JP5609398B2 - Magnetic field probe - Google Patents
Magnetic field probe Download PDFInfo
- Publication number
- JP5609398B2 JP5609398B2 JP2010176373A JP2010176373A JP5609398B2 JP 5609398 B2 JP5609398 B2 JP 5609398B2 JP 2010176373 A JP2010176373 A JP 2010176373A JP 2010176373 A JP2010176373 A JP 2010176373A JP 5609398 B2 JP5609398 B2 JP 5609398B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- loop
- pattern
- plate electrode
- coil
- parallel plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims description 32
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 69
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 43
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 21
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
本発明は、磁界の検出に用いて好適な磁界プローブに関する。 The present invention relates to a magnetic field probe suitable for use in detecting a magnetic field.
従来技術による磁界プローブとして、基板にループパターンからなる磁界の検出部を設けると共に、例えばマイクロストリップ線路、ストリップ線路等からなる伝送線路部を該検出部に接続し、検出部と伝送線路部との間にコンデンサを形成したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a magnetic field probe according to the prior art, a magnetic field detection unit composed of a loop pattern is provided on a substrate, and a transmission line unit composed of, for example, a microstrip line or a strip line is connected to the detection unit. A device in which a capacitor is formed between them is known (for example, see Patent Document 1).
ところで、特許文献1による磁界プローブでは、ループパターンからなるコイルに単一のコンデンサを直列接続したから、これらの共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。しかし、共振周波数を例えば数GHz程度に設定する場合、検出部のインダクタンスが大きいと、共振周波数に必要なコンデンサの容量が非常に小さくなる。この場合、安価なプリント基板で磁界プローブを形成すると、プリント基板の比誘電率やコンデンサの電極の形状および配置のばらつきに基づいて、磁界プローブ毎にコンデンサの容量がばらつく傾向がある。この結果、磁界プローブ毎に感度が向上する共振周波数にばらつきが生じるという問題がある。
By the way, in the magnetic field probe by
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、共振周波数のばらつきを抑制し、所望の周波数帯域の感度を向上させることができる磁界プローブを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a magnetic field probe that can suppress variations in resonance frequency and improve sensitivity in a desired frequency band. .
上述した課題を解決するために、請求項1の発明による磁界プローブは、複数の絶縁層を厚さ方向に積層した多層基板と、該多層基板に設けられ巻線形状のループパターンからなるコイルと、前記絶縁層を挟んで互いに絶縁された状態で対向した2個の平行平板電極パターンからなり該コイルに直列接続されたコンデンサとを備え、前記コンデンサは、前記コイルに複数個直列接続され、前記コンデンサをなす2個の平行平板電極パターンは、一方の平行平板電極パターンが他方の平行平板電極パターンよりも大きく形成される構成としている。
In order to solve the above-described problem, a magnetic field probe according to the invention of
請求項2の発明では、前記コンデンサをなす2個の平行平板電極パターンは、前記ループパターンと重なり合って前記コイルとして機能する巻線形状のループ部を備える構成としている。 According to a second aspect of the present invention, the two parallel plate electrode patterns constituting the capacitor include a winding-shaped loop portion that overlaps with the loop pattern and functions as the coil .
請求項3の発明による磁界プローブは、複数の絶縁層を厚さ方向に積層した多層基板と、該多層基板に設けられ巻線形状のループパターンからなるコイルと、前記絶縁層を挟んで互いに絶縁された状態で対向した2個の平行平板電極パターンからなり該コイルに直列接続されたコンデンサとを備え、前記コンデンサは、前記コイルに複数個直列接続され、前記コンデンサをなす2個の平行平板電極パターンは、前記ループパターンと重なり合って前記コイルとして機能する巻線形状のループ部を備える構成としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a magnetic field probe comprising: a multi-layer substrate in which a plurality of insulating layers are laminated in a thickness direction; a coil provided on the multi-layer substrate and having a winding loop pattern; A capacitor composed of two parallel plate electrode patterns opposed to each other in series, and a plurality of capacitors connected in series to the coil, the two parallel plate electrodes forming the capacitor. The pattern includes a winding-shaped loop portion that overlaps with the loop pattern and functions as the coil.
請求項4の発明では、前記ループパターンは、前記多層基板の絶縁層を挟んで厚さ方向の異なる位置に複数個設けられ、厚さ方向で隣合うループパターンはビアホールを用いて互いに直列に接続する構成としている。 According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of the loop patterns are provided at different positions in the thickness direction across the insulating layer of the multilayer substrate, and adjacent loop patterns in the thickness direction are connected in series using via holes. It is configured to do.
請求項5の発明では、前記複数個のループパターンは、いずれも略同じ巻線形状に形成している。 In a fifth aspect of the present invention, the plurality of loop patterns are all formed in substantially the same winding shape.
