コイル巻き磁気リング
【課題】磁気リングを垂直ホールの中に電気分解によって堆積する必要のないコイル巻き磁気リングの製造工程を提供する。
【解決手段】磁気リング１７０は、Ｕ形状上部１７２およびＵ形状下部１７４によって形成され、各上部および下部は、２つの垂直アーム１７６、１７８、１８０、１８２を備えている。各垂直アームは、プリント回路基板４のそれぞれのホールの中に挿入され、上部の各アームは、それぞれのホールの中で、下部の対応したアームの上に、水平方向に重ね合わされて、これにより、磁気リングのこれらの２つの部分の間の磁気連続性を確保している。
【解決手段】磁気リング１７０は、Ｕ形状上部１７２およびＵ形状下部１７４によって形成され、各上部および下部は、２つの垂直アーム１７６、１７８、１８０、１８２を備えている。各垂直アームは、プリント回路基板４のそれぞれのホールの中に挿入され、上部の各アームは、それぞれのホールの中で、下部の対応したアームの上に、水平方向に重ね合わされて、これにより、磁気リングのこれらの２つの部分の間の磁気連続性を確保している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル巻き磁気リング、特に、プリント回路基板で作られたコイル巻き磁気リングに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板（ＰＣＢ）は、電気素子のセットの電気接続として使用されるキャリアである。このプリント回路基板は、一般に、層状、または積層板の形をしている。このプリント回路基板は、単一の層、または多層のプリント回路基板として作ることができる。単一層のプリント回路基板は、ただ１つのメタライズ層を有し、このメタライズ層の中に、種々の異なる電気素子を互いに電気的に接続しているプリント導電トラックが存在する。一方、多層プリント回路基板は、複数のメタライズ層を有し、少なくとも２層、また、４層または６層よりも多いことが望ましい。本明細書における以下の記述は、主として、これらの多層プリント回路基板に関するものである。
【０００３】
１つのメタライズ層は、プリント回路基板を形成している複数の層状の板の中の１つの層であり、この中に、１つ以上の導電トラックが作られ、この導電トラックは、種々の異なる電気素子を互いに電気的に接続している。この層は、平坦であり、層状の板の面に平行に広がっている。一般に、メタライズ層は、導電材料（典型的に、銅等の金属）の均一層を堆積させ、その後、この均一層をエッチングして、導電トラックだけを残すことにより得ることができる。
【０００４】
プリント回路基板の異なるメタライズ層は、電気絶縁材料からなっている絶縁層によって、機械的に互いに隔てられている。この絶縁材料は、高い絶縁耐力（典型的には、３ＭＶ／ｍより大きく、また、１０ＭＶ／ｍより大きいことが望ましい）を有する。例えば、電気絶縁材料は、エポキシ樹脂、および／またはグラスファイバーでできている。この絶縁層は、一般的に、他の層と結合された際に粘稠にならない材料からなる強固な板の形をしている。例えば、この絶縁層は、既に非可逆的な熱硬化を経た熱硬化性樹脂からなっている。
【０００５】
多層プリント回路基板の異なる層は、「予備含浸させた」層として公知（一般的には、「プリプレグ」層として公知）の接着層によって、互いに自由度なく結合されている。
【０００６】
予備含浸させた層は、一般的に、布等の強化成分に予備含浸させた、熱硬化性樹脂によって構成されている。樹脂は、典型的にはエポキシ樹脂である。プリント回路基板の製造工程において、熱硬化性樹脂の変性は、非可逆重合を伴うこととなる。この非可逆重合は、予備含浸させた材料を、硬くかつ強固な材料に変換することにより、プリント回路基板の異なる層を非可逆的に結合させる。各変性は、予備含浸させた層が高温に加熱され、高圧で圧縮されたときに行われる。ここで、高温とは、温度１００℃よりも高く、また１５０℃よりも高いことが望ましい。高圧とは、０．３ＭＰａよりも高い圧力であり、典型的には、１ＭＰａよりも高い圧力である。
【０００７】
異なるメタライズ層の導電トラックは、絶縁層を貫通している導電パッドによって電気的に接続することができる。この導電パッドは、一般的に「ヴィアホール」として知られている。ヴィアホールは、通常、層の平面に対して垂直方向に延びている。これらのヴィアホールを作るには、いくつかの異なる方法がある。最も一般的な１つの方法は、１つまたは複数の絶縁層を貫通するホール（孔）を作り、その後、これらのホールの内部壁を、金属でコーティングする方法である。このようにして作られたホールは、メタライズホールと呼ばれる。
【０００８】
ヴィアホールは、プリント回路基板の全ての層を貫通している必要はない。従って、プリント回路基板の１つの外部の面だけに開口しているブラインドホールがある。現在では、また、例えば、ＨＤＩ（高密度集積）技術等の公知の技術によって、「埋め込み」ヴィアホールを作ることも可能である。埋め込みヴィアホールは、プリント回路基板のいずれの外部の面に対しても、開口していない。例えば、埋め込みヴィアホールは、プリント回路基板の中に埋め込まれたメタライズ層の中に作られた導電トラックを、電気的に接続している。
［従来技術］
【０００９】
従来技術のコイル巻き磁気リングは、プリント回路基板と磁気リングとを備えている。プリント回路基板は、
・電気絶縁層によって互いに機械的に隔てられた複数のメタライズ層の、垂直方向に沿ったスタックと、
・第１の垂直巻線軸に沿って延びている少なくとも１つの第１のコイルであって、このコイルの巻線は、それぞれのメタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成され、導電トラックは、電気絶縁層の中の少なくとも１つを貫通しているパッドによって互いに電気的に接続されている、少なくとも１つの第１のコイルと、
・プリント回路基板を１つの側から他の側に交差している第１および第２の垂直ホールであって、第１のホールは、第１の垂直軸に沿って延びている、第１および第２の垂直ホールとを備えている。
【００１０】
上記したコイル巻き磁気リングは、例えば、磁界センサを作るために使用される。
【００１１】
特に、従来のコイル巻き磁気リングでは、磁気リングは、垂直ホールの中に電気分解によって堆積されている。
【００１２】
従来技術は、下記の特許文献から知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】欧州特許第ＥＰ０９１７１６３Ａ２号明細書
【特許文献２】フランス国特許第ＦＲ２３７９２２９Ａ１号明細書
【特許文献３】欧州特許第ＥＰ１１６８３８７Ａ２号明細書
【特許文献４】フランス国特許第ＦＲ２８７７１６３Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許第７３７２２６１号明細書
【特許文献６】国際特許出願第ＷＯ２００８／０１６１９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記で述べたコイル巻き磁気リングの製造工程を改善することを目指している。本発明の１つの目的は、コイル巻き磁気リングであり、この磁気リングは、Ｕ形状上部およびＵ形状下部によって形成され、各上部および下部は、プリント回路基板のそれぞれのホールに挿入された２つの垂直アームを備えている。上部の各アームは、それぞれのホールの中で、対応した下部のアームの上に、水平方向に重ね合わされている。これにより、磁気リングのこれら２つの部分の間の磁気連続性が確立される。
【００１５】
上記のコイル巻き磁気リングにおいては、ホールの中に適合させている２つのＵ状部分によって磁気リングを作ることにより、磁気リングの製造工程が改善される。これは、電気分解の工程によって、この磁気リングを堆積させる必要がないということを意味している。
【００１６】
さらに、この結果、ホールの垂直壁とそれに対向したアームの面との間に間隙が生ずる。この間隙により、プリント回路基板によって磁気リングの上に働く機械応力を低減させることができる。磁気リングに与えられるいかなる機械的応力も、磁気歪によって磁気特性を劣化させる。従って、この種のコイル巻き磁気リングによって、例えば、これを使用した磁界センサの精度を改善することができる。
【００１７】
このコイル巻き磁気リングの実施形態は、次に示す特徴の中の１つ以上を備えることができる。
・垂直アームが重ね合わされている方向に対する横方向寸法（すなわち、メタライズ層の平面に平行な方向への寸法）は、ホールまたはこれらのホールの中に収容されているリジッドガイドの、対応した横方向寸法と比較して、少なくとも５μｍ小さく、これにより、ホールまたはリジッドガイドの垂直壁と、それに対向する磁気リングの垂直面との間に間隙が形成される。
・ホールは、長円形をしており、同じ配列水平軸に沿って延びている。また各「Ｕ」形の部分は、本質的に、巻線軸に平行な垂直平面に沿って延びている。
・下部および上部のアームの重ね合わされた部分の間に電気絶縁材料を挿入することにより、これらのアームを、互いに電気的に絶縁している。
・リングは、第２の垂直巻線軸の周りに巻かれた第２のコイルを有し、この第２のコイルの巻線は、メタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成され、この導電トラックは、電気絶縁層の中の少なくとも１つを貫通しているパッドによって、互いに電気的に接続され、第２のホールは、第２の巻線軸に沿って延びている。また、前記第１および第２のコイルは、
− 第１のメタライズ層の中に作られ、第１の垂直巻線軸の周りに１つの方向に巻かれ、第２の垂直巻線軸の周りに反対の方向に巻かれている第１の導電トラックと、
− 第２のメタライズ層の中に作られ、第１の垂直巻線軸の周りに１つの方向に巻かれ、第２の垂直巻線軸の周りに反対の方向に巻かれている第２の導電トラックと、
− 絶縁層の中の少なくとも１つを貫通し、第１および第２の導電トラックを互いに電気的に接続し、これにより、第１および第２の導電トラックが給電されたときには、電流は、第１のコイルの中では１つの方向に、また第２のコイルの中では反対方向に流れるようにしている、第１のパッドとを備えている。
・第１および第２のメタライズ層の中に作られた第１および第２のコイルの導電トラックを、メタライズ層に平行な平面の中で重ね合わせることにより、Ｘ軸およびＹ軸に関して２つの軸対称性を有するパタンを形成する。これらＸ軸およびＹ軸は、互いに直交し、メタライズ層と平行であり、重ね合わされたメタライズ層のそれぞれの１つまたは複数の導電トラックは、Ｘ軸またはＹ軸に関する軸対称性を有さない。
【００１８】
コイル巻き磁気リングのこれらの実施形態は、更に、以下の利点を有する。
− 大きな（すなわち、５μｍまたは１００μｍより大きい）間隙が存在しているため、磁気リングを組み立てる際に、磁気リングに加えられる機械応力を防ぐことができる。
− 本質的に垂直平面に沿って延びているＵ形状部分を使用することにより、コイル巻き磁気リングを製造している際に、この磁気材料に働く機械応力（折り曲げ応力等）を低減させることができる。
− Ｕ形状部分のアームの間に電気絶縁材料のストリップが存在し、それを介してＵ形状部分のアームが重ね合わされることにより、このコイル巻き磁気リングの渦電流による損失を減少させることができる。
− 各コイルの巻線を、同じ導電トラックによって作ることにより、ヴィアホールの数を低減させ、従って、製造を容易にすることができる。
− 導電トラックが同じ平面の中で重ね合わされたときに、導電トラックが軸対称性を有するパタンを形成するように、これらの導電トラックを配列することにより、これらのコイルによって生成される磁界の均一性を増加させ、また、特別な注意を払わずに作成した従来のコイルと比較して、偏倚を減少させることができる。
【００１９】
本発明は、以下の記述から、より明確に理解されると思う。これらの記述は、添付の図面を参考にして、単に、非限定的な例として示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】磁界センサの斜視図である。
【図２】図１のセンサのコイルを作るための、種々の異なるメタライズ層の上でエッチングされた導電トラックを示す図である。
【図３】図１のセンサのコイルを作るための、種々の異なるメタライズ層の上でエッチングされた導電トラックを示す図である。
【図４】図１のセンサのコイルを作るための、種々の異なるメタライズ層の上でエッチングされた導電トラックを示す図である。
【図５】図１のセンサのコイルを作るための、種々の異なるメタライズ層の上でエッチングされた導電トラックを示す図である。
【図６】図３および図４に示す導電トラックの平面の上での重ね合わせを示す図である。
【図７】図１のセンサの中で使用されているコイル巻き磁気リングの分解図の斜視図である。
【図８】図１のセンサの中で使用されているコイル巻き磁気リングの組立図の斜視図である。
【図９】図７および図８に示すコイル巻き磁気リングの詳細図である。
【図１０】交流電圧発生器の斜視図である。
【図１１】図１０に示す電圧発生器のプリント回路基板の導電トラックを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
各図において、同一の要素には、同一の符号を使用している。
【００２２】
以下において、当業者に公知の特徴および機能については、詳細に記述しない。
【００２３】
図１は、フラックスゲートセンサ２を示す。このセンサ２は、外部磁界Ｔの方向、また必要であれば、強度を測定することができる。更に具体的には、センサ２は、磁界Ｔの３つの独立なＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向への射影に対応した成分ＴX、ＴY、およびＴZを測定する。ここで、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに直交している。Ｚ方向は、垂直な方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は、水平面を規定している。
