CN107850647A - 磁检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种不仅实现小型化、薄型化而且也能实现高精度化的磁检测装置。本发明的磁检测装置(1)具备：基板(S1)；MI元件，配置于基板，具有对延伸方向的外部磁场分量进行感应的磁敏线(W1)和环绕磁敏线的检测线圈(C1)；及磁场变向体(F1)，对磁敏线的周围的外部磁场进行变向。本发明的磁场变向体具有：由非磁性材料构成的芯部(F10)；将芯部的至少一部分的外侧覆盖的由软磁性材料构成的壳部(F11)。这样磁场变向体不是软磁性材料的实心构造而成为空心构造，因此与以往相比能大幅降低软磁性材料的体积，在磁场变向体产生的磁滞也大幅缩小。因此，根据本发明的磁检测装置，也能更高精度地检测与基板正交的磁场分量。

Description

磁检测装置

技术领域

本发明涉及通过磁阻抗元件(Magneto-Impedance element：称为“MI元件”。)来检测磁力的磁检测装置(包括“MI传感器”单体。)。

背景技术

以往为了获知方位等而进行磁测定。例如，在电子罗盘等中，为了获知正确的方位而测定三维的磁矢量。该磁矢量的测定通过磁传感器进行。在该磁传感器中，虽然也存在霍尔元件、MR元件等，但是近年来，与这样的以往的元件的构造、原理完全不同且相差悬殊的高灵敏度的MI元件引起注目。

MI元件是利用了磁阻抗效应(称为“MI效应”。)的结构，该磁阻抗效应是在非晶丝等磁敏线流过高频的脉冲电流等时，由于趋肤效应而其阻抗根据磁场进行变化的效应。除了直接地测定该阻抗变化之外，关于在成为该MI效应的起源的磁敏线产生的磁通量的变化，通过经由卷绕于该磁敏线的周围的检测线圈(捕捉线圈)而进行间接测定，也能够进行外部磁场等的磁检测。

不过，MI元件基本上仅能检测磁敏线延伸的方向的磁场分量。因此，在以往的MI传感器中，也如专利文献1所示，需要按照检测的磁矢量的各分量而个别地设置MI元件。例如，在计测外部磁场的三维分量的情况下，需要在基板平面(X-Y平面)上设置X轴用MI元件和Y轴用MI元件，并且在该基板平面的垂直方向上设置Z轴用MI元件。该Z轴用MI元件在其构造上，与其他的MI元件同样沿Z轴方向具有一定程度的长度。因此，在以往的三维磁检测装置中，Z轴方向的小型化、薄型化本来是困难的。

然而，装入有MI元件的MI传感器已经装入于各种便携信息终端等，伴随着其高性能化(高灵敏度化、高精度化)而被强烈地要求进一步的小型化。因此，在专利文献2中提出了省略Z轴用MI元件而能够通过X轴用MI元件和Y轴用MI元件计测Z轴方向的磁场分量的方案。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：WO2005/008268号公报

专利文献2：WO2010/110456号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献2的磁检测装置例如将相对的一对X轴用MI元件和相对的一对Y轴用MI元件正交配置，并在它们的中心设置由软磁性材料(坡莫合金等)构成的实心的磁场变向体，通过运算由各MI元件得到的检测电压，不使用Z轴用MI元件，而能够进行Z轴方向的磁场分量的检测。由此，根据专利文献2的磁检测装置，能够实现其大幅的小型化。不过，本发明者进行了仔细研讨后，也知道了能够实现其进一步的小型化、高精度化、生产性的提高等。

本发明鉴于这样的情况而作出，其目的在于提供一种能够进一步实现小型化、高精度化、生产性的提高或生产成本的降低等的磁检测装置。

用于解决课题的方案

本发明者为了解决该课题而进行仔细研究，反复试错的结果是想到了将以往的磁检测装置使用的磁场变向体由软磁性材料的实心构造形成为空心构造(壳体构造)的情况。通过发展该成果而完成了本发明。

《磁检测装置》

(1)即本发明的磁检测装置具备：基板；磁阻抗元件，配置于该基板，具有对延伸方向的外部磁场分量进行感应的磁敏线和环绕该磁敏线的检测线圈(称为“MI元件”)；及磁场变向体，至少一部分配置在该基板上或该基板内，对该磁敏线的周围的外部磁场进行变向，所述磁检测装置的特征在于，所述磁场变向体具有：由非磁性材料构成的芯部；及将该芯部的至少一部分的外侧覆盖的由软磁性材料构成的壳部。

(2)本发明的磁场变向体具有将由非磁性材料构成的芯部的至少一部分的外侧覆盖的由软磁性材料构成的壳部。通过该壳部，将处于磁敏线的周围的外部磁场变向，即便是与磁敏线正交的外部磁场分量，通过该磁敏线也能够检测。

