JP2004151008A - Ｍｉセンサ、ｍｉセンサ用のｉｃチップおよびそのｍｉセンサを備えた電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化が可能でかつ高感度なＭＩセンサ、ＭＩセンサ用のＩＣチップおよびそのＭＩセンサを備えた電子装置を提供する。
【解決手段】１軸のＭＩ素子１２が接続されるＭＩセンサ用のＩＣチップ１３において、ＭＩ素子１２に接続される励磁電流用電極１６をＭＩ素子１２に面するＩＣチップの辺ＡＢの近傍に配置し、スイッチング回路２４に電源電圧を供給する電源電極１８Ａをその辺と対向する辺ＣＤの近傍に配置する。さらにスイッチング回路２４を励磁電流用電極１６の近傍に配置しても良い。
【選択図】 図５
【解決手段】１軸のＭＩ素子１２が接続されるＭＩセンサ用のＩＣチップ１３において、ＭＩ素子１２に接続される励磁電流用電極１６をＭＩ素子１２に面するＩＣチップの辺ＡＢの近傍に配置し、スイッチング回路２４に電源電圧を供給する電源電極１８Ａをその辺と対向する辺ＣＤの近傍に配置する。さらにスイッチング回路２４を励磁電流用電極１６の近傍に配置しても良い。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微弱な磁場を検知可能なＭＩ素子を備えたＭＩセンサ、そのＭＩセンサの主要部であるＩＣチップ、さらにそのＭＩセンサを備えた電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録分野における磁気記録密度の向上の原動力として、再生用磁気ヘッドの感磁素子に磁気抵抗効果型素子（ＭＲ素子）の採用が挙げられる。さらにＭＲ素子は感度を向上させた巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ素子へと発展され、磁場検出感度の飛躍的向上が達成されている。ＧＭＲ素子は外部からの印可された磁場の方向に応じて軟磁性膜であるフリー層の磁化方向が変化し、磁化固定層の磁化とのなす角度に応じて、これらの層を流れる電子のスピンが通過可能な量が変化する現象すなわちスピンエレクトロニクスの現象を利用したものである。ＧＭＲ素子は１０μｍにまで小型化可能という特長を有しているが、磁場検出限界はおおよそ０．０１Ｏｅであり、更なる感度向上の検討が行われている。
【０００３】
一方、磁気センサとして、磁気インピーダンス効果（ＭＩ効果）を利用したＭＩ素子が提案されている。ＭＩ素子は、軟磁性体よりなるアモルファスワイヤに高周波あるいはパルス状の電流を印加して表皮効果を発生させ、アモルファスワイヤの長手方向に印可されている外部磁場との作用で、アモルファスワイヤの透磁率の変化によりインピーダンスが変化し、アモルファスワイヤに巻回されている検知コイルに検知信号として誘導される現象を利用して外部磁場を検出するものである。ＭＩ素子の特長は、（１）磁場検出限界が１μＯｅであり高感度であること、（２）短パルス電流を使用するので低消費電力であることである。ＭＩ素子はこれらの特長を生かして多方面の用途に実用化が検討されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１７６９３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＭＩ素子は、アモルファスワイヤに印可するパルス状の電流の電流値が高い程、より理想的な方形波である程、磁場の検出感度が向上する。しかし、かかる電流は比較的大電流の方形波ゆえノイズが発生し、信号対雑音比を低下させてしまい、逆に検出感度を低下させるという問題を生ずる。特にＭＩ素子にパルス状の電流を供給する電子回路をＩＣチップ化すると、高密度に集積されているのでノイズの影響を受け易い。例えば、パルス状の電流に起因する電磁波の放射、あるいはＩＣチップの電源線又は接地線を介して、ＭＩ素子からの検知信号を処理する検知回路等の信号に重畳され、実際の検知信号に重畳され、精度良く磁場を検出できないという問題を生ずる。
【０００６】
他方、かかるノイズの影響を回避するためにＩＣチップの大きさを拡大して、かかるノイズの影響を低減することも可能であるがＭＩセンサの小型化が困難になる。
【０００７】
したがって、本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、小型化かつ信号対雑音比の向上可能なＭＩセンサ、ＭＩセンサ用のＩＣチップおよびそのＭＩセンサを備えた電子装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の如く、外部磁場を検知するＭＩ素子からの検知信号が供給され、四角形状のＭＩセンサ用のＩＣチップであって、前記ＭＩ素子を接続するＭＩ素子接続用電極と、パルス状の信号によって制御され、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、前記電流供給用スイッチング手段に電源電圧を供給する第１の電源電圧供給用電極とを有し、前記ＭＩ素子接続用電極が当該ＩＣチップの第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第１の電源電圧供給用電極が前記第１の辺と反対側の第２の辺の近傍に設けられるＭＩセンサ用のＩＣチップが提供される。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、励磁電流はパルス状であるため高周波のノイズを電磁波あるいはＩＣチップ内の近接する配線に誘導される形で、他の回路に影響を及ぼす。ＩＣチップの第１の辺の近傍に電流供給用スイッチング手段から供給される励磁電流をＩＣチップより取り出してＭＩ素子に供給するためのＭＩ素子接続用電極が設けられ、第１の辺の反対側の第２の辺の近傍に電流供給用スイッチング手段に電源電圧を供給する第１の電源電圧供給用電極が設けられており、励磁電流が流れるＭＩ素子接続用電極と第１の電源電圧供給用電極とが離隔されているので、上記ノイズが第１の電源電圧供給用電極に接続された他の回路の信号に重畳することを抑制することができ、磁場検出の信号対雑音比を向上することができる。