【００２４】
フラックスゲートセンサは、公知である。フラックスゲートセンサの機能に関しては、例えば、特許文献５に記載されている。従って、本明細書では、本発明の理解に必要な特徴についてだけ、詳細に記述する。
【００２５】
センサ２は、多層プリント回路基板４を有する。典型的には、プリント回路基板４は、２層または５層より多くのメタライズ層を有し、また、１０層より多くのメタライズ層を有することが望ましい。ここでは、プリント回路基板４は、１０層のメタライズ層を有している。図を簡単にするために、図１には、回路４の１つの層だけを示してある。メタライズ層は、Ｚ方向に互いに１層ずつ上に重ねてスタックされている。Ｚ方向の最上層のメタライズ層は、プリント回路基板の上面に対応し、最下層のメタライズ層は、プリント回路基板の下面に対応している。
【００２６】
プリント回路基板４は、水平環状キャビティの中に収容された磁気リング６を有する。この磁気リング６は、プリント回路基板の上面と下面との間に位置している。磁気リング６は、典型的には、静的な比透磁率（すなわち、直流における透磁率）が１０００より大きな、また望ましくは、１０，０００より大きな磁気材料でできている。この磁気材料は、例えば、ミューメタル、または市販品「Ｖｉｔｒｏｖａｃ（登録商標）６０２５」として知られている磁性体金属である。
【００２７】
磁気リング６は、プリント回路基板４とは無関係に製造され、プリント回路基板の製造過程でキャビティの中に挿入される。この目的のために、磁気リング６の横方向寸法（すなわち、この場合には、垂直平面に沿ったリングの寸法）は、キャビティの対応した横方向寸法よりも、少なくとも５μｍ小さく、また、少なくとも１００μｍ小さいことが望ましい。従って、キャビティの壁とキャビティの壁に対向した磁気リング６の面との間に間隙が形成される。この間隙によって、磁気リングは、プリント回路基板４によって機械応力を受けることがない。これにより、センサ２の精度が高くなる。この理由は、磁気リング６に加えられるいずれの機械応力も、磁気歪によって磁気リングの磁気特性を変化させ、従って、磁界Ｔの測定値に対する擾乱が与えられるからである。
【００２８】
ここで、磁気リング６は、Ｘ方向に平行な２つの磁気バー８および９と、Ｙ方向に平行な２つの磁気バー１１および１２とを有する。これらのバーの端部は、磁気材料でできた角によって互いに接続され、磁気リング６が形成されている。
【００２９】
磁気リング６を飽和させるために、プリント回路基板４の中に、４つの励振コイル１４〜１７が作られている。これらの励振コイルには、励振周波数ｆexHで、同じ励振電流ｉexHが流される。典型的には、励振周波数ｆexHは、３００Ｈｚより高く、また、１０ｋＨｚより高いことが望ましい。ここで、コイル１４〜１７は、それぞれ、バー１１、８、１２、および９の周りに巻かれている。
【００３０】
コイル１４〜１７は、互いに直列接続され、電流ｉexHが流されたときに、同じ方向の励振磁界ＢexHを生成する。各コイル１４〜１７は、それぞれ、磁気リング６の上と下に配置されたプリント回路基板の２つのメタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成されている。導電トラックの端部は、垂直ヴィアホールによって互いに接続され、コイル１４〜１７の巻線を形成している。水平軸に沿って延びているこのようなコイルの実施形態は、例えば、特許文献６の中に記載されている。
【００３１】
プリント回路基板４はまた、それぞれ、バー１１、８、１２、および９の周りに巻かれた４つの測定コイル２０〜２３を有し、これらのバーの中の磁界を測定するようになっている。これらのコイル２０〜２３のそれぞれによって測定された磁界の測定値を、それぞれ、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、およびＭ4とする。これらの測定値は、次の関係式で与えられる。
Ｍ1＝ＴY−ＢexH
Ｍ2＝ＴX＋ＢexH
Ｍ3＝ＴY＋ＢexH
Ｍ4＝ＴX−ＢexH
【００３２】
これらの関係は、次に示す条件の下で与えられる。
− 励振磁界ＢexHは、反時計方向に回転する。
− 成分ＴXおよびＴYは、それぞれ、Ｘ方向、およびＹ方向に向いている。
【００３３】
コイル２０〜２３は、それぞれ、励振コイル１４〜１７の周りに巻かれている。これらのコイル２０〜２３は、メタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成されている。これらのメタライズ層は、励振コイルの導電トラックを作るのに使用するメタライズ層の上と下とに位置している。
【００３４】
この実施形態においては、４つの補償コイル２６〜２９もまた、それぞれ、測定コイル２０〜２３の周りに巻かれ、それぞれ、バー１１、８、１２、および９の中の磁界を相殺する。従って、成分ＴXおよびＴYの測定値は、これらのコイル２６〜２９の中を流れる補償電流ｉcHの強度から導出することができる。
【００３５】
これらのコイル２６〜２９は、メタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成される。これらのメタライズ層は、測定コイルの導電トラックを作るのに使用するメタライズ層の上と下とに位置している。
【００３６】
この実施形態は、ゼロ磁界のもとで動作させるので、これにより、Ｘ方向とＹ方向との測定値の間の磁気結合をなくすことができる。この磁気結合は、他の場合には、生ずる可能性がある。
【００３７】
プリント回路基板４はまた、成分ＴZを測定するための垂直コイルを有する。「垂直コイル」という用語は、垂直軸の周りに巻かれて、垂直軸の方向に沿って延びているコイルのことを言っている。これらのコイルについて、図２〜図５を参照して詳細に説明する。図１では、それらを概略的に示している。
【００３８】
具体的には、２つのホール３０および３２が、それぞれ、垂直軸３４および３６に沿って、片側から他の側へ、プリント回路基板４と交わっている。これらのホール３０および３２は、それぞれ、垂直磁気リングのそれぞれのアームを受け入れるようになっている。図を簡単にするために、この垂直磁気リングは、図１には示されていない。
【００３９】
プリント回路基板は、これらのホール３０および３２の周りに、２つの励振コイル３８および３９を備えている。励振コイル３８および３９は、それらに周波数ｆexvの励振電流ｉexvが流れたときに、垂直磁気リングを飽和させることができる、励振磁界Ｂexvを生成することができる。例えば、電流ｉexv、および周波数ｆexvは、それぞれ、電流ｉexH、および周波数ｆexHに等しくすることができる
【００４０】
垂直測定コイル４０は、２つのホール３０および３２の周囲を囲んでいる。このコイル４０は、垂直磁気リングの中の磁界を測定するためのコイルである。
【００４１】
最後に、垂直補償コイル４２もまた、プリント回路基板４の中に作られる。このコイルは、ホール３０および３２の周囲を囲んでいる。上記で述べたように、このコイルは、このコイルに補償電流ｉcvが流れたときに、垂直磁気リングの中の磁界を相殺する機能を有する。
【００４２】
これらのコイル３８、３９、４０、および４２の巻線は、プリント回路基板４のメタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成されている。これらの導電トラックは、垂直ヴィアホールによって互いに接続され、同じコイルの巻線を互いに電気的に接続している。
【００４３】
最後に、センサ２は、電子処理ユニット５０を有する。電子処理ユニット５０は、励振コイルおよび補償コイルに対する給電を制御し、また、測定コイルからの信号を処理して、磁界Ｔの測定値を得ることができる。磁界Ｔの各成分の測定値は、測定コイルの両端における励振周波数の高調波の電圧振幅から得られる。図を簡単にするために、ユニット５０とコイルとの間の電気接続は、図には示していない。
【００４４】
これらのコイル３８、３９、４０、および４２については、図２〜図６を参照して、次に詳細に説明する。
【００４５】
図２〜図５は、それぞれ、上部メタライズ層、偶数番目の中間メタライズ層、奇数番目の中間メタライズ層、および下部メタライズ層の中に作られた導電トラックを示す。上部メタライズ層は、コイル３８〜４０、および４２の上端部を形成する導電トラックを含んでいる。下部メタライズ層は、コイル３８〜４０、および４２の下端部を形成する導電トラックを含んでいる。
【００４６】
中間メタライズ層は、上部メタライズ層と下部メタライズ層との間に位置している。中間メタライズ層は、各コイルの巻線の重要な部分を形成する導電トラックを含んでいる。ここで、中間メタライズ層は、偶数番目のメタライズ層と奇数番目のメタライズ層とが、交互にスタックされている。偶数番目のメタライズ層は、全てが互いに同一のものであり、従って、これらの偶数番目のメタライズ層の中の１つのだけが示されている。同様に、奇数番目のメタライズ層は、全てが互いに同一のものであり、従って、図４を参照して、これらの奇数番目のメタライズ層の中の１つのだけについて、詳細に説明する。中間メタライズ層の数は、２より大きく、さらに４または８より大きいことが望ましい。
【００４７】
これらのメタライズ層の各々は、ホール３０および３２と交わっている。これらの層の断面は、各メタライズ層に関して同一である。ここで、ホール３０および３２は、長円形状をしており、同じ軸５２に沿って延びている。軸５２は、ホール３０、３２に対する対称軸でもある。ホール３０および３２はまた、軸５２に垂直な別の軸５４に関して対称である。軸５２および軸５４は、点Ｏにおいて交わっている。以下の記述では、符号５２および５４は、それらが属するメタライズ層に関わらず、同一の対称軸を示している。
【００４８】
この実施形態においては、各コイル３８、３９、４０、および４２は、下方向コイルと上方向コイルとを含んでいる。下方向コイルと上方向コイルとを使用して１つのコイルを形成することにより、このコイルを、プリント回路基板の同一の面から給電する接続パッドを実現することが可能になる。
【００４９】
下方向コイルは、上面から下面へ下降する方向に、ホール３０、３２の片方または両方の周りに巻かれている。その逆に、上方向コイルは、同じホールの周りに、下面から上面に、上昇する方向に巻かれている。同じコイルの下方向コイルと上方向コイルとは、直列に接続され、それによって、これらのコイルを流れる電流は、ホール３０、３２の片方または両方の周りを、常に同じ方向に取り巻いている。
【００５０】
以下の記述において、「接続された」という用語は、電気接続されている状態を表している。
【００５１】
コイル３８および２９は、それぞれ、ホール３０および３２の周りに、反対の方向に巻かれている。コイル４０および４２は、コイル３８および３９の周りに、従って、ホール３０および３２の周りに巻かれている。コイル４２は、コイル４０の周りに巻かれている。
【００５２】
図２〜図５において、導電トラックの終端に位置する円は、下降ヴィアホールを示している。下降ヴィアホールは、この導電トラックを、直ぐ下のメタライズ層の導電トラックに接続している。一方、導電トラックの終端に位置する塗りつぶしたドットは、上昇ヴィアホールの終端を示している。上昇ヴィアホールは、この導電トラックを、直ぐ上のメタライズ層の導電トラックに接続している。従って、円は、ヴィアホールの上端に対応し、ドットは、この同じヴィアホールの下端に対応している。
【００５３】
図２は、コイル３８および３９に給電するための接続パッド５６および５８を示す。これらのパッドは、どちらも軸５４の上にあって、軸５２の両側に位置している。
【００５４】
上部メタライズ層はまた、接続パッド６０および６２を有し、これらパッドの間に接続された測定コイル４０は、垂直磁気リング内部に存在する磁界を表す電圧を生成する。
【００５５】
この上部メタライズ層はまた、補償コイル４２に給電するための接続パッド６４および６６を有する。
【００５６】
パッド５６は、導電トラック７０によってに下降ヴィアホール６８接続されている。導電トラック７０は、ホール３０の周りを、外部から内部に向かって、時計方向に巻かれている。ここで、このトラックは、ヴィアホール６８に到達する前に複数回周回する巻線を形成している。
【００５７】
パッド５８は、導電トラック７４によって下降ヴィアホール７２に接続されている。導電トラック７４は、点Ｏに関して導電トラック７０と中心対称である。
【００５８】
パッド６０、６２、６４、および６６は、それぞれ、下降ヴィアホール７８、８０、８２、および８４に接続されている。
【００５９】
図３は、偶数番目のメタライズ層を示す。このメタライズ層の中では、コイル３８および３９の下方向コイルの巻線は、単一の導電トラック９０によって形成されている。同様に、コイル３８および２９の上方向コイルの巻線は、単一の導電トラック９２によって形成されている。導電トラック９０は、
− 上昇ヴィアホール９４から出発し、内部から外部へ、時計方向に、ホール３０の周りに巻かれている。
− 下降ヴィアホール９６に向かって、外部から内部へ、反時計方向に、ホール３２の周りに巻かれている。
【００６０】
導電トラック９２は、一定の間隔すなわち距離で、導電トラック９０に沿って延びている。従って、導電トラック９２は、
− 下降ヴィアホール９８から出発し、内部から外部へ、時計方向に、ホール３０の周りに巻かれている。
− 上昇ヴィアホール１００に向かって、外部から内部へ、反時計方向に、ホール３２の周りに巻かれている。
【００６１】
ここで、トラック９０および９２は、それぞれ、ホール３０および３２の周りに複数回周回する巻線を形成している。
【００６２】