然而，本发明的磁场变向体(尤其是壳部)不是软磁性材料的实心体而由空心体(壳体构造体)构成，因此使用的软磁性材料的体积能够非常小。由此，在本发明的磁场变向体(尤其是壳部)产生的磁滞也大幅降低。其结果是，本发明的磁场变向体的对于磁场分量的变化的追随性优异，本发明的磁检测装置的检测外部磁场(尤其是与磁敏线正交的磁场分量)时的精度(尤其是直线性)优异。

另外，本发明的壳部也可以为薄膜状，因此通过使用了光刻的软磁性材料的镀敷等能在短时间内形成。因此，本发明的磁检测装置在生产性的提高或生产成本的降低方面也优异。

此外，在通过长时间的镀敷等而形成实心构造的磁场变向体的情况下，向该磁场变向体容易导入应变(应力)。相对于此，本发明的壳部薄且在短时间内形成，因此导入的应变也不少。因此，对于本发明的磁场变向体(尤其是壳部)不用实施规定的热处理，原本以应变等为起因的磁滞也可以说难以产生。这样，根据本发明的磁检测装置，能够高维地同时实现检测精度的提高和生产效率的提高或低成本化等。

《其他》

本说明书中所说的“检测线圈”也可以是实际地卷绕线材的结构，但如果是由通过光刻等形成的配线图案构成的结构，则能实现磁检测装置的进一步薄型化、小型化等，从而优选。

本说明书中所说的“变向”将由磁敏线不感应的磁场分量的方向改变为该磁敏线能感应的方向。由此，本来未由磁敏线感应的磁场分量的至少一部分通过该磁敏线能够检测。

本说明书中所说的“外部磁场”是从外部作用于磁检测装置的磁场(环境磁场)，是成为磁检测装置的本来的检测对象的磁场。“测定磁场”是由磁场变向体受到了影响的外部磁场中的、实际由磁敏线感应而由MI元件能检测或测定的磁场。

在本说明书中，为了将各构件或各部区别地说明，方便地使用“第一”、“第二”、“第三”、“一方”、“另一方”、“一面侧”、“其他面侧”、“左侧”、“右侧”、“X轴(方向、分量)”、“Y轴(方向、分量)”、“Z轴(方向、分量)”等，但是只要没有特别说明，它们就没有优先顺位等特别的意思。而且，适当地将由磁敏线检测的磁场分量的方向称为一轴方向(磁敏线的延伸方向)，将由磁场变向体变向而被所述一轴方向的磁敏线检测的磁场分量的方向称为其他轴方向。

附图说明

图1是表示第一实施例的MI传感器的概略的俯视图。

图2A是表示该俯视图中所示的A-A部分截面及作用于该截面的Z轴方向的磁感应线的图。

图2B是构成该MI传感器的一部分的MI元件的俯视图。

图3是驱动该MI元件的电路图。

图4A是表示向该MI元件施加的脉冲电流波形的波形图。

图4B是根据该脉冲电流波形的上升、下降时间来求出频率的方法的说明图。

图5是该MI传感器的制造过程的说明图。

图6A是表示第二实施例的MI传感器的截面和沿磁敏线的延伸方向(X方向)发挥作用的磁感应线的图。

图6B是表示沿该磁敏线的正交方向(Z方向)发挥作用的磁感应线的剖视图。

图6C是示意性地表示该MI传感器的主要部分的立体图。

图7A是第三实施例的MI传感器的剖视图。

图7B是示意性地表示其主要部分的立体图。

具体实施方式

在上述的本发明的构成要素中可附加从本说明书中任意选择的一个或两个以上的构成要素。本说明书中说明的内容不仅是本发明的磁检测装置，也包括其制造方法。关于制造方法的构成要素在一定的情况下(通过构造或特性而无法直接特定“物”或者存在非实际性的情形(不可能/非实际的情形)等的情况下)，也可作为方法限定的产品而成为与“物”相关的构成要素。任一实施方式是否最佳根据对象、要求性能等而不同。

《MI元件》

本发明的MI元件具有：感应外部磁场(磁场)等的磁力而能产生阻抗变化或磁通量变化的磁敏线；检测该磁敏线的变化量的作为检测单元的检测线圈。磁敏线由例如线材(线材)或薄膜构成，所述线材由软磁性材料组成且具有相应的长度。尤其是在灵敏度或成本等的点上，磁敏线优选为零磁致伸缩的非晶丝。该非晶丝例如是由Co-Fe-Si-B系合金构成的直径1～30μm的丝线，在日本专利第4650591号公报等有详细记载。

磁敏线可以与搭载面相接设置，也可以隔着绝缘体等而从搭载面上浮设置，进而也可以埋设于槽等。检测线圈只要是根据这样的磁敏线的配置形态而环绕磁敏线的结构即可，但如果是通过光刻形成的结构，则能实现MI元件的薄型化或小型化，从而优选。

