マグネトインピーダンスセンサ素子及びその製造方法
【課題】製造効率が高く、かつ磁気の測定精度に優れたマグネトインピーダンス素子の製造方法と、該製造方法によって製造したマグネトインピーダンス素子を提供する。
【解決手段】ＭＩセンサ素子１は、非磁性体からなる基板４と、複数の感磁体２と、複数の検出コイル３とを備える。複数の感磁体２は、アモルファス材料からなり、基板４に固定されており、互いに電気的に接続されている。検出コイル３は、個々の感磁体２に巻回形成され、互いに電気的に接続している。ＭＩセンサ素子１は、感磁体２にパルス電流または高周波電流を流すことにより、感磁体２に作用する磁界の強さに対応した電圧を検出コイル３から出力する。複数の感磁体２は、１本のアモルファスワイヤ２０を基板４に固定した後、切断して形成したものである。
【解決手段】ＭＩセンサ素子１は、非磁性体からなる基板４と、複数の感磁体２と、複数の検出コイル３とを備える。複数の感磁体２は、アモルファス材料からなり、基板４に固定されており、互いに電気的に接続されている。検出コイル３は、個々の感磁体２に巻回形成され、互いに電気的に接続している。ＭＩセンサ素子１は、感磁体２にパルス電流または高周波電流を流すことにより、感磁体２に作用する磁界の強さに対応した電圧を検出コイル３から出力する。複数の感磁体２は、１本のアモルファスワイヤ２０を基板４に固定した後、切断して形成したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファス材料からなる感磁体を備えたマグネトインピーダンスセンサ素子と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサ等に用いられるセンサ素子として、外部磁界に応じて特性が変化する感磁体を用いたマグネトインピーダンスセンサ素子（以下、ＭＩセンサ素子とも記す）が知られている（下記特許文献１、２参照）。
【０００３】
図１４に示すごとく、ＭＩセンサ素子９１は、非磁性体からなる基板９４と、該基板９４に固定された、アモルファス材料からなる感磁体９２と、絶縁体９５を介して感磁体９２に巻回した検出コイル９３とを備える。
【０００４】
感磁体９２にパルス電流または高周波電流を流すと、感磁体９２に作用する磁界の強さに対応した電圧が検出コイル９３から出力される。この電圧を測定することにより、上記磁界の強さを検出することができる。
【０００５】
また、図１５、図１６に示すごとく、複数の感磁体９２を備え、検出コイル９３を直列または並列に接続したＭＩセンサ素子９１が知られている（特許文献１参照）。検出コイル９３を直列接続することにより、強い磁界を検出でき、かつ出力電圧が高いＭＩセンサ素子９１を得ることができる。また、検出コイル９３を並列接続することにより、検出コイル９３に生じるノイズを小さくすることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３４２３６号公報
【特許文献２】国際公開公報ＷＯ２００３／７１２９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、出力電圧を高めたり、ノイズを小さくする等のために、検出コイルを直列や並列に接続したＭＩセンサを製造する場合等のため、複数の感磁体９２を備えたＭＩセンサ素子９１を製造しようとすると、以下の問題が生じる。
すなわち、複数の感磁体を有するＭＩ素子を製造するためには、接続するＭＩ素子を別々に作成して必要個数準備し、それぞれのＭＩ素子を配置し、電気的に接続する必要があるが、このような製造は大変煩雑であり、効率的な製造が難しいという問題がある。
さらに、従来の特定の方向の磁場を測定するためのＭＩ素子は、一つの基板に一つの感磁体で形成されており、それを直列、並列に接続するためには、それぞれ別個のＭＩ素子を配置し、電気的に接続する必要がある。これらの構造は、電気的接続が３次元的に複雑で、特定の方向の磁場を測定するためのＭＩ素子ユニットとしては大型化してしまうという問題がある。
また、複数の感磁体を備えるＭＩセンサ素子を製造するには、１つの感磁体からなるＭＩセンサ素子同士を電気的に接続する工程が不可欠となる。ところが、複数の感磁体９２を用いた場合には、用いる１つ１つの感磁体９２の材料ばらつきによって、感磁体９２毎に特性が異なりやすくなる。これにより、感度にばらつきが生じるという不具合が生じる。また、磁場の同じ向きの成分を複数の感磁体９２の周囲に巻回した検出コイル９３から得られる出力電圧により測定することから、全ての感磁体９２の向きを正確に揃えないと、１つ１つの感磁体９２が同じ向きの磁場成分を測定できなくなり、磁気の測定精度が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、製造効率が高く、かつ磁気の測定精度に優れたマグネトインピーダンス素子の製造方法と、該製造方法によって製造したマグネトインピーダンス素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、非磁性体からなる基板と、
アモルファス材料からなり、上記基板に固定され、互いに電気的に接続した複数の感磁体と、
個々の上記感磁体に巻回形成され、互いに電気的に接続した複数の検出コイルとを備え、
上記感磁体にパルス電流または高周波電流を流すことにより、上記感磁体に作用する磁界の強さに対応した電圧を上記検出コイルから出力するよう構成されたマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法であって、
上記基板上に上記アモルファスワイヤを固定する固定工程と、
上記アモルファスワイヤを軸線方向に分割するように切断して複数の上記感磁体を形成する切断工程と、
複数の上記感磁体を電気的に接続する接続工程と、
を行うことを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法にある（請求項１）。
【００１０】
また、第２の発明は、非磁性体からなる基板と、
アモルファス材料からなり、上記基板に固定され、互いに電気的に接続した複数の感磁体と、
個々の上記感磁体に巻回形成され、互いに電気的に接続した複数の検出コイルとを備え、
上記感磁体にパルス電流または高周波電流を流すことにより、上記感磁体に作用する磁界の強さに対応した電圧を上記検出コイルから出力するよう構成されており、
上記複数の感磁体は、１本のアモルファスワイヤを上記基板に固定した後、切断して形成したものであることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子にある（請求項２）。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明の作用効果について説明する。本発明に係るマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法は、アモルファスワイヤを基板に固定した後、切断することにより複数の感磁体を形成する。
そのため、接続しようとする１つ１つの感磁体の位置が、ワイヤを基板に固定した時点で既に位置が正確に決まっており、それを後から電気的に接続するだけで全ての感磁体の向きを容易に揃え、平行にした状態のＭＩセンサ素子を製造することができる。従って、接続する１つ１つのＭＩセンサ素子を別に準備し、１つ１つのＭＩセンサを固定した後に、ワイヤ端子間、検出コイル間を電極パターン若しくはワイヤーボンディング等で更に接続する場合と比較して、大幅に製造を効率化できるとともに、各々の感磁体の測定する磁界の向きのばらつきが全くなく、磁気の測定精度を高めることができる。
また、１本のアモルファスワイヤの、互いに近接した部分を使って複数の感磁体を形成することができる。そのため、１つのＭＩセンサ素子内に存在する、複数の感磁体の特性を殆ど同一にすることができる。これにより、ほぼ理論値通りの感度が得られるという効果を得ることができる。
