JP2010091437A

JP2010091437A - Magnetic sensor and method for driving the same

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Publication number: JP2010091437A
Application number: JP2008262285A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Itoi; 和久糸井; Takuya Aizawa; 卓也相沢; Satoru Nakao; 知中尾
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2010-04-22

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable an offset voltage to be set quantitatively. SOLUTION: A magnetic sensor is configured, such that a magnetic body 11 with varying magnetic characteristics of its energization area, when being energized with a signal while it is applied with an external magnetic field, a wiring group which energizes the magnetic body 11 and a detection coil 14 which varies its induced voltage in accordance with the magnetic property variation in the magnetic body 11, are arranged in a laminated fashion via an insulating body 10B on a substrate 10A. The detection coil 14 includes coil sections 14A, 14B each of which is in a spiral shape. The magnetic body 11 has an energization end 11A in an area fA near the center of the coil section 14A, and an energization end 11B in an area fB near the center of the coil section 14B. The wiring group includes a wiring section 12A, having a plurality of wires arranged so as to transversely pas from the energization end 11A to the coil section 14A, and a wiring section 12B, having a plurality of wires arranged so that they transversely pass from the energization end 11B to the coil section 14B. COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、直交フラックスゲート方式の磁気センサおよびその駆動方法に関する。 The present invention relates to a magnetic flux gate type magnetic sensor and a driving method thereof.

高感度磁気センサとして、直交フラックスゲート方式の磁気センサが知られている。直交フラックスゲート方式は、磁気ワイヤや薄膜磁性体などの磁性体と、その磁束変化を検出する検出コイルとを設け、磁性体に高周波電流もしくはパルス電流を印加したときに、検出コイルに誘起される電圧を測定し、この誘起電圧値に基づいて外部磁界を検出する方式である（例えば特許文献１，２参照）。 An orthogonal fluxgate type magnetic sensor is known as a high sensitivity magnetic sensor. The orthogonal fluxgate method is provided with a magnetic body such as a magnetic wire or a thin film magnetic body, and a detection coil for detecting a change in the magnetic flux, and is induced in the detection coil when a high frequency current or a pulse current is applied to the magnetic body. This is a method of measuring a voltage and detecting an external magnetic field based on the induced voltage value (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、近年は、モバイル機器に搭載するために、磁気センサの薄型化・小型化の要求が強く、例えば磁性体と平面コイルとで構成された薄型かつ小型の磁気センサが提案されている（例えば特許文献３参照）。 In recent years, there is a strong demand for thinning and downsizing of a magnetic sensor for mounting on a mobile device. For example, a thin and small magnetic sensor composed of a magnetic body and a planar coil has been proposed (for example, (See Patent Document 3).

図５は従来の磁気センサの構成例および動作を説明する平面図である。図５に示すように、従来の磁気センサ１００は、基板１００Ａと、絶縁体１００Ｂと、磁性体１１１と、磁性体の接続配線１１２Ａ，１１２Ｂと、磁性体の電極パッド１１３Ａ，１１３Ｂと、コイル部１１４Ａおよび１１４Ｂからなる検出コイル１１４と、検出コイルの接続配線１１５Ａ，１１５Ｂと、検出コイルの電極パッド１１６Ａ，１１６Ｂとを備えている。 FIG. 5 is a plan view illustrating a configuration example and operation of a conventional magnetic sensor. As shown in FIG. 5, a conventional magnetic sensor 100 includes a substrate 100A, an insulator 100B, a magnetic body 111, magnetic connection wires 112A and 112B, magnetic electrode pads 113A and 113B, and a coil portion. The detection coil 114 includes 114A and 114B, detection coil connection wires 115A and 115B, and detection coil electrode pads 116A and 116B.

この従来の磁気センサ１００において、検出コイル１１４は、基板１００Ａの上方から見て、それぞれの内周端から外周端に向けて同じ回転方向のスパイラル形状をもって外周端同士を接続（電気的に接続）した２つのコイル部１１４Ａ，１１４Ｂからなる。コイル部１１４Ａの内周端は接続配線１１５Ａによって電極パッド１１６Ａに接続されており、コイル部１１４Ｂの内周端は接続配線１１５Ｂによって電極パッド１１６Ｂに接続されている。コイル部１１４Ａと１１４Ｂの外周端同士は互いに接続されている。コイル部１１４Ａの平面形状およびコイル部１１４Ｂの平面形状は、それぞれ略矩形である。 In this conventional magnetic sensor 100, the detection coil 114 is connected (electrically connected) to each other with a spiral shape in the same rotational direction from the inner peripheral end to the outer peripheral end when viewed from above the substrate 100A. The two coil portions 114A and 114B. The inner peripheral end of the coil portion 114A is connected to the electrode pad 116A by the connection wiring 115A, and the inner peripheral end of the coil portion 114B is connected to the electrode pad 116B by the connection wiring 115B. The outer peripheral ends of the coil portions 114A and 114B are connected to each other. The planar shape of the coil portion 114A and the planar shape of the coil portion 114B are each substantially rectangular.

また、磁性体１１１は、コイル部１１４Ａの中心近傍領域ｆＡ−コイル部１１４Ｂの中心近傍領域ｆＢ間を通って延設されている。磁性体１１１は、コイル部１１４Ａの中心近傍領域ｆＡ内の通電端１１１Ａが接続配線１１２Ａによって電極パッド１１３Ａに接続されており、コイル部１１４Ｂの中心近傍領域ｆＢ内の通電端１１１Ｂが接続配線１１２Ｂによって電極パッド１１３Ｂに接続されている。そして、この直交フラックスゲート方式の磁気センサ１００では、電極パッド１１６Ａ，１１６Ｂは誘起電圧出力端子とされる。また、例えば、電極パッド１１３Ａは信号印加端子、電極パッド１１３ＢはＧＮＤ端子とされる。 In addition, the magnetic body 111 extends between the near-center region fA of the coil portion 114A and the near-center region fB of the coil portion 114B. In the magnetic body 111, the energization end 111A in the region near the center fA of the coil part 114A is connected to the electrode pad 113A by the connection wiring 112A, and the conduction end 111B in the region near the center fB of the coil part 114B is connected by the connection wiring 112B. It is connected to the electrode pad 113B. In this orthogonal fluxgate type magnetic sensor 100, the electrode pads 116A and 116B serve as induced voltage output terminals. For example, the electrode pad 113A is a signal application terminal, and the electrode pad 113B is a GND terminal.

磁気モジュール２００は、磁気センサ１００と、電源部２２１と、検出出力部２２２とを備えており、例えば１つのＩＣチップとされている。電源部２２１は、例えばパルス信号を磁性体１１１に印加する。電源部２２１によって磁性体１１１にパルス信号を印加したときに外部磁界が存在すると、磁性体１１１の通電領域において磁束変化を生じる。この磁束変化により、検出コイル１１４に誘起電圧が発生し、この誘起電圧が磁気センサ１００の出力電圧となり、検出出力部２２２に入力される。検出出力部２２２は、例えば、入力パルス信号の立上り時の検出コイル１１４からの出力電圧をホールドして測定し、この出力電圧値をもとに外部磁界を検出する。 The magnetic module 200 includes a magnetic sensor 100, a power supply unit 221, and a detection output unit 222, and is, for example, a single IC chip. For example, the power supply unit 221 applies a pulse signal to the magnetic body 111. If an external magnetic field exists when a pulse signal is applied to the magnetic body 111 by the power supply unit 221, a magnetic flux change occurs in the energized region of the magnetic body 111. Due to this magnetic flux change, an induced voltage is generated in the detection coil 114, and this induced voltage becomes an output voltage of the magnetic sensor 100 and is input to the detection output unit 222. For example, the detection output unit 222 holds and measures the output voltage from the detection coil 114 when the input pulse signal rises, and detects an external magnetic field based on the output voltage value.