需要说明的是，本发明的MI元件只要利用于其他轴方向的磁场分量的检测即可，未必非要利用于其自身延伸的一轴方向的磁场分量的检测。但是，当考虑到磁检测装置的薄型化、小型化、低成本化等时，优选利用一个MI元件能够分别检测两轴方向的磁场分量。

《磁场变向体》

磁场变向体将与配置有磁敏线的基板交叉的其他轴方向的磁场分量变向为磁敏线的延伸方向(一轴方向)。本发明的磁场变向体不是软磁性材料的实心体，而由芯部和壳部构成，所述芯部由非磁性材料构成，所述壳部覆盖芯部的至少一部分的外侧且由软磁性材料构成。并不局限于通过沿一轴方向延伸的磁敏线检测其他轴方向的磁场分量，可考虑各种壳部或芯部的形态。

例如，芯部优选为沿着与磁敏线正交的方向延伸的柱状或圆锥状。并且，壳部优选至少一部分形成于该芯部的磁敏线侧(最接近磁敏线的一侧)的端面即顶面。这样的芯部或壳部能够基于光刻等高精度且高效地形成。而且，通过至少在顶面形成壳部而其他轴方向的磁场分量被稳定地变向为磁敏线的延伸方向(一轴方向)，磁敏线对其他轴方向的磁场分量的检测变得容易。

磁场变向体的构成芯部的非磁性材料是磁特性(导磁率、饱和磁化或磁化率)比构成壳部的软磁性材料小的材质。特意说明的话，非磁性材料是未表现出强磁性(铁磁性)的材质(尤其是表现出顺磁性的材质)，例如为(绝缘)树脂、非磁性金属(铜、铝或它们的合金等)、陶瓷等。需要说明的是，只要能够形成壳部即可，芯部也可以为空洞，但是通常，芯部形成作为构成搭载MI元件的基板的一部分的绝缘树脂或配线用金属(Cu、Al等)的实心体。

磁场变向体的构成壳部的软磁性材料优选高导磁率的材料那样集磁效应大，可使用例如坡莫(permalloy)合金、纯Ni、纯铁、铁硅铝磁合金(Sendust)、坡明德合金(permendur)等强磁性材料。壳部优选在作为实心体的芯部的外表面的全部或一部分以均一的厚度形成。在壳部形成于芯部的外表面的一部分的情况下，如前所述，优选至少处于接近磁敏线的区域(例如顶面)。而且，壳部也受到MI元件和磁场变向体的配置的影响，但是如果至少关于MI元件的延伸方向对称地形成，则其他轴方向的磁场分量的检测或其运算处理也变得容易，从而优选。

本发明的磁场变向体优选除了芯部及壳部以外，还具备对于其他轴方向的磁场分量进行集磁的集磁部。集磁部优选在距磁敏线远的一侧扩大，并与处于接近磁敏线的一侧的壳部相连。而且，集磁部也可以是对多个壳部进行桥接的桥接体(桥接部)。通过设置这样的集磁部，能高灵敏度地检测其他轴方向的磁场分量，或者容易扩大测定范围。

《磁检测装置》

(1)本发明的磁检测装置只要磁场变向体的全部或一部分为壳体构造即可，MI元件与磁场变向体的配置关系或配置数目等可考虑各种情况。例如，作为本发明的磁检测装置，可考虑如下的类型。需要说明的是，在任意的情况下，都容易进行其他轴方向的磁场分量的检测或其运算处理，因此磁场变向体的壳部优选关于单个或多个MI元件而对称地形成。

作为第一类型，可考虑检测线圈由沿磁敏线并存的左侧线圈部和右侧线圈部构成，磁场变向体配置于左侧线圈部和右侧线圈部的中间上的情况。

这种情况下，可以不用设置一对MI元件，通过一个MI元件，基于从其左侧线圈部得到的左侧输出和从其右侧线圈部得到的右侧输出，能够对其他轴方向的磁场分量进行检测(进而运算处理)。由此，能够抑制与磁检测装置的基板交叉的方向的高度(第三轴方向的高度)的情况自不必说，MI元件的配置自由度或磁检测装置的设计自由度也提高，实现磁检测装置的进一步的薄型化、小型化、高性能化等的情况变得容易。

基于一个MI元件的两方向的磁场分量的检测通过切换左侧输出与右侧输出的运算而能够容易地进行。例如，在左侧线圈部与右侧线圈部的匝数相同的情况下，根据左侧线圈部和右侧线圈部的卷绕方向，通过切换运算左侧输出与右侧输出之差或和而能够检测一轴方向的磁场分量，也能够检测其他轴方向的磁场分量。更具体而言，如果左侧线圈部与右侧线圈部的卷绕方向相同，则基于左侧输出与右侧输出之差来检测其他轴方向的磁场分量，基于它们之和来检测一轴方向的磁场分量。在各线圈部的卷绕方向(或配线方法)相反的情况下，只要各输出的运算也相反地进行，就能够得到同样的结果。这样，本发明的磁检测装置优选具备基于来自各线圈部的输出来检测各方向的磁场分量的运算电路。该运算电路优选还包括切换左侧输出与右侧输出之差及和而能够一并检测一轴方向(第一轴方向)的磁场分量和其他轴方向(第三轴方向)的磁场分量的切换电路。

