磁場検出装置
【課題】磁場測定精度を向上しつつ、小型化された磁場検出装置の提供。
【解決手段】１軸方向の磁場を検出する第一〜第三感磁部６，７，８を、平板かつ直方体状の基板の特定面上に備えた第一〜第三磁気センサ素子３，４，５が、信号処理ＩＣ２とともに実装基板上に配されてなる磁場検出装置１０であって、前記実装基板上には感磁部を１個備えた磁気センサ素子３，４，５が複数配され、複数の磁気センサ素子３，４，５が備える各々の感磁部６，７，８が互いの近傍に配置され、且つ、複数の磁気センサ素子３，４，５のうち何れか２個の磁気センサ素子が備える各々の感磁部の感磁方向が、前記実装基板面に対して斜めをなしていることを特徴とする磁場検出装置１０。
【解決手段】１軸方向の磁場を検出する第一〜第三感磁部６，７，８を、平板かつ直方体状の基板の特定面上に備えた第一〜第三磁気センサ素子３，４，５が、信号処理ＩＣ２とともに実装基板上に配されてなる磁場検出装置１０であって、前記実装基板上には感磁部を１個備えた磁気センサ素子３，４，５が複数配され、複数の磁気センサ素子３，４，５が備える各々の感磁部６，７，８が互いの近傍に配置され、且つ、複数の磁気センサ素子３，４，５のうち何れか２個の磁気センサ素子が備える各々の感磁部の感磁方向が、前記実装基板面に対して斜めをなしていることを特徴とする磁場検出装置１０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場検出装置、特に３軸磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、携帯用情報機器、電子交換機などの電子機器の小型化が求められており、これらの電子機器に用いられる電子部品においても、小型化、薄型化、軽量化、及び高機能化が強く要求されている。
【０００３】
そのような電子機器の一つであるナビゲーション機器では、方位情報を得るために電子コンパスが用いられている。電子コンパスには、磁場を検出する感磁部を備えた磁気センサ素子が配されている。多くの電子コンパスでは、３個の磁気センサ素子を実装基板上に配置する際に、各磁気センサ素子を構成する各感磁部の感磁方向（感度軸方向）が互いに垂直になるように配置される（例えば、特許文献１参照）。すなわち、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の３軸にかかる磁界を、それぞれ個別の磁気センサ素子を用いて測定している（図１１参照）。図１１では、各磁気センサ素子に備えられた感磁部の長手方向が、感磁方向であるものとして描いている。一般的に、ＭＩセンサやフラックスゲートセンサのような高感度磁気センサの検出感度は、感磁部の長手方向の長さに依存する。
【０００４】
図１１に示す従来の電子コンパスでは、実装基板面１０１に対して平行なＸ軸方向およびＹ軸方向にかかる磁界を検出する第一磁気センサ素子１０３および第二磁気センサ素子１０４と、実装基板面１０１に対して垂直なＺ軸方向にかかる磁界を検出する磁気センサ素子１０５と、信号処理ＩＣ１０２とが備えられている。
第一磁気センサ素子１０３および第二磁気センサ素子１０４を構成する、第一感磁部１０６および第二感磁部１０７の感磁方向は実装基板面１０１に対して平行であり、各磁気センサ素子１０３，１０４は、実装基板面１０１において平置きで備えられている。一方、第三磁気センサ素子１０５を構成する第三感磁部１０８の感磁方向は実装基板面１０１に対して垂直であり、第三磁気センサ素子１０５は、実装基板面１０１において縦置きで備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０９３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、実装基板面の垂直軸方向（Ｚ軸方向）にかかる磁界を検出する磁気センサ素子は、磁気検出感度を確保するため、実装基板面の平行軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）にかかる磁界を検出する磁気センサと同程度の大きさである必要があり、かつ、縦置きで配置されるため、平置きに配置された磁気センサ素子よりも背高になってしまい、磁場検出装置（電子コンパス）全体が大型化してしまう問題がある。また、磁場検出装置の磁界測定精度の向上が望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、磁場測定精度を向上しつつ、小型化された磁場検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の磁場検出装置は、１軸方向の磁場を検出する感磁部を、平板かつ直方体状の基板の特定面上に備えた磁気センサ素子が、信号処理ＩＣとともに実装基板上に配されてなる磁場検出装置であって、前記実装基板上には前記感磁部を１個備えた前記磁気センサ素子が複数配され、前記複数の磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いの近傍に配置され、且つ、前記複数の磁気センサ素子のうち何れか２個の磁気センサ素子が備える各々の感磁部の感磁方向が、前記実装基板面に対して斜めをなしていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の磁場検出装置は、請求項１において、前記複数の磁気センサ素子が備える各々の感磁部のうち、少なくとも２つの感磁部の感磁軸が交差することを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の磁場検出装置は、請求項１又は２において、各磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いに直交する３軸方向の磁場をそれぞれ検出可能なように、前記磁気センサ素子の三つが３角形をなすように並べて配されていることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の磁場検出装置は、請求項１又は２において、各磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いに直交する３軸方向の磁場をそれぞれ検出可能なように、前記磁気センサ素子の三つが横一列に並べて配されていることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の磁場検出装置は、請求項１又は２において、前記磁気センサ素子に加えて、前記感磁部と同機能を有する感磁部が前記信号処理ＩＣ上に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の磁場検出装置によれば、実装基板上に複数配された磁気センサ素子に備えられた感磁部を互いの近傍に集中させて、一極に配置することによって、その一極にかかる磁場をより精度良く測定できる。
さらに、前記実装基板上の２個の磁気センサ素子に備えられた各感磁部の感磁方向を、それぞれ前記実装基板面に対して斜めに配することによって、当該磁気センサ素子を低背化することができるので、当該磁場検出装置を小型化できる。
また、磁気センサ素子に備えられた感磁部と同機能を有する感磁部を、磁気センサ素子の代わりに信号処理ＩＣ上に備える場合、磁気センサ素子が実装基板を占有する面積を削減することができるので、当該磁場検出装置をより小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明にかかる磁場検出装置の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図２】感磁部が実装基板面１から突出した高さを比較する図である。
【図３】本発明にかかる磁場検出装置の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図４】本発明にかかる磁場検出装置の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図５】本発明にかかる磁場検出装置の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図６】本発明にかかる磁場検出装置の他の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図７】本発明にかかる磁場検出装置の他の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図８】本発明にかかる磁場検出装置の別の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図９】本発明にかかる磁場検出装置の別の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図１０】本発明にかかる磁場検出装置の別の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図１１】従来の磁場検出装置における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜磁場検出装置の第一実施形態＞
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明にかかる磁場検出装置の第一実施形態である磁場検出装置１０Ａ（１０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【００１１】
磁場検出装置１０Ａは、実装基板面１に、信号処理ＩＣ２、第一磁気センサ素子３、第二磁気センサ素子４、および第三磁気センサ素子５を少なくとも備えてなる。
実装基板面１において、第一磁気センサ素子３は平置き（横置き）で配置されており、第二磁気センサ素子４および第三磁気センサ素子５は縦置きで配置されている。縦置きで配置された第二磁気センサ素子４及び第三磁気センサ素子５は、平置きで配置された第一磁気センサ素子３および信号処理ＩＣ２よりも背高であり、実装基板面１からより高い位置まで突き出している。
【００１２】
第一磁気センサ素子３を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第一感磁部６が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＸ軸方向が第一感磁部６の感磁方向を示す。このＸ軸方向は、実装基板面１と平行である。第一磁気センサ素子３の第一感磁部６が備えられた基板面は、実装基板面１に対して平行である。
第二磁気センサ素子４を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第二感磁部７が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＹ軸方向が第二感磁部７の感磁方向を示す。このＹ軸方向は、実装基板面１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第二磁気センサ素子４の第二感磁部７が備えられた基板面は、実装基板面１に対して垂直である。
第三磁気センサ素子５を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第三感磁部８が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＺ軸方向が第三感磁部８の感磁方向を示す。このＺ軸方向は、実装基板面１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第三磁気センサ素子５の第三感磁部８が備えられた基板面は、実装基板面１に対して垂直である。
また、前記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向は互いに直交している。
【００１３】
磁場検出装置１０Ａでは、第一磁気センサ素子３、第二磁気センサ素子４、および第三磁気センサ素子５が、信号処理ＩＣ２の近傍において、寄り集まって配置されている。このため、各磁気センサ素子を構成する基板に備えられた各感磁部が互いの近傍に配置されている。すなわち、第一感磁部６は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第二感磁部７および第三感磁部８が配置されていて、第二感磁部７は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部６および第三感磁部８が配置されていて、第三感磁部８は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部６および第二感磁部７が配置されている。
【００１４】