このような直交フラックスゲート方式の磁気センサにおいて得られる電圧−磁界特性（Ｖ−Ｈ特性）には、外部磁界の大きさの変化に伴って磁気センサの出力電圧値がほぼ直線的に変化する範囲がある。この範囲内では、出力電圧値（誘起電圧値）をもとに外部磁界の大きさを求めることができる。
特許第３５７２４５７号公報特許第３４９４９４７号公報特開２００６−２０１１２３号公報特開２００３−２１５２２０号公報特開２００２−１８１９０８号公報 The voltage-magnetic field characteristics (VH characteristics) obtained in such an orthogonal fluxgate type magnetic sensor include a range in which the output voltage value of the magnetic sensor changes substantially linearly as the magnitude of the external magnetic field changes. There is. Within this range, the magnitude of the external magnetic field can be determined based on the output voltage value (induced voltage value).
Japanese Patent No. 3572457 Japanese Patent No. 3494947 JP 2006-201123 A JP 2003-215220 A JP 2002-181908 A

直交フラックスゲート方式の磁気センサをＩＣ化したものでは、タイミングホールドまたはピークホールドにより誘起電圧を検出する。理想的な状態では、正負の外部磁界に対して、検出コイルの誘起電圧もそれぞれ正負の値となるため、電圧のホールド幅を正負に設定する必要がある。しかし、この場合には、０磁界付近の出力電圧（外部磁界がないときの検出コイルからの出力電圧）がノイズ等によりばらつくという問題がある。 In an orthogonal flux gate type magnetic sensor integrated into an IC, the induced voltage is detected by timing hold or peak hold. In an ideal state, the induced voltage of the detection coil also has a positive / negative value with respect to the positive / negative external magnetic field, so the voltage hold width must be set to positive / negative. However, in this case, there is a problem that the output voltage near zero magnetic field (the output voltage from the detection coil when there is no external magnetic field) varies due to noise or the like.

この出力電圧のばらつきは、磁性体に高周波電流もしくはパルス電流を印加するための配線位置を適切に設定し、０磁界付近においてある程度の出力電圧（オフセット電圧）をもたせることによって、抑えることが可能となる。 This variation in output voltage can be suppressed by appropriately setting a wiring position for applying a high-frequency current or a pulse current to the magnetic material and giving a certain output voltage (offset voltage) in the vicinity of zero magnetic field. Become.

しかしながら、オフセット電圧値は、磁性体の磁気特性、配線と磁性体とのカップリング、配線幅、絶縁体膜厚等の複合的な要素によって決定されるため、従来の磁気センサでは、オフセット電圧値を定量的に設定することが難しいという問題があった。 However, since the offset voltage value is determined by complex factors such as the magnetic characteristics of the magnetic material, the coupling between the wiring and the magnetic material, the wiring width, and the insulator film thickness, the conventional magnetic sensor uses the offset voltage value. There was a problem that it was difficult to set quantitatively.

上記オフセットをキャンセルする方法としては、直流電流を重畳させた交流電流により素子を駆動させ、正ピークによる測定磁界と負ピークによる測定磁界の差を取ることにより、オフセットをキャンセルするものがある（例えば特許文献４参照）。しかし、この方式では、交流電源のほかに両極性の電源が必要であり、回路構成が大きくなるという問題がある。 As a method of canceling the offset, there is a method in which the element is driven by an alternating current superimposed with a direct current, and the offset is canceled by taking the difference between the measurement magnetic field due to the positive peak and the measurement magnetic field due to the negative peak (for example, (See Patent Document 4). However, this method requires a bipolar power supply in addition to the AC power supply, and there is a problem that the circuit configuration becomes large.

また、上記オフセットをキャンセルする他の方法としては、極性を反転させたバイアス磁界を印加し、出力の差を取ることでオフセットをキャンセルするものがある（例えば特許文献５参照）。しかし、この方式では、出力が磁界に対して線対称であるデバイスには有効であるが、原点に対して点対称である直交フラックスゲート方式に適用することはできない。 As another method of canceling the offset, there is a method of canceling the offset by applying a bias magnetic field with reversed polarity and taking a difference in output (see, for example, Patent Document 5). However, this method is effective for a device whose output is line-symmetric with respect to the magnetic field, but cannot be applied to the orthogonal fluxgate method in which the output is point-symmetric with respect to the origin.

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、オフセット電圧を定量的に設定することを可能にした磁気センサおよびその駆動方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a magnetic sensor capable of quantitatively setting an offset voltage and a driving method thereof. is there.

本発明の磁気センサは、基板の上に、外部磁界が印加されつつ信号を通電すると通電領域の磁気特性が変化する磁性体と、前記磁性体に通電するための配線群と、前記磁性体の磁気特性変化により誘起電圧が変化する検出コイルとを、絶縁体を介して重なるように配した磁気センサであって、前記検出コイルは、前記基板の上方から見て、それぞれの内周端から外周端に向けて同じ回転方向のスパイラル形状をもって外周端同士を電気的に接続した第１コイル部および第２コイル部からなり、前記磁性体は、前記第１コイル部の中心近傍領域内に第１通電端を有するとともに、前記第２コイル部の中心近傍領域内に第２通電端を有しており、前記配線群は、前記第１通電端から前記第１コイル部を横切って配された複数の配線を有する第１配線部と、前記第２通電端から前記第２コイル部を横切って配された複数の配線を有する第２配線部からなることを特徴とするものである。 The magnetic sensor according to the present invention includes a magnetic body on which a magnetic characteristic of an energized region changes when a signal is applied while an external magnetic field is applied, a wiring group for energizing the magnetic body, A magnetic sensor in which a detection coil whose induced voltage changes due to a change in magnetic characteristics is arranged so as to overlap with each other via an insulator, and the detection coil is viewed from above the substrate as viewed from the inner peripheral end to the outer periphery. It consists of a first coil part and a second coil part in which outer peripheral ends are electrically connected to each other with a spiral shape in the same rotational direction toward the end, and the magnetic body is first in a region near the center of the first coil part. The wiring group has a second current-carrying end in a region near the center of the second coil portion, and the wiring group includes a plurality of wires arranged across the first coil portion from the first current-carrying end. 1st wiring with And parts and is characterized in that it consists of the second wiring portion having a plurality of wires arranged across the second coil portion from the second power supply terminal.

また、本発明の磁気センサの駆動方法は、前記第１配線部を構成する複数の配線と前記第２配線部を構成する複数の配線の内、前記検出コイルの誘起電圧が所定のオフセット値となる配線ペアを選択して、前記磁性体に通電するための配線として選択することを特徴とするものである。 In the magnetic sensor driving method according to the present invention, the induced voltage of the detection coil has a predetermined offset value among the plurality of wires constituting the first wiring portion and the plurality of wires constituting the second wiring portion. The wiring pair to be selected is selected as a wiring for energizing the magnetic body.

