磁界プローブ
【課題】 所望の周波数帯域の感度を向上させ、かつ他の周波数帯域の感度の低下を抑えることができる磁界プローブを提供する。
【解決手段】 磁界プローブ１の多層基板４には、５個のループパターン２０〜２４を厚さ方向に積み重ねて設ける。ループパターン２１〜２４は、ビアホール２５〜２７を用いて直列接続され、コイル２８を構成する。ループパターン２０，２１は、互いに絶縁した状態で対向し、コンデンサ２９を構成する。コイル２８とコンデンサ２９は、共用するループパターン２１を介して互いに直列接続される。
【解決手段】 磁界プローブ１の多層基板４には、５個のループパターン２０〜２４を厚さ方向に積み重ねて設ける。ループパターン２１〜２４は、ビアホール２５〜２７を用いて直列接続され、コイル２８を構成する。ループパターン２０，２１は、互いに絶縁した状態で対向し、コンデンサ２９を構成する。コイル２８とコンデンサ２９は、共用するループパターン２１を介して互いに直列接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界の検出に用いて好適な磁界プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術による磁界プローブとして、基板にループパターンからなる磁界の検出部を設けると共に、例えばマイクロストリップ線路、ストリップ線路等からなる伝送線路部を該検出部に接続し、検出部と伝送線路部との間にコンデンサを形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の従来技術として、基板に１回巻のコイルを形成すると共に、該コイルに並列にコンデンサを接続した構成が開示されている（例えば、特許文献２，３参照）。さらに、基板と平行な磁界を検出するために、基板にスパイラルコイルを形成した構成も知られている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８７５３９号公報
【特許文献２】特開２００４−６９３３７号公報
【特許文献３】特開２００７−１５５５９７号公報
【特許文献４】特開２００４−１９８３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１による磁界プローブでは、ループパターンからなるコイルにコンデンサを直列接続したから、これらの共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。このとき、コイルに直列接続されたコンデンサは、全ての周波数の信号に対して高域通過フィルタとして機能する。このため、例えば共振周波数よりも低周波側のように、共振周波数以外の周波数帯域では、コンデンサを設けない場合と比べて感度が低下するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２，３にも、コイルとコンデンサとを備えた磁界プローブが開示されている。しかし、これらの磁界プローブでは、１回巻のコイルにコンデンサを並列に設けたものであり、コイルとコンデンサとの直列共振によって感度を向上させるものではない。
【０００７】
さらに、特許文献４には、基板にスパイラルコイルを形成すると共に、該基板に検査対象となる配線パターンを設けた構成が開示されている。しかし、特許文献４のスパイラルコイルは、基板と平行な磁界を検出するものであり、基板の厚さ方向の磁界を検出するものではない。これに加えて、スパイラルコイルと一緒に基板に設けられた配線パターンは、磁界の検査対象となるものであり、コイルとコンデンサとが直列接続されたものではない。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、所望の周波数帯域の感度を向上させ、かつ他の周波数帯域での感度の低下を抑えることができる磁界プローブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明による磁界プローブは、複数の絶縁層を厚さ方向に積層した多層基板と、該多層基板のうち絶縁層を挟んで厚さ方向の異なる位置に設けられ巻線形状となった２個以上のループパターンとを備え、前記２個以上のループパターンのうち厚さ方向で隣合う２個のループパターンは、非接続にして互いに絶縁された状態で対向したコンデンサを構成している。
【００１０】
請求項２の発明では、前記コンデンサを構成する２個のループパターンの間を除いた残余のループパターンの間にはビアホールを設け、隣合うループパターンを直列に接続してコイルを構成している。
【００１１】
請求項３の発明では、前記２個以上のループパターンは、いずれも略同じ巻線形状に形成している。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、２個以上のループパターンのうち厚さ方向で隣合う２個のループパターンは、非接続にして互いに絶縁された状態で対向したコンデンサを構成した。このとき、各ループパターンはコイルとして機能すると共に、コンデンサに直列接続された状態となるから、コイルとコンデンサとが直列共振する共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。さらに、共振周波数以外の周波数帯域では、コンデンサを構成するループパターンはコイルの一部として機能し、磁界に応じた電圧等の検出信号を出力することができる。このため、例えば共振周波数よりも低周波側では、コンデンサはフィルタとして機能せず、コイルの一部として機能するから、共振周波数以外の周波数帯域で磁界を検出する場合でも、検出感度の低下を抑えることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、コンデンサを構成する２個のループパターンの間を除いた残余のループパターンの間にはビアホールを設けた。このため、複数個のループパターンを直列接続して２回巻以上のコイルを構成することができ、１回巻のコイルに比べてインダクタンスを大きくして磁界の検出感度を高めることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、２個以上のループパターンはいずれも略同じ巻線形状に形成したから、ループパターンが互いに異なる巻線形状となった場合に比べて、コイルのインダクタンスを大きくすることができる。また、コイルを構成するループパターンに対してコンデンサを構成するループパターンを重ね合わせることができるから、共振周波数以外の周波数帯域で磁界を検出する場合でも、コンデンサをなすループパターンをコイルの一部として機能させることができ、検出感度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による磁界プローブを示す斜視図である。
【図２】図１中の検出部を多層基板を透視した状態で拡大して示す斜視図である。
【図３】図１中の５個のループパターンを分解した状態で示す説明図である。
【図４】図１中の磁界プローブに設けられたコンデンサとコイルとを示す等化回路図である。
【図５】図１中の多層基板の表面から２番目の絶縁層と、その両面に配置された２個のループパターンとを示す正面図である。
【図６】図１中の多層基板の表面から３番目の絶縁層と、その両面に配置された２個のループパターンとを示す正面図である。
【図７】図１中の多層基板の表面から４番目の絶縁層と、その両面に配置された２個のループパターンとを示す正面図である。
【図８】図１中の多層基板の表面から５番目の絶縁層と、その両面に配置された２個のループパターンとを示す正面図である。
【図９】図１中の多層基板の表面から６番目の絶縁層と、その表面に配置された１個のループパターンとを示す正面図である。