このメタライズ層の中では、コイル５０の下方向コイルおよび上方向コイルの巻線は、ただ２つの導電トラック（それぞれ、１０２および１０４）によって形成されている。トラック１０２は、上昇ヴィアホール１０６から下降ヴィアホール１０８まで、外部から内部に向かって、反時計方向に、導電トラック９０および９２の周りに巻かれている。トラック１０４は、下降ヴィアホール１１０から上昇ヴィアホール１１２まで、外部から内部に向かって、反時計方向に、トラック９０および９２の周りに巻かれている。トラック１０２および１０４は、ホール３０および３２の周りに複数回周回する巻線を形成している。
【００６３】
コイル４２の下方向コイルおよび上方向コイルの巻線は、ただ２つの導電トラック（それぞれ、１１４および１１６）だけで形成されている。トラック１１４および１１６は、トラック１０２および１０４の周りに巻かれている。更に具体的には、トラック１１４は、上昇ヴィアホール１１８から下降ヴィアホール１２０に向かって、時計方向に巻かれている。トラック１１６は、上昇ヴィアホール１２４から下降ヴィアホール１２２へ、反時計方向に、トラック１０２および１０４の周りに巻かれている。この例では、トラック１１４および１１６は、それぞれ、このメタライズ層の中で、半周だけの巻線を形成している。
【００６４】
ヴィアホール１０６、１０８、１１０、１１２、１１８、１２０、および１２４は、全て、軸５４の上に配列されている。
【００６５】
このメタライズ層の中の各コイルの上方向コイルおよび下方向コイルの導電トラックは、点Ｏに関して中心対称である。しかし軸対称ではない。
【００６６】
図４は、図３のメタライズ層の直ぐ下に位置する奇数番目のメタライズ層の中に作られた導電トラックを示す。従って、以前の図に示した下降ヴィアホールの終端は、この図でも再び示されている。従って、これらの終端は、同じ符号を有する。
【００６７】
コイル３８および２９の下方向コイルおよび上方向コイルの巻線は、２つの導電トラック１３０および１３２だけで形成されている。導電トラック１３０は、ヴィアホール９６から下降ヴィアホール１３６へと延びている。トラック１３２は、ヴィアホール９８から下降ヴィアホール１３８に向かって延びている。
【００６８】
コイル４０の下方向コイルおよび上方向コイルの巻線は、２つの導電トラック１４０および１４２だけで形成されている。トラック１４０は、ヴィアホール１０８から下降ヴィアホール１４４へと延びている。トラック１４２は、ヴィアホール１１０から下降ヴィアホール１４６へと延びている。
【００６９】
最後に、コイル１４２の下方向コイルおよび上方向コイルの巻線は、２つの導電トラック１５０および１５２だけで形成されている。トラック１５０は、ヴィアホール１２０から下降ヴィアホール１５４まで延びている。またトラック１５２は、ヴィアホール１２２から下降ヴィアホール１５６まで延びている。
【００７０】
トラック１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、および１５２は、軸５２に関する軸対称性から、それぞれ、トラック９２、９０、１０４、１０２、１１６、および１１４から導き出すことができる。トラック１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、および１５２もまた、軸５４に関する軸対称性から、それぞれ、トラック９０、９２、１０２、１０４、１１４、および１１６から導き出すことができる。従って、これらのトラックの構造は、ここでは詳細に記述してはいない。また、図３に示した場合のように、各コイルのトラックは、点Ｏに関して中心対称ではあるが、軸対称ではないという点に注意すべきである。
【００７１】
ヴィアホール１０８、１１０、１２０、１２２、１４４、１４６、１５４、および１５６は、軸５４の上に配列されている。
【００７２】
図５は、下部メタライズ層を示す。下部メタライズ層は、各コイルの下方向コイルおよび上方向コイルを互いに接続するための導電トラックを備えている。ここで、下方向コイルおよび上方向コイルは、互いに接続されており、これにより、下方向コイルおよび上方向コイルが給電されるときには、そこを通る電流は、同一の方向に流れる。説明を簡単にするために、このメタライズ層は、図４に示す奇数番目のメタライズ層の直ぐ下に位置すると仮定する。従って、この図は、上記で述べた下降ヴィアホールの下端を示している。
【００７３】
コイル３８および３９は、導電トラック１６０を含んでいる。導電トラック１６０は、ヴィアホール１３６から出発して、内部から外部に向かって、時計方向に、ホール３０の周りに巻かれている。その後に、ヴィアホール１３８まで、外部から内部に向かって、反時計方向に、ホール３２の周りに巻かれている。このトラック１６０は、点Ｏに関して中心対称性を有する。トラック１６０は、ホール３０、３２の周りに複数回周回する巻線を形成している。
【００７４】
導電トラック１６２は、測定コイル４０のヴィアホール１４４と１４６とを接続している。導電トラック１６４は、補償コイル４２のヴィアホール１５４と１５６とを接続している。
【００７５】
中間メタライズ層のトラック９０、９２、または１３０、１３２は、それら自体は、軸対称性を有することができない。その理由は、これらのトラックは、ホール３０および３２の周りを反対の方向に巻かれているからである。
【００７６】
また、中間メタライズ層の中の、２つの導電トラック１０２、１０４のセット、または２つの導電トラック１４０、１４２のセットも、いずれの軸対称性も有してはいない。実際、下方向コイルおよび上方向コイルのトラックは、同一のメタライズ層の中に作られており、これにより、これらのトラックは、互いにオフセットされる必要がある。この状況はまた、トラック９０および９２、１３０および１３２、１１４および１１６、および、１５０および１５２の場合にも当てはまる。
【００７７】
ここで述べるコイルの目的の１つは、コイルの対称性を増加させて、それぞれのコイルの巻線軸に沿った磁界の均一性を改善することと、理想的なコイルと比較して観測される偏倚を低減することである。この目的のために、ここで説明している、各偶数番目および奇数番目のメタライズ層の導電トラックは、これらの導電トラックが水平面の上で重ね合わされる際に、新しい対称軸が生まれるように配置されている。偶数番目および奇数番目のメタライズ層の重ね合わせは、図６に示されている。この重ね合わせによって、それぞれ、軸５２および軸５４に関する２つの軸対称性が生まれる。これにより、ワイヤコイルと比較した偏倚を低減するとともに、巻線軸に沿った磁界の均一性を増加させることができる。偶数番目および奇数番目のメタライズ層のトラックが重ね合わされている中で、図６は、その中の１つのトラックを示している。
【００７８】
最後に、ここで記載されている特定の場合には、上部メタライズ層の直ぐ下に位置する偶数番目のメタライズ層は、奇数番目のメタライズ層と重ね合わされた際には、完全な軸対称性は有していない。実際、この偶数番目のメタライズ層の中では、ヴィアホール１０６、１１２、１１８、および１２４は、それぞれヴィアホール８０、７８、８４、および８２の終端と対応をとるために、軸５４から僅かにオフセットしている。しかしながら、この偶数番目のメタライズ層を除いて、他の全ての偶数番目の中間メタライズ層は、奇数番目のメタライズ層の中のいずれの１つと重ね合わされる際にも、２つの完全な軸対称性を有する。
【００７９】
図７および図８は、成分ＴZを測定するためのセンサ２のコイル巻き磁気リングを示す。これらの図において、センサ２の他の部分は、図示していない。更に具体的には、このコイル巻き磁気リングは、プリント回路基板４のホール３０および３２の中に収容されている磁気リング１７０を有する。図７は、コイル巻き磁気リングの分解図であり、図８は、この同じコイル巻き磁気リングの組立図である。磁気リング１７０は、Ｕ形状上部１７２およびＵ形状下部１７４から形成されている。これら下部および上部は、それぞれ２つの垂直アーム（それぞれ１７６および１７８と、１８０および１８２）を有し、これらの垂直アームは、水平アーム（それぞれ、１８４および１８６）によって接続され、Ｕ形状の底部を形成している。
【００８０】
部分１７２および１７４は、磁気材料からできた板から切り出され、その磁気材料の静的な比透磁率は、１０００よりも大きく、また１０，０００よりも大きいことが望ましい。例えば、磁気材料は、ミューメタル、または市販品「Ｖｉｔｒｏｖａｃ（登録商標）」６０２５として知られている磁性体金属である。従って、製造時に磁気材料に加えられる機械応力が低減される。特に、これにより、磁気材料をＵ形状に折り曲げる必要がなくなる。部分１７２および１７４は、本質的に、軸５２が通っている垂直ＹＺ平面に沿って延びている。これらの部分１７２、１７４のそれぞれの幅は、この垂直平面上の幅である。部分１７２および１７４の厚さの方向は、この垂直平面に垂直な方向である。厚さは、典型的に、２５０μｍよりも薄く、また、１００μｍまたは２５μｍよりも薄いことが望ましい。
【００８１】
アーム１７６、１７８は、それぞれ、ホール３０および３２に、プリント回路基板４の上面から挿入される。逆に、アーム１８０および１８２は、それぞれ、ホール３０および３２の中に、下面から挿入される。
【００８２】
図３に示すように、この特定の場合には、アーム１７６および１８０は、ホール３０の中で、Ｘ方向に互いに重ね合わされており、これにより磁気連続性が得られる。例えば、アーム１７６および１８０は、それらの垂直方向の長さの１／３より多くの部分が重ね合わされている。アーム１７８、１８２も、ホール３２の中で同様に重ね合わされている。
【００８３】
アームの横方向寸法は、ホールの垂直壁とホールの垂直壁に対向したアームの面との間に間隙を作るために、ホールの対応した横方向寸法より、少なくとも５μｍは小さく、また少なくとも１００μｍ小さいことが望ましい。更に具体的には、アームの横方向寸法は、磁気リング１７０の最も厚い部分とホールの垂直壁との間の間隙Ｊが５μｍより大きくなるように選択される。リング１８０の最も厚い部分は、アームがＸ方向に互いに重ね合わされている場所である。この間隙が存在することによって、磁気リング１７０は機械応力を受けることなく、これにより、センサ２の精度が増加する。
【００８４】
図１０は、磁気リング２０２を動かすことにより交流電圧を生成する電圧発生器２００を示す。ここでは、本発明を理解するため必要な成分だけが示されている。従って、例えば、この発生器の磁気リングまたは電子制御リングを動かす要素は、示されていない。
【００８５】
リング２０２は、互いに反対の極性の磁石をパス２０６に沿って並べた磁石２０４を含んでいる。パス２０６は、垂直回転軸２０８を中心とする水平の円である。２０４Ｎは、Ｎ極が上を向いている磁石を示している。また、２０４Ｓは、Ｓ極が上を向いている磁石を示している。
【００８６】
磁石２０４は、パス２０６全体にわたって、磁石２０４Ｎおよび２０４Ｓが交互に置かれている。１つの磁石２０４Ｓは、それぞれの２つの磁石２０４Ｎの間に置かれている。例えば、パス２０６に沿って、６個よりも多くの数の磁石２０４が設けられている。
【００８７】
電圧発生器はまた、コイル２１２の配列を有し、これにより、各磁石２０４によって生成された磁界を電圧に変換することができる。これらのコイル２１２は、この目的のために、磁石２０４の配列に対向して設置されている。コイル２１２は、パス２０６に沿って、互いに隣同士に配置されている。これらのコイルは、全て同一のコイルであるが、それらは、それらのそれぞれの垂直巻線軸の周りに、時にはある方向、時には別の方向に巻かれている。外部から内部に向かって時計方向に巻かれているコイル２１２は、２１２Ａで示されている。反対方向に巻かれているコイル２１２は、２１２Ｂで示されている。コイル２１２Ａと２１２Ｂとは、パス２０６に沿って交互に配置されている。従って、コイル２１２Ｂは、それぞれのコイル２１２Ａの間に位置している。
【００８８】
コイル２１２の横方向の配置は、コイル２１２Ａが磁石２０４Ｎと対向しているときには、直ぐ隣に隣接した上流および下流のコイル２１２Ｂが、それぞれ、磁石２０４Ｓに対向するようになされている。磁石２０４Ｓは、この磁石２０４Ｎから直ぐ上流および下流に位置している。同様に、コイル２１２Ａが磁石２０４Ｓと対向しているときには、直ぐ隣に隣接した上流および下流のコイル２１２Ｂは、それぞれ、磁石２０４Ｎに対向しており、磁石２０４Ｎは、この磁石２０４Ｓから直ぐ上流および下流に位置している。「下流」および「上流」という用語は、磁石２０４が、コイル２１２に対して軸２０８の周りを回転する、その回転方向Ｓに対するものである。従って、コイル２１２が磁石２０４と対向しているときには、コイル２１２は、本質的に、この磁石の磁束に対して敏感であり、隣接した磁石の磁束に対しては敏感ではない。
【００８９】
各コイルは、多層プリント回路基板２１４の導電トラックによって形成され、２つの層（図１１）が、垂直ヴィアホールによって互いに接続されている。図を簡単にするために、図１０には、プリント回路基板２１４は示していない。
【００９０】
これらの導電トラックは、上部メタライズ層および下部メタライズ層の間に配置されている。
【００９１】
使用する垂直ヴィアホールの数を低減させるために、コイル２１２は、ペアに組み分けされている。各ペアは、コイル２１２Ａと、Ｓ方向の直ぐ隣に隣接したコイル２１２Ｂとを有する。各ペアでは、コイル２１２Ｂは、コイル２１２Ａに対して上流にある。
【００９２】
上部メタライズ層の中では、同じペアのコイル２１２Ａおよび２１２Ｂの巻線は、単一の導電トラック２１６によって形成されている。トラック２１６は、
− 下降ヴィアホールから出発して、内部から外部に向かって、反時計方向に、コイル２１２Ｂの巻線軸の周りに巻かれている。
− 別の上昇ヴィアホールまで、外部から内部に向かって、時計方向に、コイル２１２Ａの巻線軸の周りに巻かれている。
【００９３】
ここで、トラック２１６は、各巻線軸の周りに、複数回周回する巻線を形成している。例えば、トラック２１６は、上記で述べたトラック９０と同じトラックである。
【００９４】
下部メタライズ層の中のコイル２１２Ｂの巻線は、導電トラック２１８によって形成されている。トラック２１８は、上昇ヴィアホールの下端まで、外部から内部に向かって、時計方向に、コイル２１２Ｂの巻線軸の周りに巻かれている。トラック２１８はまた、外部から内部に向かって、時計方向に、直ぐ上流のペアのコイル２１２Ａの巻線軸の周りに巻かれている。