【００１０】
請求項２に記載の如く、請求項１記載のＭＩセンサ用のＩＣチップにおいて、１つのＭＩ素子に接続され、前記ＭＩ素子接続用電極と、電流供給用スイッチング手段と、第１の電源電圧供給用電極とがほぼ直線状に配置されている。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、ＩＣチップの第１の辺の近傍にＭＩ素子接続用電極が設けられ、第１の辺の反対側の第２の辺の第１の電源電圧供給用電極が設けられ、さらに、ＭＩ素子接続用電極と電流供給用スイッチング手段と第１の電源電圧供給用電極とがほぼ直線状に配置されている。したがって、これらの励磁電流を生成・供給する回路及び電極をＩＣチップ内でブロック化することができるので、ＩＣチップ内の他の回路に与えるノイズの影響を抑制することができる。また、ＩＣチップの配置効率及び面積効率を向上することができる。
【００１２】
請求項３に記載の如く、請求項１または２記載のＭＩセンサ用のＩＣチップにおいて、ＭＩ素子からの検知信号が供給される検知信号用電極と、前記検知信号用電極を介して前記検知信号が供給され、該検知信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段に電源電圧を供給する第２の電源電圧供給用電極とを有し、前記検知信号用電極が前記第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第２の電源電圧供給用電極が前記第２の辺の近傍に設けられる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、信号処理手段に接続される電源電圧が第２の電源電圧供給用電極を介して供給されている。したがって、励磁電流によりノイズが電源線を介して伝導することを防止し、かかるノイズが信号処理手段を流れる信号に重畳されることをさらに抑制できる。その結果、磁場検出の信号対雑音比を向上することができる。
【００１４】
また、第１の辺にＭＩ素子接続用電極に加え検知信号用電極が配置されている。これらの電極はＭＩ素子に接続するためのもので、１つの辺に配置することで、ＭＩ素子への接続を容易化し、その配線長を短小化することが可能である。一方、第１の辺とは反対側の第２の辺に、第１の電源電圧供給用電極と第２の電源電圧供給用電極とが配置されているので、ＩＣチップが実装されるケース等への配線を容易化し、さらにＩＣチップの配置効率及び面積効率を向上することができる。
【００１５】
請求項４に記載の如く、請求項３記載のＭＩセンサ用のＩＣチップにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給される。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には異なる電源から供給され、電源電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが電源線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００１７】
請求項５に記載の如く、請求項３または４記載のＭＩセンサ用のＩＣチップにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されている。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、接地電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが接地線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００１９】
請求項６に記載の如く、外部磁場を検知するＭＩ素子からの検知信号が供給され、四角形状のＭＩセンサ用のＩＣチップであって、パルス状の信号によって制御され、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、ＭＩ素子からの検知信号が供給され該検知信号を処理する信号処理手段とを有し、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給されるＭＩセンサ用のＩＣチップが提供される。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には異なる電源から供給され、電源電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが電源線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００２１】
請求項７に記載の如く、請求項６記載のＭＩセンサ用のＩＣチップにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されている。
【００２２】
