JP2017015656A - フラックスゲート型磁気センサ素子およびその製造方法ならびにフラックスゲート型磁気センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサ素子として使用可能な程度の耐久性を保ちつつ、従来よりも大きな電流値を測定できる磁気センサ素子を提供する。【解決手段】非磁性基板１０と、非磁性基板１０の主面上に非磁性基板１０と一体的に形成された薄膜状の磁性体部２０と、磁性体部２０の主面上に磁性体部２０と一体的に形成された薄膜状の磁気素子部３０と、を少なくとも備えることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、フラックスゲート型磁気センサ素子およびその製造方法ならびにフラックスゲート型磁気センサおよびその製造方法に関する。

電流センサや電子コンパスの一部に用いられる磁気センサ素子として、磁気コアにコイル状配線を巻き回して形成されたフラックスゲート型磁気センサ素子（以下、磁気センサ素子と呼ぶ事もある。）が知られている（例えば特許文献１参照）。
この磁気センサ素子は、断面視において、リードフレーム上に、減磁体、非磁性基板、磁気素子という順に積層して形成されている。ここで、磁気素子は、磁気センサ素子の小型化や大量生産化等を図る為、非磁性基板の上に薄膜状に積層されて形成されている。

また、磁気センサ素子は電流センサの一部として用いる事が出来る。ここで、この電流センサは、従来では例えば、断面視において、バスバー、磁気センサ素子、磁気シールドという順にそれぞれが離間配置され、そして、それぞれの表面や周囲が樹脂で封止されて構成されている。

ここで、磁気センサ素子の一部として用いられている減磁体は、バスバーに大電流を印加した際に発生する大きな磁界を吸引させて、磁気素子に印加される磁界の量を低減させる為のものとして用いられていた。これにより、バスバーに大電流を印加させても、減磁体によって磁気素子に印加される磁界の量が低減される為、磁気素子は磁気飽和が起こりにくくなる。したがって、バスバーに印加される電流値が大きな値であっても、磁気センサ素子は電流測定限界値を超えずに測定する事が可能となる。すなわち、従来よりも大きな電流値を測定できる磁気センサ素子を実現する事が可能となる。

また、従来、磁気センサ素子は以下の製造プロセスにより作製されていた。すなわち、まず、めっきやスパッタ法等の薄膜形成プロセスにより、非磁性基板上に磁気素子を積層し、これらが一体化された積層体を形成する。次に、接着剤を使用してリードフレーム上に減磁体を実装する。そして、非磁性基板と減磁体とが接する様に、接着剤を使用して上記積層体を減磁体上に実装する事によって、磁気センサ素子が作製される。
ここで、従来では、磁気センサ素子として使用可能な程度の耐久性を保つ事が出来る様にする為に、非磁性基板には比較的厚さの厚い基板が用いられていた。

国際公開第２０１３−１７６２７１号公報

しかし、従来の磁気センサ素子では、非磁性基板の厚さが厚くなると、磁気素子と減磁体との距離が大きく離れてしまう。この為、減磁体が本来の目的を達成し得なくなる為、磁気素子に印加される磁界を十分に低減できない問題があった。

この問題を解決するため、従来では、非磁性基板の裏面を研削して、非磁性基板の厚さを薄くする事により、磁気素子と減磁体との距離が小さくなる様にしていた。
しかし、非磁性基板が薄くなる事により、非磁性基板が磁気センサ素子として使用不可能な程度に大きく反ってしまったり、非磁性基板が割れてしまったりする等の問題がある為、非磁性基板の薄厚化には限界があった。
したがって、従来のプロセスを用いて作製された磁気センサ素子では、磁気センサ素子として使用可能な程度の耐久性を保ちつつ、従来よりも大きな電流値を測定できる磁気センサ素子を実現する事には限界があった。

本発明は上記課題に鑑み、磁気センサ素子として使用可能な程度の耐久性を保ちつつ、従来よりも大きな電流値を測定できる磁気センサ素子を提供することを目的とする。

本発明に係るフラックスゲート型磁気センサ素子は、非磁性基板と、前記非磁性基板の主面上に一体的に形成された薄膜状の磁性体部と、前記磁性体部の主面上に一体的に形成された薄膜状の磁気素子部と、を少なくとも備えることを特徴とする。

また、本発明に係るフラックスゲート型磁気センサ素子は、平面視において、前記磁性体部の形成領域が前記非磁性基板の主面上に収まっている事を特徴とする。

また、本発明に係るフラックスゲート型磁気センサは、上記フラックスゲート型磁気センサ素子を有する事を特徴とする。

本発明に係るフラックスゲート型磁気センサ素子の製造方法は、非磁性基板の主面上に薄膜状の磁性体部を前記非磁性基板と一体的に形成する工程と、前記磁性体部の主面上に薄膜状の磁気素子部を前記磁性体部と一体的に形成する工程と、を備える事を特徴とする。

