造方法。18. The method according to claim 13, further comprising the step of connecting the exciting coil and the other exciting coil in series, and further connecting the detecting coil and the other detecting coil in series. Of manufacturing a flux gate sensor.
並ぶ複数の前記磁性層を設け、前記複数の磁性層のそれ
ぞれを、前記励磁コイルと前記検出コイルに重なる位置
に配置する請求項12ないし14のいずれかに記載のフ
ラックスゲートセンサの製造方法。19. The method according to claim 12, wherein in the step (c), the plurality of magnetic layers are arranged on a plane, and each of the plurality of magnetic layers is arranged at a position overlapping the exciting coil and the detecting coil. 15. The method for manufacturing a flux gate sensor according to any one of items 14 to 14.
並ぶ複数の前記磁性層を設け、前記複数の磁性層のそれ
ぞれを、前記励磁コイルと前記検出コイルに重なる位置
に配置し、前記(e)の工程において、前記他の励磁コ
イルと前記他の検出コイルを前記複数の磁性層のそれぞ
れに重なるように配置する請求項13記載のフラックス
ゲートセンサの製造方法。20. In the step (c), a plurality of the magnetic layers arranged on a plane are provided, and each of the plurality of magnetic layers is arranged at a position overlapping the excitation coil and the detection coil. 14. The method according to claim 13, wherein in the step e), the other excitation coil and the other detection coil are arranged so as to overlap each of the plurality of magnetic layers.
並ぶ複数の前記磁性層を設け、前記複数の磁性層のそれ
ぞれを、前記励磁コイルと前記検出コイルに重なる位置
に配置し、前記(i)の工程において、前記他の励磁コ
イルと前記他の検出コイルを前記複数の磁性層のそれぞ
れに重なるように配置する請求項14記載のフラックス
ゲートセンサの製造方法。21. In the step (c), a plurality of the magnetic layers arranged on a plane are provided, and each of the plurality of magnetic layers is arranged at a position overlapping the exciting coil and the detecting coil. The method of manufacturing a flux gate sensor according to claim 14, wherein in the step (i), the other excitation coil and the other detection coil are arranged so as to overlap each of the plurality of magnetic layers.
並ぶ複数の前記磁性層を設け、前記複数の磁性層のそれ
ぞれを、前記励磁コイルと前記検出コイルに重なる位置
に配置し、且つ前記他の励磁コイルと前記他の検出コイ
ルを前記複数の磁性層のそれぞれに重なるように配置す
る請求項15記載のフラックスゲートセンサの製造方
法。22. In the step (1), a plurality of the magnetic layers arranged on a plane are provided, each of the plurality of magnetic layers is arranged at a position overlapping the exciting coil and the detecting coil, and The method for manufacturing a flux gate sensor according to claim 15, wherein another excitation coil and the other detection coil are arranged so as to overlap each of the plurality of magnetic layers.
1000以上の磁性材料によって形成する請求項12な
いし22のいずれかに記載のフラックスゲートセンサの
製造方法。23. The method of manufacturing a flux gate sensor according to claim 12, wherein the magnetic layer is formed of a magnetic material having a magnetic permeability at 1 MHz of 1000 or more.
で表され、全組織の50%以上がアモルファス相であ
り、残部は平均結晶粒径が30nm以下のbcc構造の
Fe結晶粒である軟磁性薄膜として形成する請求項12
ないし23のいずれかに記載のフラックスゲートセンサ
の製造方法。ただし、Mは、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Wと希土類元素から選ばれる1種あるいは2
種以上の元素であり、h、i、jはat%で、45≦h
≦70、5≦i≦30、10≦j≦40、h+i+j=
100の関係を満足するものである。The method according to claim 24, wherein said magnetic layer, composition formula Fe h M i O j
Wherein at least 50% of the entire structure is an amorphous phase, and the remainder is formed as a soft magnetic thin film of Fe crystal grains having a bcc structure with an average crystal grain size of 30 nm or less.
24. The method of manufacturing a flux gate sensor according to any one of claims 23 to 23. Here, M is Ti, Zr, Hf, V, N
one or two selected from b, Ta, W and a rare earth element
H, i, j are at% and 45 ≦ h
≦ 70, 5 ≦ i ≦ 30, 10 ≦ j ≦ 40, h + i + j =
100 are satisfied.
1-cTc)xMyXzOwで表され、元素Mの酸化物を多量に
含むアモルファス相と、Coと元素Tを主体とするbc
c構造、fcc構造の1種または2種以上の結晶粒から
なる微結晶相が混在した軟磁性薄膜として形成する請求
項12ないし23のいずれかに記載のフラックスゲート
センサの製造方法。ただし、元素Tは、Fe、Niのう
ちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、元素M
は、Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,
Si,P,C,W,B,Al,Ga,Geと希土類元素
から選ばれる1種または2種以上の元素であり、Xは、
Au,Ag,Cu,Ru,Rh,Os,Ir,Pt,P
dから選ばれる1種あるいは2種以上の元素であり、組
成比は、cが、0≦c≦0.7、x,y,z,wは原子
%で、3≦y≦30、0≦z≦20、7≦w≦40、2
0≦y+z+w≦60の関係を満足し、残部がxであ
る。25. The magnetic layer according to claim 1, wherein the composition formula is (Co)
1-c T c) x M y X z O w is represented by, and an amorphous phase containing a large amount of oxide of the element M, bc composed mainly of Co and element T
24. The method of manufacturing a flux gate sensor according to claim 12, wherein the soft magnetic thin film is formed as a soft magnetic thin film in which a microcrystalline phase composed of one or more crystal grains having a c structure and an fcc structure is mixed. Here, the element T is an element containing one or both of Fe and Ni, and the element M
Are Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo,
X is one or more elements selected from Si, P, C, W, B, Al, Ga, Ge and rare earth elements;
Au, Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, P
d is one or two or more elements, and the composition ratio is such that c is 0 ≦ c ≦ 0.7, x, y, z, and w are atomic%, 3 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ z ≦ 20, 7 ≦ w ≦ 40, 2
The relationship of 0 ≦ y + z + w ≦ 60 is satisfied, and the balance is x.
fnで表され、アモルファス相を主体とした軟磁性薄膜
として形成する請求項12ないし23のいずれかに記載
のフラックスゲートセンサの製造方法。ただし、l、
m、nはat%で、70≦l≦90、5≦m≦21、
6.6≦n≦15、1≦m/n≦2.5の関係を満足す
るものである。The method according to claim 26, wherein said magnetic layer, composition formula Co l Ta m H
represented by f n, the production method of the flux gate sensor according to any one of claims 12 to 23 to form a soft magnetic thin film mainly composed of amorphous phases. Where l,
m and n are at%, 70 ≦ l ≦ 90, 5 ≦ m ≦ 21,
It satisfies the relationship of 6.6 ≦ n ≦ 15 and 1 ≦ m / n ≦ 2.5.
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