電流センサ
【課題】小型で、エネルギー消費と応答時間を低減させた電流センサを提供する。
【解決手段】メタライズ層の平面に平行に位置している１つ以上の電流線１０を備え、これら１つ以上の電流線は、測定されるべき１つ以上の電流が給電されるようになっており、測定コイル１６、１８、２６、２８または励振コイル３６、３８、４０、４２の巻線は、導電トラックによって形成され、これらの導電トラックは、それぞれのメタライズ層の中に作られ、これらのメタライズ層は、絶縁層の中の少なくとも１つを貫通するパッドによって互いに電気的に接続され、これにより、垂直軸に沿って伸びるコイルを形成している。
【解決手段】メタライズ層の平面に平行に位置している１つ以上の電流線１０を備え、これら１つ以上の電流線は、測定されるべき１つ以上の電流が給電されるようになっており、測定コイル１６、１８、２６、２８または励振コイル３６、３８、４０、４２の巻線は、導電トラックによって形成され、これらの導電トラックは、それぞれのメタライズ層の中に作られ、これらのメタライズ層は、絶縁層の中の少なくとも１つを貫通するパッドによって互いに電気的に接続され、これにより、垂直軸に沿って伸びるコイルを形成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサ、およびこの電流センサを作るためのプリント回路基板に関する。
【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、一般的に、層状、または積層の板の形をしている。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、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している。
【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、層状の板の面と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（すなわち、典型的に、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、一般に、他の層と結合された際に粘稠にならない材料からできた強固な板の形をしている。例えば、この絶縁層は、非可逆的な熱硬化を経た熱硬化性樹脂でできている。
【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（更に一般的には、「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、布等の強化要素に予備含浸させた、熱硬化性樹脂によって構成されている。典型的には、樹脂は、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、非可逆重合を行う。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。典型的に、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、絶縁層を貫通す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、一般に、層の平面に対して垂直方向に伸びている。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したホール（孔）を作り、その後に、これらのホールの内部壁を、金属でコーティングすることである。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、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、開口はしていない。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】
従来の電流センサは、プリント回路と１つ以上の電流線とを備えている。
−このプリント回路は、
・垂直方向に、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スタックと、
・垂直の巻き線軸の周りに巻かれた、少なくとも１つの測定コイル、または励振コイルであって、各コイルは、メタライズ層の内の少なくとも１つの中に作られている導電トラックによって形成されているコイルとを備えており、
−この１つ以上の電流線は、メタライズ層の平面と平行に配置され、測定されるべき１つ以上の電流によって、給電されるようになっている。
【００１０】
この種類の電流は、例えば、非特許文献１に記載されている。
【００１１】
従来のセンサにおいては、測定コイルおよび励振コイルは、それぞれ、単一のメタライズ層の上に作られている。そのため、このコイルは、「平面」コイルと呼ばれている。これらのコイルの巻線を形成するために、各コイルは、メタライズ層の中で、スパイラルを描く。
【００１２】
従来技術は、特許文献１および２からも知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第２００８/３１６６５５Ａ１号明細書
【特許文献２】ドイツ国特許第１０３１０５０３Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願第７３７２２６１号明細書
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｔ．Ｏ’Ｄｏｎｎｅｌ，Ａ．Ｔｉｐｅｋ，Ａ．Ｃｏｎｎｅｌ，Ｐ．ＭｃＣｌｏｓｅｋｙ，Ｓ．Ｃ．Ｏ’Ｍａｔｈｕｎａ，“Ｐｌａｎａｒ ｆｌｕｘｇａｔｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｅｎｓｏｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ”，Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ａ １２９（２００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来のセンサは、正確に動作する。しかしながら、それらの精度、または小型化を向上させること、またはそれらのエネルギー消費と応答時間とを、低減させることが望ましい。
【００１６】
従って、本発明の目的は、電流センサであって、各コイルの巻き線は、導電トラックによって形成され、導電トラックは、それぞれのメタライズ層の中に作られ、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、これにより、垂直な軸に沿って伸びているコイルが形成されている電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の電流センサは、「垂直」コイル（垂直の巻き線軸に沿って伸び、巻かれているコイル）を使用している。同じ巻線数に対して、垂直コイルは、平面コイルの磁界と比較して、より均一な磁界を検出または生成する。従って、本発明によるセンサの、精度は改善されている。
【００１８】
このセンサの実施形態は、次に示す特徴の中の１つ以上を備えることができる。
・プリント回路は、各垂直な巻き線軸に沿って作られたホールを備え、センサは、このホールに収容された磁気コアを有し、この磁気コアは、横方向の寸法（すなわち、層の平面に平行な方向の寸法）を有する。その寸法は、ホールの、対応した横方向の寸法より少なくとも５μｍは小さい。これにより、ホールの垂直壁と、それに面した磁気コアの垂直面との間に間隙が作り出される。
・前記少なくとも１つのコイルは、第１のペアの測定コイルを有する。第１のペアの測定コイルは、第１の測定コイルおよび第２の測定コイルによって形成され、これら第１の測定コイルおよび第２の測定コイルは、電流線のそれぞれの側に位置している。この構成によって、これらのコイルのそれぞれによって測定された磁界の差、または和が、１つまたは複数の電流線によって生成される磁界Ｂiを保存し、プリント回路の表面の全面にわたって存在する、いずれの均一磁界の寄与をも低減させることができる。
・１つのスルーホールが、各コイルの中心のところに設けられ、センサは、第１のペアの測定コイルの中心のところにあるホールを通る、１つの同様の磁気リングを有する。
・前記少なくとも１つのコイルは、１つ以上の電流線に沿って交互に位置する第１および第２のペアのコイルを有する。各コイルのペアは、これら１つ以上の電流線のそれぞれの側に位置する第１の測定コイルと第２の測定コイルとを備え、各コイルの中心のところにスルーホールが作られている。また、センサは、第１の磁気リングと第２の磁気リングとを備え、第１の磁気リングは、第１のペアの測定コイルの中心のところにあるホールを通り、第２の磁気リングは、第２のペアの測定コイルの中心のところにあるホールを通っている。
・前記少なくとも１つのコイルは、１つ以上の電流線に沿って交互に位置する第１および第２のペアのコイルを備え、各コイルのペアは、これら１つ以上の電流線のそれぞれの側に位置する第１の測定コイルと第２の測定コイルとを備え、各コイルの中心のところにスルーホールが設けられている。また、センサは、第１の磁気リングと第２の磁気リングとを備え、第１の磁気リングは、各ペアの第１のコイルの中心のところにあるホールを通り、第２の磁気リングは、各ペアの第２のコイルの中心のところにあるホールを通っている。これにより、各磁気リングが、これら１つ以上の電流線が通る垂直面の各側に位置するようになっている。
【００１９】
これらの実施形態は、次の利点を有する。
−ホールの中に磁気コアを収容することにより、ホールの垂直壁によって、このコアに働く可能性がある、機械応力（特に温度変形によって生ずる）が、除去または大幅に抑制される。これにより、センサの精度が改善される。
−第１の測定コイルと第２の測定コイルとを、電流線のそれぞれの側に位置させることにより、プリント回路の表面の全面にわたって存在する均一な外部磁界（地磁気による磁界等）を補償することができる。
−測定コイルの中心を通り、導電線の周囲を取り巻く磁気リングを使用することにより、センサの感度が増加する。
−それぞれが電流線の各側に位置する２つの磁気リングを使用することにより、プリント回路を設計する際に、測定コイルと電流線との間の距離を調整して、各測定コイルによって生成される電圧を調整することができる。
【００２０】
本発明の目的はまた、上記で述べた電流センサのためのプリント回路であり、このプリント回路は、
−垂直方向に沿って、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スタックと、
−垂直の巻き線軸の周りに巻かれた、少なくとも１つの測定コイルまたは励振コイルと、
−測定するべき１つ以上の電流によって給電される１つ以上の電流線とを備え、
−少なくとも１つの測定コイルまたは励振コイルの各コイルの巻き線は、それぞれのメタライズ層の中に作られている導電トラックによって形成され、導電トラックは、絶縁層の中の少なくとも１つを貫通したパッドによって互いに電気的に接続され、これにより、垂直軸に沿って伸びているコイルが形成されている。また、１つ以上の電流線の中の各電流線は、スタックの少なくとも１つのメタライズ層の中に作られている導電トラックによって形成されている。
【００２１】
このプリント回路の実施形態は、さらに次に示す特徴の中の１つ以上を備えることができる。
・前記少なくとも１つのコイルは、
−電流線のそれぞれの側に位置する第１のコイルと第２のコイルとによって形成されている第１のペアのコイルであって、第１のコイルは、第１の垂直平面に関して、第２のコイルと対称である、第１のペアのコイルと、
−第１の垂直平面に垂直な第２の垂直平面に関して、第１のペアのコイルと対称である、第２のペアのコイルとを備えている。
・前記少なくとも１つのコイルは、測定コイルと励振コイルとを備え、これらのコイルは、同心円状である。すなわち、これらのコイルの各コイルの巻線は、同一のメタライズ層の中に作られ、同一の巻き線軸の周りに巻かれている。
・前記少なくとも１つのコイルは、第１の測定コイルと第２の測定コイルとを備え、各電流線は、
−第１の測定コイルと第２の測定コイルとの間を通り、互いに上下に位置するそれぞれのメタライズ層の中に作られている、少なくとも１つの第１および１つの第２の導電トラックと、
−測定コイルの間を通らずに、これら２つの導電トラックの直列接続を構成し、この２つの導電トラックによって、測定コイルの中の少なくとも１つを完全に取り巻くループを形成している電気接続とを備え、この電気接続によって、この電気接続が給電される際に、電流は、測定コイルの間を同じ方向に複数回流れるようになっている。
【００２２】
このプリント回路の実施形態は、更に、次の利点を有する。
−２つのコイルの間の軸対称性によって、これらのコイルによって測定または生成される磁界の均一性を増大させることができ、これにより、これらのコイルを組み込んでいるセンサの精度を改善することができる。
−測定コイルおよび励振コイルが同心円状であるため、センサのエネルギー消費が抑制され、このセンサの応答時間を減少させることができる。
−電流が、測定コイルの間を同一の方向に、複数回数流れるように電流線を作ることにより、このプリント回路を使用して作るセンサの感度を増大させることができる。
【００２３】
以下の記述から、本発明をより明確に理解しうると思う。これらの説明は、添付図面を参考にして、単に、非網羅的実施例として示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電流センサの回路構成を示す図である。