作为第二类型，可考虑检测线圈由沿磁敏线并存的左侧线圈部和右侧线圈部构成，磁场变向体具有靠近左侧线圈部侧配置的左侧变向部和靠近右侧线圈部侧配置的右侧变向部的情况。

这种情况下，外部磁场的延伸分量(磁敏线的延伸方向的磁场分量)的一部分从左侧变向部或右侧变向部的一方进入而从另一方离开，从而绕过磁敏线。因此，通过磁敏线的延伸分量降低。其结果是，与未配置上述那样的磁场变向体的情况相比，该磁敏线以及MI元件的测定范围扩大。并且，通过调整左侧变向部或右侧变向部的配置或大小，也能够进行向磁敏线导入的延伸分量与正交分量的平衡调整，能够确保适当的灵敏度并以大范围测定外部磁场的各分量。

磁场变向体优选还具有在相对于磁敏线远的一侧将左侧变向部与右侧变向部桥接的桥接部。这种情况下，左侧变向部、桥接部、右侧变向部成为磁轭(轭铁)，形成从左侧变向部或右侧变向部的一方进入的磁场分量经由桥接部而从左侧变向部或右侧变向部的另一方脱离的磁路。而且，桥接部也作为前述的集磁部发挥作用，将更多的正交分量进行集磁而向磁敏线引导，也能够有助于磁检测装置的高灵敏度化。

作为第三类型，可考虑磁敏线由平行配置的第一线材和第二线材构成，检测线圈由环绕第一线材的第一线圈和环绕第二线材的第二线圈构成，磁场变向体具有靠近第一线材的一端部侧配置的第一变向体和靠近第二线材的其他端部侧配置的第二变向体的情况。

这种情况下，与上述的第二类型同样，外部磁场的延伸分量的一部分由第一变向体和第二变向体变向，而绕过磁敏线。因此，通过磁敏线的延伸分量降低，与未配置磁场变向体的情况相比，能扩大MI元件的测定范围。

然而，在第二类型的情况下，不仅在磁敏线的两端部，而且在其中间也分别形成有磁极(例如两端部为S极且中央为N极)。相对于此，在第三类型的情况下，仅在磁敏线的各自的一端部形成磁极(N极和S极)。因此，在第三类型的情况下，与第二类型的情况相比，能够延长在磁敏线形成的磁极间距离，相应地，能够抑制磁敏线中的退磁场的影响。因此，如果磁敏线的长度相同，则与第二类型的情况相比，第三类型的情况能够更高灵敏度地检测磁场分量。

另外，在第三类型的情况下，磁敏线与检测线圈分别设置各1对以上，因此对于同方向的磁场分量能得到约2倍的检测输出，容易实现磁检测装置的高灵敏度化。并且，在第三类型的情况下，也优选具有在相对于第一线材及第二线材远的一侧具有将第一变向体与第二变向体桥接的桥接体。该桥接体也与第二类型的桥接部同样地作为磁轭(轭铁)发挥作用，并且也能作为集磁部发挥作用。

(2)本发明的磁检测装置如果在检测外部磁场的三维分量(例如，X分量、Y分量、Z分量)的情况下，可以在基板上具备至少一个检测与第一轴方向(一轴方向、例如X轴方向)不同的第二轴方向(例如Y轴方向)的磁场分量的MI元件。即，本发明的磁检测装置优选还具备第二MI元件，该第二MI元件配置于基板，由沿着与第一轴方向不同的第二轴方向延伸而对第二轴方向的磁场分量进行感应的第二磁敏线和环绕第二磁敏线的第二检测线圈构成。

第二MI元件也可以不必检测其他轴方向(第三轴方向、例如Z轴方向)的磁场分量。但是，如果与第一MI元件一起而第二MI元件也独立地检测其他轴方向的磁场分量，则通过利用两检测结果，能够更精确地检测其他轴方向的磁场分量。而且，本发明的磁检测装置也可以将检测第一轴方向的磁场分量的第一MI元件及/或检测第二轴方向的磁场分量的第二MI元件分别在基板上配置多个。即使在1个难以得到充分的灵敏度的情况下，通过配置多个也能得到更高输出，能够提高灵敏度。

此外，MI元件或磁场变向体例如可以仅配置于基板的一面侧，也可以配置于两面侧，进而还可以配置于基板中。磁场变向体对于一个或一对MI元件可以配置一个，也可以配置多个。在磁场变向体配置多个的情况下，各磁场变向体的形态、大小可以相同，也可以不同。在对于一个或一对MI元件配置多个磁场变向体的情况下，它们优选对称配置。反之，多个或多对MI元件也可以共用一个或多个磁场变向体。

