JP3781056B2 - ３次元磁気方位センサおよびマグネト・インピーダンス・センサ素子 - Google Patents

Description

本発明は、電子コンパスに適用可能な３次元磁気方位センサおよびマグネト・インピーダンス・センサ素子に関する。

従来より、感磁体としてのアモルファスワイヤを保持した個片素子を、検出コイルおよび負帰還コイルを巻回した管状ボビンに内挿した磁気センサがある（例えば、特許文献１参照。）。上記個片素子は、例えば、基板の長手方向の両端に配設した電極間にアモルファスワイヤを配設し、全体をゲル状物質で覆ったものである。
さらに、このように構成された磁気センサを、２組あるいは３組有する磁気方位センサがある。この磁気方位センサでは、各アモルファスワイヤの軸方向が相互に略直交するよう、各磁気センサを配置してある（例えば、特許文献２参照。）

特開２００１−２９６１２７号公報 特開平１１−６４４７３号公報

しかしながら、上記従来の磁気センサでは、次のような問題がある。この上記磁気センサでは、基板上にアモルファスワイヤを配置した上記個片素子を用い、これを、管状ボビンに内挿、配置する構造を採用している。そのため、部品数および製造工程数が多く、製造および組み立てが複雑で、センサの小型化およびコストダウンに適さないという問題があった。

また、上記のように構成された磁気センサを３組配設した上記従来の磁気方位センサでは、次のような問題がある。上記のように小型化及びコストダウンが十分でない上記磁気センサを３組配設した磁気方位センサは、その体格が一層大型化すると共に、そのコストが高くなるおそれがある。

第１の発明は、外部磁界に応じて特性が変化する感磁体と、該感磁体を貫通させるように形成した絶縁体と、該絶縁体の外表面に隣接する箔状の導電パターンよりなる電磁コイルとを有するマグネト・インピーダンス・センサ素子よりなる第１センサ、第２センサ及び第３センサを含み、
上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサは、上記各感磁体の磁界検出感度が最大となる方向が相互に略直交するように配設されており、
また、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサは、凹溝状の延在溝を設けた電極配線基板と、上記延在溝の溝方向と交差するように該延在溝の内周面に配設されていると共に上記電極配線基板の表面に両端部が延設された第１の導電パターンと、上記感磁体としてのアモルファスワイヤを貫通させた状態で上記延在溝に収容された上記絶縁体と、上記延在溝を跨ぐように上記絶縁体の外表面に配設された第２の導電パターンとを有しており、
上記電磁コイルは、上記第１の導電パターンよりなる一方のコイル部と、隣り合う上記第１の導電パターンの端部を電気的に接続する上記第２の導電パターンよりなる他方のコイル部とを組み合わせたものであることを特徴とする３次元磁気方位センサにある。

上記第１の発明の３次元磁気方位センサは、外部磁界に応じて特性が変化する感磁体と、該感磁体を貫通させるように形成された絶縁体と、該絶縁体の外表面に隣接して配設された箔状の導電パターンよりなる電磁コイルとを有するマグネト・インピーダンス・センサ素子よりなる第１センサ、第２センサ及び第３センサを利用して構成したものである。そして、この３次元磁気方位センサでは、上記各感磁体の磁気感度が最大となる方向が相互に略直交するように上記各センサを配設してある。

ここで、上記各センサにおける電磁コイルは、箔状の導電パターンよりなるものである。箔状の導電パターンよりなる電磁コイルは、例えば、金属蒸着による方法や、金属薄膜をエッチングして選択的に除去する方法や、導電性インクを塗布する方法等により極めて効率良く、小型に形成することができる。そのため、上記各センサは、小型かつ低コストに形成できる。さらに、上記のように導電パターンにより電磁コイルを形成すれば、その形成精度を高めることで特性のばらつきを抑制でき、高精度のセンサを実現できる。

そして、上記３次元磁気方位センサは、上記各感磁体の磁気感度が最大となる方向が相互に略直交するように上記各センサを配設したものである。そのため、優れた品質の上記各センサを利用した上記３次元磁気方位センサは、小型かつ低コストであって高精度の優れた製品となる。

以上のように、上記第１の発明の３次元磁気方位センサは、製造および組み立てが容易であると共に小型化を実現したものである。そして、この３次元磁気方位センサによれば、その姿勢に関係無く、精度の高い方位検出が可能である。

第２の発明は、外部磁界に応じて特性が変化する感磁体の外周に電磁コイルを巻回してなるマグネト・インピーダンス・センサ素子であって、
上記感磁体を保持するセンサ基板と、該感磁体を貫通させるように形成された絶縁体と、該絶縁体の外表面に隣接して配設された箔状の導電パターンよりなる電磁コイルとを有し、
上記センサ基板は、その外表面のうちの上記感磁体の軸方向に略直交する面に、上記電磁コイル及び上記感磁体からそれぞれ延設された電極を有し、
また、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、凹溝状の延在溝を設けた上記センサ基板としての電極配線基板と、上記延在溝の溝方向と略直交するように該延在溝の内周面に配設されていると共に上記電極配線基板の表面に両端部が延設された第１の導電パターンと、上記感磁体としてのアモルファスワイヤを貫通させた状態で上記延在溝に収容された上記絶縁体と、上記延在溝を跨ぐように上記絶縁体の外表面に配設した第２の導電パターンとを有し、
上記電磁コイルは、上記第１の導電パターンよりなる一方のコイル部と、隣り合う上記第１の導電パターンの端部を電気的に接続する上記第２の導電パターンよりなる他方のコイル部とを組み合わせてなることを特徴とするマグネト・インピーダンス・センサ素子にある。

上記第２の発明のマグネト・インピーダンス・センサ素子における上記基板は、その外表面のうちの上記感磁体の軸方向に略直交する面に、上記電磁コイル及び上記感磁体からそれぞれ延設された電極を有している。そのため、例えば、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子を電子回路基板等に実装するに当たって、電子回路基板等の厚さ方向に沿って上記感磁体の軸方向を設定するような場合に好適である。すなわち、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子における電極配設した面を、上記電子回路基板等の実装表面と同じ方向に向けることができるため、リード線等を用いた接続作業を容易に実施し得る。
さらに、このマグネト・インピーダンス・センサ素子は、２次元プロセスにより作製することができる。それ故、高コストな３次元プロセスを不要にして、コストダウンが可能である。

さらに、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、上記感磁体を貫通させるように形成された絶縁体の外表面に隣接して配設された箔状の導電パターンよりなる電磁コイルを有するものである。該電磁コイルを形成する上記導電パターンは、例えば、金属蒸着による方法や、金属薄膜をエッチングして選択的に除去する方法や、導電性インクを塗布する方法等により極めて効率良く、小型、高精度に形成することができる。そのため、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、小型、高精度かつ低コストのものとなる。

以上のように、上記第２の発明のマグネト・インピーダンス・センサ素子は、小型、構成度かつ低コストのものであって、さらに、マグネト・インピーダンス・センサ素子を実装する電子回路基板等の厚さ方向の磁気センシングのためのデバイスとして好適なものである。