【図２】図１のセンサを作るために使用するプリント回路のメタライズ層の平面図である。
【図３】偶数番目のメタライズ層の中に作られた、図１に示すセンサのコイルの導電トラックを示す図である。
【図４】奇数番目のメタライズ層の中に作られた、図１に示すセンサのコイルの導電トラックを示す図である。
【図５】図１のセンサのプリント回路を示す図であり、プリント回路の異なる層が分離されて示されている。
【図６】図５に示すプリント回路の電流線の平面図である。
【図７】垂直コイルの別の実施形態の斜視図である。
【図８】図１に示すセンサの別の実施形態の単純化した平面図である。
【図９】電流センサの別の実施形態に対するプリント回路のメタライズ層の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
これらの図において、同一の符号は、同一の要素を示す。
【００２６】
本明細書の以下の記述では、当業者に公知の特徴および機能については、詳細に説明しない。
【００２７】
図１は、電流センサ２を示す。この図１は、単に、センサの動作を説明するためのものである。このセンサの実施形態の詳細な例を、次に説明する。
【００２８】
センサ２は、プリント回路４と電子処理ユニット６とを有する。
【００２９】
プリント回路４は、多層プリント回路であり、この多層プリント回路のメタライズ層は水平になっている。
【００３０】
この実施形態においては、プリント回路４は、線１０を有し、この線１０の中を、測定されるべき電流が流れる。図１においては、この線１０の２つの断面１２、１４だけが示されている。これらの２つの断面は、線１０の連続した２つの断面である。
【００３１】
線１０は、磁界Ｂiを生成する。磁界Ｂiの磁力線は、電流線の周りに円を形成する。従って、線１０のそれぞれの側、およびこの線１０から同じ距離に位置する２つの点における磁界Ｂiは、振幅は等しく、方向は互いに逆方向である。磁界Ｂiの振幅は、線１０の中を流れる電流ｉの強度に依存する。
【００３２】
プリント回路４はまた、２つのペアのコイルを有する。第１のペアは、２つの測定コイル１６、１８によって形成されている。測定コイル１６、１８は、それぞれ、垂直軸２０および２２の周りに巻かれており、垂直面２０および２２は、プリント回路４のメタライズ層の面と直交している。これらの測定コイル１６および１８は、線１０の各側に位置していることを除いて、同一である。測定コイル１６および１８は、線１０を通る垂直面２４に関して、互いに対称であることが望ましい。測定コイル１６および１８の巻線は、可飽和磁気コアの周りに巻かれている。この磁気コアは、図１には示されていない。典型的には、磁気コアは、強磁性体材料からなる磁気コアであり、この磁気コアに対する静的比透磁率（すなわち、直流における透磁率）は、非常に大きい。「非常に大きい静的比透磁率」という表現は、静的比透磁率が、１０００より大きい、また望ましくは、１００００または１０００００より大きいということを意味している。例えば、磁気コアは、ｍｕ−ｍａｔｅｒｉａｌ、または市販品として公知の磁気材料（Ｖｉｔｒｏｖａｃ（登録商標）６０２５）等の材料から作られている。
【００３３】
各測定コイル１６、１８は、垂直方向に互にスタックされ、２より大きな、また望ましくは、３または６より大きな数の巻線数を備えている。
【００３４】
本明細書における以下の説明では、測定コイル１６および１８によって測定した磁界を、それぞれ、Ｍ1およびＭ2とする。
【００３５】
測定コイルの第２のペアは、垂直面２４と直交する垂直面２５に関して、第１のペアと対称である。第２の面は、線１０に沿って、第１のペアに関して下流または上流に位置している。この第２のペアの測定コイルは、それぞれ、測定コイル２６および２８を搭載している。測定コイル２６および２８が巻かれている垂直軸は、それぞれ、基準軸３０および３２を形成している。
【００３６】
プリント回路４はまた、４つの励振コイル３６、３８、４０、および４２を有する。これらのコイル３６、３８、４０、４２は、それぞれ、垂直軸２０、２２、３０、および３２の周りに巻かれた、複数巻線数の巻線からなっている。典型的に、垂直方向に１つずつ積み上げられてスタックされている、各励振コイルの巻線数は、２以上であり、また、３または６以上であることが望ましい。ここで、各励振コイルは、それぞれの対応した測定コイルと同心円になっている。ここで、「同心円」という用語は、これらのコイルのそれぞれの巻線が、同一のメタライズ層の中に作られており、同一の巻き線軸の周りに巻かれているということを示している。同心円コイルの全ての巻線は、そのコイルと同心円状にある他のコイルの巻線と、同じメタライズ層の中に作られていることが望ましい。ここで、測定コイルは、励振コイルの周りに巻かれている。図１を明確にするために、コイル３６〜４２は、それらが関連する測定コイルの横に示されている。
【００３７】
励振コイルは、測定コイルの場合と同様に、垂直面２４および２５に関して、互いに対称になっている。この実施形態においては、これらの励振コイルは、電気的に直列接続されている。従って、各励振コイルは、磁界Ｂexを生成し、磁界Ｂexは、各励振コイルが関連している測定コイルの磁気コアの中の振幅と同じ振幅を有する。更に具体的には、コイル３８および４０は、双方が同じ方向の磁界Ｂexを生成するように電気的に接続され、また、励振コイル３６および４２は、コイル３８および４０の磁界と反対の方向に磁界Ｂexを生成するように接続されている。ここでは、「接続される」という用語は、電気接続を行うと言うことを意味している。
【００３８】
各励振コイルは、上側および下側の端部巻線を有する。これら上側および下側の端部巻線は、励振コイルと同じ番号で示し、上側および下側に関しては、それぞれの番号の後に、文字「Ａ」および「Ｇ」を付してある。この実施形態においては、励振コイルは、次に示すように直列接続されている。
−下端部巻線４０Ｇは、直接に励振電流源に接続されている。
−上端部巻線４０Ａは、直接に下端部巻線３８Ｇに接続されている。
−上端部巻線３８Ａは、直接に上端部巻線３６Ａに接続されている。
−下端部巻線３６Ｇは、直接に上端部巻線４２Ａに接続されている。
−下端部巻線４２Ｇは、直接に電流源に接続されている。
【００３９】
上記のパラグラフにおいて、「直接に」という語は、巻線は、コイル３６〜４２の中の別のコイルを通らずに、互いに接続されているということを示している。
【００４０】
従って、それぞれコイル１６、１８、２６、および２８によって測定された磁界Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、およびＭ4は、次の関係式で与えられる。
− Ｍ1＝Ｔ−Ｂi−Ｂex、
− Ｍ2＝Ｔ＋Ｂi＋Ｂex、
− Ｍ3＝Ｔ−Ｂi＋Ｂex、
− Ｍ4＝Ｔ＋Ｂi−Ｂex、
ここで、Ｔは、プリント回路４の表面の全面にわたる均一な磁界である。
【００４１】
「均一な磁界」という語は、この磁界Ｔは、プリント回路４の全ての点において、同一方向かつ同一振幅であるということを示している。典型的には、この磁界Ｔは、地磁気による磁界である。
【００４２】
処理ユニット６は、コイル１６、１８、２６、および２８によって得られた測定値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、およびＭ4を捕捉し、これらから、線１０を通して流れる電流ｉの強度を導出する。この目的のために、ユニット６は、測定値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、およびＭ4の中で補償を行い、磁界ＢexおよびＴの寄与を除去し、磁界Ｂiの寄与だけを取り出す。例えば、この目的のために、ユニット６は、簡単な数学的演算によって、測定磁界Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、およびＭ4を合成する。ここで述べている実施形態では、補償した磁界は、次の関係式によって得られる。
Ｍ2＋Ｍ4−Ｍ1−Ｍ3＝４Ｂi
ここで、測定コイル１６、１８、２６、および２８は、上で述べた合計値が得られるように、互いに電気的に接続されていることが望ましい。そして、この合計の結果だけが、ユニット６に送信される。
【００４３】
従って、ユニット６は、磁界ＢexおよびＴの寄与を、自動的に補償することができる
【００４４】
この特定の場合では、ユニット６はまた、励振電流も生成する。
【００４５】
典型的に、ユニット６は、集積電子回路を使用して作られる。
【００４６】
図２は、プリント回路４のメタライズ層を示す。プリント回路４は、垂直方向（Ｚ）への、７つのメタライズ層のスタックによって作られている。各メタライズ層は、２つの直交軸（ＸおよびＹ）が作る平面に平行な水平面に沿って伸びている。ここで示されているメタライズ層は、中間メタライズ層（すなわち、それぞれがプリント回路４の上面および下面を形成している上部メタライズ層および下部メタライズ層の間に含まれる層）である。これら上面および下面は、図には示されていない。
【００４７】
線１０は、複数の導電トラックによって形成され、これらの導電トラックは、垂直ヴィアホールによって直列接続された異なるメタライズ層の中に作られている。図２では、導電トラック４４だけを見ることができる。各導電トラックは、
−同じペアの２つの測定コイルの間を通る、直線セグメント４６と、
−線１０の異なるセグメントを直列接続している２つのループ部４８、４９とを備えている。
【００４８】
ここで、直線セグメント４６は、垂直面５０および５２を貫通している。垂直面５０は、軸３０および３２を含む面であり、また、平面５２は、垂直軸２０および２２を含む面である。直線セグメント４６は、垂直面５０および５２と直交している。
【００４９】
線１０が垂直面５０および５２と交差している方向は、線１０が直流電流によって給電された際に、電流がそれらの面と交差する方向に対応している。
【００５０】
ループ部４８および４９は、線１０の各セグメントを流れる電流が、常に垂直面５０および５２と同じ方向に交差するように配置されている。これにより、線１０の上側セグメントの中を流れる電流を、その下に位置するセグメントに向かって移すようにすることができる。これらのループ部４８および４９は、垂直軸２０および２２の間、または基準軸３０および３２の間を通らない。このようにするために、ループ部４８および４９は、測定コイルの外側を迂回する。ここで、「外側」とは、プリント回路４の上で、垂直面２４に最も近く位置する測定コイルが設置されている側の反対の側に位置している領域を意味している。
【００５１】
線１０に関し、図６を参照して、より詳細に説明する。
【００５２】
図６に示すように、２つのペアの測定コイルが、Ｙ方向に交互に設けられ、このＹ方向に沿って、直線セグメント４６が伸びている。
【００５３】
回路４はまた、４つのホール５４、５６、５８、および６０を有し、これらのホールは、回路４の片側から他方の側へ垂直に交わっている。これらのホールは、磁気コアを受け入れるようになっている。この磁気コアの例を、図５に示す。これらのホールは、それぞれ、垂直軸２０、２２および基準軸３０、３２に沿った中空の形状をしている。これらのホールは、長円形である。ホール５４および５６の最大幅は、垂直面５２に含まれ、ホール５８および６０の最長幅は、垂直面５０に含まれている。
【００５４】
図３および図４は、それぞれ、測定コイル２６および４０の導電トラックの詳細を示す。これらは、それぞれ、偶数番目および奇数番目の中間メタライズ層の中に作られている。ここでは、これらのコイルは、偶数番目および奇数番目のメタライズ層を、Ｚ方向に、１つずつ交互に積み上げることにより形成されている。これらの図において、導電トラックは、コイルと同一の符号を付してあるが、その後に、偶数番目のメタライズ層に対しては「Ｐ」を、また奇数番目のメタライズ層に対しては、「Ｉ」を記してある。これらの図においては、導電トラックの終端部は、ドットまたは円で示してある。ドットおよび円は、それぞれ、ヴィアホールの、下端部および上端部を表している。
【００５５】
トラック４０Ｐは、ヴィアホール６２から出発して、ヴィアホール６３まで、ホール５８の周りに内部から外部へ反時計方向に巻かれている。
【００５６】
同様に、トラック２６Ｐは、ヴィアホール６４から出発して、ヴィアホール６５まで、トラック４０Ｐの周りに内部から外部へと反時計方向に巻かれている。
【００５７】
その直下にある奇数番目のメタライズ層では、トラック４０Ｉは、ヴィアホール６３からヴィアホール６６まで、ヴィアホール５８の周りに外部から内部へと反時計方向に巻かれている。
【００５８】
トラック２６Ｉは、ヴィアホール６５から出発して、ヴィアホール６７まで、トラック４０Ｉの周りに外部から内部へと反時計方向に通っている。
【００５９】
各偶数番目および奇数番目のメタライズ層においては、コイル２６および４０のトラックは、ホール５８の周りに、いくつかの巻線を有している。
【００６０】
図３および図４においては、補償コイルのトラック６８Ｐおよび６８Ｉもまた示されている。これらのトラックは、測定コイルのトラックの周りに巻かれている。補償コイルによって磁界が生成され、この磁界によって、ホール５８の中に挿入されている磁気コアの中の磁界を打ち消すことが可能になる。従って、線１０の中を流れる電流の強度は、コイル６８に給電している電流の強度から導き出すことができる。これによって、特に、磁気コアの中が磁界ゼロの場合でも動作することが可能になる。
【００６１】
