JP2015197419A - Flux gate type magnetic sensor element, and flux gate type magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電流計や電子コンパスに用いられるフラックスゲート型磁気センサ素子およびフラックスゲート型磁気センサに関する。 The present invention relates to a fluxgate type magnetic sensor element and a fluxgate type magnetic sensor used for an ammeter and an electronic compass.
電流センサや電子コンパスに用いられる磁気センサ素子としては、磁気コアにコイル状配線を巻き回した構造のものがあり、例えばフラックスゲート型の磁気センサ素子が用いられている（特許文献１，２を参照）。
フラックスゲート型磁気センサ素子は、薄膜プロセスを用いた微細化が進んでおり、一般的な半導体用の表面実装タイプのパッケージ（ＳＯＰ等）や、リードレスタイプ（ＬＣＣ）のパッケージとして提供されている（特許文献３を参照）。
As a magnetic sensor element used for a current sensor or an electronic compass, there is a structure in which a coiled wire is wound around a magnetic core. For example, a fluxgate type magnetic sensor element is used (see
The flux gate type magnetic sensor element has been miniaturized using a thin film process, and is provided as a surface mount type package (SOP, etc.) or a leadless type (LCC) package for general semiconductors. (See Patent Document 3).
近年では、磁気センサ素子は小型化しており、コイル状配線も微細化されるため、電流密度は増加している。そのため、エレクトロマイグレーションなどによるコイル状配線の断線のリスクは増大しており、信頼性の確保が求められている。
前述のパッケージ化された磁気センサ素子は樹脂に覆われているため、コイル等の構造は外から視認できない。このため、コイルの断線が生じた場合には、断線箇所の特定や修復が難しく、磁気センサ素子としての機能に支障が生じるおそれがある。
In recent years, the magnetic sensor element has been reduced in size, and the coil-like wiring has also been miniaturized, so that the current density has increased. For this reason, the risk of disconnection of the coiled wiring due to electromigration or the like is increasing, and it is required to ensure reliability.
Since the packaged magnetic sensor element is covered with resin, the structure of the coil or the like cannot be seen from the outside. For this reason, when the disconnection of the coil occurs, it is difficult to specify or repair the disconnection portion, and there is a possibility that the function as the magnetic sensor element may be hindered.
本発明は上記課題に鑑み、コイルの断線が生じた場合でも磁気センサ素子としての機能を維持できるフラックスゲート型磁気センサ素子およびフラックスゲート型磁気センサを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a fluxgate type magnetic sensor element and a fluxgate type magnetic sensor capable of maintaining the function as a magnetic sensor element even when the coil is disconnected.
本発明は、磁気コアと、前記磁気コアに巻き回された複数のコイル状配線とを有するフラックスゲート型磁気センサ素子であって、前記複数のコイル状配線のうち少なくとも１つは、供給された励磁信号により前記磁気コアに励磁磁界を発生させる励磁コイルであり、それ以外のコイル状配線のうち少なくとも１つは、前記磁気コアに発生した励磁磁界に基づいて検出信号を出力する検出コイルであり、前記励磁コイルと前記検出コイルのうち少なくとも１つは、電気的に並列である２つの配線を有するフラックスゲート型磁気センサ素子を提供する。
本発明のフラックスゲート型磁気センサ素子は、非磁性基板と、前記非磁性基板上に形成された複数の第１配線層と、前記第１配線層上に第１絶縁層を介して設けられた前記磁気コアと、前記磁気コア上に第２絶縁層を介して設けられた複数の第２配線層とを備え、前記複数の第１配線層のうち一部と、前記複数の第２配線層のうち一部は、前記励磁コイルを構成し、前記複数の第１配線層のうち他の一部と、前記複数の第２配線層のうち他の一部は、前記検出コイルを構成する構成としてよい。
本発明のフラックスゲート型磁気センサ素子は、前記励磁コイルが、前記電気的に並列である２つの配線を有し、前記検出コイルが、１つの配線からなる構成としてよい。
本発明のフラックスゲート型磁気センサ素子は、前記励磁コイルが、１つの配線からなり、前記検出コイルが、前記電気的に並列である２つの配線を有する構成としてよい。
本発明のフラックスゲート型磁気センサ素子は、前記励磁コイルが、前記電気的に並列である２つの配線を有し、前記検出コイルが、前記電気的に並列である２つの配線を有する構成としてよい。
本発明のフラックスゲート型磁気センサ素子は、前記励磁コイルを構成する前記２つの配線が、前記励磁信号を供給する、共通の交流信号源に電気的に接続されている構成としてよい。
本発明のフラックスゲート型磁気センサ素子は、絶縁樹脂からなるパッケージの内部に設けられていることが好ましい。
The present invention is a fluxgate type magnetic sensor element having a magnetic core and a plurality of coiled wires wound around the magnetic core, wherein at least one of the plurality of coiled wires is supplied. An excitation coil that generates an excitation magnetic field in the magnetic core by an excitation signal, and at least one of the other coiled wires is a detection coil that outputs a detection signal based on the excitation magnetic field generated in the magnetic core. At least one of the excitation coil and the detection coil provides a fluxgate type magnetic sensor element having two wires that are electrically in parallel.
A fluxgate magnetic sensor element of the present invention is provided with a nonmagnetic substrate, a plurality of first wiring layers formed on the nonmagnetic substrate, and a first insulating layer on the first wiring layer. The magnetic core, and a plurality of second wiring layers provided on the magnetic core via a second insulating layer, a part of the plurality of first wiring layers, and the plurality of second wiring layers A part of which constitutes the exciting coil, another part of the plurality of first wiring layers and another part of the plurality of second wiring layers constitutes the detection coil As good as
In the flux gate type magnetic sensor element of the present invention, the excitation coil may have two wirings that are electrically in parallel, and the detection coil may be composed of one wiring.