【００９５】
このペアのコイル２１２Ａの下部メタライズ層の中の巻線は、導電トラック２１８によって形成されている。導電トラック２１８はまた、直ぐ下流のペアのコイル２１２Ｂの巻線も形成している。
【００９６】
従って、トラック２１８は、２つの隣接したペアのコイル２１２Ａおよび２１２Ｂの巻線を、同時に形成している。トラック２１８はまた、これらの隣接したペアのコイルを直列に接続し、これにより、１つのコイル２１２の巻線の中を流れる電流は、上部メタライズ層および下部メタライズ層の両方の中で常に同じ方向に回転する。この直列接続によって、各コイルが磁石２０４に対向するときに各コイルによって生成される電圧を加え合わせることが可能になる。トラック２１８の場合も、上記で述べたトラック１３０の場合と同様であるが、ある角度ピッチだけオフセットしている。この角度ピッチは、コイル２１２の連続した２つの垂直巻線軸と中心２０８との間の角度に等しい。
【００９７】
図１１は、プリント回路基板２１４の上部メタライズ層を示す。この図では、ヴィアホールの上端は、円で示されている。これらの上端は、全てが軸２０８を中心とする同じ円の上に配列されている。上部メタライズ層の導電トラック２１６は、軸２２０および２２２に関して２つの軸対称性を有する。軸２２０および２２２は、互いに直交しており、上部メタライズ層の平面に含まれている。
【００９８】
さらに、この実施形態においては、導電トラック２１６および２１８を水平面の上で重ね合わせることにより、回転対称を示すパタンが形成されている。更に具体的には、このパタンは、コイル２１２の連続した２つの垂直巻線軸の間の角度距離に等しい角度ピッチの回転に対して、不変である。
【００９９】
この動作の際には、コイルペアのコイル２１２Ａが磁石２０４Ｎと対向してるときに、コイル２１２Ａは、電圧Ｕを生成する。同時に、同じペアのコイル２１２Ｂは磁石２０４Ｓと対向し、従ってまた、電圧Ｕを生成する。コイル２１２の各ペアの中で、同じ現象が生ずる。コイルのこれらのペアは、直列接続されているので、各ペアによって生成される電圧２Ｕが加算されて、はるかに大きな電圧になる。磁気リング２０２がプリント回路基板２１４に対して相対的に移動すると、これまで磁石２０４Ｎと対向していたコイル２１２は、次の磁石２０４Ｓと対向する位置に動く。従って、このコイル２１２Ａは、全ての他のコイルと同様に、電圧Ｕを生成する。従って、プリント回路基板２１４を磁気リング２０２に対して回転させることにより、交流電圧が生成される。
【０１００】
他の多くの実施形態が可能である。例えば、プリント回路基板の厚さを増大させるために、上記で述べたようにして作られた、複数のプリント回路基板を、１つずつ、垂直方向に積み上げてスタックを作ることができる。このスタックを作る際に、これらのプリント回路基板は、各コイルの巻線の巻く方向を維持するように、互いに接続される。このように、複数の多層プリント回路基板を重ね合わせることにより、磁気リングの長さ／幅比と共に、センサの巻線数を増加させることができる。
【０１０１】
導電トラックは、メタライズ層の中でエッチングによって、またはこのメタライズ層の中で堆積させることによって作ることができる。
【０１０２】
単純化した変形においては、単一の励振コイルを使用して、磁気リング全体の中の励振磁界を生成させることができる。
【０１０３】
種々の異なるコイルを形成する導電トラックは、補償コイル４２の場合について示したように、ホール３０および３２の周りに半周するだけの巻き線で作ることができる。半周とは、巻線軸の周りに１回だけ半周するということである。別の変形では、上方向コイルは省略される。
【０１０４】
プリント回路基板はまた、導電トラックを有する中間メタライズ層を備えている。この場合、導電トラックは、水平面の中で重ね合わされる際に、２つの軸対称性を示さないパタンを有するようにすることもできる
【０１０５】
図２および図５を参照して説明したメタライズ層は、省略することができる。この場合には、コイルとの電気接続は、中間層の上で直接に行うことができる。
【０１０６】
各中間層の中では、トラック９６および９８は、合体させることができる。この場合には、下方向コイルだけのコイルを得られ、かつよい対称性を得ることができる。
【０１０７】
１つの変形として、３層よりも多くのメタライズ層の導電トラックを重ね合わせて、２つの軸対称性を有するパタンを得ることができる。
【０１０８】
軸対称性を有するパタンを形成するために重ね合わせるメタライズ層は、メタライズ層のスタックの中で、互いに直ぐ隣に隣接するメタライズ層である必要はない。
【０１０９】
垂直磁気リングを、平行な２つの磁気バーと置換することができる。これらのバーは、磁気リングの場合とは異なり、大きな空隙によって、磁気的に互いに分離されている。この場合には、励振コイルの巻線は、それぞれ、これらのバーの軸３４および３６の周りに、同じ方向に巻かれている。この構成においても、偶数番目および奇数番目のメタライズ層の導電トラックは、それらが水平面の上で重ね合わされたときに、２つの軸対称性を有するパタンを示すように配置される。
【０１１０】
本明細書の中に記述した励振コイルの具体的な巻き線はまた、これを使用して、水平で平行な巻線軸の周りに巻かれ、これらの軸に沿って延びている励振コイルを実現することができる。上記したように、これにより、水平磁気リングのアームの間、または平行に設置され、互いに磁気的に分離されている水平磁気バーの間に位置する、垂直ヴィアホールの数を減少させることができる。
【０１１１】
コイル巻き磁気コアのＵ形状部分は、ストリップまたはワイヤを折り曲げることにより作ることができる。この場合には、ストリップまたはワイヤは、ホール３０および３２を通って１回以上周回する巻線を形成するように巻かれることが望ましい。
【０１１２】
複数のＵ形状部分を、プリント回路基板の同じ面からホールの中に挿入して、水平方向への磁気リングの厚さを増加させることができる。
【０１１３】
垂直アーム１７６、１７８は、リジッドガイドの中に収容することができる。例えば、このガイドは、２５℃におけるヤング率が、５ＧＰａより大きな、また望ましくは、５０ＧＰａより大きな材料、またはそれらの材料の組み合わせでできている。このリジッドガイドによって、ホール３０、３２の中に垂直アームを挿入するのが容易になる。この場合には、垂直アームとこのガイドとの間の間隙は、上記で述べた垂直アームとホール３０、３２の壁との間の間隙に対応している。このガイドによって、磁気素子のより有効な位置決めも可能になる。このガイドは、典型的には、各垂直アームを受け入れるためにＵ形状の水平断面を有する。
【０１１４】
１つの変形として、Ｕ形状部分のアームの間に誘電体絶縁材料が挿入されている。誘電体絶縁材料は、重ね合わされて、Ｕ形状部分のアームを互いに電気的に分離している。このようにするために、電気絶縁材料からＵ形状部分を切り出して、このＵ形状絶縁部分を、Ｕ形状上部１７２およびＵ形状下部１７４の間に挿入することができる。別の可能な方法は、上部１７２と下部１７４が重なり合う所の外部表面の上に、粘稠液体または接着剤を塗るか、または挿入することである。別の解決策は、アームの表面を電気絶縁性に処理することである。この処理は、「パシベーション」として知られている。
【０１１５】
Ｕ形状部分の垂直アームの中の１つは、コイルが巻かれていないホールの中に収容することもできる
【０１１６】
磁石および巻線２１２が位置しているパスは、必ずしも、円形である必要はない。例えば、１つの変形として、直線であっても良い。
【０１１７】
電圧発生器のプリント回路基板の下部メタライズ層にある巻線は、上部メタライズ層の中に作られている巻線と同じものである必要はない。例えば、下部メタライズ層の中の巻線数は、上部メタライズ層の中の巻線数と比較して、少なくても良いし、多くても良い。
【０１１８】
プリント回路基板２１４は、追加的な巻線が形成されている１つ以上のメタライズ層を備えることができる。
【符号の説明】
【０１１９】
２ フラックスゲート センサ
４ 多層プリント 回路基板
６ 磁気リング
８、９、１１、１２ 磁気バー
１４、１５、１６、１７ 励振コイル
２０、２１、２２、２３ 測定コイル
２６、２７、２８、２９ 補償コイル
３０、３２ ホール
３４、３６ 垂直軸
３８、３９ 励振コイル
４０ 垂直測定コイル
４２ 垂直補償コイル
５０ 電子処理ユニット
５２、５４ 軸
５６、５８、６０、６２、６４、６６ 接続パッド
６８、７２、７８、８０、８２、８４ 下降ヴィアホール
７０、７４ 導電トラック
９０、９２ 導電トラック
９６、９８ 下降ヴィアホール
９４、１００ 上昇ヴィアホール
１０２、１０４、１１４、１１６ 導電トラック
１０６、１１２、１１８、１２４ 上昇ヴィアホール
１０８、１１０、１２０、１２２ 下降ヴィアホール
１３０、１３２ 導電トラック
１３６、１３８ 下降ヴィアホール
１４０、１４２、１５０、１５２ 導電トラック
１４４、１４６、１５４、１５６ 下降ヴィアホール
１６０、１６２、１６４ 導電トラック
１７０ 磁気リング
１７２ Ｕ形状上部
１７４ Ｕ形状下部
１７６、１７８、１８０、１８２ 垂直アーム
１８４、１８６ 水平アーム
２００ 電圧発生器
２０２ 磁気リング
２０４ 磁石
２０４Ｎ Ｎ極が上向きの磁石
２０４Ｓ Ｓ極が上向きの磁石
２０６ パス
２０８ 垂直回転軸
２１２ コイル
２１２Ａ 時計方向巻きコイル
２１２Ｂ 反時計方向巻きコイル
２１４ 多層プリント回路基板
２１６、２１８ 導電トラック
２２０、２２２ 軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル巻き磁気リング、特に、プリント回路基板で作られたコイル巻き磁気リングに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板（ＰＣＢ）は、電気素子のセットの電気接続として使用されるキャリアである。このプリント回路基板は、一般に、層状、または積層板の形をしている。このプリント回路基板は、単一の層、または多層のプリント回路基板として作ることができる。単一層のプリント回路基板は、ただ１つのメタライズ層を有し、このメタライズ層の中に、種々の異なる電気素子を互いに電気的に接続しているプリント導電トラックが存在する。一方、多層プリント回路基板は、複数のメタライズ層を有し、少なくとも２層、また、４層または６層よりも多いことが望ましい。本明細書における以下の記述は、主として、これらの多層プリント回路基板に関するものである。
【０００３】
１つのメタライズ層は、プリント回路基板を形成している複数の層状の板の中の１つの層であり、この中に、１つ以上の導電トラックが作られ、この導電トラックは、種々の異なる電気素子を互いに電気的に接続している。この層は、平坦であり、層状の板の面に平行に広がっている。一般に、メタライズ層は、導電材料（典型的に、銅等の金属）の均一層を堆積させ、その後、この均一層をエッチングして、導電トラックだけを残すことにより得ることができる。
【０００４】
プリント回路基板の異なるメタライズ層は、電気絶縁材料からなっている絶縁層によって、機械的に互いに隔てられている。この絶縁材料は、高い絶縁耐力（典型的には、３ＭＶ／ｍより大きく、また、１０ＭＶ／ｍより大きいことが望ましい）を有する。例えば、電気絶縁材料は、エポキシ樹脂、および／またはグラスファイバーでできている。この絶縁層は、一般的に、他の層と結合された際に粘稠にならない材料からなる強固な板の形をしている。例えば、この絶縁層は、既に非可逆的な熱硬化を経た熱硬化性樹脂からなっている。
【０００５】
多層プリント回路基板の異なる層は、「予備含浸させた」層として公知（一般的には、「プリプレグ」層として公知）の接着層によって、互いに自由度なく結合されている。
【０００６】
予備含浸させた層は、一般的に、布等の強化成分に予備含浸させた、熱硬化性樹脂によって構成されている。樹脂は、典型的にはエポキシ樹脂である。プリント回路基板の製造工程において、熱硬化性樹脂の変性は、非可逆重合を伴うこととなる。この非可逆重合は、予備含浸させた材料を、硬くかつ強固な材料に変換することにより、プリント回路基板の異なる層を非可逆的に結合させる。各変性は、予備含浸させた層が高温に加熱され、高圧で圧縮されたときに行われる。ここで、高温とは、温度１００℃よりも高く、また１５０℃よりも高いことが望ましい。高圧とは、０．３ＭＰａよりも高い圧力であり、典型的には、１ＭＰａよりも高い圧力である。
【０００７】
異なるメタライズ層の導電トラックは、絶縁層を貫通している導電パッドによって電気的に接続することができる。この導電パッドは、一般的に「ヴィアホール」として知られている。ヴィアホールは、通常、層の平面に対して垂直方向に延びている。これらのヴィアホールを作るには、いくつかの異なる方法がある。最も一般的な１つの方法は、１つまたは複数の絶縁層を貫通するホール（孔）を作り、その後、これらのホールの内部壁を、金属でコーティングする方法である。このようにして作られたホールは、メタライズホールと呼ばれる。
【０００８】
ヴィアホールは、プリント回路基板の全ての層を貫通している必要はない。従って、プリント回路基板の１つの外部の面だけに開口しているブラインドホールがある。現在では、また、例えば、ＨＤＩ（高密度集積）技術等の公知の技術によって、「埋め込み」ヴィアホールを作ることも可能である。埋め込みヴィアホールは、プリント回路基板のいずれの外部の面に対しても、開口していない。例えば、埋め込みヴィアホールは、プリント回路基板の中に埋め込まれたメタライズ層の中に作られた導電トラックを、電気的に接続している。
［従来技術］
【０００９】
従来技術のコイル巻き磁気リングは、プリント回路基板と磁気リングとを備えている。プリント回路基板は、
・電気絶縁層によって互いに機械的に隔てられた複数のメタライズ層の、垂直方向に沿ったスタックと、
