JPH06221936A

JPH06221936A - 力学量センサ

Info

Publication number: JPH06221936A
Application number: JP5262168A
Authority: JP
Inventors: Shinji Saito; 紳治斎藤; Hiroyuki Hase; 裕之長谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-10-21
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化、薄型化、集積化、高感度化に容易に
対応できる力学量センサを提供する。【構成】基板上に形成したコイル１４と、そのコイル
１４に励磁される少なくとも一部が磁歪を有する強磁性
体層１２ａ、１２ｂとを備え、印加される応力による強
磁性体層１２ａ、１２ｂの透磁率変化をインピーダンス
の変化として検出する力学量センサ。コイル１４の導線
部分が強磁性体層１２ａ、１２ｂを同一方向に励磁する
ように設計されることにより、感度がよくクロストーク
の少ない力学量センサを実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は力学量検出センサに関
し、特に、応力または歪を高感度で検出することのでき
る力学量センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、薄型化が進め
られにつれ、電子機器に用いられる力学量センサに対し
ても、より一層の小型化が求められている。応力磁気効
果を利用した力学量センサとしては、円筒上に正の飽和
磁歪定数を持つアモルファス磁性合金薄帯が接着され、
印加される応力による薄帯の透磁率の変化をソレノイド
状コイルで検出するセンサが実用化されている（例えば
エス・エイ・イーテクニカルペイパーシリーズ
９２０７００（SAE TECHNICAL PAPER SERIES 92070
0））。

【０００３】このような従来の力学量センサは、線材
（直径：２０〜３０μｍ以上）をソレノイド状に巻いて
作製したコイルと、強磁性体バルク（厚み：２０〜３０
μｍ）とを有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の力学量センサでは、線材をソレノイド状に巻いて作
製したコイルと強磁性体バルクとが用いられるため、セ
ンサの小型化、集積化が困難であるという問題がある。
また、強磁性体層の厚みが２０〜３０μｍであり、線材
の直径も２０〜３０μｍ以上はあるため、高周波化にも
限界がある。

【０００５】小型化により適した平面状力学量センサと
しては、金属箔を用いた歪ゲージがあるが、感度が応力
磁気効果を用いたものに比べ、千分の１以下しかない。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、小型かつ
薄型で、集積化が可能な高感度の力学量センサを提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の力学量センサ
は、内部に生じた応力に応じて、透磁率が変化する性質
を有している強磁性体層と、少なくとも２つの端子を有
するコイルであって、該端子間に電流を流すことによっ
て磁力線を発生し、それによって該強磁性体層を励磁す
るコイルと、該強磁性体層及び該コイルを一体的に支持
するための基板と、を備えた力学量センサであって、該
コイルは、少なくとも１回以上巻かれた巻線を含んだ平
面コイルであり、各巻線が第１の方向に伸びる第１及び
第２導線部分と、該第１及び第２導線部分間を接続する
部分とからなるＵ字型部分を有しており、該強磁性体層
の該透磁率の変化に起因するインダクタンスの変化に応
じて、該端子間のインピーダンスを変化させ、それによ
って上記目的が達成される。

【０００８】ある実施例では、前記コイルは、２回以上
巻かれた巻線を有する平面コイルであり、該コイルの前
記巻線において、各部分を流れる電流の方向が相互に一
致する部分の間の距離が、該電流の方向が逆方向の部分
の間の距離よりも小さい。