請求項７記載の発明によれば、接地電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが接地線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００２３】
請求項８に記載の如く、外部磁場を検知するＭＩ素子と、前記ＭＩ素子からの検知信号が供給される四角形状のＩＣチップと、よりなるＭＩセンサであって、前記ＩＣチップは、前記ＭＩ素子を接続するＭＩ素子接続用電極と、パルス状の信号によって制御され、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、前記電流供給用スイッチング手段に電源電圧を供給する第１の電源電圧供給用電極とを有し、前記ＭＩ素子接続用電極がＭＩ素子に面する前記ＩＣチップの第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第１の電源電圧供給用電極が前記第１の辺と反対側の第２の辺の近傍に設けられるＭＩセンサが提供される。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば、ＭＩ素子に面する第１の辺の近傍に電流供給用スイッチング手段から供給される励磁電流をＩＣチップより取り出してＭＩ素子に供給するためのＭＩ素子接続用電極が設けられ、第１の辺の反対側の第２の辺の近傍に電流供給用スイッチング手段に電源電圧を供給する第１の電源電圧供給用電極が設けられており、励磁電流が流れるＭＩ素子接続用電極と第１の電源電圧供給用電極とが離隔されているので、励磁電流によるノイズが第１の電源電圧供給用電極に接続された他の回路の信号に重畳することを抑制することができ、ＭＩセンサの磁場検出の信号対雑音比を向上することができる。
【００２５】
請求項９に記載の如く、請求項８記載のＭＩセンサにおいて、１つのＭＩ素子に接続され、前記ＭＩ素子接続用電極と、電流供給用スイッチング手段と、第１の電源電圧供給用電極とがほぼ直線状に配置されている。
【００２６】
請求項９記載の発明によれば、ＭＩ素子に面する第１の辺の近傍にＭＩ素子接続用電極が設けられ、第１の辺の反対側の第２の辺の第１の電源電圧供給用電極が設けられ、さらに、ＭＩ素子接続用電極と電流供給用スイッチング手段と第１の電源電圧供給用電極とがほぼ直線状に配置されている。したがって、ＭＩ素子とＭＩ素子接続用電極との距離を短小化してノイズの放射を抑制することができると共に、励磁電流を生成・供給する回路及び電極をＩＣチップ内でブロック化することができるのでＩＣチップ内の他の回路に与えるノイズの影響を抑制することができる。その結果、ＭＩセンサの磁場検出の信号対雑音比を向上することができる。
【００２７】
請求項１０に記載の如く、請求項９記載のＭＩセンサにおいて、ＭＩ素子からの検知信号が供給される検知信号用電極と、前記検知信号用電極を介して前記検知信号が供給され、該検知信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段に電源電圧を供給する第２の電源電圧供給用電極とを有し、前記検知信号用電極が前記第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第２の電源電圧供給用電極が前記第２の辺の近傍に設けられる。
【００２８】
請求項１０記載の発明によれば、ＭＩ素子に面する第１の辺にＭＩ素子接続用電極に加え検知信号用電極が配置されている。したがって、ＭＩ素子への接続を容易化し、その配線長を短小化することが可能であるので、励磁電流により放射されたノイズの影響を抑制することができる。一方、第１の辺とは反対側の第２の辺に、第１の電源電圧供給用電極と第２の電源電圧供給用電極とが配置されているので、ＩＣチップが実装されるケース等への配線を容易化し、さらにＩＣチップの配置効率及び面積効率を向上することができるのでＭＩセンサを小型化することができる。
【００２９】
請求項１１に記載の如く、請求項１０記載のＭＩセンサにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給される。
【００３０】
請求項１１記載の発明によれば、電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には異なる電源から供給され、電源電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが電源線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００３１】
請求項１２に記載の如く、請求項１０または１１記載のＭＩセンサにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されている。
【００３２】
請求項１２記載の発明によれば、接地電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが接地線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００３３】
請求項１３に記載の如く、外部磁場を検知するＭＩ素子と、前記ＭＩ素子からの検知信号が供給される四角形状のＩＣチップと、よりなるＭＩセンサであって、前記ＩＣチップは、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、ＭＩ素子からの検知信号が供給され該検知信号を処理する信号処理手段とを有し、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給されるＭＩセンサが提供される。