この実施形態においては、トラック２６Ｉ、４０Ｉ、および６０Ｉは、垂直面５０に関する軸対称性によって、トラック２６Ｐ、４０Ｐ、および６８Ｐから導き出される。従って、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を、同じ面上に重ね合わせることによって、垂直面５０に含まれる軸に沿った軸対称性を有するパタンが形成される。
【００６２】
ヴィアホール６２〜６７は、全て垂直面５０の中に含まれている。
【００６３】
以下の説明では、補償コイルは、測定コイルと同様のものであり、従って、詳細な説明は行わないことにする。
【００６４】
他のコイル１６、１８、２８、３６、３８、および４２のトラックは、垂直面２４および２５に関する対称性によって、コイル２６および４０のトラックから導き出される。
【００６５】
図５は、プリント回路４の異なるいくつかの層のスタックを、より詳細を示している。図５では、それらの層を示すために、層を分離して示している。ここでは、プリント回路４は、それぞれ、絶縁層８０〜８５によって機械的に隔てられた、７つの中間メタライズ層７０〜７６を備えている。
【００６６】
導電トラックは、メタライズ層７０〜７６のそれぞれの中に作られ、線１０と、測定コイル２６および２８と、励振コイル４０および４２とを形成している。図５においては、プリント回路は、垂直面５０に沿う断面が示されている。
【００６７】
図５においては、コイルの巻線は、このコイルに対する符号を記した後に、上端部巻線から出発して下端部巻線に終わるコイルに対して、文字Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧを記している。従って、符号がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧで終わる巻線は、それぞれ、メタライズ層７０、７１、７２、７３、７４、７５、および７６の中に作られている。各コイルのトラックは、垂直ヴィアホール（図示せず）によって、直列接続されている。この図を単純化するために、トラックがホール５８および６０の周りに複数の巻線を作っている場合であっても、同じコイルの導電トラックは、単純な矩形で表されている。
【００６８】
線１０もまた、メタライズ層７０〜７６の中に作られた７つの導電トラックを有する。メタライズ層７０〜７６の中で、線１０は、
−それぞれ、符号４６および１０１〜１０６を有し、測定コイルの各ペアの間を、垂直面２５、５０、および５２に垂直な方向に通る直線セグメントと、
−それぞれ、符号４８および１１１〜１１６を有するループ部とを備えている。
【００６９】
セグメント４６および１０１〜１０６と、ループ部４８および１１０〜１１６とは、それぞれ、層７０〜７６の中に作られている。セグメント４６および１０１〜１０６は、Ｚ方向に１つずつ上にスタックされている。それらもまた、垂直面２４に関して対称である。
【００７０】
この実施形態においては、線１０の導電トラックが、垂直な方向に隣り合って連続した２つのメタライズ層の中に作られている場合には、同じ面に重ね合わされる際には、これらのトラックは、垂直面２４に関して、互いに対称に形成される。従って、ループ部４８、１１２、１１４、および１１６は、コイル１６および２６の外側を囲み、ループ部１１１、１１３、および１１５は、コイル１８および２８の外側を囲んでいる。
【００７１】
上記のようにして得られた線１０の構造を、図６を参照して詳細に説明する。
【００７２】
図５はまた、ホール５８および６０の中に収容されている磁気コア１２０を示している。この磁気コアは、磁界ＢiおよびＢexを導くチャネルになっている。ここで、磁気コアは、リングの形状を有し、このリングは、２つの垂直アーム１２２および１２４を備え、これらの垂直アームは、それぞれ、ホール５８および６０を通して、片方の側から他方の側へとプリント回路と交差している。アーム１２２および１２４の下端部は、プリント回路の下面から張り出しており、水平アーム１２６によって、機械的また磁気的に互いに接続されている。水平アーム１２６は、導電トラック４０Ｇ、２６Ｇ、１０６、２８Ｇ、および４２Ｇの上方を通過している。垂直アーム１２２および１２４の上端部は、導電トラック４０Ａ、２６Ａ、４６、２８Ａ、および４２Ａの上方を通過している水平部１２８によって、機械的また磁気的に互いに接続されている。従って、磁気コア１２０は、線１０のセグメント４６および１０１〜１０６を完全に囲んでいる。
【００７３】
コア１２０は、磁気材料から作られている下部Ｕ形状部分および上部Ｕ形状部分からできている。各部分は、それぞれ、水平アーム１２６および１２８を形成している底部を有する。下部は、２つの垂直アーム１３０および１３２を有し、上部は、２つの垂直アーム１４０および１４２を有する。垂直アーム１３０および１３２は、それぞれ、ホール５８および６０の中に、プリント回路の下面から挿入されている。反対に、アーム１４０および１４２は、それぞれ、ホール５８および６０の中に、プリント回路の上面から挿入されている。アーム１３０および１４０は、プリント回路の厚さの中で、Ｙ方向に積み重ねられ、２つのＵ形状部分の間の磁気回路の連続性が確立されている。ここで、アーム１３０および１４０は、それらの高さの１／３より大きな部分が重なっている。アーム１３２および１４２の場合も同様である。
【００７４】
ホール５８および６０の中の磁気コア１２０の横方向の最大寸法は、対応したホール５８および６０の横方向の寸法と比較して、厳密に少なくとも５μｍは小さく、また、少なくとも１００μｍは小さいことが望ましい。ここで、「横方向の寸法」という用語は、水平面に位置した寸法のことを言っている。ここで、コア１２０の横方向の最大寸法は、垂直アーム１３０と１４０、および１３２と１４２とが重なっている部分に対応している。ホールと磁気コア１２０との寸法のこれらの差は、ホールの磁気壁とそれに面している磁気コアの面との間に間隙を作り出している。この間隙は、プリント回路４によって磁気コアに加えられる機械的圧力を軽減するものである。これにより、センサ２の精度が改善される。
【００７５】
ホール５４および５６の中に挿入された磁気コアは、コア１２０に対して説明したように設置される。
【００７６】
図６は、線１０のトラック４４およびトラック９１の平面図である。直下に位置するメタライズ層の中に作られているトラック９１は、破線で示してある。図を明確にするために、セグメント４６および１０１は、Ｘ方向に、互いにオフセットさせてあり、これらのセグメントの垂直な方向への重ね合わせを見やすくしてある。この図に示すように、直接に連続しているメタライズ層の線１０の導電トラックのＺ方向へのスタックは、上から見て、「８」の字を描いている。
【００７７】
図７は、垂直コイル１５０の別の実施形態を示す。この実施形態においては、各メタライズ層の中には、単一巻線１５０Ａ〜１５０Ｇが形成されている。巻線１５０Ａ〜１５０Ｇは、ヴィアホール１６１〜１６６によって互いに電気的に接続されている。更に具体的には、ヴィアホール１６１〜１６６は、それぞれ、
−巻線１５０Ａと１５０Ｂ、
−巻線１５０Ｂと１５０Ｃ、
−巻線１５０Ｃと１５０Ｄ、
−巻線１５０Ｄと１５０Ｅ、
−巻線１５０Ｅと１５０Ｆ、
−巻線１５０Ｆと１５０Ｇを接続している。
【００７８】
この実施形態においては、ヴィアホール１６１〜１６６は、上から見て、コイル１５０の外周縁部の長さ方向に沿って、均一に分布している。この条件では、これらのヴィアホールは、スルーホール、ブラインドホール、または埋め込みホールである。
【００７９】
プリント回路４の種々の異なるコイルは、コイル１５０で説明したように作ることができる。
【００８０】
図８は、電流センサ１７０を示す。この電流センサ１７０は、プリント回路１７２と処理ユニットとを含んでいる。処理ユニットは、処理ユニット６と同様のものであり、図示されてはいない。プリント回路１７２は、例えば、プリント回路４と同じであるが、プリント回路１７２が２つの「フラックスゲート」センサで示されている点が異なっている。これらの２つの「フラックスゲート」センサは、それぞれ、垂直面２４のそれぞれの側に置かれる。このようにするために、ホール５４、５６、５８、および６０は、それぞれ、長円形の、ホール１７４〜１７７で置き換えられており、それらの最大幅は垂直面２４と平行である。
【００８１】
この実施形態においては、センサ１７０は、２つの磁気コア１７８および１７９を有する。これらのコアは、それぞれリング状をしている。しかしながら、この実施形態においては、コア１７８は、ホール１７４と１７６とを通り、コア１７９は、ホール１７５と１７７とを通っている。これらのコア１７８および１７９は、例えば、図５で説明したように作られる。従って、これらのコア１７８および１７９は、電流線１０の周囲を取り囲んではない。
【００８２】
ホール１７４〜１７７と線１０との間の距離を調整することにより、測定コイルが生成する電圧を調整することができる。従って、このセンサ１７０は、高い強度の電流（すなわち、１Ａを超える電流強度、また、望ましくは１００Ａ、または１０００Ａの電流強度）を測定するように、容易に適合させることができる。
【００８３】
図９は、プリント回路の２００のメタライズ層を示す。プリント回路２００は、３つの長円形ホール２０２〜２０４を有する。これらのホール２０２〜２０４の最大幅は、垂直平面２０６に含まれている。平面２０６はまた、ホール２０２〜２０４の対称平面を形成している。ホール２０２〜２０４はまた、平面２０６に垂直な垂直平面２０８に関して対称である。ホール２０３は、平面２０６および平面２０８の交線として規定される軸Ｏに沿って伸びている。
【００８４】
垂直励振コイル２１０は、ホール２０３の周りに巻かれ、他の２つの垂直励振コイル２１２および２１４は、それぞれ、ホール２０２および２０４の周りに巻かれている。
【００８５】
垂直測定コイル２１６および２１８は、それぞれ、ホール２０２および２０４の周りに巻かれている。この図においては、垂直補償コイル２２０および２２２は、それぞれ、コイル２１６および２１８の周りに巻かれていることが示されている。
【００８６】
プリント回路２００はまた、２つの導電線２２４および２２６を有し、これらの導電線の中を、測定されるべき２つの電流が流れる。上記で述べたように、これらの導電線は、異なる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。図９においては、それぞれ、導電トラック２２８および３０と、線２２４および２２６とだけが示されている。これらのトラック２２８および２３０は、直線で構成されており、平面２０６に垂直な方向に伸びている。トラック２２８は、ホール２０２とホール２０３との間に配置され、トラック２３０は、ホール２０３およびホール２０４との間に配置されている。
【００８７】
ホール２０２〜２０４の中に挿入された磁気コアの３つのアームは、プリント回路２００の上と下で、磁気水平メンバによって、実質的に互いに水平に磁気的に接続されている。
【００８８】
典型的には、プリント回路２００は、差動電流センサを作るようになっている。このようにするために、測定されるべき電流は、これらの線の中を反対方向に流れ、線２２４および２２６は、これらの電流に接続されている。従って、コイル２１６は、次に示す測定を実行する。
Ｍa＝Ｂ1−Ｂ2＋Ｂex
コイル２１８によって得られる測定値は、次に示す関係式によって与えられる。
Ｍb＝−Ｂ1＋Ｂ2＋Ｂex
磁界Ｂ1およびＢ2は、それぞれ、線２２４および２２６の中を流れる電流によって生成された磁界である。磁界Ｂexは、励振コイル２１０、２１２、および２１４によって生成された磁界である。
【００８９】
従って、測定値Ｍ1およびＭ2の間の異は、磁界Ｂ1およびＢ2の間の差の測定値の補償された値である。この差から、電子プロセッサは、線２２４および２２６の中を流れる電流強度の間の差を導き出す。この種の差動電流センサは、差動回路ブレーカを作るために有用である。
【００９０】
多くの他の実施形態も可能である。例えば、補償コイルを使用することもできる。これらの補償コイルによって、ゼロ磁界の中で動作させることができる。補償コイルは、センサの他のコイルで説明したように作ることができる。
【００９１】
別の実施形態においては、１つかつ同一のセンサが、いくつかの機能を実行することができる。例えば、１つかつ同一のコイルが、測定コイルの機能と励振コイルの機能とを実行することができる。この場合には、励振コイルを省略することができる。１つかつ同一のコイルが、測定コイルの機能と補償コイルの機能とを実行することもできる。
【００９２】
同じペアのコイルが、垂直面２４に関して対称に配置されることは、必ずしも必要ではない。この場合には、測定コイルがこの面２４に関して対称でない際には、磁気コアは、導電線の周りに巻かれなければならない。別の実施形態においては、この対称性が守られない場合には、プリント回路を電磁遮蔽手段で周囲を囲むことによって、地磁気による磁界等の外部均一磁界を減衰させることもまた可能である。
【００９３】
同一の軸の周りに巻かれた測定コイル、励振コイル、および補償コイルの配置は、変形することができる。例えば、励振コイルを測定コイルの周りに巻くこともできる。
【００９４】
同一の軸に巻かれた異なるコイルの巻線は、特許文献３の図６に記載されているように、インタレースすることもできる。
【００９５】
１つの変形として、各コイルは、巻線数をメタライズ層ごとに１とすることもできる。
【００９６】
同じペアの測定コイルは、必ずしも同じコイルである必要はない。この場合には、これらの間に差があった際には、処理ユニットによって補償することができる。