In the flux gate type magnetic sensor element of the present invention, the excitation coil may be composed of one wiring, and the detection coil may have the two wirings that are electrically in parallel.
The flux gate type magnetic sensor element of the present invention may be configured such that the excitation coil has the two wires that are electrically in parallel, and the detection coil has the two wires that are electrically in parallel. .
The fluxgate type magnetic sensor element of the present invention may be configured such that the two wirings constituting the excitation coil are electrically connected to a common AC signal source that supplies the excitation signal.
The fluxgate type magnetic sensor element of the present invention is preferably provided inside a package made of an insulating resin.
本発明は、前記フラックスゲート型磁気センサ素子と、前記励磁コイルに接続され、前記励磁信号を供給する交流信号源とを有するフラックスゲート型磁気センサを提供する。 The present invention provides a flux gate type magnetic sensor having the flux gate type magnetic sensor element and an AC signal source connected to the excitation coil and supplying the excitation signal.
本発明によれば、励磁コイルと前記検出コイルのうち少なくとも１つが、電気的に並列である２つの配線を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、磁気センサ素子としての機能を確保できる。よって、信頼性を高めることができる。 According to the present invention, since at least one of the excitation coil and the detection coil has two wirings that are electrically in parallel, even if one of them breaks, it functions as a magnetic sensor element. It can be secured. Therefore, reliability can be improved.
以下、本発明に係るフラックスゲート型磁気センサ素子に使用できるコイル状配線の基本構造の第１の例（以下、第１基本構造という）を説明する。
図４は、第１基本構造１０の概略構成を模式的に示す図である。
第１基本構造１０は、軟磁性材料からなる磁気コア１と、磁気コア１に巻き回されたコイル状配線２とを有する。
コイル状配線２は、２本の電気的に並列された配線３，４を有する。第１配線３は、磁気コア１に巻回されて第１コイル５（ソレノイドコイル）を形成する。第２配線４は、磁気コア１に巻回されて第２コイル６（ソレノイドコイル）を形成する。
第１配線３と第２配線４の両端部は、（基配線１８を介して）共通の電源９（交流信号源）に電気的に接続されている。
第１基本構造１０は、絶縁樹脂からなるパッケージ８の内部８Ａにあり、電源９はパッケージ８の外部８Ｂにある。
Hereinafter, a first example (hereinafter referred to as a first basic structure) of a basic structure of a coiled wiring that can be used in the fluxgate type magnetic sensor element according to the present invention will be described.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the first
The first
The
Both ends of the
The first
図示例の配線３，４は、分岐構造を有する。すなわち、電源９から延出する基配線１８から２つに分岐する分岐配線がそれぞれ第１配線３と第２配線４となっている。
The
第１コイル５を構成する第１配線３と、第２コイル６を構成する第２配線４とは、それぞれの配線どうしが略平行になるように、二重らせん状に磁気コア１に巻回されている。このため、図４に示すように、側面視においては、第１配線３と第２配線４とが磁気コア１の長さ方向に交互に並んでいる。
第１配線３の、磁気コア１の長さ方向の巻回範囲７Ａと、第２配線４の巻回範囲７Ｂとは、大部分が共通している。
第１配線３と第２配線４とは、互いに電気的に絶縁されている。第１配線３と第２配線４とは、それぞれ一定のピッチで巻回することができる。
The
The winding range 7A of the
The
図５〜図７は、第１基本構造１０の構造を詳しく示す図である。図５は磁気コア１の軸線に沿う側断面図であり、図６は、磁気コア１の軸線に垂直な断面図であり、図７は、第１基本構造１０の内部構造を示す平面図である。
図５に示すように、第１基本構造１０は、非磁性基板１７上に、第１配線層１１と、第１配線層１１上に形成された第１樹脂層（第１絶縁層）１３と、第１樹脂層１３上に形成された磁気コア１と、磁気コア１上に形成された第２樹脂層（第２絶縁層）１４と、第２樹脂層１４上に形成された第２配線層１２と、第２配線層１２上に形成された第３樹脂層（第３絶縁層）１５と、を有する。
なお、「上」および「下」は、図５における上下に即している。上下方向は非磁性基板１７の上面１７ａに垂直な方向である。
5 to 7 are diagrams showing the structure of the first
As shown in FIG. 5, the first
“Upper” and “Lower” correspond to the upper and lower sides in FIG. The vertical direction is a direction perpendicular to the
図５〜図７に示すように、第１コイル５は、第１配線３によって形成されたコイルである。第１配線３は、第１配線層１１と第２配線層１２とが互いに接続されて構成されている。
