JPH0640885U - 磁界測定用プローブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 引出線間を交鎖する磁束の影響をキャンセル
することができる磁界測定用プローブを提供する。 【構成】 磁界検出用のさぐりコイル２４と、コイルか
らの電流を取り出す第１及び第２のパッド１６、１８
と、第１のパッドとコイルの一端を接続する第１の引出
線１５と、第２のパッドと接続されて第１の引出線と平
行になされた磁界キンセル用引出線１７と、絶縁層１３
を介して上記第１の引出線及び磁界キャンセル用引出線
上を折り返して形成された第２の引出線２２を有し、こ
の第２の引出線の先端と磁界キャンセル用引出線の先端
を接続する。これにより、さぐりコイル以外の部分では
図中の紙面垂直方向の磁界と交鎖させず、また紙面水平
方向の磁界の影響はキャンセルさせる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、磁界測定装置の磁界測定用プローブに係り、特に高周波磁界におい て信頼性の高いデータを得ることができる磁界測定用プローブに関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、高周波磁界を測定する手段として、磁界測定装置が知られており、こ の装置としては電磁誘導作用を利用したさぐりコイルを用いた磁界測定用プロー ブを有するものが知られている。 図５は磁界測定用プローブとしてさぐりコイルを用いて磁界を測定するための 原理を示す原理図である。このさぐりコイル１中に例えばＭＤ用磁気ヘッドより なる被測定物（図示せず）からの磁束Ｂ１が交鎖して存在し、この磁束Ｂ１の磁 束密度の変化に伴って自己誘導現像により端子２と端子３との間に電圧が発生す るものであり、磁束密度が変化交流する磁界の場合、特に高周波に有効な磁界測 定法である。

【０００３】 このさぐりコイル１に周波数ｆの高周波磁界が与えられると、さぐりコイル１ に電圧Ｅが発生し、以下の式により磁界強度Ｈを算出することができる。 Ｈ＝Ｅ／２π・ｆ・Ａ・μ０・Ｔ ここでＡはコイル面積、Ｔはターン数、μ０は真空中の透磁率である。 ここで誘起電圧Ｅを高くするためにターン数Ｔを多くすると、コイル導体に太 さがあるためにさぐりコイル１が比較的厚くなり、一部のターンのみを通過して すべてのターンを通過しない磁束Ｂ２が発生し、このため計算値と測定値とが正 確には一致しなくなる。

【０００４】 そこで、図６に示すようにさぐりコイル４を蒸着法またはメッキ法により薄膜 パターンにより形成する方法が提案されている。このようなパターンは通常、フ ォトリソグラフィ技術により形成されるために製造されるさぐりコイル４の寸法 は高精度となり、さぐりコイル４を紙面に対して垂直方向に磁束が通過する面積 を極めて高い精度で決定することができる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述のようにフォトリソグラフィ技術を用いてさぐりコイル４を形 成することにより、この磁束交鎖面積を精度良く決定することができるが、さぐ りコイル４から平行に引き出された２本の引出線５、６により挟まれた斜線部分 ７にも磁束が交わることになるという問題がある。この斜線部分７は、２つの引 出線５間の間隔を狭くしてもその引出し距離が長ければ磁束と交わる面積が大き くなって、さぐりコイル４の面積とそれほど変わらなくなり、精度の良い磁界測 定を行うことができない。

【０００６】 そこで、このような問題点を解決するために、図７及び図８に示すように、引 出線５、６の真中に絶縁層８を介在させてこれらを上下に積層し、図７において 紙面垂直方向に対する磁束に対してさぐりコイル４以外の部分では交鎖しないよ うにする構造も考えられる。このような構造の磁界測定用プローブを用いて図９ に示すような磁気ヘッド９の上方にてさぐりコイル４を矢印Ｙに示すように水平 方向に移動させてこの垂直磁界を測定する場合、垂直磁界分布は、本来図１０（ Ａ）に示すように左右対称になるはずである。

【０００７】 しかしながら、磁界の水平成分は図１０（Ｂ）に示すようにヘッド中央部を境 として磁界が反転しているので、磁界の水平成分が引出線５、６の間隙を通過し てこれを検出してしまい、結果的には、水平成分と垂直成分が合成されて得られ る磁界強度分布は図１０（Ｃ）に示すように左右非対称な曲線となり、正確な測 定ができないという問題があった。 本考案は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案された ものであり、その目的は引出線間を交鎖する磁束の影響をキャンセルすることが できる磁界測定用プローブを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上記問題点を解決するために、磁界検出用のさぐりコイルと、前記 さぐりコイルからの電流を取り出すための第１及び第２のパッドと、前記第１の パッドと前記コイルの一端との間を接続する第１の引出線と、前記第２のパッド に接続されて前記さぐりコイルの近傍まで前記第１の引出線と平行に配置される 磁界キャンセル用引出線と、一端が前記さぐりコイルの他端に接続され、前記第 １の引出線及び磁界キャンセル用引出線に対して絶縁層を介して重ねて配置され ると共に前記第１及び第２のパッドの近傍にて折り返されて先端が前記磁界キャ ンセル用引出線の先端に接続される第２の引出線を備えるようにしたものである 。