本発明によれば、磁性体の通電端から検出コイルを横切る複数の配線を設けることにより、それぞれの配線の検出コイルとの重なり具合（重なりの面積）が異なるものとなり、この重なり具合が異なると、磁性体の磁気特性、配線と磁性体とのカップリング、配線幅、絶縁体膜厚等の複合的な要素が変化するので、磁性体に通電する配線ペアを適切に選択することにより、オフセット電圧を定量的に設定することができるという効果がある。 According to the present invention, by providing a plurality of wires traversing the detection coil from the energization end of the magnetic material, the degree of overlap (overlap area) of each wire with the detection coil is different, and this overlap is different. Since complex factors such as magnetic characteristics of magnetic material, coupling between wiring and magnetic material, wiring width, insulator film thickness, etc. change, it is possible to offset by appropriately selecting a wiring pair that supplies current to the magnetic material. There is an effect that the voltage can be set quantitatively.

以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

図１は本発明の磁気センサの構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）においてのＳ１−Ｓ１間の断面図である。図１に示すように、本発明の磁気センサ１０は、基板１０Ａと、絶縁体１０Ｂと、磁性体１１と、磁性体の接続配線部１２Ａ，１２Ｂと、磁性体の電極パッド部１３Ａ，１３Ｂと、コイル部１４Ａおよび１４Ｂからなる検出コイル１４と、検出コイルの接続配線１５Ａ，１５Ｂと、検出コイルの電極パッド１６Ａ，１６Ｂとを備えている。 1A and 1B are diagrams showing a configuration example of a magnetic sensor according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. As shown in FIG. 1, the magnetic sensor 10 of the present invention includes a substrate 10A, an insulator 10B, a magnetic body 11, magnetic connection wiring portions 12A and 12B, and magnetic electrode pad portions 13A and 13B. The detection coil 14 includes coil portions 14A and 14B, detection coil connection wires 15A and 15B, and detection coil electrode pads 16A and 16B.

配線部１２Ａは、３本の配線１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ａ−３を有しており、配線部１２Ｂは、３本の配線１２Ｂ−１，１２Ｂ−２，１２Ｂ−３を有している。これらの配線部１２Ａおよび１２Ｂは、磁性体１１に通電するための配線群を構成している。また、電極パッド部１３Ａは、３つの電極パッド１３Ａ−１，１３Ａ−２，１３Ａ−３を有しており、電極パッド部１３Ｂは、３つの電極パッド１３Ｂ−１，１３Ｂ−２，１３Ｂ−３を有している。 The wiring part 12A has three wirings 12A-1, 12A-2, 12A-3, and the wiring part 12B has three wirings 12B-1, 12B-2, 12B-3. Yes. These wiring portions 12 A and 12 B constitute a wiring group for energizing the magnetic body 11. The electrode pad portion 13A has three electrode pads 13A-1, 13A-2, and 13A-3, and the electrode pad portion 13B has three electrode pads 13B-1, 13B-2, and 13B-3. have.

基板１０Ａは、非磁性材料等からなる基板である。この基板１０Ａとしては、例えば、酸化膜付きのシリコン（Ｓｉ）基板、ガラス基板、セラミック基板等を用いることができる。図１に示す磁気センサ１０は、基板１０Ａ上に形成された薄型のセンサとして構成されている。 The substrate 10A is a substrate made of a nonmagnetic material or the like. As the substrate 10A, for example, a silicon (Si) substrate with an oxide film, a glass substrate, a ceramic substrate, or the like can be used. A magnetic sensor 10 shown in FIG. 1 is configured as a thin sensor formed on a substrate 10A.

絶縁体１０Ｂは、基板１０Ａ上に設けられており、近接して配置された磁性体１１と配線部１２Ａ，１２Ｂとコイル部１４Ａ，１４Ｂの間の絶縁を確保するとともに、磁気センサ１０の絶縁性を確保している。この絶縁体１０Ｂは、１種または２種以上の絶縁性材料を適宜選択して用いることが可能であるが、例えば、プラズマＣＶＤ法によるシリコン酸化膜等の酸化膜や樹脂等の有機絶縁膜などにより構成することが可能である。 The insulator 10B is provided on the substrate 10A, and ensures insulation between the magnetic body 11, the wiring portions 12A and 12B, and the coil portions 14A and 14B that are arranged in close proximity, and also the insulating property of the magnetic sensor 10. Is secured. As this insulator 10B, one or two or more insulating materials can be appropriately selected and used. For example, an oxide film such as a silicon oxide film or an organic insulating film such as a resin by plasma CVD is used. Can be configured.

この磁気センサ１０では、図１に示すように、基板１０Ａの上に、磁性体１１ならびに配線部１２Ａ，１２Ｂおよび配線１５Ａ，１５Ｂと、コイル１４Ａ，１４Ｂとは、絶縁体１０Ｂを介して重なるように配置されている。なお、絶縁体１０Ｂには、電極パッド部１３Ａ，１３Ｂおよび電極パッド１６Ａ，１６Ｂを露出する開口部が設けられている。また、絶縁体１０Ｂは、層間絶縁体の最上層に封止絶縁体を設けた構成とすることも可能である。 In the magnetic sensor 10, as shown in FIG. 1, the magnetic body 11, the wiring portions 12A and 12B, the wirings 15A and 15B, and the coils 14A and 14B overlap the substrate 10A via the insulator 10B. Is arranged. The insulator 10B is provided with openings that expose the electrode pad portions 13A and 13B and the electrode pads 16A and 16B. In addition, the insulator 10B may have a structure in which a sealing insulator is provided on the uppermost layer of the interlayer insulator.

［磁性体１１］
磁性体１１は、外部磁界によってその磁気特性が変化する。また、磁性体１１は、外部磁界が印加されつつ信号（高周波電流あるいはパルス電流）を通電すると、その通電領域の磁気特性が変化する。この磁性体１１は、導電性を有する軟磁性体であり、磁界により磁気特性が変化する材質からなる。図１（ａ）に示すように、この磁性体１１は、検出コイル１４を構成するコイル部１４Ａ，１４Ｂの両中心近傍領域ｆＡ，ｆＢを通って長手方向に延設されている。 [Magnetic material 11]
The magnetic material 11 changes its magnetic characteristics by an external magnetic field. Further, when a magnetic material 11 is energized with a signal (high frequency current or pulse current) while an external magnetic field is applied, the magnetic characteristics of the energized region change. The magnetic body 11 is a soft magnetic body having conductivity, and is made of a material whose magnetic characteristics are changed by a magnetic field. As shown in FIG. 1A, the magnetic body 11 extends in the longitudinal direction through both the center vicinity regions fA and fB of the coil portions 14 A and 14 B constituting the detection coil 14.

磁性体１１は、通電端１１Ａにおいて配線部１２Ａの３本の配線１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ａ−３と接続されており、通電端１１Ｂにおいて配線部１２Ｂの３本の配線１２Ｂ−１，１２Ｂ−２，１２Ｂ−３と接続されている。従って、磁性体１１においては、コイル部１４Ａの中心近傍領域ｆＡ内の通電端１１Ａと、コイル部１４Ｂの中心近傍領域ｆＢ内の通電端１１Ｂとの間が通電領域となる。 The magnetic body 11 is connected to the three wires 12A-1, 12A-2, and 12A-3 of the wiring portion 12A at the energization end 11A, and the three wires 12B-1 and 12B-1 of the wiring portion 12B at the energization end 11B. 12B-2 and 12B-3. Therefore, in the magnetic body 11, the area between the energization end 11A in the region near the center fA of the coil portion 14A and the energization end 11B in the region near the center fB of the coil portion 14B is an energization region.