・第１の垂直巻線軸に沿って延びている少なくとも１つの第１のコイルであって、このコイルの巻線は、それぞれのメタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成され、導電トラックは、電気絶縁層の中の少なくとも１つを貫通しているパッドによって互いに電気的に接続されている、少なくとも１つの第１のコイルと、
・プリント回路基板を１つの側から他の側に交差している第１および第２の垂直ホールであって、第１のホールは、第１の垂直軸に沿って延びている、第１および第２の垂直ホールとを備えている。
【００１０】
上記したコイル巻き磁気リングは、例えば、磁界センサを作るために使用される。
【００１１】
特に、従来のコイル巻き磁気リングでは、磁気リングは、垂直ホールの中に電気分解によって堆積されている。
【００１２】
従来技術は、下記の特許文献から知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】欧州特許第ＥＰ０９１７１６３Ａ２号明細書
【特許文献２】フランス国特許第ＦＲ２３７９２２９Ａ１号明細書
【特許文献３】欧州特許第ＥＰ１１６８３８７Ａ２号明細書
【特許文献４】フランス国特許第ＦＲ２８７７１６３Ａ１号明細書
【特許文献５】米国特許第７３７２２６１号明細書
【特許文献６】国際特許出願第ＷＯ２００８／０１６１９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記で述べたコイル巻き磁気リングの製造工程を改善することを目指している。本発明の１つの目的は、コイル巻き磁気リングであり、この磁気リングは、Ｕ形状上部およびＵ形状下部によって形成され、各上部および下部は、プリント回路基板のそれぞれのホールに挿入された２つの垂直アームを備えている。上部の各アームは、それぞれのホールの中で、対応した下部のアームの上に、水平方向に重ね合わされている。これにより、磁気リングのこれら２つの部分の間の磁気連続性が確立される。
【００１５】
上記のコイル巻き磁気リングにおいては、ホールの中に適合させている２つのＵ状部分によって磁気リングを作ることにより、磁気リングの製造工程が改善される。これは、電気分解の工程によって、この磁気リングを堆積させる必要がないということを意味している。
【００１６】
さらに、この結果、ホールの垂直壁とそれに対向したアームの面との間に間隙が生ずる。この間隙により、プリント回路基板によって磁気リングの上に働く機械応力を低減させることができる。磁気リングに与えられるいかなる機械的応力も、磁気歪によって磁気特性を劣化させる。従って、この種のコイル巻き磁気リングによって、例えば、これを使用した磁界センサの精度を改善することができる。
【００１７】
このコイル巻き磁気リングの実施形態は、次に示す特徴の中の１つ以上を備えることができる。
・垂直アームが重ね合わされている方向に対する横方向寸法（すなわち、メタライズ層の平面に平行な方向への寸法）は、ホールまたはこれらのホールの中に収容されているリジッドガイドの、対応した横方向寸法と比較して、少なくとも５μｍ小さく、これにより、ホールまたはリジッドガイドの垂直壁と、それに対向する磁気リングの垂直面との間に間隙が形成される。
・ホールは、長円形をしており、同じ配列水平軸に沿って延びている。また各「Ｕ」形の部分は、本質的に、巻線軸に平行な垂直平面に沿って延びている。
・下部および上部のアームの重ね合わされた部分の間に電気絶縁材料を挿入することにより、これらのアームを、互いに電気的に絶縁している。
・リングは、第２の垂直巻線軸の周りに巻かれた第２のコイルを有し、この第２のコイルの巻線は、メタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成され、この導電トラックは、電気絶縁層の中の少なくとも１つを貫通しているパッドによって、互いに電気的に接続され、第２のホールは、第２の巻線軸に沿って延びている。また、前記第１および第２のコイルは、
− 第１のメタライズ層の中に作られ、第１の垂直巻線軸の周りに１つの方向に巻かれ、第２の垂直巻線軸の周りに反対の方向に巻かれている第１の導電トラックと、
− 第２のメタライズ層の中に作られ、第１の垂直巻線軸の周りに１つの方向に巻かれ、第２の垂直巻線軸の周りに反対の方向に巻かれている第２の導電トラックと、
− 絶縁層の中の少なくとも１つを貫通し、第１および第２の導電トラックを互いに電気的に接続し、これにより、第１および第２の導電トラックが給電されたときには、電流は、第１のコイルの中では１つの方向に、また第２のコイルの中では反対方向に流れるようにしている、第１のパッドとを備えている。
・第１および第２のメタライズ層の中に作られた第１および第２のコイルの導電トラックを、メタライズ層に平行な平面の中で重ね合わせることにより、Ｘ軸およびＹ軸に関して２つの軸対称性を有するパタンを形成する。これらＸ軸およびＹ軸は、互いに直交し、メタライズ層と平行であり、重ね合わされたメタライズ層のそれぞれの１つまたは複数の導電トラックは、Ｘ軸またはＹ軸に関する軸対称性を有さない。
【００１８】
コイル巻き磁気リングのこれらの実施形態は、更に、以下の利点を有する。
− 大きな（すなわち、５μｍまたは１００μｍより大きい）間隙が存在しているため、磁気リングを組み立てる際に、磁気リングに加えられる機械応力を防ぐことができる。
− 本質的に垂直平面に沿って延びているＵ形状部分を使用することにより、コイル巻き磁気リングを製造している際に、この磁気材料に働く機械応力（折り曲げ応力等）を低減させることができる。
− Ｕ形状部分のアームの間に電気絶縁材料のストリップが存在し、それを介してＵ形状部分のアームが重ね合わされることにより、このコイル巻き磁気リングの渦電流による損失を減少させることができる。
− 各コイルの巻線を、同じ導電トラックによって作ることにより、ヴィアホールの数を低減させ、従って、製造を容易にすることができる。
− 導電トラックが同じ平面の中で重ね合わされたときに、導電トラックが軸対称性を有するパタンを形成するように、これらの導電トラックを配列することにより、これらのコイルによって生成される磁界の均一性を増加させ、また、特別な注意を払わずに作成した従来のコイルと比較して、偏倚を減少させることができる。
【００１９】
本発明は、以下の記述から、より明確に理解されると思う。これらの記述は、添付の図面を参考にして、単に、非限定的な例として示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】磁界センサの斜視図である。
【図２】図１のセンサのコイルを作るための、種々の異なるメタライズ層の上でエッチングされた導電トラックを示す図である。
【図３】図１のセンサのコイルを作るための、種々の異なるメタライズ層の上でエッチングされた導電トラックを示す図である。
【図４】図１のセンサのコイルを作るための、種々の異なるメタライズ層の上でエッチングされた導電トラックを示す図である。
【図５】図１のセンサのコイルを作るための、種々の異なるメタライズ層の上でエッチングされた導電トラックを示す図である。
【図６】図３および図４に示す導電トラックの平面の上での重ね合わせを示す図である。
【図７】図１のセンサの中で使用されているコイル巻き磁気リングの分解図の斜視図である。
【図８】図１のセンサの中で使用されているコイル巻き磁気リングの組立図の斜視図である。
【図９】図７および図８に示すコイル巻き磁気リングの詳細図である。
【図１０】交流電圧発生器の斜視図である。
【図１１】図１０に示す電圧発生器のプリント回路基板の導電トラックを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
各図において、同一の要素には、同一の符号を使用している。
【００２２】
以下において、当業者に公知の特徴および機能については、詳細に記述しない。
【００２３】
図１は、フラックスゲートセンサ２を示す。このセンサ２は、外部磁界Ｔの方向、また必要であれば、強度を測定することができる。更に具体的には、センサ２は、磁界Ｔの３つの独立なＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向への射影に対応した成分ＴX、ＴY、およびＴZを測定する。ここで、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに直交している。Ｚ方向は、垂直な方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は、水平面を規定している。
【００２４】
フラックスゲートセンサは、公知である。フラックスゲートセンサの機能に関しては、例えば、特許文献５に記載されている。従って、本明細書では、本発明の理解に必要な特徴についてだけ、詳細に記述する。
【００２５】
センサ２は、多層プリント回路基板４を有する。典型的には、プリント回路基板４は、２層または５層より多くのメタライズ層を有し、また、１０層より多くのメタライズ層を有することが望ましい。ここでは、プリント回路基板４は、１０層のメタライズ層を有している。図を簡単にするために、図１には、回路４の１つの層だけを示してある。メタライズ層は、Ｚ方向に互いに１層ずつ上に重ねてスタックされている。Ｚ方向の最上層のメタライズ層は、プリント回路基板の上面に対応し、最下層のメタライズ層は、プリント回路基板の下面に対応している。
【００２６】
プリント回路基板４は、水平環状キャビティの中に収容された磁気リング６を有する。この磁気リング６は、プリント回路基板の上面と下面との間に位置している。磁気リング６は、典型的には、静的な比透磁率（すなわち、直流における透磁率）が１０００より大きな、また望ましくは、１０，０００より大きな磁気材料でできている。この磁気材料は、例えば、ミューメタル、または市販品「Ｖｉｔｒｏｖａｃ（登録商標）６０２５」として知られている磁性体金属である。
【００２７】
磁気リング６は、プリント回路基板４とは無関係に製造され、プリント回路基板の製造過程でキャビティの中に挿入される。この目的のために、磁気リング６の横方向寸法（すなわち、この場合には、垂直平面に沿ったリングの寸法）は、キャビティの対応した横方向寸法よりも、少なくとも５μｍ小さく、また、少なくとも１００μｍ小さいことが望ましい。従って、キャビティの壁とキャビティの壁に対向した磁気リング６の面との間に間隙が形成される。この間隙によって、磁気リングは、プリント回路基板４によって機械応力を受けることがない。これにより、センサ２の精度が高くなる。この理由は、磁気リング６に加えられるいずれの機械応力も、磁気歪によって磁気リングの磁気特性を変化させ、従って、磁界Ｔの測定値に対する擾乱が与えられるからである。
【００２８】
ここで、磁気リング６は、Ｘ方向に平行な２つの磁気バー８および９と、Ｙ方向に平行な２つの磁気バー１１および１２とを有する。これらのバーの端部は、磁気材料でできた角によって互いに接続され、磁気リング６が形成されている。
【００２９】
磁気リング６を飽和させるために、プリント回路基板４の中に、４つの励振コイル１４〜１７が作られている。これらの励振コイルには、励振周波数ｆexHで、同じ励振電流ｉexHが流される。典型的には、励振周波数ｆexHは、３００Ｈｚより高く、また、１０ｋＨｚより高いことが望ましい。ここで、コイル１４〜１７は、それぞれ、バー１１、８、１２、および９の周りに巻かれている。
【００３０】
コイル１４〜１７は、互いに直列接続され、電流ｉexHが流されたときに、同じ方向の励振磁界ＢexHを生成する。各コイル１４〜１７は、それぞれ、磁気リング６の上と下に配置されたプリント回路基板の２つのメタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成されている。導電トラックの端部は、垂直ヴィアホールによって互いに接続され、コイル１４〜１７の巻線を形成している。水平軸に沿って延びているこのようなコイルの実施形態は、例えば、特許文献６の中に記載されている。
【００３１】
プリント回路基板４はまた、それぞれ、バー１１、８、１２、および９の周りに巻かれた４つの測定コイル２０〜２３を有し、これらのバーの中の磁界を測定するようになっている。これらのコイル２０〜２３のそれぞれによって測定された磁界の測定値を、それぞれ、Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、およびＭ4とする。これらの測定値は、次の関係式で与えられる。
Ｍ1＝ＴY−ＢexH
Ｍ2＝ＴX＋ＢexH
Ｍ3＝ＴY＋ＢexH
Ｍ4＝ＴX−ＢexH
【００３２】
これらの関係は、次に示す条件の下で与えられる。
− 励振磁界ＢexHは、反時計方向に回転する。
− 成分ＴXおよびＴYは、それぞれ、Ｘ方向、およびＹ方向に向いている。
【００３３】
コイル２０〜２３は、それぞれ、励振コイル１４〜１７の周りに巻かれている。これらのコイル２０〜２３は、メタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成されている。これらのメタライズ層は、励振コイルの導電トラックを作るのに使用するメタライズ層の上と下とに位置している。
【００３４】
この実施形態においては、４つの補償コイル２６〜２９もまた、それぞれ、測定コイル２０〜２３の周りに巻かれ、それぞれ、バー１１、８、１２、および９の中の磁界を相殺する。従って、成分ＴXおよびＴYの測定値は、これらのコイル２６〜２９の中を流れる補償電流ｉcHの強度から導出することができる。
【００３５】
これらのコイル２６〜２９は、メタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成される。これらのメタライズ層は、測定コイルの導電トラックを作るのに使用するメタライズ層の上と下とに位置している。
【００３６】
この実施形態は、ゼロ磁界のもとで動作させるので、これにより、Ｘ方向とＹ方向との測定値の間の磁気結合をなくすことができる。この磁気結合は、他の場合には、生ずる可能性がある。