【０００９】前記強磁性体層は、前記コイルにより、前
記第１の方向に垂直な方向に実質的に励磁されることが
好ましい。

【００１０】実施例では、前記コイルは、前記基板に支
持された絶縁層上に設けられている。

【００１１】実施例では、前記磁性体層は、前記絶縁層
と前記基板との間に設けられている。

【００１２】実施例では、前記磁性体層は、他の絶縁層
を介して前記コイル上に設けられている。

【００１３】実施例では、前記磁性体層は２層構造を有
しており、前記コイルを挟み込んでいる。

【００１４】本発明の力学量センサは、内部に生じた応
力に応じて、透磁率が変化する性質を有している強磁性
体層と、少なくとも２つの端子を有するコイルであっ
て、該端子間に電流を流すことによって磁力線を発生
し、それによって該強磁性体層を励磁するコイルと、該
強磁性体及び該コイルを一体的に支持するための基板
と、を備えた力学量センサであって、該コイルは、少な
くとも１回以上巻かれた巻線を含んだ平面コイルであ
り、各巻線は、第１の方向に伸びる第１及び第２導線部
分、及び該第１及び第２導線部分間を接続する部分とか
らなる第１Ｕ字型部分と、該第１の方向に伸びる第４及
び第５導線部分、及び該第４及び第５導線部分間を接続
する部分とからなる第２Ｕ字型部分と、を有しており、
該第１及び第２Ｕ字型部分は該端子間で直列に接続され
ており、該強磁性体層の該透磁率の変化に起因するイン
ダクタンスの変化に応じて、該端子間のインピーダンス
が変化し、それによって上記目的が達成される。

【００１５】実施例では、前記コイルは、２回以上巻か
れた巻線を有する平面コイルであり、該コイルの前記巻
線において、各部分を流れる電流の方向が相互に一致す
る部分の間の距離が、該電流の方向が逆方向の部分の間
の距離よりも小さい。

【００１６】前記強磁性体層は、前記コイルにより、前
記第１の方向に垂直な方向に実質的に励磁されることが
好ましい。

【００１７】実施例では、前記コイルは、前記基板に支
持された絶縁層上に設けられている。

【００１８】実施例では、前記磁性体層は、前記絶縁層
と前記基板との間に設けられている。

【００１９】実施例では、前記磁性体層は、他の絶縁層
を介して前記コイル上に設けられている。

【００２０】実施例では、前記磁性体層は２層構造を有
しており、前記コイルを挟み込んでいる。

【００２１】本発明の他の力学量センサは、内部に生じ
た応力に応じて、透磁率が変化する性質を有している強
磁性体層と、少なくとも２つの端子を有するコイルであ
って、該端子間に電流を流すことによって磁力線を発生
し、それによって該強磁性体層を励磁するコイルと、該
強磁性体層及び該コイルを一体的に支持するための基板
と、を備えた力学量センサであって、該コイルは、該強
磁性体層を少なくとも１回以上巻いた巻線を含んだソレ
ノイドコイルであり、各巻線が第１の方向に伸びる第１
及び第２導線部分と、該第１及び第２導線部分間を接続
する部分とを有しており、該強磁性体層の該透磁率の変
化に起因するインダクタンスの変化に応じて、該端子間
のインピーダンスを変化させ、それによって上記目的が
達成される。

【００２２】

【実施例】以下に、本発明を実施例について説明する。

【００２３】（実施例１）図１は、本発明による力学量
センサ（第１実施例）の構成を示す平面図である。図２
は、図１のＡ−Ａ′線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ′線
断面図である。以下、これらの図面を参照しながら、本
力学量センサの構成を説明する。

【００２４】まず、図２を参照しながら、この力学量セ
ンサの断面構造を説明する。この力学量センサは、燐青
銅からなる基板（厚さ：０．５ｍｍ）１１上に形成され
た強磁性体層（厚さ：５μｍ）１２ａを有している。基
板１１の材質は、非磁性体でれば、どのようなものであ
ってもよい。基板１１の形状は、図２示されるような平
板状である必要はなく、円筒状であってもよい。強磁性
体層１２ａは、スパッタ法により形成されたＦｅ基アモ
ルファス合金膜からなり、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｂを含ん
でいる。１ＭＨｚにおける強磁性体層１２ａの比透磁率
は１００、飽和磁歪定数は＋２２ｐｐｍである。