ここで、「各感磁部が互いの近傍に配置される」とは、第一磁気センサ素子３、第二磁気センサ素子４、および第三磁気センサ素子５が、互いの近隣に配置されていることをいう。このとき、各磁気センサ素子間には当該磁気センサ素子以外の部品が挟まれて実装されていない状態となる。このような状態においては、複数の磁気センサ素子同士を、空間内に密集して配置できる。この状態において、さらに、各感磁部はその長手方向の長さの距離範囲内に、少なくとも一つの他の感磁部が配置されていることが好ましい。また、各感磁部が残りの全ての感磁部の長手方向の長さの距離範囲内に配置されていることがより好ましい。
このように、各感磁部が互いの近傍に寄り集まって、一極に集中して配置されることにより、その一極における磁場をより精度良く測定することができる。このメカニズムを以下に説明する。
【００１５】
従来の磁場検出装置（例えば図１１に示す磁場検出装置１００）では、各磁気センサ素子は互いの近傍に配置されていない。すなわち、各磁気センサ素子は、配置された位置が異なるため、それぞれ個別の位置の磁場を測定している。各磁気センサ素子が測定した磁場は、最終的に信号処理ＩＣ１０２によって合成されて、磁場検出装置１００全体における磁場（磁場ベクトル）が算出される。
【００１６】
このように、互いに離れた位置の磁場を合成して得られた磁場ベクトルは、三つの個別の位置の磁場の平均であるため、各磁気センサ素子が配置された範囲（磁場検出装置１００全体）における平均的な磁場を測定しているに過ぎないので、その測定精度は低い。
一般に、磁場検出装置の近傍には磁界を発生するデバイスが設けられていることが多く、磁場検出装置における磁界勾配は顕著である。したがって、各磁気センサ素子が互いに離れて配置されていると、それぞれが異なる磁界勾配を受けることになり、磁場測定の誤差を生じ易くなる。
【００１７】
一方、本発明にかかる磁場検出装置（例えば図１に示す磁場検出装置１０Ａ）では、各磁気センサ素子が互いの近傍に配置されており、各磁気センサ素子が集中して配された一極（一箇所）の磁場を測定している。各磁気センサ素子が測定した磁場は、最終的に信号処理ＩＣ２によって合成されて、前記一極における磁場（磁場ベクトル）が算出される。
【００１８】
このように、互いに寄り集まった一極の磁場を合成して得られた磁場ベクトルは、前記一極における局所的な磁場を、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向をそれぞれ検出する三つの磁気センサ素子によって測定したものであるため、磁場検出装置の個々に異なる位置における磁界勾配の違いの影響を受けにくい。したがって、各磁気センサ素子を集合させて配置することにより、磁場の測定精度を高めることができる。
【００１９】
また、各磁気センサ素子と信号処理ＩＣ２との電気的接続を行う配線（不図示）は、各磁気センサ素子から信号処理ＩＣ２へ伝送される信号の劣化を抑制するために、なるべく短くすることが望ましい。このため、各磁気センサ素子は、信号処理ＩＣの近傍に配置されることが好ましい。より具体的には、各磁気センサ素子を構成する基板の長手方向の長さに相当する距離範囲内に、信号処理ＩＣが配置されていることが好ましい。このことは後述する本発明にかかる磁場検出装置のすべてについて当てはまる。
【００２０】
磁場検出装置１０Ａにおいて、第二感磁部７の中心を通る感磁方向の軸（第二感磁部７の感磁軸）と第三感磁部８の中心を通る感磁方向の軸（第三感磁部８の感磁軸）とは互いに交差している。
ここで、「交差する」とは、第二感磁部７を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）と、第三感磁部８を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）とが空間の一点（交差点）で交わることをいう。この交わりの角度は必ずしも直角とは限らない。なお、各感磁軸は各感磁部の中心を通るものとする。
このように、第一〜第三磁気センサ素子が備える第一〜第三感磁部のうち、少なくとも２つの感磁部の感磁軸が交差することが好ましい。この場合、その交差点における磁場をより精度良く測定することができる。
【００２１】
磁場検出装置１０Ａの実装基板面１における各磁気センサ素子のレイアウトは、信号処理ＩＣ２の近傍において、第一〜第三磁気センサ素子の三つが３角形をなすように並べて配されている。つまり、第一〜第三磁気センサ素子を構成する基板の下面（実装基板面１に面して設置された面）の重心を結んだ時、各重心を頂点とする３角形が描かれるように並べて配置されている。磁場検出装置１０Ａにおいては、該３角形は不等辺３角形である。該３角形を二等辺３角形、正３角形、又は直角３角形にしてもよい。
【００２２】
このように第一〜第三磁気センサ素子の三つが３角形をなすように並べて配することによって、各磁気センサ素子に備えられた各感磁部を互いの近傍に集合させることが容易になるので好ましい。前記レイアウトとしては、前記各重心を頂点とする３角形の各辺の長さがなるべく短くなるようにすると、各磁気センサ素子に備えられた各感磁部を互いの近傍に集合させることが容易になるので好ましい。
【００２３】
磁場検出装置１０Ａでは、第二磁気センサ素子４および第三磁気センサ素子５を構成する第二感磁部７の感磁方向および第三感磁部８の感磁方向が互いに直交しつつ、それぞれ実装基板面１に対して４５°の傾きをなしている。さらに、第一磁気センサ素子３を構成する第一感磁部６の感磁方向は実装基板面１に対して平行であり、第二感磁部７および第三感磁部８の感磁方向と直交している。このため、第一〜第三感磁部によって、磁場検出装置１０Ａは、互いに直交する３軸の感磁方向で磁場を検出することが可能である。
【００２４】
前記３軸による３つの感磁方向は互いに直交しているが、前記３つの感磁方向のうち２つの感磁方向が互いに直交して、残る１つの感磁方向は前記２つの感磁方向と直交しなくてもよいし、３つ全ての感磁方向が互いに直交しなくてもよい。前記３つの感磁方向が互いに異なる方向を向き、且つ、前記３つの感磁方向の全てが同一の平面に存在しなければ、各磁気センサ素子が測定する３次元空間における磁場ベクトルを信号処理ＩＣ２によって算出することができる。
【００２５】
しかし、測定精度を高める観点、および信号処理ＩＣ２における計算を簡便にする観点から、前記３つの感磁方向のうち少なくとも２つの感磁方向が互いに直交することが好ましく、前記３つの感磁方向の全てが互いに直交することがより好ましい。
【００２６】
第二感磁部７が実装基板面１となす角θと、第三感磁部８が実装基板面１となす角φは、同じ角度であっても異なる角度であってもよい。
なす角θとなす角φとが異なる角度である場合、なす角θとなす角φとの和は９０°であることが好ましい。その和が９０°であることによって、少なくとも第二感磁部７の感磁方向と第三感磁部８の感磁方向とを直交させることができ、さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることができる。
【００２７】
なす角θとなす角φとが同じ角度である場合、なす角θ及びなす角φは４５°であることが好ましい。４５°であることによって、少なくとも第二感磁部７の感磁方向と第三感磁部８の感磁方向とを直交させることができ（さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることも可能であり）、且つ、第二感磁部７を備えた第二磁気センサ素子４、および第三感磁部８を備えた第三磁気センサ素子５を低背化することができる。この低背化について、以下に説明する。
【００２８】
前述のように、第三磁気センサ素子５は、第三感磁部８が備えられた基板面を実装基板面１に対して垂直に立てた縦置きで配置されている。このため、第三磁気センサ素子５は、平置きで配置された第一磁気センサ素子３および信号処理ＩＣ２よりも背高である。このとき、第三磁気センサ素子５を構成する第三感磁部８は、実装基板面１から高さｈで突き出している（図１参照）。この高さｈが最も高くなるのは、第三感磁部８が実装基板面１となす角φが９０°（垂直）の場合である。この場合における第三感磁部８の高さｈは、従来の磁場検出装置１００における第三感磁部１０８の高さＨに相当する（図１１参照）。
【００２９】
第三感磁部８のなす角φを９０°から４５°へ変化させるにつれて、第三感磁部８の高さｈおよび第三磁気センサ素子５の高さを徐々に低くすることができる（図２参照）。具体的には、なす角φを４５°にした場合、なす角φが９０°の場合よりも、その高さｈを０．７５倍に低背化することができる。
【００３０】
第三感磁部８のなす角φを４５°よりもさらに０°側へ変化させた場合、第三感磁部８の高さｈおよび第三磁気センサ素子５の高さをさらに低背化することができる。しかし、前述のように、第二感磁部７のなす角θと第三感磁部８のなす角φの和を９０°にすることが好ましいため、なす角φを４５°よりも小さい角度にすると、なす角θが４５°よりも大きくなってしまい、第二感磁部７の高さｈおよび第二磁気センサ素子４の高さが高くなってしまう。
【００３１】
したがって、実装基板面１上に縦置きで配置されている第二磁気センサ素子４および第三磁気センサ素子５の高さを共に低くするためには、なす角θ及びφが共に４５°であることが好ましい。このように縦置きで配置された磁気センサ素子を低背化することによって、本発明の磁場検出装置１０Ａを、従来の磁場検出装置１００よりも低背化して、より小型化することができる。
【００３２】
また、図３〜５に示した磁場検出装置１０Ｂ（１０），１０Ｃ（１０），１０Ｄ（１０）のように、第一磁気センサ素子３における第一感磁部６の配置を変更しても、前述と同様に、各磁場検出装置の測定精度を高めつつ小型化することができる。
【００３３】
図３は、本発明の第一実施形態にかかる磁場検出装置１０Ｂ（１０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。該斜視図において、前述の磁場検出装置１０Ａ（１０）と同じ構成には同一の符号を付してある。
【００３４】
磁場検出装置１０Ｂ（１０）においては、第一〜第三の磁気センサ素子の三つが、信号処理ＩＣ２の近傍において、３角形をなすように並べて配されている。つまり、第一〜第三磁気センサ素子を構成する基板の下面（実装基板面１に面して設置された面）の重心を結んだ時、各重心を頂点とする３角形が描かれるように並べて配置されている。磁場検出装置１０Ｂにおいては、該３角形は不等辺３角形である。該３角形を二等辺３角形、正３角形、又は直角３角形にしてもよい。
また、各磁気センサ素子を構成する第一〜第三感磁部は互いの近傍に配置されている。
磁場検出装置１０Ａと異なるのは、第一感磁部６が、第一磁気センサ素子３を構成する基板の下面に備えられている点である。
この場合においても、前述と同様に、磁場検出装置１０Ｂの測定精度を高めつつ小型化することができる。
【００３５】
図４は、本発明の第一実施形態にかかる磁場検出装置１０Ｃ（１０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。該斜視図において、前述の磁場検出装置１０Ａ（１０）と同じ構成には同一の符号を付してある。
【００３６】
磁場検出装置１０Ｃ（１０）においては、第一〜第三の磁気センサ素子の三つが、信号処理ＩＣ２の近傍において、３角形をなすように並べて配されている。つまり、第一〜第三磁気センサ素子を構成する基板の下面（実装基板面１に面して設置された面）の重心を結んだ時、各重心を頂点とする３角形が描かれるように並べて配置されている。磁場検出装置１０Ｃにおいては、該３角形は不等辺３角形である。該３角形を二等辺３角形、正三角形、又は直角３角形にしてもよい。
また、各磁気センサ素子を構成する第一〜第三感磁部は互いの近傍に配置されている。
磁場検出装置１０Ａと異なるのは、第一感磁部６が、第一磁気センサ素子３を構成する基板の上面のエッジ側（信号処理ＩＣ２側）に寄せて備えられている点である。
【００３７】
この場合においても、前述と同様に、磁場検出装置１０Ｃの測定精度を高めつつ小型化することができる。また、第一感磁部を基板のエッジ側に寄せたことにより、第一感磁部６と第三感磁部８との離間距離を小さくすることができ、さらに、該離間距離と第一感磁部６と第二感磁部７との離間距離を等しくすることができる。この結果、磁場勾配の影響を一層受けなくなり、磁場検出装置１０Ｃの測定精度を一層高めることができる。
【００３８】
図５は、本発明の第一実施形態にかかる磁場検出装置１０Ｄ（１０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。該斜視図において、前述の磁場検出装置１０Ａ（１０）と同じ構成には同一の符号を付してある。
【００３９】