【図１０】実施の形態および比較例において、磁界プローブの利得の周波数特性を示す特性線図である。
【図１１】第１の変形例による磁界プローブの５個のループパターンを分解した状態で示す図３と同様な説明図である。
【図１２】第２の変形例による磁界プローブの２個のループパターンを分解した状態で示す図３と同様な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態による磁界プローブを添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１ないし図９は実施の形態による磁界プローブ１を示している。この磁界プローブ１は、例えば非磁性の絶縁材料からなる筒状のケース２に収容されると共に、信号処理回路３に電気的に接続されている。この信号処理回路３は、磁界プローブ１の検出部１９に発生する電圧、電流等の検出信号に基づいて、検出部１９の近傍に発生する磁界の検出を行う。また、磁界プローブ１は、後述する多層基板４および該多層基板４に設けられた伝送線路部１３、検出部１９によって構成されている。
【００１８】
多層基板４は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のうち例えばＸ軸方向およびＺ軸方向に対して平行に広がる平板状に形成されている。この多層基板４は、例えば６層の絶縁層５〜１０を厚さ方向となるＹ軸方向に積層することによって構成されている。このとき、多層基板４は、幅方向となるＸ軸方向に対して例えば数ｍｍ程度の幅寸法を有すると共に、長さ方向となるＺ軸方向に沿って延び、その長さ寸法は例えば数ｃｍ程度になっている。
【００１９】
また、各絶縁層５〜１０は、例えば絶縁性の樹脂材料を用いて層状に形成されている。そして、多層基板４の先端部４Ａは、Ｚ軸方向の一端側（図１中の下端側）に位置して後述の検出部１９が設けられている。一方、多層基板４の基端側は、Ｚ軸方向の他端側（図１中の上端側）に向けて延びている。
【００２０】
多層基板４のうちＹ軸方向の両端側に位置する表面および裏面には、例えば導電性の金属薄膜からなるグランド電極１１，１２がそれぞれ設けられている。このグランド電極１１，１２は、例えば信号処理回路３等のグランドに接続されてグランド電位に保持されると共に、多層基板４の先端部４Ａを除いて多層基板４の略全面を覆っている。
【００２１】
伝送線路部１３は、図１および図２に示すように、多層基板４に設けられ、後述する検出部１９と信号処理回路３との間を接続している。この伝送線路部１３は、例えば導電性の金属薄膜等からなる細長い導体パターンとしてのストリップ導体１４（信号電極）を有している。そして、伝送線路部１３は、ストリップ導体１４と多層基板４の両面に設けられたグランド電極１１，１２とからなるストリップ線路によって構成されている。なお、伝送線路部１３は、ストリップ線路に限らず、例えば一方のグランド電極を省いたマイクロストリップ線路によって構成してもよい。
【００２２】
また、ストリップ導体１４は、絶縁層７，８の間に配置されると共に、多層基板４のうちＸ軸方向の中央部分に位置してＺ軸に沿って直線状に延びている。このストリップ導体１４の先端側は、Ｘ軸方向の一側に向けて斜めに傾斜して延びると共に、絶縁層６，７を貫通するビアホール１５を通じて後述のループパターン２０に電気的に接続されている。
【００２３】
一方、グランド電極１１，１２は、ビアホール１６，１７および接続パターン１８を通じて後述のループパターン２４に電気的に接続されている。この接続パターン１８は、絶縁層７，８の間に位置してストリップ導体１４の近傍に配置されている。また、接続パターン１８は、ストリップ導体１４と同様な導体パターンによって形成され、Ｚ軸方向に向けて延びている。さらに、接続パターン１８の基端側は、多層基板４を厚さ方向に貫通するスルーホールビアとしてのビアホール１６を通じてグランド電極１１，１２に接続され、接続パターン１８の先端側は、絶縁層８，９を貫通するビアホール１７を通じてループパターン２４の接続部２４Ｂに接続されている。
【００２４】
検出部１９は、図１ないし図９に示すように、多層基板４の先端部４Ａに配置され、後述する５個のループパターン２０〜２４によって構成されるコイル２８とコンデンサ２９とを備えている。
【００２５】
ループパターン２０は、絶縁層５と絶縁層６との間に配置され、図５に示すように、例えば５０〜１５０μｍ程度の幅寸法Ｗ0をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて略四角形の巻線形状に形成されている。このループパターン２０の一端側には、Ｚ軸方向の他端側に向けて延びた接続部２０Ａが設けられ、該接続部２０Ａは、ビアホール１５を通じてストリップ導体１４に電気的に接続されている。また、ループパターン２０は、例えば１〜３ｍｍ程度の長さ寸法Ｌ1にわたってＸ軸方向に延びると共に、例えば０．４〜１．２ｍｍ程度の長さ寸法Ｌ2にわたってＺ軸方向に延びている。これにより、ループパターン２０は、ＸＺ平面に平行な略長方形状をなしている。
【００２６】
ループパターン２１は、絶縁層６と絶縁層７との間に配置され、図５および図６に示すように、例えばループパターン２０と同じ幅寸法Ｗ0をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン２１は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合うループパターン２０と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。また、ループパターン２１は、その両端がＸ軸方向に離間して配置され、一端側から他端側に向けてループパターン２０に沿って延びている。ループパターン２１の他端側には接続部２１Ａが設けられ、該接続部２１Ａは、後述のビアホール２５を通じて隣合うループパターン２２に電気的に接続されている。そして、ループパターン２１は、ループパターン２０と同様に、長さ寸法Ｌ1にわたってＸ軸方向に延びると共に、長さ寸法Ｌ2にわたってＺ軸方向に延びている。これにより、ループパターン２１は、ＸＺ平面に平行な略長方形状をなすと共に、絶縁層６を挟んでループパターン２０と厚さ方向で対向している。
【００２７】
ループパターン２２は、絶縁層７と絶縁層８との間に配置され、図６および図７に示すように、例えばループパターン２１と同じ幅寸法Ｗ0をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン２２は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合うループパターン２１と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。また、ループパターン２２は、その両端がＸ軸方向に離間して配置され、一端側から他端側に向けてループパターン２１に沿って延びている。
【００２８】
ループパターン２２の一端側には、ループパターン２１の接続部２１Ａと対向した位置に接続部２２Ａが設けられている。この接続部２２Ａは、後述のビアホール２５を通じて隣合うループパターン２１の接続部２１Ａに電気的に接続されている。一方、ループパターン２２の他端側には、接続部２２ＡよりもＸ軸方向の他側（図１中の右側）に位置して接続部２２Ｂが設けられている。この接続部２２Ｂは、後述のビアホール２６を通じて隣合うループパターン２３に電気的に接続されている。
【００２９】
そして、ループパターン２２は、ループパターン２１と同様に、長さ寸法Ｌ1にわたってＸ軸方向に延びると共に、長さ寸法Ｌ2にわたってＺ軸方向に延びている。これにより、ループパターン２２は、ＸＺ平面に平行な略長方形状をなすと共に、絶縁層７を挟んでループパターン２１と厚さ方向で対向している。