実施例１における、ＭＩ素子の正面を示す概念図。 実施例１における、ＭＩ素子を示す図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す概念図。 実施例１における、３次元磁気方位センサの全体構成を示す斜視図。 実施例１における、延在溝内の電磁コイルの配設形態を示す部分斜視図。 実施例１における、第１の導電パターンの配設形態を示す部分平面図。 実施例１における、第２の導電パターンの配設形態を示す部分平面図。 実施例１における、延在溝内の電磁コイルの配設形態を示す部分平面図。 実施例１における、第１及び第２センサを示す斜視図。 実施例１における、第３センサを示す斜視図。 実施例１における、第３センサの電極形成を説明するための部分斜視図。 実施例１における、３次元磁気方位センサの電子回路を示すブロック回路図。 実施例１における、３次元磁気方位センサが検出したＸ軸、Ｙ軸出力を示す線図。 実施例１における、３次元磁気方位センサが検出したＸ軸、Ｚ軸出力を示す線図。 実施例１における、３次元磁気方位センサが検出したＹ軸、Ｚ軸出力を示す線図。 実施例１における、その他の３次元磁気方位センサの構成を示す平面図。 実施例１における、その他の３次元磁気方位センサの構成を示す平面図。 実施例１における、その他の３次元磁気方位センサの構成を示す平面図。 実施例１における、その他の３次元磁気方位センサの構成を示す平面図。 実施例２における、ＭＩ素子を利用した磁気センサに作用する外部磁場と出力電圧の関係を示す線図。 実施例２において比較するボビンタイプのＭＩ素子を示す正面図。 実施例４における、アモルファスワイヤを貫通させた絶縁体を示す斜視図。 実施例４における、両端付近の金属薄膜を環状に除去した絶縁体を示す斜視図。 実施例４における、ＭＩ素子を示す斜視図。 実施例４における、３次元磁気方位センサを示す斜視図。 実施例４における、第３センサの製造工程を説明する組み合わせ図。 実施例５における、３次元磁気方位センサその１の全体構成を示す斜視図。 実施例５における、３次元磁気方位センサその２の全体構成を示す斜視図。

符号の説明

１ 電極配線基板
１１ 延在溝
１００ ＩＣ
１０１ 第１センサ
１０２ 第２センサ
１０３ 第３センサ
２ 感磁体（アモルファスワイヤ）
３ 電磁コイル
３１ 第１の導電パターン
３２ 第２の導電パターン
４ 絶縁体

上記第１及び上記第２の発明の３次元磁気方位センサあるいはマグネト・インピーダンス・センサ素子における上記感磁体としては、例えば、直径５０μｍ以下のアモルファスワイヤを用いることができる。この場合には、上記電磁コイルの断面積を小さく形成でき、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子を小型に構成することができる。さらに好ましくは、直径３０μｍ以下のアモルファスワイヤを用いることができる。さらにまた、感磁体の材質としては、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＮｉＦｅ等を採用することができる。

また、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、上記感磁体に通電する電流の変化に応じて電磁コイルに誘起電圧が生じる、いわゆるＭＩ現象を利用して磁気センシングを行うものである。このＭＩ現象は、供給する電流方向に対して周回方向に電子スピン配列を有する磁性材料からなる感磁体について生じるものである。この感磁体の通電電流を急激に変化させると、周回方向の磁界が急激に変化し、その磁界変化の作用によって周辺磁界に応じて電子のスピン方向の変化が生じる。そして、その際の感磁体の内部磁化及びインピーダンス等の変化が生じる現象が上記のＭＩ現象である。

そして、マグネト・インピーダンス・センサ素子とは、供給する電流方向に対して周回方向に電子スピン配列を有する磁性材料からなる感磁体を利用したものである。この感磁体の通電電流を急激に変化させると、周回方向の磁界が急激に変化し、その磁界変化の作用によって周辺磁界に応じて電子のスピン方向の変化が生じる。そして、その際の感磁体の内部磁化及びインピーダンス等の変化を感磁体に生じる電圧もしくは電流又は、感磁体の外周に配置した電磁コイルの両端に発生する電圧もしくは電流等に変換するよう構成した素子がマグネト・インピーダンス・センサ素子である。

また、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、上記感磁体に通電する電流を１０ナノ秒以下で立ち上げたとき、或いは、立ち下げたときに、上記電磁コイルの両端に発生する誘起電圧の大きさを計測することで作用する磁界強度を計測し得るように構成するのが好ましい。
この場合には、上記のような急激な通電電流の変化により、上記感磁体について、電子スピン変化の伝播速度に近い速度に見合う周回方向の磁場変化を生じさせることができ、それにより十分なＭＩ現象を発現させることができる。

１０ナノ秒以下で通電電流の立ち上げあるいは立ち下げを実施すれば、およそ０．１ＧＨｚの高周波成分を含む電流変化を上記感磁体に作用することができる。そして、上記電磁コイルの両端に発生する誘起電圧を計測すれば、周辺磁界に応じて上記感磁体に生じる内部磁界変化を、上記誘起電圧の大きさとして計測でき、さらに精度良く周辺磁界の強度を計測することができる。ここで、通電電流の立ち上げ或いは立ち下げとは、例えば、上記磁気インピーダンス素子に通電する電流の電流値を、定常電流値の１０％以下（９０％以上）から９０％以上（１０％以下）に変化させることをいう。

また、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、上記感磁体に通電する電流を立ち下げたときに上記電磁コイルの両端に発生する誘起電圧を計測するように構成されていることが好ましい。
通電電流を立ち上げる場合に比べて、通電電流を急激に立ち下げる場合は、磁界の強さに対して上記磁気検出ヘッドの計測信号の直線性が良好になる。

上記第１の発明の３次元磁気方位センサにおいては、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサは、凹溝状の延在溝を設けた電極配線基板と、上記延在溝の溝方向と交差するように該延在溝の内周面に配設されていると共に上記電極配線基板の表面に両端部が延設された第１の導電パターンと、上記感磁体としてのアモルファスワイヤを貫通させた状態で上記延在溝に収容された上記絶縁体と、上記延在溝を跨ぐように上記絶縁体の外表面に配設された第２の導電パターンとを有しており、
上記電磁コイルは、上記第１の導電パターンよりなる一方のコイル部と、隣り合う上記第１の導電パターンの端部を電気的に接続する上記第２の導電パターンよりなる他方のコイル部とを組み合わせて構成する。

これにより、上記延在溝の内周面に配設した上記第１の導電パターンよりなる上記一方のコイル部と、上記絶縁体の外表面に配設した上記第２の導電パターンよりなる上記他方のコイル部とを組み合わせることで、上記電磁コイルを極めて小型に形成することができる。そしてそれ故、上記各センサは、小型のものとなり、これを用いた上記３次元磁気方位センサは、小型であって搭載性に優れたものとなる。

上記延在溝の内周面や、上記絶縁体の外表面の上記導電パターンは、例えば、金属蒸着やエッチング処理等により極めて効率良く、かつ、精度良く形成することができる。それ故、上記３次元磁気方位センサは、生産効率良く製造でき、かつ、高精度の優れた品質を有するものとなる。

また、上記３次元磁気方位センサは、４面の側壁面を備えた略矩形状をなし、その内部に電子回路を形成したＩＣを有し、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサを上記ＩＣに配設してなり、
上記第３センサは、上記延在溝の溝方向が、上記ＩＣの厚さ方向に略一致するように上記側壁面のいずれかに配設することができる。

延在溝の溝方向が上記ＩＣの厚さ方向に略一致するよう、上記側壁面のいずれかに上記第３センサを配設する場合には、上記厚さ方向の磁界成分を計測するための第３センサを効率良く配置することができる。一方、上記第１及び上記第２センサについては、上記ＩＣの表面や、上記側壁面等に取り付けることができる。第１及び第２センサは、ＩＣの表面に沿って延在溝を有するものであるため、ＩＣに配置する際の自由度が上記第３センサと比べて高くなっている。