また、本発明では、１本のアモルファスワイヤを基板に固定した後切断するが、その切断部分の長さは極めて微小とすることができ、１つ１つの感磁体同士が非常に接近した状態で容易に製造することができる。この結果、複数の感磁体が狭い面積の中に効率的に配置されたＭＩ素子を容易に製造でき、より小型化したＭＩ素子ユニットを容易に製造することができる。
【００１２】
次に、第２の発明の作用効果について説明する。本発明では、基板上にアモルファスワイヤを固定した後、切断して複数の感磁体を製造するため、アモルファスワイヤの、互いに近接する部分を使って感磁体を製造することができる。そのため、１つのＭＩセンサ素子内に存在する、複数の感磁体の特性を殆ど同一にすることができる。
また、アモルファスワイヤを基板に固定した後、切断するため、ワイヤを基板に固定した時点で既にそれぞれの感磁体の位置及び向きが揃い、正確に平行になった状態で位置決めされている。従って、その後その位置を維持したまま電気的に接続することにより、全ての感磁体の向きに全くばらつきのないＭＩセンサ素子を容易かつ効率的に製造することができる。そのため、第１の発明と同様に磁気の測定精度を高めることができる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、製造効率が高く、かつ磁気の測定精度に優れたマグネトインピーダンス素子の製造方法と、該製造方法によって製造したマグネトインピーダンス素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、マグネトインピーダンスセンサ素子の平面図。
【図２】図１のＡ矢視図。
【図３】実施例１における、マグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法を説明するための全体図。
【図４】実施例１における、マグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法を説明するための平面図。
【図５】図４のＢ矢視図。
【図６】図４に続く図。
【図７】図６のＣ矢視図。
【図８】図６に続く図。
【図９】図８のＤ矢視図。
【図１０】図８に続く図。
【図１１】実施例１における、外部磁場と出力電圧の関係を、感磁体の軸線方向長さを変えた複数のサンプルについて測定したグラフ。
【図１２】実施例２における、マグネトインピーダンスセンサ素子の平面図。
【図１３】実施例３における、マグネトインピーダンスセンサ素子の平面図。
【図１４】従来例における、マグネトインピーダンスセンサ素子の平面図。
【図１５】従来例における、マグネトインピーダンスセンサ素子の回路図。
【図１６】図１５とは異なる従来例における、マグネトインピーダンスセンサ素子の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記複数の検出コイルは互いに直列に接続されていることが好ましい（請求項３）。
感磁体の軸線方向長さが長すぎると、磁界の強さの変化に対する出力電圧の変化割合が大きくなり、結果的にそれほど大きくない磁界でも出力電圧が飽和してしまうため（図１１参照）、強い磁界を測定できなくなり、測定可能な磁場の強さの範囲が狭くなってしまう。この問題を解決するため、感磁体の軸線方向長さを短くすることが考えられる。このようにすると、感磁体の内部に生じる反磁界が大きくなるため、出力電圧が飽和しにくくなり、強い磁界を検出することが可能になる。しかしながら、その一方で感磁体の軸線方向長さを短くすると、出力電圧が低くなるという問題が生じる。
この問題は、複数の検出コイルを直列に接続して、狙いとする出力電圧が得られるようにすることにより解決できるが、本発明のように、あらかじめアモルファスワイヤを基板上に固定した後に、途中を切断し、切断部を電気的に後から接続することで、効率的に複数の感磁体及び検出コイルを用いたＭＩ素子の製造が可能となる。これにより、広範囲の強さの磁界を測定でき、かつ出力電圧が高いＭＩセンサ素子を得ることが可能になる。
特に、ＭＩセンサ素子で地磁気を測定しようとする場合には、ＭＩセンサを固定する予定の位置の近くに磁化された電子部品が存在している場合が多い。この場合において、測定目的は地磁気自体の変動であっても、前記磁化された電子部品の磁場を測定可能としておく必要があり、この磁場は地磁気に比べ大きい場合が多い。また、電子部品の磁化の状況は場合によって変化することから、その状況に合わせて、測定可能な磁場の強さを判断し、それに合った仕様でＭＩ素子を製造する必要がある。本発明は、このような用途に対し、非常に効果的に利用することができる。
【００１６】
また、上記複数の検出コイルは互いに並列に接続されていてもよい（請求項４）。
このようにすると、検出コイルに発生するノイズを低減することができる。そのため、出力電圧がノイズに隠れてしまう不具合を防止でき、精度よく磁界を検出することが可能になる。
【００１７】
また、１本の上記アモルファスワイヤを切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の上記感磁体からなる感磁体群が、径方向に複数個、隣接配置されており、径方向に隣り合う複数の上記感磁体に対して１個の上記検出コイルが巻回されていることが好ましい（請求項５）。
このようにすると、１個の検出コイルの中に複数の感磁体を入れることができるため、出力電圧を高くすることが可能になる。また、径方向に隣接配置した感磁体の間隔を狭めることができるため、ＭＩセンサ素子の面積を小さくすることができる。
【００１８】
また、１本の上記アモルファスワイヤを切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の上記感磁体からなる感磁体群が、径方向に複数個、隣接配置されており、個々の上記感磁体に上記検出コイルが巻回されていることが好ましい（請求項６）。
このようにすると、軸線方向だけでなく、径方向にも感磁体を隣接配置できるため、１個のＭＩセンサ素子の中により多くの感磁体を形成することができる。そのため、検出コイルを直列接続する場合は、出力電圧をより高くすることができる。また、検出コイルを並列接続する場合は、ノイズをより低くすることができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるマグネトインピーダンスセンサ素子につき、図１〜図１１を用いて説明する。
図１、図２に示すごとく、本例のＭＩセンサ素子１は、非磁性体からなる基板４と、複数の感磁体２（２ａ，２ｂ）と、複数の検出コイル３（３ａ，３ｂ）とを備える。
感磁体２は、アモルファス材料からなり、基板４に固定されている。複数の感磁体２は、互いに電気的に接続されている。
また、検出コイル３は、個々の感磁体２に巻回形成され、互いに電気的に接続している。
【００２０】
ＭＩセンサ素子１は、感磁体２にパルス電流または高周波電流を流すことにより、感磁体２に作用する磁界の強さに対応した電圧を検出コイル３から出力するよう構成されている。
複数の感磁体２は、１本のアモルファスワイヤ２０を基板４に固定した後、切断して形成したものである。
以下、詳説する。
【００２１】
本例における感磁体２は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金からなり、長さが０．３ｍｍ、直径が０．０１ｍｍである。図１、図２に示すごとく、感磁体２の周囲にはＳｉＯ２等からなる絶縁体５が形成されており、この絶縁体５の周りに検出コイル３が形成されている。検出コイル３は銅等の金属からなる。検出コイル３は、基板４の主面に形成された平面パターン３０と、絶縁体５の表面に形成された立体パターン３１とを備える。図２に示すごとく、絶縁体５によって、立体パターン３１と感磁体２とが絶縁されている。また、平面パターン３０と感磁体２との間には、これらを絶縁するための絶縁膜１３が介在している。