【００３４】
請求項１３記載の発明によれば、電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には異なる電源から供給され、電源電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが電源線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００３５】
請求項１４に記載の如く、請求項１３記載のＭＩセンサにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されている。
【００３６】
請求項１４記載の発明によれば、接地電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが接地線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００３７】
請求項１５に記載の如く、請求項８〜１４のうち、いずれか一項記載のＭＩセンサを備えた電子装置が提供される。
【００３８】
請求項１５記載の発明によれば、請求項８〜１４のいずれかのＭＩセンサを備えているので、電子装置の小型化が可能であると共に磁場検出の信号対雑音比の向上が可能である。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態のＭＩセンサの斜視図である。図１を参照するに、本実施の形態のＭＩセンサ１０は、セラミック、ガラス、プラスチック、シリコン等よりなるケース１１と、ケース１１の主面と平行にケース１１内に配設された１つの磁気インピーダンス素子（以下「ＭＩ素子」と呼ぶ。）１２と、ＭＩ素子１２と接続されケース１１内に配設されたＩＣチップ１３などにより構成されている。このＭＩセンサ１０は、ＩＣチップ１３より励磁電流がＭＩ素子１２に供給され、磁気インピーダンス効果により外部磁場の大きさに対応した検知信号がＭＩ素子１２に誘導され、ＩＣチップ１３がその検知信号を処理して外部磁場の大きさに対応した出力信号を出力するものである。
【００４１】
ケース１１には、中心にＩＣチップ１３を収納する四角形の凹部が形成されており、またＭＩ素子１２が収納される長さ約４ｍｍ、幅数ｍｍ程度の凹部が形成されている。また、周辺部の上面にはケース電極１４が設けられ、ワイヤ１５などによりＩＣチップ１３との接続や、外部との信号の送受信を行う端子に接続されるようになっている。
【００４２】
ＩＣチップ１３は後述する回路を有するＣＭＯＳまたはバイポーラＩＣ等により構成されている。ＩＣチップ１３の表面のＭＩ素子１２側の辺の近傍には、ＭＩ素子１２との接続をするための励磁電流用電極１６、励磁電流用グランド電極１６Ｇ、及び検知信号用電極１７が設けられている。また、ＩＣチップ１３の表面のＭＩ素子１２とは反対側の辺の近傍には、電源電圧が供給される電源電極１８や、出力信号を外部のＭＰＵ等に供給するための出力用電極２０、接地電位のためのグランド電極１９が設けられている。ＩＣチップ１３は、励磁電流用電極１６を介してＭＩ素子１２のアモルファスワイヤ（図２において示す）にパルス状の励磁電流を供給し、また、検知コイル（図２において示す）に誘導される外部磁場の大きさに対応する検知信号が検知信号用電極１７を介して供給され、後述する回路により外部磁場に相当する検出信号が出力される。
【００４３】
図２は、ＭＩ素子の一例を示す斜視図である。ＭＩ素子１２は、アモルファスワイヤ４１と、そのアモルファスワイヤ４１を巻回するように形成された検知コイル４２と、アモルファスワイヤ４１に接続されＩＣチップ１３より励磁電流を供給するための端子４３などにより構成され、例えばおおよそ長さ４ｍｍ、幅１ｍｍ、高さ０．３ｍｍの形状を有する。ＭＩ素子１２は、磁気インピーダンス効果により、外部磁場のアモルファスワイヤの長手方向の成分の大きさを検出することが可能である。すなわち、図１に示すＭＩ素子１２の長手方向であるＹ方向の磁場成分のみを検出可能である。
【００４４】
具体的には、アモルファスワイヤ４１は長さ約２ｍｍ、直径数十μｍの軟磁性のアモルファス磁性体から構成されている。アモルファス磁性体は、例えば、ＦｅＢ、ＣｏＢ，ＦｅＮｉＳｉＢ、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＣｏＳｉＢを用いることができ、検知コイルに誘起される検知信号の線形性の点より、印可される外部磁場が数Ｏｅ以下において磁歪を示さない材料或いは線引き後の材料が好ましい。なお、アモルファスワイヤ４１に替えて軟磁性薄膜あるいは軟磁性薄体を使用することができるが、軟磁性薄膜あるいは軟磁性薄体の幅方向の反磁場がアモルファスワイヤ４１より大きく、アモルファスワイヤ４１の周回方向の反磁場は０なので、磁場検出感度の点でアモルファスワイヤ４１がより好ましい。なお、アモルファスワイヤ４１に替えて非磁性導体のワイヤを芯材として、その表面を軟磁性材料を１０ｎｍから５μｍの厚さで、電着法、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などにより被覆したものを用いても良い。この場合の軟磁性材料には上述した、ＦｅＢ、ＣｏＢ，ＦｅＮｉＳｉＢ、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＣｏＳｉＢの他、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＦｅＡｌＳｉ等の軟磁性材料を用いることができる。芯剤には例えばＡｌ、Ｃｕ等を用いることができ、アモルファスワイヤを用いた場合より軟磁性材料の選択の範囲が拡大する点で好ましく、また、電極に接続し易い芯材が選択できる点で好ましい。