また、本発明に係るフラックスゲート型磁気センサは、上記フラックスゲート型磁気センサ素子の製造方法を用いる事を特徴とする。

本発明によれば、磁性体部の主面上に磁気素子部を直接形成している為、従来よりも、磁性体部と磁気素子部との距離が小さくなる。この為、磁性体部と磁気素子部との距離が小さくなった分だけ、従来よりも、磁性体部が、バスバーから発生する磁界を吸引する量が増加する。したがって、バスバーに大電流を印加させても、磁気素子部に印加される磁界の量が磁性体部によってより低減される為、磁気素子部において磁気飽和を起こす度合いが低減される。その結果、バスバーに印加される電流値が大きな値であっても、磁気素子部は従来よりも電流測定限界値を超えずに測定する事が可能となる。すなわち、従来よりも大きな電流値を測定できる磁気センサ素子を実現する事が可能となる。
また、従来よりも大きな電流値を測定する為に従来必要とされていた非磁性基板の裏面の研削が不要となるので、磁気センサ素子として使用可能な程度の耐久性を保ちつつ、大きな電流値を測定できる磁気センサ素子を実現する事が可能となる。

本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサの断面図である。 本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ素子の断面図である。 フラックスゲート型磁気センサ素子における磁気素子部の平面図である。 磁気素子部を磁気コアの軸線方向に沿って示す側断面図である。 磁気素子部を磁気コアの軸線に垂直な方向に沿って示す断面図である。 磁気素子部の内部構造を示す平面図である。 従来におけるフラックスゲート型磁気センサ素子の断面図である。

図１は、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサの断面図である。図２は、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ素子の断面図である。

図１に示すように、フラックスゲート型磁気センサ１００（以下、磁気センサ１００と呼ぶ事もある。）は、フラックスゲート型磁気センサ素子１（以下、磁気センサ素子１と呼ぶ事もある。）と、ボンディングワイヤ２と、リードフレーム３と、モールド体４と、を備えている。また、磁気センサ素子１は、非磁性基板１０と、磁性体部２０と、磁気素子部３０とが積層して形成されている。以下、まずは磁気センサ素子１の各構造の説明をして、その次に磁気センサ１００の各構造の説明として、ボンディングワイヤ２と、リードフレーム３と、モールド体４の説明をする。

（フラックスゲート型磁気センサ素子の構造）
図２に示すように、フラックスゲート型磁気センサ素子１は、リードフレーム３上に非磁性基板１０と、磁性体部２０と、磁気素子部３０とが積層して形成されている。

非磁性基板１０は、後述する磁性体部２０と磁気素子部３０とを積層する為に、リードフレーム３の主面上に実装されている。ここで、非磁性基板１０は、例えば、シリコンウェーハ等の絶縁性材料を例示することができる。また、非磁性基板１０の厚さは、フラックスゲート型磁気センサ素子１として使用可能な程度の耐久性を保つ事が出来る様にする為に、１００〜２００μｍとなる様、設定されている。

磁性体部２０は、大きな磁界が発生した際にこの磁界を吸引する事を目的として、非磁性基板１０の主面上に非磁性基板１０と一体的に形成されている。これにより、大きな磁界が発生しても、後述する磁気素子部３０に印加される磁界の量が低減されるので、磁気素子部３０は磁気飽和が起こりにくくなる。したがって、フラックスゲート型磁気センサ素子１を後述する電流センサの一部として用いた際に、電流センサのバスバーに印加される電流値が大きな値であっても、磁気素子部３０はより一層電流測定限界値を超えずに測定する事が可能となる。
ここで、磁性体部２０は、例えば、パーマロイ、ケイ素銅板、電磁軟鉄等の軟磁性体材料を例示することができる。また、磁性体部２０は薄膜状に形成されており、その膜厚は０．１〜１０μｍとする事ができる。また、磁性体部２０は、平面視において非磁性基板１０の主面領域内に収まる様にして設けられている。

磁気素子部３０は、外部から印加された磁界の量を測定する事を目的として、磁性体部２０の主面上に磁性体部２０と一体的に形成されている。ここで、磁気素子部３０は、薄膜状のフラックスゲート型磁気素子である。また、磁気素子部３０の膜厚は１〜３０μｍとする事ができる。また、磁気素子部３０は、平面視において磁性体部２０の主面領域内に収まる様にして設けられている。