第２コイル６は、第２配線４によって形成されたコイルである。第２配線４は、第１配線層１１と第２配線層１２とが互いに接続されて構成されている。
詳しくは、図６および図７に示すように、複数の第１配線層１１のうち一部と、複数の第２配線層１２のうち一部が、第１コイル５を構成し、複数の第１配線層１１のうち他の一部と、複数の第２配線層１２のうち他の一部が、第２コイル６を構成する。
磁気コア１は、例えば磁性材料からなる薄膜であり、図７に示すように、平面視において直線的に延在する形状とすることができる。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
The
Specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, a part of the plurality of first wiring layers 11 and a part of the plurality of second wiring layers 12 constitute the
The
図６〜図８を用いて、第１基本構造１０の作製方法とともに、第１基本構造１０の詳しい構成を説明する。なお、以下で説明する製膜手法等はこれに限らず、同等の製膜や加工が可能であれば、他の手法を用いることが可能である。
A detailed configuration of the first
図８（Ａ）に示すように、絶縁性の酸化膜が設けられたシリコンウェーハなどの非磁性基板１７の上に、第１コイル５および第２コイル６の下側配線となる複数の第１配線層１１が形成される。
具体的には、Ｔｉ，Ｃｒ，ＴｉＷなどのバリアメタルをスパッタ成膜した後、Ｃｕをスパッタにより成膜し、続いて、フォトリソグラフィにより第１配線層１１に応じたレジストパターンを形成し、ウェットエッチングにより配線パターンを形成することによって第１配線層１１を形成することができる。また、前記スパッタ膜をシード層として電解めっきにより第１配線層１１を形成してもよい。
As shown in FIG. 8A, on the
Specifically, after barrier film such as Ti, Cr, TiW is formed by sputtering, Cu is formed by sputtering, and subsequently, a resist pattern corresponding to the
第１配線層１１は、素子サイズや必要とされる抵抗値、およびフィードバック効率などを勘案し、配線数（コイル巻き数）と線幅、および膜厚を好適に設計することができる。例えば、第１樹脂層以降の工程における凹凸の影響を軽減するため、膜厚は３μｍ以下が望ましい。例えばＬ／Ｓ＝６μｍ／３μｍ、膜厚＝２μｍのように設定することができる。
図７に示すように、平面視において、第１配線層１１は、磁気コア１の軸線に垂直な方向に対して傾斜する方向に沿って形成されている。複数の第１配線層１１は、磁気コア１の長さ方向に互いに間隔をおいて、互いに平行に形成されている。
The
As shown in FIG. 7, the
次に、図８（Ｂ）に示すように、第１配線層１１の上に、第１樹脂層１３が、感光性樹脂を露光、現像、熱硬化することにより形成される。
具体的には、感光性樹脂を塗布し、第１配線層１１と磁気コア１とが絶縁される形状となるように、露光、現像、熱硬化を行うことにより第１樹脂層１３を形成する。第１樹脂層１３の厚さは、第１配線層１１の凹凸を緩和するだけの十分な厚さであることが望ましく、例えば、第１配線層１１の厚さの２倍以上が好適である。
前記感光性樹脂は、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ノボラック系樹脂などであることが望ましい。
Next, as shown in FIG. 8B, the
Specifically, the
The photosensitive resin is preferably polyimide, polybenzoxazole, novolac resin, or the like.
図８（Ｃ）に示すように、第１樹脂層１３の上に軟磁性体膜がスパッタにより成膜され、この軟磁性体膜を、所望の形状にフォトリソグラフィ、エッチングを用いてパターニングすることによって磁気コア１が形成される。
軟磁性体膜としてはＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＴａＺｒ等に代表される零磁歪のＣｏ系アモルフアス膜や、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金などが望ましい。これらの軟磁性体膜は難エッチング材料であるため、レジストを形成した後にスパッタ成膜を行い、レジストを除去することで所望のパターンを得るリフトオフ法により形成してもよい。
また、磁気コア１となる磁性膜を成膜した後に、応力や、不均一な一軸異方性を除去し、均一な誘導磁気異方性を付与するために回転磁場中熱処理、静磁場中熱処理を行ってもよい。また、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金を、レジストフレームを用いた電解めっき法により、所望の形状を有する磁気コア１を形成してもよい。
As shown in FIG. 8C, a soft magnetic film is formed on the
As the soft magnetic film, a zero magnetostrictive Co-based amorphous film typified by CoNbZr, CoTaZr, etc., a NiFe alloy, a CoFe alloy, or the like is desirable. Since these soft magnetic films are difficult-to-etch materials, they may be formed by a lift-off method in which a desired pattern is obtained by performing sputter deposition after forming a resist and removing the resist.
In addition, after the magnetic film to be the
次に、図８（Ｄ）に示すように、磁気コア１の上には、第２樹脂層１４が、感光性樹脂を露光、現像、熱硬化を行うことにより形成される。
具体的には、感光性樹脂を塗布し、第２配線層１２と磁気コア１とが絶縁される形状となるように、露光、現像、熱硬化を行うことにより第２樹脂層１４を形成する。
第１樹脂層１３および第２樹脂層１４の両側面の一部は、層間配線層１６ｂが形成される挿通部１９となる。
Next, as shown in FIG. 8D, the
Specifically, the
A part of both side surfaces of the
次に、図８（Ｅ）に示すように、第１配線層１１に電気的に接続するように、上側配線となる複数の第２配線層１２が形成される。