また、上記第１センサ及び上記第２センサは、上記ＩＣの互いに直交する２面の上記側壁面にそれぞれ配設してあり、上記各センサの上記延在溝の溝方向が、それぞれ、他方の上記センサを配設した上記側壁面と略直交していることが好ましい。
直交する２面の側壁面に対して、それぞれ、延在溝の溝方向が他方の側壁面と略直交するように上記第１及び上記第２センサを配設する場合には、ＩＣに略平行な面内における直交する２方向の磁界成分の検出が可能となる。さらに、例えば、上記第１及び上記第２センサとして同一のセンサを使用すれば、部品の種類を減らすことができる。

また、上記第３センサは、上記ＩＣの表面が面する側を向く表面に電極を形成してなり、かつ、この電極が、上記ＩＣの表面に配設された電極とリード線を介して電気的に接続されていることが好ましい。
この場合には、第３センサにおける電極の配設面と、上記ＩＣにおける電極を設けた表面とが、略同一方向を向くため、上記リード線を接続する作業を容易に実施することができる。

また、上記第３センサは、上記ＩＣの表面が面する側を向く表面に電極を形成してなり、かつ、この電極が、上記ＩＣの表面に配設された電極とリード線を介して電気的に接続されており、
上記第１センサ及び上記第２センサは、上記ＩＣの表面が面する側を向く表面に電極を形成してなり、かつ、この電極が、上記ＩＣの表面に配設された電極とリード線を介して電気的に接続されていることが好ましい。

この場合には、第１〜第３センサにおける電極の配設面と、上記ＩＣにおける電極を設けた表面とが、略同一方向を向くため、上記リード線を接続する作業を容易に実施することができる。

また、上記３次元磁気方位センサは、縦３ｍｍ以内であって、かつ、横３ｍｍ以内であって、かつ、高さ１．５ｍｍ以内とすることができる。
上記３次元磁気方位センサを上記のように小型に構成した場合には、例えば、携帯電話やＰＤＡ等の携帯端末機器に対して上記３次元磁気方位センサを適用し易くなる。なお、上記３次元磁気方位センサが、縦２．５ｍｍ以内であって、かつ、横２．５ｍｍ以内であって、かつ、高さ１ｍｍ以内である場合には、携帯端末機器への搭載がさらに容易となる。

また、上記３次元磁気方位センサは、電子回路を形成してなるＩＣと、該ＩＣを実装する共通基板とを有し、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサを上記共通基板に配設してなり、
上記第３センサは、上記延在溝の溝方向が上記共通基板の厚さ方向に略一致するように配設されているのが良い。
この場合には、上記共通基板を利用して、上記ＩＣと共に、上記各センサを効率良く配置することができる。

また、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサでは、上記感磁体としてのアモルファスワイヤあるいは磁気異方性薄膜の外周に上記絶縁体を形成してあり、上記電磁コイルが、上記絶縁体の外周面に配設した上記導電パターンよりなるのが良い。
この場合には、上記感磁体を貫通、収容した上記絶縁体の外周面に、上記導電パターンを形成することで、極めて効率良く、精度の高い電磁コイルを形成することができる。また、上記絶縁体の外周面の導電パターンよりなる電磁コイルによれば、上記各センサを非常に小型に構成することができる。そして、このように構成した各センサを用いて３次元磁気方位センサを構成すれば、小型かつ高精度であって、生産効率が良好で低コストの優れた製品を実現することができる。

また、上記３次元磁気方位センサは、４面の側壁面を備えた略矩形状をなし、その内部に電子回路を形成したＩＣを有し、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサを上記ＩＣに配設してなり、
上記第３センサは、上記ＩＣの表面と略直交する状態で上記側壁面のいずれかに配設されたドータ基板に表面実装されており、かつ、上記感磁体における磁界検出感度が最大となる方向が上記ＩＣの厚さ方向に略一致しているのが良い。
磁界検出感度の方向を上記ＩＣの厚さ方向に略一致させて上記第３センサを配設する場合には、該第３センサを用いて上記厚さ方向の磁界成分を計測することができる。なお、一般に、上記各センサは、上記感磁体の長手方向に上記磁界検出感度が最大となる方向を有している。さらに、上記ドータ基板は、ＩＣの表面に立設することもできる。

また、上記第１センサ及び上記第２センサは、上記ＩＣの表面に配設することができる。
上記ＩＣの表面に上記第１センサ及び上記第２センサを配設すれば、上記３次元磁気方位センサ全体の体格をさらに小型化させることができる。

また、上記第３センサは、上記ドータ基板の実装表面に対面する電極を有し、かつ、この電極が、上記ドータ基板の電極と当接する状態で表面実装することができる。
この場合には、上記ドータ基板と上記第３センサとの電気的に接続を確実性高く実現することができる。

また、上記第３センサは、上記ドータ基板の実装表面に対面する電極を有しており、かつ、この電極が、上記ドータ基板の電極と当接する状態で表面実装されており、
上記第１センサ及び上記第２センサは、上記ＩＣの表面に対面する電極を有し、かつ、この電極が、上記ＩＣの電極と当接する状態で配設することができる。
この場合には、上記ＩＣに対して、上記各センサを効率良く配置して、小型の３次元磁気方位センサを実現することができる。

また、上記３次元磁気方位センサは、縦３ｍｍ以内であって、かつ、横３ｍｍ以内であって、かつ、高さ１．５ｍｍ以内とすることができる。
上記３次元磁気方位センサを上記のように小型に構成した場合には、例えば、携帯電話やＰＤＡ等の携帯端末機器に対して上記３次元磁気方位センサを適用し易くなる。なお、上記３次元磁気方位センサが、縦２．５ｍｍ以内であって、かつ、横２．５ｍｍ以内であって、かつ、高さ１ｍｍ以内である場合には、携帯端末機器への搭載がさらに容易となる。

また、上記３次元磁気方位センサは、電子回路を形成してなるＩＣと、該ＩＣを実装する共通基板とを有し、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサを上記共通基板に配設してなり、
上記第３センサは、上記感磁体における磁界検出感度が最大となる方向が上記共通基板の厚さ方向に略一致するように配設するのが良い。
この場合には、上記共通基板を利用して、上記ＩＣと共に、上記各センサを効率良く配置することができる。

上記第２の発明においては、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、凹溝状の延在溝を設けた上記センサ基板としての電極配線基板と、上記延在溝の溝方向と略直交するように該延在溝の内周面に配設されていると共に上記電極配線基板の表面に両端部が延設された第１の導電パターンと、上記感磁体としてのアモルファスワイヤを貫通させた状態で上記延在溝に収容された上記絶縁体と、上記延在溝を跨ぐように上記絶縁体の外表面に配設した第２の導電パターンとを有し、
上記電磁コイルは、上記第１の導電パターンよりなる一方のコイル部と、隣り合う上記第１の導電パターンの端部を電気的に接続する上記第２の導電パターンよりなる他方のコイル部とを組み合わせて構成する。

これにより、上記延在溝の内周面に配設した上記第１の導電パターンよりなる上記一方のコイル部と、上記絶縁体の外表面に配設した上記第２の導電パターンよりなる上記他方のコイル部とを組み合わせることで、上記電磁コイルを極めて小型に形成することができる。そしてそれ故、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、小型のものとなり、搭載性に優れたものとなる。また、上記延在溝の内周面や、上記絶縁体の外表面の上記導電パターンは、例えば、金属蒸着やエッチング処理等により極めて効率良く、かつ、精度良く形成することができる。それ故、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、生産効率良く製造でき、かつ、高精度の優れた品質を有するものとなる。