【００２５】強磁性体層１２ａ上には、ＳｉＯ₂ から成
る絶縁層（厚さ：２μｍ）１３ａが形成されている。絶
縁層１３ａ上には、アルミニウム膜（厚さ：５μｍ）か
らなる平面コイル１４と、その入出力端子１５ａ、１５
ｂ（図２において不図示）が形成されている。

【００２６】入出力端子１５ａ、１５ｂには、所定の交
流電圧が印加され、それによって、平面コイル１４を電
流が流れる。平面コイル１４は、一つながり導線であ
る。その導線の任意の各部を、本願明細書では、特に、
線素（ラインセグメント）と呼ぶことがある。線素の形
状は、特に断わらない限り、直線に限定されるものでは
にい。平面コイル１４において、相互に隣接し、電流方
向が互いに同じである導線部分（線素）の間の最小間隔
は１０μｍである。より詳細には、導線１４ａと導線１
４ｂとの間、導線１４ｃと導線１４ｄとの間、導線１４
ｅと導線１４ｆとの間、導線１４ｇと導線１４ｈとの間
は、何れも、１０μｍである。これに対して、相互に電
流方向が逆となる導線部分（図１参照）の間の最小間隔
は１８０μｍである。より詳細には、導線１４ｂと導線
１４ｃとの間、導線１４ｄと導線１４ｅとの間、導線１
４ｆと導線１４ｇとの間は、何れも、１８０μｍであ
る。

【００２７】平面コイル１４を覆うように、絶縁層１３
ａ上に絶縁層１３ａと同じ材料からなる絶縁層（厚さ：
２μｍ）１３ｂが形成されている。絶縁層１３ｂは、相
互に電流方向が逆である導線間を埋めている。絶縁層１
３ｂ上には、強磁性体層１２ａと同じ材料からなる第２
の強磁性体層（厚さ：５μｍ）１２ｂが形成されてい
る。こうして、本実施例では、２層の強磁性体層１２ａ
及び１２ｂが、平面コイル１４を上下から挟み込んでい
る。

【００２８】次に、図１を参照しながら、この力学量セ
ンサの平面構造を説明する。本実施例に使用する基板１
１の平面サイズは、長辺３０ｍｍ、短辺１５ｍｍの長方
形である。平面コイル１４は、基板１１上において、第
１の方向Ｆに沿った長さＣが３０００μｍ、第１の方向
に垂直な第２の方向Ｅに沿った長さＤが８２０μｍの長
方形領域内に形成されている。図示されているように、
本実施例の平面コイル１４は、基本的には、平面内にお
いて２回巻かれた巻線を含む構造（２重スパイラル構
造）を有している。より詳細には、平面コイル１４の２
つの巻線のそれぞれは、直列に接続された第１及び第２
のＵ字型部分をもつ基本的構成を有している。各第１Ｕ
字型部分は、第１の方向Ｆに沿って伸びる直線状の第１
及び第２導線部分、及び第１及び第２導線部分間を接続
する部分からなる。また、各第２Ｕ字型部分は、第１の
方向Ｆに沿って伸びる直線状の第３及び第４導線部分、
及び第３及び第４導線部分間を接続する部分からなる。
第２及び第３導線部分と、これらの導線部分を連結する
部分とによって、第１及び第２Ｕ字型部分の向きとは反
対向きの他のＵ字型部分が形成されているとも考えられ
る。

【００２９】このような構成を採用することによって、
第２の方向Ｅに伸びる導線部分の合計長さよりも、第１
の方向Ｆに伸びる導線部分の合計長さが充分に長い平面
コイルが得られる。また、一定面積の領域内において、
第１の方向Ｆに伸びる導線部分の合計長さが、他の構成
に比較して、より長くなる。なお、巻線の巻数は、１重
であっても、３重以上であってもよい。