【００２２】
図１に示すごとく、２個の感磁体２（２ａ，２ｂ）は、ワイヤ接続部６によって直列に接続されている。また、感磁体２の端部には、ワイヤ用端子１１が接続している。
一方、本例では、個々の感磁体２（２ａ，２ｂ）に形成した検出コイル３（３ａ，３ｂ）を、コイル接続部１５によって直列接続している。また、検出コイル３には、コイル用端子１２が接続している。
【００２３】
ワイヤ用端子１１から感磁体２へパルス電流または高周波電流を流すと、感磁体２に作用する磁界の強度に応じた出力電圧が検出コイル３に発生する。この出力電圧を測定することにより、磁界の強さを測定できるようになっている。
【００２４】
次に、ＭＩセンサ素子１の製造方法について説明する。本例では、図３に示すごとく、複数のＭＩセンサ素子１を基板４上に同時に形成し、個々のＭＩセンサ素子１の間をダイシングして分割する。これにより、複数個のＭＩセンサ素子１を一度に製造する。
【００２５】
ＭＩセンサ素子１の製造工程を詳細に説明する。まず、図４、図５に示すごとく、平面パターン３０を形成する。この平面パターン３０は、以下に説明する２種類の方法により作成することができる。一つ目の方法は、基板４の平坦面上に０．１μｍの薄い下部Ｔｉ／Ｃｕシード層を作成し、その上にレジストをのせ所定状態に配列された複数の導電膜の形成のために露光・現像工程からなるパターニングを行う。次に、銅メッキ処理をして、レジストを除去後、選択エッチングにより下部Ｔｉ／Ｃｕシード層を除去する。
【００２６】
二つ目の方法は、基板４の平坦面上にＣｕ層を作成し、その上にレジストをのせ所定状態に配列された複数の導電膜の形成のために露光・現像工程からなるパターニングを行う。次に、Ｃｕ層をエッチングにより除去し、その後、レジストを除去することにより、平面パターン３０を形成する。
【００２７】
その後、図６、図７に示すごとく、平面パターン３０の上面に感光性エポキシ樹脂により厚さ２μｍの絶縁被膜１３を形成する。この絶縁被膜１３は、平面パターン３０の中央部分を被覆すると共に、平面パターン３０の両端を露出させている。
【００２８】
続いて、図６、図７に示すごとく、アモルファスワイヤ２０を絶縁被膜１３上に溶剤希釈した液状のエポキシ樹脂を滴下することにより固定する（本発明の固定工程）。溶剤が定着した後に、１００℃にて３０分間程度ベーキングすると、アモルファスワイヤ２０は、絶縁被膜１３上への固定が完了する。エポキシ樹脂は固化して、ワイヤ固定部１００となる。ここで、上述したように、本例では製造を効率化するため、基板４上に複数のＭＩセンサ素子１を形成する（図３参照）。そのため、これら複数のＭＩセンサ素子１を一度に形成できるよう、充分に長いアモルファスワイヤ２０を配置する。また、本例では、アモルファスワイヤ２０を直線状にした状態で、絶縁被膜１３上に固定する。
【００２９】
次いで、図８、図９に示すごとく、アモルファスワイヤ２０の表面を覆う絶縁体５を、固定工程と同様に、感光性エポキシ樹脂により形成する。図９に示すごとく、絶縁体５の断面形状は、アモルファスワイヤ２０から絶縁被膜１３の端部１３０へ向かうほど厚さが次第に薄くなる裾広がり状になっている。また、平面パターン３０の両端は絶縁体５によって被覆されておらず、露出している。ここで、前記固定工程と絶縁体５を形成する工程を同時に一体的に形成してもよい。こうすると製造工程が簡単になり、より効率的な製造が可能となる。
【００３０】
その後、図１０に示すごとく、エッチングを行って、絶縁体５を所定の長さに切断する。この際、アモルファスワイヤ２０はエッチングされない薬剤を用いる。次いで、アモルファスワイヤ２０の両端２００及び中央部２０１をエッチングにより切断する（本発明の切断工程）。これにより、複数の感磁体２を形成する。
上述したように、本例では、１本のアモルファスワイヤ２０を直線状にした状態で基板４に固定し、その位置が維持された状態で途中をエッチングにて切断している。そのため、切断した結果、複数となった感磁体２は当然の如く、それぞれ直線状になっている。
なお、切断には、エッチング以外にレーザーで切断したり、カッターで切断する方法も採用することができる。
【００３１】
次に、基板４の表面全体に金属薄膜を蒸着し、該金属薄膜を選択的にエッチングすることにより、図１、図２に示すごとく、立体パターン３１、ワイヤ用端子１１、コイル用端子１２、コイル接続部１５、ワイヤ接続部６を形成する。このワイヤ接続部６により、複数の感磁体２が電気的に接続される（本発明の接続工程）。また、立体パターン３１と平面パターン３０の両端部は互いに電気的に接続されている。これら立体パターン３１と平面パターン３０とによって検出コイル３を構成している。
【００３２】
以上説明した工程を行って、基板４上に複数のＭＩセンサ素子１を同時に形成する（図３参照）。その後、個々のＭＩセンサ素子１の間をダイシングして分割する。
【００３３】
次に、本例の作用効果について説明する。図６〜図１０に示すごとく、本例に係るマグネトインピーダンスセンサ素子１の製造方法は、上記固定工程と、上記切断工程と、上記接続工程とを行う。
このようにすると、１本のアモルファスワイヤ２０の、互いに近接した部分を使って複数の感磁体２を形成することができる。そのため、１つのＭＩセンサ素子１内に存在する、複数の感磁体２の特性を殆ど同一にすることができる。これにより、ほぼ理論値通りの感度が得られるという効果を得ることができる。
【００３４】
また、本例では、アモルファスワイヤ２０を基板４に固定した後、固定した状態の位置を維持したまま切断するため、全ての感磁体２の向きを容易に揃え、平行にすることができる。本発明では、複数の感磁体を電気的に接続するとともに、互いに接続されている１つ１つの感磁体の周囲に巻回した検出コイルを互いに接続することで、磁気の同じ向きの成分を複数の感磁体により測定できる構成としている。従って、１つ１つの感磁体それぞれの向きを完全に揃える必要があるが、前記した通り、容易に向きを揃えることができるため、磁気の測定精度を大きく高めることができる。
さらに、本例では、個々の感磁体２を直線状に形成できるため、磁気の測定精度を一層、高くすることができる。
【００３５】
また、図３に示すごとく、本例では１本のアモルファスワイヤ２０を使って複数のＭＩセンサ素子１を形成するため、複数のＭＩセンサ素子１間における特性ばらつきを低減することができる。
【００３６】
また、上記製造方法を用いて製造したＭＩセンサ素子１は、基板４上にアモルファスワイヤ２０を固定した後、切断して複数の感磁体２を形成するため、アモルファスワイヤ２０の、互いに近接する部分を使って感磁体２を形成することができる。そのため、１つのＭＩセンサ素子１内に存在する、複数の感磁体２の特性を殆ど同一にすることができる。
また、上記製造方法を用いて製造したＭＩセンサ素子１は、アモルファスワイヤ２０を基板４に固定した後、切断するため、ワイヤ２０を基板４に固定した時点で既にそれぞれの感磁体２の位置及び向きが揃い、正確に平行になった状態で位置決めされている。従って、その後その位置を維持したまま電気的に接続することにより、全ての感磁体２の向きに全くばらつきのないＭＩセンサ素子１を容易かつ効率的に得ることができる。そのため、磁気の測定精度を高めることができる。
【００３７】
また、図１に示すごとく、本例では、複数の検出コイル３を互いに直列に接続している。
図１１は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金を使った直径３０μｍのアモルファスワイヤを感磁体２として用い、検出コイルの捲線内径をφ８０μｍとした場合において、ワイヤ長さを０．６〜１．５ｍｍに変化させた時の外部磁場の大きさと出力電圧の関係を調べた結果を示したものである。この図に示すごとく、感磁体２の軸線方向長さＬが長いと、弱い磁界でも出力電圧が飽和してしまう。例えば、長さＬ＝１．５ｍｍの場合は、磁界が±１０Ｇで出力電圧が飽和する。そのため、±１０Ｇより強い磁界を測定することは困難となる。
