JP4415159B2 - 磁気センサに用いるピックアップコイル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサに用いるピックアップコイルに関するものであり、より詳細には、厚膜または薄膜または板状感磁素子に対して用いるに適した平板型ピックアップコイルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気抵抗素子、ホール素子、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子、超電導素子等の感磁素子を利用した種々な磁気センサが開発され使用されてきている。従来、この種の磁気センサとして、薄型化等の要請から、厚膜または薄膜または平板状感磁素子に対して平板状コイルを組み合わせるようにしたものがある。添付図面の図６は、このような従来の平板状ピックアップコイルの代表例の構造を示すイメージ図である。
【０００３】
この図６のイメージ図に示すように、この従来の平板状ピックアップコイル２０は、平板状の感磁素子１０を取り囲むように導体を巻回してなるものであった。そして、このような従来構成にあっては、具体的構造として、図７に断面図にて示すように、基板３０上に先ずピックアップコイル２０の下側巻回辺部を構成する導体部２１を形成し、その上に絶縁層３１を形成されに、その上に感磁素子層１０を形成し、さらに、その上に絶縁層３２を形成し、その絶縁層３２の上にピックアップコイル２０の上側巻回辺部を構成する導体部２２を形成するようにしている。そして、下側の導体部２１と上側導体部２２とは、ピックアップコイル２０を形成するように感磁素子層１０の前後の側において互いにスルーホール２３にて接続されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来構造では、ピックアップコイルの１巻回につき２つのスルーホールが必要となり、ピックアップコイルの巻回数が増せば増す程、膨大な数のスルーホールを形成して表面と裏面の導体部を結線しなければならず、極めて不経済である。また、ファインピッチ化についても限界が低い。さらにまた、ピックアップコイルの巻回数を増すために、二重、三重および多重に導体部を積層する場合には、さらに形成しなければならないスルーホールの数が増大し、コスト増が著しいものとなってしまう。さらにまた、歩留まりにも難があった。
【０００５】
また、実際の製造においては、図８の断面図に若干誇張して例示するように、基板３０上に形成したコイルの導体部２１の凹凸がこの導体部２１を覆う絶縁層３１に反映してこの絶縁層３１の上面にも同じく凹凸が生じ、そして、絶縁層３１上に形成する磁性層（感磁素子）１０にも同じく凹凸が生じてしまい、磁性層（感磁素子）の磁気特性が安定しないという問題があった。一方、このような問題を避けるために、絶縁層３１に生じる凹凸を除くための平面化処理を施すと、それだけコスト増となってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解消しうるような磁気センサに用いるピックアップコイルを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの観点によれば、磁気センサに用いるピックアップコイルにおいて、感磁素子による磁界変化を検出するコイル部を備え、該コイル部は、平面上に導体を渦巻き状に形成した平面渦巻き導体部分を有しており、前記感磁素子は、前記コイル部の平面渦巻き導体部分の近傍であって且つその巻回中心に対して実質的に偏心した位置に配置されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の別の観点によれば、磁気センサに用いるピックアップコイルにおいて、感磁素子による磁界変化を検出するコイル部を備え、該コイル部は、平面上に導体を渦巻き状に形成した平面渦巻き導体部分を有しており、前記感磁素子は、前記コイル部の平面渦巻き導体部分の巻回中心に対して対向する２つの巻回辺部のうちの一方の巻回辺部の近傍に実質的に位置するように配置されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記コイル部の平面渦巻き導体部分は、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた２つの導体部分を並置し且つ直列に接続したものであり、前記感磁素子は、前記２つの導体部分のうちの互いに隣接した巻回辺部の近傍に実質的に位置するように配置される。
【００１０】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記コイル部は、前記平面渦巻き導体部分の複数個が重なり合うようにして配置されてなり、前記複数個の平面渦巻き導体部分は、互いに直列に接続されている。