【００３０】また、平面コイル１４の平面形状として
は、図１に示すものの他、図９（ａ）〜（ｃ）、図１０
（ａ）〜（ｃ）、及び図１１（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うな平面形状であってもよい。これらの図においては、
簡単のため、平面内で一回巻かれた巻線を有する平面コ
イルが示されているが、図１に示されるように、ワイヤ
ホンドィング接続を使用すれば、２回以上巻かれた巻線
を有する平面コイルが得られる。また、各巻線のＵ字型
部分の数も、図示されているものの数に限定されない。

【００３１】強磁性体層１２ｂは、図１に示されるよう
に、平面コイル１４の主要部を覆っている。平面コイル
１４には、強磁性体層１２ｂに覆われていない突出部１
７が設けられている。突出部１７において、平面コイル
１４の内側端１８と入出力端子１５ａとが、金ワイヤ１
９のワイヤーボンディングにより、相互接続されてい
る。このため、本実施例の平面コイル１４は２回巻かれ
た巻線を含むコイルであるが、１回のフォトリソグラフ
ィプロセスにより作製される。

【００３２】平面コイル１４が、上述の構成を有してい
る理由は、２つある。第１の理由は、２次元的に広がる
強磁性体層１２ａ、１２ｂのできる限り広いエリアを、
平面コイル１４の磁心として有効に活用するためであ
る。一般に、強磁性体層中を流れる磁束が１／ｅに減衰
する長さ、いわゆる特性長をλとすると、λ＝（μr・
ｇ・ｔm／２）と表わされることが知られている（例え
ば IEEE Tr. Magn. MAG14, pp509-511）。ここで、μr
は強磁性体層１２ａ、１２ｂの比透磁率、ｇはギャッ
プ、ｔm は膜厚である。この式に前記値を代入するとλ
＝３２μｍとなり、導線から３０μｍ程度はなれると１
／ｅに減衰してしまう。この特性長λは比較的に小さ
い。その理由は、強磁性体層１２ａ、１２ｂの厚さが５
μｍと比較的薄く、その比透磁率も１００と小さいため
である。このように特性長λが小さいため、ある限られ
た領域において、平面コイルを構成する導線の一部を折
り曲げ、平面コイル１４の形状を図１に示すような形状
にした場合でも、折り曲げた部分が他の部分の形成する
磁束に影響を与えることはほとんどない。こうして、強
磁性体層のできる限り広いエリアを、磁心として有効に
活用することができる。相互に隣接し電流の向きが反対
の導線間の距離は、特性長よりも充分に大きくすること
が好ましい。一方、隣接し電流の向きが同じ導線間の距
離を近接させているのは、導線間で漏れる磁束を最小限
にするためである。この場合の導線の間隔は１０μｍな
ので、特性長λに比べて十分小さく、漏れ磁束は少な
い。このため、平面コイル１４のインダクタンスは、巻
数のほぼ２乗倍に比例して増加する。

【００３３】第２の理由は、平面コイル１４の形状を図
１に示すような形状にすれば、平面コイル１４が、強磁
性体層１２ａ、１２ｂを全体として実質的に一方向のみ
に励磁することが可能となるからである。磁歪を有する
強磁性体膜に応力が加わると、磁気弾性エネルギーによ
り、応力方向に磁気異方性が誘起され、応力方向の透磁
率が変化する。本実施例の力学量センサでは、この透磁
率の変化をインダクタンスの変化として検出するため、
励磁方向と応力の方向をできるだけ合わせる必要があ
る。直線状のコイル導線層と強磁性体層を基板上に形成
した場合、偏平なコイル導線層と強磁性体層は平行にな
る。このため、励磁方向は強磁性体膜の面内方向に平行
になり、かつコイル導線層と直行する方向となる。ま
た、強磁性体層内に発生する応力は、基板表面に発生す
る応力と同等の大きさを有しているので、強磁性体層に
は、その面内方向に平行な応力が発生すると見なせる。
このため、図１の平面コイル１４は、方向Ｅに実質的に
平行な応力のみを選択的に検出することができる。