【００３８】
この問題を解決するため、感磁体２の長さＬを短くすることが考えられる。図１１に示すごとく、長さＬを短くすると、感磁体２の内部に生じる反磁界が大きくなるため、出力電圧が飽和しにくくなり、強い磁界を検出することが可能になる。例えば、Ｌ＝０．６ｍｍの感磁体２は±４０Ｇまで出力電圧が飽和しない。
しかしながら、感磁体２の軸線方向長さを短くすると、出力電圧が低くなるという問題が生じる。
【００３９】
この問題は、図１に示すごとく、複数の検出コイル３を直列に接続し、出力電圧を高くすることにより解決できる。これにより、強い磁界を測定でき、かつ出力電圧が高いＭＩセンサ素子１を得ることが可能になる。
なお、本例では、説明を簡単にするため、図１、図１０においては、２つの感磁体を用い、２つの検出コイルを直列に接続する場合について説明したが、本発明は、勿論図１、図１０に示す場合に限定されるものではない。実際に測定する磁場環境に合わせて、最適となる仕様に設計することが可能であり、３つ以上の感磁体を用い、３つ以上の検出コイルを直列に接続するという仕様で製造することも、勿論可能である。
【００４０】
なお、図示しないが、複数の検出コイル３を並列に接続してもよい。このようにすると、検出コイル３に発生するノイズを低減することができる。そのため、出力電圧がノイズに隠れてしまう不具合を防止でき、精度よく磁界を検出することが可能になる。
【００４１】
以上のごとく、本例によれば、製造効率が高く、かつ磁気の測定精度に優れたマグネトインピーダンス素子の製造方法と、該製造方法によって製造したマグネトインピーダンス素子を提供することができる。
【００４２】
（実施例２）
本例は、感磁体２１の数を変更した例である。図１２に示すごとく、本例のＭＩセンサ素子１は、１本のアモルファスワイヤ２０を切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の感磁体２からなる感磁体群２１（２１ａ）を備える。また、感磁体群２１ａを構成するアモルファスワイヤ２０とは別のアモルファスワイヤ２０を切断して形成した感磁体群２１（２１ｂ）を備える。これら複数の感磁体群２１ａ，２１ｂは径方向Ｘに隣接配置されている。そして、径方向Ｘに隣り合う複数の感磁体２に対して１個の検出コイル３が巻回されている。
また、一方の検出コイル３ａと他方の検出コイル３ｂとは、コイル接続部１５によって直列接続されている。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００４３】
上記構成にすると、１個の検出コイル３の中に複数の感磁体２を入れることができるため、出力電圧を高くすることが可能になる。また、径方向Ｘに隣接配置した感磁体２の間隔を狭めることができるため、同一の出力電圧をより小型化したＭＩセンサ素子１により達成することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。
【００４４】
（実施例３）
本例は、感磁体２１の数および配置構成を変更した例である。本例のＭＩセンサ素子１は、１本のアモルファスワイヤ２０を切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の感磁体２からなる感磁体群２１（２１ａ）を備える。また、感磁体群２１ａを構成するアモルファスワイヤ２０とは別のアモルファスワイヤ２０を切断して形成した感磁体群２１（２１ｂ）を備える。これら複数の感磁体群２１ａ，２１ｂは、径方向Ｘに隣接配置されている。そして、個々の感磁体２に検出コイル３が巻回されている。複数個の検出コイル３は、コイル接続部１５により、互いに直列接続されている。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００４５】
本例の作用効果を説明する。上記構成にすると、軸線方向だけでなく、径方向Ｘにも感磁体２を隣接配置できるため、１個のＭＩセンサ素子１の中により多くの感磁体２を形成することができる。そして、検出コイル３を直列接続することにより、出力電圧をより高くすることができるため、より小さいＭＩセンサ素子で高い出力電圧を得ることが可能となる。
この例は、４個の感磁体と４個の検出コイルを直列に接続した例となっているが、さらに多くの感磁体を用い、より多くの検出コイル同士を直列に接続することも、勿論可能であり、また直列接続と並列接続を併用することも可能である。また、用いる感磁体及び検出コイルの数と前記したワイヤのアスペクト比を適切に調整することの組合せにより、測定可能な磁場の範囲を調整したり、同じ大きさの磁場であっても出力電圧を調整してＭＩ素子を設計し、製造することが可能となるため、ユーザーの測定したい磁場環境に合わせて、最適なＭＩ素子を容易に設計できるという大きな作用効果を有するものである。
また、図示しないが、検出コイル３を並列接続する場合は、ノイズをより低くすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。
【符号の説明】
【００４６】
１ マグネトインピーダンスセンサ素子
２ 感磁体
２０ アモルファスワイヤ
２１ 感磁体群
３ 検出コイル
３ａ 平面パターン
３ｂ 立体パターン
４ 基板
５ 絶縁体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファス材料からなる感磁体を備えたマグネトインピーダンスセンサ素子と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサ等に用いられるセンサ素子として、外部磁界に応じて特性が変化する感磁体を用いたマグネトインピーダンスセンサ素子（以下、ＭＩセンサ素子とも記す）が知られている（下記特許文献１、２参照）。
【０００３】
図１４に示すごとく、ＭＩセンサ素子９１は、非磁性体からなる基板９４と、該基板９４に固定された、アモルファス材料からなる感磁体９２と、絶縁体９５を介して感磁体９２に巻回した検出コイル９３とを備える。
【０００４】
感磁体９２にパルス電流または高周波電流を流すと、感磁体９２に作用する磁界の強さに対応した電圧が検出コイル９３から出力される。この電圧を測定することにより、上記磁界の強さを検出することができる。
【０００５】
また、図１５、図１６に示すごとく、複数の感磁体９２を備え、検出コイル９３を直列または並列に接続したＭＩセンサ素子９１が知られている（特許文献１参照）。検出コイル９３を直列接続することにより、強い磁界を検出でき、かつ出力電圧が高いＭＩセンサ素子９１を得ることができる。また、検出コイル９３を並列接続することにより、検出コイル９３に生じるノイズを小さくすることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１３４２３６号公報
【特許文献２】国際公開公報ＷＯ２００３／７１２９９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、出力電圧を高めたり、ノイズを小さくする等のために、検出コイルを直列や並列に接続したＭＩセンサを製造する場合等のため、複数の感磁体９２を備えたＭＩセンサ素子９１を製造しようとすると、以下の問題が生じる。
すなわち、複数の感磁体を有するＭＩ素子を製造するためには、接続するＭＩ素子を別々に作成して必要個数準備し、それぞれのＭＩ素子を配置し、電気的に接続する必要があるが、このような製造は大変煩雑であり、効率的な製造が難しいという問題がある。
さらに、従来の特定の方向の磁場を測定するためのＭＩ素子は、一つの基板に一つの感磁体で形成されており、それを直列、並列に接続するためには、それぞれ別個のＭＩ素子を配置し、電気的に接続する必要がある。これらの構造は、電気的接続が３次元的に複雑で、特定の方向の磁場を測定するためのＭＩ素子ユニットとしては大型化してしまうという問題がある。