【００９７】
簡単化した実施形態においては、コイル２６、２８、４０、および４２は省略される。この場合には、コイル１６および１８によって測定する方向は、反対の方向である。励振コイル３６および３８は、コイル１６および１８の両方の中で、励振磁界が同一の方向にあるように配置される。従って、コイル１６および１８の測定値の和を取ることにより、生成された電圧による励振磁界の影響が、低減または除去される。
【００９８】
電流線１０の同じ導電トラックが、面５０および５２を同一の方向に複数の回数横切るようにすることができる。例えば、このようにするために、このトラックは、複数の回数、測定コイルの周囲を取り巻く。逆に、線１０が、測定コイルの間を１回だけ通過するようにすることもできる。
【００９９】
１つの変形として、ループ部４８、１１１〜１１６は、同じ測定コイルを外部から取り巻くようにすることができる。また、平面２４の右と左とに位置している（この図に示されているように）測定コイルの巻き線を互いに反対方向にする必要もない。例えば、図５では、ループ部１１０〜１１２は、測定コイル２６の左に位置し、ループ部１１３〜１１５は測定コイル２８の右に位置している。
【０１００】
別の変形においては、セグメント４６および１０１〜１０５は、直列接続ではなく、並列接続されている。
【０１０１】
セグメント４６および１０１〜１０５の半分は、１つの方向に電流を流すために使用され、他の半分は、反対の方向に電流を流すために使用される。そして、これら２つの電流強度の間の差が測定される。
【０１０２】
ループ部４８および４９は、線１０の導電トラックのセグメントと比較して、少なくとも２倍または３倍、測定コイルから離すことができる。
【０１０３】
線１０はまた、例えば２つの電流が流れる、２つの電流線によって置換することもできる。この条件では、電流センサは、各電流線の中を流れる電流ｉ1およびｉ2によってそれぞれ生成される磁界、Ｂi1およびＢi2の合成された磁界を測定する。これらの電流線ｉ1とｉ2とが反対の方向に流れている場合には、電流センサは、差動電流センサである。
【０１０４】
線１０はまた、プリント回路とは機械的に無関係な導体によって置換することができる。この場合には、プリント回路は、この導体を受け入れることができるように、測定コイル１６および１８、また測定コイル２６および２８の間を通る、グルーブまたはスルーホールを有することが有利である。この場合には、導体は、例えば、プリント回路の平面に平行に位置した導電バーである。
【０１０５】
磁気リング１２０の他の実施形態も可能である。例えば、磁気リング１２０は、ホール３０、３２の中に、ワイヤまたは磁気テープを巻くことにより作ることができる。この場合には、テープまたはワイヤは、それぞれが、ホール３０、３２を通る、１つ以上の巻線を形成することが望ましい。
【０１０６】
プリント回路のホールに挿入される磁気コアは、必ずしもリングの形状である必要はない。１つの変形として、各リングは、磁気的に互いに絶縁された２つのバーで置換することができる。これらのバーは、リングの場合と同じホールに挿入される。
【０１０７】
別の実施形態においては、磁気コアは省略される。これにより、ロゴスキー構造が得られる。
【０１０８】
また、複数の多層プリント回路を重ね合わせて、磁気リングの長さ／幅比とともに、センサの巻線数を増加させることも可能である。
【０１０９】
また、上記で説明した電流センサを、電流が測定されるべき、１つかつ同一の電気導体に沿って複数個使用することも可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
２ 電流センサ
４ プリント回路
６ 電子処理ユニット
１０ 線
１２、１４ 線１０の断面
１６、１８ 測定 コイル
２０、２２ 垂直軸
２４、２５ 垂直面
２６、２８ 測定コイル
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ、２６Ｅ、２６Ｆ、２６Ｇ 測定コイル２６の各部巻線
２６Ｉ 奇数番目メタライズ層の測定コイルの導電トラック
２６Ｐ 偶数番目メタライズ層の測定コイルの導電トラック
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ、２８Ｅ、２８Ｆ、２８Ｇ 測定コイル２８の各部巻線
３０、３２ 基準軸
３６、３８、４０、４２ 励振コイル
３６Ａ、３８Ａ、４０Ａ、４２Ａ 励振コイルの上端部巻線
３６Ｇ、３８Ｇ、４０Ｇ、４２Ｇ 励振コイルの下端部巻線
４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ 励振コイル４０の各部巻線
４０Ｉ 奇数番目メタライズ層の励振コイルの導電トラック
４０Ｐ 偶数番目メタライズ層の励振コイルの導電トラック
４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ、４２Ｆ 励振コイル４２の各部巻線
４４ 導電トラック
４６ 直線セグメント
４８、４９ ループ部
５０、５２ 垂直面
５４、５６、５８、６０ 長円形ホール
６２、６３、６４、６５、６６、６７ ヴィアホール
６８ 補償コイル
６８Ｉ 奇数番目メタライズ層の補償コイルの導電トラック
６８Ｐ 偶数番目メタライズ層の補償コイルの導電トラック
７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６ 中間メタライズ層
８０、８１、８２、８３、８４、８５ 絶縁層
９１ 導電トラック
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６ 直線セグメント
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６ ループ部
１２０ 磁気コア
１２２、１２４ 垂直アーム
１２６、１２８ 水平アーム
１３０、１３２ 下部垂直アーム
１４０、１４２ 上部垂直アーム
１５０ 垂直コイル
１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５０Ｅ、１５０Ｆ、１５０Ｇ コイル１５０の各部
１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６ ヴィアホール
１７０ 電流センサ
１７２ プリント回路
１７４、１７５、１７６、１７７ 長円形ホール
１７８、１７９ 磁気コア
２００ プリント回路
２０２、２０３、２０４ 長円形ホール
２０６、２０８ 垂直平面
２１０、２１２、２１４ 垂直励振コイル
２１６、２１８ 垂直測定コイル
２２０、２２２ 垂直補償コイル
２２４、２２６ 導電線
２２８、２３０ 導電トラック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサ、およびこの電流センサを作るためのプリント回路基板に関する。
【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、一般的に、層状、または積層の板の形をしている。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、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している。
【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、層状の板の面と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（すなわち、典型的に、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、一般に、他の層と結合された際に粘稠にならない材料からできた強固な板の形をしている。例えば、この絶縁層は、非可逆的な熱硬化を経た熱硬化性樹脂でできている。
【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（更に一般的には、「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、布等の強化要素に予備含浸させた、熱硬化性樹脂によって構成されている。典型的には、樹脂は、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、非可逆重合を行う。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。典型的に、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、絶縁層を貫通す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、一般に、層の平面に対して垂直方向に伸びている。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したホール（孔）を作り、その後に、これらのホールの内部壁を、金属でコーティングすることである。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、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、開口はしていない。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】
従来の電流センサは、プリント回路と１つ以上の電流線とを備えている。
−このプリント回路は、
・垂直方向に、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スタックと、
・垂直の巻き線軸の周りに巻かれた、少なくとも１つの測定コイル、または励振コイルであって、各コイルは、メタライズ層の内の少なくとも１つの中に作られている導電トラックによって形成されているコイルとを備えており、
−この１つ以上の電流線は、メタライズ層の平面と平行に配置され、測定されるべき１つ以上の電流によって、給電されるようになっている。
【００１０】
この種類の電流は、例えば、非特許文献１に記載されている。
【００１１】
従来のセンサにおいては、測定コイルおよび励振コイルは、それぞれ、単一のメタライズ層の上に作られている。そのため、このコイルは、「平面」コイルと呼ばれている。これらのコイルの巻線を形成するために、各コイルは、メタライズ層の中で、スパイラルを描く。
【００１２】
従来技術は、特許文献１および２からも知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第２００８/３１６６５５Ａ１号明細書
【特許文献２】ドイツ国特許第１０３１０５０３Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願第７３７２２６１号明細書
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｔ．Ｏ’Ｄｏｎｎｅｌ，Ａ．Ｔｉｐｅｋ，Ａ．Ｃｏｎｎｅｌ，Ｐ．ＭｃＣｌｏｓｅｋｙ，Ｓ．Ｃ．Ｏ’Ｍａｔｈｕｎａ，“Ｐｌａｎａｒ ｆｌｕｘｇａｔｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｅｎｓｏｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ”，Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ａ １２９（２００６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来のセンサは、正確に動作する。しかしながら、それらの精度、または小型化を向上させること、またはそれらのエネルギー消費と応答時間とを、低減させることが望ましい。
【００１６】
従って、本発明の目的は、電流センサであって、各コイルの巻き線は、導電トラックによって形成され、導電トラックは、それぞれのメタライズ層の中に作られ、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、これにより、垂直な軸に沿って伸びているコイルが形成されている電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の電流センサは、「垂直」コイル（垂直の巻き線軸に沿って伸び、巻かれているコイル）を使用している。同じ巻線数に対して、垂直コイルは、平面コイルの磁界と比較して、より均一な磁界を検出または生成する。従って、本発明によるセンサの、精度は改善されている。
【００１８】
このセンサの実施形態は、次に示す特徴の中の１つ以上を備えることができる。
・プリント回路は、各垂直な巻き線軸に沿って作られたホールを備え、センサは、このホールに収容された磁気コアを有し、この磁気コアは、横方向の寸法（すなわち、層の平面に平行な方向の寸法）を有する。その寸法は、ホールの、対応した横方向の寸法より少なくとも５μｍは小さい。これにより、ホールの垂直壁と、それに面した磁気コアの垂直面との間に間隙が作り出される。
・前記少なくとも１つのコイルは、第１のペアの測定コイルを有する。第１のペアの測定コイルは、第１の測定コイルおよび第２の測定コイルによって形成され、これら第１の測定コイルおよび第２の測定コイルは、電流線のそれぞれの側に位置している。この構成によって、これらのコイルのそれぞれによって測定された磁界の差、または和が、１つまたは複数の電流線によって生成される磁界Ｂiを保存し、プリント回路の表面の全面にわたって存在する、いずれの均一磁界の寄与をも低減させることができる。