【００３４】以下に、本力学量センサの動作を説明す
る。まず、基板１１に力を加えることによって、基板１
１及び強磁性体層１２ａ、１２ｂ内において、方向Ｅに
平行な成分を有する応力及び歪が基板１１の表面（正確
には、強磁性体層１２ａ及び１２ｂ）に発生する。平面
コイル１４の各線素と第２方向Ｅとがなす角度をθで表
し、また、応力に起因する平面コイル１４のインダクタ
ンスの変化を△Ｌで表す。この場合、△Ｌは、基板１１
の表面において発生した応力の励磁方向成分に比例す
る。このため、△Ｌは、下記（１）式のように表わされ
る。

【００３５】 △Ｌ＝ｋ₁×σ×（Ｒsinθ＋Ｓcosθ）（１）ここで、ｋ1 は比例定数、σは応力、Ｒは強磁性体層１
２ａ、１２ｂに挟まれた平面コイル１４の方向Ｆに沿っ
た線素の合計の長さ、Ｓは方向Ｅに沿った線素の合計の
長さである。

【００３６】（１）式から△ＬはＲ／Ｓの比が大きく、
θが９０゜に近いとき最大値が得られることが分かる。
よって、平面コイルはＲ／Ｓの比を大きく設計して、θ
が９０゜近傍になるように配置すればよい。また、Ｒ／
Ｓの比が大きければクロストーク（応力と９０゜ずれた
方向の応力による出力成分）も小さくできる。

【００３７】上記要求を実現するには、本実施例のよう
に平面コイルを矩形波状におり曲げ、ある方向に伸びる
線素の長さを長くするのが適している。なお、本実施例
ではθ＝９０゜としている。

【００３８】電流の向きが逆で隣接する導線間の間隔
は、特性長λを考慮して決定される。広すぎるとＲ／Ｓ
の比が小さくなり、励磁されない無駄な面積が増える。
逆に、狭すぎるとインダクタンスが小さくなる。本実施
例の場合、λの約６倍としている。本実施例においては
Ａ≒２３０００μｍ、Ｂ≒１６００μｍなのでＲ／Ｓ＝
１４．４となる。

【００３９】上記平面コイル１４から得られる効果と同
様の効果は、ミアンダコイル（例えば、IEEE Tran. Mag
n. MAG-20, pp1804-1806, 1984）によっても得ることは
可能である。このコイルを作製する場合、内側端１８と
入出力端子１５ａとを接続するための工程は不要であ
り、また、結果得られたコイルから得られる共振周波数
は高くなる。しかしながら、ミアンダコイルの巻数は１
回であるため、そのインダクタンスが相対的に低い。

【００４０】零点補正用の他の平面コイルを基板１１上
に配置する場合は、（１）式より最小値はθ＝０のとき
得られるので、θ＝０になるように配置すればよい。最
小値はＳに比例するので、この点からもＲ／Ｓの比は大
きい方がよい。

【００４１】（実施例２）図４は、本発明による他の力
学量センサの構成を示す斜視図、図５は図４のＧ−Ｇ′
線断面図である。

【００４２】長辺３０ｍｍ、短辺１５ｍｍ、厚さ０．５
ｍｍの基板であって、少なくとも表面が絶縁性を持つ基
板２１上に、厚さ４μｍのアルミニウム膜からなる導線
２２が形成されている。この導線２２は、絶縁層２３を
介して強磁性体層２４をソレノイド状にとりまいてお
り、その結果、導線２２はソレノイドコイルを形成して
いる。絶縁層２３のうち薄い部分の厚さは２μｍ、厚い
部分の厚さは７μｍである。また、導線２２のうち基板
２１の表面に接している部分の間には、導線２２と同じ
厚さの絶縁層２５が形成されている。強磁性体層２４
は、スパッタ法により堆積されたＦｅ基アモルファス合
金膜（５μｍ）から形成されている。強磁性体層２４の
形状は長方形（２０００μｍ×３０００μｍ）であり、
１ＭＨｚにおける比透磁率は１００、飽和磁歪定数は＋
２２ｐｐｍである。