また、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、上記感磁体としてのアモルファスワイヤあるいは磁気異方性薄膜の外周を被う絶縁体と、該絶縁体の外周面に配設した上記導電パターンよりなる上記電磁コイルと、上記感磁体を収容した上記絶縁体を配設する上記センサ基板としてのドータ基板とから構成することができる。

この場合には、上記感磁体の外周に形成した上記絶縁体の外周面に、上記導電パターンを形成することで、極めて効率良く、精度の高い電磁コイルを形成することができる。また、上記絶縁体の外周面に導電パターンを配設して電磁コイルを形成すれば、非常に小型のマグネト・インピーダンス・センサ素子を実現することができる。
なお、電磁コイルをなす上記導電パターンを上記絶縁体の外周面に形成する方法としては、金属蒸着による方法や、蒸着した金属薄膜をエッチングにより除去する方法や、導電性インクを塗布する方法などがある。なお、上記絶縁体としては、エポキシ樹脂、シリコーン等のうちの少なくともいずれかよりなるものを適用することができる。

（実施例１）
本例は、電磁コイル付のマグネト・インピーダンス・センサ素子１０を利用した３次元磁気方位センサ１０ａに関する例である。この内容について、図１〜図１４を用いて説明する。
本例の３次元磁気方位センサ１０ａは、図１〜図３に示すごとく、外部磁界に応じて特性が変化する感磁体２と、該感磁体２を貫通させるように形成された絶縁体４と、該絶縁体４の外表面に隣接して配設された箔状の導電パターン３１、３２よりなる電磁コイル３とを有するマグネト・インピーダンス・センサ素子１０よりなる第１センサ１０１、第２センサ１０２及び第３センサ１０３を含むものである。
ここで、第１センサ１０１、第２センサ１０２及び第３センサ１０３は、各感磁体２の磁界検出感度が最大となる方向が相互に略直交するように配設されている。
以下に、この内容について詳しく説明する。

上記第１センサ１０１、上記第２センサ１０２及び上記第３センサ１０３をなすマグネト・インピーダンス・センサ素子１０は、図１及び図２に示すごとく、凹溝状の延在溝１１を延設した電極配線基板１と、延在溝１１の溝方向と略直交するように該延在溝１１の内周面に配設されていると共に電極配線基板１の表面に両端部が延設された第１の導電パターン３１と、上記感磁体２としてのアモルファスワイヤ（以下、適宜アモルファスワイヤ２と記載する。）を貫通した状態で延在溝１１に収容された絶縁体４と、延在溝１１を跨ぐように絶縁体４の外表面に配設した第２の導電パターン３２とを有している。
本例の電磁コイル３は、第１の導電パターン３１よりなる一方のコイル部と、隣り合う第１の導電パターン３１の端部を電気的に接続する第２の導電パターン３２よりなる他方のコイル部とを組み合わせたものである。

そして、本例の３次元磁気方位センサ１０ａは、図３に示すごとく、ＩＣ１００のＸ方向にアモルファスワイヤ２が沿うように第１センサ１０１を配設し、ＩＣ１００のＹ方向にアモルファスワイヤ２が沿うように第２センサ１０２を配設し、ＩＣ１００のＺ方向にアモルファスワイヤ２が沿うように第３センサ１０３を配設したものである。

まず、上記各センサ１０１〜１０３をなす電磁コイル付のマグネト・インピーダンス・センサ素子１０（以下、ＭＩ素子１０と記載する。）について、最初に説明する。
このＭＩ素子１０は、図１および図２に示すごとく、延在溝１１を設けた電極配線基板１と、作用する磁界により特性が変化するアモルファスワイヤ２と、絶縁体４を介してアモルファスワイヤ２の外周に巻回した電磁コイル３と、アモルファスワイヤ２、電磁コイル３から延設された端子である電極５２、５１とを有している。

上記アモルファスワイヤ２は、直径２０μｍの導電性の磁性ワイヤである。そして、本例のＭＩ素子１０では、図１及び図２に示すごとく、電極配線基板１に形成した深さ５０μｍ、幅７０μｍの延在溝１１内に、その溝方向に沿ってアモルファスワイヤ２を収容してある。そして、アモルファスワイヤ２を収容した延在溝１１内には、エポキシ樹脂よりなる絶縁体４を充填してある。

上記電磁コイル３は、上記のように、延在溝１１の内周面１１１に配設した導電パターン３１よりなる上記一方のコイル部と、電極配線基板１の表面に沿って延在溝１１を跨ぐように絶縁体４の外表面に配設した導電パターン３２よりなる上記他方のコイル部とを組み合わせて、全体としてら旋状の電気的な経路を形成したものである。なお、本例では、導電パターン３１は、図４〜図６に示すごとく、延在溝１１の溝方向と略直交して形成してある。導電パターン３２は、延在溝１１の幅方向に対して斜めに形成し、隣り合う導電パターン３１の端部を電気的に接続している。なお、これに代えて、導電パターン３２を延在溝１１の幅方向に配設すると共に、導電パターン３１を幅方向に対して斜めに形成することもできる。

ここで、延在溝１１の内周面１１１に配設した導電パターン３１の形成方法について、図４〜図６を用いて説明する。本例では、まず、電極配線基板１の長手方向に形成された延在溝１１の内周面１１１の全面および電極配線基板１の表面における延在溝１１の近傍領域に導電性の金属薄膜を蒸着した。その後、選択エッチング手法を用いて金属薄膜の一部を選択的に除去することにより、垂直パターン３１１、水平パターン３１２よりなる上記の導電パターン３１を形成した。延在溝１１の溝側面１１３において上下方向垂直に垂直パターン３１１を形成すると共に、延在溝１１の溝底面１１０では、相互に対面する垂直パターン３１１を接続する水平パターン３１２を形成した。

次に、延在溝１１の上面１１２、すなわち絶縁体４の上面４１（図２参照。）に上記導電パターン３２を形成するに当たっては、まず、延在溝１１に絶縁体４を充填した電極配線基板１の表面のうち、延在溝１１の上面１１２及びその近傍領域に導電性の金属薄膜を蒸着した。その後、図４〜図６に示すごとく、選択エッチング手法を用いて、この金属薄膜を除去することにより、隣り合う導電パターン３１の端部を接続する導電パターン３２を形成した。
なお、図６に示される垂直パターン３１１および水平パターン３１２の溝方向の幅は、５０μｍ、１０μｍ等に設定し、上記間隙部の同幅は、それぞれ、その半分の２５μｍ、５μｍ等に設定することができる。また、これに代えて、各パターン３１１、３１２の溝方向の幅を２５μｍとし、間隙部の同幅を同等の２５μｍとすることもできる。

本例のＭＩ素子１０では、アモルファスワイヤ２と電磁コイル３の間には絶縁体４が配置され、この絶縁体４が、アモルファスワイヤ２と電磁コイル３との電気的な絶縁を保持している。特に、本例では、アモルファスワイヤ２を貫通させた絶縁体４の外周に、直接、電磁コイル３を形成してある。

本例のＭＩ素子１０では、上記のような構成を採用することで、電磁コイル３の内径を２００μｍ以下と、非常に小径にして、ＭＩ素子１０全体の小型化を実現している。なおここで、アモルファスワイヤ２として、直径１〜１５０μｍのものを採用すれば、電磁コイル３のコイル径をさらに小径化させることができる。
そして、本例では、電磁コイル３の円相当内径（高さと幅で形成される溝断面積と同一面積となる円の直径。）を６６μｍと、非常に小径に形成してある。