【００４５】
また、アモルファスワイヤ４１の長さを２ｍｍ以下、さらには１ｍｍ以下にしてもよい。磁気インピーダンス効果の原理により、アモルファスワイヤ４１を短小化しても外部磁場の検出感度は悪化せず、小型化可能な点で好ましい。短小化した場合の問題点はアモルファスワイヤとＡｌなどからなる端子４３とのボンディングがより困難になることであるが、超音波併用熱圧着法により可能である。また、アモルファスワイヤ４１の周回方向に巻回される検知コイル４２は、例えば１０ｔ〜３０ｔである。
【００４６】
次に図３及び図４を参照しながら、本実施の形態のＭＩセンサ１０用のＩＣチップについて詳述する。
【００４７】
図３は、本実施の形態のＭＩセンサの回路図である。また、図４（Ａ）〜（Ｄ）はその波形図である。図３を参照するに、本実施の形態のＩＣチップ１３は、パルス発生回路２１と、バッファ回路２３と、スイッチング回路２４と、検出回路２５と、増幅回路２６と、出力回路２８などにより構成されている。以下各回路について詳述する。
【００４８】
パルス発生回路２１では、２００ｋＨｚ〜１０数ＭＨｚのパルス状あるいは高周波の信号が生成される。具体的には、マルチバイブレータや水晶発振器を用いた発振回路等によりデューティ比約５０％のパルス信号を発生させ、そのパルス信号を積分回路等により遅延させ、例えば、もとの信号と遅延させた信号の反転信号の「ＡＮＤ」をとって、図４（Ａ）に示す例えば１〜３０ｎｓｅｃの時間幅の短いパルスが生成される。本実施の形態ではパルス周期を５００ｋＨｚとした。パルス発生回路２１により生成されたパルス信号はバッファ回路２３に送信される。
【００４９】
バッファ回路２３は、数個〜１０数個の直列に接続されたバッファより構成される。下流のバッファになるほど、より大きな駆動電流を流すことが可能なように、例えばＣＭＯＳ−ＦＥＴのゲート幅とゲート長の積を次第に大きく設定してもよい。スイッチング回路２４の制御部により大きな電流を流すことができる。
【００５０】
スイッチング回路２４では、バッファ回路２３により電流が増幅されたパルス信号が制御部に入力される。スイッチング回路２４は例えばＭＯＳ−ＦＥＴにより構成され、パルス信号がそのゲートに入力される。パルス信号によりこのＭＯＳ−ＦＥＴがターンオンされると、励磁電流がソースから電極を介して電極に接続されたＭＩ素子１２に供給される。ここで励磁電流は、１００ｍＡ〜５００ｍＡの範囲であることが好ましい。１００ｍＡより小さいとＭＩ素子１２の検知コイル４２に十分な出力電圧が誘起されず、信号対雑音比が低下、すなわち磁場検出感度が低下してしまう。また５００ｍＡより大きいとスイッチング時に発生したノイズが他の回路、例えば検出回路２５の検知信号に重畳してしまい、信号対雑音比を低下させてしまう。
【００５１】
さらにスイッチング回路２４の電源線はＩＣチップ１３の表面に設けられている第１電源電極１８Ａに接続され、他の回路、例えば検出回路２５やバッファ回路２３の電源線とは独立に設けられている。さらに、スイッチング回路２４の接地線は、第１グランド電極１９Ａに接続され、他の回路、例えば検出回路２５やバッファ回路２３の接地線とは独立に設けられ、互いに接続されていない。スイッチング回路２４のスイッチング時に発生するノイズが電源線や接地線を伝導して検出回路２５等に混入することを防止できる。なお、上記他の回路の電源線はＩＣチップ１３の表面に設けられている第２電源電極１８Ｂに接続され、接地線は第２グランド電極１９Ｂに接続されている。なお、ここで第１及び第２電源電極１８Ａ、１８Ｂには、ＩＣチップ１３の外部の電源が接続される。第１及び第２電源電極１８Ａ、１８Ｂの各々に対して独立に電源が接続されていても良く、共通の電源が接続されていても良い。少なくともＩＣチップ１３内では電源線を独立に設けることにより、スイッチング回路２４からのノイズが検出回路２５等へ混入することを防止できる。
【００５２】
スイッチング回路２４からの励磁電流は、ＩＣチップ１３の表面に形成された励磁電流用電極１６（図１に示す）に取り出される。励磁電流用電極１６は、スイッチング回路２４に近くかつＭＩ素子１２に近い、例えばＭＩ素子１２に面するＩＣチップ１３の辺に近い程良い。励磁電流は比較的大電流であるので、スイッチング回路２４からＭＩ素子１２までの配線が長すぎると、配線がアンテナとなって電磁波を放射してしまい、信号対雑音比を低下させてしまう。
【００５３】
励磁電流用電極１６にワイヤなどによって接続されたＭＩ素子１２には、パルス状の励磁電流が図２に示すアモルファスワイヤ４１に流れ、ＩＣチップ１３のグランド電極１６Ｇに落とされる。さらに、グランド電極１６Ｇは上述した第１グランド電極１９Ａに接続されている。したがって、他の回路、例えば検出回路２５やバッファ回路２３へのノイズの影響を抑制することができる。なお、励磁電流はＩＣチップ１３のグランド電極１６Ｇの替わりにＩＣチップ１３の外部、例えばＭＩセンサ１０のケース１１上の電極を介して、例えばＭＩセンサ１０が実装されているプリント基板（ＰＣＢ）のグランドに接続されてもよい。
【００５４】
ＭＩ素子１２は、アモルファスワイヤ４１に平行な外部磁場の成分の大きさに応じて、図４（Ｃ）に示すように検知コイル４２の両端に検知信号が誘導される。この検知信号はワイヤ及びＩＣチップ１３の表面に形成された検知信号用電極１７を介して検出回路２５に供給される。