【００４３】導線２２のうち強磁性体層２４の真上及び
真下に位置する部分は、すべて、強磁性体層の長辺方向
（この方向を、方向Ｈと称する）に直交する方向に伸び
ている。これは、方向Ｈに沿って強磁性体層２４を励磁
するためである。導線２２のうち、強磁性体層２４の真
上に位置する部分と、真下に位置する部分とを連結する
部分（屈曲部分）は、図４に示されているように、方向
Ｈに直行する方向に平行ではない。従って、屈曲部分
は、方向Ｈからシフトした方向に沿って強磁性体層２４
を励磁することとなる。しかし、屈曲部分の近傍に、強
磁性体層２４が存在していないため、屈曲部分が発生す
る磁束は、強磁性体層２４に殆ど影響しない。なお、図
４においては導線２２を見やすくするため、絶縁層２５
の記載は省略されている。

【００４４】次に、本実施例の力学量センサの動作を説
明する。基板２１中には、基板２１の面内方向のうち長
辺方向（Ｉ方向）に沿った応力が発生しているとする。
本実施例の場合、導線２２は強磁性体層２４をＨ方向に
励磁する構成となっているので、応力によるインダクタ
ンスの変化は（２）式のように表わすことができる。

【００４５】△Ｌ＝ｋ₂×σcosθ （２）ここで、△Ｌはインダクタンスの変化、ｋ2 は比例定
数、σは印加応力、θはＨ方向とＩ方向がなす角であ
る。（２）式から明らかなように、θが０゜のとき△Ｌ
は最大となり、θ＝９０゜の時０となる。本実施例では
θ＝０゜に構成しており、出力は最大に得られる。また
（２）式から、θを９０゜ずらした場合の出力はほぼ０
と考えられるので、クロストークは最小限になる。

【００４６】零点補正用コイルを構成する場合は、θ＝
９０゜にするのが最適であるのは当然である。

【００４７】なお、導線２２が屈曲した部分に挟まれた
領域に磁歪を有する強磁性体層が存在しても、力学量セ
ンサとして有効なのはいうまでもない。その場合、△Ｌ
及びクロストークが幾分増加する。

【００４８】（実施例３）図６は本発明による更に他の
力学量センサの構成を示す平面図である。図７は図６の
Ｊ−Ｊ′線断面図、図８は図１のＫ−Ｋ′線断面図であ
る。

【００４９】長辺３０ｍｍ、短辺１５ｍｍ、厚さ０．５
ｍｍのチタンからなる基板３１上に、厚さ５μｍのＦｅ
基アモルファス合金膜からなる強磁性体層３２ａ、３２
ｂが形成されている。強磁性体層３２ａ、３２ｂは、例
えば、スパッタ法により形成される。この強磁性体層３
２ａ、３２ｂの比透磁率は、１ＭＨｚにおいて１００、
飽和磁歪定数は＋２２ｐｐｍである。絶縁層３３ａは厚
さ２μｍのＳｉＯ2 から成り、絶縁層３３ｂは、厚さ２
〜７μｍのＳｉＯ2 から成る。平面コイル３４及びその
入出力端子３５ａ、３５ｂは、図１に示される平面コイ
ル１４と同一の形状をもつ厚さ５μｍのアルミニウム膜
から形成されている。平面コイル３４と同じ厚みの絶縁
層３６が、突出部３７をのぞく平面コイル３４の主要部
を覆っている。平面コイル３４の内側端３８は、金ワイ
ヤー３９により入出力端子３５ａに接続されている。

【００５０】なお、説明の都合上、図６においては強磁
性体層３２ｂの下に平面コイル３４のみが見える図とし
た。

【００５１】本実施例の力学量センサの構成は、図１に
示す力学量センサの構成と基本的には同じである。異な
る点は、強磁性体層３２ａ、３２ｂが平面コイル３４の
長辺方向Ｍに伸びる導線とオッバーラップし、平面コイ
ル３４の短辺方向Ｎに伸びる導線とはオッバーラップし
ないように、配置されている点である。強磁性体層のサ
イズは、長さＰが２４００μｍ、長さＱが１０００μｍ
である。