図７及び図８に示すごとく、第１センサ１０１、第２センサ１０２及び第３センサ１０３では、それぞれ、上面１０１１又は上面１０２１又は側壁面１０３２に延在溝１１を形成し、該延在溝１１の溝方向に沿って電磁コイル３を形成してある。そして、電磁コイル３の内周側に形成された断面略矩形状の空間には、絶縁体４を収容してある。そして、該絶縁体４の断面の略中心部分には、感磁体２としてのアモルファスワイヤを溝方向に沿って貫通させてある。

各センサ１０１〜１０３をなす本例のＭＩ素子１０は、電極配線基板１の大きさが０．５ｍｍ×０．４ｍｍ×１．０ｍｍのものである。アモルファスワイヤ２は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金を使った直径２０μｍ、長さ１ｍｍのものである。そして、延在溝１１は、電極配線基板１の長手方向に形成してある。
そして、以上のような構成を採用したことにより、本例では、第１センサ１０１〜第３センサ１０３を、それぞれ、０．５ｍｍ×０．４ｍｍ×１．０ｍｍの大きさで実現している。

さらに、同図に示すごとく、各センサ１０１、１０２、１０３では、電極配線基板１の上面１０１１、１０２１、１０３１に電極５を形成してある。この電極５は、電磁コイル３から延設された電極５１と、アモルファスワイヤ２から延設された電極５２との計４個である。
第１センサ１０１および第２センサ１０２の上面１０１１、１０２１には、図７に示すごとく、アモルファスワイヤ２の両端から延設された電極５２と、電磁コイル３の両端から延設された電極５１とを配設してある。なお、本例では、電極５２を各センサ１０１、１０２の両端付近に設け、電極５１は一対の電極５２の間に配置した。そして、電極５１、５２は、それぞれ、リード線６を介して、ＩＣ１００上に形成された図示しない電極パッドと電気的に接続可能なように構成してある（図３参照。）。

第３センサ１０３では、図８に示すごとく、長手方向の稜線を介して側壁面１０３２と隣り合う上面１０３１に、アモルファスワイヤ２の両端から延設された電極５２と、電磁コイル３の両端から延設された電極５１とを配設してある。これら各電極５１、５２は、側壁面１０３２に配設された導電パターンを経由して、アモルファスワイヤ２あるいは電磁コイル３から電気的に延設されたものである。そして、第３センサ１０３の電極５１、５２は、それぞれ、リード線を介して、ＩＣ１００上に形成された図示しない電極パッドと電気的に接続可能なように構成してある（図３参照。）。

ここで、第３センサ１０３の上面１０３１に電極５１、５２を形成する方法について図９を用いて説明する。第３センサ１０３を構成する電極配線基板１の長手方向の両端に所定の幅の溝部１０３４を形成する（図９においては、代表的に一端のみ図示してある）。第３センサ１０３では、電磁コイル３あるいは、アモルファスワイヤ２から溝部１０３４の内壁面すなわち第３センサ１０３の端面まで延設した電極５１、５２を形成する。第３２センサ１０３は、溝部１０３４において切断して切り出したものである。

また、第３センサ１０３では、エッチングその他により、側面１０３２に延在溝１１を作製すると共に接合用のパッド部を作製してある。なお、本例では、フォトリソ工程（半導体技術）を利用して第３センサ１０３を作製した。
さらに、この第３センサ１０３をＩＣ１００に接合するに当たっては、第３センサ１０３の側面１０３２のパッド部をＩＣ１００の側壁面１００３に当接させて接合する。

次に、本例の３次元磁気方位センサ１０ａは、図３に示すごとく、上記ＭＩ素子１０よりなる略直方体の各センサ１０１〜１０３を上記ＩＣ１００に取り付けたものである。ここで、第１センサ１０１は、Ｘ方向に沿う磁界成分を計測するためのものであり、第２センサ１０２は、Ｙ方向に沿う磁界成分を計測するためのもであり、第３センサ１０３は、Ｚ方向（ＩＣ１００の厚さ方向。）に沿う磁界成分を計測するためのもである。

上記ＩＣ１００は、図３に示されるように直交する４個の側壁面を備えた矩形板状のものである。本例では、隣合う側壁面１００１、１００２に、それぞれ、上記第１センサ１０１及び上記第２センサ１０２を取り付けてある。また、ＩＣ１００の側壁面のうち、側壁面１００２と略平行な側壁面１００３（側壁面１００１と略平行な側壁面であっても良い。）に、上記第３センサ１０３を取り付けてある。

第１センサ１０１は、長手方向に沿う上面１０１１に、その長手方向に沿って延在溝１１を有している。そして、この第１センサ１０１は、長手方向の稜線を介して上面１０１１と隣り合う側壁面１０１２を上記側壁面１００１に当接させた状態で取り付けされている。
第２センサは、長手方向に沿う上面１０２１に、その長手方向に沿って延在溝１１を有している。そして、この第２センサ１０２は、長手方向の稜線を介して上面１０２１と隣り合う側壁面１０２２を上記側壁面１００２に当接させた状態で取り付けされている。
さらに、第３センサは、長手方向に沿う側壁面１０３２に、その長手方向に略直交して延在溝１１を有している。そして、この第３センサ１０３は、延在溝１１を設けた側壁面１０３２を上記側壁面１００３に当接させた状態で取り付けされている。
なお、本例では、ＩＣ１００の側壁面のうち、側壁面１００１に沿ってＸ方向を規定し、側壁面１００２に沿ってＹ方向を規定し、Ｘ方向及びＹ方向と直交してＺ方向を規定してある。

すなわち、図３に示すごとく、第１センサ１０１は、その延在溝１１の溝方向がＸ方向に略一致するように配設されており、第２センサ１０２は、その延在溝１１の溝方向がＹ方向に略一致するように配設され、第３センサ１０３は、その延在溝１１の溝方向がＺ方向に略一致するように配設されている。

上述したように第１センサ１０１〜第３センサ１０３は、それぞれ、０．５ｍｍ×０．４ｍｍ×１．０ｍｍの大きさのものである。それ故、この小型のＭＩ素子１０である各センサ１０１〜１０３を用いた本例の３次元磁気方位センサ１０ａは、２．０ｍｍ×１．８ｍｍ×１．０ｍｍという非常に小型であって、搭載性に優れたサイズを実現している。

また、本例の３次元磁気方位センサでは、第１センサ１０１及び第２センサ１０２は、その上面１０１１、１０２１の電極５１、５２に接続されたリード線６を介して、ＩＣ１００と電気的に接続してある。また、第３センサ１０３は、その上面１０３１の電極５１、５２に接続されたリード線６を介して、ＩＣ１００と電気的に接続してある。すなわち、上記３次元磁気方位センサでは、各センサ１０１、１０２、１０３の上面１０１１、１０２１、１０３１の電極５１、５２を利用し、ＩＣ１００側との電気的な接続を効率良く実現している。

そして、これらのセンサ１０１〜１０３では、アモルファスワイヤ２に高周波またはパルス電流が印加されたときに電磁コイルに発生する電圧を計測することで、感磁体２に作用する外部磁界を検出する。
本例の３次元磁気方位センサ１０ａは、図１０に示す電子回路を一体的に有している。そして、この電子回路を用いてアモルファスワイヤ２に高周波数領域の電流変化を作用して、このときに電磁コイル３に発生する誘起電圧を計測することで、作用する磁界強度を計測するように構成してある。