請求項1の発明によれば、絶縁層を挟んで互いに絶縁された状態で対向した平行平板電極パターンによってコンデンサを構成すると共に、該コンデンサをコイルに直列接続したから、コイルとコンデンサとが直列共振する共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。また、コンデンサはコイルに複数個直列接続したから、複数個のコンデンサによる合成容量を小さくすることができる。このため、各コンデンサの容量を大きくすることができるから、それぞれの平行平板電極パターンを大きくすることができ、磁界プローブ毎に平行平板電極パターンの形状や配置等にばらつきが生じても、複数個のコンデンサの合成容量のばらつきを小さくすることができる。この結果、コイルとコンデンサとが直列共振する共振周波数のばらつきを抑制することができ、予め設定した所望の周波数帯域の感度を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, the capacitor is constituted by the parallel plate electrode patterns facing each other while being insulated from each other with the insulating layer interposed therebetween, and the capacitor is connected in series to the coil. The magnetic field can be detected with high sensitivity in the peripheral band of the resonance frequency. In addition, since a plurality of capacitors are connected in series to the coil, the combined capacity of the plurality of capacitors can be reduced. For this reason, since the capacity of each capacitor can be increased, each parallel plate electrode pattern can be increased, and even if variations in the shape or arrangement of the parallel plate electrode pattern occur for each magnetic field probe, a plurality of capacitors can be obtained. The variation in the combined capacitance of the capacitors can be reduced. As a result, it is possible to suppress variations in the resonance frequency at which the coil and the capacitor are in series resonance, and it is possible to improve the sensitivity of a desired frequency band set in advance.
また、一方の平行平板電極パターンが他方の平行平板電極パターンよりも大きく形成したから、製造時にこれら一対の平行平板電極パターンに位置ずれが生じても、互いの対向面積をほぼ一定に保持することができ、コンデンサの容量のばらつきを抑制することができる。これにより、平行平板電極パターンの位置ずれを許容して、コイルとコンデンサとが直列共振する共振周波数のばらつきを抑制することができる。 In addition , since one parallel plate electrode pattern is formed larger than the other parallel plate electrode pattern, even if positional deviation occurs between the pair of parallel plate electrode patterns during manufacturing, the opposing areas of each other can be kept substantially constant. And variation in the capacitance of the capacitor can be suppressed. Thereby, the position shift of the parallel plate electrode pattern is allowed, and variations in the resonance frequency at which the coil and the capacitor resonate in series can be suppressed.
請求項2,3の発明によれば、平行平板電極パターンは巻線形状のループ部を備える構成としたから、2個の平行平板電極パターンに設けられたループ部は、互いに対向してコンデンサの一部として機能すると共に、ループパターンと重なり合ってコイルとして機能する。このため、コイルとコンデンサとが直列接続された状態となるから、これらが直列共振する共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。さらに、共振周波数以外の周波数帯域では、コンデンサのループ部はコイルの一部として機能し、磁界に応じた電圧等の検出信号を出力することができる。このため、例えば共振周波数よりも低周波側では、コンデンサのループ部はフィルタとして機能せず、コイルの一部として機能するから、共振周波数以外の周波数帯域で磁界を検出する場合でも、検出感度の低下を抑えることができる。 