次に、図３を用いて、フラックスゲート型磁気センサ素子１における磁気素子部３０の平面構造について詳細に説明する。

図３は、フラックスゲート型磁気センサ素子における磁気素子部の平面図である。

図３に示すように、磁気素子部３０は、磁気コア３１と、磁気コア３１にらせん状に巻き回された第１コイル３２と、磁気コア３１にらせん状に巻き回された第２コイル３３と、を備えている。また、磁気素子部３０は、その表面や周囲が後述するモールド体４０で封止されている。このため、磁気素子部３０は、モールド体４の内部４Ａに配置され、交流信号源（図示せず）および検出手段（図示せず）はモールド体４の外部４Ｂに配置されている。

第１コイル３２は、図１に示すように、第１コイル状配線３２Ａおよび第２コイル状配線３２Ｂといった互いに電気的に並列な２本の配線を有している。また、第１コイル３２は、磁気コア３１の長手方向において互いに離間された２つの範囲、すなわち、第１巻回範囲Ａと第３巻回範囲Ｃとに連続して磁気コア３１にそれぞれらせん状に巻回されている。
なお、第１コイル３２は、後述する交流信号源から供給された交流電流により磁気コア３１に励磁磁界を発生させる励磁コイルとしての役割を果たしている。
なお、本発明の実施形態では、第１コイル３２が２つの第１コイル状配線３２Ａおよび第２コイル状配線３２Ｂを有しているが、任意の数のコイル状配線を有していてもよい。

また、第１コイル３２は、交流電流信号（交流電流）を出力する事が可能な交流信号源（図示せず）と電気的に接続されている。この交流信号源は、第１コイル３２に三角波電流等の交流電流を通電し、第１コイル３２に磁界を発生させて、磁気コア３１に励磁磁界を発生させる役割を果たしている。

第２コイル３３は、磁気コア３１の長手方向において、第１巻回範囲Ａと第３巻回範囲Ｃとの間に存在する１つの範囲、すなわち、第２巻回範囲Ｂにおいて磁気コア３１に巻回されている。
なお、第２コイル３３は、第１コイル３２により磁気コア３１に発生され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しての役割を果たしている。

また、第２コイル３３は、検出手段（図示せず）と電気的に接続されている。この検出手段は、磁気コア３１に発生した励磁磁界の向きが切り替わる際に第２コイル３３に発生する誘導電流信号を、パルス状の出力電圧として検出する役割を果たしている。

次に、図４、５を用いて、磁気素子部３０の断面構造について詳細に説明する。

図４は、磁気素子部を磁気コアの軸線方向に沿って示した側断面図である。図５は、磁気素子部を図３に示す直線D-Dに沿って示した断面図である。

図４に示すように、磁気素子部３０は、非磁性層３４上に、第１配線層３５と、第１樹脂層３６と、磁気コア３１と、第２樹脂層３７と、第２配線層３８と、第３樹脂層３９と、を有する。また、磁気素子部３０は、非磁性層３４上に第１配線層３５および第１樹脂層３６が積層され、第１樹脂層３６上に磁気コア３１および第２樹脂層３７が積層され、第２樹脂層３７上に第２配線層３８および第３樹脂層３９が積層されて形成されている。

また、図５に示すように、磁気素子部３０は、非磁性層３４上に、第１配線層３５と、第１樹脂層３６と、磁気コア３１と、第２樹脂層３７と、第２配線層３８と、第３樹脂層３９と、を有する。また、磁気素子部３０は、非磁性層３４上に第１配線層３５および第３樹脂層３９が積層され、第１配線層３５上に第１樹脂層３６および第２配線層３８が積層され、第１樹脂層３６上に磁気コア３１および第２樹脂層３７が積層され、第２樹脂層３７上に第２配線層３８が積層され、第２配線層３８上に第３樹脂層３９が積層されて形成されている。
次に、図５を用いて、磁気素子部３０の各構造について詳細に説明する。

非磁性層３４は、磁性体部２０と後述する第１配線層３５とを絶縁する事を目的として、磁性体部２０の主面上に一体的に形成されている。ここで、非磁性層３４は、例えば、ポリイミド等の絶縁性の樹脂材料から構成されている。

第１配線層３５は、後述する第２配線層３８と接続して第１コイル３２（第１コイル状配線３２Ａおよび第２コイル状配線３２Ｂ）を構成する材料として、非磁性層３４上に形成されている。ここで、第１配線層３５は、例えば、薄膜状の磁性材料から構成されており、Ｔｉ，Ｃｒ，ＴｉＷなどのバリアメタルをスパッタ成膜した後にＣｕをスパッタ成膜して得られた磁性材料を例示することができる。また、第１配線層３５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３６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。