【００１１】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分および前記感磁素子は、絶縁層を介して互いに重なり合うようにして層状に形成されている。
【００１２】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分は、基板の一方の面上に形成され、前記感磁素子は、前記基板の反対側の面に形成されている。
【００１３】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分は、厚膜または薄膜形成されている。
【００１４】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記感磁素子は、厚膜または薄膜形成され、または板状に形成されている。
【００１５】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分の層間接続は、前記絶縁層を通して形成されたスルーホールにてなされている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面の、特に、図１から図５に基づいて、本発明の実施の形態および実施例についてより詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例としてのピックアップコイルの概要を示すイメージ斜視図である。この本発明のピックアップコイルは、平板状の基板１等の単一平面上に渦巻き状に厚膜または薄膜形成され、または平板状に形成された平面渦巻き導体部分２を有するコイル部を備える。このコイル部は、平面渦巻き導体部分２の両端に（外部）接続端子部ＡおよびＢを有している。そして、平板状の感磁素子１０は、このようなピックアップコイルのコイル部の平面渦巻き導体部分２の巻回中心に対して対向する２つの巻回辺部２Ａおよび２Ｂのうち一方の巻回辺部２Ａの近傍に実質的に位置するように配置される。換言するならば、感磁素子１０は、コイル部の平面渦巻き導体部分２の近傍であって且つその巻回中心に対して実質的に偏心した位置に配置される。
【００１８】
このような構成のピックアップコイルにおいては、感磁素子１０による磁界変化があるときには、巻回辺部２Ａに鎖交する磁束の数は、巻回辺部２Ｂに鎖交する磁束の数に比べて多くなるので、巻回辺部２Ａに誘起される起電圧は、巻回辺部２Ｂに誘起される逆方向の起電圧より大きく、したがって、接続端子Ａと接続端子２Ｂの間には、それら起電圧の差分の電圧が誘起され、これにより、感磁素子１０による磁界変化をピックアップすることができる。
【００１９】
図１の実施例では、感磁素子１０は、基板１の平面渦巻き導体部分２を形成した面の側に配置されるようにしているが、本発明は、これに限らず、感磁素子１０は、基板１の反対の面側に配置することもできる。また、感磁素子１０を基板１の面に対して直接的に形成するような場合には、基板１の面上に感磁素子１０を形成した後、その上に絶縁層を介して平面渦巻き導体部分を形成することもできる。この方が、より容易に凹凸のない感磁素子として形成することができる。
【００２０】
図１の実施例では、コイル部の形成のためにスルーホールを形成する必要がないので、コストを低減することができる。
【００２１】
図１の実施例では、コイル部の平面渦巻き導体部分２は、基板１の面上に１層のみ形成したのであるが、コイル部の巻回数を増すために、同様の平面渦巻き導体部分を絶縁層を介して多層に形成し、それら平面渦巻き導体部分の端部同志をスルーホールにて層間接続するようにすることもできる。この場合において必要とされるスルーホールの数は、層間において一つだけであるので、コスト増となることもなく、ファインピッチ化のためのネックとなることもない。
【００２２】
なお、図１においては、分かり易く説明するため導体同志の間隔を極端に粗いピッチで描いているが、実際には極めて細かいピッチであり導体の全長も更に長いものである。このことは、他の図においても同じである。
【００２３】
図２は、本発明の別の実施例としてのピックアップコイルの構成を説明するための概略平面図である。この図２の実施例は、図１の実施例のものよりも、所定のスペース内にて、よりピックアップ領域を広くできるようにしたものである。図２の実施例では、基板１の面上に形成されるコイル部は、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた２つの導体部分３および４を並置し且つ直列に接続してなっている。そして、感磁素子は、前記２つの導体部分のうちの互いに隣接した巻回辺部３Ａおよび４Ａの近傍のピックアップ領域Ｘに実質的に位置するように配置される。
【００２４】