【００３７】
プリント回路基板４はまた、成分ＴZを測定するための垂直コイルを有する。「垂直コイル」という用語は、垂直軸の周りに巻かれて、垂直軸の方向に沿って延びているコイルのことを言っている。これらのコイルについて、図２〜図５を参照して詳細に説明する。図１では、それらを概略的に示している。
【００３８】
具体的には、２つのホール３０および３２が、それぞれ、垂直軸３４および３６に沿って、片側から他の側へ、プリント回路基板４と交わっている。これらのホール３０および３２は、それぞれ、垂直磁気リングのそれぞれのアームを受け入れるようになっている。図を簡単にするために、この垂直磁気リングは、図１には示されていない。
【００３９】
プリント回路基板は、これらのホール３０および３２の周りに、２つの励振コイル３８および３９を備えている。励振コイル３８および３９は、それらに周波数ｆexvの励振電流ｉexvが流れたときに、垂直磁気リングを飽和させることができる、励振磁界Ｂexvを生成することができる。例えば、電流ｉexv、および周波数ｆexvは、それぞれ、電流ｉexH、および周波数ｆexHに等しくすることができる
【００４０】
垂直測定コイル４０は、２つのホール３０および３２の周囲を囲んでいる。このコイル４０は、垂直磁気リングの中の磁界を測定するためのコイルである。
【００４１】
最後に、垂直補償コイル４２もまた、プリント回路基板４の中に作られる。このコイルは、ホール３０および３２の周囲を囲んでいる。上記で述べたように、このコイルは、このコイルに補償電流ｉcvが流れたときに、垂直磁気リングの中の磁界を相殺する機能を有する。
【００４２】
これらのコイル３８、３９、４０、および４２の巻線は、プリント回路基板４のメタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成されている。これらの導電トラックは、垂直ヴィアホールによって互いに接続され、同じコイルの巻線を互いに電気的に接続している。
【００４３】
最後に、センサ２は、電子処理ユニット５０を有する。電子処理ユニット５０は、励振コイルおよび補償コイルに対する給電を制御し、また、測定コイルからの信号を処理して、磁界Ｔの測定値を得ることができる。磁界Ｔの各成分の測定値は、測定コイルの両端における励振周波数の高調波の電圧振幅から得られる。図を簡単にするために、ユニット５０とコイルとの間の電気接続は、図には示していない。
【００４４】
これらのコイル３８、３９、４０、および４２については、図２〜図６を参照して、次に詳細に説明する。
【００４５】
図２〜図５は、それぞれ、上部メタライズ層、偶数番目の中間メタライズ層、奇数番目の中間メタライズ層、および下部メタライズ層の中に作られた導電トラックを示す。上部メタライズ層は、コイル３８〜４０、および４２の上端部を形成する導電トラックを含んでいる。下部メタライズ層は、コイル３８〜４０、および４２の下端部を形成する導電トラックを含んでいる。
【００４６】
中間メタライズ層は、上部メタライズ層と下部メタライズ層との間に位置している。中間メタライズ層は、各コイルの巻線の重要な部分を形成する導電トラックを含んでいる。ここで、中間メタライズ層は、偶数番目のメタライズ層と奇数番目のメタライズ層とが、交互にスタックされている。偶数番目のメタライズ層は、全てが互いに同一のものであり、従って、これらの偶数番目のメタライズ層の中の１つのだけが示されている。同様に、奇数番目のメタライズ層は、全てが互いに同一のものであり、従って、図４を参照して、これらの奇数番目のメタライズ層の中の１つのだけについて、詳細に説明する。中間メタライズ層の数は、２より大きく、さらに４または８より大きいことが望ましい。
【００４７】
これらのメタライズ層の各々は、ホール３０および３２と交わっている。これらの層の断面は、各メタライズ層に関して同一である。ここで、ホール３０および３２は、長円形状をしており、同じ軸５２に沿って延びている。軸５２は、ホール３０、３２に対する対称軸でもある。ホール３０および３２はまた、軸５２に垂直な別の軸５４に関して対称である。軸５２および軸５４は、点Ｏにおいて交わっている。以下の記述では、符号５２および５４は、それらが属するメタライズ層に関わらず、同一の対称軸を示している。
【００４８】
この実施形態においては、各コイル３８、３９、４０、および４２は、下方向コイルと上方向コイルとを含んでいる。下方向コイルと上方向コイルとを使用して１つのコイルを形成することにより、このコイルを、プリント回路基板の同一の面から給電する接続パッドを実現することが可能になる。
【００４９】
下方向コイルは、上面から下面へ下降する方向に、ホール３０、３２の片方または両方の周りに巻かれている。その逆に、上方向コイルは、同じホールの周りに、下面から上面に、上昇する方向に巻かれている。同じコイルの下方向コイルと上方向コイルとは、直列に接続され、それによって、これらのコイルを流れる電流は、ホール３０、３２の片方または両方の周りを、常に同じ方向に取り巻いている。
【００５０】
以下の記述において、「接続された」という用語は、電気接続されている状態を表している。
【００５１】
コイル３８および２９は、それぞれ、ホール３０および３２の周りに、反対の方向に巻かれている。コイル４０および４２は、コイル３８および３９の周りに、従って、ホール３０および３２の周りに巻かれている。コイル４２は、コイル４０の周りに巻かれている。
【００５２】
図２〜図５において、導電トラックの終端に位置する円は、下降ヴィアホールを示している。下降ヴィアホールは、この導電トラックを、直ぐ下のメタライズ層の導電トラックに接続している。一方、導電トラックの終端に位置する塗りつぶしたドットは、上昇ヴィアホールの終端を示している。上昇ヴィアホールは、この導電トラックを、直ぐ上のメタライズ層の導電トラックに接続している。従って、円は、ヴィアホールの上端に対応し、ドットは、この同じヴィアホールの下端に対応している。
【００５３】
図２は、コイル３８および３９に給電するための接続パッド５６および５８を示す。これらのパッドは、どちらも軸５４の上にあって、軸５２の両側に位置している。
【００５４】
上部メタライズ層はまた、接続パッド６０および６２を有し、これらパッドの間に接続された測定コイル４０は、垂直磁気リング内部に存在する磁界を表す電圧を生成する。
【００５５】
この上部メタライズ層はまた、補償コイル４２に給電するための接続パッド６４および６６を有する。
【００５６】
パッド５６は、導電トラック７０によってに下降ヴィアホール６８接続されている。導電トラック７０は、ホール３０の周りを、外部から内部に向かって、時計方向に巻かれている。ここで、このトラックは、ヴィアホール６８に到達する前に複数回周回する巻線を形成している。
【００５７】
パッド５８は、導電トラック７４によって下降ヴィアホール７２に接続されている。導電トラック７４は、点Ｏに関して導電トラック７０と中心対称である。
【００５８】
パッド６０、６２、６４、および６６は、それぞれ、下降ヴィアホール７８、８０、８２、および８４に接続されている。
【００５９】
図３は、偶数番目のメタライズ層を示す。このメタライズ層の中では、コイル３８および３９の下方向コイルの巻線は、単一の導電トラック９０によって形成されている。同様に、コイル３８および２９の上方向コイルの巻線は、単一の導電トラック９２によって形成されている。導電トラック９０は、
− 上昇ヴィアホール９４から出発し、内部から外部へ、時計方向に、ホール３０の周りに巻かれている。
− 下降ヴィアホール９６に向かって、外部から内部へ、反時計方向に、ホール３２の周りに巻かれている。
【００６０】
導電トラック９２は、一定の間隔すなわち距離で、導電トラック９０に沿って延びている。従って、導電トラック９２は、
− 下降ヴィアホール９８から出発し、内部から外部へ、時計方向に、ホール３０の周りに巻かれている。
− 上昇ヴィアホール１００に向かって、外部から内部へ、反時計方向に、ホール３２の周りに巻かれている。
【００６１】
ここで、トラック９０および９２は、それぞれ、ホール３０および３２の周りに複数回周回する巻線を形成している。
【００６２】
このメタライズ層の中では、コイル５０の下方向コイルおよび上方向コイルの巻線は、ただ２つの導電トラック（それぞれ、１０２および１０４）によって形成されている。トラック１０２は、上昇ヴィアホール１０６から下降ヴィアホール１０８まで、外部から内部に向かって、反時計方向に、導電トラック９０および９２の周りに巻かれている。トラック１０４は、下降ヴィアホール１１０から上昇ヴィアホール１１２まで、外部から内部に向かって、反時計方向に、トラック９０および９２の周りに巻かれている。トラック１０２および１０４は、ホール３０および３２の周りに複数回周回する巻線を形成している。
【００６３】
コイル４２の下方向コイルおよび上方向コイルの巻線は、ただ２つの導電トラック（それぞれ、１１４および１１６）だけで形成されている。トラック１１４および１１６は、トラック１０２および１０４の周りに巻かれている。更に具体的には、トラック１１４は、上昇ヴィアホール１１８から下降ヴィアホール１２０に向かって、時計方向に巻かれている。トラック１１６は、上昇ヴィアホール１２４から下降ヴィアホール１２２へ、反時計方向に、トラック１０２および１０４の周りに巻かれている。この例では、トラック１１４および１１６は、それぞれ、このメタライズ層の中で、半周だけの巻線を形成している。
【００６４】
ヴィアホール１０６、１０８、１１０、１１２、１１８、１２０、および１２４は、全て、軸５４の上に配列されている。
【００６５】
このメタライズ層の中の各コイルの上方向コイルおよび下方向コイルの導電トラックは、点Ｏに関して中心対称である。しかし軸対称ではない。
【００６６】
図４は、図３のメタライズ層の直ぐ下に位置する奇数番目のメタライズ層の中に作られた導電トラックを示す。従って、以前の図に示した下降ヴィアホールの終端は、この図でも再び示されている。従って、これらの終端は、同じ符号を有する。
【００６７】
コイル３８および２９の下方向コイルおよび上方向コイルの巻線は、２つの導電トラック１３０および１３２だけで形成されている。導電トラック１３０は、ヴィアホール９６から下降ヴィアホール１３６へと延びている。トラック１３２は、ヴィアホール９８から下降ヴィアホール１３８に向かって延びている。
【００６８】
コイル４０の下方向コイルおよび上方向コイルの巻線は、２つの導電トラック１４０および１４２だけで形成されている。トラック１４０は、ヴィアホール１０８から下降ヴィアホール１４４へと延びている。トラック１４２は、ヴィアホール１１０から下降ヴィアホール１４６へと延びている。
【００６９】
最後に、コイル１４２の下方向コイルおよび上方向コイルの巻線は、２つの導電トラック１５０および１５２だけで形成されている。トラック１５０は、ヴィアホール１２０から下降ヴィアホール１５４まで延びている。またトラック１５２は、ヴィアホール１２２から下降ヴィアホール１５６まで延びている。
【００７０】
トラック１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、および１５２は、軸５２に関する軸対称性から、それぞれ、トラック９２、９０、１０４、１０２、１１６、および１１４から導き出すことができる。トラック１３０、１３２、１４０、１４２、１５０、および１５２もまた、軸５４に関する軸対称性から、それぞれ、トラック９０、９２、１０２、１０４、１１４、および１１６から導き出すことができる。従って、これらのトラックの構造は、ここでは詳細に記述してはいない。また、図３に示した場合のように、各コイルのトラックは、点Ｏに関して中心対称ではあるが、軸対称ではないという点に注意すべきである。
【００７１】
ヴィアホール１０８、１１０、１２０、１２２、１４４、１４６、１５４、および１５６は、軸５４の上に配列されている。
【００７２】
図５は、下部メタライズ層を示す。下部メタライズ層は、各コイルの下方向コイルおよび上方向コイルを互いに接続するための導電トラックを備えている。ここで、下方向コイルおよび上方向コイルは、互いに接続されており、これにより、下方向コイルおよび上方向コイルが給電されるときには、そこを通る電流は、同一の方向に流れる。説明を簡単にするために、このメタライズ層は、図４に示す奇数番目のメタライズ層の直ぐ下に位置すると仮定する。従って、この図は、上記で述べた下降ヴィアホールの下端を示している。
【００７３】
コイル３８および３９は、導電トラック１６０を含んでいる。導電トラック１６０は、ヴィアホール１３６から出発して、内部から外部に向かって、時計方向に、ホール３０の周りに巻かれている。その後に、ヴィアホール１３８まで、外部から内部に向かって、反時計方向に、ホール３２の周りに巻かれている。このトラック１６０は、点Ｏに関して中心対称性を有する。トラック１６０は、ホール３０、３２の周りに複数回周回する巻線を形成している。
【００７４】
導電トラック１６２は、測定コイル４０のヴィアホール１４４と１４６とを接続している。導電トラック１６４は、補償コイル４２のヴィアホール１５４と１５６とを接続している。
【００７５】
中間メタライズ層のトラック９０、９２、または１３０、１３２は、それら自体は、軸対称性を有することができない。その理由は、これらのトラックは、ホール３０および３２の周りを反対の方向に巻かれているからである。
【００７６】
また、中間メタライズ層の中の、２つの導電トラック１０２、１０４のセット、または２つの導電トラック１４０、１４２のセットも、いずれの軸対称性も有してはいない。実際、下方向コイルおよび上方向コイルのトラックは、同一のメタライズ層の中に作られており、これにより、これらのトラックは、互いにオフセットされる必要がある。この状況はまた、トラック９０および９２、１３０および１３２、１１４および１１６、および、１５０および１５２の場合にも当てはまる。
【００７７】
