JP2017032499A - 磁気検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)すなわち本発明の磁気検出装置は、基板と、該基板に配設され、延在方向の外部磁場成分に感応する感磁ワイヤーと該感磁ワイヤーを周回する検出コイルとを有するマグネトインピーダンス素子(「MI素子」という。)と、該基板上または該基板内に少なくとも一部が配設されており、該感磁ワイヤーの周囲の外部磁場を変向する磁場変向体と、を備える磁気検出装置であって、前記磁場変向体は、非磁性材からなる芯部と、該芯部の少なくとも一部の外側を覆う軟磁性材からなる殻部と、を有することを特徴とする。
本明細書でいう「検出コイル」は、ワイヤーを実際に巻回したものでもよいが、フォトリソグラフィ等により形成された配線パターンより構成されたものであると、磁気検出装置のさらなる薄型化、小型化等を図れて好ましい。
本発明に係るMI素子は、外部磁場(磁界)などの磁気に感応してインピーダンス変化や磁束量変化を生じ得る感磁ワイヤーと、その感磁ワイヤーの変化量を検出する検出手段である検出コイルを有する。感磁ワイヤーは、例えば、軟磁性材からなる相応な長さを有するワイヤー(線材)または薄膜からなる。特に感度やコスト等の点で、感磁ワイヤーは零磁歪のアモルファスワイヤーが好ましい。このアモルファスワイヤーは、例えば、Co−Fe−Si−B系合金からなる直径1〜30μmのワイヤーであり、特許第4650591号公報等に詳細が記載されている。
磁場変向体は、感磁ワイヤーが配設された基板に交差する他軸方向の磁場成分を、感磁ワイヤーの延在方向(一軸方向)へ変向する。本発明に係る磁場変向体は、軟磁性材の中実体ではなく、非磁性材からなる芯部と、芯部の少なくとも一部の外側を覆う軟磁性材からなる殻部とからなる。一軸方向に延在する感磁ワイヤーにより他軸方向の磁場成分が検出される限り、殻部または芯部の形態は種々考えられる。
(1)本発明の磁気検出装置は、磁場変向体の全部または一部がシェル構造であればよく、MI素子と磁場変向体の配置関係や配設数等は種々考えられる。例えば、本発明の磁気検出装置として、次のようなタイプが考えられる。なお、いずれの場合でも、他軸方向の磁場成分の検出やその演算処理を容易に行うため、磁場変向体の殻部は、単数または複数のMI素子に関して対称的に形成されていると好ましい。
本発明の磁気検出装置は、例えば、磁場変向体を内蔵した内蔵ベース基板上に、磁場変向体の配置に対応させてMI素子を実装する工程を経て得られる。内蔵ベース基板は、フォトリソグラフィ等を用いて、磁場変向体を形成する工程と、磁場変向体を埋設する樹脂層を形成する工程とを経て得られる。磁場変向体の形成は、非磁性材(樹脂または銅等)からなる芯部を形成する工程と、その芯部の外表面に軟磁性材からなる殻部を形成する工程(例えば、メッキ工程)とを経て得られる。
[装置概要]
本発明の磁気検出装置に係る第1実施例であるMIセンサモジュール1(単に「MIセンサ1」という。)の概略(平面図)を図1に示した。また、その図1中に示したA−A線における部分断面図と、それに作用するZ軸方向(他軸方向、第3軸方向)の磁束線を図2Aに示した。さらに、図2Aに示した部分の詳細な平面図を図2Bに示した。
磁場変向体F1は、MI素子M1の対称な左側コイル部C11と右側コイル部C12の中央に配置されている。磁場変向体F1が各コイル部の出力へ及ぼす影響も対称的となる。例えば、磁場変向体F1により変向された外部磁場のZ成分である変向磁場成分(測定磁場/磁気ベクトルH)を観ると、左側コイル部C11と右側コイル部C12は、前述した通り、出力の大きさに影響する仕様が全て同一となっている。このため、左側コイル部C11の出力V11と右側コイル部C12の出力V12との出力差(V11−V12)は、MI素子M1の周囲に生じている元の外部磁場のX軸方向の成分の影響が相殺されて、左側コイル部C11と右側コイル部C12に逆向きに作用する変向磁場成分のさらなるX成分(Hx)の影響だけが反映されたものとなる。なお、変向磁場成分のZ成分(Hz)は感磁ワイヤーW1が感応しないため、当然、上記の出力差に影響はしない。この出力差に適当な係数を乗じて演算すれば、その出力差から元の外部磁場のZ成分を求めることが可能となる。