第１樹脂層３６は、第１配線層３５と磁気コア３１とが絶縁される事を目的として、第１配線層３５上に形成されている。ここで、第１樹脂層３６は、例えば、感光性樹脂から構成されており、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を例示することができる。また、第１樹脂層３６の厚さは、第１配線層３５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３５の厚さの２倍以上が好適である。

磁気コア３１は、交流電流が通電された第１コイル３２によって励磁磁界を発生させる事を目的として、第１樹脂層３６上に形成されている。ここで、磁気コア３１は、例えば、薄膜状の磁性材料から構成されており、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＴａＺｒなどに代表される零磁歪のＣｏ系アモルファス膜や、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金などといった薄膜状の軟磁性体材料を例示することができる。

第２樹脂層３７は、磁気コア３１と第２配線層３８とが絶縁される事を目的として、第１樹脂層３６および磁気コア３１上に形成されている。ここで、第２樹脂層３７は、例えば、第１樹脂層３６と同様の材料を用いる事ができる。

第２配線層３８は、第１配線層３５と接続して第１コイル３２（第１コイル状配線３２Ａおよび第２コイル状配線３２Ｂ）を構成する材料として、第１配線層３５および第２樹脂層３７上に形成されている。また、図３に示すように、第２配線層３８は、第２樹脂層３７上面に形成された主配線層３８ａと、第１樹脂層３６および第２樹脂層３７の両側面に形成された層間配線層３８ｂと、第１配線層３５に沿って電気的に接続されるように形成された接続配線層３８ｃと、を有する。ここで、第２配線層３８は、例えば、第１配線層３５と同様の材料を用いる事ができる。また、第２配線層３８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。

第３樹脂層３９は、第２配線層３８を保護する事を目的として、非磁性層３４および第２配線層３８上に形成されている。ここで、第３樹脂層３９は、例えば、第２樹脂層３７と同様の材料を用いる事ができる。

次に、図６を用いて、第１配線層３５および第２配線層３８と、第１コイル３２（第１コイル状配線３２Ａおよび第２コイル状配線３２Ｂ）との関係を詳細に説明する。

図６は、磁気素子部の内部構造を示す平面図である。

図６に示すように、第１配線層３５は、直線的に延在している磁気コア３１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おり、これら複数の第１配線層３５は、磁気コア３１の長手方向に沿って互いに間隔をおいて、互いに略平行に形成されている。
また、第２配線層３８は、磁気コア３１の軸線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３８は、磁気コア３１の長手方向に互いに間隔をおいて、互いに略平行に形成されている。

また、図６に示すように、第１コイル３２のうち第１コイル状配線３２Ａは、第２配線層３８（３８ａ、３８ｂ、３８ｃ）の右端部と、第１配線層３５の右端部とが、第２配線層３８の左端部と、当該第１配線層３５と略平行な２つ下隣の第１配線層３５の左端部とがそれぞれ互いに接続されて構成されている。
図６により示された第１コイル状配線３２Ａにおいて、第２配線層３８ｄは、第１配線層３５ａの右端部と、第１配線層３５ｂの左端部とを接続している。
第２配線層３８ｆは、第１配線層３５ｃの右端部と、第１配線層３５ｅの左端部とを接続している。
第２配線層３８ｈは、第１配線層３５ｅの右端部と、第１配線層３５ｇの左端部とを接続している。
したがって、第１コイル状配線３２Ａは、図６において上から下に向かって順番に３５ａ、３８ｄ、３５ｃ、３８ｆ、３５ｅ、３８ｈ、３５ｇで構成されている。