【００３０】
ループパターン２３は、絶縁層８と絶縁層９との間に配置され、図７および図８に示すように、例えばループパターン２２と同じ幅寸法Ｗ0をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン２３は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合うループパターン２２と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。また、ループパターン２３は、その両端がＸ軸方向に離間して配置され、一端側から他端側に向けてループパターン２２に沿って延びている。
【００３１】
ループパターン２３の一端側には、ループパターン２２の接続部２２Ｂと対向した位置に接続部２３Ａが設けられている。この接続部２３Ａは、後述のビアホール２６を通じて隣合うループパターン２２の接続部２２Ｂに電気的に接続されている。一方、ループパターン２３の他端側には、接続部２３ＡよりもＸ軸方向の他側に位置して接続部２３Ｂが設けられている。この接続部２３Ｂは、後述のビアホール２７を通じて隣合うループパターン２４に電気的に接続されている。
【００３２】
そして、ループパターン２３は、ループパターン２２と同様に、長さ寸法Ｌ1にわたってＸ軸方向に延びると共に、長さ寸法Ｌ2にわたってＺ軸方向に延びている。これにより、ループパターン２３は、ＸＺ平面に平行な略長方形状をなすと共に、絶縁層８を挟んでループパターン２２と厚さ方向で対向している。
【００３３】
ループパターン２４は、絶縁層９と絶縁層１０との間に配置され、図８および図９に示すように、例えばループパターン２３と同じ幅寸法Ｗ0をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン２４は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合うループパターン２３と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。また、ループパターン２４は、その両端がＸ軸方向に離間して配置され、一端側から他端側に向けてループパターン２３に沿って延びている。
【００３４】
ループパターン２４の一端側には、ループパターン２３の接続部２３Ｂと対向した位置に接続部２４Ａが設けられている。この接続部２４Ａは、後述のビアホール２７を通じて隣合うループパターン２３の接続部２３Ｂに電気的に接続されている。一方、ループパターン２４の他端側には、Ｚ軸方向の他端側に向けて延びた接続部２４Ｂが設けられ、該接続部２４Ｂは、ビアホール１７を通じて接続パターン１８に電気的に接続されている。
【００３５】
そして、ループパターン２４は、ループパターン２３と同様に、長さ寸法Ｌ1にわたってＸ軸方向に延びると共に、長さ寸法Ｌ2にわたってＺ軸方向に延びている。これにより、ループパターン２４は、ＸＺ平面に平行な略長方形状をなすと共に、絶縁層９を挟んでループパターン２３と厚さ方向で対向している。
【００３６】
以上により、ループパターン２０〜２４は、略同じ巻線形状に形成されると共に、多層基板４のＸ軸方向とＺ軸方向に対して、略同じ位置に配置されている。これにより、ループパターン２０〜２４は、接続部２０Ａ，２４Ｂを除いた略全長にわたって厚さ方向に対して互いに重なり合っている。
【００３７】
ビアホール２５は、厚さ方向でループパターン２１，２２の間に位置して、絶縁層７を貫通すると共に、その内壁が例えば金属材料等の導体材料によって被覆されることによって形成されている。このビアホール２５は、ループパターン２１の接続部２１Ａおよびループパターン２２の接続部２２Ａと対応した位置に配置され、ループパターン２１およびループパターン２２を電気的に直列接続している。
【００３８】
ビアホール２６は、厚さ方向でループパターン２２，２３の間に位置して、絶縁層８を貫通して、ビアホール２５と同様に形成されている。このビアホール２６は、ループパターン２２の接続部２２Ｂおよびループパターン２３の接続部２３Ａと対応した位置に配置され、ループパターン２２およびループパターン２３を電気的に直列接続している。
【００３９】
ビアホール２７は、厚さ方向でループパターン２３，２４の間に位置して、絶縁層９を貫通して、ビアホール２５と同様に形成されている。このビアホール２７は、ループパターン２３の接続部２３Ｂおよびループパターン２４の接続部２４Ａと対応した位置に配置され、ループパターン２３およびループパターン２４を電気的に直列接続している。
【００４０】
この結果、ループパターン２１〜２４は、ビアホール２５〜２７を用いて互いに直列接続され、略４回巻（４ターン）のコイル２８を構成している。このコイル２８は、ループパターン２１〜２４の内部を通過するＹ軸方向（厚さ方向）の磁界を検出し、磁束変化に応じた電圧等の検出信号を出力するものである。
【００４１】
一方、ループパターン２０，２１は、互いに絶縁された状態で対向し、コンデンサ２９を構成している。これにより、コイル２８およびコンデンサ２９は、ループパターン２１を共用することによって、電気的に互いに直列接続されている。このとき、コンデンサ２９の一端側は接続部２０Ａを通じて伝送線路部１３のストリップ導体１４に電気的に接続され、コンデンサ２９の他端側はコイル２８の一端側に電気的に接続されている。また、コイル２８の他端側は、接続部２４Ｂ等を通じてグランド電極１１，１２に電気的に接続されている。
【００４２】
本実施の形態による磁界プローブ１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００４３】
まず、磁界プローブ１の先端部分を、測定対象（例えば被測定基板）の表面に近接した状態で配置する。そして、磁界プローブ１を測定対象の表面上で移動させる。ここで、磁界プローブ１の近傍に位置して測定対象の表面にＹ軸方向の磁界が発生すると、この磁界は検出部１９のループパターン２０〜２４の内部を通過する。これにより、例えばコイル２８に検出信号としての電圧が生じるため、この電圧を検出することによって、測定対象の表面に生じる磁界を検出することができる。
【００４４】
然るに、互いに重なり合うループパターン２０〜２４のうち厚さ方向の一方側に位置する２個のループパターン２０，２１は、互いに絶縁されてコンデンサ２９を構成すると共に、４個のループパターン２１〜２４は、ビアホール２５〜２７を用いて直列に接続されてコイル２８を構成している。このため、コイル２８およびコンデンサ２９が直列共振する共振周波数の周辺帯域では、磁界の検出感度が向上する。
【００４５】
そこで、本実施の形態による磁界プローブ１とコンデンサを省いた比較例による磁界プローブとについて、それぞれの利得の周波数特性を測定した。その結果を図１０に示す。なお、比較例による磁界プローブは、１回巻のコイルを備えるものとした。
【００４６】
図１０中に破線で示すように、比較例の場合は、周波数が高くなるに従って、コイルのインピーダンスが増加する。このため、磁界プローブから出力される検出信号の利得は、検出する磁界の周波数が高くなるに従って増加する。
【００４７】
これに対し、図１０中に実線で示すように、本実施の形態の場合は、比較例の場合とほぼ同様に、周波数が高くなるに従って、検出信号の利得が増加する。但し、例えば１〜５ＧＨｚ付近では、本実施の形態の方が比較例に比べて検出信号の利得が向上している。この理由は、この周波数帯域では、コイル２８およびコンデンサ２９が直列共振するためである。具体的には、本実施の形態では、コイル２８およびコンデンサ２９を直列接続したから、共振周波数となる１．４ＧＨｚ付近でコイル２８およびコンデンサ２９に直列共振が生じる。このため、この共振周波数の周辺帯域では、検出信号の利得を向上することができる。