［検出コイル１４］
検出コイル１４は、磁性体１１の通電による磁気特性の変化を電圧の変化として誘起する。この検出コイル１４は、非磁性金属材料等からなる導電体膜である。図１に示すように、検出コイル１４は、基板１０Ａの上方から見て、それぞれの内周端から外周端に向けて同じ回転方向のスパイラル形状をもって外周端同士を接続した２つのコイル部１４Ａおよび１４Ｂからなる。コイル部１４Ａの平面形状およびコイル部１４Ｂの平面形状は、それぞれ略矩形である。 [Detection coil 14]
The detection coil 14 induces a change in magnetic characteristics due to energization of the magnetic body 11 as a change in voltage. The detection coil 14 is a conductor film made of a nonmagnetic metal material or the like. As shown in FIG. 1, the detection coil 14 includes two coil portions 14 A in which outer peripheral ends are connected to each other with a spiral shape in the same rotational direction from the inner peripheral end toward the outer peripheral end as viewed from above the substrate 10 A. 14B. The planar shape of the coil portion 14A and the planar shape of the coil portion 14B are substantially rectangular.

コイル部１４Ａと１４Ｂは、隣接して設けられており、おのおのの外周端同士が接続され、それぞれのコイル部の内周端が信号入力端をなしている。コイル部１４Ａの内周端は、配線１５Ａによって、絶縁体１０Ｂに設けられた開口部において電極パッド１６Ａと接続されており、コイル部１４Ｂの内周端は、配線１５Ｂによって、絶縁体１０Ｂに設けられた開口部において電極パッド１６Ｂと接続されている。 The coil portions 14A and 14B are provided adjacent to each other, and the outer peripheral ends of the respective coil portions are connected to each other, and the inner peripheral ends of the respective coil portions form signal input ends. The inner peripheral end of the coil portion 14A is connected to the electrode pad 16A in the opening provided in the insulator 10B by the wiring 15A, and the inner peripheral end of the coil portion 14B is provided in the insulator 10B by the wiring 15B. The opening is connected to the electrode pad 16B.

［磁性体の配線部１２Ａ，１２Ｂ、電極パッド部１３Ａ，１３Ｂ］
配線部１２Ａの配線１２Ａ−１は、磁性体１１の通電端１１Ａと電極パッド部１３Ａの電極パッド１３Ａ−１との間を接続しており、配線１２Ａ−２は、通電端１１Ａと電極パッド１３Ａ−２との間を接続しており、配線１２Ａ−３は、通電端１１Ａと電極パッド１３Ａ−３との間を接続している。配線１２Ａ−１は、磁性体１１の長手方向に対して角度θＡ−１をなしてコイル部１４Ａを横切っており、配線１２Ａ−２は、上記長手方向に対して角度θＡ−２（＞θＡ−１）をなしてコイル部１４Ａを横切っており、配線１２Ａ−３は、上記長手方向に対して角度θＡ−３（＞θＡ−２）をなしてコイル部１４Ａを横切っている。 [Magnetic wiring portions 12A and 12B, electrode pad portions 13A and 13B]
The wiring 12A-1 of the wiring portion 12A connects between the energization end 11A of the magnetic body 11 and the electrode pad 13A-1 of the electrode pad portion 13A, and the wiring 12A-2 includes the energization end 11A and the electrode pad 13A. -2 is connected, and the wiring 12A-3 connects between the energization end 11A and the electrode pad 13A-3. The wiring 12A-1 crosses the coil portion 14A at an angle θA-1 with respect to the longitudinal direction of the magnetic body 11, and the wiring 12A-2 has an angle θA-2 (> θA− with respect to the longitudinal direction). 1) and crossing the coil portion 14A, and the wiring 12A-3 crosses the coil portion 14A at an angle θA-3 (> θA-2) with respect to the longitudinal direction.

同様に、配線部１２Ｂの配線１２Ｂ−１は、磁性体１１の通電端１１Ｂと電極パッド部１３Ｂの電極パッド１３Ｂ−１との間を接続しており、配線１２Ｂ−２は、通電端１１Ｂと電極パッド１３Ｂ−２との間を接続しており、配線１２Ｂ−３は、通電端１１Ｂと電極パッド１３Ｂ−３との間を接続している。配線１２Ｂ−１は、磁性体１１の長手方向に対して角度θＢ−１をなしてコイル部１４Ｂを横切っており、配線１２Ｂ−２は、上記長手方向に対して角度θＢ−２（＞θＢ−１）をなしてコイル部１４Ｂを横切っており、配線１２Ｂ−３は、上記長手方向に対して角度θＢ−３（＞θＢ−２）をなしてコイル部１４Ｂを横切っている。 Similarly, the wiring 12B-1 of the wiring part 12B connects between the energization end 11B of the magnetic body 11 and the electrode pad 13B-1 of the electrode pad part 13B, and the wiring 12B-2 is connected to the energization end 11B. The electrode pad 13B-2 is connected, and the wiring 12B-3 connects the energization end 11B and the electrode pad 13B-3. The wiring 12B-1 crosses the coil portion 14B at an angle θB-1 with respect to the longitudinal direction of the magnetic body 11, and the wiring 12B-2 has an angle θB-2 (> θB− with respect to the longitudinal direction). 1) and crossing the coil part 14B, and the wiring 12B-3 crosses the coil part 14B at an angle θB-3 (> θB-2) with respect to the longitudinal direction.

また、配線１２Ａ−１および電極パッド１３Ａ−１，配線１２Ａ−２および電極パッド１３Ａ−２，配線１２Ａ−３および電極パッド１３Ａ−３，配線１２Ｂ−１および電極パッド１３Ｂ−１、配線１２Ｂ−２および電極パッド１３Ｂ−２，配線１２Ｂ−３および電極パッド１３Ｂ−３のそれぞれは、磁性体１１の通電端１１Ａ−１１Ｂ間の通電領域に高周波信号またはパルス信号を印加するために設けられている。 Also, the wiring 12A-1 and the electrode pad 13A-1, the wiring 12A-2 and the electrode pad 13A-2, the wiring 12A-3 and the electrode pad 13A-3, the wiring 12B-1, the electrode pad 13B-1, and the wiring 12B-2 Each of the electrode pad 13B-2, the wiring 12B-3, and the electrode pad 13B-3 is provided to apply a high-frequency signal or a pulse signal to the energization region between the energization ends 11A-11B of the magnetic body 11.

これらの配線１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ａ−３，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２，１２Ｂ−３および電極パッド１３Ａ−１，１３Ａ−２，１３Ａ−３，１３Ｂ−１，１３Ｂ−２，１３Ｂ−３は、銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の非磁性導電体からなることが望ましい。 These wirings 12A-1, 12A-2, 12A-3, 12B-1, 12B-2, 12B-3 and electrode pads 13A-1, 13A-2, 13A-3, 13B-1, 13B-2, 13B -3 is preferably made of a nonmagnetic conductor such as copper (Cu) or aluminum (Al).

［コイルの配線１５Ａ，１５Ｂ、電極パッド１６Ａ，１６Ｂ］
配線１５Ａは、コイル部１４Ａの内周端と電極パッド１６Ａとの間を接続している。同様に、配線１５Ｂは、コイル部１４Ｂの内周端と電極パッド１６Ｂとの間を接続している。また、配線１５Ａと電極パッド１６Ａ，配線１５Ｂと電極パッド１６Ｂのそれぞれは、検出コイル１４に誘起された電圧を出力するために設けられている。これらの配線１５Ａ，１５Ｂおよび電極パッド１６Ａ，１６Ｂは、ＣｕやＡｌ等の非磁性導電体からなることが望ましい。 [Coil wiring 15A, 15B, electrode pads 16A, 16B]
The wiring 15A connects the inner peripheral end of the coil portion 14A and the electrode pad 16A. Similarly, the wiring 15B connects between the inner peripheral end of the coil portion 14B and the electrode pad 16B. Further, each of the wiring 15A and the electrode pad 16A, and the wiring 15B and the electrode pad 16B are provided for outputting a voltage induced in the detection coil 14. The wirings 15A and 15B and the electrode pads 16A and 16B are preferably made of a nonmagnetic conductor such as Cu or Al.