According to the second and third aspects of the invention, since the parallel plate electrode pattern has a winding-shaped loop portion, the loop portions provided in the two parallel plate electrode patterns are opposed to each other. It functions as a part and overlaps with the loop pattern to function as a coil. For this reason, since the coil and the capacitor are connected in series, a magnetic field can be detected with high sensitivity in the peripheral band of the resonance frequency at which they are in series resonance. Furthermore, in a frequency band other than the resonance frequency, the loop portion of the capacitor functions as a part of the coil, and can output a detection signal such as a voltage corresponding to the magnetic field. For this reason, for example, on the lower frequency side than the resonance frequency, the loop portion of the capacitor does not function as a filter but functions as a part of the coil. Therefore, even when detecting a magnetic field in a frequency band other than the resonance frequency, the detection sensitivity is low. The decrease can be suppressed.
請求項4の発明によれば、多層基板には厚さ方向の異なる位置にループパターンを複数個設けると共に、厚さ方向で隣合うループパターンはビアホールを用いて互いに直列に接続する構成とした。このため、複数個のループパターンを直列接続して2回巻以上のコイルを構成することができ、1回巻のコイルに比べてインダクタンスを大きくして磁界の検出感度を高めることができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、複数個のループパターンはいずれも略同じ巻線形状に形成したから、ループパターンが互いに異なる巻線形状となった場合に比べて、コイルのインダクタンスを大きくすることができる。
According to the invention of
以下、本発明の実施の形態による磁界プローブを添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, magnetic field probes according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1ないし図10は実施の形態による磁界プローブ1を示している。この磁界プローブ1は、例えば非磁性の絶縁材料からなる筒状のケース2に収容されると共に、信号処理回路3に電気的に接続されている。この信号処理回路3は、磁界プローブ1の検出部19に発生する電圧、電流等の検出信号に基づいて、検出部19の近傍に発生する磁界の検出を行う。また、磁界プローブ1は、後述する多層基板4および該多層基板4に設けられた伝送線路部13、検出部19によって構成されている。
1 to 10 show a
多層基板4は、互いに直交するX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向のうち例えばX軸方向およびZ軸方向に対して平行に広がる平板状に形成されている。この多層基板4は、例えば6層の絶縁層5〜10を厚さ方向となるY軸方向に積層することによって構成されている。このとき、多層基板4は、幅方向となるX軸方向に対して例えば数mm程度の幅寸法を有すると共に、長さ方向となるZ軸方向に沿って延び、その長さ寸法は例えば数cm程度になっている。
The
また、各絶縁層5〜10は、例えば絶縁性の樹脂材料を用いて層状に形成されている。そして、多層基板4の先端部4Aは、Z軸方向の一端側(図1中の下端側)に位置して後述の検出部19が設けられている。一方、多層基板4の基端側は、Z軸方向の他端側(図1中の上端側)に向けて延びている。
Moreover, each insulating layer 5-10 is formed in the layer form, for example using the insulating resin material. And the front-end |
多層基板4のうちY軸方向の両端側に位置する表面および裏面には、例えば導電性の金属薄膜からなるグランド電極11,12がそれぞれ設けられている。このグランド電極11,12は、例えば信号処理回路3等のグランドに接続されてグランド電位に保持されると共に、多層基板4の先端部4Aを除いて多層基板4の略全面を覆っている。
伝送線路部13は、図1および図2に示すように、多層基板4に設けられ、後述する検出部19と信号処理回路3との間を接続している。この伝送線路部13は、例えば導電性の金属薄膜等からなる細長い導体パターンとしてのストリップ導体14(信号電極)を有している。そして、伝送線路部13は、ストリップ導体14と多層基板4の両面に設けられたグランド電極11,12とからなるストリップ線路によって構成されている。なお、伝送線路部13は、ストリップ線路に限らず、例えば一方のグランド電極を省いたマイクロストリップ線路によって構成してもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、ストリップ導体14は、絶縁層7,8の間に配置されると共に、多層基板4のうちX軸方向の中央部分に位置してZ軸に沿って直線状に延びている。このストリップ導体14の先端側は、X軸方向の一側に向けて斜めに傾斜して延びると共に、絶縁層5〜7を貫通するビアホール15を通じて後述の平行平板電極パターン20に電気的に接続されている。
The
一方、グランド電極11,12は、ビアホール16,17および接続パターン18を通じて後述の平行平板電極パターン26に電気的に接続されている。この接続パターン18は、絶縁層7,8の間に位置してストリップ導体14の近傍に配置されている。また、接続パターン18は、ストリップ導体14と同様な導体パターンによって形成され、Z軸方向に斜めに傾斜して延びている。さらに、接続パターン18の基端側は、多層基板4を厚さ方向に貫通するスルーホールビアとしてのビアホール16を通じてグランド電極11,12に接続され、接続パターン18の先端側は、絶縁層8〜10を貫通するビアホール17を通じて平行平板電極パターン26の接続部26Cに接続されている。
On the other hand, the
検出部19は、多層基板4の先端部4Aに配置され、後述する4個の平行平板電極パターン20,21,25,26および3個のループパターン22〜24によって構成されるコイル31とコンデンサ32,33とを備えている。