磁場検出装置１０Ｄ（１０）においては、第一〜第三の磁気センサ素子の三つが、信号処理ＩＣ２の近傍において、３角形をなすように並べて配されている。つまり、第一〜第三磁気センサ素子を構成する基板の下面（実装基板面１に面して設置された面）の重心を結んだ時、各重心を頂点とする３角形が描かれるように並べて配置されている。磁場検出装置１０Ｄにおいては、該３角形は不等辺３角形である。該３角形を二等辺３角形、正三角形、又は直角３角形にしてもよい。
また、各磁気センサ素子を構成する第一〜第三感磁部は互いの近傍に配置されている。
磁場検出装置１０Ａと異なるのは、第一感磁部６が、第一磁気センサ素子３を構成する基板の下面に備えられ、且つ、エッジ側（信号処理ＩＣ２側）に寄せて備えられている点である。
【００４０】
この場合においても、前述と同様に、磁場検出装置１０Ｄの測定精度を高めつつ小型化することができる。また、第一感磁部を基板のエッジ側に寄せたことにより、第一感磁部６と第三感磁部８との離間距離を小さくすることができ、さらに、該離間距離と第一感磁部６と第二感磁部７との離間距離を等しくすることができる。この結果、磁場勾配の影響を一層受けなくなり、磁場検出装置１０Ｄの測定精度を一層高めることができる。
【００４１】
磁場検出装置１０Ｄにおいて、第一感磁部６の感磁軸と、第二感磁部７の感磁軸と、第三感磁部８の感磁軸とは全て互いに交差している。
このように、第一〜第三磁気センサ素子が備える第一〜第三感磁部のうち、全ての感磁部の感磁軸が一点で交差することがより好ましい。この場合、その交差点における磁場をより一層精度良く測定することができる。
【００４２】
本発明にかかる磁場検出装置の基板の材質としては、例えばガラス、サファイア、プラスチック、セラミックス等の絶縁体や、シリコン（Ｓｉ）等の半導体が挙げられる。
本発明にかかる磁場検出装置に用いる磁気センサ素子としては、ＭＩ素子（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ素子）、平行フラックスゲートセンサ素子、直交フラックスゲートセンサ素子等の公知のものが適用できる。該ＭＩ素子、該平行フラックスゲートセンサ素子、および該直交フラックスゲートセンサ素子を構成する感磁部としては、短冊形状にパターニングされた磁性体膜が用いられる。該磁性体膜は、例えば零磁歪アモルファス組成であるＣｏＮｂＺｒが用いられる。
【００４３】
＜磁場検出装置の第二実施形態＞
図６は、本発明にかかる磁場検出装置の第二実施形態である磁場検出装置２０Ａ（２０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【００４４】
磁場検出装置２０Ａは、実装基板面１１に、信号処理ＩＣ１２、第一磁気センサ素子１３、第二磁気センサ素子１４、および第三磁気センサ素子１５を少なくとも備えてなる。
実装基板面１１において、第一磁気センサ素子１３は平置き（横置き）で配置されており、第二磁気センサ素子１４および第三磁気センサ素子１５は縦置きで配置されている。縦置きで配置された第二磁気センサ素子１４及び第三磁気センサ素子１５は、平置きで配置された第一磁気センサ素子１３および信号処理ＩＣ１２よりも背高であり、実装基板面１１からより高い位置まで突き出している。
【００４５】
第一磁気センサ素子１３を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、は短冊形で示した第一感磁部１６が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＸ軸方向が第一感磁部１６の感磁方向を示す。このＸ軸方向は、実装基板面１１と平行である。第一磁気センサ素子１３の第一感磁部１６が備えられた基板面は、実装基板面１１に対して平行である。
第二磁気センサ素子１４を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第二感磁部１７が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＹ軸方向が第二感磁部１７の感磁方向を示す。このＹ軸方向は、実装基板面１１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第二磁気センサ素子１４の第二感磁部１７が備えられた基板面は、実装基板面１１に対して垂直である。
第三磁気センサ素子１５を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第三感磁部１８が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＺ軸方向が第三感磁部１８の感磁方向を示す。このＺ軸方向は、実装基板面１１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第三磁気センサ素子１５の第三感磁部１８が備えられた基板面は、実装基板面１１に対して垂直である。
また、前記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向は互いに直交している。
【００４６】
磁場検出装置２０Ａでは、第一磁気センサ素子１３、第二磁気センサ素子１４、および第三磁気センサ素子１５が、信号処理ＩＣ１２の近傍において、寄り集まって配置されている。このため、各磁気センサ素子を構成する基板に備えられた各感磁部が互いの近傍に配置されている。すなわち、第一感磁部１６は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第二感磁部１７および第三感磁部１８が配置されていて、第二感磁部１７は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部１６が配置されていて、第三感磁部１８は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部１６が配置されている。
【００４７】
磁場検出装置２０Ａにおいて、第二感磁部１７の中心を通る感磁方向の軸（第二感磁部１７の感磁軸）と第三感磁部１８の中心を通る感磁方向の軸（第三感磁部１８の感磁軸）とは互いに交差している。
ここで、「交差する」とは、第二感磁部１７を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）と、第三感磁部１８を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）とが空間の一点（交差点）で交わることをいう。この交わりの角度は必ずしも直角とは限らない。なお、各感磁軸は各感磁部の中心を通るものとする。
このように、第一〜第三磁気センサ素子が備える第一〜第三感磁部のうち、少なくとも２つの感磁部の感磁軸が交差することが好ましい。この場合、その交差点における磁場をより精度良く測定することができる。
【００４８】
磁場検出装置２０Ａの実装基板面１１における各磁気センサ素子のレイアウトは、信号処理ＩＣ１２の近傍において、第一〜第三磁気センサ素子の三つが横一列に並べて配されている。つまり、第一〜第三磁気センサ素子を構成する基板の下面（実装基板面１１に面して設置された面）の各重心が、ほぼ一直線上に載るように並べて配置されている。これに代えて、第一〜第三感磁部の各重心が、ほぼ一直線上に載るように並べて配置されてもよい。
【００４９】
このように第一〜第三磁気センサ素子の三つを横一列に並べて配することによって、各磁気センサ素子に備えられた各感磁部を互いの近傍に集合させることが容易になるので好ましい。前記レイアウトとしては、前記各重心間の距離（離間距離）がなるべく短くなるようにすると、各磁気センサ素子に備えられた各感磁部を互いの近傍に集合させることが容易になるので好ましい。
各磁気センサ素子に備えられた各感磁部を互いの近傍に集合させることによって、各感磁部が受ける磁場勾配の影響を均一にすることができるため、磁場検出装置２０Ａの測定精度を高められるので好ましい。このことは、前述の磁場検出装置１０についての説明と同様である。
【００５０】
磁場検出装置２０Ａでは、第二磁気センサ素子１４および第三磁気センサ素子１５を構成する第二感磁部１７の感磁方向および第三感磁部１８の感磁方向が互いに直交しつつ、それぞれ実装基板面１１に対して４５°の傾きをなしている。さらに、第一磁気センサ素子１３を構成する第一感磁部１６の感磁方向は実装基板面１１に対して平行であり、第二感磁部１７および第三感磁部１８の感磁方向と直交している。このため、第一〜第三感磁部によって、磁場検出装置２０Ａは、互いに直交する３軸の感磁方向で磁場を検出することが可能である。
【００５１】
前記３軸による３つの感磁方向は互いに直交しているが、前記３つの感磁方向のうち２つの感磁方向が互いに直交して、残る１つの感磁方向は前記２つの感磁方向と直交しなくてもよいし、３つ全ての感磁方向が互いに直交しなくてもよい。前記３つの感磁方向が互いに異なる方向を向き、且つ、前記３つの感磁方向の全てが同一の平面に存在しなければ、各磁気センサ素子が測定する３次元空間における磁場ベクトルを信号処理ＩＣ１２によって算出することができる。
【００５２】
しかし、測定精度を高める観点、および信号処理ＩＣ１２における計算を簡便にする観点から、前記３つの感磁方向のうち少なくとも２つの感磁方向が互いに直交することが好ましく、前記３つの感磁方向の全てが互いに直交することがより好ましい。
【００５３】
第二感磁部１７が実装基板面１１となす角θと、第三感磁部１８が実装基板面１１となす角φとは、同じ角度であっても異なる角度であってもよい。
なす角θとなす角φとが異なる角度である場合、なす角θとなす角φとの和は９０°であることが好ましい。その和が９０°であることによって、少なくとも第二感磁部１７の感磁方向と第三感磁部１８の感磁方向とを直交させることができ、さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることができる。
【００５４】
なす角θとなす角φとが同じ角度である場合、なす角θ及びなす角φは４５°であることが好ましい。４５°であることによって、少なくとも第二感磁部１７の感磁方向と第三感磁部１８の感磁方向とを直交させることができ（さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることも可能であり）、且つ、第二感磁部１７を備えた第二磁気センサ素子１４、および第三感磁部１８を備えた第三磁気センサ素子１５を低背化することができる。この低背化についての説明は、前述の第一実施形態と同様である。
【００５５】
実装基板面１１上に縦置きで配置されている第二磁気センサ素子１４および第三磁気センサ素子１５の高さを共に低くするためには、なす角θ及びφが共に４５°であることが好ましい。このように縦置きで配置された磁気センサ素子を低背化することによって、本発明の磁場検出装置２０Ａを、従来の磁場検出装置１００よりも低背化して、より小型化することができる。
【００５６】
また、図７に示した磁場検出装置２０Ｂ（２０）のように、第一磁気センサ素子１３における第一感磁部１６の配置を変更しても、前述と同様に、磁場検出装置の測定精度を高めつつ小型化することができる。
【００５７】
図７は、本発明の第二実施形態にかかる磁場検出装置２０Ｂ（２０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。該斜視図において、前述の磁場検出装置２０Ａ（２０）と同じ構成には同一の符号を付してある。
磁場検出装置２０Ｂ（２０）においては、第一〜第三の磁気センサ素子の三つが、信号処理ＩＣ２の近傍において、横一列に並べて配されている。また、各磁気センサ素子を構成する第一〜第三感磁部は互いの近傍に配置されている。
磁場検出装置２０Ａと異なるのは、第一感磁部１６が、第一磁気センサ素子１３を構成する基板の下面に備えられている点である。
この場合においても、前述と同様に、磁場検出装置２０Ｂの測定精度を高めつつ小型化することができる。
【００５８】
＜磁場検出装置の第三実施形態＞
図８は、本発明にかかる磁場検出装置の第三実施形態である磁場検出装置３０Ａ（３０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【００５９】
磁場検出装置３０Ａは、実装基板面３１に、信号処理ＩＣ３２、第一磁気センサ素子３４、および第二磁気センサ素子３５を少なくとも備えてなる。
実装基板面３１において、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５は縦置きで配置されている。縦置きで配置された第一磁気センサ素子３４及び第二磁気センサ素子３５は、平置きで配置された信号処理ＩＣ３２よりも背高であり、実装基板面３１からより高い位置まで突き出している。