【００５５】
検出回路２５は、ホールド回路３２及び増幅器３３などより構成されている。コンデンサなどにより構成されたホールド回路３２により、図４（Ｄ）に示すように、検知信号のピーク値がホールドされる。なお、図４（Ｄ）中の点線は、図４（Ｃ）に示す検知信号を示す。次いで、増幅器３３ではホールドされた信号を増幅し検出信号として出力される。
【００５６】
増幅回路２６では、検出信号が所望の電圧まで増幅され、ＩＣチップ１３の表面に設けられた出力用電極２０を介してＩＣチップ１３の外部、例えばＭＰＵ等に出力される。また、増幅回路２６にさらに出力回路２８を設け、低インピーダンスの出力信号に変換されてもよい。また、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル信号として出力されも良い。なお、ＭＩセンサ１０が搭載された電子装置では、このＩＣチップ１３の出力信号から、磁場成分を抽出することにより、外部磁場の大きさを求めることができる。
【００５７】
次に、本願の特徴の一つであるＩＣチップを構成する回路の配置について説明する。
【００５８】
図５は、本実施の形態のＩＣチップの回路配置及びＭＩ素子を示す平面図である。図５を参照するに、ＩＣチップ１３には、上述したパルス発生回路２１、バッファ回路２３、スイッチング回路２４、検出回路２５、増幅回路２６、出力回路２８、ＭＩ素子１２に励磁電流を供給する励磁電流用電極１６、励磁電流用グランド電極１６Ｇ、ＭＩ素子１２の検出コイルから検知信号が供給される検知信号用電極１７、ＩＣチップに電源電圧を供給するための電源電極１８Ａ、１８Ｂ、グランド電極１９Ａ、１９Ｂ、及び検出信号を出力する出力用電極２０が配置されている。この回路配置で特徴的なのは、ＭＩ素子に接続される、励磁電流用電極１６、励磁電流用グランド電極１６Ｇ，及び検知信号用電極１７がＭＩ素子に面する辺ＡＢの近傍に配置され、また、電源電圧を供給する電源電極１８Ａ、１８Ｂ及び検出信号をＭＰＵなどに供給する出力用電極２０は、ＭＩ素子１２に面する辺とは反対側のＩＣチップの辺ＣＤの近傍に設けられている。ここで、第１電源電極１８Ａはスイッチング回路２４に接続され、第２電源電極１８Ｂは他の回路、例えばルス発生回路２１、バッファ回路２３、スイッチング回路２４、検出回路２５、増幅回路２６、出力回路２８等に接続されている。このように配置することにより、ＭＩ素子１２に供給される励磁電流から発生するノイズが第２電源電極１８Ｂ及び第２電源電極１８Ｂに接続される電源線を介して検出回路２５等に混入することを防止でき、検出信号等に重畳することを防止できる。
【００５９】
また、さらにスイッチング回路２４に電源電圧を供給する第１電源電極１８Ａと、スイッチング回路２４と、励磁電流用電極１６とをほぼ直線状に配置する。好ましくは例えば図５に示すように辺ＡＢ及び辺ＣＤに挟まれた辺ＡＤに沿って配置する。他の回路へのノイズ混入を防止すると共に、ＩＣチップの面積効率を向上し、ＩＣチップを小型化することができる。
【００６０】
さらに、スイッチング回路２４と励磁電流をＭＩ素子１２に供給する励磁電流用電極１６は近接して配置される。スイッチング回路２４から励磁電流用電極１６までの配線長を可能限り短くし、配線からの電磁波の放射を抑制することができる。
【００６１】
また、励磁電流をＭＩ素子１２に供給するＩＣチップ１３の表面に形成された励磁電流用電極１６は、ＭＩ素子１２に面する辺ＡＢあるいはその付近に辺ＡＢに可能な限り近接して配置される。励磁電流用電極１６からＭＩ素子１２までの配線長を可能限り短くし、配線からの電磁波の放射を抑制することができる。
【００６２】
検知信号用電極１７及び検出回路２５も同様に、ＭＩ素子１２に面する辺ＡＢあるいはその付近に配置される。ＭＩ素子１２の検知信号にノイズが重畳されることを防止する。
【００６３】
以上、１軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサについて説明したが、２軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサについても、電源線及び接地線のアイソレーションを適用できる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の実施の形態の２軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサの斜視図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６５】
図６を参照するに、本実施の形態のＭＩセンサ４０は、ケース１１と、同じ面内で互いに垂直（Ｘ軸とＹ軸とする。）をなしてケース１１内に配設された２つのＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙと、ＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙと接続され、ケース１１内に配設されたＩＣチップ４４などにより構成されている。このＭＩセンサ４０は、ＩＣチップ４４から励磁電流がＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに供給され、磁気インピーダンス効果により外部磁場の大きさに対応した検知信号がＸ軸及びＹ軸のＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに誘導され、ＩＣチップ４４によりその検知信号が処理され、Ｘ軸及びＹ軸方向の外部磁場の大きさに対応した出力信号が出力される。ＭＩセンサ４０は、軸及びＹ軸の外部磁場の大きさを検出することにより、外部磁場の方向を検出することができる。