(3)本发明的磁检测装置可以是具备MI元件的MI传感器，进而，也可以是具备该MI传感器的各种信息终端或计测装置等。而且，本发明的磁检测装置优选除了具备磁敏线和检测线圈的MI元件之外，还包括向该磁敏线供给高频电压(电流)的脉冲振荡电路、对于从检测线圈(尤其是各线圈部)得到的检测电压进行采样并输出的信号处理电路、基于上述的输出而进行运算来算出各方向的磁场分量的运算电路等。尤其是在本发明的磁检测装置为MI传感器的情况下，在上述各电路作为集成电路(驱动电路)而形成于安装MI元件的基板内时，能实现MI传感器的薄型化、小型化，从而优选。需要说明的是，MI元件的向基板的安装除了引线接合之外，当依赖于倒装尤其是晶圆级CSP(Wafer Level Chip Size Package)时，能实现MI传感器的进一步的薄型化、小型化，从而优选。

《磁检测装置的制造方法》

本发明的磁检测装置例如经由如下工序而得到：在内置有磁场变向体的内置基底基板上对应于磁场变向体的配置而安装MI元件。内置基底基板经由使用光刻等来形成磁场变向体的工序和形成埋设磁场变向体的树脂层的工序来得到。磁场变向体的形成经由形成由非磁性材料(树脂或铜等)构成的芯部的工序和在该芯部的外表面形成由软磁性材料构成的壳部的工序(例如，镀敷工序)来得到。

需要说明的是，通常，对于在内置有多个(复数)磁场变向体的内置基底基板上安装有多个MI元件的安装基板进行分割(切割)，从而高效地生产出小型的磁检测装置(MI传感器)。

实施例

《第一实施例》

[装置概要]

本发明的磁检测装置的第一实施例的MI传感器模块1(仅称为“MI传感器1”。)的概略(俯视图)如图1所示。而且，该图1中所示的A-A线处的局部剖视图和作用于此的Z轴方向(其他轴方向、第三轴方向)的磁感应线如图2A所示。此外，图2A所示的部分的详细的俯视图如图2B所示。

MI传感器1具有检测地磁等外部磁场的4个MI元件M1～M4、磁场变向体F1～F4、搭载MI元件M1～M4并内置磁场变向体F1～F4的电路基板S(相当于本发明中所说的“基板”。)。

在电路基板S中，也形成有包含各MI元件的驱动所需的脉冲发送电路(驱动电路)、信号处理电路、运算电路等的集成电路(ASIC：application specific integratedcircuit)。需要说明的是，虽然省略详细情况，但是各MI元件与电路基板S内的集成电路经由凸块而被电连接。由此能实现省略了引线接合的晶圆级CSP。而且，只要没有特别说明，各电路等就通过光刻形成。

MI元件M1～M4在电路基板S上通过倒装而安装成正方形形状。并且，通过沿X轴方向并行安装的MI元件M1、M3能检测X轴方向(一轴方向或第一轴方向)的磁场分量(仅称为“X分量”。)，通过沿Y轴方向(第二轴方向)并行安装的MI元件M2、M4能检测Y轴方向的磁场分量(仅称为“Y分量”。)。并且，通过在各MI元件的各中央线上配置的磁场变向体F1～F4，利用MI元件M1～M4也能够检测Z轴方向的磁场分量(仅称为“Z分量”。)。

需要说明的是，MI元件M1～M4与磁场变向体F1～F4分别为相同形态，因此以下，适当代表性地列举MI元件M1和磁场变向体F1进行说明，省略关于其他的MI元件M2～M4和磁场变向体F2～F4的说明。

MI元件M1如图2B所示由磁敏线W1、卷绕于其周围的检测线圈C1、与磁敏线W1及检测线圈C1连接的端子组T1构成。磁敏线W1由Co-Fe-Si-B系合金制的零磁致伸缩非晶丝构成。检测线圈C1由左侧线圈部C11和右侧线圈部C12构成。左侧线圈部C11与右侧线圈部C12的匝数、卷绕直径、卷绕方向、间距等影响输出的大小的规格全部相同，关于磁场变向体F1的中心轴通过的中心位置(点)而左右对称地形成。各线圈部C11、C12和端子组T1使用光刻而形成在电路基板S上。端子组T1由用于向磁敏线W1供给脉冲信号的端子T101、T102、输出由左侧线圈部C11产生的电动势(V11)的端子T111、T112、输出由右侧线圈部C12产生的电动势(V12)的端子T121、T122构成。