この電子回路は、信号発生器６と各センサ１０１〜１０３と信号処理回路７とからなる。 信号発生器６は、主として２００ＭＨｚを含む１７０ｍＡの強さであって、信号間隔が１μｓｅｃのパルス信号を生成する。電子回路は、このパルス信号をアモルファスワイヤ２に入力するように構成してある。ここで、各センサ１０１〜１０３は、アモルファスワイヤ２に作用する外部磁界に応じて、電磁コイル３に誘起電圧が生じる現象を利用したものである。なお、電磁コイル３の誘起電圧は、パルス信号の立ち上がり時あるいは立ち下がり時に発生する。

信号処理回路７は、電磁コイル３の誘起電圧を処理するように構成された回路である。この信号処理回路７では、上記パルス信号に連動して開閉される同期検波７１を介して電磁コイル３の誘起電圧を取り出し、増幅器７２により所定の増幅率で増幅する。そして、信号処理回路７が増幅した信号が、上記電子回路の出力信号として出力される。なお、本例では、パルス電流が、定常値の９０％から１０％に立ち下がる遮断時間を４ナノ秒とした。

以上にように、本例の３次元磁気方位センサ１０ａは、ＩＣ１００の所定位置に配設された３個のＭＩ素子１０（第１センサ１０１、第２センサ１０２、第３センサ１０３）に用いてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向の磁界成分を検出する。そして、この３次元磁気方位センサ１０ａでは、各センサ１０１〜１０３が、図１１〜図１３に示されるような位相の異なるＸ軸出力、Ｙ軸出力、Ｚ軸出力を、ＩＣ１００の内部に形成された図１０の信号処理回路７に出力するように構成してある。

ここで、図１１は、Ｚ軸方向、すなわち、第３センサ１０３の延在溝１１を鉛直方向に向けた３次元磁気方位センサ１０ａについて、Ｚ軸回りに３６０度回転させたとき、第１センサ１０１及び第２センサ１０２が検出する地磁気の水平成分の出力信号の変化を示している。また、図１２は、Ｙ軸方向、すなわち、第２センサ１０２の延在溝１１を鉛直方向に向けた３次元磁気方位センサ１０ａについて、Ｙ軸回りに回転させたときの第１センサ１０１及び第３センサ１０３の出力信号の変化を示している。さらに、図１３は、Ｘ軸方向、すなわち、第１センサ１０１の延在溝１１を鉛直方向に向けた３次元磁気方位センサ１０ａについて、Ｘ軸回りに回転させたときの第２センサ１０２及び第３センサ１０３の出力信号の変化を示している。なお、図１１〜図１３では、各軸回りの回転角度を横軸に規定し、各センサ１０１、１０２、１０３の出力信号の大きさを縦軸に規定している。

この３次元磁気方位センサ１０ａは、従来技術では難しかった、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向同時の磁気センシングを、３個のＭＩ素子１０によって行う小型かつ高精度のものである。そのため、上記３次元磁気方位センサ１０ａでは、その姿勢に関係無く、作用する外部磁界を精度高く検出することができる。

特に、本例の３次元磁気方位センサ１０ａでは、２次元プロセスにより作製した第３センサ１０３を用い、これを直立させた状態でＩＣ１００の側面にボンディングして接合してある。それ故、高コストな３次元プロセスを不要にでき、コストダウンが可能である。

さらに、上記ＭＩ素子１０は、電極配線基板１に形成した延在溝１１を利用して構成したものである。それ故、電磁コイルを巻回したボビン等を電極配線基板１に配置する場合と比べて小型化を実現でき、かつ、電磁コイル３への外的な接触を未然に防止し機械的な安定性を向上することができる。

またさらに、本例では、感磁体としてアモルファスワイヤ２を採用している。感磁性能に優れたアモルファスワイヤ２を利用すれば、電磁コイル３のひと巻あたりの出力電圧をさらに増加でき、巻き線数を一層、減らすことができる。そして、この場合には、ＭＩ素子１０の軸方向の長さをさらに短くすることができる。なお、本例のＭＩ素子１０では、電磁コイル３の単位長さ当たりの捲線間隔を１００μｍ／巻以下の５０μｍ／巻を実現している。

このように電磁コイル３の１ターン当たり（単位長さ当たり）の巻線間隔を小さくして、１ターン当たりの巻き線数を増加させれば、出力電圧を大きくすることができる。本例のように電磁コイル３の単位長さ当たりの捲線間隔を１００μｍ／巻以下とすれば、上記のような出力電圧を大きくするという効果が得られる。そして、出力電圧に対して、相対的に、ＭＩ素子１０の長さを短くすることができる。

さらに、上記３次元磁気方位センサ１０ａでは、４面の側壁面を有する略矩形状のＩＣ１００における隣合う側壁面１００１、１００２を利用して第１センサ１０１、第２センサ１０２を配設してある。また、残りの２つの側壁面のうちの一方の側壁面１００３に、第３センサ１０３を配設してある。

また、本例の３次元磁気方位センサでは、上記のように、各センサ１０１〜１０３を効率良く配置してある。さらに、上記第１センサ１０１及び上記第２センサ１０２として同一仕様のものを採用しているため、３次元磁気方位線さ１０ａを構成する部品点数を抑制でき、コストダウンを実現している。
なお、本例では、第３センサ１０３として、第１および第２センサ１０１、１０２と異なる形状および寸法諸元のものを用いたが、これに代えて、第１〜第３センサ１０１〜１０３を同一の形状および寸法諸元のものを用いることもできる。

さらになお、本例では、第１および第２センサ１０１、１０２をＩＣ１００の隣合う側壁面１００１、１００２に配設するとともに、第３センサ１０３をＩＣ１００の残る２つの側壁面の一方に配設したが、これに代えて、図１４に示されるように第３センサ１０３を第１センサ１０１が配設されている側壁面１００１に配設すること（同図（Ａ）。）も可能である。さらには、第３センサ１０３を第２センサ１０２が配設されている側壁面１００２に配設すること（同図（Ｂ）。）も可能である。加えて、第１〜第３センサ１０１〜１０３を同じ側壁面に配設（同図（Ｃ）。）したり、第１〜第３センサ１０１〜１０３をＩＣ１００の上面（下面）に配設すること（同図（Ｄ）。）も可能である。

（実施例２）
本例は、実施例１の３次元磁気方位センサを構成した各センサ１０１〜１０３（図３参照。以下、新構造センサと記載する。）の特性を評価した例である。この内容について、図１５及び図１６を用いて説明する。
本例では、実施例１と同様の電子回路を用いて新構造センサの評価を実施した。

本例の上記新構造センサとの比較のため、図１６に示す従来のボビンタイプのＭＩ素子であるボビン素子９よりなる従来センサを比較例とした。このボビン素子９は、アモルファスワイヤ９２と電磁コイル９３の間に絶縁性を持つ巻き枠（ボビン）９４を介設し、電気的な絶縁を確保したものである。また、感磁体は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金を使った直径３０μｍのアモルファスワイヤ９２である。

電磁コイル９３は、その内径が１．５ｍｍである。 巻き枠９４には、電磁コイル３から延設された２個の電極９５と、アモルファスワイヤ９２から延設された２個の電極９５とを形成してある。このボビン素子９の寸法は、３ｍｍ×２ｍｍ×４ｍｍである。このように、従来のボビン素子９は、上記のように体格が大きい。そのため、これを利用した上記の比較例の従来センサは、設置空間が限られる携帯機器等には適用が難しい。