ここで述べるコイルの目的の１つは、コイルの対称性を増加させて、それぞれのコイルの巻線軸に沿った磁界の均一性を改善することと、理想的なコイルと比較して観測される偏倚を低減することである。この目的のために、ここで説明している、各偶数番目および奇数番目のメタライズ層の導電トラックは、これらの導電トラックが水平面の上で重ね合わされる際に、新しい対称軸が生まれるように配置されている。偶数番目および奇数番目のメタライズ層の重ね合わせは、図６に示されている。この重ね合わせによって、それぞれ、軸５２および軸５４に関する２つの軸対称性が生まれる。これにより、ワイヤコイルと比較した偏倚を低減するとともに、巻線軸に沿った磁界の均一性を増加させることができる。偶数番目および奇数番目のメタライズ層のトラックが重ね合わされている中で、図６は、その中の１つのトラックを示している。
【００７８】
最後に、ここで記載されている特定の場合には、上部メタライズ層の直ぐ下に位置する偶数番目のメタライズ層は、奇数番目のメタライズ層と重ね合わされた際には、完全な軸対称性は有していない。実際、この偶数番目のメタライズ層の中では、ヴィアホール１０６、１１２、１１８、および１２４は、それぞれヴィアホール８０、７８、８４、および８２の終端と対応をとるために、軸５４から僅かにオフセットしている。しかしながら、この偶数番目のメタライズ層を除いて、他の全ての偶数番目の中間メタライズ層は、奇数番目のメタライズ層の中のいずれの１つと重ね合わされる際にも、２つの完全な軸対称性を有する。
【００７９】
図７および図８は、成分ＴZを測定するためのセンサ２のコイル巻き磁気リングを示す。これらの図において、センサ２の他の部分は、図示していない。更に具体的には、このコイル巻き磁気リングは、プリント回路基板４のホール３０および３２の中に収容されている磁気リング１７０を有する。図７は、コイル巻き磁気リングの分解図であり、図８は、この同じコイル巻き磁気リングの組立図である。磁気リング１７０は、Ｕ形状上部１７２およびＵ形状下部１７４から形成されている。これら下部および上部は、それぞれ２つの垂直アーム（それぞれ１７６および１７８と、１８０および１８２）を有し、これらの垂直アームは、水平アーム（それぞれ、１８４および１８６）によって接続され、Ｕ形状の底部を形成している。
【００８０】
部分１７２および１７４は、磁気材料からできた板から切り出され、その磁気材料の静的な比透磁率は、１０００よりも大きく、また１０，０００よりも大きいことが望ましい。例えば、磁気材料は、ミューメタル、または市販品「Ｖｉｔｒｏｖａｃ（登録商標）」６０２５として知られている磁性体金属である。従って、製造時に磁気材料に加えられる機械応力が低減される。特に、これにより、磁気材料をＵ形状に折り曲げる必要がなくなる。部分１７２および１７４は、本質的に、軸５２が通っている垂直ＹＺ平面に沿って延びている。これらの部分１７２、１７４のそれぞれの幅は、この垂直平面上の幅である。部分１７２および１７４の厚さの方向は、この垂直平面に垂直な方向である。厚さは、典型的に、２５０μｍよりも薄く、また、１００μｍまたは２５μｍよりも薄いことが望ましい。
【００８１】
アーム１７６、１７８は、それぞれ、ホール３０および３２に、プリント回路基板４の上面から挿入される。逆に、アーム１８０および１８２は、それぞれ、ホール３０および３２の中に、下面から挿入される。
【００８２】
図３に示すように、この特定の場合には、アーム１７６および１８０は、ホール３０の中で、Ｘ方向に互いに重ね合わされており、これにより磁気連続性が得られる。例えば、アーム１７６および１８０は、それらの垂直方向の長さの１／３より多くの部分が重ね合わされている。アーム１７８、１８２も、ホール３２の中で同様に重ね合わされている。
【００８３】
アームの横方向寸法は、ホールの垂直壁とホールの垂直壁に対向したアームの面との間に間隙を作るために、ホールの対応した横方向寸法より、少なくとも５μｍは小さく、また少なくとも１００μｍ小さいことが望ましい。更に具体的には、アームの横方向寸法は、磁気リング１７０の最も厚い部分とホールの垂直壁との間の間隙Ｊが５μｍより大きくなるように選択される。リング１８０の最も厚い部分は、アームがＸ方向に互いに重ね合わされている場所である。この間隙が存在することによって、磁気リング１７０は機械応力を受けることなく、これにより、センサ２の精度が増加する。
【００８４】
図１０は、磁気リング２０２を動かすことにより交流電圧を生成する電圧発生器２００を示す。ここでは、本発明を理解するため必要な成分だけが示されている。従って、例えば、この発生器の磁気リングまたは電子制御リングを動かす要素は、示されていない。
【００８５】
リング２０２は、互いに反対の極性の磁石をパス２０６に沿って並べた磁石２０４を含んでいる。パス２０６は、垂直回転軸２０８を中心とする水平の円である。２０４Ｎは、Ｎ極が上を向いている磁石を示している。また、２０４Ｓは、Ｓ極が上を向いている磁石を示している。
【００８６】
磁石２０４は、パス２０６全体にわたって、磁石２０４Ｎおよび２０４Ｓが交互に置かれている。１つの磁石２０４Ｓは、それぞれの２つの磁石２０４Ｎの間に置かれている。例えば、パス２０６に沿って、６個よりも多くの数の磁石２０４が設けられている。
【００８７】
電圧発生器はまた、コイル２１２の配列を有し、これにより、各磁石２０４によって生成された磁界を電圧に変換することができる。これらのコイル２１２は、この目的のために、磁石２０４の配列に対向して設置されている。コイル２１２は、パス２０６に沿って、互いに隣同士に配置されている。これらのコイルは、全て同一のコイルであるが、それらは、それらのそれぞれの垂直巻線軸の周りに、時にはある方向、時には別の方向に巻かれている。外部から内部に向かって時計方向に巻かれているコイル２１２は、２１２Ａで示されている。反対方向に巻かれているコイル２１２は、２１２Ｂで示されている。コイル２１２Ａと２１２Ｂとは、パス２０６に沿って交互に配置されている。従って、コイル２１２Ｂは、それぞれのコイル２１２Ａの間に位置している。
【００８８】
コイル２１２の横方向の配置は、コイル２１２Ａが磁石２０４Ｎと対向しているときには、直ぐ隣に隣接した上流および下流のコイル２１２Ｂが、それぞれ、磁石２０４Ｓに対向するようになされている。磁石２０４Ｓは、この磁石２０４Ｎから直ぐ上流および下流に位置している。同様に、コイル２１２Ａが磁石２０４Ｓと対向しているときには、直ぐ隣に隣接した上流および下流のコイル２１２Ｂは、それぞれ、磁石２０４Ｎに対向しており、磁石２０４Ｎは、この磁石２０４Ｓから直ぐ上流および下流に位置している。「下流」および「上流」という用語は、磁石２０４が、コイル２１２に対して軸２０８の周りを回転する、その回転方向Ｓに対するものである。従って、コイル２１２が磁石２０４と対向しているときには、コイル２１２は、本質的に、この磁石の磁束に対して敏感であり、隣接した磁石の磁束に対しては敏感ではない。
【００８９】
各コイルは、多層プリント回路基板２１４の導電トラックによって形成され、２つの層（図１１）が、垂直ヴィアホールによって互いに接続されている。図を簡単にするために、図１０には、プリント回路基板２１４は示していない。
【００９０】
これらの導電トラックは、上部メタライズ層および下部メタライズ層の間に配置されている。
【００９１】
使用する垂直ヴィアホールの数を低減させるために、コイル２１２は、ペアに組み分けされている。各ペアは、コイル２１２Ａと、Ｓ方向の直ぐ隣に隣接したコイル２１２Ｂとを有する。各ペアでは、コイル２１２Ｂは、コイル２１２Ａに対して上流にある。
【００９２】
上部メタライズ層の中では、同じペアのコイル２１２Ａおよび２１２Ｂの巻線は、単一の導電トラック２１６によって形成されている。トラック２１６は、
− 下降ヴィアホールから出発して、内部から外部に向かって、反時計方向に、コイル２１２Ｂの巻線軸の周りに巻かれている。
− 別の上昇ヴィアホールまで、外部から内部に向かって、時計方向に、コイル２１２Ａの巻線軸の周りに巻かれている。
【００９３】
ここで、トラック２１６は、各巻線軸の周りに、複数回周回する巻線を形成している。例えば、トラック２１６は、上記で述べたトラック９０と同じトラックである。
【００９４】
下部メタライズ層の中のコイル２１２Ｂの巻線は、導電トラック２１８によって形成されている。トラック２１８は、上昇ヴィアホールの下端まで、外部から内部に向かって、時計方向に、コイル２１２Ｂの巻線軸の周りに巻かれている。トラック２１８はまた、外部から内部に向かって、時計方向に、直ぐ上流のペアのコイル２１２Ａの巻線軸の周りに巻かれている。
【００９５】
このペアのコイル２１２Ａの下部メタライズ層の中の巻線は、導電トラック２１８によって形成されている。導電トラック２１８はまた、直ぐ下流のペアのコイル２１２Ｂの巻線も形成している。
【００９６】
従って、トラック２１８は、２つの隣接したペアのコイル２１２Ａおよび２１２Ｂの巻線を、同時に形成している。トラック２１８はまた、これらの隣接したペアのコイルを直列に接続し、これにより、１つのコイル２１２の巻線の中を流れる電流は、上部メタライズ層および下部メタライズ層の両方の中で常に同じ方向に回転する。この直列接続によって、各コイルが磁石２０４に対向するときに各コイルによって生成される電圧を加え合わせることが可能になる。トラック２１８の場合も、上記で述べたトラック１３０の場合と同様であるが、ある角度ピッチだけオフセットしている。この角度ピッチは、コイル２１２の連続した２つの垂直巻線軸と中心２０８との間の角度に等しい。
【００９７】
図１１は、プリント回路基板２１４の上部メタライズ層を示す。この図では、ヴィアホールの上端は、円で示されている。これらの上端は、全てが軸２０８を中心とする同じ円の上に配列されている。上部メタライズ層の導電トラック２１６は、軸２２０および２２２に関して２つの軸対称性を有する。軸２２０および２２２は、互いに直交しており、上部メタライズ層の平面に含まれている。
【００９８】
さらに、この実施形態においては、導電トラック２１６および２１８を水平面の上で重ね合わせることにより、回転対称を示すパタンが形成されている。更に具体的には、このパタンは、コイル２１２の連続した２つの垂直巻線軸の間の角度距離に等しい角度ピッチの回転に対して、不変である。
【００９９】
この動作の際には、コイルペアのコイル２１２Ａが磁石２０４Ｎと対向してるときに、コイル２１２Ａは、電圧Ｕを生成する。同時に、同じペアのコイル２１２Ｂは磁石２０４Ｓと対向し、従ってまた、電圧Ｕを生成する。コイル２１２の各ペアの中で、同じ現象が生ずる。コイルのこれらのペアは、直列接続されているので、各ペアによって生成される電圧２Ｕが加算されて、はるかに大きな電圧になる。磁気リング２０２がプリント回路基板２１４に対して相対的に移動すると、これまで磁石２０４Ｎと対向していたコイル２１２は、次の磁石２０４Ｓと対向する位置に動く。従って、このコイル２１２Ａは、全ての他のコイルと同様に、電圧Ｕを生成する。従って、プリント回路基板２１４を磁気リング２０２に対して回転させることにより、交流電圧が生成される。
【０１００】
他の多くの実施形態が可能である。例えば、プリント回路基板の厚さを増大させるために、上記で述べたようにして作られた、複数のプリント回路基板を、１つずつ、垂直方向に積み上げてスタックを作ることができる。このスタックを作る際に、これらのプリント回路基板は、各コイルの巻線の巻く方向を維持するように、互いに接続される。このように、複数の多層プリント回路基板を重ね合わせることにより、磁気リングの長さ／幅比と共に、センサの巻線数を増加させることができる。
【０１０１】
導電トラックは、メタライズ層の中でエッチングによって、またはこのメタライズ層の中で堆積させることによって作ることができる。
【０１０２】
単純化した変形においては、単一の励振コイルを使用して、磁気リング全体の中の励振磁界を生成させることができる。
【０１０３】
種々の異なるコイルを形成する導電トラックは、補償コイル４２の場合について示したように、ホール３０および３２の周りに半周するだけの巻き線で作ることができる。半周とは、巻線軸の周りに１回だけ半周するということである。別の変形では、上方向コイルは省略される。
【０１０４】
プリント回路基板はまた、導電トラックを有する中間メタライズ層を備えている。この場合、導電トラックは、水平面の中で重ね合わされる際に、２つの軸対称性を示さないパタンを有するようにすることもできる
【０１０５】
図２および図５を参照して説明したメタライズ層は、省略することができる。この場合には、コイルとの電気接続は、中間層の上で直接に行うことができる。
【０１０６】
各中間層の中では、トラック９６および９８は、合体させることができる。この場合には、下方向コイルだけのコイルを得られ、かつよい対称性を得ることができる。
【０１０７】
１つの変形として、３層よりも多くのメタライズ層の導電トラックを重ね合わせて、２つの軸対称性を有するパタンを得ることができる。
【０１０８】
軸対称性を有するパタンを形成するために重ね合わせるメタライズ層は、メタライズ層のスタックの中で、互いに直ぐ隣に隣接するメタライズ層である必要はない。
【０１０９】
垂直磁気リングを、平行な２つの磁気バーと置換することができる。これらのバーは、磁気リングの場合とは異なり、大きな空隙によって、磁気的に互いに分離されている。この場合には、励振コイルの巻線は、それぞれ、これらのバーの軸３４および３６の周りに、同じ方向に巻かれている。この構成においても、偶数番目および奇数番目のメタライズ層の導電トラックは、それらが水平面の上で重ね合わされたときに、２つの軸対称性を有するパタンを示すように配置される。
【０１１０】
本明細書の中に記述した励振コイルの具体的な巻き線はまた、これを使用して、水平で平行な巻線軸の周りに巻かれ、これらの軸に沿って延びている励振コイルを実現することができる。上記したように、これにより、水平磁気リングのアームの間、または平行に設置され、互いに磁気的に分離されている水平磁気バーの間に位置する、垂直ヴィアホールの数を減少させることができる。