【００５２】次に本実施例の力学量センサの動作につい
て説明する。基板３１の長辺方向をＮ方向とし、基板表
面にはＮ方向に応力が印加されているものとする。Ｍ方
向とＮ方向がなす角をθとし、インダクタンスの変化を
△Ｌとすると、△Ｌは（１）式にＲ＝（２４００×８）
／２３０００≒０．８Ｒ、Ｓ＝０を代入し、（３）式の
ように表わすことができる。

【００５３】 △Ｌ＝ｋ₁×σ×０．８×Ｒsinθ （３）（３）式から明らかなようにθ＝９０゜の時△Ｌは最大
となり、θ＝０゜のとき△Ｌは０となる。本実施例では
θ＝９０゜に構成してある。

【００５４】（実施例１）と比べると、△Ｌは約２０％
小さくなるが、θが９０゜ずれると△Ｌ＝０となるので
クロストークはほぼ０になり、この点は図１の力学量セ
ンサより優れている。零点補正用コイルをθ＝０に構成
して配置する場合、クロストークが小さいことが有利に
働くことは当然である。

【００５５】また、通常のミアンダコイルでも同様の構
成がとれるのはいうまでもない。なお、実施例１〜３に
おいては磁歪を有する強磁性体層として、スパッタ法に
より形成した正の飽和磁歪定数を持つＦｅ基アモルファ
ス合金を用いたが、磁歪を有する強磁性体層であれば他
の材料も使用することができる。例えば、負の磁歪を有
する強磁性体層であっても本発明の構成はそのまま使用
できる。

【００５６】さらに、実施例１〜３においては磁歪を有
する強磁性体層のみを使っているが、磁歪がほぼ零の比
透磁率が高い強磁性体層を磁気回路の一部に使用できる
のは当然である。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、小型かつ薄型の力学量
センサが提供される。本発明の力学量センサは、バルク
に比べて薄い強磁性体層を有効に利用するため、薄型で
ありながら、検出感度が高い。また、強磁性体層の形状
によらない検出感度の異方性に基づいて、ある方向に沿
った応力の強さを選択的に高感度で検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における力学量センサの一部透
視平面図