・１つのスルーホールが、各コイルの中心のところに設けられ、センサは、第１のペアの測定コイルの中心のところにあるホールを通る、１つの同様の磁気リングを有する。
・前記少なくとも１つのコイルは、１つ以上の電流線に沿って交互に位置する第１および第２のペアのコイルを有する。各コイルのペアは、これら１つ以上の電流線のそれぞれの側に位置する第１の測定コイルと第２の測定コイルとを備え、各コイルの中心のところにスルーホールが作られている。また、センサは、第１の磁気リングと第２の磁気リングとを備え、第１の磁気リングは、第１のペアの測定コイルの中心のところにあるホールを通り、第２の磁気リングは、第２のペアの測定コイルの中心のところにあるホールを通っている。
・前記少なくとも１つのコイルは、１つ以上の電流線に沿って交互に位置する第１および第２のペアのコイルを備え、各コイルのペアは、これら１つ以上の電流線のそれぞれの側に位置する第１の測定コイルと第２の測定コイルとを備え、各コイルの中心のところにスルーホールが設けられている。また、センサは、第１の磁気リングと第２の磁気リングとを備え、第１の磁気リングは、各ペアの第１のコイルの中心のところにあるホールを通り、第２の磁気リングは、各ペアの第２のコイルの中心のところにあるホールを通っている。これにより、各磁気リングが、これら１つ以上の電流線が通る垂直面の各側に位置するようになっている。
【００１９】
これらの実施形態は、次の利点を有する。
−ホールの中に磁気コアを収容することにより、ホールの垂直壁によって、このコアに働く可能性がある、機械応力（特に温度変形によって生ずる）が、除去または大幅に抑制される。これにより、センサの精度が改善される。
−第１の測定コイルと第２の測定コイルとを、電流線のそれぞれの側に位置させることにより、プリント回路の表面の全面にわたって存在する均一な外部磁界（地磁気による磁界等）を補償することができる。
−測定コイルの中心を通り、導電線の周囲を取り巻く磁気リングを使用することにより、センサの感度が増加する。
−それぞれが電流線の各側に位置する２つの磁気リングを使用することにより、プリント回路を設計する際に、測定コイルと電流線との間の距離を調整して、各測定コイルによって生成される電圧を調整することができる。
【００２０】
本発明の目的はまた、上記で述べた電流センサのためのプリント回路であり、このプリント回路は、
−垂直方向に沿って、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スタックと、
−垂直の巻き線軸の周りに巻かれた、少なくとも１つの測定コイルまたは励振コイルと、
−測定するべき１つ以上の電流によって給電される１つ以上の電流線とを備え、
−少なくとも１つの測定コイルまたは励振コイルの各コイルの巻き線は、それぞれのメタライズ層の中に作られている導電トラックによって形成され、導電トラックは、絶縁層の中の少なくとも１つを貫通したパッドによって互いに電気的に接続され、これにより、垂直軸に沿って伸びているコイルが形成されている。また、１つ以上の電流線の中の各電流線は、スタックの少なくとも１つのメタライズ層の中に作られている導電トラックによって形成されている。
【００２１】
このプリント回路の実施形態は、さらに次に示す特徴の中の１つ以上を備えることができる。
・前記少なくとも１つのコイルは、
−電流線のそれぞれの側に位置する第１のコイルと第２のコイルとによって形成されている第１のペアのコイルであって、第１のコイルは、第１の垂直平面に関して、第２のコイルと対称である、第１のペアのコイルと、
−第１の垂直平面に垂直な第２の垂直平面に関して、第１のペアのコイルと対称である、第２のペアのコイルとを備えている。
・前記少なくとも１つのコイルは、測定コイルと励振コイルとを備え、これらのコイルは、同心円状である。すなわち、これらのコイルの各コイルの巻線は、同一のメタライズ層の中に作られ、同一の巻き線軸の周りに巻かれている。
・前記少なくとも１つのコイルは、第１の測定コイルと第２の測定コイルとを備え、各電流線は、
−第１の測定コイルと第２の測定コイルとの間を通り、互いに上下に位置するそれぞれのメタライズ層の中に作られている、少なくとも１つの第１および１つの第２の導電トラックと、
−測定コイルの間を通らずに、これら２つの導電トラックの直列接続を構成し、この２つの導電トラックによって、測定コイルの中の少なくとも１つを完全に取り巻くループを形成している電気接続とを備え、この電気接続によって、この電気接続が給電される際に、電流は、測定コイルの間を同じ方向に複数回流れるようになっている。
【００２２】
このプリント回路の実施形態は、更に、次の利点を有する。
−２つのコイルの間の軸対称性によって、これらのコイルによって測定または生成される磁界の均一性を増大させることができ、これにより、これらのコイルを組み込んでいるセンサの精度を改善することができる。
−測定コイルおよび励振コイルが同心円状であるため、センサのエネルギー消費が抑制され、このセンサの応答時間を減少させることができる。
−電流が、測定コイルの間を同一の方向に、複数回数流れるように電流線を作ることにより、このプリント回路を使用して作るセンサの感度を増大させることができる。
【００２３】
以下の記述から、本発明をより明確に理解しうると思う。これらの説明は、添付図面を参考にして、単に、非網羅的実施例として示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電流センサの回路構成を示す図である。
【図２】図１のセンサを作るために使用するプリント回路のメタライズ層の平面図である。
【図３】偶数番目のメタライズ層の中に作られた、図１に示すセンサのコイルの導電トラックを示す図である。
【図４】奇数番目のメタライズ層の中に作られた、図１に示すセンサのコイルの導電トラックを示す図である。
【図５】図１のセンサのプリント回路を示す図であり、プリント回路の異なる層が分離されて示されている。
【図６】図５に示すプリント回路の電流線の平面図である。
【図７】垂直コイルの別の実施形態の斜視図である。
【図８】図１に示すセンサの別の実施形態の単純化した平面図である。
【図９】電流センサの別の実施形態に対するプリント回路のメタライズ層の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
これらの図において、同一の符号は、同一の要素を示す。
【００２６】
本明細書の以下の記述では、当業者に公知の特徴および機能については、詳細に説明しない。
【００２７】
図１は、電流センサ２を示す。この図１は、単に、センサの動作を説明するためのものである。このセンサの実施形態の詳細な例を、次に説明する。
【００２８】
センサ２は、プリント回路４と電子処理ユニット６とを有する。
【００２９】
プリント回路４は、多層プリント回路であり、この多層プリント回路のメタライズ層は水平になっている。
【００３０】
この実施形態においては、プリント回路４は、線１０を有し、この線１０の中を、測定されるべき電流が流れる。図１においては、この線１０の２つの断面１２、１４だけが示されている。これらの２つの断面は、線１０の連続した２つの断面である。
【００３１】
線１０は、磁界Ｂiを生成する。磁界Ｂiの磁力線は、電流線の周りに円を形成する。従って、線１０のそれぞれの側、およびこの線１０から同じ距離に位置する２つの点における磁界Ｂiは、振幅は等しく、方向は互いに逆方向である。磁界Ｂiの振幅は、線１０の中を流れる電流ｉの強度に依存する。
【００３２】
プリント回路４はまた、２つのペアのコイルを有する。第１のペアは、２つの測定コイル１６、１８によって形成されている。測定コイル１６、１８は、それぞれ、垂直軸２０および２２の周りに巻かれており、垂直面２０および２２は、プリント回路４のメタライズ層の面と直交している。これらの測定コイル１６および１８は、線１０の各側に位置していることを除いて、同一である。測定コイル１６および１８は、線１０を通る垂直面２４に関して、互いに対称であることが望ましい。測定コイル１６および１８の巻線は、可飽和磁気コアの周りに巻かれている。この磁気コアは、図１には示されていない。典型的には、磁気コアは、強磁性体材料からなる磁気コアであり、この磁気コアに対する静的比透磁率（すなわち、直流における透磁率）は、非常に大きい。「非常に大きい静的比透磁率」という表現は、静的比透磁率が、１０００より大きい、また望ましくは、１００００または１０００００より大きいということを意味している。例えば、磁気コアは、ｍｕ−ｍａｔｅｒｉａｌ、または市販品として公知の磁気材料（Ｖｉｔｒｏｖａｃ（登録商標）６０２５）等の材料から作られている。
【００３３】
各測定コイル１６、１８は、垂直方向に互にスタックされ、２より大きな、また望ましくは、３または６より大きな数の巻線数を備えている。
【００３４】
本明細書における以下の説明では、測定コイル１６および１８によって測定した磁界を、それぞれ、Ｍ1およびＭ2とする。
【００３５】
測定コイルの第２のペアは、垂直面２４と直交する垂直面２５に関して、第１のペアと対称である。第２の面は、線１０に沿って、第１のペアに関して下流または上流に位置している。この第２のペアの測定コイルは、それぞれ、測定コイル２６および２８を搭載している。測定コイル２６および２８が巻かれている垂直軸は、それぞれ、基準軸３０および３２を形成している。
【００３６】
プリント回路４はまた、４つの励振コイル３６、３８、４０、および４２を有する。これらのコイル３６、３８、４０、４２は、それぞれ、垂直軸２０、２２、３０、および３２の周りに巻かれた、複数巻線数の巻線からなっている。典型的に、垂直方向に１つずつ積み上げられてスタックされている、各励振コイルの巻線数は、２以上であり、また、３または６以上であることが望ましい。ここで、各励振コイルは、それぞれの対応した測定コイルと同心円になっている。ここで、「同心円」という用語は、これらのコイルのそれぞれの巻線が、同一のメタライズ層の中に作られており、同一の巻き線軸の周りに巻かれているということを示している。同心円コイルの全ての巻線は、そのコイルと同心円状にある他のコイルの巻線と、同じメタライズ層の中に作られていることが望ましい。ここで、測定コイルは、励振コイルの周りに巻かれている。図１を明確にするために、コイル３６〜４２は、それらが関連する測定コイルの横に示されている。
【００３７】
励振コイルは、測定コイルの場合と同様に、垂直面２４および２５に関して、互いに対称になっている。この実施形態においては、これらの励振コイルは、電気的に直列接続されている。従って、各励振コイルは、磁界Ｂexを生成し、磁界Ｂexは、各励振コイルが関連している測定コイルの磁気コアの中の振幅と同じ振幅を有する。更に具体的には、コイル３８および４０は、双方が同じ方向の磁界Ｂexを生成するように電気的に接続され、また、励振コイル３６および４２は、コイル３８および４０の磁界と反対の方向に磁界Ｂexを生成するように接続されている。ここでは、「接続される」という用語は、電気接続を行うと言うことを意味している。
【００３８】
各励振コイルは、上側および下側の端部巻線を有する。これら上側および下側の端部巻線は、励振コイルと同じ番号で示し、上側および下側に関しては、それぞれの番号の後に、文字「Ａ」および「Ｇ」を付してある。この実施形態においては、励振コイルは、次に示すように直列接続されている。
−下端部巻線４０Ｇは、直接に励振電流源に接続されている。
−上端部巻線４０Ａは、直接に下端部巻線３８Ｇに接続されている。
−上端部巻線３８Ａは、直接に上端部巻線３６Ａに接続されている。
−下端部巻線３６Ｇは、直接に上端部巻線４２Ａに接続されている。
−下端部巻線４２Ｇは、直接に電流源に接続されている。
【００３９】
上記のパラグラフにおいて、「直接に」という語は、巻線は、コイル３６〜４２の中の別のコイルを通らずに、互いに接続されているということを示している。
【００４０】
従って、それぞれコイル１６、１８、２６、および２８によって測定された磁界Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、およびＭ4は、次の関係式で与えられる。
− Ｍ1＝Ｔ−Ｂi−Ｂex、
− Ｍ2＝Ｔ＋Ｂi＋Ｂex、
− Ｍ3＝Ｔ−Ｂi＋Ｂex、
− Ｍ4＝Ｔ＋Ｂi−Ｂex、
ここで、Ｔは、プリント回路４の表面の全面にわたる均一な磁界である。
【００４１】
「均一な磁界」という語は、この磁界Ｔは、プリント回路４の全ての点において、同一方向かつ同一振幅であるということを示している。典型的には、この磁界Ｔは、地磁気による磁界である。
【００４２】
処理ユニット６は、コイル１６、１８、２６、および２８によって得られた測定値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、およびＭ4を捕捉し、これらから、線１０を通して流れる電流ｉの強度を導出する。この目的のために、ユニット６は、測定値Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、およびＭ4の中で補償を行い、磁界ＢexおよびＴの寄与を除去し、磁界Ｂiの寄与だけを取り出す。例えば、この目的のために、ユニット６は、簡単な数学的演算によって、測定磁界Ｍ1、Ｍ2、Ｍ3、およびＭ4を合成する。ここで述べている実施形態では、補償した磁界は、次の関係式によって得られる。
Ｍ2＋Ｍ4−Ｍ1−Ｍ3＝４Ｂi