【００６０】
信号処理ＩＣ３２を構成する基板には短冊形で示した第三感磁部３６が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＸ軸方向が第三感磁部３６の感磁方向を示す。このＸ軸方向は、実装基板面３１と平行である。信号処理ＩＣ３２の第三感磁部３６が備えられた基板面は、実装基板面３１に対して平行である。
第一磁気センサ素子３４を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第一感磁部３７が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＹ軸方向が第一感磁部３７の感磁方向を示す。このＹ軸方向は、実装基板面３１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第一磁気センサ素子３４の第一感磁部３７が備えられた基板面は、実装基板面３１に対して垂直である。
第二磁気センサ素子３５を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第二感磁部３８が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＺ軸方向が第二感磁部３８の感磁方向を示す。このＺ軸方向は、実装基板面３１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第二磁気センサ素子３５の第二感磁部３８が備えられた基板面は、実装基板面３１に対して垂直である。
また、前記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向は互いに直交している。
【００６１】
磁場検出装置３０Ａでは、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５が、信号処理ＩＣ３２の近傍において、寄り集まって配置されている。このため、各感磁部が互いの近傍に配置されている。すなわち、第三感磁部３６は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部３７および第二感磁部３８が配置されていて、第一感磁部３７は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第二感磁部３８および第三感磁部３６が配置されていて、第二感磁部３８は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部３７および第三感磁部３６が配置されている。
【００６２】
このように各感磁部を互いの近傍に配置することによって、各感磁部が受ける磁場勾配の影響を均一にすることができるため、磁場検出装置３０Ａの測定精度を高められるので好ましい。このことは、前述の磁場検出装置１０についての説明と同様である。
【００６３】
磁場検出装置３０Ａにおいて、第一感磁部３７の中心を通る感磁方向の軸（第一感磁部３７の感磁軸）と第二感磁部３８の中心を通る感磁方向の軸（第二感磁部３８の感磁軸）とは互いに交差している。
ここで、「交差する」とは、第一感磁部３７を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）と、第二感磁部３８を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）とが空間の一点（交差点）で交わることをいう。この交わりの角度は必ずしも直角とは限らない。なお、各感磁軸は各感磁部の中心を通るものとする。
このように、第一〜第三磁気センサ素子が備える第一〜第三感磁部のうち、少なくとも２つの感磁部の感磁軸が交差することが好ましい。この場合、その交差点における磁場をより精度良く測定することができる。
【００６４】
磁場検出装置３０Ａでは、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５を構成する第一感磁部３７の感磁方向および第二感磁部３８の感磁方向が互いに直交しつつ、それぞれ実装基板面３１に対して４５°の傾きをなしている。さらに、信号処理ＩＣ３２の上面に配された第三感磁部３６の感磁方向は実装基板面３１に対して平行であり、第一感磁部３７および第二感磁部３８の感磁方向と直交している。このため、第一〜第三感磁部によって、磁場検出装置３０Ａは、互いに直交する３軸の感磁方向で磁場を検出することが可能である。
【００６５】
前記３軸による３つの感磁方向は互いに直交しているが、前記３つの感磁方向のうち２つの感磁方向が互いに直交して、残る１つの感磁方向は前記２つの感磁方向と直交しなくてもよいし、３つ全ての感磁方向が互いに直交しなくてもよい。前記３つの感磁方向が互いに異なる方向を向き、且つ、前記３つの感磁方向の全てが同一の平面に存在しなければ、各磁気センサ素子が測定する３次元空間における磁場ベクトルを信号処理ＩＣ３２によって算出することができる。
【００６６】
しかし、測定精度を高める観点、および信号処理ＩＣ３２における計算を簡便にする観点から、前記３つの感磁方向のうち少なくとも２つの感磁方向が互いに直交することが好ましく、前記３つの感磁方向の全てが互いに直交することがより好ましい。
【００６７】
第一感磁部３７が実装基板面３１となす角θと、第二感磁部３８が実装基板面３１となす角φとは、同じ角度であっても異なる角度であってもよい。
なす角θとなす角φとが異なる角度である場合、なす角θとなす角φとの和は９０°であることが好ましい。その和が９０°であることによって、少なくとも第一感磁部３７の感磁方向と第二感磁部３８の感磁方向とを直交させることができ、さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることができる。
【００６８】
なす角θとなす角φとが同じ角度である場合、なす角θ及びなす角φは４５°であることが好ましい。４５°であることによって、少なくとも第一感磁部３７の感磁方向と第二感磁部３８の感磁方向とを直交させることができ（さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることも可能であり）、且つ、第一感磁部３７を備えた第一磁気センサ素子３４、および第二感磁部３８を備えた第二磁気センサ素子３５を低背化することができる。この低背化についての説明は、前述の第一実施形態と同様である。
【００６９】
実装基板面３１上に縦置きで配置されている第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５の高さを共に低くするためには、なす角θ及びφが共に４５°であることが好ましい。このように縦置きで配置された磁気センサ素子を低背化することによって、本発明の磁場検出装置３０Ａを、従来の磁場検出装置１００よりも低背化して、より小型化することができる。
【００７０】
また、信号処理ＩＣ３２の基板の上面に第三感磁部３６を配したことによって、前述の第一及び第二実施形態の第一磁気センサ素子３，１３に相当する磁気センサ素子は、第三実施形態では必要ない。すなわち、磁場検出装置３０の実装基板面３１における磁気センサ素子は２つであり、平置きされた磁気センサ素子は配されていない。このため、実装基板面３１における磁気センサ素子が占有する面積を小さくすることができる。したがって、磁場検出装置３０Ａを磁場検出装置１０，２０よりも、さらに小型化することができる。
なお、図９に示した磁場検出装置３０Ｂ（３０）のように、第三感磁部３６を配した第三磁気センサ素子３３を信号処理ＩＣ３２の上にスタックさせて設置しても、同様の小型化が可能である。
【００７１】
また、図１０に示した磁場検出装置３０Ｃ（３０）のように、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５を信号処理ＩＣ３２の基板の上面に配してもよい。
図１０は、本発明の第三実施形態にかかる磁場検出装置３０Ｃ（３０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。該斜視図において、前述の磁場検出装置３０Ａ（３０）と同じ構成には同一の符号を付してある。
磁場検出装置３０Ｃ（３０）では、実装基板面３１上に第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５が配されている。ただし、実装基板３１と両磁気センサ素子との間に、信号処理ＩＣ３２が配されている。
【００７２】
磁場検出装置３０Ｃ（３０）においても第三感磁部３６、第一感磁部３７、及び第二感磁部３８は互いの近傍に配置されているので、各感磁部が受ける磁場勾配の影響を均一にすることができ、磁場検出装置３０Ｃの測定精度を高められる。さらに、実装基板面３１における磁気センサ素子が占有する面積を皆無にできる。したがって、磁場検出装置３０Ｃを磁場検出装置１０，２０，３０Ａ，３０Ｂよりも、さらに小型化しうる。また、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５と信号処理ＩＣ３２との配線をより短くできるので、測定信号が信号処理ＩＣ３２に伝達される際に生じうる信号劣化を一層抑制することができ、測定精度を高められる。
【００７３】
なお、磁場検出装置３０Ａ，３０Ｂと比較した場合、磁場検出装置３０Ｃでは実装基板面３１の面積を縮小できるが、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５の実装基板面３１からの高さは信号処理ＩＣ３２の厚み分だけ高くなる（図１０のαで示す高さ分だけ背高になる）。つまり、両者を比較した場合、実装基板面の縮小効果と磁気センサ素子が実装基板面から突き出る高さの低背化効果とは、互いにトレードオフの関係にある。どちらを優先するかは磁場検出装置を組み込むデバイスの設計に応じて適宜選択すればよい。いずれを選択しても、磁場検出装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを磁場検出装置１０，２０よりも小型化できる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の磁場検出装置は、ナビゲーション機器、携帯用情報機器等の電子機器において、広範に利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１…実装基板面、２…信号処理ＩＣ、３…第一磁気センサ素子、４…第二磁気センサ素子、５…第三磁気センサ素子、６…第一感磁部、７…第二感磁部、８…第三感磁部、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…磁場検出装置、１１…実装基板面、１２…信号処理ＩＣ、１３…第一磁気センサ素子、１４…第二磁気センサ素子、１５…第三磁気センサ素子、１６…第一感磁部、１７…第二感磁部、１８…第三感磁部、２０，２０Ａ，２０Ｂ…磁場検出装置、３１…実装基板面、３２…信号処理ＩＣ、３４…第一磁気センサ素子、３５…第二磁気センサ素子、３６…第三感磁部、３７…第一感磁部、３８…第二感磁部、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…磁場検出装置、１００…従来の磁場検出装置、１０１…実装基板面、１０２…信号処理ＩＣ、１０３…第一磁気センサ素子、１０４…第二磁気センサ素子、１０５…第三磁気センサ素子、１０６…第一感磁部、１０７…第二感磁部、１０８…第三感磁部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場検出装置、特に３軸磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、携帯用情報機器、電子交換機などの電子機器の小型化が求められており、これらの電子機器に用いられる電子部品においても、小型化、薄型化、軽量化、及び高機能化が強く要求されている。
【０００３】
そのような電子機器の一つであるナビゲーション機器では、方位情報を得るために電子コンパスが用いられている。電子コンパスには、磁場を検出する感磁部を備えた磁気センサ素子が配されている。多くの電子コンパスでは、３個の磁気センサ素子を実装基板上に配置する際に、各磁気センサ素子を構成する各感磁部の感磁方向（感度軸方向）が互いに垂直になるように配置される（例えば、特許文献１参照）。すなわち、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の３軸にかかる磁界を、それぞれ個別の磁気センサ素子を用いて測定している（図１１参照）。図１１では、各磁気センサ素子に備えられた感磁部の長手方向が、感磁方向であるものとして描いている。一般的に、ＭＩセンサやフラックスゲートセンサのような高感度磁気センサの検出感度は、感磁部の長手方向の長さに依存する。