【００４８】
また、特許文献１に記載された磁界プローブでは、コンデンサが全ての周波数帯域で高域通過フィルタとして機能するから、例えば共振周波数よりも低周波側のように共振周波数以外の周波数帯域では、コンデンサを設けない場合に比べて、検出信号の利得が低下する傾向があった。
【００４９】
これに対し、本実施の形態では、共振周波数以外の周波数帯域でも、コンデンサを設けない比較例と同程度の利得を得ることができる。この理由は、本実施の形態による磁界プローブ１では、コンデンサ２９を構成するループコイル２０，２１がコイル２８を構成するループコイル２１〜２４に重なり合っているから、共振周波数以外の周波数の磁界変化に対してループコイル２０，２１もコイル２８の一部として機能するためである。即ち、例えば共振周波数よりも低周波側の磁束変化が生じたときには、この磁束変化に応じてループコイル２０，２１は電圧等の検出信号を出力する。この結果、本実施の形態による磁界プローブ１では、例えば共振周波数よりも低周波側では、コンデンサ２９はフィルタとして機能せず、コイル２８の一部として機能するから、共振周波数以外の周波数帯域の磁界を検出する場合でも、検出感度の低下を抑えることができる。
【００５０】
かくして、本実施の形態では、ループパターン２０〜２４のうち厚さ方向で隣合う２個のループパターン２０，２１の間を除いた残りのループパターン２１〜２４の間にはビアホール２５〜２７を設けたから、ループパターン２１〜２４を直列接続して４回巻のコイル２８を構成することができる。このため、１回巻のコイルに比べてインダクタンスを大きくして磁界の検出感度を高めることができる。
【００５１】
また、ビアホール２５〜２７で非接続の２個のループパターン２０，２１は、互いに絶縁された状態で対向してコイル２８に直列に接続されるコンデンサ２９を構成したから、コイル２８とコンデンサ２９とが直列共振する共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。さらに、共振周波数以外の周波数帯域では、コンデンサ２９を構成するループパターン２０，２１はコイル２８の一部として機能する。このため、共振周波数以外の周波数帯域で磁界を検出する場合でも、検出感度の低下を抑えることができる。
【００５２】
また、ループパターン２０〜２４はいずれも略同じ巻線形状に形成したから、ループパターン２０〜２４が互いに異なる巻線形状となった場合に比べて、コイル２８のインダクタンスを大きくすることができる。また、コイル２８を構成するループパターン２１〜２４に対してコンデンサ２９を構成するループパターン２０，２１を厚さ方向で重ね合わせることができるから、共振周波数以外の周波数帯域で磁界を検出する場合でも、コンデンサ２９をなすループパターン２０，２１をコイル２８の一部として機能させることができ、検出感度の低下を抑えることができる。
【００５３】
さらに、コンデンサ２９を構成する２個のループパターン２０，２１は、全てのループパターン２０〜２４の厚さ方向の両端側のうちいずれか一方側に配置した。このため、厚さ方向の他方側に配置された残りのループパターン２１〜２４をビアホール２５〜２７を用いて接続することができ、コンデンサ２９とコイル２８を厚さ方向に隣合う状態で配置することができる。
【００５４】
なお、前記実施の形態では、ループパターン２０およびループパターン２１が互いに重なり合う面積を増加または減少させることによって、コイル２８とコンデンサ２９との共振周波数を調整することができる。また、コイル２８のループパターン２１〜２４を追加または減少させることによっても、コイル２８とコンデンサ２９との共振周波数を調整することができる。
【００５５】
また、前記実施の形態では、全てのループパターン２０〜２４のうち厚さ方向の一方端に位置するループパターン２０，２１間を絶縁してコンデンサ２９を構成した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１１に示す第１の変形例による磁界プローブ３１のように、厚さ方向の途中位置に配置されたループパターン２１，２２間を絶縁してコンデンサ３２を構成してもよい。
【００５６】
この場合、ループパターン２０の他端側に接続部３３を設けると共に、ループパターン２１の一端側に接続部３４を設け、これら接続部３３，３４と対応した位置にビアホール３５を設ける。これにより、ループパターン２０，２１はビアホール３５を用いて直列接続され、一方のコイル３６を構成する。また、ループパターン２２〜２４はビアホール２６，２７を用いて直列接続され、他方のコイル３７を構成する。これにより、コンデンサ３２は、コイル３６，３７の間に直列接続されるものである。
【００５７】
また、前記実施の形態では、１個のコンデンサ２９をコイル２８に直列接続した場合を例に挙げて説明したが、２個以上のコンデンサをコイルに直列接続する構成としてもよい。この場合、コンデンサの構成位置は、厚さ方向に配置されたループパターンのうちいずれのループパターン間に配置してもよい。また、複数個のコンデンサは、例えば厚さ方向に対して隣合わせて配置してもよく、厚さ方向に離間して配置してもよく、厚さ方向の両端側に配置してもよい。
【００５８】
また、前記実施の形態では、全てのループパターン２０〜２４が同じ幅寸法Ｗ0を有すると共に、同じ巻線形状（長さ寸法Ｌ1，Ｌ2）に形成するものとしたが、一部のループパターンが異なる幅寸法を有してもよく、異なる巻線形状に形成してもよい。
【００５９】
また、前記実施の形態では、ループパターン２０〜２４は略四角形に形成したが、例えば三角形、五角形等の他の多角形状としてもよく、円形、半円形、楕円形等に形成してもよい。また、前記実施の形態では、ループパターン２１〜２４を直列接続して略４回巻のコイル２８を形成したが、２回巻や３回巻のコイルでもよく、５回巻以上のコイルを形成してもよい。
【００６０】
さらに、前記実施の形態では、３個以上のループパターン２０〜２４を用いて磁界プローブ１を形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１２に示す第２の変形例のように、２個のループパターン４２，４３を用いて磁界プローブ４１を形成する構成としてもよい。
【００６１】
この場合、ループパターン４２は、例えば第１の実施の形態によるループパターン２０とほぼ同様に形成され、その一端側に設けられた接続部４２Ａ側がビアホール４４を通じてストリップ導体１４に接続されている。一方、ループパターン４３は、例えば第１の実施の形態によるループパターン２１とほぼ同様に形成されるものの、その他端側に設けられた接続部４３Ａはビアホールを通じてグランド電極（いずれも図示せず）に接続されている。そして、各ループパターン４２，４３は、それぞれ略１回巻のコイル４５を構成すると共に、非接続で互いに絶縁された状態で対向したコンデンサ４６を構成するものである。
【符号の説明】
【００６２】
１，３１，４１ 磁界プローブ
４ 多層基板（基板）
１３ 伝送線路部
１９ 検出部
２０〜２４，４２，４３ ループパターン
２５〜２７，３５ ビアホール
２８，３６，３７，４５ コイル