また、複数の感磁体を備えるＭＩセンサ素子を製造するには、１つの感磁体からなるＭＩセンサ素子同士を電気的に接続する工程が不可欠となる。ところが、複数の感磁体９２を用いた場合には、用いる１つ１つの感磁体９２の材料ばらつきによって、感磁体９２毎に特性が異なりやすくなる。これにより、感度にばらつきが生じるという不具合が生じる。また、磁場の同じ向きの成分を複数の感磁体９２の周囲に巻回した検出コイル９３から得られる出力電圧により測定することから、全ての感磁体９２の向きを正確に揃えないと、１つ１つの感磁体９２が同じ向きの磁場成分を測定できなくなり、磁気の測定精度が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、製造効率が高く、かつ磁気の測定精度に優れたマグネトインピーダンス素子の製造方法と、該製造方法によって製造したマグネトインピーダンス素子を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、非磁性体からなる基板と、
アモルファス材料からなり、上記基板に固定され、互いに電気的に接続した複数の感磁体と、
個々の上記感磁体に巻回形成され、互いに電気的に接続した複数の検出コイルとを備え、
上記感磁体にパルス電流または高周波電流を流すことにより、上記感磁体に作用する磁界の強さに対応した電圧を上記検出コイルから出力するよう構成されたマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法であって、
上記基板上に上記アモルファスワイヤを固定する固定工程と、
上記アモルファスワイヤを軸線方向に分割するように切断して複数の上記感磁体を形成する切断工程と、
複数の上記感磁体を電気的に接続する接続工程と、
を行うことを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法にある（請求項１）。
【００１０】
また、第２の発明は、非磁性体からなる基板と、
アモルファス材料からなり、上記基板に固定され、互いに電気的に接続した複数の感磁体と、
個々の上記感磁体に巻回形成され、互いに電気的に接続した複数の検出コイルとを備え、
上記感磁体にパルス電流または高周波電流を流すことにより、上記感磁体に作用する磁界の強さに対応した電圧を上記検出コイルから出力するよう構成されており、
上記複数の感磁体は、１本のアモルファスワイヤを上記基板に固定した後、切断して形成したものであることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子にある（請求項２）。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明の作用効果について説明する。本発明に係るマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法は、アモルファスワイヤを基板に固定した後、切断することにより複数の感磁体を形成する。
そのため、接続しようとする１つ１つの感磁体の位置が、ワイヤを基板に固定した時点で既に位置が正確に決まっており、それを後から電気的に接続するだけで全ての感磁体の向きを容易に揃え、平行にした状態のＭＩセンサ素子を製造することができる。従って、接続する１つ１つのＭＩセンサ素子を別に準備し、１つ１つのＭＩセンサを固定した後に、ワイヤ端子間、検出コイル間を電極パターン若しくはワイヤーボンディング等で更に接続する場合と比較して、大幅に製造を効率化できるとともに、各々の感磁体の測定する磁界の向きのばらつきが全くなく、磁気の測定精度を高めることができる。
また、１本のアモルファスワイヤの、互いに近接した部分を使って複数の感磁体を形成することができる。そのため、１つのＭＩセンサ素子内に存在する、複数の感磁体の特性を殆ど同一にすることができる。これにより、ほぼ理論値通りの感度が得られるという効果を得ることができる。
また、本発明では、１本のアモルファスワイヤを基板に固定した後切断するが、その切断部分の長さは極めて微小とすることができ、１つ１つの感磁体同士が非常に接近した状態で容易に製造することができる。この結果、複数の感磁体が狭い面積の中に効率的に配置されたＭＩ素子を容易に製造でき、より小型化したＭＩ素子ユニットを容易に製造することができる。
【００１２】
次に、第２の発明の作用効果について説明する。本発明では、基板上にアモルファスワイヤを固定した後、切断して複数の感磁体を製造するため、アモルファスワイヤの、互いに近接する部分を使って感磁体を製造することができる。そのため、１つのＭＩセンサ素子内に存在する、複数の感磁体の特性を殆ど同一にすることができる。
また、アモルファスワイヤを基板に固定した後、切断するため、ワイヤを基板に固定した時点で既にそれぞれの感磁体の位置及び向きが揃い、正確に平行になった状態で位置決めされている。従って、その後その位置を維持したまま電気的に接続することにより、全ての感磁体の向きに全くばらつきのないＭＩセンサ素子を容易かつ効率的に製造することができる。そのため、第１の発明と同様に磁気の測定精度を高めることができる。
【００１３】
以上のごとく、本発明によれば、製造効率が高く、かつ磁気の測定精度に優れたマグネトインピーダンス素子の製造方法と、該製造方法によって製造したマグネトインピーダンス素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、マグネトインピーダンスセンサ素子の平面図。
【図２】図１のＡ矢視図。
【図３】実施例１における、マグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法を説明するための全体図。
【図４】実施例１における、マグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法を説明するための平面図。
【図５】図４のＢ矢視図。
【図６】図４に続く図。
【図７】図６のＣ矢視図。
【図８】図６に続く図。
【図９】図８のＤ矢視図。
【図１０】図８に続く図。
【図１１】実施例１における、外部磁場と出力電圧の関係を、感磁体の軸線方向長さを変えた複数のサンプルについて測定したグラフ。
【図１２】実施例２における、マグネトインピーダンスセンサ素子の平面図。
【図１３】実施例３における、マグネトインピーダンスセンサ素子の平面図。
【図１４】従来例における、マグネトインピーダンスセンサ素子の平面図。
【図１５】従来例における、マグネトインピーダンスセンサ素子の回路図。
【図１６】図１５とは異なる従来例における、マグネトインピーダンスセンサ素子の回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記複数の検出コイルは互いに直列に接続されていることが好ましい（請求項３）。
感磁体の軸線方向長さが長すぎると、磁界の強さの変化に対する出力電圧の変化割合が大きくなり、結果的にそれほど大きくない磁界でも出力電圧が飽和してしまうため（図１１参照）、強い磁界を測定できなくなり、測定可能な磁場の強さの範囲が狭くなってしまう。この問題を解決するため、感磁体の軸線方向長さを短くすることが考えられる。このようにすると、感磁体の内部に生じる反磁界が大きくなるため、出力電圧が飽和しにくくなり、強い磁界を検出することが可能になる。しかしながら、その一方で感磁体の軸線方向長さを短くすると、出力電圧が低くなるという問題が生じる。
この問題は、複数の検出コイルを直列に接続して、狙いとする出力電圧が得られるようにすることにより解決できるが、本発明のように、あらかじめアモルファスワイヤを基板上に固定した後に、途中を切断し、切断部を電気的に後から接続することで、効率的に複数の感磁体及び検出コイルを用いたＭＩ素子の製造が可能となる。これにより、広範囲の強さの磁界を測定でき、かつ出力電圧が高いＭＩセンサ素子を得ることが可能になる。