磁场变向体F1由芯部F10、壳部F11、扩大部F13构成，所述芯部F10是由绝缘树脂构成的圆柱状或圆锥台状的芯部，所述壳部F11是将芯部F10的侧周面F101及顶面F102包覆而成的薄膜状的壳部，所述扩大部F13在芯部F10的底面侧(顶面F102的相反面侧)扩张。壳部F11与扩大部F13相连，两者由高导磁率(μ＝180000)的坡莫合金(78质量％Ni-Fe)构成。通过磁场变向体F1，将Z分量的磁感应线如图2A所示变向。具体而言，Z分量由扩大部F13集磁并通过壳部F11的周侧部分，从壳部F11的顶面部分朝向MI元件M1呈放射状(向左右方向均等地)扩散。这样，Z分量由磁场变向体F1变向为磁敏线W1的延伸方向(X轴方向)，其结果是能利用MI元件M1检测。

如图3所示，形成于电路基板S的集成电路(ASIC)由向磁敏线W1供给脉冲信号的脉冲发送电路(驱动电路)、得到来自左侧线圈部C11的输出(电压)V11和来自右侧线圈部C12的输出(电压)V12的信号处理电路、及运算电路(包括切换电路)构成。

脉冲发送电路和信号处理电路如下所述地进行动作。首先，将利用脉冲振荡电路产生的高频(例如相当于200MHz)的脉冲电流向磁敏线W1供给。由该脉冲电流沿着磁敏线W1的线材圆周方向产生的磁场和外部磁场发生作用，在左侧线圈部C11和右侧线圈部C12产生与沿其轴向作用的磁场分量对应的电压。需要说明的是，在此所说的频率是求出图4A所示的脉冲电流波形脉冲的“上升”或“下降”的时间Δt，并将该Δt如图4B所示作为相当于4分之1周期而求出的频率。

接下来，通过信号处理电路中的采样时刻调整电路，在上述的脉冲电流上升之后，在规定的时刻，将模拟开关对于短时间开关进行接通-切断。由此模拟开关对于在左侧线圈部C11和右侧线圈部C12分别产生的各电压进行采样。采样电压分别由放大器放大而得到输出V11、V12。需要说明的是，不是在脉冲电流上升时而在切断时(脉冲电流下降时)进行处理也能够得到V11、V12。

运算电路交替地运算输出V11与输出V12之和及差，基于输出V11与输出V12之和进行将外部磁场的X分量(一轴方向的磁场分量)作为指标的输出，基于输出V11与输出V12之差进行将外部磁场的Z分量(其他轴方向的磁场分量)作为指标的输出。需要说明的是，以下说明通过和与差能够进行将X分量和Z分量作为指标的输出的理由。

[磁场检测]

磁场变向体F1配置在MI元件M1的对称的左侧线圈部C11与右侧线圈部C12的中央。磁场变向体F1对于各线圈部的输出造成的影响也成为对称性的。例如，当观察由磁场变向体F1变向后的外部磁场的Z分量即变向磁场分量(测定磁场/磁矢量H)时，左侧线圈部C11和右侧线圈部C12如前所述影响输出的大小的规格完全相同。因此，左侧线圈部C11的输出V11与右侧线圈部C12的输出V12的输出差(V11-V12)成为在MI元件M1的周围产生的原来的外部磁场的X轴方向的分量的影响被抵消而仅反映了反向地作用于左侧线圈部C11和右侧线圈部C12的变向磁场分量的进一步的X分量(Hx)的影响的值。需要说明的是，变向磁场分量的Z分量(Hz)由于磁敏线W1未感应，因此当然对于上述的输出差没有影响。如果将该输出差乘以适当的系数进行运算，则根据该输出差能够求出原来的外部磁场的Z分量。

另外，输出V11与输出V12的输出和(V11+V12)成为如下的值：变向磁场分量的X分量(Hx)的影响被抵消，也没有如上所述变向磁场分量的Z分量(Hz)的影响，仅反映了原来的外部磁场的X分量由磁场变向体F1变向而产生的磁场分量的进一步的X分量(向X轴方向的投影分量)的影响。如果将该输出和乘以适当的系数进行运算，则根据该输出和而能够求出原来的外部磁场的X分量。这样的情形关于MI元件M3也同样。而且，通过同样的考虑方法，利用MI元件M2和MI元件M4能够检测Y分量和Z分量。

需要说明的是，外部磁场的各轴方向的分量优选不是仅依赖于一个MI元件的输出而基于多个MI元件的输出的平均值(例如相加平均)来算出。此外，当然考虑磁场变向体的形状、MI元件的配置或特性等而可以向输出值中加入适当的校正系数或校正项。这样的运算处理可以由上述的运算电路进行，也可以由搭载MI传感器1的信息终端等的程序进行。关于运算处理的基本的考虑方法在WO2010/110456号公报等中也存在详细叙述。

[制造方法]

内置有磁场变向体F1的电路基板S例如经由图5所示的工序来制造。具体而言，首先，准备在硅晶圆上形成有多个由上述的脉冲振荡电路、信号处理电路、运算电路构成的集成电路的基底基板S0(工序P1)。