上記ボビン素子９（ワイヤ長さ２．５ｍｍ、コイル径１．５ｍｍ、４０ターン）よりなる上記従来センサと、新構造センサ（ワイヤ径２０μｍおよび長さ１．０ｍｍ、コイル径（円相当直径）６６μｍ、１８ターン）とで、磁気検出特性を比較した結果を図１５に示す。同図における横軸は、外部磁場であり、縦軸は、信号処理回路から出力される出力電圧を示している。

図１５から明らかなように、従来センサと本例の新構造センサとは、線形範囲がほぼ±３Ｇで等しく、従来センサに比べて本例の新構造センサの出力電圧は８割強である。すなわち、本例の新構造センサは、小型薄型化したわりには出力電圧の低下が抑制されている。本例の新構造センサのＭＩ素子は、ターン当たりの電圧の点で上記ボビン素子９よりも優秀である。ボビン素子９の２８ｍＶ／ｔｕｒｎに対して、本例の新構造センサのＭＩ素子では約２倍の５３ｍＶ／ｔｕｒｎを実現している。
すなわち、本例の新構造センサは、ボビン素子９よりなる上記従来センサに比較し、約５０分の１という桁違いに小型化されているにも関わらず、図１５に示すごとく、±３Ｇの磁場領域で優れた直線性を得ることができる優れた特性を有している。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

（実施例３）
本例は、実施例１の３次元磁気方位センサを構成する各センサ１０１〜１０３について、地磁気の検出特性を評価した例である。この内容について、図３、図７〜図９及び表１〜表４を用いて説明する。
図３及び図７におけるＤ５は、第１センサ１０１の幅であり、Ｄ４は、第１センサ１０１の長手方向の長さであり、Ｄ６は、第１センサ１０１の高さである。
また、図３及び図７におけるＤ７は、第２センサ１０２の幅であり、Ｄ８は、第２センサ１０２の長手方向の長さであり、Ｄ９は、第２センサ１０２の高さである。
さらに、図３及び図８におけるＤ１は、第３センサ１０３の幅であり、Ｄ２は、第３センサ１０３の長手方向の長さであり、Ｄ３は、第３センサ１０３の高さである。

図３における各部の寸法Ｄ１〜Ｄ９の設計値、センサの実測値、許容値（寸法許容範囲）については、表１に単位ｍｍでそれぞれ示されるようになる。

さらに、図８におけるＷ３４は、第３センサ１０３における電極配線基板１の長手方向に形成された延在溝１１の内周面１１１に形成される導電パターン３１の幅であり、Ｗ３５は、隣合う導電パターン３１のピッチである。
図８における各部の寸法Ｄ１〜Ｄ３、Ｗ３４及びＷ３５の設計値、センサの実測値、許容値（寸法許容範囲）については、表２に単位ｍｍでそれぞれ示されるようになる。

図７におけるＤ６（Ｄ９）は、第１センサ１０１（第２センサ１０２）の高さであり、Ｄ５（Ｄ７）は、第１センサ１０１（第２センサ１０２）の幅であり、Ｄ４（Ｄ８）は、第１センサ１０１（第２センサ１０２）の長手方向の長さである。

図７におけるＷ１４（Ｗ２４）は、第１センサ１０１（第２センサ１０２）における電極配線基板１の長手方向に形成された延在溝１１の内周面１１１に形成される導電パターン３１の幅であり、Ｗ１５（Ｗ２５）は、隣合う導電パターン３１の配設ピッチである。
図７における各部の寸法Ｄ４〜Ｄ６、Ｗ１４及びＷ１５（Ｄ７〜Ｄ９、Ｗ２４及びＷ２５）の設計値、センサの実測値、許容値（寸法許容範囲）については、表３に単位ｍｍでそれぞれ示されるようになる。

図９におけるＭ１は、第３センサ１０３を製造する過程で設ける溝１０３４の幅であり、Ｍ２は、溝１０３４の深さであり、Ｗ５３は、前記溝部１０３４の壁面に延在形成された電極５１、５２の幅である。上記のように、第３センサ１０３は、後の工程において溝１０３４によって分割して得たものである。
図９における各部の寸法Ｍ１、Ｍ２及びＭ５３の設計値、センサの実測値、許容値（寸法許容範囲）については、表４に単位ｍｍで示されるようになる。

なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１と同様である。

（実施例４）
本例は、実施例１を基にして、ＭＩ素子１０の構成を変更した例である。この内容について、図１７〜図２１を用いて説明する。
本例のＭＩ素子１０は、図１７に示すごとく、アモルファスワイヤ２の外周側に配設した絶縁体４の外周面に、電磁コイル３を形成したものである。この電磁コイル３は、絶縁体４の外周面に配設した導電パターン３３より形成してある。

本例では、図１８に示すごとく、型成形により、アモルファスワイヤ２の外周に樹脂よりなる絶縁体４を形成した。この絶縁体４は、断面矩形状を呈する棒状のものであって、その両端面にアモルファスワイヤ２の端部が露出するものである。

そして、本例では、上記電磁コイル３を以下の手順により形成した。まず、棒状を呈する絶縁体４の外周面の全面に渡って、銅を含む金属材料を蒸着し、金属薄膜を形成した。その後、選択エッチングにより電磁コイル３を形成した。さらに、本例では、電磁コイル３を形成すると同時に、アモルファスワイヤ２の両端から延設された電極５２及び、電磁コイル３の両端から延設された電極５１を形成した。

まず、図１９に示すごとく、絶縁体の両端から所定の距離ＷＤ１の位置で、金属薄膜を環状に除去し、金属薄膜を３分割した。
その後、中間の金属薄膜３０ａについて、選択エッチング処理を実施して、電磁コイル３をなす導電パターン３３と、その両端から延設された電極５１を形成した。
なお、両端部の金属薄膜３０ｂは、絶縁体４を貫通するアモルファスワイヤ２の端部と電気的に接続され、アモルファスワイヤ２の電極５２として機能する。

そして、本例の３次元磁気方位センサ１０ａは、図２０に示すごとく、ＩＣ１００に直接的又は間接的に配設した３つのＭＩ素子１０を利用して構成したものである。ＩＣ１００の表面内における直交２方向であるＸ方向、Ｙ方向の磁界強度を計測するための第１センサ１０１、第２センサ１０２として、それぞれ、上記のＭＩ素子１０を配設してある。また、ＩＣ１００の厚さ方向であるＺ方向の磁界強度を計測するための第３センサ１０３は、ドータ基板１００ｄにＭＩ素子１０を表面実装したものである。この第３センサ１０３は、ドータ基板１００ｄの裏面に形成したパッド部を利用してＩＣ１００の側壁面に接合するように構成してある。

ここで、ドータ基板１００ｄにＭＩ素子１０を表面実装した第３センサ１０３の形成方法について図２１を用いて説明する。ドータ基板１００ｄは、ＭＩ素子の電極５１、５２に対応する電極を形成したものである。そして、その側壁面には、各電極から延設された電極５１ｄ、５２ｄが配設されている。これらの電極５１ｄ、５２ｄは、実施例１と同様のリード線を介してＩＣ１００の電極（図示略）と電気的に接続可能なように構成してある。

なお、その他の構成及び作用効果については実施例１と同様である。
さらになお、本例のアモルファスワイヤ２に代えて薄膜状を呈する磁気異方性薄膜を採用することもできる。この場合には、磁気異方性薄膜の外周を絶縁体４により覆って、断面略矩形状を呈するように形成すると共に、上記と同様の手順により、電磁コイル３３及び電極５１、５２を形成することができる。