ここで、測定コイル１６、１８、２６、および２８は、上で述べた合計値が得られるように、互いに電気的に接続されていることが望ましい。そして、この合計の結果だけが、ユニット６に送信される。
【００４３】
従って、ユニット６は、磁界ＢexおよびＴの寄与を、自動的に補償することができる
【００４４】
この特定の場合では、ユニット６はまた、励振電流も生成する。
【００４５】
典型的に、ユニット６は、集積電子回路を使用して作られる。
【００４６】
図２は、プリント回路４のメタライズ層を示す。プリント回路４は、垂直方向（Ｚ）への、７つのメタライズ層のスタックによって作られている。各メタライズ層は、２つの直交軸（ＸおよびＹ）が作る平面に平行な水平面に沿って伸びている。ここで示されているメタライズ層は、中間メタライズ層（すなわち、それぞれがプリント回路４の上面および下面を形成している上部メタライズ層および下部メタライズ層の間に含まれる層）である。これら上面および下面は、図には示されていない。
【００４７】
線１０は、複数の導電トラックによって形成され、これらの導電トラックは、垂直ヴィアホールによって直列接続された異なるメタライズ層の中に作られている。図２では、導電トラック４４だけを見ることができる。各導電トラックは、
−同じペアの２つの測定コイルの間を通る、直線セグメント４６と、
−線１０の異なるセグメントを直列接続している２つのループ部４８、４９とを備えている。
【００４８】
ここで、直線セグメント４６は、垂直面５０および５２を貫通している。垂直面５０は、軸３０および３２を含む面であり、また、平面５２は、垂直軸２０および２２を含む面である。直線セグメント４６は、垂直面５０および５２と直交している。
【００４９】
線１０が垂直面５０および５２と交差している方向は、線１０が直流電流によって給電された際に、電流がそれらの面と交差する方向に対応している。
【００５０】
ループ部４８および４９は、線１０の各セグメントを流れる電流が、常に垂直面５０および５２と同じ方向に交差するように配置されている。これにより、線１０の上側セグメントの中を流れる電流を、その下に位置するセグメントに向かって移すようにすることができる。これらのループ部４８および４９は、垂直軸２０および２２の間、または基準軸３０および３２の間を通らない。このようにするために、ループ部４８および４９は、測定コイルの外側を迂回する。ここで、「外側」とは、プリント回路４の上で、垂直面２４に最も近く位置する測定コイルが設置されている側の反対の側に位置している領域を意味している。
【００５１】
線１０に関し、図６を参照して、より詳細に説明する。
【００５２】
図６に示すように、２つのペアの測定コイルが、Ｙ方向に交互に設けられ、このＹ方向に沿って、直線セグメント４６が伸びている。
【００５３】
回路４はまた、４つのホール５４、５６、５８、および６０を有し、これらのホールは、回路４の片側から他方の側へ垂直に交わっている。これらのホールは、磁気コアを受け入れるようになっている。この磁気コアの例を、図５に示す。これらのホールは、それぞれ、垂直軸２０、２２および基準軸３０、３２に沿った中空の形状をしている。これらのホールは、長円形である。ホール５４および５６の最大幅は、垂直面５２に含まれ、ホール５８および６０の最長幅は、垂直面５０に含まれている。
【００５４】
図３および図４は、それぞれ、測定コイル２６および４０の導電トラックの詳細を示す。これらは、それぞれ、偶数番目および奇数番目の中間メタライズ層の中に作られている。ここでは、これらのコイルは、偶数番目および奇数番目のメタライズ層を、Ｚ方向に、１つずつ交互に積み上げることにより形成されている。これらの図において、導電トラックは、コイルと同一の符号を付してあるが、その後に、偶数番目のメタライズ層に対しては「Ｐ」を、また奇数番目のメタライズ層に対しては、「Ｉ」を記してある。これらの図においては、導電トラックの終端部は、ドットまたは円で示してある。ドットおよび円は、それぞれ、ヴィアホールの、下端部および上端部を表している。
【００５５】
トラック４０Ｐは、ヴィアホール６２から出発して、ヴィアホール６３まで、ホール５８の周りに内部から外部へ反時計方向に巻かれている。
【００５６】
同様に、トラック２６Ｐは、ヴィアホール６４から出発して、ヴィアホール６５まで、トラック４０Ｐの周りに内部から外部へと反時計方向に巻かれている。
【００５７】
その直下にある奇数番目のメタライズ層では、トラック４０Ｉは、ヴィアホール６３からヴィアホール６６まで、ヴィアホール５８の周りに外部から内部へと反時計方向に巻かれている。
【００５８】
トラック２６Ｉは、ヴィアホール６５から出発して、ヴィアホール６７まで、トラック４０Ｉの周りに外部から内部へと反時計方向に通っている。
【００５９】
各偶数番目および奇数番目のメタライズ層においては、コイル２６および４０のトラックは、ホール５８の周りに、いくつかの巻線を有している。
【００６０】
図３および図４においては、補償コイルのトラック６８Ｐおよび６８Ｉもまた示されている。これらのトラックは、測定コイルのトラックの周りに巻かれている。補償コイルによって磁界が生成され、この磁界によって、ホール５８の中に挿入されている磁気コアの中の磁界を打ち消すことが可能になる。従って、線１０の中を流れる電流の強度は、コイル６８に給電している電流の強度から導き出すことができる。これによって、特に、磁気コアの中が磁界ゼロの場合でも動作することが可能になる。
【００６１】
この実施形態においては、トラック２６Ｉ、４０Ｉ、および６０Ｉは、垂直面５０に関する軸対称性によって、トラック２６Ｐ、４０Ｐ、および６８Ｐから導き出される。従って、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を、同じ面上に重ね合わせることによって、垂直面５０に含まれる軸に沿った軸対称性を有するパタンが形成される。
【００６２】
ヴィアホール６２〜６７は、全て垂直面５０の中に含まれている。
【００６３】
以下の説明では、補償コイルは、測定コイルと同様のものであり、従って、詳細な説明は行わないことにする。
【００６４】
他のコイル１６、１８、２８、３６、３８、および４２のトラックは、垂直面２４および２５に関する対称性によって、コイル２６および４０のトラックから導き出される。
【００６５】
図５は、プリント回路４の異なるいくつかの層のスタックを、より詳細を示している。図５では、それらの層を示すために、層を分離して示している。ここでは、プリント回路４は、それぞれ、絶縁層８０〜８５によって機械的に隔てられた、７つの中間メタライズ層７０〜７６を備えている。
【００６６】
導電トラックは、メタライズ層７０〜７６のそれぞれの中に作られ、線１０と、測定コイル２６および２８と、励振コイル４０および４２とを形成している。図５においては、プリント回路は、垂直面５０に沿う断面が示されている。
【００６７】
図５においては、コイルの巻線は、このコイルに対する符号を記した後に、上端部巻線から出発して下端部巻線に終わるコイルに対して、文字Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧを記している。従って、符号がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、およびＧで終わる巻線は、それぞれ、メタライズ層７０、７１、７２、７３、７４、７５、および７６の中に作られている。各コイルのトラックは、垂直ヴィアホール（図示せず）によって、直列接続されている。この図を単純化するために、トラックがホール５８および６０の周りに複数の巻線を作っている場合であっても、同じコイルの導電トラックは、単純な矩形で表されている。
【００６８】
線１０もまた、メタライズ層７０〜７６の中に作られた７つの導電トラックを有する。メタライズ層７０〜７６の中で、線１０は、
−それぞれ、符号４６および１０１〜１０６を有し、測定コイルの各ペアの間を、垂直面２５、５０、および５２に垂直な方向に通る直線セグメントと、
−それぞれ、符号４８および１１１〜１１６を有するループ部とを備えている。
【００６９】
セグメント４６および１０１〜１０６と、ループ部４８および１１０〜１１６とは、それぞれ、層７０〜７６の中に作られている。セグメント４６および１０１〜１０６は、Ｚ方向に１つずつ上にスタックされている。それらもまた、垂直面２４に関して対称である。
【００７０】
この実施形態においては、線１０の導電トラックが、垂直な方向に隣り合って連続した２つのメタライズ層の中に作られている場合には、同じ面に重ね合わされる際には、これらのトラックは、垂直面２４に関して、互いに対称に形成される。従って、ループ部４８、１１２、１１４、および１１６は、コイル１６および２６の外側を囲み、ループ部１１１、１１３、および１１５は、コイル１８および２８の外側を囲んでいる。
【００７１】
上記のようにして得られた線１０の構造を、図６を参照して詳細に説明する。
【００７２】
図５はまた、ホール５８および６０の中に収容されている磁気コア１２０を示している。この磁気コアは、磁界ＢiおよびＢexを導くチャネルになっている。ここで、磁気コアは、リングの形状を有し、このリングは、２つの垂直アーム１２２および１２４を備え、これらの垂直アームは、それぞれ、ホール５８および６０を通して、片方の側から他方の側へとプリント回路と交差している。アーム１２２および１２４の下端部は、プリント回路の下面から張り出しており、水平アーム１２６によって、機械的また磁気的に互いに接続されている。水平アーム１２６は、導電トラック４０Ｇ、２６Ｇ、１０６、２８Ｇ、および４２Ｇの上方を通過している。垂直アーム１２２および１２４の上端部は、導電トラック４０Ａ、２６Ａ、４６、２８Ａ、および４２Ａの上方を通過している水平部１２８によって、機械的また磁気的に互いに接続されている。従って、磁気コア１２０は、線１０のセグメント４６および１０１〜１０６を完全に囲んでいる。
【００７３】
コア１２０は、磁気材料から作られている下部Ｕ形状部分および上部Ｕ形状部分からできている。各部分は、それぞれ、水平アーム１２６および１２８を形成している底部を有する。下部は、２つの垂直アーム１３０および１３２を有し、上部は、２つの垂直アーム１４０および１４２を有する。垂直アーム１３０および１３２は、それぞれ、ホール５８および６０の中に、プリント回路の下面から挿入されている。反対に、アーム１４０および１４２は、それぞれ、ホール５８および６０の中に、プリント回路の上面から挿入されている。アーム１３０および１４０は、プリント回路の厚さの中で、Ｙ方向に積み重ねられ、２つのＵ形状部分の間の磁気回路の連続性が確立されている。ここで、アーム１３０および１４０は、それらの高さの１／３より大きな部分が重なっている。アーム１３２および１４２の場合も同様である。
【００７４】
ホール５８および６０の中の磁気コア１２０の横方向の最大寸法は、対応したホール５８および６０の横方向の寸法と比較して、厳密に少なくとも５μｍは小さく、また、少なくとも１００μｍは小さいことが望ましい。ここで、「横方向の寸法」という用語は、水平面に位置した寸法のことを言っている。ここで、コア１２０の横方向の最大寸法は、垂直アーム１３０と１４０、および１３２と１４２とが重なっている部分に対応している。ホールと磁気コア１２０との寸法のこれらの差は、ホールの磁気壁とそれに面している磁気コアの面との間に間隙を作り出している。この間隙は、プリント回路４によって磁気コアに加えられる機械的圧力を軽減するものである。これにより、センサ２の精度が改善される。
【００７５】
ホール５４および５６の中に挿入された磁気コアは、コア１２０に対して説明したように設置される。
【００７６】
図６は、線１０のトラック４４およびトラック９１の平面図である。直下に位置するメタライズ層の中に作られているトラック９１は、破線で示してある。図を明確にするために、セグメント４６および１０１は、Ｘ方向に、互いにオフセットさせてあり、これらのセグメントの垂直な方向への重ね合わせを見やすくしてある。この図に示すように、直接に連続しているメタライズ層の線１０の導電トラックのＺ方向へのスタックは、上から見て、「８」の字を描いている。
【００７７】
図７は、垂直コイル１５０の別の実施形態を示す。この実施形態においては、各メタライズ層の中には、単一巻線１５０Ａ〜１５０Ｇが形成されている。巻線１５０Ａ〜１５０Ｇは、ヴィアホール１６１〜１６６によって互いに電気的に接続されている。更に具体的には、ヴィアホール１６１〜１６６は、それぞれ、
−巻線１５０Ａと１５０Ｂ、
−巻線１５０Ｂと１５０Ｃ、
−巻線１５０Ｃと１５０Ｄ、
−巻線１５０Ｄと１５０Ｅ、
−巻線１５０Ｅと１５０Ｆ、
−巻線１５０Ｆと１５０Ｇを接続している。
【００７８】
この実施形態においては、ヴィアホール１６１〜１６６は、上から見て、コイル１５０の外周縁部の長さ方向に沿って、均一に分布している。この条件では、これらのヴィアホールは、スルーホール、ブラインドホール、または埋め込みホールである。
【００７９】
プリント回路４の種々の異なるコイルは、コイル１５０で説明したように作ることができる。
【００８０】
図８は、電流センサ１７０を示す。この電流センサ１７０は、プリント回路１７２と処理ユニットとを含んでいる。処理ユニットは、処理ユニット６と同様のものであり、図示されてはいない。プリント回路１７２は、例えば、プリント回路４と同じであるが、プリント回路１７２が２つの「フラックスゲート」センサで示されている点が異なっている。これらの２つの「フラックスゲート」センサは、それぞれ、垂直面２４のそれぞれの側に置かれる。このようにするために、ホール５４、５６、５８、および６０は、それぞれ、長円形の、ホール１７４〜１７７で置き換えられており、それらの最大幅は垂直面２４と平行である。