［磁気センサモジュールおよび磁気センサの駆動手順］
図２は本発明の直交フラックスゲート方式の磁気センサ１０の駆動手順を説明する図である。図２において、（ａ）は本発明の磁気センサ１０を設けた磁気センサモジュールの構成例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）においての磁気センサ１０の入出力電圧特性例を示すタイムチャートである。 [Magnetic sensor module and magnetic sensor drive procedure]
FIG. 2 is a diagram illustrating a driving procedure of the orthogonal fluxgate magnetic sensor 10 of the present invention. 2A is a plan view showing a configuration example of a magnetic sensor module provided with the magnetic sensor 10 of the present invention, and FIG. 2B shows an example of input / output voltage characteristics of the magnetic sensor 10 in FIG. It is a time chart.

図２（ａ）において、磁気センサモジュール２０は、磁気センサ１０と、電源部２１と、検出出力部２２とを備えており、例えば１つのＩＣチップとされている。電源部２１は、パルス信号あるいは高周波信号を生成して磁気センサ１０の磁性体１１に印加する。また、検出出力部２２は、磁気センサ１０の出力電圧をピークホールドあるいはタイミングホールド等によってサンプリングし、その出力電圧値をあらかじめ設定された閾値と比較する等の手順により外部磁界の有無を判定し、あるいは上記出力電圧値をもとにあらかじめ設定された計算式を用いる等の手順により外部磁界の強度を求めて出力し、あるいはその出力電圧値をそのまま出力する（この場合、検出した外部磁界の強度に応じた電圧が出力されることになる）。 2A, the magnetic sensor module 20 includes a magnetic sensor 10, a power supply unit 21, and a detection output unit 22, and is, for example, a single IC chip. The power supply unit 21 generates a pulse signal or a high frequency signal and applies it to the magnetic body 11 of the magnetic sensor 10. Further, the detection output unit 22 samples the output voltage of the magnetic sensor 10 by peak hold or timing hold, and determines the presence or absence of an external magnetic field by a procedure such as comparing the output voltage value with a preset threshold value. Alternatively, the external magnetic field strength is obtained and output by a procedure such as using a preset calculation formula based on the output voltage value, or the output voltage value is output as it is (in this case, the detected external magnetic field strength is The voltage corresponding to is output.)

この磁気センサ１０では、電極パッド部１３Ｂを構成する複数の電極パッド１３Ｂ−１，１３Ｂ−２，１３Ｂ−３の内のいずれか１つがパルス信号または高周波信号の入力端子（信号印加端子）として選択され、電極パッド部１３Ａを構成する複数の電極パッド１３Ａ−１，１３Ａ−２，１３Ａ−３の内のいずれか１つがＧＮＤ端子として選択される。また、電極パッド１６Ａおよび１６Ｂは、上記信号の印加によってコイル１４に誘起された電圧の出力端子となる。 In this magnetic sensor 10, any one of the plurality of electrode pads 13B-1, 13B-2, 13B-3 constituting the electrode pad portion 13B is selected as an input terminal (signal application terminal) for a pulse signal or a high frequency signal. Then, any one of the plurality of electrode pads 13A-1, 13A-2, 13A-3 constituting the electrode pad portion 13A is selected as the GND terminal. The electrode pads 16A and 16B serve as output terminals for the voltage induced in the coil 14 by the application of the signal.

この図２（ａ）では、電源部２１の信号出力端子は電極パッド１３Ｂ−２に接続されており、電源部２１のＧＮＤ端子は電極パッド１３Ａ−２に接続されている。このため、電源部２１から出力された信号は、電極パッド１３Ｂ−２および配線１２Ｂ−２と、電極パッド１３Ａ−２，配線１２Ａ−２とを介して、磁性体１１に印加される。また、検出出力部２２の２つの入力端子は、それぞれ電極パッド１６Ａ，１６Ｂに接続されている。検出コイル１４に発生した誘起電圧は、配線１５Ａおよび電極パッド１６Ａと、配線１５Ｂおよび電極パッド１６Ｂとを介して、検出出力部２２に入力される。 In FIG. 2A, the signal output terminal of the power supply unit 21 is connected to the electrode pad 13B-2, and the GND terminal of the power supply unit 21 is connected to the electrode pad 13A-2. For this reason, the signal output from the power supply unit 21 is applied to the magnetic body 11 via the electrode pad 13B-2 and the wiring 12B-2, and the electrode pad 13A-2 and the wiring 12A-2. Further, the two input terminals of the detection output unit 22 are connected to the electrode pads 16A and 16B, respectively. The induced voltage generated in the detection coil 14 is input to the detection output unit 22 via the wiring 15A and the electrode pad 16A, and the wiring 15B and the electrode pad 16B.

また、図２（ｂ）では、電源部２１は、パルス信号（入力パルス電圧Ｖｉｎ）を磁性体１１に印加することを示している。電源部２１によって磁性体１１にパルス信号を印加したときに外部磁界が存在すると、磁性体１１の通電領域において磁束変化を生じる。この磁束変化により、検出コイル１４は誘起電圧を発生し、この誘起電圧が磁気センサ１０の出力電圧Ｖｏｕｔとなり、検出出力部２２に入力される。 FIG. 2B shows that the power supply unit 21 applies a pulse signal (input pulse voltage Vin) to the magnetic body 11. If an external magnetic field exists when a pulse signal is applied to the magnetic body 11 by the power supply unit 21, a magnetic flux change occurs in the energized region of the magnetic body 11. Due to this magnetic flux change, the detection coil 14 generates an induced voltage, and this induced voltage becomes the output voltage Vout of the magnetic sensor 10 and is input to the detection output unit 22.

検出出力部２２は、例えば、ピークホールド回路、あるいは入力パルス電圧の立上りタイミングに同期したタイミングホールド回路等により、入力パルス電圧Ｖｉｎの立上り時の検出コイル１４からの出力電圧Ｖｏｕｔのピーク値ＶＰをサンプリングして測定し、この出力電圧値ＶＰをもとに外部磁界を検出して出力する。 The detection output unit 22 samples the peak value VP of the output voltage Vout from the detection coil 14 when the input pulse voltage Vin rises, for example, by a peak hold circuit or a timing hold circuit synchronized with the rising timing of the input pulse voltage. The external magnetic field is detected and output based on the output voltage value VP.