２９，３２，４６ コンデンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界の検出に用いて好適な磁界プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術による磁界プローブとして、基板にループパターンからなる磁界の検出部を設けると共に、例えばマイクロストリップ線路、ストリップ線路等からなる伝送線路部を該検出部に接続し、検出部と伝送線路部との間にコンデンサを形成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、他の従来技術として、基板に１回巻のコイルを形成すると共に、該コイルに並列にコンデンサを接続した構成が開示されている（例えば、特許文献２，３参照）。さらに、基板と平行な磁界を検出するために、基板にスパイラルコイルを形成した構成も知られている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８７５３９号公報
【特許文献２】特開２００４−６９３３７号公報
【特許文献３】特開２００７−１５５５９７号公報
【特許文献４】特開２００４−１９８３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１による磁界プローブでは、ループパターンからなるコイルにコンデンサを直列接続したから、これらの共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。このとき、コイルに直列接続されたコンデンサは、全ての周波数の信号に対して高域通過フィルタとして機能する。このため、例えば共振周波数よりも低周波側のように、共振周波数以外の周波数帯域では、コンデンサを設けない場合と比べて感度が低下するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２，３にも、コイルとコンデンサとを備えた磁界プローブが開示されている。しかし、これらの磁界プローブでは、１回巻のコイルにコンデンサを並列に設けたものであり、コイルとコンデンサとの直列共振によって感度を向上させるものではない。
【０００７】
さらに、特許文献４には、基板にスパイラルコイルを形成すると共に、該基板に検査対象となる配線パターンを設けた構成が開示されている。しかし、特許文献４のスパイラルコイルは、基板と平行な磁界を検出するものであり、基板の厚さ方向の磁界を検出するものではない。これに加えて、スパイラルコイルと一緒に基板に設けられた配線パターンは、磁界の検査対象となるものであり、コイルとコンデンサとが直列接続されたものではない。
【０００８】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、所望の周波数帯域の感度を向上させ、かつ他の周波数帯域での感度の低下を抑えることができる磁界プローブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明による磁界プローブは、複数の絶縁層を厚さ方向に積層した多層基板と、該多層基板のうち絶縁層を挟んで厚さ方向の異なる位置に設けられ巻線形状となった２個以上のループパターンとを備え、前記２個以上のループパターンのうち厚さ方向で隣合う２個のループパターンは、非接続にして互いに絶縁された状態で対向したコンデンサを構成している。
【００１０】
請求項２の発明では、前記コンデンサを構成する２個のループパターンの間を除いた残余のループパターンの間にはビアホールを設け、隣合うループパターンを直列に接続してコイルを構成している。
【００１１】
請求項３の発明では、前記２個以上のループパターンは、いずれも略同じ巻線形状に形成している。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、２個以上のループパターンのうち厚さ方向で隣合う２個のループパターンは、非接続にして互いに絶縁された状態で対向したコンデンサを構成した。このとき、各ループパターンはコイルとして機能すると共に、コンデンサに直列接続された状態となるから、コイルとコンデンサとが直列共振する共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。さらに、共振周波数以外の周波数帯域では、コンデンサを構成するループパターンはコイルの一部として機能し、磁界に応じた電圧等の検出信号を出力することができる。このため、例えば共振周波数よりも低周波側では、コンデンサはフィルタとして機能せず、コイルの一部として機能するから、共振周波数以外の周波数帯域で磁界を検出する場合でも、検出感度の低下を抑えることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、コンデンサを構成する２個のループパターンの間を除いた残余のループパターンの間にはビアホールを設けた。このため、複数個のループパターンを直列接続して２回巻以上のコイルを構成することができ、１回巻のコイルに比べてインダクタンスを大きくして磁界の検出感度を高めることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、２個以上のループパターンはいずれも略同じ巻線形状に形成したから、ループパターンが互いに異なる巻線形状となった場合に比べて、コイルのインダクタンスを大きくすることができる。また、コイルを構成するループパターンに対してコンデンサを構成するループパターンを重ね合わせることができるから、共振周波数以外の周波数帯域で磁界を検出する場合でも、コンデンサをなすループパターンをコイルの一部として機能させることができ、検出感度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による磁界プローブを示す斜視図である。
【図２】図１中の検出部を多層基板を透視した状態で拡大して示す斜視図である。
【図３】図１中の５個のループパターンを分解した状態で示す説明図である。
【図４】図１中の磁界プローブに設けられたコンデンサとコイルとを示す等化回路図である。
【図５】図１中の多層基板の表面から２番目の絶縁層と、その両面に配置された２個のループパターンとを示す正面図である。
【図６】図１中の多層基板の表面から３番目の絶縁層と、その両面に配置された２個のループパターンとを示す正面図である。
【図７】図１中の多層基板の表面から４番目の絶縁層と、その両面に配置された２個のループパターンとを示す正面図である。
【図８】図１中の多層基板の表面から５番目の絶縁層と、その両面に配置された２個のループパターンとを示す正面図である。
【図９】図１中の多層基板の表面から６番目の絶縁層と、その表面に配置された１個のループパターンとを示す正面図である。
【図１０】実施の形態および比較例において、磁界プローブの利得の周波数特性を示す特性線図である。
【図１１】第１の変形例による磁界プローブの５個のループパターンを分解した状態で示す図３と同様な説明図である。
【図１２】第２の変形例による磁界プローブの２個のループパターンを分解した状態で示す図３と同様な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態による磁界プローブを添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１７】
図１ないし図９は実施の形態による磁界プローブ１を示している。この磁界プローブ１は、例えば非磁性の絶縁材料からなる筒状のケース２に収容されると共に、信号処理回路３に電気的に接続されている。この信号処理回路３は、磁界プローブ１の検出部１９に発生する電圧、電流等の検出信号に基づいて、検出部１９の近傍に発生する磁界の検出を行う。また、磁界プローブ１は、後述する多層基板４および該多層基板４に設けられた伝送線路部１３、検出部１９によって構成されている。
【００１８】
多層基板４は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向のうち例えばＸ軸方向およびＺ軸方向に対して平行に広がる平板状に形成されている。この多層基板４は、例えば６層の絶縁層５〜１０を厚さ方向となるＹ軸方向に積層することによって構成されている。このとき、多層基板４は、幅方向となるＸ軸方向に対して例えば数ｍｍ程度の幅寸法を有すると共に、長さ方向となるＺ軸方向に沿って延び、その長さ寸法は例えば数ｃｍ程度になっている。