【００６６】
図７は、図６に示す２軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサ４０の回路図である。図７を参照するに、係るＭＩセンサのＩＣチップ４４は、パルス発生回路２１と、ＸＹ軸切替スイッチ２２と、バッファ回路２３Ｘ、２３Ｙと、スイッチング回路２４Ｘ、２４Ｙと、検出回路２５と、増幅回路２６と、出力回路２８などにより構成されている。この２軸のＭＩ素子用のＩＣチップ４４は、図３に示した１軸のＭＩ素子用のＩＣチップ１３の回路を基本にして、励磁電流をＸ軸及びＹ軸のＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに供給し、ＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに誘導された検知信号を検出するための回路を、Ｘ軸とＹ軸用の２回路としたものである。
【００６７】
そして、ＩＣチップ４４は、Ｘ軸及びＹ軸のＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに励磁電流を流すための回路、すなわちバッファ回路２３、スイッチング回路２４、及び検出回路２５のサンプリング回路３１（後述する）はＸ軸、Ｙ軸独立に、その他の回路はＸ軸、Ｙ軸共通に構成されている。独立した回路部分は、ＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに十分な励磁電流を供給すると共に、互いに離隔して配置されているのでＸ軸用とＹ軸用の信号が互いに干渉してノイズが増大することを回避することができる。また、共通部分の回路、例えばパルス発生回路２１、検出回路２５などは、Ｘ軸用とＹ軸用の信号を共通に生成あるいは処理することにより、Ｘ軸用とＹ軸用の感度差等を低減することができ、また、回路数が低減されるのでＩＣチップ４４の小型化が可能となる。
【００６８】
以下、２軸のＭＩ素子用のＩＣチップ４４について、１軸のＭＩ素子用のＩＣチップ１３と異なる回路およびその動作について説明する。まず、パルス発生回路２１により生成されたパルス信号はＸＹ軸切替スイッチ２２に供給され、ここでパルス信号が振り分けられる。ＸＹ軸切替スイッチ２２では、具体的には外部からＸＹ軸切替信号用電極２７を介して供給されるＸＹ軸切替信号により制御され、パルス信号がＸ軸若しくはＹ軸用のバッファ回路２３Ｘ、２３Ｙに振り分けられる。なお、ＸＹ軸切替信号は、ＩＣチップ４４の外部、例えばＭＩセンサ１０が実装された電子装置のＭＰＵ等から供給され、「Ｌｏｗ」または「Ｈｉｇｈ」のデジタル信号である。例えば、ＸＹ軸切替信号が「Ｈｉｇｈ」のときはＸ軸用のバッファ回路２３Ｘ、「Ｌｏｗ」のときはＹ軸用のバッファ回路２３Ｙにパルス信号が振り分けられるようになっている。
【００６９】
振り分けられたパルス信号はバッファ回路２３Ｘ、２３Ｙを介してスイッチング回路２４Ｘ、２４Ｙの制御部に供給される。スイッチング回路２４Ｘ、２４Ｙでは、パルス信号によりＭＯＳ−ＦＥＴがターンオンされると、励磁電流がソースから励磁電流用電極１６を介してＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙのアモルファスワイヤ４１Ｘ、４１Ｙに供給される。ここで、パルス信号がＸＹ軸切替スイッチ２２で割り振られているため、Ｘ軸及びＹ軸用のアモルファスワイヤ４１Ｘ、４１Ｙに同時に励磁電流が供給されることがない。したがって、スイッチング回路２４Ｘ、２４Ｙのクロストークによる誤動作を防止することができる。
【００７０】
検出回路２５では、Ｘ軸及びＹ軸の検知コイル４２Ｘ、４２Ｙに誘起された検知信号を、パルス信号に同期させたサンプリング回路３１により、検知信号のメインピークをサンプリングしホールド回路により、そのピーク値を保持する。
【００７１】
サンプリング回路３１は、アナログスイッチＳＷＸ、ＳＷＹにより構成されている。Ｘ軸及びＹ軸の検知コイル４２Ｘ、４２Ｙの検知信号に対して、アナログスイッチＳＷＸ、ＳＷＹの制御部に入力され、パルス信号が「Ｈ」のとき、検知信号を透過する。検知信号はバッファ回路２３及びスイッチング回路２４などによりパルス信号に対して遅れが生じているので、パルス信号を遅延回路３０により遅延させ、検知信号の立上がりと同期させる。このような構成により、検知信号のメインピークを透過させることができる。
【００７２】
ホールド回路３２により保持されたピーク値は、１軸用のＩＣチップの回路と同様に、増幅回路２６及び出力回路２８を介して外部に出力される。
【００７３】
２軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサ用のＩＣチップ４４の特徴的な点は、スイッチング回路２４Ｘ、２４Ｙの電源線及び接地線がＩＣチップ４４の他の回路、例えば検出回路２５の電源線及び接地線に対して独立して設けられ、互いに接続されていない点である。上述した１軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサ用のＩＣチップ１３と同様に、スイッチング回路２４によりスイッチング時に発生するノイズが電源線や接地線を伝導して検出回路２５等に混入することを防止できる。