The
平行平板電極パターン20は、絶縁層5の表面でグランド電極11よりも先端部4A側に配置され、導電性の金属薄膜を用いて形成されている。この平行平板電極パターン20は、図5に示すように、長方形状をなす平板部20Aと、該平板部20AのX軸方向の一端側(図5中の右側)から略U字状をなして延びたループ部20Bとによって構成されている。
The parallel
平板部20Aは、例えば数mm程度の長さ寸法L1にわたってX軸方向に延びると共に、例えば数百μm〜数mm程度の長さ寸法L2にわたってZ軸方向に延びた略長方形状に形成され、絶縁層5のうちループ部20Bよりもグランド電極11に近い位置に多層基板4の基端側に配置されている。
The
ループ部20Bは、平板部20AよりもZ軸方向の一端側(図5中の下側)に位置している。このループ部20Bは、例えば数十μm〜数百μm程度の幅寸法W0をもった細長い電極パターンを用いて形成され、平板部20Aと一緒に略四角形の巻線形状に形成されている。ループ部20Bの一端側にはZ軸方向の基端側(図5中の上側)に向けて延びた接続部20Cが設けられ、該接続部20Cは、平板部20Aと干渉しないようにX軸方向の他端側(図5中の左側)に位置している。この接続部20Cは、ビアホール15を通じてストリップ導体14に電気的に接続されている。
The
また、ループ部20Bは、例えば数mm程度にわたってX軸方向に延びると共に、例えば数百μm〜数mm程度にわたってZ軸方向に延びている。これにより、ループ部20Bは、平板部20Aと一緒にXZ平面に平行な略長方形の枠形状をなしている。
The
平行平板電極パターン21は、平行平板電極パターン20と厚さ方向で対向して絶縁層5と絶縁層6との間に配置されると共に、平行平板電極パターン20と同様に導電性の金属薄膜を用いて形成されている。この平行平板電極パターン21は、図5および図6に示すように、長方形状をなす平板部21Aと、該平板部21AのX軸方向の両端側に接続されると共に略U字状をなして延びたループ部21Bとによって構成されている。
The parallel
平板部21Aは、平行平板電極パターン20の平板部20Aと厚さ方向で対向した位置に配置されている。この平板部21Aは、X軸方向に対して中心よりも他端側(図6中の左側)に位置する分割溝21Cによって左側に位置する小形部21A1と右側に位置する大形部21A2とに分割されている。これらの小形部21A1と大形部21A2とからなる平板部21Aは、平板部20Aを確実に覆うように、平行平板電極パターン20の平板部20Aよりも大きな長方形状に形成されている。このため、平板部21AのX軸方向の長さ寸法L3およびZ軸方向の長さ寸法L4は、平板部20AのX軸方向の長さ寸法L1およびZ軸方向の長さ寸法L2よりもそれぞれ大きな値に設定されている。
The
大形部21A2は、略全面に亘って平行平板電極パターン20の平板部20Aと厚さ方向で対向している。また、小形部21A1は、その一部が平行平板電極パターン20の平板部20Aの左端部分と厚さ方向で対向している。そして、平板部20Aの大形部21A2の左下側端部は、後述のビアホール27を通じて隣合うループパターン22に電気的に接続されている。
The large portion 21A2 faces the
ループ部21Bは、絶縁層5を挟んで平行平板電極パターン20のループ部20Bと厚さ方向で対向した位置に配置されると共に、絶縁層6を挟んで後述するループパターン22と対向している。このループ部21Bは、ループ部20Bとほぼ同じ大きさ、形状をもった細長い電極パターンを用いて形成されている。但し、ループ部21Bの幅寸法W1は、ループ部20Bの幅寸法W0よりも大きな値に設定されている。
The
また、ループ部21Bは、その一端側が平板部21Aの小形部21A1に接続され、他端側が平板部21Aの大形部21A2に接続されている。そして、ループ部21Bは、平板部21Aと一緒に略四角形の巻線形状に形成されている。
The
ループパターン22は、絶縁層6と絶縁層7との間に配置され、図6および図7に示すように、例えばループ部21Bと同じ幅寸法W1をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン22は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合う平行平板電極パターン21の平板部21Aおよびループ部21Bによって形成される巻線形状と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。
The
また、ループパターン22は、その両端がX軸方向に離間して配置されている。ループパターン22の一端側には接続部22Aが設けられ、該接続部22Aは、後述のビアホール27を通じて隣合う平行平板電極パターン21の大形部21A2に電気的に接続されている。一方、ループパターン22の他端側には接続部22Bが設けられ、該接続部22Bは、接続部22AよりもX軸方向の他側(図7中の右側)に位置している。この接続部22Bは、後述のビアホール28を通じて隣合うループパターン23に電気的に接続されている。
The
そして、ループパターン22は、長さ寸法L5にわたってX軸方向に延びると共に、長さ寸法L6にわたってZ軸方向に延びている。これにより、ループパターン22は、XZ平面に平行な略長方形の枠形状をなすと共に、絶縁層6を挟んで平行平板電極パターン21のループ部21Bと厚さ方向で対向している。
The
ループパターン23は、絶縁層7と絶縁層8との間に配置され、図7および図8に示すように、例えばループパターン22と同じ幅寸法W1をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン23は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合うループパターン22と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。また、ループパターン23は、その両端がX軸方向に離間して配置され、一端側から他端側に向けてループパターン22に沿って延びている。
The
ループパターン23の一端側には、ループパターン22の接続部22Bと対向した位置に接続部23Aが設けられている。この接続部23Aは、後述のビアホール28を通じて隣合うループパターン22の接続部22Bに電気的に接続されている。一方、ループパターン23の他端側には接続部23Bが設けられ、該接続部23Bは、接続部23AよりもX軸方向の他側(図8中の右側)に位置している。この接続部23Bは、後述のビアホール29を通じて隣合うループパターン24に電気的に接続されている。
On one end side of the
そして、ループパターン23は、ループパターン22と同様に、長さ寸法L5にわたってX軸方向に延びると共に、長さ寸法L6にわたってZ軸方向に延びている。これにより、ループパターン23は、XZ平面に平行な略長方形の枠形状をなすと共に、絶縁層7を挟んでループパターン22と厚さ方向で対向している。