【０１１１】
コイル巻き磁気コアのＵ形状部分は、ストリップまたはワイヤを折り曲げることにより作ることができる。この場合には、ストリップまたはワイヤは、ホール３０および３２を通って１回以上周回する巻線を形成するように巻かれることが望ましい。
【０１１２】
複数のＵ形状部分を、プリント回路基板の同じ面からホールの中に挿入して、水平方向への磁気リングの厚さを増加させることができる。
【０１１３】
垂直アーム１７６、１７８は、リジッドガイドの中に収容することができる。例えば、このガイドは、２５℃におけるヤング率が、５ＧＰａより大きな、また望ましくは、５０ＧＰａより大きな材料、またはそれらの材料の組み合わせでできている。このリジッドガイドによって、ホール３０、３２の中に垂直アームを挿入するのが容易になる。この場合には、垂直アームとこのガイドとの間の間隙は、上記で述べた垂直アームとホール３０、３２の壁との間の間隙に対応している。このガイドによって、磁気素子のより有効な位置決めも可能になる。このガイドは、典型的には、各垂直アームを受け入れるためにＵ形状の水平断面を有する。
【０１１４】
１つの変形として、Ｕ形状部分のアームの間に誘電体絶縁材料が挿入されている。誘電体絶縁材料は、重ね合わされて、Ｕ形状部分のアームを互いに電気的に分離している。このようにするために、電気絶縁材料からＵ形状部分を切り出して、このＵ形状絶縁部分を、Ｕ形状上部１７２およびＵ形状下部１７４の間に挿入することができる。別の可能な方法は、上部１７２と下部１７４が重なり合う所の外部表面の上に、粘稠液体または接着剤を塗るか、または挿入することである。別の解決策は、アームの表面を電気絶縁性に処理することである。この処理は、「パシベーション」として知られている。
【０１１５】
Ｕ形状部分の垂直アームの中の１つは、コイルが巻かれていないホールの中に収容することもできる
【０１１６】
磁石および巻線２１２が位置しているパスは、必ずしも、円形である必要はない。例えば、１つの変形として、直線であっても良い。
【０１１７】
電圧発生器のプリント回路基板の下部メタライズ層にある巻線は、上部メタライズ層の中に作られている巻線と同じものである必要はない。例えば、下部メタライズ層の中の巻線数は、上部メタライズ層の中の巻線数と比較して、少なくても良いし、多くても良い。
【０１１８】
プリント回路基板２１４は、追加的な巻線が形成されている１つ以上のメタライズ層を備えることができる。
【符号の説明】
【０１１９】
２ フラックスゲート センサ
４ 多層プリント 回路基板
６ 磁気リング
８、９、１１、１２ 磁気バー
１４、１５、１６、１７ 励振コイル
２０、２１、２２、２３ 測定コイル
２６、２７、２８、２９ 補償コイル
３０、３２ ホール
３４、３６ 垂直軸
３８、３９ 励振コイル
４０ 垂直測定コイル
４２ 垂直補償コイル
５０ 電子処理ユニット
５２、５４ 軸
５６、５８、６０、６２、６４、６６ 接続パッド
６８、７２、７８、８０、８２、８４ 下降ヴィアホール
７０、７４ 導電トラック
９０、９２ 導電トラック
９６、９８ 下降ヴィアホール
９４、１００ 上昇ヴィアホール
１０２、１０４、１１４、１１６ 導電トラック
１０６、１１２、１１８、１２４ 上昇ヴィアホール
１０８、１１０、１２０、１２２ 下降ヴィアホール
１３０、１３２ 導電トラック
１３６、１３８ 下降ヴィアホール
１４０、１４２、１５０、１５２ 導電トラック
１４４、１４６、１５４、１５６ 下降ヴィアホール
１６０、１６２、１６４ 導電トラック
１７０ 磁気リング
１７２ Ｕ形状上部
１７４ Ｕ形状下部
１７６、１７８、１８０、１８２ 垂直アーム
１８４、１８６ 水平アーム
２００ 電圧発生器
２０２ 磁気リング
２０４ 磁石
２０４Ｎ Ｎ極が上向きの磁石
２０４Ｓ Ｓ極が上向きの磁石
２０６ パス
２０８ 垂直回転軸
２１２ コイル
２１２Ａ 時計方向巻きコイル
２１２Ｂ 反時計方向巻きコイル
２１４ 多層プリント回路基板
２１６、２１８ 導電トラック
２２０、２２２ 軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路基板（４）と磁気リング（１７０）とを備えるコイル巻き磁気リングであって、
前記プリント回路基板（４）は、
電気絶縁層によって互いに隔てられた、複数のメタライズ層の、垂直方向に沿ったスタックと、
第１の垂直巻線軸（３４）に沿って延びている少なくとも１つの第１のコイル（３８）であって、このコイルの巻線は、それぞれのメタライズ層の中に作られ、前記電気絶縁層の中の少なくとも１つを貫通しているパッドによって互いに電気的に接続されている導電トラック（９０、９２、１３０、１３２）によって形成されている、少なくとも１つの第１のコイル（３８）と、
１つの側から他の側へ、前記プリント回路基板と交わっている、第１および第２の垂直ホール（３０、３２）であって、前記第１のホール（３０）は前記第１の垂直軸（３４）に沿って延びている、第１および第２の垂直ホール（３０、３２）とを備え、
前記磁気リングは、Ｕ形状上部（１７２）およびＵ形状下部（１７４）によって形成され、各上部および下部は、２つの垂直アーム（１７６、１７８、１８０、１８２）を備え、前記各垂直アームは、前記プリント回路基板のそれぞれのホールに挿入され、前記上部の各アームは、前記それぞれのホールの中で、前記下部の対応したアームの上に、水平方向に重ね合わされ、前記磁気リングのこれらの２つの部分の間の磁気連続性を確立していることを特徴とする磁気リング。
【請求項２】
前記垂直アーム（１７６、１７８、１８０、１８２）の前記重ね合わせの横方向寸法、すなわち、前記メタライズ層の平面に平行な方向への寸法は、前記ホール（３０、３２）、またはこれらのホールの中に収容されたリジッドガイドの対応した横方向寸法よりも、少なくとも５μｍ小さく、これにより、前記ホールまたは前記リジッドガイドの垂直壁と、それに対向する前記磁気リングの垂直面との間に間隙を形成していることを特徴とする、請求項１に記載の磁気リング。
【請求項３】
前記ホール（３０、３２）は、長円形であり、同じ配列水平軸に沿って延びており、
各「Ｕ」形状部（１７２、１７４）は、本質的に、前記巻線軸に平行な垂直平面に沿って延びていることを特徴とする、請求項１または２に記載の磁気リング。
【請求項４】
前記下部および上部の前記重ね合わされたアームの間に電気絶縁材料が挿入され、これにより前記下部および上部は、互いに電気絶縁されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気リング。
【請求項５】
前記リングは、第２の垂直巻線軸（３６）の周りに巻かれている第２のコイル（３９）を有し、前記第２のコイルの巻線は、前記メタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成され、前記導電トラックは、前記電気絶縁層の中の少なくとも１つを貫通しているパッドによって、互いに電気的に接続され、
前記第２のホール（３２）は、前記第２の巻線軸に沿って延びており、
前記第１および第２のコイルは、
第１のメタライズ層の中に作られ、前記第１の垂直巻線軸（３４）の周りに１つの方向に巻かれ、前記第２の垂直巻線軸（３６）の周りに反対の方向に巻かれている、同じ第１の導電トラックと、
第２のメタライズ層の中に作られ、前記第１の垂直巻線軸（３４）の周りに１つの方向に巻かれ、前記第２の垂直巻線軸の周りに反対の方向に巻かれている、同じ第２の導電トラック（１３０）と、
前記絶縁層の中の少なくとも１つを貫通し、前記第１および第２の導電トラックを互いに電気的に接続し、これにより、前記第１および第２の導電トラックが給電されるときには、電流は、前記第１のコイルの中では１つの方向に、また前記第２のコイルの中では反対方向に流れるようにしている、第１のパッド（９６）とを備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気リング。
【請求項６】
第１および第２のメタライズ層の中に作られた前記第１および第２のコイル（３８、３９）の前記導電トラック（９０、９２、１３０、１３２）を、前記メタライズ層に平行な平面の中で重ね合わせることにより、Ｘ軸およびＹ軸に関して２つの軸対称性を有するパタンを形成し、これらＸ軸およびＹ軸は、互いに直交し、前記メタライズ層に平行であり、前記重ね合わされたメタライズ層のそれぞれの前記１つまたは複数の導電トラックは、それら自体としては、前記Ｘ軸またはＹ軸に関する軸対称性を有さないことを特徴とする、請求項５に記載の磁気リング。
【請求項１】
プリント回路基板（４）と磁気リング（１７０）とを備えるコイル巻き磁気リングであって、
前記プリント回路基板（４）は、
電気絶縁層によって互いに隔てられた、複数のメタライズ層の、垂直方向に沿ったスタックと、
第１の垂直巻線軸（３４）に沿って延びている少なくとも１つの第１のコイル（３８）であって、このコイルの巻線は、それぞれのメタライズ層の中に作られ、前記電気絶縁層の中の少なくとも１つを貫通しているパッドによって互いに電気的に接続されている導電トラック（９０、９２、１３０、１３２）によって形成されている、少なくとも１つの第１のコイル（３８）と、
１つの側から他の側へ、前記プリント回路基板と交わっている、第１および第２の垂直ホール（３０、３２）であって、前記第１のホール（３０）は前記第１の垂直軸（３４）に沿って延びている、第１および第２の垂直ホール（３０、３２）とを備え、
前記磁気リングは、Ｕ形状上部（１７２）およびＵ形状下部（１７４）によって形成され、各上部および下部は、２つの垂直アーム（１７６、１７８、１８０、１８２）を備え、前記各垂直アームは、前記プリント回路基板のそれぞれのホールに挿入され、前記上部の各アームは、前記それぞれのホールの中で、前記下部の対応したアームの上に、水平方向に重ね合わされ、前記磁気リングのこれらの２つの部分の間の磁気連続性を確立していることを特徴とする磁気リング。
【請求項２】
前記垂直アーム（１７６、１７８、１８０、１８２）の前記重ね合わせの横方向寸法、すなわち、前記メタライズ層の平面に平行な方向への寸法は、前記ホール（３０、３２）、またはこれらのホールの中に収容されたリジッドガイドの対応した横方向寸法よりも、少なくとも５μｍ小さく、これにより、前記ホールまたは前記リジッドガイドの垂直壁と、それに対向する前記磁気リングの垂直面との間に間隙を形成していることを特徴とする、請求項１に記載の磁気リング。
【請求項３】
前記ホール（３０、３２）は、長円形であり、同じ配列水平軸に沿って延びており、
各「Ｕ」形状部（１７２、１７４）は、本質的に、前記巻線軸に平行な垂直平面に沿って延びていることを特徴とする、請求項１または２に記載の磁気リング。
【請求項４】
前記下部および上部の前記重ね合わされたアームの間に電気絶縁材料が挿入され、これにより前記下部および上部は、互いに電気絶縁されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気リング。
【請求項５】
前記リングは、第２の垂直巻線軸（３６）の周りに巻かれている第２のコイル（３９）を有し、前記第２のコイルの巻線は、前記メタライズ層の中に作られた導電トラックによって形成され、前記導電トラックは、前記電気絶縁層の中の少なくとも１つを貫通しているパッドによって、互いに電気的に接続され、
前記第２のホール（３２）は、前記第２の巻線軸に沿って延びており、
前記第１および第２のコイルは、
第１のメタライズ層の中に作られ、前記第１の垂直巻線軸（３４）の周りに１つの方向に巻かれ、前記第２の垂直巻線軸（３６）の周りに反対の方向に巻かれている、同じ第１の導電トラックと、
第２のメタライズ層の中に作られ、前記第１の垂直巻線軸（３４）の周りに１つの方向に巻かれ、前記第２の垂直巻線軸の周りに反対の方向に巻かれている、同じ第２の導電トラック（１３０）と、
前記絶縁層の中の少なくとも１つを貫通し、前記第１および第２の導電トラックを互いに電気的に接続し、これにより、前記第１および第２の導電トラックが給電されるときには、電流は、前記第１のコイルの中では１つの方向に、また前記第２のコイルの中では反対方向に流れるようにしている、第１のパッド（９６）とを備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気リング。
【請求項６】
第１および第２のメタライズ層の中に作られた前記第１および第２のコイル（３８、３９）の前記導電トラック（９０、９２、１３０、１３２）を、前記メタライズ層に平行な平面の中で重ね合わせることにより、Ｘ軸およびＹ軸に関して２つの軸対称性を有するパタンを形成し、これらＸ軸およびＹ軸は、互いに直交し、前記メタライズ層に平行であり、前記重ね合わされたメタライズ層のそれぞれの前記１つまたは複数の導電トラックは、それら自体としては、前記Ｘ軸またはＹ軸に関する軸対称性を有さないことを特徴とする、請求項５に記載の磁気リング。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６５８５０（Ｐ２０１３−６５８５０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１９６４４７（Ｐ２０１２−１９６４４７）
【出願日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【出願人】（５１０１３２３４７）コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９６４４７（Ｐ２０１２−１９６４４７）
【出願日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【出願人】（５１０１３２３４７）コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ (51)
【Ｆターム（参考）】
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