特に、ＭＩセンサ素子で地磁気を測定しようとする場合には、ＭＩセンサを固定する予定の位置の近くに磁化された電子部品が存在している場合が多い。この場合において、測定目的は地磁気自体の変動であっても、前記磁化された電子部品の磁場を測定可能としておく必要があり、この磁場は地磁気に比べ大きい場合が多い。また、電子部品の磁化の状況は場合によって変化することから、その状況に合わせて、測定可能な磁場の強さを判断し、それに合った仕様でＭＩ素子を製造する必要がある。本発明は、このような用途に対し、非常に効果的に利用することができる。
【００１６】
また、上記複数の検出コイルは互いに並列に接続されていてもよい（請求項４）。
このようにすると、検出コイルに発生するノイズを低減することができる。そのため、出力電圧がノイズに隠れてしまう不具合を防止でき、精度よく磁界を検出することが可能になる。
【００１７】
また、１本の上記アモルファスワイヤを切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の上記感磁体からなる感磁体群が、径方向に複数個、隣接配置されており、径方向に隣り合う複数の上記感磁体に対して１個の上記検出コイルが巻回されていることが好ましい（請求項５）。
このようにすると、１個の検出コイルの中に複数の感磁体を入れることができるため、出力電圧を高くすることが可能になる。また、径方向に隣接配置した感磁体の間隔を狭めることができるため、ＭＩセンサ素子の面積を小さくすることができる。
【００１８】
また、１本の上記アモルファスワイヤを切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の上記感磁体からなる感磁体群が、径方向に複数個、隣接配置されており、個々の上記感磁体に上記検出コイルが巻回されていることが好ましい（請求項６）。
このようにすると、軸線方向だけでなく、径方向にも感磁体を隣接配置できるため、１個のＭＩセンサ素子の中により多くの感磁体を形成することができる。そのため、検出コイルを直列接続する場合は、出力電圧をより高くすることができる。また、検出コイルを並列接続する場合は、ノイズをより低くすることができる。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
本発明の実施例にかかるマグネトインピーダンスセンサ素子につき、図１〜図１１を用いて説明する。
図１、図２に示すごとく、本例のＭＩセンサ素子１は、非磁性体からなる基板４と、複数の感磁体２（２ａ，２ｂ）と、複数の検出コイル３（３ａ，３ｂ）とを備える。
感磁体２は、アモルファス材料からなり、基板４に固定されている。複数の感磁体２は、互いに電気的に接続されている。
また、検出コイル３は、個々の感磁体２に巻回形成され、互いに電気的に接続している。
【００２０】
ＭＩセンサ素子１は、感磁体２にパルス電流または高周波電流を流すことにより、感磁体２に作用する磁界の強さに対応した電圧を検出コイル３から出力するよう構成されている。
複数の感磁体２は、１本のアモルファスワイヤ２０を基板４に固定した後、切断して形成したものである。
以下、詳説する。
【００２１】
本例における感磁体２は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金からなり、長さが０．３ｍｍ、直径が０．０１ｍｍである。図１、図２に示すごとく、感磁体２の周囲にはＳｉＯ２等からなる絶縁体５が形成されており、この絶縁体５の周りに検出コイル３が形成されている。検出コイル３は銅等の金属からなる。検出コイル３は、基板４の主面に形成された平面パターン３０と、絶縁体５の表面に形成された立体パターン３１とを備える。図２に示すごとく、絶縁体５によって、立体パターン３１と感磁体２とが絶縁されている。また、平面パターン３０と感磁体２との間には、これらを絶縁するための絶縁膜１３が介在している。
【００２２】
図１に示すごとく、２個の感磁体２（２ａ，２ｂ）は、ワイヤ接続部６によって直列に接続されている。また、感磁体２の端部には、ワイヤ用端子１１が接続している。
一方、本例では、個々の感磁体２（２ａ，２ｂ）に形成した検出コイル３（３ａ，３ｂ）を、コイル接続部１５によって直列接続している。また、検出コイル３には、コイル用端子１２が接続している。
【００２３】
ワイヤ用端子１１から感磁体２へパルス電流または高周波電流を流すと、感磁体２に作用する磁界の強度に応じた出力電圧が検出コイル３に発生する。この出力電圧を測定することにより、磁界の強さを測定できるようになっている。
【００２４】
次に、ＭＩセンサ素子１の製造方法について説明する。本例では、図３に示すごとく、複数のＭＩセンサ素子１を基板４上に同時に形成し、個々のＭＩセンサ素子１の間をダイシングして分割する。これにより、複数個のＭＩセンサ素子１を一度に製造する。
【００２５】
ＭＩセンサ素子１の製造工程を詳細に説明する。まず、図４、図５に示すごとく、平面パターン３０を形成する。この平面パターン３０は、以下に説明する２種類の方法により作成することができる。一つ目の方法は、基板４の平坦面上に０．１μｍの薄い下部Ｔｉ／Ｃｕシード層を作成し、その上にレジストをのせ所定状態に配列された複数の導電膜の形成のために露光・現像工程からなるパターニングを行う。次に、銅メッキ処理をして、レジストを除去後、選択エッチングにより下部Ｔｉ／Ｃｕシード層を除去する。
【００２６】
二つ目の方法は、基板４の平坦面上にＣｕ層を作成し、その上にレジストをのせ所定状態に配列された複数の導電膜の形成のために露光・現像工程からなるパターニングを行う。次に、Ｃｕ層をエッチングにより除去し、その後、レジストを除去することにより、平面パターン３０を形成する。
【００２７】
その後、図６、図７に示すごとく、平面パターン３０の上面に感光性エポキシ樹脂により厚さ２μｍの絶縁被膜１３を形成する。この絶縁被膜１３は、平面パターン３０の中央部分を被覆すると共に、平面パターン３０の両端を露出させている。
【００２８】
続いて、図６、図７に示すごとく、アモルファスワイヤ２０を絶縁被膜１３上に溶剤希釈した液状のエポキシ樹脂を滴下することにより固定する（本発明の固定工程）。溶剤が定着した後に、１００℃にて３０分間程度ベーキングすると、アモルファスワイヤ２０は、絶縁被膜１３上への固定が完了する。エポキシ樹脂は固化して、ワイヤ固定部１００となる。ここで、上述したように、本例では製造を効率化するため、基板４上に複数のＭＩセンサ素子１を形成する（図３参照）。そのため、これら複数のＭＩセンサ素子１を一度に形成できるよう、充分に長いアモルファスワイヤ２０を配置する。また、本例では、アモルファスワイヤ２０を直線状にした状態で、絶縁被膜１３上に固定する。
【００２９】
次いで、図８、図９に示すごとく、アモルファスワイヤ２０の表面を覆う絶縁体５を、固定工程と同様に、感光性エポキシ樹脂により形成する。図９に示すごとく、絶縁体５の断面形状は、アモルファスワイヤ２０から絶縁被膜１３の端部１３０へ向かうほど厚さが次第に薄くなる裾広がり状になっている。また、平面パターン３０の両端は絶縁体５によって被覆されておらず、露出している。ここで、前記固定工程と絶縁体５を形成する工程を同時に一体的に形成してもよい。こうすると製造工程が簡単になり、より効率的な製造が可能となる。
【００３０】
その後、図１０に示すごとく、エッチングを行って、絶縁体５を所定の長さに切断する。この際、アモルファスワイヤ２０はエッチングされない薬剤を用いる。次いで、アモルファスワイヤ２０の両端２００及び中央部２０１をエッチングにより切断する（本発明の切断工程）。これにより、複数の感磁体２を形成する。
上述したように、本例では、１本のアモルファスワイヤ２０を直線状にした状態で基板４に固定し、その位置が維持された状態で途中をエッチングにて切断している。そのため、切断した結果、複数となった感磁体２は当然の如く、それぞれ直線状になっている。