直交フラックスゲート方式の磁気センサにおいて得られる電圧−磁界特性（Ｖ−Ｈ特性）には、外部磁界の大きさの変化に伴って磁気センサの出力電圧値（誘起電圧値）がほぼ直線的に変化する範囲がある。このような範囲は、例えば外部磁界の大きさが−５Ｏｅ〜５Ｏｅの範囲内である。この範囲内では、出力電圧値（誘起電圧値）をもとに外部磁界の大きさを求めることができる。例えば、感度（単位磁束変化に対する誘起電圧の変化量）をあらかじめ求めておき、誘起電圧値を感度で除算することにより、外部磁界の大きさを求めることができる。 In the voltage-magnetic field characteristics (V-H characteristics) obtained with an orthogonal fluxgate type magnetic sensor, the output voltage value (induced voltage value) of the magnetic sensor changes almost linearly as the magnitude of the external magnetic field changes. There is a range to do. In such a range, for example, the magnitude of the external magnetic field is in the range of −5 Oe to 5 Oe. Within this range, the magnitude of the external magnetic field can be determined based on the output voltage value (induced voltage value). For example, the magnitude of the external magnetic field can be obtained by previously obtaining sensitivity (the amount of change in induced voltage with respect to unit magnetic flux change) and dividing the induced voltage value by sensitivity.

上記Ｖ−Ｈ特性において磁界０に対応する電圧が０でなく、オフセットを有するときには、誘起電圧と感度とを用いて磁界の大きさを求める際、磁界０に対応する出力電圧（オフセット電圧）をあらかじめ求めておき、誘起電圧の測定値からオフセット電圧を減ずる必要がある。 When the voltage corresponding to the magnetic field 0 is not 0 and has an offset in the VH characteristics, the output voltage (offset voltage) corresponding to the magnetic field 0 is obtained when the magnitude of the magnetic field is obtained using the induced voltage and sensitivity. It is necessary to obtain in advance and subtract the offset voltage from the measured value of the induced voltage.

［信号入力電極パッド・配線の選択手順および磁気センサの駆動手順］
図３は本発明の磁気センサ１０においてのオフセット電圧設定手順（信号入力電極パッド・配線の選択手順）および本発明の磁気センサ１０の駆動手順を説明する図である。 [Signal input electrode pad / wiring selection procedure and magnetic sensor drive procedure]
FIG. 3 is a diagram for explaining the offset voltage setting procedure (signal input electrode pad / wiring selection procedure) and the driving procedure of the magnetic sensor 10 of the present invention in the magnetic sensor 10 of the present invention.

図３において、電源部３１の信号出力端子は、電極パッド部１３Ｂを構成する複数の電極パッド１３Ｂ−１，１３Ｂ−２，１３Ｂ−３の内から任意に選択した１つの電極パッドに接続できるようになっている。同様に、電源部３１のＧＮＤ端子も、電極パッド部１３Ａを構成する複数の電極パッド１３Ａ−１，１３Ａ−２，１３Ａ−３の内から任意に選択した１つの電極パッドに接続できるようになっている。そして、この電源部３１は、電極パッド部１３Ｂから選択した１つの電極パッドと、電極パッド部１３Ａから選択した１つの電極パッドとによる電極パッドペア（従って、配線部１２Ｂから選択した１つの配線と、配線部１２Ａから選択した１つの配線とによる配線ペア）に、パルス信号あるいは高周波信号を印加する。 In FIG. 3, the signal output terminal of the power supply unit 31 can be connected to one electrode pad arbitrarily selected from the plurality of electrode pads 13B-1, 13B-2, and 13B-3 constituting the electrode pad unit 13B. It has become. Similarly, the GND terminal of the power supply unit 31 can be connected to one electrode pad arbitrarily selected from the plurality of electrode pads 13A-1, 13A-2, and 13A-3 constituting the electrode pad unit 13A. ing. The power supply unit 31 includes an electrode pad pair composed of one electrode pad selected from the electrode pad unit 13B and one electrode pad selected from the electrode pad unit 13A (accordingly, one wiring selected from the wiring unit 12B, and A pulse signal or a high-frequency signal is applied to a wiring pair formed by one wiring selected from the wiring unit 12A.

また、図３において、検出出力部３２の２つの入力端子は、それぞれ電極パッド１６Ａ，１６Ｂに接続されている。検出コイル１４に発生した誘起電圧は、配線１５Ａおよび電極パッド１６Ａと、配線１５Ｂおよび電極パッド１６Ｂとを介して、検出出力部３２に入力される。そして、この検出出力部３２は、例えば、ピークホールド回路等により検出コイル１４の誘起電圧を検出する。 In FIG. 3, the two input terminals of the detection output unit 32 are connected to the electrode pads 16A and 16B, respectively. The induced voltage generated in the detection coil 14 is input to the detection output unit 32 via the wiring 15A and the electrode pad 16A, and the wiring 15B and the electrode pad 16B. And this detection output part 32 detects the induced voltage of the detection coil 14 by a peak hold circuit etc., for example.

選択したそれぞれの電極パッドペア（配線ペア）について、電源部３１より信号を印加したときの電圧−磁界特性（Ｖ−Ｈ特性）、あるいはオフセット電圧値（外部磁界がないときの誘起電圧）を取得する。そして、所望のオフセット電圧が得られる最適な電極パッドペア（配線ペア）を選択し、この選択したペアを、磁気センサ１０を駆動するときに信号を印加する電極パッドペア（配線ペア）とする。例えば、この選択したペアの電極パッドを、ワイヤボンド等によって信号入力端子に接続する。 For each selected electrode pad pair (wiring pair), a voltage-magnetic field characteristic (VH characteristic) when a signal is applied from the power supply unit 31 or an offset voltage value (induced voltage when there is no external magnetic field) is acquired. . Then, an optimum electrode pad pair (wiring pair) capable of obtaining a desired offset voltage is selected, and this selected pair is set as an electrode pad pair (wiring pair) to which a signal is applied when the magnetic sensor 10 is driven. For example, the selected pair of electrode pads is connected to the signal input terminal by wire bonding or the like.

以上のように本発明では、磁性体１１の通電端１１Ａからコイル部１４Ａを横切る複数の配線１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ａ−３を設けるとともに、磁性体１１の通電端１１Ｂからコイル部１４Ｂを横切る複数の配線１２Ｂ−１，１２Ｂ−２，１２Ｂ−３を設けている。 As described above, in the present invention, the plurality of wires 12A-1, 12A-2, 12A-3 that cross the coil portion 14A from the energization end 11A of the magnetic body 11 are provided, and the coil portion 14B from the energization end 11B of the magnetic body 11 is provided. A plurality of wirings 12B-1, 12B-2, and 12B-3 are provided across.

これら複数の配線は、磁性体１１の長手方向とのなす角が互いに異なっており、コイル部１４Ａ，１４Ｂはそれぞれ平面形状が略矩形であるため、それぞれの配線とコイル部との重なり具合（重なりの面積）は異なるものとなる。この重なり具合が異なると、磁性体の磁気特性、配線と磁性体とのカップリング等の複合的な要素が変化するので、これによってオフセット電圧も変化する。 The plurality of wirings are different from each other in angle with the longitudinal direction of the magnetic body 11, and the coil portions 14A and 14B have a substantially rectangular planar shape. Are different). If this overlap is different, the complex characteristics such as the magnetic characteristics of the magnetic material and the coupling between the wiring and the magnetic material will change, thereby changing the offset voltage.

従って、通電端１１Ａからコイル部１４Ａを横切る複数の配線１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ａ−３の内の１本、磁性体１１の通電端１１Ｂからコイル部１４Ｂを横切る複数の配線１２Ｂ−１，１２Ｂ−２，１２Ｂ−３の内の１本からなる配線ペアを適切に選択することにより、０磁界付近でのノイズによるオフセット電圧のばらつきを調整して、オフセット電圧を定量的に設定することが可能となる。 Accordingly, one of the plurality of wirings 12A-1, 12A-2, 12A-3 crossing the coil portion 14A from the energization end 11A, and the plurality of wirings 12B-1 crossing the coil portion 14B from the energization end 11B of the magnetic body 11. , 12B-2, and 12B-3, by appropriately selecting a wiring pair consisting of one of them, the offset voltage variation due to noise near zero magnetic field is adjusted, and the offset voltage is set quantitatively. Is possible.

