WO2003071299A1 - Aimant muni d'un element bobine/impedance/capteur electromagnetique - Google Patents

Description

明 細 書 電磁コイル付マグネト · インピーダンス · センサ素子 技術分野 本発明は、 磁気センサとして用いられる電磁コイルを用いるマグネト ·インピ

—ダンス · センサ素子 （以下 M l素子と記す。 ） の小型化、 高感度化および例え ば自動車分野における適用を可能にするワイ ドレンジ化に関する。 背景技術 図 1 3は、 従来の M I素子 （特開 2 0 0 0— 8 1 4 7 1号、 特開 2 0 0 1— 2 9 6 1 2 7号） の構造を示す。

M I素子は、 中心部にアモルファスワイヤからなる感磁体が電極基板上に固定 されており、 その電極基板周辺に電磁コイルが巻きつけられている。 電磁コイル の直径は、 1 m mから 5 m m程度で使用していた。 また、 M l素子の大きさは、 幅 3 m m、 高さ 2 m m、 長さ 4 m mなどが一般的である。

上記従来の M l素子は、 磁気センサとして適用すると高感度、 小型化、 低消費 電力化がある程度達成できたが、 高性能磁気センサにおける小型化に関しては必 ずしも充分ではないという問題があった。

現在、 当分野ではこの M I素子を使用した高性能磁気センサ （以下 M lセンサ と記す。 ） には更なる小型化が必要とされている。 しかし、 従来の M l素子は電 磁コィルが電極基板を外側から巻く構造であったため、 サイズが大きなものにな らざるを得なかった。 そのため更なる M I素子の小型化が求められていた。 発明の開示 そこで本発明者は、 M I素子の小型化を鋭意検討した結果、 ある方向に延在す る延在溝が形成された電極配線基板内の前記延在溝内に螺旋状に形成された一方 のコイルと該一方のコイルの各上端を接続する他方のコイルとから成る電磁コィ ルによって、 前記電極配線基板の前記延在溝内に揷置される絶縁体内に介挿され た感磁体に高周波またはパルス電流が印加されたときの前記電磁コイルに発生す る外部磁界の強度に応じた電圧を出力するという本発明の技術的思想に着眼した 本発明者は、 着眼した本発明の技術的思想に基づき、 更に研究開発を重ねた結 果、 本発明に到達した。

本発明は、 小型薄型化、 小容積化、 低消費電力化、 高感度化およびワイ ドレン ジ化を達成することを目的とする。 本発明 （請求項 1に記載の第 1発明） の電磁コイル付マグネト ·インピーダン ス · センサ素子は、