図２のようなコイル部の導体パターンとすると、巻き方向の異なる２つのコイル巻回辺部３Ａおよび４Ａが隣接した状態となる。このため隣接部の略六角形のエリアＸ内においては、各導体部の向きが同一方向となる。これにより、同じ感磁素子面積でも縦横比を変えて細長くすれば、感磁素子に対するコイルの通過本数を増大させることができる。更に細長くすれば、更にコイルの巻き数を増大させることができるほか、センサ等に用いる際には、細長くすることによって形状的に有利となる。
【００２５】
図３は、本発明のさらに別の実施例としてのピックアップコイルの構成を説明するための概略平面図である。この図３の実施例は、図２の実施例のピックアップコイルの構造をさらに発展させて、積層構造としたものである。図３の実施例は、３層構造としたものであり、そのＹ−Ｙ断面を図５に略示している。図５の断面図によく示されるように、この実施例においては、平板状の基板１の上面に、感磁素子層１０が厚膜または薄膜形成され、または平板状に形成され、その上に絶縁層３３が形成され、この絶縁層３３の上に、第１層目のコイル部導体パターン３、４が形成され、さらに、絶縁層３４が形成され、この絶縁層３４の上に第２層目のコイル部導体パターン５、６が形成され、さらに、絶縁層３５が形成され、この絶縁層３５の上に第３層目のコイル部導体パターン７、８が形成されている。
【００２６】
図４は、第１層目のコイル部導体パターン、第２層目のコイル部導体パターン、第３層目のコイル部導体パターンをそれぞれ平面的に示している。第１層目のコイル部導体パターンは、図２の実施例で説明したコイル部導体パターンと同様であり、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた２つの導体部分３および４を並置し且つ直列に接続してなっている。そして、感磁素子１０は、２つの導体部分のうちの互いに隣接した巻回辺部３Ａおよび４Ａの近傍のピックアップ領域Ｘに実質的に位置するように配置されている。
【００２７】
第２層目のコイル部導体パターンもまた、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた２つの導体部分５および６を並置し且つ直列に接続してなっているが、導体部分５の巻き方向は、第１層目の導体部分３とは逆であり、導体部分６の巻き方向は、第１層目の導体部分４とは逆とされている。この第２層目のコイル部導体パターンのピックアップ領域は、参照符号Ｙで示している。
【００２８】
第３層目のコイル部導体パターンもまた、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた２つの導体部分７および８を並置し且つ直列に接続してなっているが、導体部分７の巻き方向は、第２層目の導体部分５とは逆であり、導体部分８の巻き方向は、第２層目の導体部分６とは逆とされている。この第３層目のコイル部導体パターンのピックアップ領域は、参照符号Ｚで示している。
【００２９】
図５によく示されているように、第１層目の導体部分４の接続端子部Ａは、絶縁層３４および３５を通して形成されたスルーホール２４を通して表面外部接続端子部Ａ′に接続されている。また、第１層目の導体部分３の接続端子Ｂは、絶縁層３４を通して形成されたスルーホール（図に表れていない）を通して第２層目の導体部分５の接続端子部Ｂに接続され、第２層目の導体部分６の接続端子部Ｃは、絶縁層３５に形成されたスルーホール（図に表れていない）を通して、第３層目の導体部分８の接続端子部Ｃに接続されている。そして、第３層目の導体部分７の接続端子部Ｄは、表面外部接続端子部として使用されうる。
【００３０】
前述したことから明らかなように、各層における導体パターンは、巻き方向の異なる２つのコイル部分が隣接した状態となっている。このため、隣接部の略六角形の各エリアＸ、Ｙ、Ｚ内においては各導体の向きが同一方向となっている。また、各層間においても導体部分の巻き方向が互いに異なっているので、これにより、各層の略六角形のエリアＸ、Ｙ、Ｚ内の導体の向きが全て同一方向となる。このエリア、即ち、Ｘ、Ｙ、Ｚが重複した領域をピックアップ領域とすることができるのである。
【００３１】
なお、図３の実施例では、基板１の上面に感磁素子１０を形成し、その上に導体パターンを重ねて形成しているが、本発明は、これに限らず、感磁素子は、基板１の裏面に形成してもよいし、または、感磁素子を導体パターンの上に形成するようにしてもよい。しかし、感磁素子を基板の上面または下面に最初に形成する方が、感磁素子の平面精度を向上させる上では好ましい。感磁素子とコイルを基板の上面、下面に分けて形成する場合には、感磁素子を後から形成することにより、コイル作製のプロセスにより影響を受けることなく、感磁素子の特性を安定にすることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のピックアップコイルの構成によれば、コイルの巻回数を増しても形成すべきスルーホールの数は極めて少数ですむので、感度の高いピックアップコイルのコストダウンを図ることができる。