なお、複数の配線１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ａ−３を互いに異なる材料で形成すること、同様に複数の配線１２Ｂ−１，１２Ｂ−２，１２Ｂ−３を互いに異なる材料で形成すること、あるいは配線部１２Ａと１２Ｂとを互いに異なる材料で形成することも可能である。 In addition, the plurality of wirings 12A-1, 12A-2, 12A-3 are formed from different materials, and the plurality of wirings 12B-1, 12B-2, 12B-3 are formed from different materials. Alternatively, the wiring portions 12A and 12B can be formed of different materials.

また、複数の配線１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ａ−３を互いに異なる幅で形成すること、同様に複数の配線１２Ｂ−１，１２Ｂ−２，１２Ｂ−３を互いに異なる幅で形成することも可能である。これにより、それぞれの配線とコイル部との重なり具合（重なりの面積）を異なるものとすることができる。この重なり具合が異なると、磁性体の磁気特性、配線と磁性体とのカップリング等の複合的な要素が変化するので、これによってオフセット電圧も変化する。特に、コイル部の平面形状が図１（ａ）のような略矩形ではなく、略同心円である場合や略楕円である場合に有効である。 Also, a plurality of wirings 12A-1, 12A-2, 12A-3 may be formed with different widths, and a plurality of wirings 12B-1, 12B-2, 12B-3 may be formed with different widths. Is possible. Thereby, the overlapping condition (overlapping area) of each wiring and coil part can be made different. If this overlap is different, the complex characteristics such as the magnetic characteristics of the magnetic material and the coupling between the wiring and the magnetic material change, and this also changes the offset voltage. In particular, this is effective when the planar shape of the coil portion is not substantially rectangular as shown in FIG. 1A but is substantially concentric or substantially elliptical.

また、配線部１２Ａの複数の配線と、配線部１２Ｂの複数の配線とを、磁性体１１に対して非対称に配置することも可能である。例えば、配線部１２Ａの配線本数と配線部１２Ｂの配線本数を異なる本数とすることも可能である。また、例えば、配線１２Ａ−１が磁性体１１の長手方向となす角θＡ−１と配線１２Ｂ−１が磁性体１１の長手方向となす角θＢ−１とを異なる角度に設定すること、同様に配線１２Ａ−２が磁性体１１の長手方向となす角θＡ−２と配線１２Ｂ−２が磁性体１１の長手方向となす角θＢ−２とを異なる角度に設定すること、配線１２Ａ−３が磁性体１１の長手方向となす角θＡ−３と配線１２Ｂ−３が磁性体１１の長手方向となす角θＢ−３とを異なる角度に設定することも可能である。これにより、それぞれの配線とコイル部との重なり具合（重なりの面積）を異なるものとすることができるとともに、回路パターンに応じた自由度の高い配線形成をすることができる。この重なり具合が異なると、磁性体の磁気特性、配線と磁性体とのカップリング等の複合的な要素が変化するので、これによってオフセット電圧も変化する。 In addition, the plurality of wirings of the wiring part 12 A and the plurality of wirings of the wiring part 12 B can be arranged asymmetrically with respect to the magnetic body 11. For example, the number of wirings in the wiring part 12A and the number of wirings in the wiring part 12B can be different. For example, the angle θA-1 formed by the wiring 12A-1 with the longitudinal direction of the magnetic body 11 and the angle θB-1 formed by the wiring 12B-1 with the longitudinal direction of the magnetic body 11 are set to different angles. The angle θA-2 formed by the wiring 12A-2 with the longitudinal direction of the magnetic body 11 and the angle θB-2 formed by the wiring 12B-2 with the longitudinal direction of the magnetic body 11 are set to different angles, and the wiring 12A-3 is magnetic. The angle θA-3 formed with the longitudinal direction of the body 11 and the angle θB-3 formed by the wiring 12B-3 with the longitudinal direction of the magnetic body 11 can be set to different angles. Thereby, the overlapping degree (overlapping area) of each wiring and coil part can be made different, and wiring with a high degree of freedom according to the circuit pattern can be formed. If this overlap is different, the complex characteristics such as the magnetic characteristics of the magnetic material and the coupling between the wiring and the magnetic material will change, thereby changing the offset voltage.

また、本発明の磁気センサ１０では、図１（ｂ）に示すように、絶縁体１０Ｂにおいて、基板１０Ａ側の下層に磁性体１１を形成し、その上層にコイル１４を形成したが、これとは逆に、基板１０Ａ側の下層にコイル１４を形成し、その上層に磁性体１１を形成することも可能である。 In the magnetic sensor 10 of the present invention, as shown in FIG. 1B, in the insulator 10B, the magnetic body 11 is formed in the lower layer on the substrate 10A side, and the coil 14 is formed in the upper layer. On the contrary, it is also possible to form the coil 14 in the lower layer on the substrate 10A side and form the magnetic body 11 in the upper layer.

図１の本発明の磁界センサ１０として、チップサイズが長さ２．５ｍｍ、幅１．２ｍｍ、厚さ６２５μｍである酸化膜付きのシリコン（Ｓｉ）基板上に、ＣｏＺｒＮｂからなる磁性体１１を形成し、その上面に検出コイル１４を形成した。磁性体は、スパッタ法とエッチングを組み合せて作製し、ライン／スペースは４０μｍ／２０μｍ、厚さは約２μｍである。また、検出コイル１４は、メッキ法によって形成されたＣｕであり、ライン／スペースは６μｍ／６μｍ、厚さは約２μｍである。磁性体１１と検出コイル１４の間は、プラズマＣＶＤ法による酸化膜、もしくは樹脂等の層間絶縁体によって絶縁されている。 As the magnetic field sensor 10 of the present invention shown in FIG. 1, a magnetic body 11 made of CoZrNb is formed on a silicon (Si) substrate with an oxide film having a chip size of 2.5 mm in length, 1.2 mm in width, and 625 μm in thickness. And the detection coil 14 was formed in the upper surface. The magnetic material is produced by a combination of sputtering and etching, and the line / space is 40 μm / 20 μm and the thickness is about 2 μm. The detection coil 14 is made of Cu formed by plating, and has a line / space of 6 μm / 6 μm and a thickness of about 2 μm. The magnetic body 11 and the detection coil 14 are insulated by an oxide film formed by a plasma CVD method or an interlayer insulator such as a resin.

磁性体１１の通電端１１Ａからコイル部１４Ａを横切る３本の配線１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ａ−３および３つの電極パッド１３Ａ−１，１３Ａ−２，１３Ａ−３、ならびに磁性体１１の通電端１１Ｂからコイル部１４Ｂを横切る３本の配線１２Ｂ−１，１２Ｂ−２，１２Ｂ−３を設置し、これらの配線が磁性体１１となす角を、θＡ−１＝θＢ−１＝４５°、θＡ−２＝θＢ−２＝７７．５°、θＡ−３＝θＢ−３＝９０°に設定した。 Three wirings 12A-1, 12A-2, 12A-3 and three electrode pads 13A-1, 13A-2, 13A-3 crossing the coil portion 14A from the energizing end 11A of the magnetic body 11 and the magnetic body 11 Three wires 12B-1, 12B-2, and 12B-3 that cross the coil portion 14B from the energizing end 11B are installed, and the angle between these wires and the magnetic body 11 is defined as θA-1 = θB-1 = 45 °. ΘA-2 = θB-2 = 77.5 °, θA-3 = θB-3 = 90 °.