ある方向に延在する延在溝が形成された電極配線基板と、

該電極配線基板内の前記延在溝内に螺旋状に形成された一方のコイルと該一方 のコイルの各上端を接続する他方のコイルとから成る電磁コイルと、

前記電極配線基板の前記延在溝内に揷置される絶縁体と、

該絶縁体内に介挿され、 高周波またはパルス電流が印加される感磁体とから成 り

高周波またはパルス電流が印加されるたときの前記電磁コイルに発生する外部 磁界の強度に応じた電圧を出力する

ものである。

本発明 （請求項 2に記載の第 2発明） の電磁コイル付マグネ卜 ' インピーダン ス · センサ素子は、

前記第 1発明において、

前記感磁体が、 アモルファスの導電性の磁性ワイヤから成る

ものである。

本発明 （請求項 3に記載の第 3発明） の電磁コイル付マグネト 'インピーダン ス . センサ素子は、 前記第 2発明において、

前記電磁コイルが、 捲線内径が 2 0 0 /z m以下である

ものである。

本発明 （請求項 4に記載の第 4発明） の電磁コイル付マグネ ト ' インピーダン ス · センサ素子は、

前記第 3発明において、

前記電磁コイルが、 1ターン当たりの捲線間隔が 1 0 0 〃m /巻以下である ものである。

本発明 （請求項 5に記載の第 5発明） の電磁コイル付マグネト ' インピーダン ス · センサ素子は、

前記第 2発明において、

前記感磁体が、 3 m m以下の長さに設定されている

ものである。

本発明 （請求項 6に記載の第 6発明） の電磁コイル付マグネ ト · インピーダン ス · センサ素子は、

前記第 2発明において、

前記感磁体が、 ワイヤ径に対する長さの割合のァスぺク ト比を 1 0ないし 1 0 0に設定されている

ものである。

本発明 （請求項 7に記載の第 7発明） の電磁コイル付マグネト 'インピーダン ス · センサ素子は、

前記第 6発明において、

前記電磁コイルの捲線内径が、 前記感磁体のワイヤ径に対して 1 . 0 0 5ない し 1 0倍に設定されている

ものである。

本発明 （請求項 8に記載の第 8発明） の電磁コイル付マグネト · インピーダン ス ·センサ素子は、

前記第 2発明において、

前記電磁コイルが、 捲線内径が 1 0 0 m以下である 9 ものである。

本発明 （請求項 9に記載の第 9発明） の電磁コイル付マグネ卜 ·ィンピ—ダン ス · センサ素子は、

前記第 3発明において、

前記電磁コイルが、 1ターン当たりの捲線間隔が 5 0 μ m Z卷以下である ものである。 上記構成より成る第 1発明の電磁コイル付マグネト ·ィンピ一ダンス ·センサ 素子は、 前記電極配線基板の前記延在溝内に揷置された前記絶縁体内に介挿され た前記感磁体に高周波またはパルス電流が印加された時における、 前記電極配線 基板内に形成された前記延在溝内に螺旋状に形成された一方のコイルと該一方の コイルの各上端を接続する他方のコイルとから成る前記電磁コイルに発生する外 部磁界の強度に応じた電圧を出力するので、 小型薄型化、 低消費電力化を可能に するという効果を奏する。

上記構成より成る第 2発明の電磁コイル付マグネト · インピーダンス · センサ 素子は、 前記第 1発明において、 前記感磁体が、 アモルファスの導電性の磁性ヮ ィャから成るので、 高感度化を実現するという効果を奏する。

上記構成より成る第 3発明の電磁コイル付マグネト · ィンピ一ダンス · センサ 素子は、 前記第 2発明において、 前記電磁コイルが、 捲線内径が 2 0 0 ^a m以下 であるので、 小型薄型化を実現するという効果を奏する。

上記構成より成る第 4発明の電磁コイル付マグネト · ィンピ一ダンス ·センサ 素子は、 前記第 3発明において、 前記電磁コイルが、 1ターン当たりの捲線間隔 が 1 0 0 μ πι 卷以下であるので、 高い密度の前記電磁コイルを実現するため、 高感度化を実現するという効果を奏する。

上記構成より成る第 5発明の電磁コイル付マグネト · ィンピ一ダンス ·センサ 素子は、 前記第 2発明において、 前記感磁体が、 3 m m以下の長さに設定されて いるので、 小型化を実現するという効果を奏する。

上記構成より成る第 6発明の電磁コイル付マグネト ·ィンピ一ダンス · センサ 素子は、 前記第 2発明において、 前記感磁体が、 ワイヤ径に対する長さの割合の ァスぺク ト比を 1 0ないし 1 5 0に設定されているので、 線形性を維持して計測 することが出来る計測磁場範囲が広くなり、 例えば自動車分野における適用を可 能にするワイ ドレンジ化を実現するという効果を奏する。

上記構成より成る第 7発明の電磁コイル f寸マグネト ·インピ一ダンス ·センサ 素子は、 前記第 6発明において、 前記電磁コイルの捲線内径が、 前記感磁体のヮ ィャ径に対して 1 . 0 0 5ないし 1 0倍に設定されているので、 高感度化を実現 するという効果を奏する。

上記構成より成る第 8発明の電磁コイル付マグネト · インピーダンス · センサ 素子は、 前記第 2発明において、 前記電磁コイルが、 捲線内径が 1 0 0 ； m以下 であるので、 小型薄型化を実現するという効果を奏する。

上記構成より成る第 9発明の電磁コイル付マグネト ·ィンピ一ダンス ·センサ 素子は、 前記第 3発明において、 前記電磁コイルが、 1ターン当たりの捲線間隔 が 5 0 / m Z巻以下であるので、 高い密度の前記電磁コイルを実現するため、 高 感度化を実現するという効果を奏する。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明の第 1実施形態および第 1実施例の M I素子を示す正面図であ る。