【００８１】
この実施形態においては、センサ１７０は、２つの磁気コア１７８および１７９を有する。これらのコアは、それぞれリング状をしている。しかしながら、この実施形態においては、コア１７８は、ホール１７４と１７６とを通り、コア１７９は、ホール１７５と１７７とを通っている。これらのコア１７８および１７９は、例えば、図５で説明したように作られる。従って、これらのコア１７８および１７９は、電流線１０の周囲を取り囲んではない。
【００８２】
ホール１７４〜１７７と線１０との間の距離を調整することにより、測定コイルが生成する電圧を調整することができる。従って、このセンサ１７０は、高い強度の電流（すなわち、１Ａを超える電流強度、また、望ましくは１００Ａ、または１０００Ａの電流強度）を測定するように、容易に適合させることができる。
【００８３】
図９は、プリント回路の２００のメタライズ層を示す。プリント回路２００は、３つの長円形ホール２０２〜２０４を有する。これらのホール２０２〜２０４の最大幅は、垂直平面２０６に含まれている。平面２０６はまた、ホール２０２〜２０４の対称平面を形成している。ホール２０２〜２０４はまた、平面２０６に垂直な垂直平面２０８に関して対称である。ホール２０３は、平面２０６および平面２０８の交線として規定される軸Ｏに沿って伸びている。
【００８４】
垂直励振コイル２１０は、ホール２０３の周りに巻かれ、他の２つの垂直励振コイル２１２および２１４は、それぞれ、ホール２０２および２０４の周りに巻かれている。
【００８５】
垂直測定コイル２１６および２１８は、それぞれ、ホール２０２および２０４の周りに巻かれている。この図においては、垂直補償コイル２２０および２２２は、それぞれ、コイル２１６および２１８の周りに巻かれていることが示されている。
【００８６】
プリント回路２００はまた、２つの導電線２２４および２２６を有し、これらの導電線の中を、測定されるべき２つの電流が流れる。上記で述べたように、これらの導電線は、異なる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。図９においては、それぞれ、導電トラック２２８および３０と、線２２４および２２６とだけが示されている。これらのトラック２２８および２３０は、直線で構成されており、平面２０６に垂直な方向に伸びている。トラック２２８は、ホール２０２とホール２０３との間に配置され、トラック２３０は、ホール２０３およびホール２０４との間に配置されている。
【００８７】
ホール２０２〜２０４の中に挿入された磁気コアの３つのアームは、プリント回路２００の上と下で、磁気水平メンバによって、実質的に互いに水平に磁気的に接続されている。
【００８８】
典型的には、プリント回路２００は、差動電流センサを作るようになっている。このようにするために、測定されるべき電流は、これらの線の中を反対方向に流れ、線２２４および２２６は、これらの電流に接続されている。従って、コイル２１６は、次に示す測定を実行する。
Ｍa＝Ｂ1−Ｂ2＋Ｂex
コイル２１８によって得られる測定値は、次に示す関係式によって与えられる。
Ｍb＝−Ｂ1＋Ｂ2＋Ｂex
磁界Ｂ1およびＢ2は、それぞれ、線２２４および２２６の中を流れる電流によって生成された磁界である。磁界Ｂexは、励振コイル２１０、２１２、および２１４によって生成された磁界である。
【００８９】
従って、測定値Ｍ1およびＭ2の間の異は、磁界Ｂ1およびＢ2の間の差の測定値の補償された値である。この差から、電子プロセッサは、線２２４および２２６の中を流れる電流強度の間の差を導き出す。この種の差動電流センサは、差動回路ブレーカを作るために有用である。
【００９０】
多くの他の実施形態も可能である。例えば、補償コイルを使用することもできる。これらの補償コイルによって、ゼロ磁界の中で動作させることができる。補償コイルは、センサの他のコイルで説明したように作ることができる。
【００９１】
別の実施形態においては、１つかつ同一のセンサが、いくつかの機能を実行することができる。例えば、１つかつ同一のコイルが、測定コイルの機能と励振コイルの機能とを実行することができる。この場合には、励振コイルを省略することができる。１つかつ同一のコイルが、測定コイルの機能と補償コイルの機能とを実行することもできる。
【００９２】
同じペアのコイルが、垂直面２４に関して対称に配置されることは、必ずしも必要ではない。この場合には、測定コイルがこの面２４に関して対称でない際には、磁気コアは、導電線の周りに巻かれなければならない。別の実施形態においては、この対称性が守られない場合には、プリント回路を電磁遮蔽手段で周囲を囲むことによって、地磁気による磁界等の外部均一磁界を減衰させることもまた可能である。
【００９３】
同一の軸の周りに巻かれた測定コイル、励振コイル、および補償コイルの配置は、変形することができる。例えば、励振コイルを測定コイルの周りに巻くこともできる。
【００９４】
同一の軸に巻かれた異なるコイルの巻線は、特許文献３の図６に記載されているように、インタレースすることもできる。
【００９５】
１つの変形として、各コイルは、巻線数をメタライズ層ごとに１とすることもできる。
【００９６】
同じペアの測定コイルは、必ずしも同じコイルである必要はない。この場合には、これらの間に差があった際には、処理ユニットによって補償することができる。
【００９７】
簡単化した実施形態においては、コイル２６、２８、４０、および４２は省略される。この場合には、コイル１６および１８によって測定する方向は、反対の方向である。励振コイル３６および３８は、コイル１６および１８の両方の中で、励振磁界が同一の方向にあるように配置される。従って、コイル１６および１８の測定値の和を取ることにより、生成された電圧による励振磁界の影響が、低減または除去される。
【００９８】
電流線１０の同じ導電トラックが、面５０および５２を同一の方向に複数の回数横切るようにすることができる。例えば、このようにするために、このトラックは、複数の回数、測定コイルの周囲を取り巻く。逆に、線１０が、測定コイルの間を１回だけ通過するようにすることもできる。
【００９９】
１つの変形として、ループ部４８、１１１〜１１６は、同じ測定コイルを外部から取り巻くようにすることができる。また、平面２４の右と左とに位置している（この図に示されているように）測定コイルの巻き線を互いに反対方向にする必要もない。例えば、図５では、ループ部１１０〜１１２は、測定コイル２６の左に位置し、ループ部１１３〜１１５は測定コイル２８の右に位置している。
【０１００】
別の変形においては、セグメント４６および１０１〜１０５は、直列接続ではなく、並列接続されている。
【０１０１】
セグメント４６および１０１〜１０５の半分は、１つの方向に電流を流すために使用され、他の半分は、反対の方向に電流を流すために使用される。そして、これら２つの電流強度の間の差が測定される。
【０１０２】
ループ部４８および４９は、線１０の導電トラックのセグメントと比較して、少なくとも２倍または３倍、測定コイルから離すことができる。
【０１０３】
線１０はまた、例えば２つの電流が流れる、２つの電流線によって置換することもできる。この条件では、電流センサは、各電流線の中を流れる電流ｉ1およびｉ2によってそれぞれ生成される磁界、Ｂi1およびＢi2の合成された磁界を測定する。これらの電流線ｉ1とｉ2とが反対の方向に流れている場合には、電流センサは、差動電流センサである。
【０１０４】
線１０はまた、プリント回路とは機械的に無関係な導体によって置換することができる。この場合には、プリント回路は、この導体を受け入れることができるように、測定コイル１６および１８、また測定コイル２６および２８の間を通る、グルーブまたはスルーホールを有することが有利である。この場合には、導体は、例えば、プリント回路の平面に平行に位置した導電バーである。
【０１０５】
磁気リング１２０の他の実施形態も可能である。例えば、磁気リング１２０は、ホール３０、３２の中に、ワイヤまたは磁気テープを巻くことにより作ることができる。この場合には、テープまたはワイヤは、それぞれが、ホール３０、３２を通る、１つ以上の巻線を形成することが望ましい。
【０１０６】
プリント回路のホールに挿入される磁気コアは、必ずしもリングの形状である必要はない。１つの変形として、各リングは、磁気的に互いに絶縁された２つのバーで置換することができる。これらのバーは、リングの場合と同じホールに挿入される。
【０１０７】
別の実施形態においては、磁気コアは省略される。これにより、ロゴスキー構造が得られる。
【０１０８】
また、複数の多層プリント回路を重ね合わせて、磁気リングの長さ／幅比とともに、センサの巻線数を増加させることも可能である。
【０１０９】
また、上記で説明した電流センサを、電流が測定されるべき、１つかつ同一の電気導体に沿って複数個使用することも可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
２ 電流センサ
４ プリント回路
６ 電子処理ユニット
１０ 線
１２、１４ 線１０の断面
１６、１８ 測定 コイル
２０、２２ 垂直軸
２４、２５ 垂直面
２６、２８ 測定コイル
２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ、２６Ｅ、２６Ｆ、２６Ｇ 測定コイル２６の各部巻線
２６Ｉ 奇数番目メタライズ層の測定コイルの導電トラック
２６Ｐ 偶数番目メタライズ層の測定コイルの導電トラック
２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ、２８Ｅ、２８Ｆ、２８Ｇ 測定コイル２８の各部巻線
３０、３２ 基準軸
３６、３８、４０、４２ 励振コイル
３６Ａ、３８Ａ、４０Ａ、４２Ａ 励振コイルの上端部巻線
３６Ｇ、３８Ｇ、４０Ｇ、４２Ｇ 励振コイルの下端部巻線
４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ、４０Ｆ 励振コイル４０の各部巻線
４０Ｉ 奇数番目メタライズ層の励振コイルの導電トラック
４０Ｐ 偶数番目メタライズ層の励振コイルの導電トラック
４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ、４２Ｅ、４２Ｆ 励振コイル４２の各部巻線
４４ 導電トラック
４６ 直線セグメント
４８、４９ ループ部
５０、５２ 垂直面
５４、５６、５８、６０ 長円形ホール
６２、６３、６４、６５、６６、６７ ヴィアホール
６８ 補償コイル
６８Ｉ 奇数番目メタライズ層の補償コイルの導電トラック
６８Ｐ 偶数番目メタライズ層の補償コイルの導電トラック
７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６ 中間メタライズ層
８０、８１、８２、８３、８４、８５ 絶縁層
９１ 導電トラック
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６ 直線セグメント
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６ ループ部
１２０ 磁気コア
１２２、１２４ 垂直アーム
１２６、１２８ 水平アーム
１３０、１３２ 下部垂直アーム
１４０、１４２ 上部垂直アーム
１５０ 垂直コイル
１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ、１５０Ｅ、１５０Ｆ、１５０Ｇ コイル１５０の各部
１６１、１６２、１６３、１６４、１６５、１６６ ヴィアホール
１７０ 電流センサ
１７２ プリント回路
１７４、１７５、１７６、１７７ 長円形ホール
１７８、１７９ 磁気コア
２００ プリント回路
２０２、２０３、２０４ 長円形ホール
２０６、２０８ 垂直平面
２１０、２１２、２１４ 垂直励振コイル
２１６、２１８ 垂直測定コイル
２２０、２２２ 垂直補償コイル
２２４、２２６ 導電線
２２８、２３０ 導電トラック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路（４、１７０）であって、
電気絶縁層によって互いに機械的に隔てられたいくつかのメタライズ層の、垂直方向に沿ったスタックと、
垂直巻き線軸の周りに巻かれた、少なくとも１つの測定または励振コイル（１６、１８、２６、２８、１５０、２１６、２１８）であって、それぞれが、前記メタライズ層の内の、少なくとも１つの中に作られた導電トラックによって形成されている、測定または励振コイルとを備えているプリント回路（４、１７０）と、
前記メタライズ層の平面と平行に位置し、測定されるべき１つ以上の電流が給電されるようになっている、１つ以上の電流線（１０、２２４、２２６）とを備え、
前記各コイル（１６、１８、２６、２８、１５０、２１６、２１８）の巻き線は、導電トラックによって形成され、前記導電トラックは、前記絶縁層の中の少なくとも１つを貫通するパッドによって、互いに電気的に接続されている、それぞれのメタライズ層の中に形成され、これにより、前記垂直軸に沿って伸びている前記コイルを形成していることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
−前記プリント回路は、各垂直巻き線軸に沿って作られたホール（５４、５６、５８、６０、１７４〜１７７、２０２〜２０４）を備え、