磁性体１１となす角が４５°の配線１２Ａ−１，１２Ｂ−１は、コイル部を横切る長さが最長（従って、コイル部との重なり面積が最大）であり、これらの配線に接続する電極パッド１３Ａ−１と１３Ｂ−１をパッドペア１とした。また、磁性体１１となす角が７７．５°の配線１２Ａ−２，１２Ｂ−２は、コイル部を横切る長さが中間（従って、コイル部との重なり面積が中間）であり、これらの配線に接続する電極パッド１３Ａ−２と１３Ｂ−２をパッドペア２とした。また、磁性体１１となす角が９０°の配線１２Ａ−３，１２Ｂ−３は、コイル部を横切る長さが最短（従って、コイル部との重なり面積が最小）であり、これらの配線に接続する電極パッド１３Ａ−３と１３Ｂ−３をパッドペア３とした。 The wirings 12A-1 and 12B-1 having an angle of 45 ° with the magnetic body 11 have the longest length across the coil part (therefore, the overlapping area with the coil part is the maximum), and the electrodes connected to these wirings Pads 13A-1 and 13B-1 were designated as pad pair 1. Further, the wirings 12A-2 and 12B-2 having an angle of 77.5 ° with the magnetic body 11 have an intermediate length across the coil part (therefore, an overlapping area with the coil part is intermediate). Electrode pads 13A-2 and 13B-2 to be connected to are referred to as pad pair 2. Further, the wirings 12A-3 and 12B-3 having an angle of 90 ° with the magnetic body 11 have the shortest length across the coil part (therefore, the overlapping area with the coil part is minimum), and are connected to these wirings. The electrode pads 13 A- 3 and 13 B- 3 to be used as pad pair 3.

この実施例の磁気センサに対し、パッドペア１，２，３のそれぞれについて、パルス電流（電流値１００ｍＡ、パルス幅１００ｎｓ、立上り時間３ｎｓ）を印加し、−２．５Ｏｅ〜２．５Ｏｅの外部磁界を印加しながら、検出コイルからの出力電圧を測定した。 A pulse current (current value 100 mA, pulse width 100 ns, rise time 3 ns) is applied to each of the pad pairs 1, 2, and 3 to the magnetic sensor of this embodiment, and an external magnetic field of −2.5 Oe to 2.5 Oe is applied. While applying, the output voltage from the detection coil was measured.

図４は上記本発明の実施例の磁気センサにおいて信号を印加するパッドペアを変更したときの出力電圧特性を示す図である。この図４より、パッドペアを変更すると、感度は変化せず、オフセット量が変化することを確認した。また、コイルを横切る配線の長さ（配線のコイルとの重なり面積）が減少するにつれて、オフセット電圧が減少することを確認した。 FIG. 4 is a diagram showing output voltage characteristics when the pad pair to which a signal is applied is changed in the magnetic sensor of the embodiment of the present invention. From FIG. 4, it was confirmed that when the pad pair was changed, the sensitivity did not change and the offset amount changed. It was also confirmed that the offset voltage decreased as the length of the wiring crossing the coil (the overlapping area of the wiring with the coil) decreased.

パッドぺア３では、出力電圧が負方向になるため、ＩＣ化の際の障害となる。このため、パッドぺア１またはパッドぺア２の内、所望のオフセット電圧を得られるパッドぺアを選択して信号を印加し、磁気センサを駆動することが望ましい。 In the pad pair 3, since the output voltage is in the negative direction, it becomes an obstacle in the formation of an IC. Therefore, it is desirable to select a pad pair that can obtain a desired offset voltage from the pad pair 1 or the pad pair 2 and apply a signal to drive the magnetic sensor.

本発明の磁気センサの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic sensor of this invention. 本発明の磁気センサの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the magnetic sensor of this invention. 本発明の磁気センサにおいてのオフセット電圧設定手順および本発明の磁気センサの駆動手順を説明する図である。It is a figure explaining the offset voltage setting procedure in the magnetic sensor of this invention, and the drive procedure of the magnetic sensor of this invention. 本発明の実施例の磁気センサにおいて信号を印加するパッドペアを変更したときの出力電圧特性を示す図である。It is a figure which shows an output voltage characteristic when the pad pair which applies a signal in the magnetic sensor of the Example of this invention is changed. 従来の磁気センサの構成例および動作を説明する平面図である。It is a top view explaining the structural example and operation | movement of the conventional magnetic sensor.

Explanation of symbols

１０磁気センサ、１０Ａ基板、１０Ｂ絶縁体、１１磁性体、１１Ａ，１１Ｂ通電端、１２Ａ接続配線部、１２Ａ−１，１２Ａ−２，１２Ａ−３，１２Ｂ−１，１２Ｂ−２，１２Ｂ−３接続配線、１３Ａ，１３Ｂ電極パッド部、１３Ａ−１，１３Ａ−２，１３Ａ−３，１３Ｂ−１，１３Ｂ−２，１３Ｂ−３電極パッド、１４検出コイル、１４Ａ，１４Ｂコイル部、１５Ａ，１５Ｂ接続配線、１６Ａ，１６Ｂ電極パッド、２０磁気センサモジュール、２１，３１電源部、２２，３２検出出力部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic sensor, 10A board | substrate, 10B insulator, 11 Magnetic body, 11A, 11B Current supply end, 12A Connection wiring part, 12A-1, 12A-2, 12A-3, 12B-1, 12B-2, 12B-3 Connection Wiring, 13A, 13B electrode pad part, 13A-1, 13A-2, 13A-3, 13B-1, 13B-2, 13B-3 electrode pad, 14 detection coil, 14A, 14B coil part, 15A, 15B connection wiring 16A, 16B Electrode pad, 20 Magnetic sensor module, 21, 31 Power supply unit, 22, 32 Detection output unit.

Claims

On the substrate, an induced voltage is generated by a magnetic body in which the magnetic characteristics of the energized region change when a signal is applied while an external magnetic field is applied, a wiring group for energizing the magnetic body, and a change in the magnetic characteristics of the magnetic body. A magnetic sensor in which a changing detection coil is arranged so as to overlap with an insulator,
The detection coil includes a first coil portion and a second coil portion that are electrically connected to each other with a spiral shape in the same rotational direction from the inner peripheral end to the outer peripheral end when viewed from above the substrate. Become
The magnetic body has a first energization end in a region near the center of the first coil portion, and a second energization end in a region near the center of the second coil portion,
The wiring group includes a first wiring portion having a plurality of wirings arranged across the first coil portion from the first energization end, and a crossing the second coil portion from the second energization end. A magnetic sensor comprising a second wiring portion having a plurality of wirings.

2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the plurality of wirings of the first wiring part and the second wiring part are formed with different wiring widths.

3. The plurality of wirings constituting the first wiring part and the plurality of wirings constituting the second wiring part are disposed asymmetrically with respect to the magnetic body. Magnetic sensor.

A method for driving the magnetic sensor according to claim 1, comprising:
Of the plurality of wirings constituting the first wiring part and the plurality of wirings constituting the second wiring part, a wiring pair whose induced voltage of the detection coil has a predetermined offset value is selected, and the magnetic body is selected. A method of driving a magnetic sensor, wherein the magnetic sensor is selected as a wiring for energization.