在基底基板S0上形成成为芯部F10的绝缘树脂制的柱(工序P2)。在该芯部F10上形成成为扩大部F13及壳部F11的坡莫合金的镀敷层(工序P3)。上述的镀敷层的形成工序(镀敷工序)也通过光刻进行。在该镀敷工序后进行热处理(退火)，也可以除去向所形成的壳部F11及扩大部F13导入的微小的内部应力(或内部应变)。

利用树脂模形成将形成于基底基板S0上的磁场变向体F1围绕的绝缘树脂层R1(工序P4)。对绝缘树脂层R1的上端面进行研磨而使其平坦(工序P5)。也可以在该研磨后进一步进行坡莫合金的镀敷，将壳部F11的顶面侧(上端面侧)的膜厚调整成所期望值。这样能得到内置有磁场变向体F1的内置基底基板SB1。

在内置基底基板SB1上通过倒装等来安装MI元件M1(工序P6/安装工序)。然后，对内置基底基板SB1的其他面侧进行研磨(背面研磨)等。这样能得到合体基底基板SU1。通过将该合体基底基板SU1切割(分割工序)而能得到多个MI传感器1。需要说明的是，各MI传感器也可以通过在WO2014/054371号公报等中详述的方法而形成于内置基底基板SB1等的表面。

《第二实施例》

第二实施例的MI传感器2的剖视图如图6A及图6B所示。而且，示意性地表示成为MI传感器2的主要部分的磁敏线W1、检测线圈C1、磁场变向体F5的配置关系的立体图如图6C所示。适当地将图6A～图6C汇总而称为图6。需要说明的是，对于与第一实施例的情况同样的构件或部分标注相同标号，省略关于上述的构件的说明。

磁场变向体F5具有板状的桥接部F53(扩大部或集磁部)、从桥接部F53的左端部直立的角柱状的左侧变向部F51、从桥接部F53的右端部直立的角柱状的右侧变向部F52。左侧变向部F51由芯部F510和将芯部F510的顶面及侧周面包覆的薄膜状的壳部F511构成。壳部F511与桥接部F53在芯部F510的底面侧相连。右侧变向部F52由芯部F520和将芯部F520的顶面及侧周面包覆的薄膜状的壳部F521构成。壳部F521与桥接部F53也在芯部F520的底面侧相连。壳部F511、壳部F521及桥接部F53由前述的软磁性材料(坡莫合金)构成。芯部F510及芯部F520由前述的绝缘树脂构成。

通过磁场变向体F5，将作用于MI元件M1的外部磁场如图6A及图6B所示的磁感应线那样变向。具体而言，磁敏线W1的延伸方向(X方向)的外部磁场分量(延伸分量)如图6A所示仅其一部分向磁敏线W1导入而其大部分经由右侧变向部F52、桥接部F53及左侧变向部F51而绕过磁敏线W1。

另一方面，磁敏线W1的正交方向(Z方向)的外部磁场分量(正交分量)如图6B所示，在由桥接部F53集磁之后，向左侧变向部F51和右侧变向部F52分支，从左侧变向部F51和右侧变向部F52的上端面侧(桥接部F53的相反面侧)向磁敏线W1导入。并且，向磁敏线W1的延伸方向变向后的正交分量的一部分由MI元件M1检测。

左侧变向部F51与右侧变向部F52关于磁敏线W1的中央而对称地配置，并且以相同的大小呈对称形状。因此，经由左侧变向部F51和右侧变向部F52向磁敏线W1导入的正交分量的各变向分量也分别成为对称(相反朝向且大小相等)。

因此，在本实施例中，也与第一实施例的情况同样，基于从MI元件M1得到的输出V11与输出V12之和能够进行外部磁场的X分量的检测，而且基于输出V11与输出V12之差能够进行外部磁场的Z分量的检测。但是，在本实施例的情况下，原来的外部磁场的延伸分量和正交分量的各自的一部分由磁场变向体F5变向而向磁敏线W1引导。因此，由左侧线圈部C11和右侧线圈部C12而得到的各自的输出(V11+V12与V11-V12)的水平之差小。其结果是，根据本实施例的MI传感器2，能够以适当的灵敏度且大范围地测定外部磁场的延伸分量和正交分量这两方。

《第三实施例》

第三实施例的MI传感器3的剖视图如图7A所示。而且，示意性地表示成为MI传感器3的主要部分的磁敏线W61、W62、检测线圈C61、C62、磁场变向体F6的配置关系的立体图如图7B所示。将图7A及图7B汇总而适当称为图7。

MI传感器3是相对于MI传感器2而将磁场变向体F5变更为磁场变向体F6并将MI元件M1变更为MI元件M61、M62的结构。MI元件M61具有磁敏线W61和卷绕于其周围的检测线圈C61，MI元件M62具有磁敏线W62和卷绕于其周围的检测线圈C62。检测线圈C61和检测线圈C62分别对应于MI元件M1的左侧线圈部C11和右侧线圈部C12，但是它们在中途未被分割而在磁敏线W61和磁敏线W62的周围分别独立地形成。