−前記センサは、前記ホールの中に収容された磁気コア（１２０）を有し、前記磁気コアは、横方向への寸法、すなわち、前記層の前記平面に平行な方向への寸法を有し、前記寸法は、前記ホールの、対応した横方向寸法より少なくとも５μｍ小さく、これにより、前記ホールの垂直壁とそれに面した前記磁気コアの垂直面との間に間隙を作り出していることを特徴とする、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのコイルは、第１のペアの測定コイルを有し、前記第１のペアの測定コイルは、前記電流線（１０）のそれぞれの側に位置する第１の測定コイルと第２の測定コイル（１６、１８）とによって形成され、これらのコイルのそれぞれによって測定された磁界の和または差が、前記１つ以上の電流線によって生成された磁界Ｂiの寄与を保存し、前記プリント回路の全表面にわたるいずれの均一磁界の寄与も低減するように配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項４】
各コイルの中心のところにスルーホール（５４、５６）が作られ、前記センサは、前記第１のペアの前記測定コイルの前記中心のところの前記ホールを通る、同じ磁気リングを有することを特徴とする、請求項３に記載の電流センサ。
【請求項５】
−前記少なくとも１つのコイルは、前記１つ以上の電流線に沿って交互に位置する第１および第２のペアのコイル（１６、１８、２６、２８）を有し、各ペアのコイルは、前記１つ以上の電流線（１０）のそれぞれの側に位置した第１の測定コイルと第２の測定コイルとを備え、スルーホール（５４、５６、５８、６０）は、各コイルの前記中心のところに作られ、
−前記センサは、第１および第２の磁気リング（１０）を備え、前記第１の磁気リングは、前記第１のペアの前記測定コイルの前記中心のところの前記ホールを通り、前記第２の磁気リングは、前記第２のペアの前記測定コイルの前記中心のところの前記ホールを通っていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項６】
−前記少なくとも１つのコイルは、前記１つ以上の電流線に沿って交互に位置する第１および第２のペアのコイル（１６、１８、２６、２８）を備え、各ペアのコイルは、前記１つ以上の電流線のそれぞれの側に位置する第１の測定コイルと第２の測定コイルとを備え、スルーホール（１７４〜１７７）は、各コイルの前記中心のところに作られ、
−前記センサは、第１および第２の磁気リング（１７８、１７９）を備え、前記第１の磁気リングは、各ペアの前記第１のコイルの前記中心のところの前記ホールを通り、前記第２のリングは、各ペアの前記第２のコイルの前記中心のところの前記ホールを通り、これにより、各磁気リングは、前記１つ以上の電流線を通る垂直平面のそれぞれの側に位置していることを特徴とする、請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電流センサのためのプリント回路であって、
−電気絶縁層によって機械的に隔てられた複数のメタライズ層の、垂直な方向に沿うスタックと、
−垂直巻き線軸の周りに巻かれた、少なくとも１つの測定コイルまたは励振コイルと、
−測定されるべき１つ以上の電流によって給電されるべき、１つ以上の電流線とを備え、
前記少なくとも１つの測定コイルまたは励振コイルの各コイルの巻き線は、前記メタライズ層の内の少なくとも１つの中に作られた導電トラックによって形成され、前記１つ以上の電流線の各々は、前記スタックの少なくとも１つのメタライズ層の中に作られている導電トラックによって形成され、
前記各コイルの巻き線は、前記絶縁層の中の少なくとも１つを貫通するパッドによって互いに電気的に接続された、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、これにより、前記垂直軸に沿って伸びる前記コイルを形成していることを特徴とするプリント回路。
【請求項８】
前記少なくとも１つのコイルは、
−前記電流線（１０）のそれぞれの側に形成された第１のコイルと第２のコイル（１６、１８）とによって形成され、第１の垂直面（２４）に関して、前記第２のコイルに対称な第１のペアのコイルと、
−前記第１の垂直平面に垂直な第２の垂直面（２５）に関して、前記第１のペアのコイルと対称な第２のペアのコイル（２６、２８）とを備えていることを特徴とする、請求項７に記載のプリント回路。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコイルは、同心円の測定コイル（１６、１８、２６、２８、２１６、２１８）と励振コイル（３６、３８、４０、４２、２１２、２１４）とを備え、すなわち、これらのコイルのそれぞれの前記巻線は、同じメタライズ層の中に作られ、同じ巻き線軸の周りに巻かれていることを特徴とする、請求項７または８に記載のプリント回路。
【請求項１０】
−前記少なくとも１つのコイルは、第１の測定コイルと第２の測定コイル（１６、１８、２６、２８）とを備え、
−各電流線は、
−前記第１の測定コイルと第２の測定コイルとの間を通る、少なくとも１つの第１および１つの第２の導電トラック（４６、１０１〜１０６）と、
−前記測定コイルの間を通らずに、これらの２つの導電トラックの直列接続を確立する電気接続（４８、４９、１１１〜１１６）とを備え、
前記第１および第２のトラックは、互いに上下に位置する、それぞれのメタライズ層の中に作られ、前記接続は、前記２つの導電トラックによって、前記測定コイルの中の少なくとも１つの周囲を完全に取り囲むループを形成し、これにより、前記接続が給電されると、前記電流は、前記測定コイルの間を複数の回数にわたって同じ方向に流れるようになっていることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載のプリント回路。
【請求項１】
プリント回路（４、１７０）であって、
電気絶縁層によって互いに機械的に隔てられたいくつかのメタライズ層の、垂直方向に沿ったスタックと、
垂直巻き線軸の周りに巻かれた、少なくとも１つの測定または励振コイル（１６、１８、２６、２８、１５０、２１６、２１８）であって、それぞれが、前記メタライズ層の内の、少なくとも１つの中に作られた導電トラックによって形成されている、測定または励振コイルとを備えているプリント回路（４、１７０）と、
前記メタライズ層の平面と平行に位置し、測定されるべき１つ以上の電流が給電されるようになっている、１つ以上の電流線（１０、２２４、２２６）とを備え、
前記各コイル（１６、１８、２６、２８、１５０、２１６、２１８）の巻き線は、導電トラックによって形成され、前記導電トラックは、前記絶縁層の中の少なくとも１つを貫通するパッドによって、互いに電気的に接続されている、それぞれのメタライズ層の中に形成され、これにより、前記垂直軸に沿って伸びている前記コイルを形成していることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
−前記プリント回路は、各垂直巻き線軸に沿って作られたホール（５４、５６、５８、６０、１７４〜１７７、２０２〜２０４）を備え、
−前記センサは、前記ホールの中に収容された磁気コア（１２０）を有し、前記磁気コアは、横方向への寸法、すなわち、前記層の前記平面に平行な方向への寸法を有し、前記寸法は、前記ホールの、対応した横方向寸法より少なくとも５μｍ小さく、これにより、前記ホールの垂直壁とそれに面した前記磁気コアの垂直面との間に間隙を作り出していることを特徴とする、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのコイルは、第１のペアの測定コイルを有し、前記第１のペアの測定コイルは、前記電流線（１０）のそれぞれの側に位置する第１の測定コイルと第２の測定コイル（１６、１８）とによって形成され、これらのコイルのそれぞれによって測定された磁界の和または差が、前記１つ以上の電流線によって生成された磁界Ｂiの寄与を保存し、前記プリント回路の全表面にわたるいずれの均一磁界の寄与も低減するように配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項４】
各コイルの中心のところにスルーホール（５４、５６）が作られ、前記センサは、前記第１のペアの前記測定コイルの前記中心のところの前記ホールを通る、同じ磁気リングを有することを特徴とする、請求項３に記載の電流センサ。
【請求項５】
−前記少なくとも１つのコイルは、前記１つ以上の電流線に沿って交互に位置する第１および第２のペアのコイル（１６、１８、２６、２８）を有し、各ペアのコイルは、前記１つ以上の電流線（１０）のそれぞれの側に位置した第１の測定コイルと第２の測定コイルとを備え、スルーホール（５４、５６、５８、６０）は、各コイルの前記中心のところに作られ、
−前記センサは、第１および第２の磁気リング（１０）を備え、前記第１の磁気リングは、前記第１のペアの前記測定コイルの前記中心のところの前記ホールを通り、前記第２の磁気リングは、前記第２のペアの前記測定コイルの前記中心のところの前記ホールを通っていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項６】
−前記少なくとも１つのコイルは、前記１つ以上の電流線に沿って交互に位置する第１および第２のペアのコイル（１６、１８、２６、２８）を備え、各ペアのコイルは、前記１つ以上の電流線のそれぞれの側に位置する第１の測定コイルと第２の測定コイルとを備え、スルーホール（１７４〜１７７）は、各コイルの前記中心のところに作られ、
−前記センサは、第１および第２の磁気リング（１７８、１７９）を備え、前記第１の磁気リングは、各ペアの前記第１のコイルの前記中心のところの前記ホールを通り、前記第２のリングは、各ペアの前記第２のコイルの前記中心のところの前記ホールを通り、これにより、各磁気リングは、前記１つ以上の電流線を通る垂直平面のそれぞれの側に位置していることを特徴とする、請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電流センサのためのプリント回路であって、
−電気絶縁層によって機械的に隔てられた複数のメタライズ層の、垂直な方向に沿うスタックと、
−垂直巻き線軸の周りに巻かれた、少なくとも１つの測定コイルまたは励振コイルと、
−測定されるべき１つ以上の電流によって給電されるべき、１つ以上の電流線とを備え、
前記少なくとも１つの測定コイルまたは励振コイルの各コイルの巻き線は、前記メタライズ層の内の少なくとも１つの中に作られた導電トラックによって形成され、前記１つ以上の電流線の各々は、前記スタックの少なくとも１つのメタライズ層の中に作られている導電トラックによって形成され、
前記各コイルの巻き線は、前記絶縁層の中の少なくとも１つを貫通するパッドによって互いに電気的に接続された、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、これにより、前記垂直軸に沿って伸びる前記コイルを形成していることを特徴とするプリント回路。
【請求項８】
前記少なくとも１つのコイルは、
−前記電流線（１０）のそれぞれの側に形成された第１のコイルと第２のコイル（１６、１８）とによって形成され、第１の垂直面（２４）に関して、前記第２のコイルに対称な第１のペアのコイルと、
−前記第１の垂直平面に垂直な第２の垂直面（２５）に関して、前記第１のペアのコイルと対称な第２のペアのコイル（２６、２８）とを備えていることを特徴とする、請求項７に記載のプリント回路。
【請求項９】
前記少なくとも１つのコイルは、同心円の測定コイル（１６、１８、２６、２８、２１６、２１８）と励振コイル（３６、３８、４０、４２、２１２、２１４）とを備え、すなわち、これらのコイルのそれぞれの前記巻線は、同じメタライズ層の中に作られ、同じ巻き線軸の周りに巻かれていることを特徴とする、請求項７または８に記載のプリント回路。
【請求項１０】
−前記少なくとも１つのコイルは、第１の測定コイルと第２の測定コイル（１６、１８、２６、２８）とを備え、
−各電流線は、
−前記第１の測定コイルと第２の測定コイルとの間を通る、少なくとも１つの第１および１つの第２の導電トラック（４６、１０１〜１０６）と、
−前記測定コイルの間を通らずに、これらの２つの導電トラックの直列接続を確立する電気接続（４８、４９、１１１〜１１６）とを備え、
前記第１および第２のトラックは、互いに上下に位置する、それぞれのメタライズ層の中に作られ、前記接続は、前記２つの導電トラックによって、前記測定コイルの中の少なくとも１つの周囲を完全に取り囲むループを形成し、これにより、前記接続が給電されると、前記電流は、前記測定コイルの間を複数の回数にわたって同じ方向に流れるようになっていることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載のプリント回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６４７３４（Ｐ２０１３−６４７３４Ａ）
【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２０１２−１９６４４２（Ｐ２０１２−１９６４４２）
【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２０１２−１９６４４２（Ｐ２０１２−１９６４４２）
【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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