また、第１コイル状配線２Ａと同様に、第２コイル状配線２Ｂは、図６において上から下に向かって順番に３５ｂ、３８ｅ、３５ｄ、３８ｇ、３５ｆで構成されている。

（フラックスゲート型磁気センサ素子の動作原理）
以上の構成により、磁気素子部３０は、以下の原理により、磁気コア３１に印加された外部磁界の値を測定する事ができる。
まず、交流信号源（図示せず）により、第１コイル３２（励磁コイル）に交流電流（三角波電流）を通電し、第１コイル３２に磁界を発生させて、磁気コア３１に励磁磁界を励磁させる。このとき、交流電流を通電しているため、磁気コア３１に発生する励磁磁界の向きも正負交互に変動する。そして、当該励磁磁界の向きが切り替わる時（励磁磁界の値が０となる時）に、第２コイル３３（検出コイル）に誘導電流信号が発生し、第２コイル３３に接続された検出手段（図示せず）にてパルス状の出力電圧として検出される。
ここで、磁気コア３１の長手方向に沿って一定の外部磁界Ｈｅｘｔを受けると、以下のメカニズムで、第２コイル３３（検出コイル）に誘導電流信号が発生する間隔が一定でなくなる。
磁気コア３１に発生する励磁磁界が飽和しない限り、交流信号源の交流電流の大きさに比例した励磁磁界が発生し、交流電源の電流の向きが変わる一定の間隔で励磁磁界の向きが変化する。
例えば、交流信号源に起因する磁気コア３１内部の励磁磁界の向きと、外部磁界Ｈｅｘｔの向きとが、同方向の場合には、磁気コア３１内部の励磁磁界は増加し、一方、交流信号源に起因する磁気コア３１内部の励磁磁界の向きと、外部磁界Ｈｅｘｔの向きとが、逆方向の場合には、磁気コア３１内部の励磁磁界は減少する。
そのため、一定の外部磁界Ｈｅｘｔを受けた結果、励磁磁界の向きが切り替わる間隔（励磁磁界の値が０となる間隔）が、一定でなくなる。
換言すると、交流電流の最小値を示す時（ｔ１）から検出される出力電圧のピークを示す時（ｔ２）までの時間幅Ｔ１（｜ｔ２−ｔ１｜）と、交流電流の最大値を示す時（ｔ１'）から検出される出力電圧のピークを示す時（ｔ２'）までの時間幅Ｔ２（｜ｔ２'−ｔ１'｜）とは異なる値を示すようになる。したがって、この時間幅の変化量Ｔ２−Ｔ１と外部磁界Ｈｅｘｔとの関係式（１）から、フラックスゲート型磁気センサ素子１は、磁気コア３１に印加された外部磁界Ｈｅｘｔを測定する事ができる。
Ｔ２−Ｔ１＝Ｈｅｘｔ／Ｈｅｘｃ×Ｔ／２・・（１）
ただし、上記の（１）式において、Ｈｅｘｃは第１コイル３２から発生する磁界であり、Ｔは三角波の周期である。

（フラックスゲート型磁気センサの構造）
次に、図２を用いて、フラックスゲート型磁気センサ１００の各構造の説明として、ボンディングワイヤ２と、リードフレーム３およびモールド体４の説明をする。

ボンディングワイヤ２は、第１コイル３２とリードフレーム３とを導通させる事および第２コイル３３とリードフレーム３とを導通させる事を目的として、第１コイル３２とリードフレーム３および第２コイル３３とリードフレーム３が電気的に接続されている。
ここで、ボンディングワイヤ２は、導電性材料から構成されており、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどを例示することができる。

リードフレーム３は、以下の３つの役割を果たしている。
１つ目に、フラックスゲート型磁気センサ素子１を支持して固定させる役割を果たしている。このため、リードフレーム３は、非磁性基板１０の下面との間に接着剤を用いる事により、リードフレーム３と非磁性基板１０とが固定されている。
２つ目に、第１コイル３２に接続されたボンディングワイヤ２と交流信号源（図示せず）とを電気的に接続させる役割を果たしている。このため、リードフレーム３と、第１コイル３２の端部と接続されたボンディングワイヤ２とは電気的に接続されている。また、このリードフレーム３は、配線（図示せず）を介して交流信号源と電気的に接続されている。
３つ目に、第２コイル３３に接続されたボンディングワイヤ２と検出手段（図示せず）とを電気的に接続させる役割を果たしている。このため、リードフレーム３と、第２コイル３３の端部と接続されたボンディングワイヤ２とは電気的に接続されている。また、このリードフレーム３は、配線（図示せず）を介して検出手段と電気的に接続されている。
ここで、リードフレーム３は、導電性材料から構成されており、Ｃｕ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金などを例示することができる。

モールド体４は、フラックスゲート型磁気センサ素子１およびボンディングワイヤ２を保護する事を目的として、磁気センサ素子１、ボンディングワイヤ２およびリードフレーム３が一体化する様、これらを封止して形成されている。
ここで、モールド体４は、例えば、非透明の絶縁性樹脂から構成されており、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などを例示することができる。

（フラックスゲート型磁気センサ素子の製造方法）
次に、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ素子１の製造方法について説明する。