【０００４】
図１１に示す従来の電子コンパスでは、実装基板面１０１に対して平行なＸ軸方向およびＹ軸方向にかかる磁界を検出する第一磁気センサ素子１０３および第二磁気センサ素子１０４と、実装基板面１０１に対して垂直なＺ軸方向にかかる磁界を検出する磁気センサ素子１０５と、信号処理ＩＣ１０２とが備えられている。
第一磁気センサ素子１０３および第二磁気センサ素子１０４を構成する、第一感磁部１０６および第二感磁部１０７の感磁方向は実装基板面１０１に対して平行であり、各磁気センサ素子１０３，１０４は、実装基板面１０１において平置きで備えられている。一方、第三磁気センサ素子１０５を構成する第三感磁部１０８の感磁方向は実装基板面１０１に対して垂直であり、第三磁気センサ素子１０５は、実装基板面１０１において縦置きで備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１０９３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、実装基板面の垂直軸方向（Ｚ軸方向）にかかる磁界を検出する磁気センサ素子は、磁気検出感度を確保するため、実装基板面の平行軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）にかかる磁界を検出する磁気センサと同程度の大きさである必要があり、かつ、縦置きで配置されるため、平置きに配置された磁気センサ素子よりも背高になってしまい、磁場検出装置（電子コンパス）全体が大型化してしまう問題がある。また、磁場検出装置の磁界測定精度の向上が望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、磁場測定精度を向上しつつ、小型化された磁場検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の磁場検出装置は、１軸方向の磁場を検出する感磁部を、平板かつ直方体状の基板の特定面上に備えた磁気センサ素子が、信号処理ＩＣとともに実装基板上に配されてなる磁場検出装置であって、前記実装基板上には前記感磁部を１個備えた前記磁気センサ素子が複数配され、前記複数の磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いの近傍に配置され、且つ、前記複数の磁気センサ素子のうち何れか２個の磁気センサ素子が備える各々の感磁部の感磁方向が、前記実装基板面に対して斜めをなしていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の磁場検出装置は、請求項１において、前記複数の磁気センサ素子が備える各々の感磁部のうち、少なくとも２つの感磁部の感磁軸が交差することを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の磁場検出装置は、請求項１又は２において、各磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いに直交する３軸方向の磁場をそれぞれ検出可能なように、前記磁気センサ素子の三つが３角形をなすように並べて配されていることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の磁場検出装置は、請求項１又は２において、各磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いに直交する３軸方向の磁場をそれぞれ検出可能なように、前記磁気センサ素子の三つが横一列に並べて配されていることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の磁場検出装置は、請求項１又は２において、前記磁気センサ素子に加えて、前記感磁部と同機能を有する感磁部が前記信号処理ＩＣ上に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の磁場検出装置によれば、実装基板上に複数配された磁気センサ素子に備えられた感磁部を互いの近傍に集中させて、一極に配置することによって、その一極にかかる磁場をより精度良く測定できる。
さらに、前記実装基板上の２個の磁気センサ素子に備えられた各感磁部の感磁方向を、それぞれ前記実装基板面に対して斜めに配することによって、当該磁気センサ素子を低背化することができるので、当該磁場検出装置を小型化できる。
また、磁気センサ素子に備えられた感磁部と同機能を有する感磁部を、磁気センサ素子の代わりに信号処理ＩＣ上に備える場合、磁気センサ素子が実装基板を占有する面積を削減することができるので、当該磁場検出装置をより小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明にかかる磁場検出装置の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図２】感磁部が実装基板面１から突出した高さを比較する図である。
【図３】本発明にかかる磁場検出装置の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図４】本発明にかかる磁場検出装置の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図５】本発明にかかる磁場検出装置の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図６】本発明にかかる磁場検出装置の他の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図７】本発明にかかる磁場検出装置の他の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図８】本発明にかかる磁場検出装置の別の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図９】本発明にかかる磁場検出装置の別の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図１０】本発明にかかる磁場検出装置の別の一例における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【図１１】従来の磁場検出装置における、磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜磁場検出装置の第一実施形態＞
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明にかかる磁場検出装置の第一実施形態である磁場検出装置１０Ａ（１０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【００１１】
磁場検出装置１０Ａは、実装基板面１に、信号処理ＩＣ２、第一磁気センサ素子３、第二磁気センサ素子４、および第三磁気センサ素子５を少なくとも備えてなる。
実装基板面１において、第一磁気センサ素子３は平置き（横置き）で配置されており、第二磁気センサ素子４および第三磁気センサ素子５は縦置きで配置されている。縦置きで配置された第二磁気センサ素子４及び第三磁気センサ素子５は、平置きで配置された第一磁気センサ素子３および信号処理ＩＣ２よりも背高であり、実装基板面１からより高い位置まで突き出している。
【００１２】
第一磁気センサ素子３を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第一感磁部６が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＸ軸方向が第一感磁部６の感磁方向を示す。このＸ軸方向は、実装基板面１と平行である。第一磁気センサ素子３の第一感磁部６が備えられた基板面は、実装基板面１に対して平行である。
第二磁気センサ素子４を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第二感磁部７が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＹ軸方向が第二感磁部７の感磁方向を示す。このＹ軸方向は、実装基板面１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第二磁気センサ素子４の第二感磁部７が備えられた基板面は、実装基板面１に対して垂直である。
第三磁気センサ素子５を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第三感磁部８が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＺ軸方向が第三感磁部８の感磁方向を示す。このＺ軸方向は、実装基板面１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第三磁気センサ素子５の第三感磁部８が備えられた基板面は、実装基板面１に対して垂直である。
また、前記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向は互いに直交している。
【００１３】
磁場検出装置１０Ａでは、第一磁気センサ素子３、第二磁気センサ素子４、および第三磁気センサ素子５が、信号処理ＩＣ２の近傍において、寄り集まって配置されている。このため、各磁気センサ素子を構成する基板に備えられた各感磁部が互いの近傍に配置されている。すなわち、第一感磁部６は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第二感磁部７および第三感磁部８が配置されていて、第二感磁部７は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部６および第三感磁部８が配置されていて、第三感磁部８は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部６および第二感磁部７が配置されている。
【００１４】
ここで、「各感磁部が互いの近傍に配置される」とは、第一磁気センサ素子３、第二磁気センサ素子４、および第三磁気センサ素子５が、互いの近隣に配置されていることをいう。このとき、各磁気センサ素子間には当該磁気センサ素子以外の部品が挟まれて実装されていない状態となる。このような状態においては、複数の磁気センサ素子同士を、空間内に密集して配置できる。この状態において、さらに、各感磁部はその長手方向の長さの距離範囲内に、少なくとも一つの他の感磁部が配置されていることが好ましい。また、各感磁部が残りの全ての感磁部の長手方向の長さの距離範囲内に配置されていることがより好ましい。
このように、各感磁部が互いの近傍に寄り集まって、一極に集中して配置されることにより、その一極における磁場をより精度良く測定することができる。このメカニズムを以下に説明する。
【００１５】
従来の磁場検出装置（例えば図１１に示す磁場検出装置１００）では、各磁気センサ素子は互いの近傍に配置されていない。すなわち、各磁気センサ素子は、配置された位置が異なるため、それぞれ個別の位置の磁場を測定している。各磁気センサ素子が測定した磁場は、最終的に信号処理ＩＣ１０２によって合成されて、磁場検出装置１００全体における磁場（磁場ベクトル）が算出される。
【００１６】
このように、互いに離れた位置の磁場を合成して得られた磁場ベクトルは、三つの個別の位置の磁場の平均であるため、各磁気センサ素子が配置された範囲（磁場検出装置１００全体）における平均的な磁場を測定しているに過ぎないので、その測定精度は低い。
一般に、磁場検出装置の近傍には磁界を発生するデバイスが設けられていることが多く、磁場検出装置における磁界勾配は顕著である。したがって、各磁気センサ素子が互いに離れて配置されていると、それぞれが異なる磁界勾配を受けることになり、磁場測定の誤差を生じ易くなる。
【００１７】
一方、本発明にかかる磁場検出装置（例えば図１に示す磁場検出装置１０Ａ）では、各磁気センサ素子が互いの近傍に配置されており、各磁気センサ素子が集中して配された一極（一箇所）の磁場を測定している。各磁気センサ素子が測定した磁場は、最終的に信号処理ＩＣ２によって合成されて、前記一極における磁場（磁場ベクトル）が算出される。
【００１８】
このように、互いに寄り集まった一極の磁場を合成して得られた磁場ベクトルは、前記一極における局所的な磁場を、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向をそれぞれ検出する三つの磁気センサ素子によって測定したものであるため、磁場検出装置の個々に異なる位置における磁界勾配の違いの影響を受けにくい。したがって、各磁気センサ素子を集合させて配置することにより、磁場の測定精度を高めることができる。