磁场变向体F6具有板状的桥接体F63(扩大部或集磁部)、从桥接体F63的左端角部直立的角柱状的第一变向体F61、从桥接体F63的右端角部直立的角柱状的第二变向体F62。第一变向部F61由芯部F610(图示省略)和将芯部F610的顶面及侧周面包覆的薄膜状的壳部F611(图示省略)构成。壳部F611与桥接部F63在芯部F610的底面侧相连。第二变向部F62由芯部F620和将芯部F620的顶面及侧周面包覆的薄膜状的壳部F621构成。壳部F621与桥接部F63在芯部F620的底面侧相连。壳部F611、壳部F621及桥接部F63由前述的软磁性材料(坡莫合金)构成。芯部F610及芯部F620由前述的绝缘树脂构成。

通过磁场变向体F6将磁敏线W61、W62的周围的外部磁场分布(磁感应线)变向，但是变向方式与磁场变向体F5的情况稍有不同。具体而言，首先，将磁敏线W61、W62的延伸方向(X方向)的外部磁场分量(延伸分量)变向，将其一部分向磁敏线W61、W62导入。接下来，正交方向(Z方向)的外部磁场分量(正交分量)由桥接体F63集磁，向第一变向体F61和第二变向体F62分支(收敛)，从它们的上端面侧向磁敏线W61、W62的中央附近变向。该变向磁场分量(H)的进而一部分(Hx)向磁敏线W61、W62导入。

在此，在本实施例的情况下，第一变向体F61和第二变向体F62分别仅配置于磁敏线W61、W62的各一端侧。因此，例如，在磁敏线W62，如图7A所示，在一端侧形成S极，在其他端侧形成N极，在其中途未形成磁极，形成在磁敏线W62上的磁极间距离变长。相对于此，如MI传感器2那样在磁敏线W1的两端存在左侧变向部F51和右侧变向部F52的情况下，例如，在磁敏线W1的两端形成S极，在它们的中间形成N极，磁极间距离缩短。

因此，MI传感器3的作用于磁敏线W61、W62的退磁场的影响减少，与MI传感器2相比容易成为高灵敏度。此外，MI传感器3将并列设置的一对磁敏线和检测线圈作为1组，因此能更高灵敏度地进行外部磁场的测定。

需要说明的是，MI元件M61、第一变向体F61及MI元件M62、第二变向体F62绕桥接体F63的中心轴成为对称的配置及形态。因此，在MI传感器3中，也通过与MI传感器2的情况同样的运算方法，能够检测外部磁场的延伸分量及正交分量。

标号说明

1 MI传感器(磁检测装置)

M1 MI元件

W1 磁敏线

C1 检测线圈

C11 左侧线圈部

C12 右侧线圈部

F1 磁场变向体(磁场变向体)

F10 芯部

F11 壳部

S 电路基板(基板)。

Claims (6)

1.一种磁检测装置，具备：

基板；

磁阻抗元件，配置于该基板，具有对延伸方向的外部磁场分量进行感应的磁敏线和环绕该磁敏线的检测线圈，该磁阻抗元件称为“MI元件”；及

磁场变向体，至少一部分配置在该基板上或该基板内，对该磁敏线的周围的外部磁场进行变向，

所述磁检测装置的特征在于，

所述磁场变向体具有：

由非磁性材料构成的芯部；及

将该芯部的至少一部分的外侧覆盖的由软磁性材料构成的壳部。

2.根据权利要求1所述的磁检测装置，其中，

所述芯部是沿着与所述磁敏线正交的方向延伸的柱状或圆锥状，

所述壳部的至少一部分形成于作为该芯部的该磁敏线侧的端面的顶面。

3.根据权利要求1或2所述的磁检测装置，其中，

所述检测线圈由沿着所述磁敏线并存的左侧线圈部和右侧线圈部构成，

所述磁场变向体配置在该左侧线圈部与该右侧线圈部的中间上。

4.根据权利要求1或2所述的磁检测装置，其中，

所述检测线圈由沿着所述磁敏线并存的左侧线圈部和右侧线圈部构成，

所述磁场变向体具有靠近该左侧线圈部侧配置的左侧变向部和靠近该右侧线圈部侧配置的右侧变向部。

5.根据权利要求1或2所述的磁检测装置，其中，

所述磁敏线由平行配置的第一线材和第二线材构成，

所述检测线圈由环绕该第一线材的第一线圈和环绕该第二线材的第二线圈构成，

所述磁场变向体具有靠近该第一线材的一端部侧配置的第一变向体和靠近该第二线材的其他端部侧配置的第二变向体。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的磁检测装置，其中，

所述磁场变向体的壳部关于单个或多个所述MI元件而对称地形成。