【００１９】
また、各絶縁層５〜１０は、例えば絶縁性の樹脂材料を用いて層状に形成されている。そして、多層基板４の先端部４Ａは、Ｚ軸方向の一端側（図１中の下端側）に位置して後述の検出部１９が設けられている。一方、多層基板４の基端側は、Ｚ軸方向の他端側（図１中の上端側）に向けて延びている。
【００２０】
多層基板４のうちＹ軸方向の両端側に位置する表面および裏面には、例えば導電性の金属薄膜からなるグランド電極１１，１２がそれぞれ設けられている。このグランド電極１１，１２は、例えば信号処理回路３等のグランドに接続されてグランド電位に保持されると共に、多層基板４の先端部４Ａを除いて多層基板４の略全面を覆っている。
【００２１】
伝送線路部１３は、図１および図２に示すように、多層基板４に設けられ、後述する検出部１９と信号処理回路３との間を接続している。この伝送線路部１３は、例えば導電性の金属薄膜等からなる細長い導体パターンとしてのストリップ導体１４（信号電極）を有している。そして、伝送線路部１３は、ストリップ導体１４と多層基板４の両面に設けられたグランド電極１１，１２とからなるストリップ線路によって構成されている。なお、伝送線路部１３は、ストリップ線路に限らず、例えば一方のグランド電極を省いたマイクロストリップ線路によって構成してもよい。
【００２２】
また、ストリップ導体１４は、絶縁層７，８の間に配置されると共に、多層基板４のうちＸ軸方向の中央部分に位置してＺ軸に沿って直線状に延びている。このストリップ導体１４の先端側は、Ｘ軸方向の一側に向けて斜めに傾斜して延びると共に、絶縁層６，７を貫通するビアホール１５を通じて後述のループパターン２０に電気的に接続されている。
【００２３】
一方、グランド電極１１，１２は、ビアホール１６，１７および接続パターン１８を通じて後述のループパターン２４に電気的に接続されている。この接続パターン１８は、絶縁層７，８の間に位置してストリップ導体１４の近傍に配置されている。また、接続パターン１８は、ストリップ導体１４と同様な導体パターンによって形成され、Ｚ軸方向に向けて延びている。さらに、接続パターン１８の基端側は、多層基板４を厚さ方向に貫通するスルーホールビアとしてのビアホール１６を通じてグランド電極１１，１２に接続され、接続パターン１８の先端側は、絶縁層８，９を貫通するビアホール１７を通じてループパターン２４の接続部２４Ｂに接続されている。
【００２４】
検出部１９は、図１ないし図９に示すように、多層基板４の先端部４Ａに配置され、後述する５個のループパターン２０〜２４によって構成されるコイル２８とコンデンサ２９とを備えている。
【００２５】
ループパターン２０は、絶縁層５と絶縁層６との間に配置され、図５に示すように、例えば５０〜１５０μｍ程度の幅寸法Ｗ0をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて略四角形の巻線形状に形成されている。このループパターン２０の一端側には、Ｚ軸方向の他端側に向けて延びた接続部２０Ａが設けられ、該接続部２０Ａは、ビアホール１５を通じてストリップ導体１４に電気的に接続されている。また、ループパターン２０は、例えば１〜３ｍｍ程度の長さ寸法Ｌ1にわたってＸ軸方向に延びると共に、例えば０．４〜１．２ｍｍ程度の長さ寸法Ｌ2にわたってＺ軸方向に延びている。これにより、ループパターン２０は、ＸＺ平面に平行な略長方形状をなしている。
【００２６】
ループパターン２１は、絶縁層６と絶縁層７との間に配置され、図５および図６に示すように、例えばループパターン２０と同じ幅寸法Ｗ0をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン２１は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合うループパターン２０と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。また、ループパターン２１は、その両端がＸ軸方向に離間して配置され、一端側から他端側に向けてループパターン２０に沿って延びている。ループパターン２１の他端側には接続部２１Ａが設けられ、該接続部２１Ａは、後述のビアホール２５を通じて隣合うループパターン２２に電気的に接続されている。そして、ループパターン２１は、ループパターン２０と同様に、長さ寸法Ｌ1にわたってＸ軸方向に延びると共に、長さ寸法Ｌ2にわたってＺ軸方向に延びている。これにより、ループパターン２１は、ＸＺ平面に平行な略長方形状をなすと共に、絶縁層６を挟んでループパターン２０と厚さ方向で対向している。
【００２７】
ループパターン２２は、絶縁層７と絶縁層８との間に配置され、図６および図７に示すように、例えばループパターン２１と同じ幅寸法Ｗ0をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン２２は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合うループパターン２１と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。また、ループパターン２２は、その両端がＸ軸方向に離間して配置され、一端側から他端側に向けてループパターン２１に沿って延びている。
【００２８】
ループパターン２２の一端側には、ループパターン２１の接続部２１Ａと対向した位置に接続部２２Ａが設けられている。この接続部２２Ａは、後述のビアホール２５を通じて隣合うループパターン２１の接続部２１Ａに電気的に接続されている。一方、ループパターン２２の他端側には、接続部２２ＡよりもＸ軸方向の他側（図１中の右側）に位置して接続部２２Ｂが設けられている。この接続部２２Ｂは、後述のビアホール２６を通じて隣合うループパターン２３に電気的に接続されている。
【００２９】
そして、ループパターン２２は、ループパターン２１と同様に、長さ寸法Ｌ1にわたってＸ軸方向に延びると共に、長さ寸法Ｌ2にわたってＺ軸方向に延びている。これにより、ループパターン２２は、ＸＺ平面に平行な略長方形状をなすと共に、絶縁層７を挟んでループパターン２１と厚さ方向で対向している。
【００３０】
ループパターン２３は、絶縁層８と絶縁層９との間に配置され、図７および図８に示すように、例えばループパターン２２と同じ幅寸法Ｗ0をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン２３は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合うループパターン２２と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。また、ループパターン２３は、その両端がＸ軸方向に離間して配置され、一端側から他端側に向けてループパターン２２に沿って延びている。
【００３１】
ループパターン２３の一端側には、ループパターン２２の接続部２２Ｂと対向した位置に接続部２３Ａが設けられている。この接続部２３Ａは、後述のビアホール２６を通じて隣合うループパターン２２の接続部２２Ｂに電気的に接続されている。一方、ループパターン２３の他端側には、接続部２３ＡよりもＸ軸方向の他側に位置して接続部２３Ｂが設けられている。この接続部２３Ｂは、後述のビアホール２７を通じて隣合うループパターン２４に電気的に接続されている。
【００３２】