Similarly to the
ループパターン24は、絶縁層8と絶縁層9との間に配置され、図8および図9に示すように、例えばループパターン23と同じ幅寸法W1をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン24は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合うループパターン23と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。また、ループパターン24は、その両端がX軸方向に離間して配置され、一端側から他端側に向けてループパターン23に沿って延びている。
The
ループパターン24の一端側には、ループパターン23の接続部23Bと対向した位置に接続部24Aが設けられている。この接続部24Aは、後述のビアホール29を通じて隣合うループパターン23の接続部23Bに電気的に接続されている。一方、ループパターン24の他端側には接続部24Bが設けられ、該接続部24Bは、接続部24AよりもX軸方向の他側(図9中の右側)に位置している。この接続部24Bは、後述のビアホール30を通じて隣合う平行平板電極パターン25に電気的に接続されている。
On one end side of the
そして、ループパターン24は、ループパターン23と同様に、長さ寸法L5にわたってX軸方向に延びると共に、長さ寸法L6にわたってZ軸方向に延びている。これにより、ループパターン24は、XZ平面に平行な略長方形の枠形状をなすと共に、絶縁層8を挟んでループパターン23と厚さ方向で対向している。
Similarly to the
平行平板電極パターン25は、ループパターン24と厚さ方向で対向して絶縁層9と絶縁層10との間に配置されると共に、例えばループパターン24と同様に導電性の金属薄膜を用いて形成されている。この平行平板電極パターン25は、例えば平行平板電極パターン21とX軸方向の中心位置を通るZ軸方向と平行な直線に関して線対称な形状(左,右対称な形状)に形成されている。このため、平行平板電極パターン25は、平行平板電極パターン21と同様に、長方形状をなす平板部25Aと、該平板部25AのX軸方向の両端側に接続されると共に略U字状をなして延びたループ部25Bとによって構成されている。
The parallel
平板部25Aは、後述する平行平板電極パターン26の平板部26Aと厚さ方向で対向した位置に配置されている。この平板部25Aは、X軸方向に対して中心よりも一端側(図10中の右側)に位置する分割溝25Cによって右側に位置する小形部25A1と左側に位置する大形部25A2とに分割されている。これらの小形部25A1と大形部25A2とからなる平板部25Aは、X軸方向の長さ寸法L3およびZ軸方向の長さ寸法L4を有し、平行平板電極パターン26の平板部26Aよりも大きな長方形状に形成されている。
The
大形部25A2は、略全面に亘って平行平板電極パターン26の平板部26Aと厚さ方向で対向している。また、小形部25A1は、その一部が平行平板電極パターン26の平板部26Aの右端部分と厚さ方向で対向している。そして、平板部25Aの大形部25A2の右下側端部は、後述のビアホール30を通じて隣合うループパターン24に電気的に接続されている。
The large portion 25A2 faces the
ループ部25Bは、平板部25AよりもZ軸方向の一端側(図10中の下側)に位置している。このループ部25Bは、絶縁層9を挟んでループパターン24と厚さ方向で対向すると共に、絶縁層10を挟んで後述する平行平板電極パターン26のループ部26Bと厚さ方向で対向した位置に配置されている。このループ部25Bは、幅寸法W1をもった細長い電極パターンを用いて形成されている。
The
また、ループ部25Bは、その一端側が平板部25Aの大形部25A2に接続され、他端側が平板部25Aの小形部21A1に接続されている。そして、ループ部25Bは、平板部25Aと一緒に略四角形の巻線形状に形成されている。
The
平行平板電極パターン26は、絶縁層10の裏面でグランド電極12よりも先端部4A側に配置され、導電性の金属薄膜を用いて形成されている。この平行平板電極パターン26は、例えば平行平板電極パターン20とX軸方向の中心位置を通るZ軸方向に平行な直線に関して線対称な形状(左,右対称な形状)に形成されている。このため、平行平板電極パターン26は、図10に示すように、長方形状をなす平板部26Aと、該平板部26AのX軸方向の両端側に接続されると共に略U字状をなして延びたループ部26Bとによって構成されている。
The parallel
平板部26Aは、平板部20Aと同様に、X軸方向の長さ寸法L1およびZ軸方向の長さ寸法L2をもって略長方形状に形成されている。この平板部26Aは、平板部25Aと厚さ方向で対向した位置に配置され、平板部25Aよりも小さい長方形状に形成されている。このため、平板部26AのX軸方向の長さ寸法L1およびZ軸方向の長さ寸法L2は、平板部25AのX軸方向の長さ寸法L3およびZ軸方向の長さ寸法L4よりもそれぞれ小さい値に設定されている。
The
ループ部26Bは、平板部26AよりもZ軸方向の一端側(図10中の下側)に位置している。このループ部26Bは、ループ部25Bと対向した位置に配置されている。また、ループ部26Bは、幅寸法W0をもった細長い電極パターンを用いて形成され、平板部20Aと一緒に略四角形の巻線形状に形成されている。このループ部26Bの幅寸法W0は、ループ部25Bの幅寸法W1よりも小さい値に設定されている。ループ部26Bの他端側にはZ軸方向の基端側(図10中の上側)に向けて延びた接続部26Cが設けられ、該接続部26Cは、平板部26Aと干渉しないようにX軸方向の一端側(図10中の右側)に位置している。この接続部26Cは、ビアホール17を通じて接続パターン18に電気的に接続されている。また、ループ部26Bは、平板部26Aと一緒にXZ平面に平行な略長方形の枠形状をなしている。
The
以上により、平行平板電極パターン20,21,25,26のループ部20B,21B,25B,26Bおよびループパターン22〜24は、略同じ巻線形状に形成されると共に、多層基板4のX軸方向とZ軸方向に対して、略同じ位置に配置されている。これにより、ループ部20B,21B,25B,26Bおよびループパターン22〜24は、接続部20C,26Cを除いた略全長にわたって厚さ方向に対して互いに重なり合っている。
Thus, the
ビアホール27は、厚さ方向で平行平板電極パターン21とループパターン22との間に位置して、絶縁層6を貫通すると共に、その内壁が例えば金属材料等の導体材料によって被覆されることによって形成されている。このビアホール27は、平行平板電極パターン21の大形部21A2およびループパターン22の接続部22Aと対応した位置に配置され、平行平板電極パターン21とループパターン22を電気的に直列接続している。