（実施例５）
本例は、実施例１あるいは実施例４の３次元磁気方位センサを基にして、各センサ１０１〜１０３の配設方法を変更した例である。この内容について、図２２及び図２３を用いて説明する。
本例の３次元磁気方位センサ１０ａは、ＩＣ１００及び各センサ１０１〜１０３を配設するための共通基板１０９を有している。

図２２の３次元磁気方位センサ１０ａは、実施例１を基にして、共通基板１０９の実装表面にＩＣ１００を実装すると共に、側壁面に第１センサ１０１、第２センサ１０２及び第３センサ１０３を配設したものである。
また、図２３の３次元磁気方位センサ１０ａは、実施例４の３次元磁気方位センサを基にして、共通基板１０９の実装表面にＩＣ１００を実装すると共に、側壁面に第１センサ１０１、第２センサ１０２及び第３センサ１０３を配設したものである。
なお、その他の構成及び作用効果については、実施例１あるいは実施例４と同様である。

Claims (16)

1. 外部磁界に応じて特性が変化する感磁体と、該感磁体を貫通させるように形成した絶縁体と、該絶縁体の外表面に隣接する箔状の導電パターンよりなる電磁コイルとを有するマグネト・インピーダンス・センサ素子よりなる第１センサ、第２センサ及び第３センサを含み、
   上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサは、上記各感磁体の磁界検出感度が最大となる方向が相互に略直交するように配設されており、
   また、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサは、凹溝状の延在溝を設けた電極配線基板と、上記延在溝の溝方向と交差するように該延在溝の内周面に配設されていると共に上記電極配線基板の表面に両端部が延設された第１の導電パターンと、上記感磁体としてのアモルファスワイヤを貫通させた状態で上記延在溝に収容された上記絶縁体と、上記延在溝を跨ぐように上記絶縁体の外表面に配設された第２の導電パターンとを有しており、
   上記電磁コイルは、上記第１の導電パターンよりなる一方のコイル部と、隣り合う上記第１の導電パターンの端部を電気的に接続する上記第２の導電パターンよりなる他方のコイル部とを組み合わせたものであることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
2. 請求項１において、上記３次元磁気方位センサは、４面の側壁面を備えた略矩形状をなし、その内部に電子回路を形成したＩＣを有し、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサを上記ＩＣに配設してなり、
   上記第３センサは、上記延在溝の溝方向が上記ＩＣの厚さ方向に略一致するように上記側壁面のいずれかに配設されていることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
3. 請求項２において、上記第１センサ及び上記第２センサは、上記ＩＣの互いに直交する２面の上記側壁面にそれぞれ配設してあり、上記各センサの上記延在溝の溝方向が、それぞれ、他方の上記センサを配設した上記側壁面と略直交していることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
4. 請求項２において、上記第３センサは、上記ＩＣの表面が面する側を向く表面に電極を形成してなり、かつ、この電極が、上記ＩＣの表面に配設された電極とリード線を介して電気的に接続されていることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
5. 請求項３において、上記第３センサは、上記ＩＣの表面が面する側を向く表面に電極を形成してなり、かつ、この電極が、上記ＩＣの表面に配設された電極とリード線を介して電気的に接続されており、
   上記第１センサ及び上記第２センサは、上記ＩＣの表面が面する側を向く表面に電極を形成してなり、かつ、この電極が、上記ＩＣの表面に配設された電極とリード線を介して電気的に接続されていることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
6. 請求項５において、上記３次元磁気方位センサは、縦３ｍｍ以内であって、かつ、横３ｍｍ以内であって、かつ、高さ１．５ｍｍ以内であることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
7. 請求項１において、上記３次元磁気方位センサは、電子回路を形成してなるＩＣと、該ＩＣを実装する共通基板とを有し、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサを上記共通基板に配設してなり、
   上記第３センサは、上記延在溝の溝方向が上記共通基板の厚さ方向に略一致するように配設されていることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
8. 請求項１において、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサでは、上記感磁体としてのアモルファスワイヤあるいは磁気異方性薄膜の外周に上記絶縁体を形成してあり、上記電磁コイルが、上記絶縁体の外周面に配設した上記導電パターンよりなることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
9. 請求項８において、上記３次元磁気方位センサは、４面の側壁面を備えた略矩形状をなし、その内部に電子回路を形成したＩＣを有し、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサを上記ＩＣに配設してなり、
   上記第３センサは、上記ＩＣの表面と略直交する状態で上記側壁面のいずれかに配設されたドータ基板に表面実装されており、かつ、上記感磁体における磁界検出感度が最大となる方向が上記ＩＣの厚さ方向に略一致していることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
10. 請求項９において、上記第１センサ及び上記第２センサは、上記ＩＣの表面に配設されていることを特徴とする３次元磁気方位センサ
11. 請求項９において、上記第３センサは、上記ドータ基板の実装表面に対面する電極を有し、かつ、この電極が、上記ドータ基板の電極と当接する状態で表面実装されていることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
12. 請求項１０において、上記第３センサは、上記ドータ基板の実装表面に対面する電極を有し、かつ、この電極が、上記ドータ基板の電極と当接する状態で表面実装されており、
    上記第１センサ及び上記第２センサは、上記ＩＣの表面に対面する電極を有し、かつ、この電極が、上記ＩＣの電極と当接する状態で配設されていることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
13. 請求項１２において、上記３次元磁気方位センサは、縦３ｍｍ以内であって、かつ、横３ｍｍ以内であって、かつ、高さ１．５ｍｍ以内であることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
14. 請求項８において、上記３次元磁気方位センサは、電子回路を形成してなるＩＣと、該ＩＣを実装する共通基板とを有し、上記第１センサ、上記第２センサ及び上記第３センサを上記共通基板に配設してなり、
    上記第３センサは、上記感磁体における磁界検出感度が最大となる方向が上記共通基板の厚さ方向に略一致するように配設されていることを特徴とする３次元磁気方位センサ。
15. 外部磁界に応じて特性が変化する感磁体の外周に電磁コイルを巻回してなるマグネト・インピーダンス・センサ素子であって、
    上記感磁体を保持するセンサ基板と、該感磁体を貫通させるように形成された絶縁体と、該絶縁体の外表面に隣接して配設された箔状の導電パターンよりなる電磁コイルとを有し、
    上記センサ基板は、その外表面のうちの上記感磁体の軸方向に略直交する面に、上記電磁コイル及び上記感磁体からそれぞれ延設された電極を有し、
    また、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、凹溝状の延在溝を設けた上記センサ基板としての電極配線基板と、上記延在溝の溝方向と略直交するように該延在溝の内周面に配設されていると共に上記電極配線基板の表面に両端部が延設された第１の導電パターンと、上記感磁体としてのアモルファスワイヤを貫通させた状態で上記延在溝に収容された上記絶縁体と、上記延在溝を跨ぐように上記絶縁体の外表面に配設した第２の導電パターンとを有し、
    上記電磁コイルは、上記第１の導電パターンよりなる一方のコイル部と、隣り合う上記第１の導電パターンの端部を電気的に接続する上記第２の導電パターンよりなる他方のコイル部とを組み合わせてなることを特徴とするマグネト・インピーダンス・センサ素子。
16. 請求項１５において、上記マグネト・インピーダンス・センサ素子は、上記感磁体としてのアモルファスワイヤあるいは磁気異方性薄膜の外周を被う絶縁体と、該絶縁体の外周面に配設した上記導電パターンよりなる上記電磁コイルと、上記感磁体を収容した上記絶縁体を配設する上記センサ基板としてのドータ基板とを有することを特徴とするマグネト・インピーダンス・センサ素子。

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