【０００９】

【作用】

本考案は、以上のように構成したので、第２の引出線は第１及び第２のパッド まで一担形成されてここで折り返されて、また、さぐりコイルの近傍まで戻され て磁界キャンセル用引出線に接続されている。従って、第１及び第２の引出線間 に交鎖する水平方向及び垂直方向の磁界の影響は相互に相殺されてキャンセルさ れ、正確な高周波磁界の測定を行うことが可能となる。

【００１０】

【実施例】

以下に、本考案に係る磁界測定用プローブの一実施例を添付図面に基づいて詳 述する。 図１は本考案の磁界測定用プローブの分解状態を示す分解図、図２は図１に示 すプローブの平面図、図３は図１に示すプローブの断面図、図４は図１に示すプ ローブを用いた磁界測定装置を示す回路図である。 図示するようにこの磁界測定用プローブ１０は、例えばＣｕ（銅）等によって パターン形成される１層目導体１１と、同じくＣｕ等によってパターン形成され る２層目導体１２と、これらの導体１１、１２間に一部を残して介在される絶縁 層１３とにより主に構成される。

【００１１】 具体的には、上記１層目導体１１は、一部が切り欠かれて長辺Ｌ１が１００μ ｍ、短辺Ｌ２が２０μｍの略矩形状に成形された幅Ｌ３が約５μｍの第１の感磁 部半体１４と、この半体１４より直線状に引き出された長さＬ４が約１０ｍｍの 第１の引出線１５と、この第１の引出線１５の端部に設けた略矩形状の第１のパ ッド１６と、上記第１の引出線１５から距離Ｌ５として約５μｍ程度離間させて これに並行に形成した磁界キャンセル用引出線１７と、この引出線１７の一端に 接続されて、上記第１のパッド１６に並んで配置された第２のパッド１８とによ り主に構成されている。また、この磁界キャンセル用引出線１７の他端は、上記 第１の感磁性半体１４の近傍に位置されると共にこの部分には上記２層目導体１ ２へ接続されることになる矩形状の第１の接続部１９が形成される。 このような１層目導体１１は、図示されない絶縁性基板の上に、例えばメッキ 法或いは真空蒸着法によって例えばＣｕ薄膜を推積させることによってパターン 形成される。この場合、パターン形成はフォトリソグラフィ技術により行われる ので、μｍオーダの精度を容易に実現することができる。

【００１２】 そして、上記した１層目導体１の上には、これと上記２層目導体１２との大部 分を絶縁するために絶縁層１３を、例えばＳｉＯ₂ をスパッタリングすることに より形成する。この時、第１の接続部１９に対応する部分には、上述のように２ 層目導体１２との接続を行うためにコンタクトホール２０を形成しておく。また 、一部を欠いた略矩形状の第１の感磁部半体１４の図中左側の半分は絶縁層１３ で被うことなく露出させておき、後述するように２層目導体１２と接触し得るよ うにしておく。

【００１３】 そして、このように形成した絶縁層１３の上から２層目導体１２を１層目導体 １１を形成したと同様な技術を用いて形成する。この２層目導体１２は、上記第 １の感磁部半体１４の切り欠きと反対の部分が切り欠かれてこれと同じ大きさに なされた略矩形状の第２の感磁部半体２１と、この半体２１より直線状に引き出 されると共に第１及び第２のパッド１６、１８に対応する部分で折り返されて並 行に配置した第２の引出線２２とにより主に構成されており、この第２の引出線 ２２の先端には、上記コンタクトホール２０に対応させて第２の接続部２３が形 成されてこれと第１の接続部１９が接続されている。

【００１４】 ここで、第１の感磁部半体１４中のポイントＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１は、それ ぞれ第２の感磁部半体２１中のポイントＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２と重ね合わせて 接続され、この結果、感磁部全体として１ターンの磁界検出用のさぐりコイル２ ４が形成されることになる。また、第２の感磁部半体２１から引き出されて折り 返し点まで向かう部分の第２の引出線２２は、上記１層目導体１１の第１の引出 線１５の真上に絶縁層１３を介して重なるように配置されており、また、第１及 び第２のパッド１６、１８の直前の絶縁層１３上で折り返された部分の第２の引 出線２２は上記磁界キャンセル用引出線１７の真上に絶縁層１３を介して重なる ように配置されている（図３参照）。

【００１５】 このように形成された磁界測定用プローブ１０の例えば第１のパッド１６はワ イヤボンディングや半田付けにより図４に示すように第１の増幅器２５の＋入力 へ接続され、第２のパッド１８は接地されると共に第１の増幅器２５の−入力へ 第１抵抗２６を介して接続されている。

【００１６】 この第１の増幅器２５の出力とこの−入力との間には第１の帰還抵抗２７が接 続される。また、この第１の増幅器２５の出力は第２抵抗２８を介して第２の増 幅器２９の＋入力へ接続されると共にこの＋入力は第１コンデンサ３０を介して 接地され、交流分を除去するようになっている。