第２配線層１２は、第２樹脂層１４上面に形成された主配線層１６ａと、樹脂層１３，１４の両側面（挿通部１９となる部位）に形成された層間配線層１６ｂと、第１配線層１１に沿って形成された接続配線層１６ｃと、を有する。
接続配線層１６ｃは第１配線層１１に電気的に接続される。
Next, as shown in FIG. 8E, a plurality of second wiring layers 12 that are upper wirings are formed so as to be electrically connected to the
The
The
第２配線層１２は、例えば、第１配線層１１と同様に、Ｔｉ，Ｃｒ，ＴｉＷなどのバリアメタルをスパッタ成膜した後にＣｕをスパッタ成膜し、レジスト形成後、ウェットエッチングする方法によって形成することができる。第２配線層１２は、電解めっき法を用いて形成してもよい。
The
図７に示すように、平面視において、第２配線層１２は、磁気コア１に垂直な方向に沿って形成されており、これら複数の第２配線層１２は、磁気コア１の長さ方向に互いに間隔をおいて、互いに平行に形成されている。
As shown in FIG. 7, the
第１配線３は、例えば、図７において、第２配線層１２が、第１配線層１１の一端部と、この第１配線層１１の２つ隣に位置する第１配線層１１の他端部とを接続する構造を採用できる。
図示例では、複数の第２配線層１２のうち、図７において最も上に位置する第２配線層１２ａは、第１配線層１１のうち最も上に位置する第１配線層１１ａの一端部と、上から３番目に位置する第１配線層１１ｃの他端部とを接続している。上から３番目に位置する第２配線層１２ｃは、上から３番目の第１配線層１１ｃの一端部と、上から５番目の第１配線層１１ｅの他端部とを接続している。
これら配線層１２ａ，１１ａ，１１ｃ，１２ｃ，１１ｅは、第１配線３であり、第１コイル５を構成する。
For example, in FIG. 7, the
In the illustrated example, among the plurality of second wiring layers 12, the
These wiring layers 12 a, 11 a, 11 c, 12 c, and 11 e are the
第２配線４は、第１配線３と同様に、例えば、図７において、第２配線層１２が、第１配線層１１の一端部と、この第１配線層１１の２つ隣に位置する第１配線層１１の他端部とを接続する構造を採用できる。
図示例では、上から２番目に位置する第２配線層１２ｂは、第１配線層１１のうち上から２番目に位置する第１配線層１１ｂの一端部と、上から４番目に位置する第１配線層１１ｄの他端部とを接続している。上から４番目の第２配線層１２ｄは、上から４番目の第１配線層１１ｄの一端部と、上から６番目の第１配線層１１ｆの他端部とを接続している。
これら配線層１２ｂ，１１ｂ，１１ｄ，１２ｄ，１１ｆは、第２配線４であり、第２コイル６を構成する。
For example, in FIG. 7, the
In the illustrated example, the
These wiring layers 12 b, 11 b, 11 d, 12 d, and 11 f are the
図８（Ｆ）に示すように、第２配線層１２の上には、第３樹脂層１５が形成される。
As shown in FIG. 8F, a
次に、コイル状配線の基本構造の第２の例（以下、第２基本構造という）を説明する。以下、既出の構成については同じ符号を付してその説明を省略する場合がある。
図９は、第２基本構造２０の概略構成を模式的に示す図である。
第２基本構造２０は、磁気コア１と、磁気コア１に巻き回されたコイル状配線２２とを有する。
コイル状配線２２は、それぞれコイル２５，２６を形成する２本の電気的に並列された配線２３，２４を有する。
第１配線２３は、磁気コア１に巻回されて第１コイル２５（ソレノイドコイル）を形成する。第２配線２４は、磁気コア１に巻回されて第２コイル２６（ソレノイドコイル）を形成する。
Next, a second example of the basic structure of the coiled wiring (hereinafter referred to as the second basic structure) will be described. Hereinafter, the same reference numerals are given to the already described configurations, and the description thereof may be omitted.
FIG. 9 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the second
The second
The coiled
The
第１コイル２５を構成する第１配線２３と、第２コイル２６を構成する第２配線２４とは、磁気コア１の長さ方向の位置を違えて、それぞれらせん状に磁気コア１に巻回された形態とされている。すなわち、第１配線２３は巻回範囲２７Ａに形成され、第２配線２４は、巻回範囲２７Ａとは磁気コア１の長さ方向の位置が異なる巻回範囲２７Ｂに形成されている。
第１配線２３と第２配線２４とは、互いに電気的に絶縁されている。
The
The
第１配線２３は、例えば、図７において、第２配線層１２が、第１配線層１１の一端部と、これに隣接する第１配線層１１の他端部とを接続する構造を採用できる。
例えば、第２配線層１２ａが第１配線層１１ａの一端部と第１配線層１１ｂの他端部とを接続し、第２配線層１２ｂが第１配線層１１ｂの一端部と第１配線層１１ｃの他端部とを接続し、第２配線層１２ｃが第１配線層１１ｃの一端部と第１配線層１１ｄの他端部とを接続する構造を採用できる。
第２配線２４も、第２配線層１２が、第１配線層１１の一端部と、これに隣接する第１配線層１１の他端部とを接続する構造を採用できる。
For example, in FIG. 7, the
For example, the
The
次に、本発明に係るフラックスゲート型磁気センサ素子（以下、単に磁気センサ素子ということがある）の第１実施形態である磁気センサ素子３０を、図１を参照しつつ説明する。
磁気センサ素子３０の説明に先だって、図３に基づいて、フラックスゲート型磁気センサ素子の基本的な構造を説明する。
フラックスゲート型磁気センサ素子は、供給された励磁信号により磁気コアに励磁磁界を発生させる励磁コイルと、磁気コアに発生した励磁磁界に基づいて検出信号を出力する検出コイルとを有する。
Next, a
Prior to the description of the
The fluxgate type magnetic sensor element has an excitation coil that generates an excitation magnetic field in a magnetic core by a supplied excitation signal, and a detection coil that outputs a detection signal based on the excitation magnetic field generated in the magnetic core.