図 2は、 本第 1実施形態および第 1実施例の M I素子を示す図 1の A - A ' 線 に沿う断面図である。

図 3は、 本第 1実施形態および第 1実施例における溝内のコイルの配設形態を 示す部分斜視図である。

図 4は、 本第 1実施形態および第 1実施例における溝内のコイルの配設形態を 示す部分平面図である。

図 5は、 本第 1実施形態および第 1実施例における溝内のコイルの配設形態を 示す部分平面図である。

図 6は、 本第 1実施形態および第 1実施例における M Iセンサの電子回路を示 すブロック回路図である。 図 Ίは、 本第 1実施形態および第 1実施例における Μ I素子を用いた Μ I セン ザにおけるセンサ出力電圧対外部磁場の特性を示す線図である。

図 8は、 本第 1実施例のセンサと従来のボビンタイプのセンサにおける外部磁 場と出力電圧の関係を示す線図である。

図 9は、 本発明の第 2実施例の Μ I素子における感磁体としての各種長さのァ モルファスワイヤのレンジを比較するために外部磁場と出力電圧の関係を示す線 図である。

図 1 0は、 本第 2実施例の Μ I素子における感磁体としての各種長さのァモル ファスワイヤにおける飽和磁場 （G ) とワイヤ全長すなわちァスぺク 卜比との関 係を示す線図である。

図 1 1は、 本発明のその他の実施形態および実施例における溝内のコイルの配 設形態を示す各部分平面図である。

図 1 2は、 本発明のその他の実施形態および実施例における溝形状の例を示す 部分断面図である。

図 1 3は、 比較例および従来例の Μ I素子を示す正面図である。 発明を実施するための最良の形態 以下本発明の実施の形態につき、 図面を用いて説明する。 (第 1実施形態）

本第 1実施形態の電磁コイル付マグネト ' インピーダンス ' センサ素子は、 図 1および図' 2に示されるように Μ I素子において、 電極配線基板 1上に磁界を検 知する感磁体 2と、 感磁体 2と電磁コイル 3の間には感磁体 2'を固定する基板が 存在しない状態で感磁体の周辺に絶縁物のみを介して内径が 2 0 0 /z m以下の電 磁コイル 3を配置し、 感磁体 2とコイル 3の端子を基板 1上のそれぞれの電極 5 1、 5 2に接続し、 感磁体 2に高周波またはパルス電流を流し、 その時に電磁コ ィル 3に発生する外部磁界の強度に応じた電圧を出力しょうとするものである。 本 M I素子は、 感磁体 2の周辺に絶縁物のみを介して電磁コイル 3を設置する ために、 その内径を 2 0 0 / m以下にすることができ、 全体として M I素子の小 型化が達成できる。

また、 本実施形態は、 前記の M l素子において、 前記感磁体 2は直径 1〜 1 5 0 mの導電性の磁性ワイヤであり、 前記電極配線基板 1は深さ 5〜 2 0 0 β m の溝 1. 1を有し、 前記電磁コイル 3は電磁コイルの片側 3 1が前記溝面 1 1 1に 沿って配置され、 上基板 1 2の下面に配置された電磁コイルの残り片側 3 2が溝 上面に配置され、 溝面のコイルの片側 3 1と溝上面のコイルの残り片側 3 2との 2層構造とする物である。

前記感磁体 2は、 直径 1〜 1 5 0 ^ mの導電性の磁性ワイヤを採用することに より、 コイル径を 2 0 0 μ m以下にすることができる。

さらに、 前記感磁体 2に磁性ワイヤを採用すると、 磁性ワイヤは感磁性能が優 れているため、 電磁コイル 1巻あたりの出力電圧が増加するため、 巻き線数が減 らせるため、 M I素子の長さを短くすることができる。

また、 前記電極配線基板 1に溝 1 1が形成された溝構造を採用することにより 、 電極配線基板 1上に電磁コイル 3を配置するより更なる小型化ができ、 かつ、 電磁コイル 3への外的接触も防ぐことができ機械的に安定した M I素子が実現す ることができる。

更に、 本実施形態は、 前記 M l素子において、 前記導電性の磁性ワイヤがァモ ルファスからなる物である。

磁性ワイヤの材質をァモルファスに特定すると、 ァモルファスは感磁性能が優 れているため、 電磁コイル 1巻あたりの出力電圧が増加するため、 巻き線数が減 らせるため、 M I素子の長さを短くすることができる。

本実施形態は、 前記の M l素子において、 前記電磁コイル 3の単位長さ当たり の捲線間隔が 1 0 0 m /巻以下とする物である。

前記電磁コイル 3の 1ターン当たり （単位長さ当たり） の巻き線間隔を小さく して、 1ターン当たり （単位長さあたり） の巻き線数を増加させることにより、 出力電圧が増加する。 実用的には 1 0 0 // m /巻以下であることが好ましい。 同 じ出力電圧で良い場合は、 M I素子の長さを短くすることができる。 更に、 本実施形態は、 前記の M I素子において前記電極配線基板 1の大きさが 、 幅 2 0 ^ mから 1 m m以下、 厚み 2 mから 1 m m以下、 長さ 2 0 0 μ mか ら 4 m m以下であることを特徵とする M I素子である。

電磁コイル 3の円相当直径の幅、 高さは最大 2 0 O mであるので、 電極配線 基板 1を上記大きさにすることができ、 素子全体の大幅な小型薄型化および小容 積化を実現することができる。

(第 2実施形態）

本第 2実施形態の電磁コイル付マグネ ト ' インピーダンス ' センサ素子につい て、 以下に述べる。

一般的に高感度磁気センサは、 検出入力の変化に対して検出出力の変化が大き いため感度は極めて高いが、 逆に飽和磁場までのフルスケールに直ぐに到達する ため検出レンジが狭いものである。 レンジのワイ ド化を行うには、 感磁素子の径 に対する長さの比であるァスぺク ト比を小さく して、 反磁界を利用する手法があ る。

しかし、 上記従来の図 1 3に示される構造の高感度磁気センサ （M I , F Gセ ンサ） では、 小型化に限界があり、 ワイ ドレンジを実現する程度に小型化するこ とが難しいとともに、 仮に長さを短くすると感度が極端に落ちるという問題点が あった。

そこで本第 2実施形態におけるアモルファスワイヤの径に対する長さの比であ るァスぺク ト比を極端に小さ く し、 広レンジ化を図るとともに、 そのァモルファ スワイヤの周りに微小な超高密度なコイルを巻きつけ、 感度を向上させ、 コイル 形状が小さくィ ンダクタンス Lが極端に小さい為、 コイルに誘起される振動は高 くなるが、 アナログスィツチを用いることで感度を損なうことなく磁場信号を検 出するものである。

すなわち広レンジ化の観点より、 アモルファスワイヤの径 ø 1 0 z m〜 l 0 0 に対しアモルファスワイヤの長さを 1 0 0 〃111〜 1 0 0 0 0 〃mに設定して

、 ァスぺク ト比を 1 0〜 1 5 0に設定すると、 検出レンジは従来の 1 . 5〜 2 0 倍となり、 1 0 ~ 1 0 0に設定すると、 検出レンジは従来の 3〜2 0倍となる。 好ましくは、 ァスぺク ト比を 1 0〜 5 0に設定すると、 検出レンジは、 従来の 5〜 2 0倍となる。

また高感度化の観点より、 アモルファスワイヤの径 ¾6 1 0 ^ 111〜 1 0 0 // mにに 対し電磁コイルの径を 1 0 . 0 5 m ~ 1 0 0 0 mに設定して、 1 . 0 0 5〜 1 0倍に設定するのが良い。

検出方法としては、 アナログスィッチを利用することにより、 感度を損なうこ となく磁場信号の検出を可能にするものである。 以下本発明の実施例につき、 図面を用いて説明する。

(第 1実施例）

本第 1実施例の電磁コイル付マグネト ·ィンピ一ダンス · センサ素子について 、 図 1および図 2を用いて以下に説明する。

基板 1の大きさは、 幅 0 . 5 m m、 高さ 0 . 5 m m、 長さ 1 . 5 m mである。 感磁体は、 C o F e S i B系合金を使った直径 3 0 // mまたは 2 0 ^a mのァモル ファスワイヤ 2である。 基板上の溝 1 1は深さ 5 0 μ mで幅が Ί 0 / mで長さは 1 . 5 m mである。 電磁コイル 3は、 溝面 1 1 1に形成されたコイルの片側 3 1 と、 溝上面 1 1 2 (樹脂 4の上面 4 1 ) に形成された残り片側のコイル 3 2の 2 層構造により形成したものである。 ）

前記溝面 1 1 1に形成されるコイルの片側 3 1は、 図 3ないし図 5に示される ように電極配線基板 1の長手方向に形成された溝 1 1の溝面 1 1 1の全面および 電極配線基板 1の上面の前記溝 1 1の近接部にコイルを構成する導電性の磁性金 属薄膜を蒸着により形成し、 形成された金属薄膜が螺旋状に残るように間隙部を 構成する導電性金属薄膜部を選択ェッチング手法により除去することにより形成 される。

すなわち、 前記溝 1 1の溝側面 1 1 3においては上下方向に垂直にコイル部 3 1 1が延在形成され、 前記溝 1 1の溝底面 1 1 0においては隣合う上下方向のコ ィル部に連続するように幅方向に対して傾斜してコイル部 3 1 2が延在形成され ている。 前記溝上面 1 1 2 (樹脂 4の上面 4 1 ) に形成された残り片側のコイル 3 2は 、 前記溝上面 1 1 2 (樹脂 4の上面 4 1 ) の前記電極配線基板 1の長手方向に形 成された溝 1 1に対向する部分の幅方向においてより広い範囲に亘りコイルを構 成する導電性の磁性金属薄膜を蒸着により形成し、 形成された導電性の磁性金属 薄膜が一定ピッチで前記溝 1 1の幅方向の長さより長く幅方向に短冊状に延在す るように残るように一定ピッチの間隙部を形成すベく磁性金属薄膜部を選択ェッ チング手法により除去することにより形成される。 上記コイルの上面は、 必要に 応じて保護膜を形成しても良い。

電磁コイル 3の捲線内径は、 円相当内径 （高さと幅で形成される溝断面積と同 —面積となる円の直径） は、 6 6 mである。 電磁コイル 3の 1ターン当たりの (単位長さ当たり） の捲線間隔が 5 0 /z m Z卷である。

アモルファスワイヤ 2と電磁コイル 3の間には、 絶縁性を持つ樹脂 4が配置さ れ、 導電性磁性ァモルファスワイヤと電磁コイルの絶縁を保って保持している。 電極 5は基板上面に電磁コイル端子 5 1と感磁体の端子 5 2の計 4個が焼付けら れている。 その電極 5に先のァモルファスワイヤ 2の両端と電磁コィル 3の両端 が接続されている。 前記のように構成を有するのが本発明の M I素子 1 0である 。 ちなみに、 本 M l素子の大きさは、 電極配線基板の大きさと同一である。 次に、 前記 M I素子 1 0の特性を図 6に示す M Iセンサを用いて評価した。 評価に用いた M Iセンサの電子回路は、 信号発生器 6と前記 M I素子 1 0と信号 処理装置 7 とからなる。 信号は、 2 0 0 M H zに相当する 1 7 0 m Aの強さのパ ルス信号で、 信号間隔は 1 〃 s e cである。 パルス信号はァモルファスワイヤ 2 に入力され、 その入力時間の間に、 電磁コイル 3には外部磁界に比例した電圧が 発生する。

信号処理回路 7は、 電磁コイル 3に発生したその電圧を、 パルス信号の入力に 連動して開閉する同期検波 7 1を介して取り出し、 増幅器 7 2にて所定の電圧に 増幅する。

前記回路からのセンサ出力を図 7に示す。

図 7の横軸は外部磁場の大きさ、 縦軸はセンサ出力電圧である。 センサの出力 は ± 1 0 Gの間で優れた直線性を示す。 さらにその感度は 2 0 m V / Gであつた 。 これは、 高感度磁気センサとして十分使用できるレベルである。

一方、 比較例である図 1 3に示す従来の M I素子 9の寸法は以下の通りである 。 ァモルファスワイヤを固定する基板 9 1の大きさは、 幅 0. 7 mm、 高さ 0. 5 mm、 長さ 3. 5 mmである。 感磁体は C o F e S i B系合金を使った直径 3 Ο μιηのアモルファスワイヤ 9 2である。 アモルファスワイヤ 9 2 と電磁コイル 9 3の間には、 絶縁性を持つ巻き枠 9 4により、 導電性磁性アモルファスワイヤ と電磁コイルの絶縁を保って保持している。

巻き枠 9 4の樹脂モールドで形成される芯部は幅 1 mm、 高さ 1 mm、 長さ 3 mmである。 このとき、 電磁コイル 9 3は、 内径が 1. 5 mmである。 電極 9 5 は巻き枠 9 4に電磁コイル端子と感磁体の端子の計 4個が配設されている。 その 電極 9 5に先のァモルファスワイヤ 9 2の両端と電磁コイル 9 3の両端が接続さ れている。 前記のように構成を有するのが従来の M I素子 9である。 この場合の M I素子 9の寸法は、 幅 3 mm、 高さ 2 mm、 長さ 4 mmである。 従来の M I素 子は、 上記のように大きく、 設置空間が限られるセンサーには適用できない。 それに対し、 本第 1実施例は非常に小型薄型であるため、 携帯電話用のセンサ や腕時計用センサ等の小型電子機器用超小型磁気センサに適用できる。

本第 1実施例においては、 電極配線基板 1の長手方向に形成された溝 1 1の溝 面 1 1 1および上基板 1 2の下面 1 1 2にコイルを構成する導電性の磁性金属薄 膜を蒸着により形成し、 形成された金属薄膜が螺旋状に残るように間隙部を構成 する導電性金属薄膜部を選択エッチング手法により除去することにより、 電磁コ ィルを形成するものであるため高い密度で小型薄型の M I素子の製造を可能にす るという効果を奏する。

本第 1実施例の M l素子 1 0を使用した結果、 図 3ないし図 5に示すように、 従来の M I素子を使用した M Iセンサに比較し、 約 5 0分の 1 ( 4 8分の 1 ) と いう桁違いに小型化されているにも関わらず、 ± 1 0 Gの磁場領域で優れた直線 性を得ることができた。

さらに比較のために図 1 3に示される比較例としての従来のボビンタイプのセ ンサ （ワイヤ長さ 2. 5 mm、 コイル長さ 2 mm、 4 0ターン） と上述の第 1実 施例のセンサ （ワイヤ径 ø 2 0 //mおよび長さ 1. 5 mm、 コイル長さ 1 mm、 1 8ターン） におけるレンジについて比較した結果を、 図 8に示す。 図 8におけ る横軸は、 外部磁場であり、 縦軸は、 出力電圧である。

図 8から明らかなように従来のボビンタイプのセンサと上述の第 1実施例のセ ンサにおけるレンジについては、 ほぼ士 3 Gで等しく、 従来のボビンタイプのセ ンサに比べて上述の第 1実施例のセンサの出力電圧は、 8割強であり、 小型薄型 化した割りには出力電圧の低下は低いものであるが、 巻数に大きな差があるため 、 ターン当たりの電圧は、 ボビンタンプが 2 8 m V / t u r nに対して、 第 1実 施例のセンサが 5 3 mV/ t u r nであり、 ボビンタンプの約 2倍であり小型化 に適していることになる。

(第 2実施例）

本第 2実施例の電磁コイル付マグネ 卜 · インピーダンス · センサ素子は、 例え ば自動車分野において適用することが出来るワイ ドレンジ化を実現したもので、 図 1ないし図 5を用いて以下に説明する。

基板 1の大きさは、 長さを 0. 6 7 mmとし、 感磁体 2は、 C o F e S i B系 合金を使った直径 3 のアモルファスワイヤ 2である。 電磁コイル 3は、 溝 面 1 1 1に形成されたコイルの片側 3 1 と、 溝上面 1 1 2 (樹脂 4の上面 4 1 ) に形成された残り片側のコイル 3 2の 2層構造により形成したものである。 素子 全体の長さは、 0. 6 7 mmである。

本第 2実施例においては、 感磁体 2 としてのアモルファスワイヤの径を ø 3 0 〃mとし、 電磁コイル 3の捲線内径を ø 8 0 mに設定されている。

図 3および図 5ならびに表 1に示されるコイル部 3 1 1およびコィル部 3 1 2 の前記溝 1 1の長手方向の幅は、 5 0 m、 1 0 μ τη, 2 5 z m等に設定され、 前記間隙部の同幅も、 それぞれ 2 5 m、 5 / m、 2 5 μ m等に設定されている 表 1

電磁コイル 3の捲線内径に対するアモルファスワイヤの径の比は、 1. 0 0 5 ないし 1 0の範囲内に設定され、 ァモルファスワイヤの径が 1 0 ;um〜 1 0 0 ； u mの範囲内において設定されるので、 ァモルファスワイヤの径が ø 1 0 mの 時は電磁コイル 3の捲線内径は 1 0. 0 5 μ m〜 1 0 0 mの範囲内で設定され 、 ァモルファスワイヤの径が 1 0 0 imの時は電磁コイル 3の捲線内径は 1 0 0. 5 ！〜 1 0 0 0 の範囲内で設定される。