【００１７】 この第２の増幅器２９の−入力は第２抵抗３１を介して接地されると共にこの 増幅器２９の出力との間には第２の帰還抵抗３２が接続されている。そして、こ の第２の増幅器２９の出力は第３抵抗３３を介して出力端子３４へ接続されると 共にこの第３抵抗３３の出力側と接地との間には第４抵抗３５と第２コンデンサ ３６が並列接続されている。

【００１８】 次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。 まず、矩形状の第１の感磁部半体１４と第２の感磁部半体２１が接合されるこ とにより、この部分が１ターンの矩形状のさぐりコイル２４として構成されてお り、これを磁気ヘッド等の被測定物に接近させることにより、この部分と交鎖す る紙面に対して垂直方向の磁界の変動を検出することができる。この場合、第１ の引出線１５と第２の引出線２２の片側線分２２Ａは絶縁層１３を介して上下方 向に重なり合っているので、この部分で垂直方向の磁界を検出することはない。 同様に、磁界キャンセル用引出線１７と第２の引出線の他方の片側線分２２Ｂも 絶縁層１３を介して上下方向に重なり合っているのでこの部分で垂直方向の磁界 を検出することはない。 このように、紙面に対して垂直方向の磁界に関しては、さぐりコイル２４にお いて交鎖する磁束のみが検出されることになり、他の部分での影響が入り込むこ とはない。

【００１９】 一方、図２において紙面に対して水平方向の磁界Ｈｘに関しては、図３に示す ように、第１の引出線１５と第２の引出線２２の片側部分２２Ａが絶縁層１３を 介して重なっているので、２つの引出線によって上下に囲まれる領域すなわちＨ １×Ｈ２に示す領域が水平方向の磁界Ｈｘと交鎖してこの変動を検出して電流を 流してしまう。しかしながら、同様に、磁界キャンセル用引出線１７と第２の引 出線２２の他の片側部分２２Ｂが絶縁層１３を介して重なっている部分も水平方 向の磁界Ｈｘの変動を検出して電流を流し、しかもこの電流の流れ方向と上記し た先の電流の流れ方向は相互に反対方向となって打ち消し合うのでキャンセルさ れてしまう。尚、これら２つの電流方向は図３中においては同一方向になるのは 勿論である。 このように、さぐりコイル２４以外の部分で検出された不要な磁界による影響 はキャンセルされてしまうので、精度良く磁界の検出を行うことが可能となる。 尚、ここで磁界検出の結果流れた電流は、図４に示すように第１の増幅器２５及 び第２の増幅器２９により順次増幅されて後段へ供給されることになる。

【００２０】 このように本実施例にあっては、不要な磁界の変動を検出しないようにしたり 、或いはこれを検出してもキャンセルできるようにしたので磁界の検出精度を大 幅に向上させることができる。 尚、上記実施例においては、さぐりコイル２４を矩形状に形成したり、引出線 １５、２２を直線状に形成したがこの形状に限定されないのは勿論である。また 、１層目導体１１及び２層目導体１２もＣｕに限定されず、他の導体を用いても よい。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の磁界測定用プローブによれば次のように優れた 作用効果を発揮することができる。 さぐりコイル以外の部分で不要な磁界を検出しないようにしたり、または不要 な磁界を検出してもこれをキャンセルするようにしたので、磁界の検出精度を大 幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の磁界測定用プローブの分解状態を示す
分解図である。

【図２】図１に示すプローブの平面図である。

【図３】図１に示すプローブの断面図である。

【図４】図１に示すプローブを用いた磁界測定装置を示
す回路図である。

【図５】さぐりコイルを用いて磁界を測定するための原
理を示す原理図である。

【図６】従来の磁界測定用プローブを示す平面図であ
る。

【図７】磁界測定用プローブの他の例を示す平面図であ
る。

【図８】図７に示すプローブの断面図である。

【図９】図７に示すプローブを用いて被測定物の磁界を
測定する方法を説明するための説明図である。

【図１０】図９に示す方法により測定された磁界強度を
示すグラフである。

【符号の説明】

１０…磁界測定用プローブ、１１…１層目導体、１２…
２層目導体、１３…絶縁層、１４…第１の感磁性半体、
１５…第１の引出線、１６…第１のパッド、１７…磁界
キャンセル用引出線、１８…第２のパッド、１９…第１
の接続部、２０…コンタクトホール、２１…第２の感磁
性半体、２２…第２の引出線、２３…第２の接続部、２
４…さぐりコイル。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁界検出用のさぐりコイルと、前記さぐ
   りコイルからの電流を取り出すための第１及び第２のパ
   ッドと、前記第１のパッドと前記コイルの一端との間を
   接続する第１の引出線と、前記第２のパッドに接続され
   て前記さぐりコイルの近傍まで前記第１の引出線と平行
   に配置される磁界キャンセル用引出線と、一端が前記さ
   ぐりコイルの他端に接続され、前記第１の引出線及び磁
   界キャンセル用引出線に対して絶縁層を介して重ねて配
   置されると共に前記第１及び第２のパッドの近傍にて折
   り返されて先端が前記磁界キャンセル用引出線の先端に
   接続される第２の引出線を備えたことを特徴とする磁界
   測定用プローブ。