【００１９】
また、各磁気センサ素子と信号処理ＩＣ２との電気的接続を行う配線（不図示）は、各磁気センサ素子から信号処理ＩＣ２へ伝送される信号の劣化を抑制するために、なるべく短くすることが望ましい。このため、各磁気センサ素子は、信号処理ＩＣの近傍に配置されることが好ましい。より具体的には、各磁気センサ素子を構成する基板の長手方向の長さに相当する距離範囲内に、信号処理ＩＣが配置されていることが好ましい。このことは後述する本発明にかかる磁場検出装置のすべてについて当てはまる。
【００２０】
磁場検出装置１０Ａにおいて、第二感磁部７の中心を通る感磁方向の軸（第二感磁部７の感磁軸）と第三感磁部８の中心を通る感磁方向の軸（第三感磁部８の感磁軸）とは互いに交差している。
ここで、「交差する」とは、第二感磁部７を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）と、第三感磁部８を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）とが空間の一点（交差点）で交わることをいう。この交わりの角度は必ずしも直角とは限らない。なお、各感磁軸は各感磁部の中心を通るものとする。
このように、第一〜第三磁気センサ素子が備える第一〜第三感磁部のうち、少なくとも２つの感磁部の感磁軸が交差することが好ましい。この場合、その交差点における磁場をより精度良く測定することができる。
【００２１】
磁場検出装置１０Ａの実装基板面１における各磁気センサ素子のレイアウトは、信号処理ＩＣ２の近傍において、第一〜第三磁気センサ素子の三つが３角形をなすように並べて配されている。つまり、第一〜第三磁気センサ素子を構成する基板の下面（実装基板面１に面して設置された面）の重心を結んだ時、各重心を頂点とする３角形が描かれるように並べて配置されている。磁場検出装置１０Ａにおいては、該３角形は不等辺３角形である。該３角形を二等辺３角形、正３角形、又は直角３角形にしてもよい。
【００２２】
このように第一〜第三磁気センサ素子の三つが３角形をなすように並べて配することによって、各磁気センサ素子に備えられた各感磁部を互いの近傍に集合させることが容易になるので好ましい。前記レイアウトとしては、前記各重心を頂点とする３角形の各辺の長さがなるべく短くなるようにすると、各磁気センサ素子に備えられた各感磁部を互いの近傍に集合させることが容易になるので好ましい。
【００２３】
磁場検出装置１０Ａでは、第二磁気センサ素子４および第三磁気センサ素子５を構成する第二感磁部７の感磁方向および第三感磁部８の感磁方向が互いに直交しつつ、それぞれ実装基板面１に対して４５°の傾きをなしている。さらに、第一磁気センサ素子３を構成する第一感磁部６の感磁方向は実装基板面１に対して平行であり、第二感磁部７および第三感磁部８の感磁方向と直交している。このため、第一〜第三感磁部によって、磁場検出装置１０Ａは、互いに直交する３軸の感磁方向で磁場を検出することが可能である。
【００２４】
前記３軸による３つの感磁方向は互いに直交しているが、前記３つの感磁方向のうち２つの感磁方向が互いに直交して、残る１つの感磁方向は前記２つの感磁方向と直交しなくてもよいし、３つ全ての感磁方向が互いに直交しなくてもよい。前記３つの感磁方向が互いに異なる方向を向き、且つ、前記３つの感磁方向の全てが同一の平面に存在しなければ、各磁気センサ素子が測定する３次元空間における磁場ベクトルを信号処理ＩＣ２によって算出することができる。
【００２５】
しかし、測定精度を高める観点、および信号処理ＩＣ２における計算を簡便にする観点から、前記３つの感磁方向のうち少なくとも２つの感磁方向が互いに直交することが好ましく、前記３つの感磁方向の全てが互いに直交することがより好ましい。
【００２６】
第二感磁部７が実装基板面１となす角θと、第三感磁部８が実装基板面１となす角φは、同じ角度であっても異なる角度であってもよい。
なす角θとなす角φとが異なる角度である場合、なす角θとなす角φとの和は９０°であることが好ましい。その和が９０°であることによって、少なくとも第二感磁部７の感磁方向と第三感磁部８の感磁方向とを直交させることができ、さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることができる。
【００２７】
なす角θとなす角φとが同じ角度である場合、なす角θ及びなす角φは４５°であることが好ましい。４５°であることによって、少なくとも第二感磁部７の感磁方向と第三感磁部８の感磁方向とを直交させることができ（さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることも可能であり）、且つ、第二感磁部７を備えた第二磁気センサ素子４、および第三感磁部８を備えた第三磁気センサ素子５を低背化することができる。この低背化について、以下に説明する。
【００２８】
前述のように、第三磁気センサ素子５は、第三感磁部８が備えられた基板面を実装基板面１に対して垂直に立てた縦置きで配置されている。このため、第三磁気センサ素子５は、平置きで配置された第一磁気センサ素子３および信号処理ＩＣ２よりも背高である。このとき、第三磁気センサ素子５を構成する第三感磁部８は、実装基板面１から高さｈで突き出している（図１参照）。この高さｈが最も高くなるのは、第三感磁部８が実装基板面１となす角φが９０°（垂直）の場合である。この場合における第三感磁部８の高さｈは、従来の磁場検出装置１００における第三感磁部１０８の高さＨに相当する（図１１参照）。
【００２９】
第三感磁部８のなす角φを９０°から４５°へ変化させるにつれて、第三感磁部８の高さｈおよび第三磁気センサ素子５の高さを徐々に低くすることができる（図２参照）。具体的には、なす角φを４５°にした場合、なす角φが９０°の場合よりも、その高さｈを０．７５倍に低背化することができる。
【００３０】
第三感磁部８のなす角φを４５°よりもさらに０°側へ変化させた場合、第三感磁部８の高さｈおよび第三磁気センサ素子５の高さをさらに低背化することができる。しかし、前述のように、第二感磁部７のなす角θと第三感磁部８のなす角φの和を９０°にすることが好ましいため、なす角φを４５°よりも小さい角度にすると、なす角θが４５°よりも大きくなってしまい、第二感磁部７の高さｈおよび第二磁気センサ素子４の高さが高くなってしまう。
【００３１】
したがって、実装基板面１上に縦置きで配置されている第二磁気センサ素子４および第三磁気センサ素子５の高さを共に低くするためには、なす角θ及びφが共に４５°であることが好ましい。このように縦置きで配置された磁気センサ素子を低背化することによって、本発明の磁場検出装置１０Ａを、従来の磁場検出装置１００よりも低背化して、より小型化することができる。
【００３２】
また、図３〜５に示した磁場検出装置１０Ｂ（１０），１０Ｃ（１０），１０Ｄ（１０）のように、第一磁気センサ素子３における第一感磁部６の配置を変更しても、前述と同様に、各磁場検出装置の測定精度を高めつつ小型化することができる。
【００３３】
図３は、本発明の第一実施形態にかかる磁場検出装置１０Ｂ（１０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。該斜視図において、前述の磁場検出装置１０Ａ（１０）と同じ構成には同一の符号を付してある。
【００３４】
磁場検出装置１０Ｂ（１０）においては、第一〜第三の磁気センサ素子の三つが、信号処理ＩＣ２の近傍において、３角形をなすように並べて配されている。つまり、第一〜第三磁気センサ素子を構成する基板の下面（実装基板面１に面して設置された面）の重心を結んだ時、各重心を頂点とする３角形が描かれるように並べて配置されている。磁場検出装置１０Ｂにおいては、該３角形は不等辺３角形である。該３角形を二等辺３角形、正３角形、又は直角３角形にしてもよい。
また、各磁気センサ素子を構成する第一〜第三感磁部は互いの近傍に配置されている。
磁場検出装置１０Ａと異なるのは、第一感磁部６が、第一磁気センサ素子３を構成する基板の下面に備えられている点である。
この場合においても、前述と同様に、磁場検出装置１０Ｂの測定精度を高めつつ小型化することができる。
【００３５】
図４は、本発明の第一実施形態にかかる磁場検出装置１０Ｃ（１０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。該斜視図において、前述の磁場検出装置１０Ａ（１０）と同じ構成には同一の符号を付してある。
【００３６】
磁場検出装置１０Ｃ（１０）においては、第一〜第三の磁気センサ素子の三つが、信号処理ＩＣ２の近傍において、３角形をなすように並べて配されている。つまり、第一〜第三磁気センサ素子を構成する基板の下面（実装基板面１に面して設置された面）の重心を結んだ時、各重心を頂点とする３角形が描かれるように並べて配置されている。磁場検出装置１０Ｃにおいては、該３角形は不等辺３角形である。該３角形を二等辺３角形、正三角形、又は直角３角形にしてもよい。
また、各磁気センサ素子を構成する第一〜第三感磁部は互いの近傍に配置されている。
磁場検出装置１０Ａと異なるのは、第一感磁部６が、第一磁気センサ素子３を構成する基板の上面のエッジ側（信号処理ＩＣ２側）に寄せて備えられている点である。
【００３７】
この場合においても、前述と同様に、磁場検出装置１０Ｃの測定精度を高めつつ小型化することができる。また、第一感磁部を基板のエッジ側に寄せたことにより、第一感磁部６と第三感磁部８との離間距離を小さくすることができ、さらに、該離間距離と第一感磁部６と第二感磁部７との離間距離を等しくすることができる。この結果、磁場勾配の影響を一層受けなくなり、磁場検出装置１０Ｃの測定精度を一層高めることができる。
【００３８】
図５は、本発明の第一実施形態にかかる磁場検出装置１０Ｄ（１０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。該斜視図において、前述の磁場検出装置１０Ａ（１０）と同じ構成には同一の符号を付してある。
【００３９】
磁場検出装置１０Ｄ（１０）においては、第一〜第三の磁気センサ素子の三つが、信号処理ＩＣ２の近傍において、３角形をなすように並べて配されている。つまり、第一〜第三磁気センサ素子を構成する基板の下面（実装基板面１に面して設置された面）の重心を結んだ時、各重心を頂点とする３角形が描かれるように並べて配置されている。磁場検出装置１０Ｄにおいては、該３角形は不等辺３角形である。該３角形を二等辺３角形、正三角形、又は直角３角形にしてもよい。
また、各磁気センサ素子を構成する第一〜第三感磁部は互いの近傍に配置されている。
磁場検出装置１０Ａと異なるのは、第一感磁部６が、第一磁気センサ素子３を構成する基板の下面に備えられ、且つ、エッジ側（信号処理ＩＣ２側）に寄せて備えられている点である。
【００４０】
この場合においても、前述と同様に、磁場検出装置１０Ｄの測定精度を高めつつ小型化することができる。また、第一感磁部を基板のエッジ側に寄せたことにより、第一感磁部６と第三感磁部８との離間距離を小さくすることができ、さらに、該離間距離と第一感磁部６と第二感磁部７との離間距離を等しくすることができる。この結果、磁場勾配の影響を一層受けなくなり、磁場検出装置１０Ｄの測定精度を一層高めることができる。
【００４１】
磁場検出装置１０Ｄにおいて、第一感磁部６の感磁軸と、第二感磁部７の感磁軸と、第三感磁部８の感磁軸とは全て互いに交差している。
このように、第一〜第三磁気センサ素子が備える第一〜第三感磁部のうち、全ての感磁部の感磁軸が一点で交差することがより好ましい。この場合、その交差点における磁場をより一層精度良く測定することができる。
【００４２】
本発明にかかる磁場検出装置の基板の材質としては、例えばガラス、サファイア、プラスチック、セラミックス等の絶縁体や、シリコン（Ｓｉ）等の半導体が挙げられる。
本発明にかかる磁場検出装置に用いる磁気センサ素子としては、ＭＩ素子（Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ素子）、平行フラックスゲートセンサ素子、直交フラックスゲートセンサ素子等の公知のものが適用できる。該ＭＩ素子、該平行フラックスゲートセンサ素子、および該直交フラックスゲートセンサ素子を構成する感磁部としては、短冊形状にパターニングされた磁性体膜が用いられる。該磁性体膜は、例えば零磁歪アモルファス組成であるＣｏＮｂＺｒが用いられる。
【００４３】
＜磁場検出装置の第二実施形態＞
図６は、本発明にかかる磁場検出装置の第二実施形態である磁場検出装置２０Ａ（２０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【００４４】