なお、切断には、エッチング以外にレーザーで切断したり、カッターで切断する方法も採用することができる。
【００３１】
次に、基板４の表面全体に金属薄膜を蒸着し、該金属薄膜を選択的にエッチングすることにより、図１、図２に示すごとく、立体パターン３１、ワイヤ用端子１１、コイル用端子１２、コイル接続部１５、ワイヤ接続部６を形成する。このワイヤ接続部６により、複数の感磁体２が電気的に接続される（本発明の接続工程）。また、立体パターン３１と平面パターン３０の両端部は互いに電気的に接続されている。これら立体パターン３１と平面パターン３０とによって検出コイル３を構成している。
【００３２】
以上説明した工程を行って、基板４上に複数のＭＩセンサ素子１を同時に形成する（図３参照）。その後、個々のＭＩセンサ素子１の間をダイシングして分割する。
【００３３】
次に、本例の作用効果について説明する。図６〜図１０に示すごとく、本例に係るマグネトインピーダンスセンサ素子１の製造方法は、上記固定工程と、上記切断工程と、上記接続工程とを行う。
このようにすると、１本のアモルファスワイヤ２０の、互いに近接した部分を使って複数の感磁体２を形成することができる。そのため、１つのＭＩセンサ素子１内に存在する、複数の感磁体２の特性を殆ど同一にすることができる。これにより、ほぼ理論値通りの感度が得られるという効果を得ることができる。
【００３４】
また、本例では、アモルファスワイヤ２０を基板４に固定した後、固定した状態の位置を維持したまま切断するため、全ての感磁体２の向きを容易に揃え、平行にすることができる。本発明では、複数の感磁体を電気的に接続するとともに、互いに接続されている１つ１つの感磁体の周囲に巻回した検出コイルを互いに接続することで、磁気の同じ向きの成分を複数の感磁体により測定できる構成としている。従って、１つ１つの感磁体それぞれの向きを完全に揃える必要があるが、前記した通り、容易に向きを揃えることができるため、磁気の測定精度を大きく高めることができる。
さらに、本例では、個々の感磁体２を直線状に形成できるため、磁気の測定精度を一層、高くすることができる。
【００３５】
また、図３に示すごとく、本例では１本のアモルファスワイヤ２０を使って複数のＭＩセンサ素子１を形成するため、複数のＭＩセンサ素子１間における特性ばらつきを低減することができる。
【００３６】
また、上記製造方法を用いて製造したＭＩセンサ素子１は、基板４上にアモルファスワイヤ２０を固定した後、切断して複数の感磁体２を形成するため、アモルファスワイヤ２０の、互いに近接する部分を使って感磁体２を形成することができる。そのため、１つのＭＩセンサ素子１内に存在する、複数の感磁体２の特性を殆ど同一にすることができる。
また、上記製造方法を用いて製造したＭＩセンサ素子１は、アモルファスワイヤ２０を基板４に固定した後、切断するため、ワイヤ２０を基板４に固定した時点で既にそれぞれの感磁体２の位置及び向きが揃い、正確に平行になった状態で位置決めされている。従って、その後その位置を維持したまま電気的に接続することにより、全ての感磁体２の向きに全くばらつきのないＭＩセンサ素子１を容易かつ効率的に得ることができる。そのため、磁気の測定精度を高めることができる。
【００３７】
また、図１に示すごとく、本例では、複数の検出コイル３を互いに直列に接続している。
図１１は、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金を使った直径３０μｍのアモルファスワイヤを感磁体２として用い、検出コイルの捲線内径をφ８０μｍとした場合において、ワイヤ長さを０．６〜１．５ｍｍに変化させた時の外部磁場の大きさと出力電圧の関係を調べた結果を示したものである。この図に示すごとく、感磁体２の軸線方向長さＬが長いと、弱い磁界でも出力電圧が飽和してしまう。例えば、長さＬ＝１．５ｍｍの場合は、磁界が±１０Ｇで出力電圧が飽和する。そのため、±１０Ｇより強い磁界を測定することは困難となる。
【００３８】
この問題を解決するため、感磁体２の長さＬを短くすることが考えられる。図１１に示すごとく、長さＬを短くすると、感磁体２の内部に生じる反磁界が大きくなるため、出力電圧が飽和しにくくなり、強い磁界を検出することが可能になる。例えば、Ｌ＝０．６ｍｍの感磁体２は±４０Ｇまで出力電圧が飽和しない。
しかしながら、感磁体２の軸線方向長さを短くすると、出力電圧が低くなるという問題が生じる。
【００３９】
この問題は、図１に示すごとく、複数の検出コイル３を直列に接続し、出力電圧を高くすることにより解決できる。これにより、強い磁界を測定でき、かつ出力電圧が高いＭＩセンサ素子１を得ることが可能になる。
なお、本例では、説明を簡単にするため、図１、図１０においては、２つの感磁体を用い、２つの検出コイルを直列に接続する場合について説明したが、本発明は、勿論図１、図１０に示す場合に限定されるものではない。実際に測定する磁場環境に合わせて、最適となる仕様に設計することが可能であり、３つ以上の感磁体を用い、３つ以上の検出コイルを直列に接続するという仕様で製造することも、勿論可能である。
【００４０】
なお、図示しないが、複数の検出コイル３を並列に接続してもよい。このようにすると、検出コイル３に発生するノイズを低減することができる。そのため、出力電圧がノイズに隠れてしまう不具合を防止でき、精度よく磁界を検出することが可能になる。
【００４１】
以上のごとく、本例によれば、製造効率が高く、かつ磁気の測定精度に優れたマグネトインピーダンス素子の製造方法と、該製造方法によって製造したマグネトインピーダンス素子を提供することができる。
【００４２】
（実施例２）
本例は、感磁体２１の数を変更した例である。図１２に示すごとく、本例のＭＩセンサ素子１は、１本のアモルファスワイヤ２０を切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の感磁体２からなる感磁体群２１（２１ａ）を備える。また、感磁体群２１ａを構成するアモルファスワイヤ２０とは別のアモルファスワイヤ２０を切断して形成した感磁体群２１（２１ｂ）を備える。これら複数の感磁体群２１ａ，２１ｂは径方向Ｘに隣接配置されている。そして、径方向Ｘに隣り合う複数の感磁体２に対して１個の検出コイル３が巻回されている。
また、一方の検出コイル３ａと他方の検出コイル３ｂとは、コイル接続部１５によって直列接続されている。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００４３】
上記構成にすると、１個の検出コイル３の中に複数の感磁体２を入れることができるため、出力電圧を高くすることが可能になる。また、径方向Ｘに隣接配置した感磁体２の間隔を狭めることができるため、同一の出力電圧をより小型化したＭＩセンサ素子１により達成することができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。
【００４４】
（実施例３）
本例は、感磁体２１の数および配置構成を変更した例である。本例のＭＩセンサ素子１は、１本のアモルファスワイヤ２０を切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の感磁体２からなる感磁体群２１（２１ａ）を備える。また、感磁体群２１ａを構成するアモルファスワイヤ２０とは別のアモルファスワイヤ２０を切断して形成した感磁体群２１（２１ｂ）を備える。これら複数の感磁体群２１ａ，２１ｂは、径方向Ｘに隣接配置されている。そして、個々の感磁体２に検出コイル３が巻回されている。複数個の検出コイル３は、コイル接続部１５により、互いに直列接続されている。
その他、実施例１と同様の構成を備える。
【００４５】
本例の作用効果を説明する。上記構成にすると、軸線方向だけでなく、径方向Ｘにも感磁体２を隣接配置できるため、１個のＭＩセンサ素子１の中により多くの感磁体２を形成することができる。そして、検出コイル３を直列接続することにより、出力電圧をより高くすることができるため、より小さいＭＩセンサ素子で高い出力電圧を得ることが可能となる。