The via
ビアホール28は、厚さ方向でループパターン22,23の間に位置して、絶縁層7を貫通して、ビアホール27と同様に形成されている。このビアホール28は、ループパターン22の接続部22Bおよびループパターン23の接続部23Aと対応した位置に配置され、ループパターン22およびループパターン23を電気的に直列接続している。
The via
ビアホール29は、厚さ方向でループパターン23,24の間に位置して、絶縁層8を貫通して、ビアホール27と同様に形成されている。このビアホール29は、ループパターン23の接続部23Bおよびループパターン24の接続部24Aと対応した位置に配置され、ループパターン23およびループパターン24を電気的に直列接続している。
The via
ビアホール30は、厚さ方向でループパターン24と平行平板電極パターン25との間に位置して、絶縁層9を貫通して、ビアホール27と同様に形成されている。このビアホール30は、ループパターン24の接続部24Bおよび平行平板電極パターン25の大形部25A2と対応した位置に配置され、ループパターン24および平行平板電極パターン25を電気的に直列接続している。
The via
この結果、平行平板電極パターン21,25およびループパターン22〜24は、ビアホール27〜30を用いて互いに直列接続され、略5回巻(5ターン)のコイル31を構成している。このコイル31は、平行平板電極パターン21,25のループ部21B,25Bおよびループパターン22〜24の内部を通過するY軸方向(厚さ方向)の磁界を検出し、磁束変化に応じた電圧等の検出信号を出力するものである。
As a result, the parallel
一方、平行平板電極パターン20,21は、互いに絶縁された状態で対向し、コンデンサ32を構成している。同様に、平行平板電極パターン25,26は、互いに絶縁された状態で対向し、コンデンサ33を構成している。これにより、コイル31およびコンデンサ32,33は、平行平板電極パターン21,25を共用することによって、電気的に互いに直列接続されている。このとき、コンデンサ32の一端側は接続部20Cを通じて伝送線路部13のストリップ導体14に電気的に接続され、コンデンサ32の他端側はコイル31の一端側に電気的に接続されている。コイル31の他端側は、コンデンサ33の一端側に電気的に接続されている。コンデンサ33の他端側は、接続部26C等を通じてグランド電極11,12に電気的に接続されている。
On the other hand, the parallel
本実施の形態による磁界プローブ1は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
The
まず、磁界プローブ1の先端部4Aを、測定対象(例えば被測定基板)の表面に近接した状態で配置する。そして、磁界プローブ1を測定対象の表面上で移動させる。ここで、磁界プローブ1の近傍に位置して測定対象の表面にY軸方向の磁界が発生すると、この磁界は検出部19のループパターン22〜24等の内部を通過する。これにより、例えばコイル31に検出信号としての電圧が生じるため、この電圧を検出することによって、測定対象の表面に生じる磁界を検出することができる。
First, the
然るに、本実施の形態では、絶縁層5を挟んで互いに絶縁された状態で対向した平行平板電極パターン20,21によってコンデンサ32を構成すると共に、絶縁層10を挟んで互いに絶縁された状態で対向した平行平板電極パターン25,26によってコンデンサ33を構成した。これに加え、これらのコンデンサ32,33をコイル31に直列接続したから、コイル31とコンデンサ33とが直列共振する共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。また、コンデンサ32,33はコイル31に複数個直列接続したから、複数個のコンデンサ32,33の合成容量を小さくすることができ、この合成容量のばらつきを抑制することができる。
However, in the present embodiment, the
具体的に説明すると、例えばコイルのインダクタンスLが30nHの場合、2.5GHzで共振するために必要な容量は約0.135pFになる。単一のコンデンサを用いてこの容量を形成するためには、例えば厚さ寸法が0.06mmで比誘電率が3.6の絶縁層を用いる場合、この絶縁層を挟んで互いに対向する平行平板電極パターンは、一辺が0.504mmの正方形と同じ面積が必要になる。一般的なプリント基板に形成する導体パターンの加工精度は±0.05mm程度であるため、実際の容量値は0.110〜0.163pFとなる。このとき、共振周波数は、2.24〜2.73GHzとなって0.5GHz程度の範囲でばらつきが生じるため、所望の周波数帯で感度が上昇する磁界プローブを製作することが難しい傾向がある。 More specifically, for example, when the inductance L of the coil is 30 nH, the capacitance necessary to resonate at 2.5 GHz is about 0.135 pF. In order to form this capacitance using a single capacitor, for example, when an insulating layer having a thickness of 0.06 mm and a relative dielectric constant of 3.6 is used, parallel plates facing each other with the insulating layer interposed therebetween The electrode pattern needs the same area as a square having a side of 0.504 mm. Since the processing accuracy of a conductor pattern formed on a general printed circuit board is about ± 0.05 mm, the actual capacitance value is 0.110 to 0.163 pF. At this time, since the resonance frequency is 2.24 to 2.73 GHz and varies in a range of about 0.5 GHz, it tends to be difficult to manufacture a magnetic field probe whose sensitivity increases in a desired frequency band.