磁場検出装置２０Ａは、実装基板面１１に、信号処理ＩＣ１２、第一磁気センサ素子１３、第二磁気センサ素子１４、および第三磁気センサ素子１５を少なくとも備えてなる。
実装基板面１１において、第一磁気センサ素子１３は平置き（横置き）で配置されており、第二磁気センサ素子１４および第三磁気センサ素子１５は縦置きで配置されている。縦置きで配置された第二磁気センサ素子１４及び第三磁気センサ素子１５は、平置きで配置された第一磁気センサ素子１３および信号処理ＩＣ１２よりも背高であり、実装基板面１１からより高い位置まで突き出している。
【００４５】
第一磁気センサ素子１３を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、は短冊形で示した第一感磁部１６が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＸ軸方向が第一感磁部１６の感磁方向を示す。このＸ軸方向は、実装基板面１１と平行である。第一磁気センサ素子１３の第一感磁部１６が備えられた基板面は、実装基板面１１に対して平行である。
第二磁気センサ素子１４を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第二感磁部１７が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＹ軸方向が第二感磁部１７の感磁方向を示す。このＹ軸方向は、実装基板面１１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第二磁気センサ素子１４の第二感磁部１７が備えられた基板面は、実装基板面１１に対して垂直である。
第三磁気センサ素子１５を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第三感磁部１８が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＺ軸方向が第三感磁部１８の感磁方向を示す。このＺ軸方向は、実装基板面１１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第三磁気センサ素子１５の第三感磁部１８が備えられた基板面は、実装基板面１１に対して垂直である。
また、前記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向は互いに直交している。
【００４６】
磁場検出装置２０Ａでは、第一磁気センサ素子１３、第二磁気センサ素子１４、および第三磁気センサ素子１５が、信号処理ＩＣ１２の近傍において、寄り集まって配置されている。このため、各磁気センサ素子を構成する基板に備えられた各感磁部が互いの近傍に配置されている。すなわち、第一感磁部１６は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第二感磁部１７および第三感磁部１８が配置されていて、第二感磁部１７は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部１６が配置されていて、第三感磁部１８は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部１６が配置されている。
【００４７】
磁場検出装置２０Ａにおいて、第二感磁部１７の中心を通る感磁方向の軸（第二感磁部１７の感磁軸）と第三感磁部１８の中心を通る感磁方向の軸（第三感磁部１８の感磁軸）とは互いに交差している。
ここで、「交差する」とは、第二感磁部１７を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）と、第三感磁部１８を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）とが空間の一点（交差点）で交わることをいう。この交わりの角度は必ずしも直角とは限らない。なお、各感磁軸は各感磁部の中心を通るものとする。
このように、第一〜第三磁気センサ素子が備える第一〜第三感磁部のうち、少なくとも２つの感磁部の感磁軸が交差することが好ましい。この場合、その交差点における磁場をより精度良く測定することができる。
【００４８】
磁場検出装置２０Ａの実装基板面１１における各磁気センサ素子のレイアウトは、信号処理ＩＣ１２の近傍において、第一〜第三磁気センサ素子の三つが横一列に並べて配されている。つまり、第一〜第三磁気センサ素子を構成する基板の下面（実装基板面１１に面して設置された面）の各重心が、ほぼ一直線上に載るように並べて配置されている。これに代えて、第一〜第三感磁部の各重心が、ほぼ一直線上に載るように並べて配置されてもよい。
【００４９】
このように第一〜第三磁気センサ素子の三つを横一列に並べて配することによって、各磁気センサ素子に備えられた各感磁部を互いの近傍に集合させることが容易になるので好ましい。前記レイアウトとしては、前記各重心間の距離（離間距離）がなるべく短くなるようにすると、各磁気センサ素子に備えられた各感磁部を互いの近傍に集合させることが容易になるので好ましい。
各磁気センサ素子に備えられた各感磁部を互いの近傍に集合させることによって、各感磁部が受ける磁場勾配の影響を均一にすることができるため、磁場検出装置２０Ａの測定精度を高められるので好ましい。このことは、前述の磁場検出装置１０についての説明と同様である。
【００５０】
磁場検出装置２０Ａでは、第二磁気センサ素子１４および第三磁気センサ素子１５を構成する第二感磁部１７の感磁方向および第三感磁部１８の感磁方向が互いに直交しつつ、それぞれ実装基板面１１に対して４５°の傾きをなしている。さらに、第一磁気センサ素子１３を構成する第一感磁部１６の感磁方向は実装基板面１１に対して平行であり、第二感磁部１７および第三感磁部１８の感磁方向と直交している。このため、第一〜第三感磁部によって、磁場検出装置２０Ａは、互いに直交する３軸の感磁方向で磁場を検出することが可能である。
【００５１】
前記３軸による３つの感磁方向は互いに直交しているが、前記３つの感磁方向のうち２つの感磁方向が互いに直交して、残る１つの感磁方向は前記２つの感磁方向と直交しなくてもよいし、３つ全ての感磁方向が互いに直交しなくてもよい。前記３つの感磁方向が互いに異なる方向を向き、且つ、前記３つの感磁方向の全てが同一の平面に存在しなければ、各磁気センサ素子が測定する３次元空間における磁場ベクトルを信号処理ＩＣ１２によって算出することができる。
【００５２】
しかし、測定精度を高める観点、および信号処理ＩＣ１２における計算を簡便にする観点から、前記３つの感磁方向のうち少なくとも２つの感磁方向が互いに直交することが好ましく、前記３つの感磁方向の全てが互いに直交することがより好ましい。
【００５３】
第二感磁部１７が実装基板面１１となす角θと、第三感磁部１８が実装基板面１１となす角φとは、同じ角度であっても異なる角度であってもよい。
なす角θとなす角φとが異なる角度である場合、なす角θとなす角φとの和は９０°であることが好ましい。その和が９０°であることによって、少なくとも第二感磁部１７の感磁方向と第三感磁部１８の感磁方向とを直交させることができ、さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることができる。
【００５４】
なす角θとなす角φとが同じ角度である場合、なす角θ及びなす角φは４５°であることが好ましい。４５°であることによって、少なくとも第二感磁部１７の感磁方向と第三感磁部１８の感磁方向とを直交させることができ（さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることも可能であり）、且つ、第二感磁部１７を備えた第二磁気センサ素子１４、および第三感磁部１８を備えた第三磁気センサ素子１５を低背化することができる。この低背化についての説明は、前述の第一実施形態と同様である。
【００５５】
実装基板面１１上に縦置きで配置されている第二磁気センサ素子１４および第三磁気センサ素子１５の高さを共に低くするためには、なす角θ及びφが共に４５°であることが好ましい。このように縦置きで配置された磁気センサ素子を低背化することによって、本発明の磁場検出装置２０Ａを、従来の磁場検出装置１００よりも低背化して、より小型化することができる。
【００５６】
また、図７に示した磁場検出装置２０Ｂ（２０）のように、第一磁気センサ素子１３における第一感磁部１６の配置を変更しても、前述と同様に、磁場検出装置の測定精度を高めつつ小型化することができる。
【００５７】
図７は、本発明の第二実施形態にかかる磁場検出装置２０Ｂ（２０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。該斜視図において、前述の磁場検出装置２０Ａ（２０）と同じ構成には同一の符号を付してある。
磁場検出装置２０Ｂ（２０）においては、第一〜第三の磁気センサ素子の三つが、信号処理ＩＣ２の近傍において、横一列に並べて配されている。また、各磁気センサ素子を構成する第一〜第三感磁部は互いの近傍に配置されている。
磁場検出装置２０Ａと異なるのは、第一感磁部１６が、第一磁気センサ素子１３を構成する基板の下面に備えられている点である。
この場合においても、前述と同様に、磁場検出装置２０Ｂの測定精度を高めつつ小型化することができる。
【００５８】
＜磁場検出装置の第三実施形態＞
図８は、本発明にかかる磁場検出装置の第三実施形態である磁場検出装置３０Ａ（３０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。
【００５９】
磁場検出装置３０Ａは、実装基板面３１に、信号処理ＩＣ３２、第一磁気センサ素子３４、および第二磁気センサ素子３５を少なくとも備えてなる。
実装基板面３１において、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５は縦置きで配置されている。縦置きで配置された第一磁気センサ素子３４及び第二磁気センサ素子３５は、平置きで配置された信号処理ＩＣ３２よりも背高であり、実装基板面３１からより高い位置まで突き出している。
【００６０】
信号処理ＩＣ３２を構成する基板には短冊形で示した第三感磁部３６が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＸ軸方向が第三感磁部３６の感磁方向を示す。このＸ軸方向は、実装基板面３１と平行である。信号処理ＩＣ３２の第三感磁部３６が備えられた基板面は、実装基板面３１に対して平行である。
第一磁気センサ素子３４を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第一感磁部３７が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＹ軸方向が第一感磁部３７の感磁方向を示す。このＹ軸方向は、実装基板面３１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第一磁気センサ素子３４の第一感磁部３７が備えられた基板面は、実装基板面３１に対して垂直である。
第二磁気センサ素子３５を構成する平板かつ直方体状の基板の特定面上には、短冊形で示した第二感磁部３８が一つ備えられており、該短冊形の長手方向であるＺ軸方向が第二感磁部３８の感磁方向を示す。このＺ軸方向は、実装基板面３１に対して斜めに４５°の傾きをなしている。第二磁気センサ素子３５の第二感磁部３８が備えられた基板面は、実装基板面３１に対して垂直である。
また、前記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向は互いに直交している。
【００６１】
磁場検出装置３０Ａでは、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５が、信号処理ＩＣ３２の近傍において、寄り集まって配置されている。このため、各感磁部が互いの近傍に配置されている。すなわち、第三感磁部３６は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部３７および第二感磁部３８が配置されていて、第一感磁部３７は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第二感磁部３８および第三感磁部３６が配置されていて、第二感磁部３８は、その長手方向の長さの距離範囲以内に、第一感磁部３７および第三感磁部３６が配置されている。
【００６２】
このように各感磁部を互いの近傍に配置することによって、各感磁部が受ける磁場勾配の影響を均一にすることができるため、磁場検出装置３０Ａの測定精度を高められるので好ましい。このことは、前述の磁場検出装置１０についての説明と同様である。