磁場変向体F1を内蔵した回路基板Sは、例えば、図5に示す工程を経て製造される。具体的にいうと、先ず、シリコンウェハーに上述したパルス発振回路、信号処理回路、演算回路からなる集積回路を多数形成したベース基板S0を用意する(工程P1)。
第2実施例であるMIセンサ2の断面図を図6Aおよび図6Bに示した。またMIセンサ2の要部となる感磁ワイヤーW1と検出コイルC1と磁場変向体F5の配置関係を模式的に示す斜視図を図6Cに示した。適宜、図6A〜図6Cをまとめて図6という。なお、第1実施例の場合と同様な部材または部分には同符号を付して、それらの部材に関する説明は省略した。
第3実施例であるMIセンサ3の断面図を図7Aに示した。また、MIセンサ3の要部となる感磁ワイヤーW61、W62と検出コイルC61、C62と磁場変向体F6の配置関係を模式的に示す斜視図を図7Bに示した。図7Aおよび図7Bをまとめて、適宜、図7という。
M1 MI素子
W1 感磁ワイヤー
C1 検出コイル
C11 左側コイル部
C12 右側コイル部
F1 磁場変向体(磁場変向体)
F10 芯部
F11 殻部
S 回路基板(基板)
(1)すなわち本発明の磁気検出装置は、基板と、該基板に配設され、延在方向の外部磁場成分に感応する感磁ワイヤーと該感磁ワイヤーを周回する検出コイルとを有するマグネトインピーダンス素子(「MI素子」という。)と、該基板上または該基板内に少なくとも一部が配設されており、該感磁ワイヤーの周囲の外部磁場を変向する磁場変向体と、を備える磁気検出装置であって、前記磁場変向体は、非磁性材からなる芯部と、該芯部の少なくとも一部の外側を覆う軟磁性材からなる殻部とを有し、前記芯部は、前記感磁ワイヤーに対して直交する方向に延在する柱状または円錐状であり、前記殻部の少なくとも一部は、該芯部の該感磁ワイヤー側の端面である頂面に形成されていることを特徴とする。
Claims (6)
- 基板と、
該基板に配設され、延在方向の外部磁場成分に感応する感磁ワイヤーと該感磁ワイヤーを周回する検出コイルとを有するマグネトインピーダンス素子(「MI素子」という。)と、
該基板上または該基板内に少なくとも一部が配設されており、該感磁ワイヤーの周囲の外部磁場を変向する磁場変向体と、
を備える磁気検出装置であって、
前記磁場変向体は、
非磁性材からなる芯部と、
該芯部の少なくとも一部の外側を覆う軟磁性材からなる殻部と、
を有することを特徴とする磁気検出装置。 - 前記芯部は、前記感磁ワイヤーに対して直交する方向に延在する柱状または円錐状であり、
前記殻部の少なくとも一部は、該芯部の該感磁ワイヤー側の端面である頂面に形成されている請求項1に記載の磁気検出装置。 - 前記検出コイルは、前記感磁ワイヤーに沿って並存する左側コイル部と右側コイル部とからなり、
前記磁場変向体は、該左側コイル部と該右側コイル部の中間上に配設されている請求項1または2に記載の磁気検出装置。 - 前記検出コイルは、前記感磁ワイヤーに沿って並存する左側コイル部と右側コイル部とからなり、
前記磁場変向体は、該左側コイル部側寄りに配設される左側変向部と該右側コイル部側寄りに配設される右側変向部とを有する請求項1または2に記載の磁気検出装置。 - 前記感磁ワイヤーは、平行に配設された第1ワイヤーと第2ワイヤーとからなり、
前記検出コイルは、該第1ワイヤーを周回する第1コイルと該第2ワイヤーを周回する第2コイルとからなり、
前記磁場変向体は、該第1ワイヤーの一端部側寄りに配設された第1変向体と該第2ワイヤーの他端部側寄りに配設された第2変向体とを有する請求項1または2に記載の磁気検出装置。 - 前記磁場変向体の殻部は、単数または複数の前記MI素子に関して対称的に形成されている請求項1〜5のいずれかに記載の磁気検出装置。
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