これに対し、本実施の形態では、2個のコンデンサ32,33を直列接続する構成としたから、1個当りに必要な容量は0.270pFになる。この場合、上記と同じ条件で絶縁層5〜10を形成したときでも、平行平板電極パターン20,21,25,26は、一辺が0.713mmの正方形と同じ面積まで大きくすることができるから、加工精度を考慮した実際の容量値は0.117〜0.155pFになる。このとき、共振周波数は、2.30〜2.64GHzとなるから、単一のコンデンサを用いた場合に比べて、ばらつきの範囲が0.15GHz程度小さくなる。
On the other hand, in the present embodiment, since the two
このように、各コンデンサ32,33の容量を大きくすることができるから、それぞれの平行平板電極パターン20,21,25,26を大きな面積をもって形成することができ、磁界プローブ1毎に平行平板電極パターン20,21,25,26の形状や配置等にばらつきが生じても、複数個のコンデンサ32,33の合成容量のばらつきを小さくすることができる。この結果、コイル31とコンデンサ32,33とが直列共振する共振周波数のばらつきを抑制することができ、予め設定した所望の周波数帯域の感度を向上させることができる。
Since the capacitance of each of the
また、互いに対向する平行平板電極パターン20,21のうち平行平板電極パターン21は平行平板電極パターン20よりも大きく形成した。このため、製造時に平行平板電極パターン20と平行平板電極パターン21との間で位置ずれが生じても、互いの対向面積をほぼ一定に保持することができる。同様に、互いに対向する平行平板電極パターン25,26のうち平行平板電極パターン25は平行平板電極パターン26よりも大きく形成したから、これらに位置ずれが生じても、互いの対向面積をほぼ一定に保持することができる。このため、コンデンサ32,33の容量のばらつきを抑制することができ、平行平板電極パターン20,25と平行平板電極パターン21,26の位置ずれを許容して、コイル31とコンデンサ32,33とが直列共振する共振周波数のばらつきを抑制することができる。
Further, among the parallel
また、コンデンサ32の平行平板電極パターン20,21は巻線形状のループ部20B,21Bを備える構成としたから、これらのループ部20B,21Bは、互いに対向してコンデンサ32の一部として機能すると共に、ループパターン22〜24と重なり合ってコイル31として機能する。同様に、コンデンサ33の平行平板電極パターン25,26は巻線形状のループ部25B,26Bを備える構成としたから、これらのループ部25B,26Bは、互いに対向してコンデンサ33の一部として機能すると共に、ループパターン22〜24と重なり合ってコイル31として機能する。
Further, since the parallel
このため、コイル31とコンデンサ32,33とが直列接続された状態となるから、これらが直列共振する共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。さらに、共振周波数以外の周波数帯域では、コンデンサ32,33のループ部20B,21B,25B,26Bはコイル31の一部として機能し、磁界に応じた電圧等の検出信号を出力することができる。このため、例えば共振周波数よりも低周波側では、コンデンサ32,33のループ部20B,21B,25B,26Bはフィルタとして機能せず、コイル31の一部として機能するから、共振周波数以外の周波数帯域で磁界を検出する場合でも、検出感度の低下を抑えることができる。
For this reason, since the
また、多層基板4には厚さ方向の異なる位置にループパターン22〜24を複数個設けると共に、厚さ方向で隣合うループパターン22〜24はビアホール28,29を用いて互いに直列に接続する構成とした。このため、複数個のループパターン22〜24を直列接続して2回巻以上のコイル31を構成することができ、1回巻のコイルに比べてインダクタンスを大きくして磁界の検出感度を高めることができる。
The
さらに、複数個のループパターン22〜24はいずれも略同じ巻線形状に形成したから、ループパターン22〜24が互いに異なる巻線形状となった場合に比べて、コイル31のインダクタンスを大きくすることができる。
Further, since the plurality of
なお、前記実施の形態では、2個のコンデンサ32,33をコイル31に直列接続した場合を例に挙げて説明したが、3個以上のコンデンサをコイルに直列接続する構成としてもよい。この場合、コンデンサの構成位置は、厚さ方向に配置された複数個のループパターンのうちいずれのループパターン間に配置してもよい。また、複数個のコンデンサは、例えば厚さ方向に対して隣合わせて配置してもよく、厚さ方向に離間して配置してもよく、厚さ方向の両端側に配置してもよい。
In the above-described embodiment, the case where two
また、前記実施の形態では、コンデンサ32,33の平行平板電極パターン20,21,25,26には、コイル31として機能するループ部20B,21B,25B,26Bを設ける構成した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図11に示す変形例による磁界プローブ41のように、ループ部を省いた平行平板電極パターン42,43,44,45を用いてコンデンサ46,47を形成する構成としてもよい。
In the embodiment, the parallel
また、前記実施の形態では、多層基板4の厚さ方向の両端側に位置する平行平板電極パターン20,26は、厚さ方向の中央側に位置する平行平板電極パターン21,25よりも小さく形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、平行平板電極パターン20,26を、平行平板電極パターン21,25よりも大きく形成してもよく、同じ大きさに形成してもよい。
Moreover, in the said embodiment, the parallel
また、前記実施の形態では、多層基板4の厚さ方向の両端側に位置するループ部20B,26Bの幅寸法W0は、厚さ方向の中央側に位置するループ部21B,25Bおよびループパターン22〜24の幅寸法W1よりも小さい値に設定したが、ループ部20B,26Bの幅寸法W0は、ループ部21B,25Bおよびループパターン22〜24の幅寸法W1よりも大きい値に設定してもよく、同じ値に設定してもよい。
In the embodiment, the width dimension W0 of the
また、前記実施の形態では、全てのループパターン22〜24が同じ幅寸法W1を有すると共に、同じ巻線形状(長さ寸法L5,L6)に形成するものとしたが、一部のループパターンが異なる幅寸法を有してもよく、異なる巻線形状に形成してもよい。
In the above embodiment, all the
さらに、前記実施の形態では、ループパターン22〜24は略四角形に形成したが、例えば三角形、五角形等の他の多角形状としてもよく、円形、半円形、楕円形等に形成してもよい。また、前記実施の形態では、平行平板電極パターン21,25のループ部21B,25Bおよびループパターン22〜24を直列接続して略5回巻のコイル31を形成したが、1回〜4回巻のコイルでもよく、6回巻以上のコイルを形成してもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the loop patterns 22-24 were formed in the substantially square shape, you may form other polygonal shapes, such as a triangle and a pentagon, for example, and you may form in a circle, a semicircle, an ellipse etc. Moreover, in the said embodiment, although the
1,41 磁界プローブ
4 多層基板(基板)
13 伝送線路部
19 検出部
20,21,25,26,42,43,44,45 平行平板電極パターン
20B,21B,25B,26B ループ部
22〜24 ループパターン
27〜30 ビアホール
31 コイル
32,33,46,47 コンデンサ
1,41
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記コンデンサは、前記コイルに複数個直列接続され、
前記コンデンサをなす2個の平行平板電極パターンは、一方の平行平板電極パターンが他方の平行平板電極パターンよりも大きく形成される構成としてなる磁界プローブ。 A multilayer substrate in which a plurality of insulating layers are stacked in the thickness direction, a coil provided on the multilayer substrate and formed of a coiled loop pattern, and two parallel electrodes facing each other while being insulated from each other across the insulating layer A capacitor comprising a plate electrode pattern and connected in series to the coil ;
Before SL capacitor is plural serially connected to said coil,
Two parallel flat electrode patterns, a magnetic field probe comprising a structure in which one of the parallel plate electrode patterns Ru is formed larger than the other parallel plate electrode patterns constituting the capacitor.