この例は、４個の感磁体と４個の検出コイルを直列に接続した例となっているが、さらに多くの感磁体を用い、より多くの検出コイル同士を直列に接続することも、勿論可能であり、また直列接続と並列接続を併用することも可能である。また、用いる感磁体及び検出コイルの数と前記したワイヤのアスペクト比を適切に調整することの組合せにより、測定可能な磁場の範囲を調整したり、同じ大きさの磁場であっても出力電圧を調整してＭＩ素子を設計し、製造することが可能となるため、ユーザーの測定したい磁場環境に合わせて、最適なＭＩ素子を容易に設計できるという大きな作用効果を有するものである。
また、図示しないが、検出コイル３を並列接続する場合は、ノイズをより低くすることができる。
その他、実施例１と同様の作用効果を備える。
【符号の説明】
【００４６】
１ マグネトインピーダンスセンサ素子
２ 感磁体
２０ アモルファスワイヤ
２１ 感磁体群
３ 検出コイル
３ａ 平面パターン
３ｂ 立体パターン
４ 基板
５ 絶縁体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性体からなる基板と、
アモルファス材料からなり、上記基板に固定され、互いに電気的に接続した複数の感磁体と、
個々の上記感磁体に巻回形成され、互いに電気的に接続した複数の検出コイルとを備え、
上記感磁体にパルス電流または高周波電流を流すことにより、上記感磁体に作用する磁界の強さに対応した電圧を上記検出コイルから出力するよう構成されたマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法であって、
上記基板上に上記アモルファスワイヤを固定する固定工程と、
上記アモルファスワイヤを軸線方向に分割するように切断して複数の上記感磁体を形成する切断工程と、
複数の上記感磁体を電気的に接続する接続工程と、
を行うことを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法。
【請求項２】
非磁性体からなる基板と、
アモルファス材料からなり、上記基板に固定され、互いに電気的に接続した複数の感磁体と、
個々の上記感磁体に巻回形成され、互いに電気的に接続した複数の検出コイルとを備え、
上記感磁体にパルス電流または高周波電流を流すことにより、上記感磁体に作用する磁界の強さに対応した電圧を上記検出コイルから出力するよう構成されており、
上記複数の感磁体は、１本のアモルファスワイヤを上記基板に固定した後、切断して形成したものであることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
【請求項３】
請求項２において、上記複数の検出コイルは互いに直列に接続されていることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
【請求項４】
請求項２において、上記複数の検出コイルは互いに並列に接続されていることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
【請求項５】
請求項２〜請求項４のいずれか１項において、１本の上記アモルファスワイヤを切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の上記感磁体からなる感磁体群が、径方向に複数個、隣接配置されており、径方向に隣り合う複数の上記感磁体に対して１個の上記検出コイルが巻回されていることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
【請求項６】
請求項２〜請求項５のいずれか１項において、１本の上記アモルファスワイヤを切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の上記感磁体からなる感磁体群が、径方向に複数個、隣接配置されており、個々の上記感磁体に上記検出コイルが巻回されていることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
【請求項１】
非磁性体からなる基板と、
アモルファス材料からなり、上記基板に固定され、互いに電気的に接続した複数の感磁体と、
個々の上記感磁体に巻回形成され、互いに電気的に接続した複数の検出コイルとを備え、
上記感磁体にパルス電流または高周波電流を流すことにより、上記感磁体に作用する磁界の強さに対応した電圧を上記検出コイルから出力するよう構成されたマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法であって、
上記基板上に上記アモルファスワイヤを固定する固定工程と、
上記アモルファスワイヤを軸線方向に分割するように切断して複数の上記感磁体を形成する切断工程と、
複数の上記感磁体を電気的に接続する接続工程と、
を行うことを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子の製造方法。
【請求項２】
非磁性体からなる基板と、
アモルファス材料からなり、上記基板に固定され、互いに電気的に接続した複数の感磁体と、
個々の上記感磁体に巻回形成され、互いに電気的に接続した複数の検出コイルとを備え、
上記感磁体にパルス電流または高周波電流を流すことにより、上記感磁体に作用する磁界の強さに対応した電圧を上記検出コイルから出力するよう構成されており、
上記複数の感磁体は、１本のアモルファスワイヤを上記基板に固定した後、切断して形成したものであることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
【請求項３】
請求項２において、上記複数の検出コイルは互いに直列に接続されていることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
【請求項４】
請求項２において、上記複数の検出コイルは互いに並列に接続されていることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
【請求項５】
請求項２〜請求項４のいずれか１項において、１本の上記アモルファスワイヤを切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の上記感磁体からなる感磁体群が、径方向に複数個、隣接配置されており、径方向に隣り合う複数の上記感磁体に対して１個の上記検出コイルが巻回されていることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
【請求項６】
請求項２〜請求項５のいずれか１項において、１本の上記アモルファスワイヤを切断して形成され、軸線方向に平行配置した複数の上記感磁体からなる感磁体群が、径方向に複数個、隣接配置されており、個々の上記感磁体に上記検出コイルが巻回されていることを特徴とするマグネトインピーダンスセンサ素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−７８１９８（Ｐ２０１２−７８１９８Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２３５６１（Ｐ２０１０−２２３５６１）
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（０００１１６６５５）愛知製鋼株式会社 (141)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１日（２０１０．１０．１）
【出願人】（０００１１６６５５）愛知製鋼株式会社 (141)
【Ｆターム（参考）】
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