【００３３】
また、断線やショートの危険もなくなり、歩留まりも向上する。
【００３４】
感磁素子に対するコイルの通過本数を増大させることができる他、細長く形成することができ、センサに用いる際には形状的に優位となる。
【００３５】
また、任意に多段積層が可能であり、よりコンパクトでより感度の高いものとすることが容易である。
【００３６】
感磁素子をピックアップコイルの巻回中心に対して偏心させることにより感磁素子による磁界変化のみをピックアップできるようにしたことにより、ピックアップコイルの全体に偏心的でなく均等にかかるような地磁気等外部磁界の影響をキャンセル(相殺)することができるので、より精度の高い検出が可能なものとすることができる。
【００３７】
このように、本発明のピックアップコイルは、より小型化、高性能化を図り且つ製造面での省力化、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのピックアップコイルの概要を示すイメージ斜視図である。
【図２】本発明の別の実施例としてのピックアップコイルの構成を説明するための概略平面図である。
【図３】本発明のさらに別の実施例としてのピックアップコイルの構成を説明するための概略平面図である。
【図４】図３の実施例における第１層目のコイル部導体パターン、第２層目のコイル部導体パターン、第３層目のコイル部導体パターンをそれぞれ平面的に示す図である。
【図５】図３のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】従来の平板状ピックアップコイルの代表例の構造を示すイメージ図である。
【図７】図６の構造を断面にて示す図である。
【図８】図６の構造の実際の製造における断面を若干誇張して示す図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 平面渦巻き導体部分
２Ａ 巻回辺部
２Ｂ 巻回辺部
Ａ 接続端子部
Ｂ 接続端子部
１０ 感磁素子

Claims (9)

1. 磁気センサに用いるピックアップコイルにおいて、感磁素子による磁界変化を検出するコイル部を備え、該コイル部は、平面上に導体を渦巻き状に形成した平面渦巻き導体部分を有しており、前記感磁素子は、前記コイル部の平面渦巻き導体部分の近傍であって且つその巻回中心に対して実質的に偏心した位置に配置されることを特徴とするピックアップコイル。
2. 磁気センサに用いるピックアップコイルにおいて、感磁素子による磁界変化を検出するコイル部を備え、該コイル部は、平面上に導体を渦巻き状に形成した平面渦巻き導体部分を有しており、前記感磁素子は、前記コイル部の平面渦巻き導体部分の巻回中心に対して対向する２つの巻回辺部のうちの一方の巻回辺部の近傍に実質的に位置するように配置されることを特徴とするピックアップコイル。
3. 前記コイル部の平面渦巻き導体部分は、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた２つの導体部分を並置し且つ直列に接続したものであり、前記感磁素子は、前記２つの導体部分のうちの互いに隣接した巻回辺部の近傍に実質的に位置するように配置される請求項２記載のピックアップコイル。
4. 前記コイル部は、前記平面渦巻き導体部分の複数個が重なり合うようにして配置されてなり、前記複数個の平面渦巻き導体部分は、互いに直列に接続されている請求項１または２または３記載のピックアップコイル。
5. 前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分および前記感磁素子は、絶縁層を介して互いに重なり合うようにして層状に形成されている請求項１または２または３または４記載のピックアップコイル。
6. 前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分は、基板の一方の面上に形成され、前記感磁素子は、前記基板の反対側の面に形成されている請求項１または２または３または４または５記載のピックアップコイル。
7. 前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分は、厚膜または薄膜形成されている請求項１から６のうちのいずれか１項に記載のピックアップコイル。
8. 前記感磁素子は、厚膜または薄膜形成され、または板状に形成されている請求項１から６のうちのいずれか１項に記載のピックアップコイル。
9. 前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分の層間接続は、前記絶縁層を通して形成されたスルーホールにてなされている請求項５または６または７または８記載のピックアップコイル。

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