図３に示すフラックスゲート型磁気センサ素子２００は、磁気コア１と、磁気コア１に巻回された第１配線２０３からなる励磁コイル２０５と、磁気コア１に巻回された第２配線２０４からなる検出コイル２０６とを有する。
第１配線２０３には、励磁信号生成部２０７が接続され、励磁信号生成部２０７から励磁電流信号（励磁信号）が供給される。
励磁信号生成部２０７から励磁電流信号が励磁コイル２０５に供給されるのに伴い、励磁磁界が磁気コア１に発生する。励磁コイル２０５に交流の励磁信号を印加することによって、磁気コア１に発生する励磁磁界の向きも正負交互に変動する。
検出コイル２０６においては、例えば、磁界の向きが切り替わるタイミングでパルス状の誘導電圧信号（検出信号）が発生し、検出部２０８に出力される。
A flux gate type
An excitation
An exciting magnetic field is generated in the
In the
図１は、本実施形態の磁気センサ素子３０の概略構成を模式的に示す図である。
磁気センサ素子３０は、磁気コア１と、磁気コア１に巻き回された第１コイル状配線３２Ａと、磁気コア１に巻き回された第２コイル状配線３２Ｂとを有する。
第１コイル状配線３２Ａは励磁コイルであり、第２コイル状配線３２Ｂは検出コイルである。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a
The
The first
第１コイル状配線３２Ａ（励磁コイル）は、図４に示す第１基本構造１０のコイル状配線２と同様に、２本の電気的に並列された配線３３，３４を有する。
第１配線３３は第１コイル３５（ソレノイドコイル）を形成し、第２配線３４は第２コイル３６（ソレノイドコイル）を形成する。
第１配線３３と第２配線３４とは、二重らせん状に磁気コア１に巻回されている。第１配線３３と第２配線３４とは、互いに電気的に絶縁されている。
The first coil-shaped
The
The
第１配線３３と第２配線３４とは、共通の電源９（交流信号源）に接続されている。第１配線３３と第２配線３４には、電源９から前記励磁信号が供給される。
The
磁気センサ素子３０は、絶縁樹脂からなるパッケージ８の内部８Ａにあり、電源９はパッケージ８の外部８Ｂにある。
磁気センサ素子３０と電源９とは、フラックスゲート型磁気センサ（以下、単に磁気センサということがある）３０Ａを構成する。
The
The
図示例の第１配線３３と第２配線３４は、分岐構造を有する。すなわち、電源９から延出する基配線１８から２つに分岐する分岐配線がそれぞれ第１配線３３と第２配線３４となっている。基配線１８からの配線３３，３４の分岐部Ｂ１は、パッケージ８の内部８Ａにあってもよいし、パッケージ８の外部８Ｂにあってもよい。
分岐部Ｂ１がパッケージ８の内部８Ａにあれば、ワイヤボンディングの数を少なくし、構造を簡略化できる。また、分岐部Ｂ１がパッケージ８の外部８Ｂにあれば、内部８Ａにおいて配線を２本にすることにより信頼性を高めることができる。
The
If the branch portion B1 is inside the package 8A, the number of wire bondings can be reduced and the structure can be simplified. Further, if the branch part B1 is located outside the
第１コイル状配線３２Ａは、磁気コア１の長さ方向の位置が異なる２つの範囲において、磁気コア１に巻回されている。
すなわち、第１コイル状配線３２Ａを構成する配線３３，３４は、第２巻回範囲３７Ｂを挟んで、磁気コア１の長さ方向に間隔をおいた２つの範囲、すなわち、第１巻回範囲３７Ａと第３巻回範囲３７Ｃとに（連続して）巻回されている。
この構造によれば、第１コイル状配線３２Ａ（励磁コイル）により発生する磁界の分布が磁気コア１の長さ方向に均一になりやすく、局所的な磁気飽和が起こりにくいため、外部への磁界漏れが少なくなる。また、磁気コア１における、第２コイル状配線３２Ｂ（検出コイル）が形成されている領域に対して均一な磁界を印加することができる。
The first
That is, the
According to this structure, the distribution of the magnetic field generated by the first
第２コイル状配線３２Ｂ（検出コイル）を構成する配線３９は、第２巻回範囲３７Ｂにおいて磁気コア１に巻回されている。配線３９は、検出部２０８（図３参照）に接続されている。
The
第１コイル状配線３２Ａ（励磁コイル）は、例えば、図５〜図７に示すように、複数の第１配線層１１のうち一部と、複数の第２配線層１２のうち一部から構成される。第１コイル状配線３２Ａ（励磁コイル）には、図４に示す第１基本構造１０を適用できる。
第２コイル状配線３２Ｂ（検出コイル）は、例えば、複数の第１配線層１１のうち他の一部と、複数の第２配線層１２のうち他の一部とから構成される。
The first coiled wiring 32 </ b> A (excitation coil) includes, for example, a part of the plurality of first wiring layers 11 and a part of the plurality of second wiring layers 12, as shown in FIGS. 5 to 7. Is done. The first
The second coiled wiring 32 </ b> B (detection coil) is composed of, for example, another part of the plurality of first wiring layers 11 and another part of the plurality of second wiring layers 12.
磁気センサ素子３０は、第１コイル状配線３２Ａ（励磁コイル）が２つの配線３３，３４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、磁気センサ素子としての機能を確保できる。よって、信頼性を高めることができる。
In the
磁気センサ素子３０に採用されている第１基本構造１０（図４〜図７参照）は、図１６に例示する従来構造と共通する構造が多い。
例えば、図１６に示す従来の基本構造１１０では、配線１１３からなるコイル状配線１１２がコイル１１５を構成しているが、この従来の基本構造１１０と比較すると、第１基本構造１０は、第１配線層と第２配線層との接続位置（図７参照）を除いて共通の構造が多いため、従来の製造プロセスの一部をそのまま利用できるという利点がある。
The first basic structure 10 (see FIGS. 4 to 7) employed in the
For example, in the conventional
磁気センサ素子３０では、第１コイル状配線３２Ａに二重らせん構造が採用されているため、２つのコイル３５，３６の巻回範囲は大部分が共通している。
このため、コイル３５，３６の一方に断線が生じても、断線していない他方のコイルと第２コイル状配線３２Ｂ（検出コイル）との位置関係が大きく変動することはなく、磁気センサ素子の機能を確保する点で有利である。
In the
For this reason, even if one of the
また、磁気センサ素子３０は、絶縁樹脂からなるパッケージ８の内部に形成されているため、その構造を簡略化し、磁気センサの小型化を図ることができる。
Further, since the
次に、本発明に係る磁気センサ素子の第２実施形態である磁気センサ素子４０を説明する。
図２は、本実施形態の磁気センサ素子４０の概略構成を模式的に示す図である。
磁気センサ素子４０は、磁気コア１と、磁気コア１に巻き回された第１コイル状配線４２Ａと、磁気コア１に巻き回された第２コイル状配線３２Ｂ（図１参照）とを有する。
第１コイル状配線４２Ａは励磁コイルであり、第２コイル状配線３２Ｂは検出コイルである。
Next, the
FIG. 2 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the
The
The first
第１コイル状配線４２Ａ（励磁コイル）は、図９に示す第２基本構造２０のコイル状配線２２と同様に、２本の電気的に並列された配線４３，４４を有する。
第１配線４３は第１コイル４５（ソレノイドコイル）を形成し、第２配線４４は第２コイル４６（ソレノイドコイル）を形成する。
The first
The
第１配線４３と第２配線４４とは、それぞれ、第２巻回範囲３７Ｂを挟んで、磁気コア１の長さ方向に間隔をおいた２つの範囲に巻回されている。詳しくは、第１配線４３は第１巻回範囲３７Ａに巻回され、第２配線４４は第３巻回範囲３７Ｃに巻回されている。
第１配線４３と第２配線４４とは、互いに電気的に絶縁され、共通の電源９（図１参照）に接続されている。
磁気センサ素子４０と電源９とは、磁気センサ４０Ａを構成する。
The
The
The
第２コイル状配線３２Ｂ（検出コイル）を構成する配線３９は、第２巻回範囲３７Ｂにおいて磁気コア１に巻回されている。
The
磁気センサ素子４０は、第１コイル状配線４２Ａ（励磁コイル）が２つの配線４３，４４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、磁気センサ素子としての機能を確保できる。
また、磁気センサ素子４０では、第１コイル状配線４２Ａを構成する２つのコイル４５，４６が、磁気コア１の長さ方向の位置を違えて形成されているため、これら２つのコイル４５，４６間の短絡が起こりにくいという利点がある。
In the
In the
次に、本発明に係る磁気センサ素子の第３実施形態である磁気センサ素子５０を説明する。
図１０は、本実施形態の磁気センサ素子５０の概略構成を模式的に示す図である。
磁気センサ素子５０は、磁気コア１と、磁気コア１に巻き回された第１コイル状配線５２Ａと、磁気コア１に巻き回された第２コイル状配線５２Ｂとを有する。
第１コイル状配線５２Ａは励磁コイルであり、第２コイル状配線５２Ｂは検出コイルである。
Next, the
FIG. 10 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the
The
The first
第２コイル状配線５２Ｂ（検出コイル）は、図４に示す第１基本構造１０のコイル状配線２と同様に、電気的に並列された２本の配線５３，５４を有する。第１配線５３は第１コイル５５（ソレノイドコイル）を形成し、第２配線５４は第２コイル５６（ソレノイドコイル）を形成する。
第１配線５３と第２配線５４とは、二重らせん状に磁気コア１に巻回されている。第１配線５３と第２配線５４とは、互いに電気的に絶縁されている。
第２コイル状配線５２Ｂ（検出コイル）は、第２巻回範囲３７Ｂに形成されている。配線５３，５４は、それぞれ検出部２０８（図３参照）に接続されている。
Similar to the coiled
The
The second
第１コイル状配線５２Ａ（励磁コイル）を構成する配線５９は、磁気コア１の長さ方向の中央部を挟んで、磁気コア１の長さ方向の位置が異なる２つの範囲において、磁気コア１に巻回されている。すなわち、第１コイル状配線５２Ａを構成する配線５９は、第２巻回範囲３７Ｂを挟んで、磁気コア１の長さ方向に間隔をおいた２つの範囲、すなわち、第１巻回範囲３７Ａと第３巻回範囲３７Ｃとに（連続して）巻回されている。
The
第１コイル状配線５２Ａ（励磁コイル）を構成する配線５９は、電源９（交流信号源）（図１参照）に接続されている。
磁気センサ素子５０と電源９（図１参照）とは、磁気センサ５０Ａを構成する。
A
The
磁気センサ素子５０は、第２コイル状配線５２Ｂ（検出コイル）が２つの配線５３，５４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、磁気センサ素子としての機能を確保できる。
また、磁気センサ素子５０では、第２コイル状配線５２Ｂ（検出コイル）に二重らせん構造が採用されているため、コイル５５，５６の一方に断線が生じても、断線していない他方のコイルと第１コイル状配線５２Ａとの位置関係が大きく変動することはなく、磁気センサ素子の機能を確保する点で好適である。
In the
Further, in the
次に、本発明に係る磁気センサ素子の第４実施形態である磁気センサ素子６０を説明する。
図１１は、本実施形態の磁気センサ素子６０の概略構成を模式的に示す図である。
磁気センサ素子６０は、磁気コア１と、磁気コア１に巻き回された第１コイル状配線５２Ａ（図１０参照）と、磁気コア１に巻き回された第２コイル状配線６２Ｂとを有する。
第１コイル状配線５２Ａは励磁コイルであり、第２コイル状配線６２Ｂは検出コイルである。
Next, the
FIG. 11 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the
The
The first
第２コイル状配線６２Ｂ（検出コイル）は、図９に示す第２基本構造２０のコイル状配線２２と同様に、電気的に並列された２本の配線６３，６４を有する。第１配線６３は第１コイル６５（ソレノイドコイル）を形成し、第２配線６４は第２コイル６６（ソレノイドコイル）を形成する。
第１配線６３と第２配線６４とは、磁気コア１の長さ方向に位置を違えて、それぞれ２つの範囲、すなわち第２巻回範囲６７Ｂと第３巻回範囲６７Ｃとに巻回されている。詳しくは、第１配線６３は第２巻回範囲６７Ｂに巻回され、第２配線６４は第３巻回範囲６７Ｃに巻回されている。
第１配線６３と第２配線６４とは、互いに電気的に絶縁されている。配線６３，６４は、それぞれ検出部２０８（図３参照）に接続されている。
The second coil-shaped
The
The
第１コイル状配線５２Ａ（励磁コイル）を構成する配線５９は、電源９（交流信号源）（図１参照）に接続されている。
磁気センサ素子６０と電源９（図１参照）とは、磁気センサ６０Ａを構成する。
A
The
第１コイル状配線５２Ａ（励磁コイル）を構成する配線５９は、第２巻回範囲６７Ｂおよび第３巻回範囲６７Ｃを挟んで、磁気コア１の長さ方向に間隔をおいた２つの範囲、すなわち、第１巻回範囲６７Ａと第４巻回範囲６７Ｄとに（連続して）巻回されている。
The
磁気センサ素子６０は、第２コイル状配線６２Ｂ（検出コイル）が２つの配線６３，６４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、磁気センサ素子としての機能を確保できる。
また、磁気センサ素子６０では、２つのコイル６５，６６が、磁気コア１の長さ方向の位置を違えて形成されているため、これら２つのコイル６５，６６間の短絡が起こりにくいという利点がある。
In the
Further, in the
次に、本発明に係る磁気センサ素子の第５実施形態である磁気センサ素子７０を説明する。
図１２は、本実施形態の磁気センサ素子７０の概略構成を模式的に示す図である。
磁気センサ素子７０は、磁気コア１と、磁気コア１に巻き回された第１コイル状配線３２Ａ（図１参照）と、磁気コア１に巻き回された第２コイル状配線５２Ｂ（図１０参照）とを有する。
Next, a
FIG. 12 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the
The
第１コイル状配線３２Ａ（励磁コイル）は、２本の電気的に並列された配線３３，３４を有する。配線３３，３４は、二重らせん状に磁気コア１に巻回されている。
第２コイル状配線５２Ｂ（検出コイル）は、２本の電気的に並列された配線３３，３４を有する。配線５３，５４は、二重らせん状に磁気コア１に巻回されている。
磁気センサ素子７０と電源９（図１参照）とは、磁気センサ７０Ａを構成する。
The first
The second
The
磁気センサ素子７０は、第１コイル状配線３２Ａ（励磁コイル）が２つの配線３３，３４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、その機能を確保できる。
また、第２コイル状配線５２Ｂ（検出コイル）も２つの配線５３，５４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、その機能を確保できる。
In the
Further, since the second coil-shaped
次に、本発明に係る磁気センサ素子の第６実施形態である磁気センサ素子８０を説明する。
図１３は、本実施形態の磁気センサ素子８０の概略構成を模式的に示す図である。
磁気センサ素子８０は、磁気コア１と、磁気コア１に巻き回された第１コイル状配線４２Ａ（図２参照）と、磁気コア１に巻き回された第２コイル状配線５２Ｂ（図１０参照）とを有する。
Next, a
FIG. 13 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the
The
第１コイル状配線４２Ａ（励磁コイル）は、２本の電気的に並列された配線４３，４４を有する。第１配線４３は第１巻回範囲３７Ａに巻回され、第２配線４４は第３巻回範囲３７Ｃに巻回されている。
第２コイル状配線５２Ｂ（検出コイル）は、２本の電気的に並列された配線５３，５４を有する。第１配線５３と第２配線５４とは、二重らせん状に磁気コア１に巻回されている。
磁気センサ素子８０と電源９（図１参照）とは、磁気センサ８０Ａを構成する。
The first
The second coil-shaped
The
磁気センサ素子８０は、第１コイル状配線４２Ａ（励磁コイル）が２つの配線４３，４４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、その機能を確保できる。
また、第２コイル状配線５２Ｂ（検出コイル）が２つの配線５３，５４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、その機能を確保できる。
In the
Further, since the second coil-shaped
次に、本発明に係る磁気センサ素子の第７実施形態である磁気センサ素子９０を説明する。
図１４は、本実施形態の磁気センサ素子９０の概略構成を模式的に示す図である。
磁気センサ素子９０は、磁気コア１と、磁気コア１に巻き回された第１コイル状配線３２Ａ（図１参照）と、磁気コア１に巻き回された第２コイル状配線６２Ｂ（図１１参照）とを有する。
Next, a
FIG. 14 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the
The
第１コイル状配線３２Ａ（励磁コイル）は、２本の電気的に並列された配線３３，３４を有する。配線３３，３４は、二重らせん状に磁気コア１に巻回されている。配線３３，３４は、磁気コア１の長さ方向に間隔をおいた２つの範囲、すなわち第１巻回範囲６７Ａと第４巻回範囲６７Ｄとに（連続して）巻回されている。
The first
第２コイル状配線６２Ｂ（検出コイル）は、電気的に並列された２本の配線６３，６４を有する。
第１配線６３と第２配線６４とは、磁気コア１の長さ方向に位置を違えて、２つの範囲、すなわち第２巻回範囲６７Ｂと第３巻回範囲６７Ｃとに巻回されている。
磁気センサ素子９０と電源９（図１参照）とは、磁気センサ９０Ａを構成する。
The second coil-shaped
The
The
磁気センサ素子９０は、第１コイル状配線３２Ａ（励磁コイル）が２つの配線３３，３４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、その機能を確保できる。
また、第２コイル状配線６２Ｂ（検出コイル）が２つの配線６３，６４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、その機能を確保できる。
In the
Further, since the second coil-shaped
図１５は、本実施形態の磁気センサ素子１００の概略構成を模式的に示す図である。
磁気センサ素子１００は、磁気コア１と、磁気コア１に巻き回された第１コイル状配線４２Ａ（図２参照）と、磁気コア１に巻き回された第２コイル状配線６２Ｂ（図１１参照）とを有する。
FIG. 15 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the
The
第１コイル状配線４２Ａ（励磁コイル）は、２本の電気的に並列された配線４３，４４を有する。
第１配線４３と第２配線４４とは、磁気コア１の長さ方向に間隔をおいた２つの範囲、すなわち、第１巻回範囲６７Ａと第４巻回範囲６７Ｄとに巻回されている。
The first
The
第２コイル状配線６２Ｂ（検出コイル）は、電気的に並列された２本の配線６３，６４を有する。
第１配線６３と第２配線６４とは、磁気コア１の長さ方向に位置を違えて、２つの範囲、すなわち第２巻回範囲６７Ｂと第３巻回範囲６７Ｃとに巻回されている。
磁気センサ素子１００と電源９（図１参照）とは、磁気センサ１００Ａを構成する。
The second coil-shaped
The
The
磁気センサ素子１００は、第１コイル状配線４２Ａ（励磁コイル）が２つの配線４３，４４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、その機能を確保できる。
また、第２コイル状配線６２Ｂ（検出コイル）が２つの配線６３，６４を有するため、これらのうち１つに断線が生じても、その機能を確保できる。
In the
Further, since the second coil-shaped
なお、図示した磁気センサ素子は、２つのコイル状配線（例えば励磁コイルおよび検出コイル）を有するが、コイル状配線の数は３以上の任意の数であってよい。本発明では、コイル状配線の少なくとも１つが励磁コイルであり、それ以外のコイル状配線のうち少なくとも１つが検出コイルであればよい。
また、図示例では、励磁コイルと検出コイルのうち少なくとも１つが、電気的に並列な２つの配線を有するが、当該コイルは３以上の任意の数の配線を有していてもよい。
The illustrated magnetic sensor element has two coiled wires (for example, an excitation coil and a detection coil), but the number of coiled wires may be an arbitrary number of three or more. In the present invention, at least one of the coiled wirings may be an excitation coil, and at least one of the other coiled wirings may be a detection coil.
In the illustrated example, at least one of the excitation coil and the detection coil has two wires that are electrically in parallel, but the coil may have any number of wires of three or more.
１…磁気コア、２，２２，３２Ａ，３２Ｂ，４２Ａ，５２Ａ，５２Ｂ，６２Ｂ…コイル状配線、３，２３，３３，４３，５３，６３…第１配線、４，２４，３４，４４，５４，６４…第２配線、８…パッケージ、９…電源（交流信号源）、１１…第１配線層、１２…第２配線層、１３…第１樹脂層（第１絶縁層）、１４…第２樹脂層（第２絶縁層）、１７…非磁性基板、３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００…磁気センサ素子、３０Ａ，４０Ａ，５０Ａ，６０Ａ，７０Ａ，８０Ａ，９０Ａ，１００Ａ…磁気センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記複数のコイル状配線のうち少なくとも１つは、供給された励磁信号により前記磁気コアに励磁磁界を発生させる励磁コイルであり、
それ以外のコイル状配線のうち少なくとも１つは、前記磁気コアに発生した励磁磁界に基づいて検出信号を出力する検出コイルであり、
前記励磁コイルと前記検出コイルのうち少なくとも１つは、電気的に並列である２つの配線を有することを特徴とするフラックスゲート型磁気センサ素子。 A fluxgate type magnetic sensor element having a magnetic core and a plurality of coiled wires wound around the magnetic core,
At least one of the plurality of coiled wires is an excitation coil that generates an excitation magnetic field in the magnetic core by a supplied excitation signal,
At least one of the other coiled wires is a detection coil that outputs a detection signal based on an excitation magnetic field generated in the magnetic core,
At least one of the excitation coil and the detection coil has two wirings that are electrically parallel to each other.
前記非磁性基板上に形成された複数の第１配線層と、
前記第１配線層上に第１絶縁層を介して設けられた前記磁気コアと、
前記磁気コア上に第２絶縁層を介して設けられた複数の第２配線層とを備え、
前記複数の第１配線層のうち一部と、前記複数の第２配線層のうち一部は、前記励磁コイルを構成し、
前記複数の第１配線層のうち他の一部と、前記複数の第２配線層のうち他の一部は、前記検出コイルを構成することを特徴とする請求項１に記載のフラックスゲート型磁気センサ素子。 A non-magnetic substrate;
A plurality of first wiring layers formed on the nonmagnetic substrate;
The magnetic core provided on the first wiring layer via a first insulating layer;
A plurality of second wiring layers provided on the magnetic core via a second insulating layer;
A part of the plurality of first wiring layers and a part of the plurality of second wiring layers constitute the exciting coil,
2. The fluxgate type according to claim 1, wherein another part of the plurality of first wiring layers and another part of the plurality of second wiring layers constitute the detection coil. Magnetic sensor element.
前記検出コイルは、１つの配線からなることを特徴とする請求項１または２に記載のフラックスゲート型磁気センサ素子。 The exciting coil has the two wires that are electrically in parallel,
The fluxgate type magnetic sensor element according to claim 1, wherein the detection coil includes one wiring.
前記検出コイルは、前記電気的に並列である２つの配線を有することを特徴とする請求項１または２に記載のフラックスゲート型磁気センサ素子。 The exciting coil consists of one wire,
3. The fluxgate magnetic sensor element according to claim 1, wherein the detection coil includes the two wirings that are electrically in parallel. 4.
前記検出コイルは、前記電気的に並列である２つの配線を有することを特徴とする請求項１または２に記載のフラックスゲート型磁気センサ素子。 The exciting coil has the two wires that are electrically in parallel,
3. The fluxgate magnetic sensor element according to claim 1, wherein the detection coil includes the two wirings that are electrically in parallel. 4.
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| JP2014076913A JP2015197419A (en) | 2014-04-03 | 2014-04-03 | Flux gate type magnetic sensor element, and flux gate type magnetic sensor |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113035565A (en) * | 2021-03-10 | 2021-06-25 | 远景能源有限公司 | Working solution metal particle detection equipment and coil manufacturing method thereof |
-
2014
- 2014-04-03 JP JP2014076913A patent/JP2015197419A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113035565A (en) * | 2021-03-10 | 2021-06-25 | 远景能源有限公司 | Working solution metal particle detection equipment and coil manufacturing method thereof |
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