そして、ループパターン２３は、ループパターン２２と同様に、長さ寸法Ｌ1にわたってＸ軸方向に延びると共に、長さ寸法Ｌ2にわたってＺ軸方向に延びている。これにより、ループパターン２３は、ＸＺ平面に平行な略長方形状をなすと共に、絶縁層８を挟んでループパターン２２と厚さ方向で対向している。
【００３３】
ループパターン２４は、絶縁層９と絶縁層１０との間に配置され、図８および図９に示すように、例えばループパターン２３と同じ幅寸法Ｗ0をもった導電性の金属薄膜からなる細長い電極パターンを用いて形成されている。このループパターン２４は、一部を切欠いた四角形の枠状をなすと共に、隣合うループパターン２３と略同じ四角形の巻線形状に形成されている。また、ループパターン２４は、その両端がＸ軸方向に離間して配置され、一端側から他端側に向けてループパターン２３に沿って延びている。
【００３４】
ループパターン２４の一端側には、ループパターン２３の接続部２３Ｂと対向した位置に接続部２４Ａが設けられている。この接続部２４Ａは、後述のビアホール２７を通じて隣合うループパターン２３の接続部２３Ｂに電気的に接続されている。一方、ループパターン２４の他端側には、Ｚ軸方向の他端側に向けて延びた接続部２４Ｂが設けられ、該接続部２４Ｂは、ビアホール１７を通じて接続パターン１８に電気的に接続されている。
【００３５】
そして、ループパターン２４は、ループパターン２３と同様に、長さ寸法Ｌ1にわたってＸ軸方向に延びると共に、長さ寸法Ｌ2にわたってＺ軸方向に延びている。これにより、ループパターン２４は、ＸＺ平面に平行な略長方形状をなすと共に、絶縁層９を挟んでループパターン２３と厚さ方向で対向している。
【００３６】
以上により、ループパターン２０〜２４は、略同じ巻線形状に形成されると共に、多層基板４のＸ軸方向とＺ軸方向に対して、略同じ位置に配置されている。これにより、ループパターン２０〜２４は、接続部２０Ａ，２４Ｂを除いた略全長にわたって厚さ方向に対して互いに重なり合っている。
【００３７】
ビアホール２５は、厚さ方向でループパターン２１，２２の間に位置して、絶縁層７を貫通すると共に、その内壁が例えば金属材料等の導体材料によって被覆されることによって形成されている。このビアホール２５は、ループパターン２１の接続部２１Ａおよびループパターン２２の接続部２２Ａと対応した位置に配置され、ループパターン２１およびループパターン２２を電気的に直列接続している。
【００３８】
ビアホール２６は、厚さ方向でループパターン２２，２３の間に位置して、絶縁層８を貫通して、ビアホール２５と同様に形成されている。このビアホール２６は、ループパターン２２の接続部２２Ｂおよびループパターン２３の接続部２３Ａと対応した位置に配置され、ループパターン２２およびループパターン２３を電気的に直列接続している。
【００３９】
ビアホール２７は、厚さ方向でループパターン２３，２４の間に位置して、絶縁層９を貫通して、ビアホール２５と同様に形成されている。このビアホール２７は、ループパターン２３の接続部２３Ｂおよびループパターン２４の接続部２４Ａと対応した位置に配置され、ループパターン２３およびループパターン２４を電気的に直列接続している。
【００４０】
この結果、ループパターン２１〜２４は、ビアホール２５〜２７を用いて互いに直列接続され、略４回巻（４ターン）のコイル２８を構成している。このコイル２８は、ループパターン２１〜２４の内部を通過するＹ軸方向（厚さ方向）の磁界を検出し、磁束変化に応じた電圧等の検出信号を出力するものである。
【００４１】
一方、ループパターン２０，２１は、互いに絶縁された状態で対向し、コンデンサ２９を構成している。これにより、コイル２８およびコンデンサ２９は、ループパターン２１を共用することによって、電気的に互いに直列接続されている。このとき、コンデンサ２９の一端側は接続部２０Ａを通じて伝送線路部１３のストリップ導体１４に電気的に接続され、コンデンサ２９の他端側はコイル２８の一端側に電気的に接続されている。また、コイル２８の他端側は、接続部２４Ｂ等を通じてグランド電極１１，１２に電気的に接続されている。
【００４２】
本実施の形態による磁界プローブ１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００４３】
まず、磁界プローブ１の先端部分を、測定対象（例えば被測定基板）の表面に近接した状態で配置する。そして、磁界プローブ１を測定対象の表面上で移動させる。ここで、磁界プローブ１の近傍に位置して測定対象の表面にＹ軸方向の磁界が発生すると、この磁界は検出部１９のループパターン２０〜２４の内部を通過する。これにより、例えばコイル２８に検出信号としての電圧が生じるため、この電圧を検出することによって、測定対象の表面に生じる磁界を検出することができる。
【００４４】
然るに、互いに重なり合うループパターン２０〜２４のうち厚さ方向の一方側に位置する２個のループパターン２０，２１は、互いに絶縁されてコンデンサ２９を構成すると共に、４個のループパターン２１〜２４は、ビアホール２５〜２７を用いて直列に接続されてコイル２８を構成している。このため、コイル２８およびコンデンサ２９が直列共振する共振周波数の周辺帯域では、磁界の検出感度が向上する。
【００４５】
そこで、本実施の形態による磁界プローブ１とコンデンサを省いた比較例による磁界プローブとについて、それぞれの利得の周波数特性を測定した。その結果を図１０に示す。なお、比較例による磁界プローブは、１回巻のコイルを備えるものとした。
【００４６】
図１０中に破線で示すように、比較例の場合は、周波数が高くなるに従って、コイルのインピーダンスが増加する。このため、磁界プローブから出力される検出信号の利得は、検出する磁界の周波数が高くなるに従って増加する。
【００４７】
これに対し、図１０中に実線で示すように、本実施の形態の場合は、比較例の場合とほぼ同様に、周波数が高くなるに従って、検出信号の利得が増加する。但し、例えば１〜５ＧＨｚ付近では、本実施の形態の方が比較例に比べて検出信号の利得が向上している。この理由は、この周波数帯域では、コイル２８およびコンデンサ２９が直列共振するためである。具体的には、本実施の形態では、コイル２８およびコンデンサ２９を直列接続したから、共振周波数となる１．４ＧＨｚ付近でコイル２８およびコンデンサ２９に直列共振が生じる。このため、この共振周波数の周辺帯域では、検出信号の利得を向上することができる。
【００４８】
また、特許文献１に記載された磁界プローブでは、コンデンサが全ての周波数帯域で高域通過フィルタとして機能するから、例えば共振周波数よりも低周波側のように共振周波数以外の周波数帯域では、コンデンサを設けない場合に比べて、検出信号の利得が低下する傾向があった。
【００４９】
これに対し、本実施の形態では、共振周波数以外の周波数帯域でも、コンデンサを設けない比較例と同程度の利得を得ることができる。この理由は、本実施の形態による磁界プローブ１では、コンデンサ２９を構成するループコイル２０，２１がコイル２８を構成するループコイル２１〜２４に重なり合っているから、共振周波数以外の周波数の磁界変化に対してループコイル２０，２１もコイル２８の一部として機能するためである。即ち、例えば共振周波数よりも低周波側の磁束変化が生じたときには、この磁束変化に応じてループコイル２０，２１は電圧等の検出信号を出力する。この結果、本実施の形態による磁界プローブ１では、例えば共振周波数よりも低周波側では、コンデンサ２９はフィルタとして機能せず、コイル２８の一部として機能するから、共振周波数以外の周波数帯域の磁界を検出する場合でも、検出感度の低下を抑えることができる。
【００５０】
かくして、本実施の形態では、ループパターン２０〜２４のうち厚さ方向で隣合う２個のループパターン２０，２１の間を除いた残りのループパターン２１〜２４の間にはビアホール２５〜２７を設けたから、ループパターン２１〜２４を直列接続して４回巻のコイル２８を構成することができる。このため、１回巻のコイルに比べてインダクタンスを大きくして磁界の検出感度を高めることができる。