まず、非磁性基板１０の主面上に薄膜状の磁性体部２０を一体的に形成する。磁性体部２０は、例えば、軟磁性体材料を非磁性基板１０の主面上に薄膜状に積層する薄膜形成プロセスによって、形成することができる。ここで、非磁性基板１０の材料としては、例えば、シリコンウェーハ等の絶縁性材料を例示することができる。また、薄膜形成プロセスとしては、例えば、めっき、真空蒸着法、スパッタ法等の方法を選択することができる。また、軟磁性体材料としては、例えば、パーマロイ、ケイ素銅板、電磁軟鉄等を例示することができる。

次に、磁性体部２０の主面上に薄膜状の磁気素子部３０を一体的に形成する。磁気素子部３０は、具体的には以下のプロセスによって、形成することができる。

まず、磁性体部２０の主面上に、非磁性層３４を形成する。ここで、非磁性層３４は、例えば、ポリイミド等の絶縁性の樹脂材料を磁性体部２０の主面上に塗布し、ベーキングする事で薄膜状に形成することができる。

次に、非磁性層３４の主面上に、第１配線層３５を形成する。ここで、第１配線層３５は、例えば、Ｔｉ，Ｃｒ，ＴｉＷなどのバリアメタルを非磁性層３４の主面上にスパッタ法で成膜した後にＣｕをスパッタ法で成膜する事で形成することができる。

次に、非磁性層３４および第１配線層３５の主面上に、第１樹脂層３６を形成する。ここで、第１樹脂層３６は、例えば、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の感光性樹脂を第１配線層３５の主面上に塗布し、ベーキングする事で形成することができる。

次に、第１樹脂層３６の主面上に、磁気コア３１を形成する。ここで、磁気コア３１は、例えば、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＴａＺｒなどに代表される零磁歪のＣｏ系アモルファス膜や、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金などといった薄膜状の軟磁性体材料を、磁性体部２０と同様のプロセスによって、第１樹脂層３６の主面上に形成することができる。

次に、第１樹脂層３６および磁気コア３１の主面上に、第２樹脂層３７を形成する。ここで、第２樹脂層３７は、例えば、第１樹脂層３６と同様の材料およびプロセスにより形成する事ができる。

次に、第１配線層３５および第２樹脂層３７の主面上に、第２配線層３８を形成する。ここで、第２配線層３８は、例えば、第１配線層３５と同様の材料およびプロセスにより形成する事ができる。

次に、非磁性層３４、第２樹脂層３７および第２配線層３８の主面上に、第３樹脂層３９を形成する。ここで、第３樹脂層３９は、例えば、第２樹脂層３７と同様の材料およびプロセスにより形成する事ができる。

以上のプロセスにより、磁性体部２０上に薄膜状の磁気素子部３０を一体的に形成することで、フラックスゲート型磁気センサ素子１が完成する。

（フラックスゲート型磁気センサの製造方法）
次に、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ１００の製造方法について説明する。

まず、接着剤を用いて、リードフレーム３上にフラックスゲート型磁気センサ素子１を実装する。

次に、第１コイル３２の端部とリードフレーム３との間および第２コイル３３の端部とリードフレーム３との間をボンディングワイヤ２で電気的に接続する。

そして、磁気センサ素子１、ボンディングワイヤ２およびリードフレーム３が一体化する様、これらをモールド体４で封止することで、フラックスゲート型磁気センサ１００が完成する。

以上、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ１００の説明をしたが、この磁気センサ１００は、電流センサ（図示せず）の一部として用いる事ができる。

この場合、電流センサは、例えば、断面視において、板状のバスバー（図示せず）、フラックスゲート型磁気センサ１００、磁気シールド（図示せず）という順にそれぞれが離間配置され、そして、それぞれの表面や周囲が樹脂（図示せず）で封止されて構成されている。

以上の構成により、上記電流センサは、以下の原理により、バスバーに印加した電流の電流値を測定する事ができる。
まず、外部電源（図示せず）から、バスバーに電流値Ｉの電流を印加させると、バスバーの周囲に磁界Ｈが発生し、この磁界Ｈが磁気素子部３０の磁気コア３１に印加される。そして、上記フラックスゲート型磁気センサ１００の磁気素子部３０と同様の原理によって、この磁界Ｈの値を外部磁界Ｈｅｘｔの値として演算する事で、磁界Ｈの値が測定される。したがって、この磁界Ｈの値と電流値Ｉとの関係式（２）から、電流センサは、バスバーに印加した電流の電流値Ｉを測定する事ができる。
Ｈ＝∫Ｉｄｌ×ｒ／（４πｒ＾３）・・（２）
ただし、上記の（２）式において、ｄｌはバスバーの長手方向における微小な長さであり、ｒはバスバーと磁気コア３１との距離である。