前記コンデンサは、前記コイルに複数個直列接続され、
前記コンデンサをなす2個の平行平板電極パターンは、前記ループパターンと重なり合って前記コイルとして機能する巻線形状のループ部を備える構成としてなる磁界プローブ。 A multilayer substrate in which a plurality of insulating layers are stacked in the thickness direction, a coil provided on the multilayer substrate and formed of a coiled loop pattern, and two parallel electrodes facing each other while being insulated from each other across the insulating layer A capacitor comprising a plate electrode pattern and connected in series to the coil;
A plurality of the capacitors are connected in series to the coil,
Two parallel flat electrode patterns, the name Ru magnetic field probe configured to include a loop of the winding shape which functions as the coil overlaps with the loop pattern forming the capacitor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010176373A JP5609398B2 (en) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | Magnetic field probe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010176373A JP5609398B2 (en) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | Magnetic field probe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012037327A JP2012037327A (en) | 2012-02-23 |
JP5609398B2 true JP5609398B2 (en) | 2014-10-22 |
Family
ID=45849482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010176373A Expired - Fee Related JP5609398B2 (en) | 2010-08-05 | 2010-08-05 | Magnetic field probe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5609398B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101488602B1 (en) | 2013-06-26 | 2015-02-03 | 한국수력원자력 주식회사 | Probe of Eddy Current Test Apparatus and Manufacturing Method thereof |
JP6451262B2 (en) * | 2014-11-28 | 2019-01-16 | 日立金属株式会社 | Magnet characteristic measuring method and magnet characteristic measuring apparatus |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001228227A (en) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Hitachi Ltd | Magnetic-field measuring device |
JP5151032B2 (en) * | 2006-01-13 | 2013-02-27 | 株式会社日立製作所 | Magnetic field probe device and magnetic field probe element |
EP2385579A1 (en) * | 2006-01-19 | 2011-11-09 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Wireless IC device |
CN101467209B (en) * | 2006-06-30 | 2012-03-21 | 株式会社村田制作所 | Optical disc |
-
2010
- 2010-08-05 JP JP2010176373A patent/JP5609398B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012037327A (en) | 2012-02-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10170836B2 (en) | Coil antenna device and antenna module | |
JP6332200B2 (en) | Electronic components | |
WO2011002050A1 (en) | Antenna module | |
JP5617635B2 (en) | Multilayer electronic components | |
JPWO2016079903A1 (en) | Common mode noise filter | |
JP2018026462A (en) | Electronic component | |
TW201739033A (en) | Electronic component | |
JP6493617B2 (en) | Voltage detection device, power supply device, and power transmission device | |
JP5609398B2 (en) | Magnetic field probe | |
JP2016152392A (en) | Printed circuit board, method of manufacturing the same and inductor product | |
US10459010B2 (en) | Current detection element including a coil-shaped current detection conductor, transmission device, and electric power transmission system | |
KR20160040446A (en) | Layered inductor | |
WO2017017987A1 (en) | Circuit board, filter circuit using same, and capacitance element | |
JP2014190711A (en) | Displacement sensor | |
JP2015111784A (en) | Multilayer band elimination filter | |
JP2010266233A (en) | Device for detection of magnetic field | |
JP5609328B2 (en) | Magnetic field probe | |
JP5141715B2 (en) | Multilayer capacitor | |
JP2013120110A (en) | Magnetic field probe | |
JP6583560B2 (en) | Electronics | |
JP4440533B2 (en) | Distributed constant filter element | |
WO2015129598A1 (en) | Laminated coil element and wireless communication module | |
JP2012104646A (en) | Multilayer circuit board and layer displacement measuring system | |
JP2008252950A (en) | Antenna system | |
JP2006140807A (en) | Filter element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130606 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140311 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140424 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140805 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140818 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5609398 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |