WO2024147171A1 - Magnetic sensor - Google Patents

Magnetic sensor

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WO2024147171A1
WO2024147171A1 PCT/JP2023/000007 JP2023000007W WO2024147171A1 WO 2024147171 A1 WO2024147171 A1 WO 2024147171A1 JP 2023000007 W JP2023000007 W JP 2023000007W WO 2024147171 A1 WO2024147171 A1 WO 2024147171A1
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sensor
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PCT/JP2023/000007
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Inventor
崇人 福井
Original Assignee
Tdk株式会社
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Publication date
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Publication of WO2024147171A1 publication Critical patent/WO2024147171A1/en

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Abstract

[Problem] To provide an improved magnetic sensor capable of detecting a magnetic field of a low-frequency region with high sensitivity. [Solution] A magnetic sensor 1 comprises: a sensor chip 100; a magnetic body structure M1 that applies a magnetic field to be detected to the sensor chip 100; and a saturation coil C1 wound on the magnetic body structure M1. The magnetic body structure M1 includes a magnetic body part 10 made of a ceramic soft-magnetic material, and a magnetic body part 20 made of a metal soft-magnetic material. The saturation coil C1 is wound on the magnetic body part 20. Accordingly, by supplying the saturation coil C1 with AC current having a prescribed frequency, the magnetic field applied to the sensor chip 100 can be modulated on the basis of the frequency of the AC current. Thus, the magnetic field of a low-frequency region can be detected with high sensitivity.

Description

磁気センサMagnetic Sensors
 本開示は磁気センサに関し、特に、低周波領域の磁界を高感度に検出可能な磁気センサに関する。 This disclosure relates to a magnetic sensor, and in particular to a magnetic sensor capable of detecting magnetic fields in the low-frequency range with high sensitivity.
 現在、感磁素子を用いた磁気センサは様々な分野で利用されているが、極めて微弱な磁界を検出するためには、S/N比の高い磁気センサが必要となる。ここで、磁気センサのS/N比を低下させる要因として、1/fノイズが挙げられる。1/fノイズは、測定対象となる磁界の周波数成分が低いほど顕著となることから、例えば1kHz以下といった低周波領域の磁界を高感度に検出するためには、1/fノイズを低減させることが重要となる。 Currently, magnetic sensors using magneto-sensitive elements are used in a variety of fields, but to detect extremely weak magnetic fields, magnetic sensors with a high S/N ratio are required. One factor that reduces the S/N ratio of magnetic sensors is 1/f noise. Since 1/f noise becomes more pronounced the lower the frequency component of the magnetic field being measured, it is important to reduce 1/f noise in order to detect magnetic fields in the low-frequency range, for example below 1 kHz, with high sensitivity.
 1/fノイズを低減させた磁気センサとしては、特許文献1に記載された磁気センサが知られている。特許文献1に記載された磁気センサは、変調手段を用いて感磁素子の動作点を変調することによって、1/fノイズを低減させている。 The magnetic sensor described in Patent Document 1 is known as a magnetic sensor that reduces 1/f noise. The magnetic sensor described in Patent Document 1 reduces 1/f noise by modulating the operating point of the magnetic sensing element using a modulation means.
特表2020-522696号公報JP 2020-522696 A
 しかしながら、特許文献1に記載された磁気センサにおいては、感磁素子自身のノイズも変調されてしまうという問題があった。 However, the magnetic sensor described in Patent Document 1 had the problem that the noise of the magnetic sensing element itself was also modulated.
 本開示においては、低周波領域の磁界を高感度に検出可能な改良された磁気センサについて説明される。 This disclosure describes an improved magnetic sensor that can detect magnetic fields in the low-frequency range with high sensitivity.
 本開示による磁気センサは、磁電変換素子と、磁電変換素子に検出対象磁界を印加する第1の磁性体構造物と、第1の磁性体構造物に巻回された第1の飽和コイルとを備え、第1の磁性体構造物は、セラミック系軟磁性体材料からなる第1の磁性体部と、金属系軟磁性体材料からなり、第1の磁性体部と磁気結合する第2の磁性体部とを含み、第1の飽和コイルは第2の磁性体部に巻回される。 The magnetic sensor according to the present disclosure comprises a magnetoelectric transducer, a first magnetic structure that applies a magnetic field to be detected to the magnetoelectric transducer, and a first saturation coil wound around the first magnetic structure, the first magnetic structure including a first magnetic part made of a ceramic-based soft magnetic material and a second magnetic part made of a metal-based soft magnetic material and magnetically coupled to the first magnetic part, and the first saturation coil is wound around the second magnetic part.
 本開示によれば、低周波領域の磁界を高感度に検出可能な改良された磁気センサが提供される。 The present disclosure provides an improved magnetic sensor capable of detecting magnetic fields in the low-frequency range with high sensitivity.
図1は、本開示の一実施形態による磁気センサ1の外観を示す略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing the appearance of a magnetic sensor 1 according to an embodiment of the present disclosure. 図2は、磁気センサ1の略分解斜視図である。FIG. 2 is a schematic exploded perspective view of the magnetic sensor 1. As shown in FIG. 図3は、磁性体構造物M1の略分解斜視図である。FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of the magnetic substance structure M1. 図4は、磁気センサ1の部分的な略拡大斜視図である。FIG. 4 is a schematic enlarged perspective view of a portion of the magnetic sensor 1. As shown in FIG. 図5は、センサチップ100の構造を説明するための略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view for explaining the structure of the sensor chip 100. As shown in FIG. 図6は、センサチップ100から磁性体層111,112を除去した状態を示す略斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view showing the sensor chip 100 with the magnetic layers 111 and 112 removed. 図7は、センサチップ100の主要部のXZ断面図である。FIG. 7 is an XZ cross-sectional view of a main part of the sensor chip 100. As shown in FIG. 図8は、磁気センサ1の使用方法を説明するための模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a method of using the magnetic sensor 1. As shown in FIG. 図9は、磁性体部10,30を構成するセラミック系軟磁性体材料と磁性体部20,40を構成する金属系軟磁性体材料のBH特性を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the BH characteristics of the ceramic soft magnetic material constituting the magnetic body parts 10 and 30 and the metal soft magnetic material constituting the magnetic body parts 20 and 40. As shown in FIG. 図10は、磁性体部20,40の比透磁率と磁気抵抗効果素子R1に印加される磁束の磁束密度との関係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the relative permeability of the magnetic body parts 20, 40 and the magnetic flux density of the magnetic flux applied to the magnetoresistance effect element R1.
 以下、添付図面を参照しながら、本開示に係る技術の実施形態について詳細に説明する。 Below, an embodiment of the technology disclosed herein will be described in detail with reference to the attached drawings.
 図1は、本開示の一実施形態による磁気センサ1の外観を示す略斜視図である。また、図2は磁気センサ1の略分解斜視図である。 FIG. 1 is a simplified perspective view showing the appearance of a magnetic sensor 1 according to one embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is a simplified exploded perspective view of the magnetic sensor 1.
 図1及び図2に示すように、本実施形態による磁気センサ1は、基板5と、基板5に搭載されたセンサチップ100及び磁性体構造物M1,M2とを備えている。後述するように、センサチップ100は磁電変換素子を有しており、磁性体構造物M1,M2は磁電変換素子にX方向の検出対象磁界を印加する役割を果たす。基板5はXZ面を主面とし、主面にセンサチップ100及び磁性体構造物M1,M2が搭載されている。 As shown in Figures 1 and 2, the magnetic sensor 1 according to this embodiment includes a substrate 5, and a sensor chip 100 and magnetic structures M1 and M2 mounted on the substrate 5. As described below, the sensor chip 100 has a magnetoelectric conversion element, and the magnetic structures M1 and M2 serve to apply the magnetic field to be detected in the X direction to the magnetoelectric conversion element. The substrate 5 has an XZ plane as its main surface, and the sensor chip 100 and magnetic structures M1 and M2 are mounted on the main surface.
 図3は、磁性体構造物M1の略分解斜視図である。 Figure 3 is a schematic exploded perspective view of the magnetic structure M1.
 図3に示すように、磁性体構造物M1は、フェライトなどのセラミック系軟磁性体材料からなる磁性体部10,30と、パーマロイやアモルファス磁性合金などの金属系軟磁性体材料からなる磁性体部20,40と、磁性体部20,40をそれぞれ支持する非磁性体部21,41とを有している。磁性体部10,30はブロック状であり、基板5上にX方向に配列されている。これに対し、磁性体部20,40はX方向に延在する平板状又は薄帯状であり、アルミナチタンカーバイト(AlTiC)などからなる強度の高い非磁性体部21,41によってそれぞれ支持される。非磁性体部21,41を構成する材料については特に限定されず、樹脂材料を用いても構わない。 As shown in FIG. 3, the magnetic structure M1 has magnetic parts 10, 30 made of a ceramic soft magnetic material such as ferrite, magnetic parts 20, 40 made of a metal soft magnetic material such as permalloy or amorphous magnetic alloy, and non-magnetic parts 21, 41 that support the magnetic parts 20, 40, respectively. The magnetic parts 10, 30 are block-shaped and are arranged in the X direction on the substrate 5. In contrast, the magnetic parts 20, 40 are flat or ribbon-shaped extending in the X direction, and are supported by the high-strength non-magnetic parts 21, 41 made of alumina titanium carbide (AlTiC) or the like. There are no particular limitations on the material that makes up the non-magnetic parts 21, 41, and a resin material may be used.
 磁性体部10は、本体部11と、本体部11のYZ面を構成する端面11AからX方向に突出する突出部12とを有している。本体部11には、X方向に延在する2つの溝13,14が形成されている。溝13,14はZ方向に配列されている。同様に、磁性体部30には、X方向に延在する2つの溝33,34が形成されている。溝33,34はZ方向に配列されている。そして、磁性体部20及びこれを支持する非磁性体部21は、溝13,33に収容されることによって磁性体部10,30に固定される。これにより、磁性体部20のX方向における一端が磁性体部10と磁気結合し、磁性体部20のX方向における他端が磁性体部30と磁気結合する。同様に、磁性体部40及びこれを支持する非磁性体部41は、溝14,34に収容されることによって磁性体部10,30に固定される。これにより、磁性体部40のX方向における一端が磁性体部10と磁気結合し、磁性体部40のX方向における他端が磁性体部30と磁気結合する。その結果、磁性体部10,20,30,40は環状構造となる。 The magnetic body part 10 has a main body part 11 and a protruding part 12 protruding in the X direction from an end surface 11A constituting the YZ plane of the main body part 11. The main body part 11 has two grooves 13, 14 extending in the X direction. The grooves 13, 14 are arranged in the Z direction. Similarly, the magnetic body part 30 has two grooves 33, 34 extending in the X direction. The grooves 33, 34 are arranged in the Z direction. The magnetic body part 20 and the non-magnetic body part 21 supporting it are fixed to the magnetic body parts 10, 30 by being accommodated in the grooves 13, 33. As a result, one end of the magnetic body part 20 in the X direction is magnetically coupled to the magnetic body part 10, and the other end of the magnetic body part 20 in the X direction is magnetically coupled to the magnetic body part 30. Similarly, the magnetic body part 40 and the non-magnetic body part 41 supporting it are fixed to the magnetic body parts 10, 30 by being accommodated in the grooves 14, 34. As a result, one end of the magnetic body part 40 in the X direction is magnetically coupled to the magnetic body part 10, and the other end of the magnetic body part 40 in the X direction is magnetically coupled to the magnetic body part 30. As a result, the magnetic body parts 10, 20, 30, and 40 form a ring structure.
 ここで、磁性体部20,40をそれぞれ非磁性体部21,41によって支持しているのは、磁性体部20,40を構成する金属系軟磁性体材料が平板状又は薄帯状であり、磁性体部20,40だけでは機械的強度や加工性が不足するからである。図3に示すように、非磁性体部21はXY面を構成する支持面21Aを有しており、この支持面21Aに磁性体部20が貼り付けられる。支持面21Aは、磁性体部10,30と向かい合う面であり、これにより溝13,33に磁性体部20及び非磁性体部21を収容すると、磁性体部20と磁性体部10,30が接触し、両者は低い磁気抵抗にて磁気結合する。同様に、非磁性体部41はXY面を構成する支持面41Aを有しており、この支持面41Aに磁性体部40が貼り付けられる。支持面41Aは、磁性体部10,30と向かい合う面であり、これにより溝14,34に磁性体部40及び非磁性体部41を収容すると、磁性体部40と磁性体部10,30が接触し、両者は低い磁気抵抗にて磁気結合する。 Here, the magnetic body parts 20, 40 are supported by the non-magnetic body parts 21, 41, respectively, because the metallic soft magnetic material constituting the magnetic body parts 20, 40 is flat or ribbon-shaped, and the magnetic body parts 20, 40 alone are insufficient in mechanical strength and workability. As shown in FIG. 3, the non-magnetic body part 21 has a support surface 21A constituting the XY plane, and the magnetic body part 20 is attached to this support surface 21A. The support surface 21A faces the magnetic body parts 10, 30, and thus, when the magnetic body part 20 and the non-magnetic body part 21 are accommodated in the grooves 13, 33, the magnetic body part 20 and the magnetic body parts 10, 30 come into contact with each other, and the two are magnetically coupled with low magnetic resistance. Similarly, the non-magnetic body part 41 has a support surface 41A constituting the XY plane, and the magnetic body part 40 is attached to this support surface 41A. The support surface 41A faces the magnetic parts 10 and 30, so that when the magnetic part 40 and the non-magnetic part 41 are housed in the grooves 14 and 34, the magnetic part 40 comes into contact with the magnetic parts 10 and 30, and the two are magnetically coupled with low magnetic resistance.
 そして、磁性体部20及び非磁性体部21には飽和コイルC1が巻回され、磁性体部40及び非磁性体部41には飽和コイルC2が巻回される。図3に示すように、非磁性体部21の支持面21Aとは反対側の面には凹部21Bが形成されており、この凹部21Bを巻芯として飽和コイルC1が巻回される。同様に、非磁性体部41の支持面41Aとは反対側の面には凹部41Bが形成されており、この凹部41Bを巻芯として飽和コイルC2が巻回される。 Then, a saturated coil C1 is wound around the magnetic body part 20 and the non-magnetic body part 21, and a saturated coil C2 is wound around the magnetic body part 40 and the non-magnetic body part 41. As shown in FIG. 3, a recess 21B is formed on the surface of the non-magnetic body part 21 opposite the support surface 21A, and the saturated coil C1 is wound around this recess 21B as the winding core. Similarly, a recess 41B is formed on the surface of the non-magnetic body part 41 opposite the support surface 41A, and the saturated coil C2 is wound around this recess 41B as the winding core.
 磁性体構造物M2は、磁性体部10,30と同様、フェライトなどのセラミック系軟磁性体材料からなり、ボビン状の本体部51と、本体部51から突出する突出部52を有している。ボビン状の本体部51には、補償コイルC3が巻回されている。後述するように、センサチップ100に補償コイルが集積されている場合には、補償コイルC3を省略しても構わない。磁性体構造物M1に属する突出部12と磁性体構造物M2に属する突出部52は接触しておらず、両者間にはX方向の磁気ギャップG1が形成される。突出部12,52のZ方向における厚みは、本体部11,51のZ方向における厚みよりも薄く、突出部12,52とZ方向に重なるよう、センサチップ100が配置される。 The magnetic structure M2, like the magnetic parts 10 and 30, is made of a ceramic soft magnetic material such as ferrite, and has a bobbin-shaped main body 51 and a protruding part 52 protruding from the main body 51. A compensation coil C3 is wound around the bobbin-shaped main body 51. As described later, if a compensation coil is integrated in the sensor chip 100, the compensation coil C3 may be omitted. The protruding part 12 belonging to the magnetic structure M1 and the protruding part 52 belonging to the magnetic structure M2 are not in contact with each other, and a magnetic gap G1 in the X direction is formed between them. The thickness of the protruding parts 12 and 52 in the Z direction is thinner than the thickness of the main body parts 11 and 51 in the Z direction, and the sensor chip 100 is positioned so that it overlaps with the protruding parts 12 and 52 in the Z direction.
 図2に示すように、センサチップ100は、YZ面を構成し互いに反対側に位置する側面101,102と、XZ面を構成し互いに反対側に位置する側面103,104と、XY面を構成し互いに反対側に位置する素子形成面105及び裏面106とを有している。センサチップ100は、側面103が基板5の主面と向かい合うよう、基板5に立てて搭載されている。そして、図4に示すように、センサチップ100の側面101が本体部11の端面11Aと向かい合い、センサチップ100の側面102が本体部51の端面51Aと向かい合うよう、基板5上に搭載される。ここで、センサチップ100の側面101と本体部11の端面11Aの間には、X方向の隙間が形成される。同様に、センサチップ100の側面102と本体部51の端面51Aの間には、X方向の隙間が形成される。このような隙間を設けることにより、センサチップ100と本体部11,51がX方向に干渉しないことから、センサチップ100のX方向における位置を微調整することが可能となる。 As shown in FIG. 2, the sensor chip 100 has side surfaces 101 and 102 that form a YZ plane and are located opposite each other, side surfaces 103 and 104 that form an XZ plane and are located opposite each other, and an element forming surface 105 and a back surface 106 that form an XY plane and are located opposite each other. The sensor chip 100 is mounted upright on the substrate 5 so that the side surface 103 faces the main surface of the substrate 5. Then, as shown in FIG. 4, the sensor chip 100 is mounted on the substrate 5 so that the side surface 101 of the sensor chip 100 faces the end surface 11A of the main body 11, and the side surface 102 of the sensor chip 100 faces the end surface 51A of the main body 51. Here, a gap in the X direction is formed between the side surface 101 of the sensor chip 100 and the end surface 11A of the main body 11. Similarly, a gap in the X direction is formed between the side surface 102 of the sensor chip 100 and the end surface 51A of the main body 51. By providing such a gap, the sensor chip 100 and the main body parts 11 and 51 do not interfere with each other in the X direction, making it possible to fine-tune the position of the sensor chip 100 in the X direction.
 センサチップ100の主面である素子形成面105上には、磁性体層111,112が形成されている。センサチップ100は、磁性体層111が突出部12とZ方向に重なり、磁性体層112が突出部52とZ方向に重なるよう、基板5上におけるX方向の位置が調整される。 Magnetic layers 111 and 112 are formed on element forming surface 105, which is the main surface of sensor chip 100. The position of sensor chip 100 in the X direction on substrate 5 is adjusted so that magnetic layer 111 overlaps protruding portion 12 in the Z direction, and magnetic layer 112 overlaps protruding portion 52 in the Z direction.
 図5は、センサチップ100の構造を説明するための略斜視図である。 Figure 5 is a simplified perspective view illustrating the structure of the sensor chip 100.
 図5に示すように、センサチップ100の素子形成面105上には磁気抵抗効果素子R1、磁性体層111,112、端子電極T11~T14が形成されている。磁性体層111,112は、パーマロイなどのNiFe系材料からなる薄膜であり、磁性体層111,112からなる磁気ギャップG2によって形成される磁路上に磁気抵抗効果素子R1が配置されている。磁気ギャップG2は磁気ギャップG1より狭く、これにより漏れ磁束が低減することから、磁性体層111,112を設けない場合と比べて、磁気抵抗効果素子R1により多くの磁界を印加することができる。磁性体層111は磁性体部10の突出部12とZ方向に重なり、磁性体層112は磁性体構造物M2の突出部52とZ方向に重なる。これにより、磁性体構造物M1,M2間を流れるX方向の磁束は、磁性体層111,112を介して磁気抵抗効果素子R1に印加される。 As shown in FIG. 5, the magnetoresistance effect element R1, magnetic layers 111 and 112, and terminal electrodes T11 to T14 are formed on the element formation surface 105 of the sensor chip 100. The magnetic layers 111 and 112 are thin films made of NiFe-based materials such as permalloy, and the magnetoresistance effect element R1 is disposed on a magnetic path formed by a magnetic gap G2 made of the magnetic layers 111 and 112. The magnetic gap G2 is narrower than the magnetic gap G1, which reduces leakage magnetic flux, allowing a larger magnetic field to be applied to the magnetoresistance effect element R1 compared to the case where the magnetic layers 111 and 112 are not provided. The magnetic layer 111 overlaps the protrusion 12 of the magnetic part 10 in the Z direction, and the magnetic layer 112 overlaps the protrusion 52 of the magnetic structure M2 in the Z direction. As a result, the magnetic flux in the X direction flowing between the magnetic structures M1 and M2 is applied to the magnetoresistance effect element R1 via the magnetic layers 111 and 112.
 図6は、センサチップ100から磁性体層111,112を除去した状態を示す略斜視図である。 FIG. 6 is a simplified perspective view showing the sensor chip 100 with the magnetic layers 111 and 112 removed.
 図6に示すように、磁気抵抗効果素子R1は、素子形成面105上においてY方向に延在し、その一端が配線L1を介して端子電極T11に接続され、他端が配線L2を介して端子電極T12に接続されている。磁気抵抗効果素子R1は、磁束の向きによって電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子である。磁気抵抗効果素子R1の感度軸方向である固定磁化方向はX方向である。本発明において磁電変換素子が磁気抵抗効果素子R1である必要はないが、磁電変換素子として磁気抵抗効果素子R1を用いることにより、微弱な磁界を高感度に検出することが可能となる。素子形成面105の下層又は上層には、補償コイル120も形成されている。補償コイル120の一端は端子電極T13に接続され、他端は端子電極T14に接続されている。補償コイル120は、磁気抵抗効果素子R1に印加される磁界を打ち消すことによって、いわゆるクローズドループ制御を行うために用いられる。そして、本実施形態においては、センサチップ100の主面である素子形成面105が基板5の主面に対して垂直となるよう、センサチップ100を立てて搭載していることから、端子電極T11~T14と基板5の配線距離を短縮することができる。これにより、ハンダなどを用いて、基板5に設けられたランドパターンと端子電極T11~T14を直接接続することが可能となる。 As shown in FIG. 6, the magnetoresistance effect element R1 extends in the Y direction on the element forming surface 105, one end of which is connected to the terminal electrode T11 via the wiring L1, and the other end of which is connected to the terminal electrode T12 via the wiring L2. The magnetoresistance effect element R1 is a magnetoresistance effect element whose electrical resistance changes depending on the direction of the magnetic flux. The fixed magnetization direction, which is the sensitivity axis direction of the magnetoresistance effect element R1, is the X direction. In the present invention, the magnetoelectric conversion element does not need to be the magnetoresistance effect element R1, but by using the magnetoresistance effect element R1 as the magnetoelectric conversion element, it is possible to detect a weak magnetic field with high sensitivity. A compensation coil 120 is also formed in the lower or upper layer of the element forming surface 105. One end of the compensation coil 120 is connected to the terminal electrode T13, and the other end is connected to the terminal electrode T14. The compensation coil 120 is used to perform so-called closed loop control by canceling out the magnetic field applied to the magnetoresistance effect element R1. In this embodiment, the sensor chip 100 is mounted upright so that the element forming surface 105, which is the main surface of the sensor chip 100, is perpendicular to the main surface of the substrate 5, thereby shortening the wiring distance between the terminal electrodes T11 to T14 and the substrate 5. This makes it possible to directly connect the land pattern provided on the substrate 5 to the terminal electrodes T11 to T14 using solder or the like.
 図7は、センサチップ100の主要部のXZ断面図である。 Figure 7 is an XZ cross-sectional view of the main part of the sensor chip 100.
 図7に示すように、センサチップ100の素子形成面105には、磁気抵抗効果素子R1が形成されている。磁気抵抗効果素子R1は絶縁層107で覆われており、絶縁層107の表面に磁性体層111,112が形成されている。磁性体層111,112は絶縁層108で覆われている。そして、平面視で(Z方向から見て)、磁気抵抗効果素子R1は磁性体層111と磁性体層112の間に位置する。これにより、磁気ギャップG2を通過する磁界が磁気抵抗効果素子R1に印加される。つまり、磁気抵抗効果素子R1は、磁性体層111と磁性体層112によって形成される磁気ギャップG2の近傍であり、磁気ギャップG2を通過する検出対象磁界を検出可能な磁路上に配置される。このように、磁気抵抗効果素子R1を必ずしも2つの磁性体層111,112間に配置する必要はなく、磁性体層111,112からなる磁気ギャップG2を通過する磁界の少なくとも一部が磁気抵抗効果素子R1に印加されるような配置であれば足りる。磁気ギャップG2の幅と磁気抵抗効果素子R1の幅の関係については特に限定されない。図7に示す例では、磁気ギャップG2のX方向における幅G2xが磁気抵抗効果素子R1のx方向における幅Rxよりも狭く、これにより、Z方向から見て磁性体層111,112と磁気抵抗効果素子R1が重なりOVを有している。磁気ギャップG2を通過する磁界のより多くを磁気抵抗効果素子R1に印加するためには、重なりOVにおける磁性体層111,112と磁気抵抗効果素子R1のZ方向における距離ができるだけ近いことが望ましく、磁気ギャップG2のX方向における幅G2xよりも磁性体層111,112と磁気抵抗効果素子R1のZ方向における距離が近いことがより望ましい。これにより、磁気抵抗効果素子R1が磁気ギャップG2を通過する磁界の主な磁路となる。 As shown in FIG. 7, a magnetoresistance effect element R1 is formed on the element forming surface 105 of the sensor chip 100. The magnetoresistance effect element R1 is covered with an insulating layer 107, and magnetic layers 111 and 112 are formed on the surface of the insulating layer 107. The magnetic layers 111 and 112 are covered with an insulating layer 108. In plan view (viewed from the Z direction), the magnetoresistance effect element R1 is located between the magnetic layers 111 and 112. This causes a magnetic field passing through the magnetic gap G2 to be applied to the magnetoresistance effect element R1. In other words, the magnetoresistance effect element R1 is located near the magnetic gap G2 formed by the magnetic layers 111 and 112, and is positioned on a magnetic path that can detect the magnetic field to be detected that passes through the magnetic gap G2. In this way, the magnetoresistance effect element R1 does not necessarily need to be disposed between the two magnetic layers 111 and 112, and it is sufficient that at least a part of the magnetic field passing through the magnetic gap G2 formed by the magnetic layers 111 and 112 is applied to the magnetoresistance effect element R1. There is no particular limitation on the relationship between the width of the magnetic gap G2 and the width of the magnetoresistance effect element R1. In the example shown in FIG. 7, the width G2x of the magnetic gap G2 in the X direction is narrower than the width Rx of the magnetoresistance effect element R1 in the x direction, and thus the magnetic layers 111 and 112 and the magnetoresistance effect element R1 have an overlap OV when viewed from the Z direction. In order to apply as much of the magnetic field passing through the magnetic gap G2 to the magnetoresistance effect element R1, it is desirable that the distance in the Z direction between the magnetic layers 111 and 112 and the magnetoresistance effect element R1 in the overlap OV is as close as possible, and it is more desirable that the distance in the Z direction between the magnetic layers 111 and 112 and the magnetoresistance effect element R1 is closer than the width G2x of the magnetic gap G2 in the X direction. This makes the magnetoresistance effect element R1 the main magnetic path for the magnetic field passing through the magnetic gap G2.
 図8は、本実施形態による磁気センサ1の使用方法を説明するための模式図である。 FIG. 8 is a schematic diagram for explaining how to use the magnetic sensor 1 according to this embodiment.
 図8に示すように、本実施形態による磁気センサ1を使用する際には、飽和コイルC1,C2を変調回路60に接続することによって、飽和コイルC1,C2に所定の周波数を有する交流電流iを流す。ここで、飽和コイルC1によって磁性体部20に流れる磁束の方向Aと、飽和コイルC2によって磁性体部40に流れる磁束の方向Bは互いに逆となるよう、飽和コイルC1,C2の巻回方向及び電流方向を設定する。飽和コイルC1と飽和コイルC2は直列に接続されており、これにより飽和コイルC1と飽和コイルC2に流れる電流量は一致する。また、交流電流iの電流経路には可変抵抗61が接続されており、可変抵抗61の抵抗値を変化させることによって、交流電流iの電流量を調整することができる。交流電流iの代わりに、パルス状の直流電流を断続的に流しても構わない。 As shown in FIG. 8, when using the magnetic sensor 1 according to this embodiment, the saturated coils C1 and C2 are connected to a modulation circuit 60, so that an AC current i having a predetermined frequency flows through the saturated coils C1 and C2. Here, the winding direction and current direction of the saturated coils C1 and C2 are set so that the direction A of the magnetic flux flowing through the magnetic body 20 by the saturated coil C1 and the direction B of the magnetic flux flowing through the magnetic body 40 by the saturated coil C2 are opposite to each other. The saturated coils C1 and C2 are connected in series, so that the amount of current flowing through the saturated coils C1 and C2 is the same. In addition, a variable resistor 61 is connected to the current path of the AC current i, and the amount of the AC current i can be adjusted by changing the resistance value of the variable resistor 61. Instead of the AC current i, a pulsed DC current may be intermittently passed.
 飽和コイルC1,C2に交流電流iを流すことよって磁性体部20,40が励磁されると、磁性体部20,40は磁気飽和し、透磁率が大幅に低下する。つまり、磁性体部20,40が励磁されている期間においては、磁性体構造物M1を介して磁気抵抗効果素子R1に印加されるX方向の磁界成分が低減する。 When the magnetic body parts 20, 40 are excited by passing an AC current i through the saturation coils C1, C2, the magnetic body parts 20, 40 are magnetically saturated and the magnetic permeability is significantly reduced. In other words, during the period when the magnetic body parts 20, 40 are excited, the magnetic field component in the X direction applied to the magnetoresistance effect element R1 via the magnetic structure M1 is reduced.
 しかも、飽和コイルC1によって磁性体部20によって生じる磁界の方向Aと、飽和コイルC2によって磁性体部40によって生じる磁界の方向Bが互いに逆であることから、飽和コイルC1,C2によって生じる磁界は、磁性体部10,20,30,40からなるループを周回する。このため、飽和コイルC1,C2によって生じる磁界は、磁気抵抗効果素子R1にほとんど印加されない。 Moreover, since the direction A of the magnetic field generated by the magnetic body 20 due to the saturated coil C1 and the direction B of the magnetic field generated by the magnetic body 40 due to the saturated coil C2 are opposite to each other, the magnetic field generated by the saturated coils C1 and C2 circulates around the loop consisting of the magnetic body parts 10, 20, 30, and 40. Therefore, the magnetic field generated by the saturated coils C1 and C2 is hardly applied to the magnetoresistance effect element R1.
 一方、飽和コイルC1,C2に流れる電流がゼロになるタイミングにおいては、磁性体部20,40が励磁されないことから、磁性体部20,40は透磁率が高い状態が維持される。これにより、磁性体部20,40が励磁されていない期間においては、磁性体構造物M1を介してX方向の磁界成分が磁気抵抗効果素子R1に効率よく印加される。また、補償コイル120又は補償コイルC3には、磁気抵抗効果素子R1から得られる検出信号に応じたフィードバック電流が流れ、これにより生じるキャンセル磁界によって、磁気抵抗効果素子R1に印加される磁界がゼロに保たれる。このようなクローズドループ制御によって、高い検出精度を得ることが可能となる。 On the other hand, at the timing when the current flowing through the saturation coils C1, C2 becomes zero, the magnetic body parts 20, 40 are not excited, so the magnetic permeability of the magnetic body parts 20, 40 is maintained at a high level. As a result, during the period when the magnetic body parts 20, 40 are not excited, the magnetic field component in the X direction is efficiently applied to the magnetoresistance effect element R1 via the magnetic structure M1. In addition, a feedback current corresponding to the detection signal obtained from the magnetoresistance effect element R1 flows through the compensation coil 120 or compensation coil C3, and the magnetic field applied to the magnetoresistance effect element R1 is kept at zero by the cancellation magnetic field generated by this. Such closed-loop control makes it possible to obtain high detection accuracy.
 このように、飽和コイルC1,C2が励磁されていない期間においては、検出対象となるX方向の磁界成分の多くが磁気抵抗効果素子R1に印加され、飽和コイルC1,C2が励磁されている期間においては、磁気抵抗効果素子R1に印加されるX方向の磁界成分が減少する。その結果、磁気抵抗効果素子R1から得られる検出信号が交流電流iの周波数によって変調されることから、1/fノイズが大幅に低減される。 In this way, during the period when the saturation coils C1 and C2 are not excited, most of the X-direction magnetic field components to be detected are applied to the magnetoresistance effect element R1, and during the period when the saturation coils C1 and C2 are excited, the X-direction magnetic field components applied to the magnetoresistance effect element R1 are reduced. As a result, the detection signal obtained from the magnetoresistance effect element R1 is modulated by the frequency of the AC current i, and 1/f noise is significantly reduced.
 図9は、磁性体部10,30を構成するセラミック系軟磁性体材料と磁性体部20,40を構成する金属系軟磁性体材料のBH特性を示すグラフであり、(a)は縦軸を絶対値とした場合を示し、(b)は縦軸を規格化した値とした場合を示している。 Figure 9 is a graph showing the BH characteristics of the ceramic-based soft magnetic material that constitutes the magnetic parts 10 and 30 and the metal-based soft magnetic material that constitutes the magnetic parts 20 and 40, where (a) shows the case where the vertical axis is the absolute value, and (b) shows the case where the vertical axis is the normalized value.
 図9(a)に示すように、磁性体部20,40を構成する金属系軟磁性体材料は、磁性体部10,30を構成するセラミック系軟磁性体材料よりも透磁率が高いことが分かる。しかも、図9(b)に示すように、磁性体部20,40を構成する金属系軟磁性体材料はBH特性が急峻であり、磁性体部10,30を構成するセラミック系軟磁性体材料よりも、弱い磁界で磁気飽和に達することが分かる。 As shown in Figure 9(a), it can be seen that the metallic soft magnetic material constituting the magnetic body parts 20, 40 has a higher magnetic permeability than the ceramic soft magnetic material constituting the magnetic body parts 10, 30. Moreover, as shown in Figure 9(b), it can be seen that the metallic soft magnetic material constituting the magnetic body parts 20, 40 has a steep BH characteristic and reaches magnetic saturation in a weaker magnetic field than the ceramic soft magnetic material constituting the magnetic body parts 10, 30.
 そして、本実施形態においては、飽和コイルC1,C2が金属系軟磁性体材料からなる磁性体部20,40に巻回されていることから、より少ない電流によって磁性体部20,40を飽和させることができるとともに、飽和コイルC1,C2が励磁されていない期間においては、より多くの磁束を磁気抵抗効果素子R1に印加することが可能となる。しかも、基板5に搭載される部分や、センサチップ100と重なる部分については、加工性や機械的強度に優れたセラミック系軟磁性体材料からなる磁性体部10,30が用いられていることから、磁性体構造物M1の作製が容易であるとともに、磁性体構造物M1全体の機械的強度を十分に確保することが可能となる。 In this embodiment, the saturation coils C1, C2 are wound around the magnetic parts 20, 40 made of a metal-based soft magnetic material, so that the magnetic parts 20, 40 can be saturated with less current, and more magnetic flux can be applied to the magnetoresistance effect element R1 during the period when the saturation coils C1, C2 are not excited. Furthermore, the magnetic parts 10, 30 made of a ceramic-based soft magnetic material that is easy to process and has excellent mechanical strength are used for the parts mounted on the substrate 5 and the parts that overlap with the sensor chip 100, so that the magnetic structure M1 can be easily manufactured and the mechanical strength of the entire magnetic structure M1 can be sufficiently ensured.
 以上説明したように、本実施形態による磁気センサ1は、検出対象となる微弱な磁界をセンサチップ100に集める一対の磁性体構造物M1,M2を備えるとともに、磁性体構造物M1を磁気飽和させる飽和コイルC1,C2を備えている。これにより、飽和コイルC1,C2に交流電流iを流すことにより、磁気抵抗効果素子R1によって得られる検出信号を変調することができる。その結果、検出対象となる微弱な磁界の周波数が低い場合であっても、1/fノイズを大幅に低減することが可能となる。しかも、飽和コイルC1,C2によって生じる磁界は、ループ状の磁性体構造物M1を周回し、磁気抵抗効果素子R1には印加されないことから、磁気抵抗効果素子R1自身のノイズが変調されることもない。さらに、磁電変換素子として磁気抵抗効果素子R1を用いていることから、より高感度な磁界の検出が可能となる。 As described above, the magnetic sensor 1 according to this embodiment includes a pair of magnetic structures M1 and M2 that collect the weak magnetic field to be detected in the sensor chip 100, and saturation coils C1 and C2 that magnetically saturate the magnetic structure M1. This allows the detection signal obtained by the magnetoresistance effect element R1 to be modulated by passing an AC current i through the saturation coils C1 and C2. As a result, even if the frequency of the weak magnetic field to be detected is low, it is possible to significantly reduce 1/f noise. Moreover, the magnetic field generated by the saturation coils C1 and C2 circulates around the loop-shaped magnetic structure M1 and is not applied to the magnetoresistance effect element R1, so the noise of the magnetoresistance effect element R1 itself is not modulated. Furthermore, since the magnetoresistance effect element R1 is used as a magnetoelectric conversion element, it is possible to detect magnetic fields with higher sensitivity.
 しかも、本実施形態においては、セラミック系軟磁性体材料からなる磁性体部10,30と金属系軟磁性体材料からなる磁性体部20,40の組み合わせによって磁性体構造物M1が構成されているとともに、磁性体部20,40が非磁性体部21,41によって支持されている。つまり、基板5に搭載される部分(磁性体部10,30)についてはセラミック系軟磁性体材料を用い、飽和コイルC1,C2が巻回される部分(磁性体部20,40)については金属系軟磁性体材料を用いている。これにより、磁性体構造物M1の加工性や全体的な機械的強度を確保しつつ、小さな励磁電流によって十分な変調を行うことが可能となる。 Moreover, in this embodiment, the magnetic structure M1 is formed by combining magnetic parts 10, 30 made of a ceramic-based soft magnetic material and magnetic parts 20, 40 made of a metal-based soft magnetic material, and the magnetic parts 20, 40 are supported by non-magnetic parts 21, 41. In other words, the parts mounted on the substrate 5 (magnetic parts 10, 30) are made of a ceramic-based soft magnetic material, and the parts around which the saturation coils C1, C2 are wound (magnetic parts 20, 40) are made of a metal-based soft magnetic material. This makes it possible to ensure the workability and overall mechanical strength of the magnetic structure M1 while achieving sufficient modulation with a small excitation current.
 図10は、磁性体部20,40の比透磁率と磁気抵抗効果素子R1に印加される磁束の磁束密度との関係を示すグラフである。図10に示すように、飽和コイルC1,C2に電流を流すことによって磁性体部20,40の比透磁率が低下すると、それに伴って磁気抵抗効果素子R1に印加される磁束の磁束密度が低下することが分かる。磁束密度の低下は、磁性体部20,40の比透磁率が100~10000の領域において顕著である一方、磁性体部20,40の比透磁率を100未満に低下させても、磁束密度の低下は僅かである。この点を考慮すれば、飽和コイルC1,C2に流す電流の電流量としては、磁性体部20,40の比透磁率を100程度まで低下させる電流量であれば足り、それ以上の電流を流す必要性は低いと言える。 Figure 10 is a graph showing the relationship between the relative permeability of the magnetic body parts 20, 40 and the magnetic flux density of the magnetic flux applied to the magnetoresistance effect element R1. As shown in Figure 10, when the relative permeability of the magnetic body parts 20, 40 decreases by passing a current through the saturation coils C1, C2, the magnetic flux density of the magnetic flux applied to the magnetoresistance effect element R1 decreases accordingly. The decrease in magnetic flux density is remarkable in the range of the relative permeability of the magnetic body parts 20, 40 from 100 to 10,000, while the decrease in magnetic flux density is slight even if the relative permeability of the magnetic body parts 20, 40 is reduced to less than 100. Considering this point, it can be said that the amount of current passed through the saturation coils C1, C2 is sufficient to reduce the relative permeability of the magnetic body parts 20, 40 to about 100, and there is little need to pass a current greater than that.
 以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記の実施形態に限定されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本開示の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure, and it goes without saying that these are also included within the scope of the present disclosure.
 本開示に係る技術には、以下の構成例が含まれるが、これに限定されるものではない。 The technology disclosed herein includes, but is not limited to, the following configuration examples.
 本開示による磁気センサは、磁電変換素子と、磁電変換素子に検出対象磁界を印加する第1の磁性体構造物と、第1の磁性体構造物に巻回された第1の飽和コイルとを備え、第1の磁性体構造物は、セラミック系軟磁性体材料からなる第1の磁性体部と、金属系軟磁性体材料からなり、第1の磁性体部と磁気結合する第2の磁性体部とを含み、第1の飽和コイルは第2の磁性体部に巻回される。これによれば、第1の飽和コイルに所定の周波数を有する交流電流を流すことにより、磁電変換素子に印加される磁界を交流電流の周波数によって変調することができる。これにより、低周波領域の磁界を高感度に検出することが可能となる。 The magnetic sensor according to the present disclosure comprises a magnetoelectric conversion element, a first magnetic structure that applies a magnetic field to be detected to the magnetoelectric conversion element, and a first saturation coil wound around the first magnetic structure, the first magnetic structure including a first magnetic part made of a ceramic-based soft magnetic material and a second magnetic part made of a metal-based soft magnetic material and magnetically coupled to the first magnetic part, and the first saturation coil is wound around the second magnetic part. With this, by passing an alternating current having a predetermined frequency through the first saturation coil, the magnetic field applied to the magnetoelectric conversion element can be modulated by the frequency of the alternating current. This makes it possible to detect magnetic fields in the low frequency range with high sensitivity.
 上記の磁気センサにおいて、第1の磁性体構造物は、第2の磁性体部を支持する非磁性体部をさらに備え、第1の飽和コイルは、第2の磁性体部及び非磁性体部に巻回されていても構わない。これによれば、第2の磁性体部の機械的強度が低い場合であっても、第1の磁性体構造物全体の機械的強度を十分に確保することが可能となる。 In the above magnetic sensor, the first magnetic structure may further include a non-magnetic part that supports the second magnetic part, and the first saturation coil may be wound around the second magnetic part and the non-magnetic part. This makes it possible to ensure sufficient mechanical strength for the entire first magnetic structure even if the mechanical strength of the second magnetic part is low.
 上記の磁気センサにおいて、第1の磁性体構造物に巻回された第2の飽和コイルをさらに備え、第1の磁性体構造物は、セラミック系軟磁性体材料からなる第3の磁性体部と、金属系軟磁性体材料からなる第4の磁性体部とをさらに含み、第2及び第4の磁性体部の一端が第1の磁性体部と磁気結合し、第2及び第4の磁性体部の他端が第3の磁性体部と磁気結合することにより、第1乃至4の磁性体部が環状構造を有し、第2の飽和コイルは、第4の磁性体部に巻回されていても構わない。これによれば、第1及び第2の飽和コイルによって生じる磁界が環状構造を有する第1乃至4の磁性体部を周回することから、第1及び第2の飽和コイルによって生じる磁界が磁電変換素子に印加されにくくなる。 The magnetic sensor further includes a second saturation coil wound around the first magnetic structure, and the first magnetic structure further includes a third magnetic part made of a ceramic-based soft magnetic material and a fourth magnetic part made of a metal-based soft magnetic material, and one end of the second and fourth magnetic parts is magnetically coupled to the first magnetic part and the other end of the second and fourth magnetic parts is magnetically coupled to the third magnetic part, so that the first to fourth magnetic parts have a ring-shaped structure, and the second saturation coil may be wound around the fourth magnetic part. In this way, the magnetic field generated by the first and second saturation coils circulates around the first to fourth magnetic parts having a ring-shaped structure, making it difficult for the magnetic field generated by the first and second saturation coils to be applied to the magnetoelectric conversion element.
 上記の磁気センサにおいて、磁電変換素子は、第1及び第2の磁性体層を有するセンサチップの主面上に設けられており、磁電変換素子は、第1の磁性体層と第2の磁性体層の間の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置されており、第1の磁性体構造物の第1の磁性体部は、第1の磁性体層と重なっても構わない。これによれば、第1の磁性体構造物によって集磁した磁界を磁電変換素子に効率よく印加することが可能となる。 In the above magnetic sensor, the magnetoelectric conversion element is provided on the main surface of a sensor chip having first and second magnetic layers, and the magnetoelectric conversion element is disposed on a magnetic path formed by a magnetic gap between the first and second magnetic layers, and the first magnetic portion of the first magnetic structure may overlap the first magnetic layer. This makes it possible to efficiently apply the magnetic field collected by the first magnetic structure to the magnetoelectric conversion element.
 上記の磁気センサにおいて、セラミック系軟磁性体材料からなり第2の磁性体層と重なる第2の磁性体構造物と、第2の磁性体構造物に巻回された補償コイルとをさらに備えていても構わない。これによれば、いわゆるクローズドループ制御が可能となる。 The above magnetic sensor may further include a second magnetic structure made of a ceramic soft magnetic material and overlapping the second magnetic layer, and a compensation coil wound around the second magnetic structure. This allows for so-called closed-loop control.
 上記の磁気センサにおいて、センサチップ及び第1の磁性体構造物が搭載された基板をさらに備え、第1の磁性体構造物の第1の磁性体部は、第2の磁性体部が固定される本体部と、本体部の端面から突出する突出部とを有し、突出部は、センサチップの第1の磁性体層と重なるようセンサチップの前記主面を覆い、本体部の端面は、センサチップの主面と直交する側面を覆い、本体部の端面とセンサチップの側面の間には、所定の隙間が形成されていても構わない。これによれば、センサチップと第1の磁性体構造物が干渉しないことから、センサチップの搭載位置を高精度に調整することが可能となる。 The above magnetic sensor further includes a substrate on which a sensor chip and a first magnetic structure are mounted, and the first magnetic part of the first magnetic structure has a main body to which the second magnetic part is fixed and a protrusion protruding from an end face of the main body, the protrusion covering the main surface of the sensor chip so as to overlap the first magnetic layer of the sensor chip, the end face of the main body covering a side surface of the sensor chip perpendicular to the main surface, and a predetermined gap may be formed between the end face of the main body and the side surface of the sensor chip. This prevents interference between the sensor chip and the first magnetic structure, making it possible to adjust the mounting position of the sensor chip with high precision.
 上記の磁気センサにおいて、磁電変換素子は磁気抵抗効果素子であっても構わない。これによれば、小型で高感度な磁気センサを提供することが可能となる。 In the above magnetic sensor, the magnetoelectric conversion element may be a magnetoresistance effect element. This makes it possible to provide a small, highly sensitive magnetic sensor.
1  磁気センサ
5  基板
10,20,30,40  磁性体部
11,51  本体部
11A,51A  端面
12,52  突出部
13,14,33,34  溝
21,41  非磁性体部
21A,41A  支持面
21B,41B  凹部
60  変調回路
61  可変抵抗
100  センサチップ
101~104  側面
105  素子形成面
106  裏面
107,108  絶縁層
111,112  磁性体層
120  補償コイル
C1,C2  飽和コイル
C3  補償コイル
G1,G2  磁気ギャップ
L1,L2  配線
M1,M2  磁性体構造物
R1  磁気抵抗効果素子
T11~T14  端子電極
i  交流電流
1 Magnetic sensor 5 Substrate 10, 20, 30, 40 Magnetic body portion 11, 51 Main body portion 11A, 51A End surface 12, 52 Protrusion portion 13, 14, 33, 34 Groove 21, 41 Non-magnetic body portion 21A, 41A Support surface 21B, 41B Recess 60 Modulation circuit 61 Variable resistor 100 Sensor chip 101 to 104 Side surface 105 Element formation surface 106 Back surface 107, 108 Insulating layer 111, 112 Magnetic body layer 120 Compensation coil C1, C2 Saturation coil C3 Compensation coil G1, G2 Magnetic gap L1, L2 Wiring M1, M2 Magnetic body structure R1 Magnetoresistance effect element T11 to T14 Terminal electrode i AC current

Claims (7)

  1.  磁電変換素子と、
     前記磁電変換素子に検出対象磁界を印加する第1の磁性体構造物と、
     前記第1の磁性体構造物に巻回された第1の飽和コイルと、を備え、
     前記第1の磁性体構造物は、セラミック系軟磁性体材料からなる第1の磁性体部と、金属系軟磁性体材料からなり、前記第1の磁性体部と磁気結合する第2の磁性体部とを含み、
     前記第1の飽和コイルは、前記第2の磁性体部に巻回される、磁気センサ。
    A magnetoelectric conversion element;
    a first magnetic structure that applies a magnetic field to be detected to the magnetoelectric conversion element;
    a first saturating coil wound around the first magnetic structure;
    the first magnetic structure includes a first magnetic body portion made of a ceramic-based soft magnetic material and a second magnetic body portion made of a metal-based soft magnetic material and magnetically coupled to the first magnetic body portion;
    The first saturation coil is wound around the second magnetic material portion.
  2.  前記第1の磁性体構造物は、前記第2の磁性体部を支持する非磁性体部をさらに備え、
     前記第1の飽和コイルは、前記第2の磁性体部及び前記非磁性体部に巻回されている、請求項1に記載の磁気センサ。
    the first magnetic structure further includes a non-magnetic portion supporting the second magnetic portion,
    The magnetic sensor according to claim 1 , wherein the first saturation coil is wound around the second magnetic material portion and the non-magnetic material portion.
  3.  前記第1の磁性体構造物に巻回された第2の飽和コイルをさらに備え、
     前記第1の磁性体構造物は、セラミック系軟磁性体材料からなる第3の磁性体部と、金属系軟磁性体材料からなる第4の磁性体部とをさらに含み、
     前記第2及び第4の磁性体部の一端が前記第1の磁性体部と磁気結合し、前記第2及び第4の磁性体部の他端が前記第3の磁性体部と磁気結合することにより、前記第1乃至4の磁性体部が環状構造を有し、
     前記第2の飽和コイルは、前記第4の磁性体部に巻回される、請求項1に記載の磁気センサ。
    a second saturating coil wound around the first magnetic structure;
    The first magnetic structure further includes a third magnetic body portion made of a ceramic-based soft magnetic material and a fourth magnetic body portion made of a metal-based soft magnetic material,
    one ends of the second and fourth magnetic body parts are magnetically coupled to the first magnetic body part, and the other ends of the second and fourth magnetic body parts are magnetically coupled to the third magnetic body part, so that the first to fourth magnetic body parts have annular structures;
    The magnetic sensor according to claim 1 , wherein the second saturation coil is wound around the fourth magnetic portion.
  4.  前記磁電変換素子は、第1及び第2の磁性体層を有するセンサチップの主面上に設けられており、
     前記磁電変換素子は、前記第1の磁性体層と前記第2の磁性体層の間の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置されており、
     前記第1の磁性体構造物の前記第1の磁性体部は、前記第1の磁性体層と重なる、請求項1に記載の磁気センサ。
    the magnetoelectric conversion element is provided on a main surface of a sensor chip having first and second magnetic layers;
    the magnetoelectric transducer is disposed on a magnetic path formed by a magnetic gap between the first magnetic layer and the second magnetic layer;
    The magnetic sensor according to claim 1 , wherein the first magnetic material portion of the first magnetic material structure overlaps the first magnetic material layer.
  5.  セラミック系軟磁性体材料からなり、前記第2の磁性体層と重なる第2の磁性体構造物と、
     前記第2の磁性体構造物に巻回された補償コイルと、をさらに備える、請求項4に記載の磁気センサ。
    a second magnetic structure made of a ceramic-based soft magnetic material and overlapping the second magnetic layer;
    The magnetic sensor of claim 4 further comprising a compensation coil wound around the second magnetic material structure.
  6.  前記センサチップ及び前記第1の磁性体構造物が搭載された基板をさらに備え、
     前記第1の磁性体構造物の前記第1の磁性体部は、前記第2の磁性体部が固定される本体部と、前記本体部の端面から突出する突出部とを有し、
     前記突出部は、前記センサチップの前記第1の磁性体層と重なるよう前記センサチップの前記主面を覆い、
     前記本体部の前記端面は、前記センサチップの前記主面と直交する側面を覆い、
     前記本体部の前記端面と前記センサチップの前記側面の間には、所定の隙間が形成される、請求項4又は5に記載の磁気センサ。
    The sensor chip and the first magnetic structure are mounted on a substrate.
    The first magnetic body portion of the first magnetic body structure has a main body portion to which the second magnetic body portion is fixed and a protrusion portion protruding from an end surface of the main body portion,
    the protrusion covers the main surface of the sensor chip so as to overlap the first magnetic layer of the sensor chip;
    the end surface of the body covers a side surface of the sensor chip that is perpendicular to the main surface,
    The magnetic sensor according to claim 4 , wherein a predetermined gap is formed between the end surface of the main body and the side surface of the sensor chip.
  7.  前記磁電変換素子は、磁気抵抗効果素子である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the magnetoelectric conversion element is a magnetoresistance effect element.
PCT/JP2023/000007 2023-01-04 Magnetic sensor WO2024147171A1 (en)

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