【００６３】
磁場検出装置３０Ａにおいて、第一感磁部３７の中心を通る感磁方向の軸（第一感磁部３７の感磁軸）と第二感磁部３８の中心を通る感磁方向の軸（第二感磁部３８の感磁軸）とは互いに交差している。
ここで、「交差する」とは、第一感磁部３７を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）と、第二感磁部３８を示す短冊形の長手方向に延長した仮想の直線（感磁軸）とが空間の一点（交差点）で交わることをいう。この交わりの角度は必ずしも直角とは限らない。なお、各感磁軸は各感磁部の中心を通るものとする。
このように、第一〜第三磁気センサ素子が備える第一〜第三感磁部のうち、少なくとも２つの感磁部の感磁軸が交差することが好ましい。この場合、その交差点における磁場をより精度良く測定することができる。
【００６４】
磁場検出装置３０Ａでは、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５を構成する第一感磁部３７の感磁方向および第二感磁部３８の感磁方向が互いに直交しつつ、それぞれ実装基板面３１に対して４５°の傾きをなしている。さらに、信号処理ＩＣ３２の上面に配された第三感磁部３６の感磁方向は実装基板面３１に対して平行であり、第一感磁部３７および第二感磁部３８の感磁方向と直交している。このため、第一〜第三感磁部によって、磁場検出装置３０Ａは、互いに直交する３軸の感磁方向で磁場を検出することが可能である。
【００６５】
前記３軸による３つの感磁方向は互いに直交しているが、前記３つの感磁方向のうち２つの感磁方向が互いに直交して、残る１つの感磁方向は前記２つの感磁方向と直交しなくてもよいし、３つ全ての感磁方向が互いに直交しなくてもよい。前記３つの感磁方向が互いに異なる方向を向き、且つ、前記３つの感磁方向の全てが同一の平面に存在しなければ、各磁気センサ素子が測定する３次元空間における磁場ベクトルを信号処理ＩＣ３２によって算出することができる。
【００６６】
しかし、測定精度を高める観点、および信号処理ＩＣ３２における計算を簡便にする観点から、前記３つの感磁方向のうち少なくとも２つの感磁方向が互いに直交することが好ましく、前記３つの感磁方向の全てが互いに直交することがより好ましい。
【００６７】
第一感磁部３７が実装基板面３１となす角θと、第二感磁部３８が実装基板面３１となす角φとは、同じ角度であっても異なる角度であってもよい。
なす角θとなす角φとが異なる角度である場合、なす角θとなす角φとの和は９０°であることが好ましい。その和が９０°であることによって、少なくとも第一感磁部３７の感磁方向と第二感磁部３８の感磁方向とを直交させることができ、さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることができる。
【００６８】
なす角θとなす角φとが同じ角度である場合、なす角θ及びなす角φは４５°であることが好ましい。４５°であることによって、少なくとも第一感磁部３７の感磁方向と第二感磁部３８の感磁方向とを直交させることができ（さらには第一〜第三感磁部の３つの感磁方向を全て互いに直交させることも可能であり）、且つ、第一感磁部３７を備えた第一磁気センサ素子３４、および第二感磁部３８を備えた第二磁気センサ素子３５を低背化することができる。この低背化についての説明は、前述の第一実施形態と同様である。
【００６９】
実装基板面３１上に縦置きで配置されている第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５の高さを共に低くするためには、なす角θ及びφが共に４５°であることが好ましい。このように縦置きで配置された磁気センサ素子を低背化することによって、本発明の磁場検出装置３０Ａを、従来の磁場検出装置１００よりも低背化して、より小型化することができる。
【００７０】
また、信号処理ＩＣ３２の基板の上面に第三感磁部３６を配したことによって、前述の第一及び第二実施形態の第一磁気センサ素子３，１３に相当する磁気センサ素子は、第三実施形態では必要ない。すなわち、磁場検出装置３０の実装基板面３１における磁気センサ素子は２つであり、平置きされた磁気センサ素子は配されていない。このため、実装基板面３１における磁気センサ素子が占有する面積を小さくすることができる。したがって、磁場検出装置３０Ａを磁場検出装置１０，２０よりも、さらに小型化することができる。
なお、図９に示した磁場検出装置３０Ｂ（３０）のように、第三感磁部３６を配した第三磁気センサ素子３３を信号処理ＩＣ３２の上にスタックさせて設置しても、同様の小型化が可能である。
【００７１】
また、図１０に示した磁場検出装置３０Ｃ（３０）のように、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５を信号処理ＩＣ３２の基板の上面に配してもよい。
図１０は、本発明の第三実施形態にかかる磁場検出装置３０Ｃ（３０）における磁気センサ素子及び信号処理ＩＣのレイアウトを示す斜視図である。該斜視図において、前述の磁場検出装置３０Ａ（３０）と同じ構成には同一の符号を付してある。
磁場検出装置３０Ｃ（３０）では、実装基板面３１上に第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５が配されている。ただし、実装基板３１と両磁気センサ素子との間に、信号処理ＩＣ３２が配されている。
【００７２】
磁場検出装置３０Ｃ（３０）においても第三感磁部３６、第一感磁部３７、及び第二感磁部３８は互いの近傍に配置されているので、各感磁部が受ける磁場勾配の影響を均一にすることができ、磁場検出装置３０Ｃの測定精度を高められる。さらに、実装基板面３１における磁気センサ素子が占有する面積を皆無にできる。したがって、磁場検出装置３０Ｃを磁場検出装置１０，２０，３０Ａ，３０Ｂよりも、さらに小型化しうる。また、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５と信号処理ＩＣ３２との配線をより短くできるので、測定信号が信号処理ＩＣ３２に伝達される際に生じうる信号劣化を一層抑制することができ、測定精度を高められる。
【００７３】
なお、磁場検出装置３０Ａ，３０Ｂと比較した場合、磁場検出装置３０Ｃでは実装基板面３１の面積を縮小できるが、第一磁気センサ素子３４および第二磁気センサ素子３５の実装基板面３１からの高さは信号処理ＩＣ３２の厚み分だけ高くなる（図１０のαで示す高さ分だけ背高になる）。つまり、両者を比較した場合、実装基板面の縮小効果と磁気センサ素子が実装基板面から突き出る高さの低背化効果とは、互いにトレードオフの関係にある。どちらを優先するかは磁場検出装置を組み込むデバイスの設計に応じて適宜選択すればよい。いずれを選択しても、磁場検出装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを磁場検出装置１０，２０よりも小型化できる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の磁場検出装置は、ナビゲーション機器、携帯用情報機器等の電子機器において、広範に利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１…実装基板面、２…信号処理ＩＣ、３…第一磁気センサ素子、４…第二磁気センサ素子、５…第三磁気センサ素子、６…第一感磁部、７…第二感磁部、８…第三感磁部、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…磁場検出装置、１１…実装基板面、１２…信号処理ＩＣ、１３…第一磁気センサ素子、１４…第二磁気センサ素子、１５…第三磁気センサ素子、１６…第一感磁部、１７…第二感磁部、１８…第三感磁部、２０，２０Ａ，２０Ｂ…磁場検出装置、３１…実装基板面、３２…信号処理ＩＣ、３４…第一磁気センサ素子、３５…第二磁気センサ素子、３６…第三感磁部、３７…第一感磁部、３８…第二感磁部、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…磁場検出装置、１００…従来の磁場検出装置、１０１…実装基板面、１０２…信号処理ＩＣ、１０３…第一磁気センサ素子、１０４…第二磁気センサ素子、１０５…第三磁気センサ素子、１０６…第一感磁部、１０７…第二感磁部、１０８…第三感磁部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１軸方向の磁場を検出する感磁部を、平板かつ直方体状の基板の特定面上に備えた磁気センサ素子が、信号処理ＩＣとともに実装基板上に配されてなる磁場検出装置であって、
前記実装基板上には前記感磁部を１個備えた前記磁気センサ素子が複数配され、
前記複数の磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いの近傍に配置され、
且つ、
前記複数の磁気センサ素子のうち何れか２個の磁気センサ素子が備える各々の感磁部の感磁方向が、前記実装基板面に対して斜めをなしていることを特徴とする磁場検出装置。
【請求項２】
前記複数の磁気センサ素子が備える各々の感磁部のうち、少なくとも２つの感磁部の感磁軸が交差することを特徴とする請求項１に記載の磁場検出装置。
【請求項３】
前記磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いに直交する３軸方向の磁場をそれぞれ検出可能なように、前記磁気センサ素子の三つが３角形をなすように並べて配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁場検出装置。
【請求項４】
前記磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いに直交する３軸方向の磁場をそれぞれ検出可能なように、前記磁気センサ素子の三つが横一列に並べて配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁場検出装置。
【請求項５】
前記磁気センサ素子に加えて、前記感磁部と同機能を有する感磁部が前記信号処理ＩＣ上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁場検出装置。
【請求項１】
１軸方向の磁場を検出する感磁部を、平板かつ直方体状の基板の特定面上に備えた磁気センサ素子が、信号処理ＩＣとともに実装基板上に配されてなる磁場検出装置であって、
前記実装基板上には前記感磁部を１個備えた前記磁気センサ素子が複数配され、
前記複数の磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いの近傍に配置され、
且つ、
前記複数の磁気センサ素子のうち何れか２個の磁気センサ素子が備える各々の感磁部の感磁方向が、前記実装基板面に対して斜めをなしていることを特徴とする磁場検出装置。
【請求項２】
前記複数の磁気センサ素子が備える各々の感磁部のうち、少なくとも２つの感磁部の感磁軸が交差することを特徴とする請求項１に記載の磁場検出装置。
【請求項３】
前記磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いに直交する３軸方向の磁場をそれぞれ検出可能なように、前記磁気センサ素子の三つが３角形をなすように並べて配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁場検出装置。
【請求項４】
前記磁気センサ素子が備える各々の感磁部が互いに直交する３軸方向の磁場をそれぞれ検出可能なように、前記磁気センサ素子の三つが横一列に並べて配されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁場検出装置。
【請求項５】
前記磁気センサ素子に加えて、前記感磁部と同機能を有する感磁部が前記信号処理ＩＣ上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁場検出装置。
【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２０１１−２２０７７２（Ｐ２０１１−２２０７７２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８７８０（Ｐ２０１０−８８７８０）
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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