次に、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ素子１の作用効果について、本発明の実施形態における磁気センサ素子１の構造（図２で説明）と、従来におけるフラックスゲート型磁気センサ素子３００（以下、磁気センサ素子３００と呼ぶ事もある。）の構造（図７で説明）とを比較して説明する。

図７は、従来におけるフラックスゲート型磁気センサ素子の断面図である。

図７に示すように、従来におけるフラックスゲート型磁気センサ素子３００は、薄膜形成プロセスにより、非磁性基板３２０上に磁気素子３３０を積層して積層体を形成し、接着剤を使用して減磁体３１０上にこの積層体を実装する事によって作製されていた。

これに対して、図２に示すように、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ素子１によれば、従来の様に減磁体３１０上に、非磁性基板３２０と磁気素子３３０とがこの順で形成された構造と異なり、非磁性基板１０の主面上に磁性体部２０を直接形成している構造および磁性体部２０の主面上に非磁性層３４を含む磁気素子部３０を直接形成している構造となっている為、従来よりも、磁性体部２０と磁気素子部３０との距離が小さくなる。この為、磁性体部２０と磁気素子部３０との距離が小さくなった分だけ、従来よりも、磁性体部２０が、バスバーから発生する磁界を吸引する量が増加する。したがって、バスバーに大電流を印加させても、磁気素子部３０に印加される磁界の量が磁性体部２０によってより低減される為、磁気素子部において磁気飽和を起こす度合いが低減される。その結果、バスバーに印加される電流値が大きな値であっても、磁気素子部２０は従来よりも電流測定限界値を超えずに測定する事が可能となる。すなわち、従来よりも大きな電流値を測定できる磁気センサ素子１を実現する事が可能となる。
また、本発明の実施形態における磁気センサ素子１の構造にする事で、従来よりも大きな電流値を測定する為に従来必要とされていた非磁性基板３２０の裏面の研削が不要となるので、磁気センサ素子１として使用可能な程度の耐久性を保ちつつ、大きな電流値を測定できる磁気センサ素子１を実現する事が可能となる。

さらに、従来におけるフラックスゲート型磁気センサ素子３００では、接着剤を用いて、減磁体３１０上に非磁性基板３２０および磁気素子３３０を実装していた。この為、磁気センサ素子３００を使用している際に、接着剤の粘度が低下して、非磁性基板３２０が、非磁性基板３２０と減磁体３１０との実装位置からずれる場合があった。したがって、磁気素子３３０に印加されるべき磁界値が設計値からずれて、磁気センサ素子３００が電流測定誤差を生じる問題があった。

これに対して、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ素子１によれば、従来の様に接着剤を用いて減磁体３１０上に非磁性基板３２０および磁気素子３３０を実装した構造と異なり、薄膜状の磁性体部２０が非磁性基板１０の主面上に非磁性基板１０と一体的に形成されており、薄膜状の磁気素子部３０が磁性体部２０の主面上に非磁性基板１０と一体的に形成された構造となっている。この為、従来の様に接着剤の粘度が低下する事により非磁性基板３２０が減磁体３１０上の実装位置からずれるという事が起こらなくなる。したがって、上記位置ずれに起因した、磁気素子に印加されるべき磁界値と設計値とのずれがなくなるので、従来よりも電流測定誤差が低減された磁気センサ素子１を実現する事が可能となる。

さらに、従来におけるフラックスゲート型磁気センサ素子３００では、非磁性基板３２０をより確実に支持する為に、減磁体３１０には非磁性基板３２０よりも幅広なものを使用していた。この為、磁気センサ素子３００のうち減磁体３１０が最も幅広となるので、リードフレーム３上に占める磁気センサ素子３００の面積が、減磁体３１０を設けない場合に比べ、広くなってしまう。したがって、リードフレーム３上に複数の磁気センサ素子３００を高密度に実装するのが比較的困難となる問題があった。

これに対して、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ素子１によれば、従来の様に非磁性基板３２０よりも幅広な減磁体３１０を使用した構造と異なり、平面視において、磁性体部２０の形成領域が非磁性基板１０の主面上に収まっている。この為、磁気センサ素子１のうち最も幅広となるのが、従来の非磁性基板３２０と同等の幅を有する非磁性基板１０となるので、従来の様に減磁体３１０を設ける事によってリードフレーム３上に占める磁気センサ素子３００の面積が広くなるという問題が起こらなくなる。したがって、従来よりもリードフレーム３上に容易かつ高密度に実装する事が可能な磁気センサ素子１を実現する事が可能となる。

さらに、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ１００によれば、フラックスゲート型磁気センサ素子１を用いている為、主として上記フラックスゲート型磁気センサ素子１に起因した効果が得られる。