【図２】図１のＡ−Ａ′線断面図

【図３】図１のＢ−Ｂ′線断面図

【図４】本発明の他の実施例における力学量センサの斜
視図

【図５】図４のＧ−Ｇ′線断面図

【図６】本発明の更に他の実施例における力学量センサ
の一部透視平面図

【図７】図６のＪ−Ｊ′線断面図

【図８】図６のＫ−Ｋ′線断面図

【図９】本発明の実施例における力学量センサに使用さ
れる平面コイルの形状の例を示す平面図

【図１０】本発明の実施例における力学量センサに使用
される平面コイルの形状の他の例を示す平面図

【図１１】本発明の実施例における力学量センサに使用
される平面コイルの形状の更に他の例を示す平面図

【符号の説明】

１１基板１２ａ、１２ｂ強磁性体層１３ａ、１３ｂ絶縁層１４平面コイル１５ａ、１５ｂ入出力端子１７突出部１８内側端１９金ワイヤー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に生じた応力に応じて、透磁率が変化
する性質を有している強磁性体層と、少なくとも２つの
端子を有するコイルであって、該端子間に電流を流すこ
とによって磁力線を発生し、それによって該強磁性体層
を励磁するコイルと、該強磁性体層及び該コイルを一体
的に支持するための基板と、を備えた力学量センサであ
って、該コイルは、少なくとも１回以上巻かれた巻線を
含んだ平面コイルであり、各巻線が第１の方向に伸びる
第１及び第２導線部分と、該第１及び第２導線部分間を
接続する部分とからなるＵ字型部分を有しており、該強
磁性体層の該透磁率の変化に起因するインダクタンスの
変化に応じて、該端子間のインピーダンスを変化させ
る、力学量センサ。
【請求項２】コイルは、２回以上巻かれた巻線を有する
平面コイルであり、該コイルの前記巻線において、各部
分を流れる電流の方向が相互に一致する部分の間の距離
が、該電流の方向が逆方向の部分の間の距離よりも小さ
い請求項１に記載の力学量センサ。
【請求項３】強磁性体層は、コイルにより、第１の方向
に垂直な方向に実質的に励磁される請求項１に記載の力
学量センサ。
【請求項４】コイルは、基板に支持された絶縁層上に設
けられている、請求項１に記載の力学量センサ。
【請求項５】磁性体層は、絶縁層と基板との間に設けら
れている、請求項４に記載の力学量センサ。
【請求項６】磁性体層は、他の絶縁層を介してコイル上
に設けられている、請求項４に記載の力学量センサ。
【請求項７】磁性体層は２層構造を有しており、コイル
を挟み込んでいる、請求項１に記載の力学量センサ。
【請求項８】内部に生じた応力に応じて、透磁率が変化
する性質を有している強磁性体層と、少なくとも２つの
端子を有するコイルであって、該端子間に電流を流すこ
とによって磁力線を発生し、それによって該強磁性体層
を励磁するコイルと、該強磁性体及び該コイルを一体的
に支持するための基板と、を備えた力学量センサであっ
て、該コイルは、少なくとも１回以上巻かれた巻線を含
んだ平面コイルであり、各巻線は、第１の方向に伸びる
第１及び第２導線部分、及び該第１及び第２導線部分間
を接続する部分とからなる第１Ｕ字型部分と、該第１の
方向に伸びる第４及び第５導線部分、及び該第４及び第
５導線部分間を接続する部分とからなる第２Ｕ字型部分
と、を有しており、該第１及び第２Ｕ字型部分は該端子
間で直列に接続されており、該強磁性体層の該透磁率の
変化に起因するインダクタンスの変化に応じて、該端子
間のインピーダンスが変化する、力学量センサ。
【請求項９】コイルは、２回以上巻かれた巻線を有する
平面コイルであり、該コイルの前記巻線において、各部
分を流れる電流の方向が相互に一致する部分の間の距離
が、該電流の方向が逆方向の部分の間の距離よりも小さ
い請求項８に記載の力学量センサ。
【請求項１０】強磁性体層は、コイルにより、第１の方
向に垂直な方向に実質的に励磁される請求項８に記載の
力学量センサ。
【請求項１１】コイルは、基板に支持された絶縁層上に
設けられている、請求項８に記載の力学量センサ。
【請求項１２】磁性体層は、絶縁層と基板との間に設け
られている、請求項１１に記載の力学量センサ。
【請求項１３】磁性体層は、他の絶縁層を介してコイル
上に設けられている、請求項１１に記載の力学量セン
サ。
【請求項１４】磁性体層は２層構造を有しており、コイ
ルを挟み込んでいる、請求項８に記載の力学量センサ。
【請求項１５】内部に生じた応力に応じて、透磁率が変
化する性質を有している強磁性体層と、少なくとも２つ
の端子を有するコイルであって、該端子間に電流を流す
ことによって磁力線を発生し、それによって該強磁性体
層を励磁するコイルと、該強磁性体層及び該コイルを一
体的に支持するための基板と、を備えた力学量センサで
あって、該コイルは、該強磁性体層を少なくとも１回以
上巻いた巻線を含んだソレノイドコイルであり、各巻線
が第１の方向に伸びる第１及び第２導線部分と、該第１
及び第２導線部分間を接続する部分とを有しており、該
強磁性体層の該透磁率の変化に起因するインダクタンス
の変化に応じて、該端子間のインピーダンスを変化させ
る、力学量センサ。