【００５１】
また、ビアホール２５〜２７で非接続の２個のループパターン２０，２１は、互いに絶縁された状態で対向してコイル２８に直列に接続されるコンデンサ２９を構成したから、コイル２８とコンデンサ２９とが直列共振する共振周波数の周辺帯域では高感度に磁界を検出することができる。さらに、共振周波数以外の周波数帯域では、コンデンサ２９を構成するループパターン２０，２１はコイル２８の一部として機能する。このため、共振周波数以外の周波数帯域で磁界を検出する場合でも、検出感度の低下を抑えることができる。
【００５２】
また、ループパターン２０〜２４はいずれも略同じ巻線形状に形成したから、ループパターン２０〜２４が互いに異なる巻線形状となった場合に比べて、コイル２８のインダクタンスを大きくすることができる。また、コイル２８を構成するループパターン２１〜２４に対してコンデンサ２９を構成するループパターン２０，２１を厚さ方向で重ね合わせることができるから、共振周波数以外の周波数帯域で磁界を検出する場合でも、コンデンサ２９をなすループパターン２０，２１をコイル２８の一部として機能させることができ、検出感度の低下を抑えることができる。
【００５３】
さらに、コンデンサ２９を構成する２個のループパターン２０，２１は、全てのループパターン２０〜２４の厚さ方向の両端側のうちいずれか一方側に配置した。このため、厚さ方向の他方側に配置された残りのループパターン２１〜２４をビアホール２５〜２７を用いて接続することができ、コンデンサ２９とコイル２８を厚さ方向に隣合う状態で配置することができる。
【００５４】
なお、前記実施の形態では、ループパターン２０およびループパターン２１が互いに重なり合う面積を増加または減少させることによって、コイル２８とコンデンサ２９との共振周波数を調整することができる。また、コイル２８のループパターン２１〜２４を追加または減少させることによっても、コイル２８とコンデンサ２９との共振周波数を調整することができる。
【００５５】
また、前記実施の形態では、全てのループパターン２０〜２４のうち厚さ方向の一方端に位置するループパターン２０，２１間を絶縁してコンデンサ２９を構成した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１１に示す第１の変形例による磁界プローブ３１のように、厚さ方向の途中位置に配置されたループパターン２１，２２間を絶縁してコンデンサ３２を構成してもよい。
【００５６】
この場合、ループパターン２０の他端側に接続部３３を設けると共に、ループパターン２１の一端側に接続部３４を設け、これら接続部３３，３４と対応した位置にビアホール３５を設ける。これにより、ループパターン２０，２１はビアホール３５を用いて直列接続され、一方のコイル３６を構成する。また、ループパターン２２〜２４はビアホール２６，２７を用いて直列接続され、他方のコイル３７を構成する。これにより、コンデンサ３２は、コイル３６，３７の間に直列接続されるものである。
【００５７】
また、前記実施の形態では、１個のコンデンサ２９をコイル２８に直列接続した場合を例に挙げて説明したが、２個以上のコンデンサをコイルに直列接続する構成としてもよい。この場合、コンデンサの構成位置は、厚さ方向に配置されたループパターンのうちいずれのループパターン間に配置してもよい。また、複数個のコンデンサは、例えば厚さ方向に対して隣合わせて配置してもよく、厚さ方向に離間して配置してもよく、厚さ方向の両端側に配置してもよい。
【００５８】
また、前記実施の形態では、全てのループパターン２０〜２４が同じ幅寸法Ｗ0を有すると共に、同じ巻線形状（長さ寸法Ｌ1，Ｌ2）に形成するものとしたが、一部のループパターンが異なる幅寸法を有してもよく、異なる巻線形状に形成してもよい。
【００５９】
また、前記実施の形態では、ループパターン２０〜２４は略四角形に形成したが、例えば三角形、五角形等の他の多角形状としてもよく、円形、半円形、楕円形等に形成してもよい。また、前記実施の形態では、ループパターン２１〜２４を直列接続して略４回巻のコイル２８を形成したが、２回巻や３回巻のコイルでもよく、５回巻以上のコイルを形成してもよい。
【００６０】
さらに、前記実施の形態では、３個以上のループパターン２０〜２４を用いて磁界プローブ１を形成する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１２に示す第２の変形例のように、２個のループパターン４２，４３を用いて磁界プローブ４１を形成する構成としてもよい。
【００６１】
この場合、ループパターン４２は、例えば第１の実施の形態によるループパターン２０とほぼ同様に形成され、その一端側に設けられた接続部４２Ａ側がビアホール４４を通じてストリップ導体１４に接続されている。一方、ループパターン４３は、例えば第１の実施の形態によるループパターン２１とほぼ同様に形成されるものの、その他端側に設けられた接続部４３Ａはビアホールを通じてグランド電極（いずれも図示せず）に接続されている。そして、各ループパターン４２，４３は、それぞれ略１回巻のコイル４５を構成すると共に、非接続で互いに絶縁された状態で対向したコンデンサ４６を構成するものである。
【符号の説明】
【００６２】
１，３１，４１ 磁界プローブ
４ 多層基板（基板）
１３ 伝送線路部
１９ 検出部
２０〜２４，４２，４３ ループパターン
２５〜２７，３５ ビアホール
２８，３６，３７，４５ コイル
２９，３２，４６ コンデンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の絶縁層を厚さ方向に積層した多層基板と、該多層基板のうち絶縁層を挟んで厚さ方向の異なる位置に設けられ巻線形状となった２個以上のループパターンとを備え、
前記２個以上のループパターンのうち厚さ方向で隣合う２個のループパターンは、非接続にして互いに絶縁された状態で対向したコンデンサを構成してなる磁界プローブ。
【請求項２】
前記コンデンサを構成する２個のループパターンの間を除いた残余のループパターンの間にはビアホールを設け、隣合うループパターンを直列に接続してコイルを構成してなる請求項１に記載の磁界プローブ。
【請求項３】
前記２個以上のループパターンは、いずれも略同じ巻線形状に形成してなる請求項１または２に記載の磁界プローブ。
【請求項１】
複数の絶縁層を厚さ方向に積層した多層基板と、該多層基板のうち絶縁層を挟んで厚さ方向の異なる位置に設けられ巻線形状となった２個以上のループパターンとを備え、
前記２個以上のループパターンのうち厚さ方向で隣合う２個のループパターンは、非接続にして互いに絶縁された状態で対向したコンデンサを構成してなる磁界プローブ。
【請求項２】
前記コンデンサを構成する２個のループパターンの間を除いた残余のループパターンの間にはビアホールを設け、隣合うループパターンを直列に接続してコイルを構成してなる請求項１に記載の磁界プローブ。
【請求項３】
前記２個以上のループパターンは、いずれも略同じ巻線形状に形成してなる請求項１または２に記載の磁界プローブ。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１３６０８（Ｐ２０１２−１３６０８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５１９００（Ｐ２０１０−１５１９００）
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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