さらに、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ素子１の製造方法によれば、従来の様に非磁性基板３２０上に磁気素子３３０を積層して積層体を形成し、接着剤を使用して減磁体３１０上にこの積層体を実装する事によって作製していたプロセスと異なり、非磁性基板１０の主面上に磁性体部２０を直接形成する工程および磁性体部２０の主面上に非磁性層３４を含む磁気素子部３０を直接形成する工程を含むプロセスを用いている。この為、磁性体部２０と磁気素子部３０との距離が小さくなった分だけ、従来よりも、磁性体部２０が、バスバーから発生する磁界を吸引する量が増加する。したがって、バスバーに大電流を印加させても、磁気素子部３０に印加される磁界の量が磁性体部２０によってより低減される為、磁気素子部において磁気飽和を起こす度合いが低減される。その結果、バスバーに印加される電流値が大きな値であっても、磁気素子部２０は従来よりも電流測定限界値を超えずに測定する事が可能となる。すなわち、従来よりも大きな電流値を測定できる磁気センサ素子１を作製する事が可能となる。
また、本発明の実施形態における磁気センサ素子１の製造方法を用いる事で、従来よりも大きな電流値を測定する為に従来必要とされていた非磁性基板３２０の裏面を研削するプロセスが不要となるので、磁気センサ素子１として使用可能な程度の耐久性を保ちつつ、大きな電流値を測定できる磁気センサ素子１を作製する事が可能となる。

さらに、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ素子１の製造方法によれば、従来の様に接着剤を用いて減磁体３１０上に非磁性基板３２０および磁気素子３３０を実装したプロセスと異なり、非磁性基板１０の主面上に薄膜状の磁性体部２０を非磁性基板１０と一体的に形成し、磁性体部２０の主面上に薄膜状の磁気素子部３０を非磁性基板１０と一体的に形成している。この為、従来の様に接着剤の粘度が低下する事により非磁性基板３２０が減磁体３１０上の実装位置からずれるという事が起こらなくなる。したがって、上記位置ずれに起因した、磁気素子に印加されるべき磁界値と設計値とのずれがなくなるので、従来よりも電流測定誤差が低減された磁気センサ素子１を作製する事が可能となる。

さらに、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ素子１の製造方法によれば、従来の様に非磁性基板３２０よりも幅広な減磁体３１０上に非磁性基板３２０を実装したプロセスと異なり、平面視において、磁性体部２０の形成領域が非磁性基板１０の主面上に収まる様、形成している。この為、磁気センサ素子１のうち最も幅広となるのが、従来の非磁性基板３２０と同等の幅を有する非磁性基板１０となるので、従来の様に減磁体３１０を設ける事によってリードフレーム３上に占める磁気センサ素子３００の面積が広くなるという問題が起こらなくなる。したがって、リードフレーム３上において従来よりも容易かつ高密度に実装する事が可能な磁気センサ素子１を作製する事が可能となる。

さらに、本発明の実施形態におけるフラックスゲート型磁気センサ１００の製造方法によれば、フラックスゲート型磁気センサ素子１を形成している為、主として上記フラックスゲート型磁気センサ素子１の製造方法に起因した効果が得られる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…フラックスゲート型磁気センサ素子
２…ボンディングワイヤ
３…リードフレーム
４…モールド体
１０…非磁性基板
２０…磁性体部
３０…磁気素子部
３１…磁気コア
３２…第１コイル
３３…第２コイル
３４…非磁性層
３５…第１配線層
３６…第１樹脂層
３７…第２樹脂層
３８…第２配線層
３９…第３樹脂層
１００…フラックスゲート型磁気センサ

Claims (5)

1. 非磁性基板と、
   前記非磁性基板の主面上に前記非磁性基板と一体的に形成された薄膜状の磁性体部と、
   前記磁性体部の主面上に前記磁性体部と一体的に形成された薄膜状の磁気素子部と、
   を少なくとも備え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。
2. 平面視において、前記磁性体部の形成領域が前記非磁性基板の主面上に収まっている事を特徴とする請求項１記載のフラックスゲート型磁気センサ素子。
3. 請求項１または２記載のフラックスゲート型磁気センサ素子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。
4. 非磁性基板の主面上に薄膜状の磁性体部を前記非磁性基板と一体的に形成する工程と、
   前記磁性体部の主面上に薄膜状の磁気素子部を前記磁性体部と一体的に形成する工程と、
   を備え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の製造方法。
5. 請求項４記載のフラックスゲート型磁気センサ素子の製造方法を用いたフラックスゲート型磁気センサの製造方法。

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