ァモルファスヮィャの径が ø 1 0 μ mのときは、 電磁コイル 3の捲線内径は 1 1 mないし 7 0 β m ( 1. 1 ~ 7倍） であり、 アモルファスワイヤの径が ø 1 0 0 〃mのときは、 電磁コイル 3の捲線内径は 2 0 0 i mないし 3 0 0 ;«m ( 2 〜 3倍） である。

ァモルファスワイヤの径が ø 1 0 0 〃mに対しァモルファスワイヤの長さを 1 0 0 ！〜 1 0 0 0 0 mに設定して、 ァスぺク ト比を 1 0〜： L 0 0に設定する と、 検出レンジは従来の 3〜2 0倍となるので、 ワイ ドレンジが要求される自動 車分野における適用を可能にするものである。

また感磁体 2 としてのアモルファスワイヤの長さが 0. 6 mm、 0. 7 mm、 0. 9 mm、 1. 5 m mの 4種類を用意し、 アモルファスワイヤを図 7に示され る第 1実施例より高い駆動電圧によつて駆動した場合のそれぞれのレンジについ て比較した結果を、 図 9に示す。 図 9における横軸は、 外部磁場であり、 縦軸は 、 出力電圧である。

図 9から明らかなようにァモルファスワイヤの長さが最も短い 0. 6 mmのレ ンジが、 ± 4 5 Gでレンジが最も広く、 ァモルファスワイヤの長さが長くなるに 従いレンジが狭くなり、 1. 5 mmのものに比べて約 9倍の広さがある。

さらに用意した感磁体 2 としてのアモルファスワイヤの長さが 0. 6 mm、 0

. 7 mm、 0. 9 mm、 1. 5 mmの 4種類について、 ワイヤ径を ζ6 3 0 〃πιと した場合、 測定可能範囲を決定する飽和磁場 （G) について、 測定した結果を、 横軸にワイヤ全長すなわちァスぺク ト比をとり、 縦軸に測定可能範囲 （飽和磁場

(G) ) をとり、 図 1 0に示した。 図 1 0から明らかなようにアモルファスヮ ィャの長さが 0. 6 mm、 0. 7 mm、 0. 9 mm、 1. 5 mmの 4種類につい て、 飽和磁場 （G) は、 ワイヤ全長すなわちァスぺク ト比に対して線形関係を示 している。

またアモルファスワイヤの径 2 0 ;u m、 電磁コイル 3の捲線内径を 8 0 β τη の時の目標素子全長である 0 . 6 7 m mに最も近いァモルファスワイヤの長さが 0 . 7 m mについては、 ± 4 0 Gのワイ ドレンジを実現する。

アモルファスワイヤの長さが 0 . 4 m mのものについても、 上述のレンジにつ いて確認したが、 上述の 6 m mのものに比べてさらに広いレンジが測定可能 範囲となる。

本第 2実施例の電磁コイル付マグネト ' インピーダンス 'センサ素子は、 セン サ感度を損なわずに検出レンジを広げることが出来、 上述のように素子形状が小 さいため、 空間分解能が向上するとともに、 素子の全長 （L ) が小さいため周波 数応答性が向上するという利点を有する。 上述の実施形態は、 説明のために例示したもので、 本発明としてはそれらに限 定されるものでは無く、 特許請求の範囲、 発明の詳細な説明および図面の記載か ら当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、 変更およ び付加が可能である。

上述の第 1実施例においては、 一例として前記溝 1 1の溝底面 1 1 0において は隣合う上下方向のコイル部に連続するように幅方向に対して傾斜してコイル部 3 1 2が延在形成するとともに、 上基板 1 2の下面 1 1 2に前記電極配線基板 1 の長手方向に形成された溝 1 1に直交する前記電極配線基板 1の幅方向に片側の コイル 3 2を形成する例について説明したが、 本発明としてはそれらに限定され るものでは無く、 図 1 1 ( A ) に示されるようにコイル部 3 1 2を傾斜して延在 形成するとともに、 片側のコイル 3 2も傾斜して延在形成する例や、 図 1 1 ( B ) に示されるようにコイル部 3 1 2を前記電極配線基板 1の長手方向に形成され た溝 1 1に直交する幅方向に形成するとともに、 片側のコイル 3 2を傾斜して延 在形成する例を採用することが出来る。

また上述の第 1実施例においては、 一例として図 2に示されるように前記電極 配線基板 1に矩形の溝 1 1が形成された溝構造について説明したが、 本発明とし てはそれらに限定されるものでは無く、 図 1 2 ( A ) ないし （C ) に示されるよ うに前記電極配線基板 1をエッチングによって除去して溝 1 1を形成する場合、 斜め上方よりエツチングした場合の U字状、 上方よりエッチングした場合の逆台 形状または V字状、 台形状または逆 V字状の溝を形成する実施形態を採用するこ とが出来る。

さらに上述の第 1実施例においては、 一例として前記電極配線基板 1に形成さ れた溝 1 1の内側壁面にコイルを配設する例について説明したが、 本発明として はそれらに限定されるものでは無く、 部材の表面に導電性の磁性金属薄膜を蒸着 した後選択ェッチングによって除去して螺旋状の電磁コイルを形成するものであ ればよく、 例えば円形、 矩形または多角形の横断面形状の絶縁材より成る線状部 材の外側壁全面に導電性の磁性金属薄膜を蒸着により形成し、 該線状部材を回転 させて一定速度で送りながら一定ピッチの間隙部を形成すべく外側壁の磁性金属 薄膜部を選択エッチング手法により螺旋状に除去することにより、 螺旋状の電磁 コイルを形成して、 後で所定長さに切って、 アモルファスワイヤを揷入する実施 形態を採用することが出来る。 産業上の利用可能性 以上のように、 本発明の電磁コイル付マグネト ·インピーダンス ·センサ素子 は、 非常に小型で高感度であるため、 携帯電話用のセンサや腕時計用センサ等の 小型電子機器用超小型磁気センサに適用することを可能にするとともに、 小型で ワイ ドレンジ化を実現するため自動車分野における適用を可能にするものである

Claims

請求の範囲

1 . ある方向に延在する延在溝が形成された電極配線基板と、

該電極配線基板内の前記延在溝内に螺旋状に形成された一方のコイルと該一方 のコイルの各上端を接続する他方のコイルとから成る電磁コイルと、

前記電極配線基板の前記延在溝内に揷置される絶縁体と、

該絶縁体内に介揷され、 高周波またはパルス電流が印加される感磁体とから成

Ό

高周波またはパルス電流が印加されるたときの前記電磁コイルに発生する外部 磁界の強度に応じた電圧を出力する

ことを特徴とする電磁コイル付マグネ ト · ィンピ一ダンス · センサ素子。

2 . 前記感磁体が、 アモルファスの導電性の磁性ワイヤから成る

ことを特徴とする請求項 1記載の電磁コイル付のマグネ ト · インピーダンス · セ ンサ素子。

3 . 前記電磁コイルが、 捲線内径が 2 0 0 ； 以下である

ことを特徴とする請求項 2記載の電磁コィル付のマグネ 1、 · インピ一ダンス · セ ンサ素子。

4 . 前記電磁コイルが、 1 ターン当たりの捲線間隔が 1 0 0 m /巻以下であ る

ことを特徴とする請求項 3記載の電磁コイル付のマグネ ト ' イ ンピーダンス · セ ンサ素子。

5 . 前記感磁体が、 3 m m以下の長さに設定されている

ことを特徵とする請求項 2記載の電磁コィル付のマグネ ト ' インピーダンス · セ ンサ素子。

6 . 前記感磁体が、 ワイヤ径に対する長さの割合のアスペク ト比を 1 0ないし 1 0 0に設定されている

ことを特徴とする請求項 2記載の電磁コイル付のマグネ ト · ィンピ一ダンス · セ ンサ素子。

7 . 前記電磁コイルの捲線内径が、 前記感磁体のワイヤ径に対して 1 . 0 0 5 ないし 1 0倍に設定されている

ことを特徴とする請求項 6記載の電磁コィル付のマグネ ト · インピーダンス · セ ンサ素子。

8 . 前記電磁コイルが、 捲線内径が 1 0 0 / m以下である

ことを特徴とする請求項 2記載の電磁コイル付のマグネ ト · ィ ンピーダンス · セ ンサ素子。 '

9 . 前記電磁コイルが、 1 ターン当たりの捲線間隔が 5 0 / m /巻以下である ことを特徴とする請求項 3記載の電磁コイル付のマグネ ト . イ ンピーダンス · セ ンサ素子。