【００７４】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の実施の形態の携帯電話機の一例を示す分解図である。図９は、図８に示す携帯電話機の要部拡大図である。図８及び図９を参照するに、携帯電話機５０は、表示部５１と、操作部５２と、アンテナ５３と、スピーカ５４と、マイク５５と、通信用基板５６と、通信用基板５６に搭載されたＭＩセンサ５８などより構成されている。
【００７５】
ＭＩセンサ５８は、上述した実施の形態の構成を有する。ここでは２軸用のＭＩセンサ５８ＸＹと１軸用のＭＩセンサ５８Ｚを用いている。２軸用のＭＩセンサ５８ＸＹは、２軸用のＩＣチップ５９ＸＹと２つのＭＩ素子６０Ｘ、６０Ｙにより構成され、一方、１軸用のＭＩセンサ５８Ｚは、１軸用のＩＣチップ５９ＺとＭＩ素子６０Ｚより構成され、ＭＩ素子６０ＺがＩＣチップ５９Ｚより分離されて通信用基板５６の凹部に嵌合されて配置されている。通信用基板５６を収納するスペース、特に厚さ方向のスペースが制限されているためである。
【００７６】
２軸用のＭＩセンサ５８ＸＹにより通信用基板５６の面内の２方向（Ｘ軸及びＹ軸方向とする。）の磁場を検出し、１軸用のＭＩセンサ５８Ｚにより通信用基板に垂直方向つまりＺ軸方向の磁場を検出する。これらのＭＩセンサ５８ＸＹ、５８Ｚにより、地磁気の方向に基づいて携帯電話機５０の向いている方位・角度を検出することが可能である。特に、携帯電話機５０を鉛直に立てた状態でほぼ真北あるいは真南を向けた場合、すなわちＺ軸をほぼ真北あるいは真南を向けた場合は、Ｘ軸及びＹ軸の磁場はほぼ０となるがＺ軸のＭＩセンサにより携帯電話機５０の向いている方位・角度を正確に検出することが可能である。
【００７７】
このようにして、携帯電話機５０が受信し表示部５１に表示された現在地付近の地図を、ＭＩセンサにより検出された携帯電話機５０の向いている方位・角度にあわせて、見やすいように表示部５１上で回転させることができる。
【００７８】
なお、２軸及び１軸用のＭＩセンサにより３軸を構成したが、１軸用のＭＩセンサを３個配置して３軸と構成してもよい。
【００７９】
上述したように、本実施の形態のＭＩセンサ５８はＭＩ素子６０Ｘ〜６０ＺをＩＣチップ５９ＸＹ、５９Ｚにより駆動し、外部磁場を検出する。したがって、従来のディスクリートの回路によって構成されているＭＩセンサより小型化可能である。なお、携帯電話機５０の通信機能を有する基本構成自体は周知であり、その詳細な説明は本明細書では省略する。
【００８０】
なお、本実施の形態の電子装置を携帯電話機を一例として説明したが、携帯電話機に限定されるわけではない。例えば、携帯端末機、カーナビゲーション装置等に適用できる。
【００８１】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、本発明によれば、小型化が可能でかつ高感度なＭＩセンサ、ＭＩセンサ用のＩＣチップおよびそのＭＩセンサを備えた電子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＭＩセンサの斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係るＭＩ素子の一例を示す斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係るＭＩセンサの回路図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は図３に示す回路の波形図である。
【図５】第１の実施の形態のＩＣチップの回路配置及びＭＩ素子を示す平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のＭＩセンサの斜視図である。
【図７】第２の実施の形態に係るＭＩセンサの回路図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の携帯電話機の一例を示す分解図である。
【図９】図８に示す携帯電話機の要部拡大図である。
【符号の説明】
１０、４０、５８、５８ＸＹ、５８Ｚ ＭＩセンサ
１１ ケース
１２、１２Ｘ、１２Ｙ、６０Ｘ、６０Ｙ、６０Ｚ ＭＩ素子
１３、４４、５９ＸＹ、５９Ｚ ＩＣチップ
１４ ケース電極
１５ ワイヤ
１６ 励磁電流用電極
１６Ｇ 励磁電流用グランド電極
１７ 検知信号用電極
１８Ａ 第１電源電極
１８Ｂ 第２電源電極
１９Ａ 第１グランド電極
１９Ｂ 第２グランド電極
２０ 出力用電極
２１ パルス発生回路
２２ ＸＹ軸切替スイッチ
２３、２３Ｘ、２３Ｙ バッファ回路
２４、２４Ｘ、２４Ｙ スイッチング回路
２５ 検出回路
２６ 増幅回路
２８ 出力回路
３１ サンプリング回路
４１、４１Ｘ、４１Ｙ アモルファスワイヤ
４２、４２Ｘ、４２Ｙ 検知コイル
４３ 端子
５０ 携帯電話機
【発明の属する技術分野】
本発明は、微弱な磁場を検知可能なＭＩ素子を備えたＭＩセンサ、そのＭＩセンサの主要部であるＩＣチップ、さらにそのＭＩセンサを備えた電子装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録分野における磁気記録密度の向上の原動力として、再生用磁気ヘッドの感磁素子に磁気抵抗効果型素子（ＭＲ素子）の採用が挙げられる。さらにＭＲ素子は感度を向上させた巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ素子へと発展され、磁場検出感度の飛躍的向上が達成されている。ＧＭＲ素子は外部からの印可された磁場の方向に応じて軟磁性膜であるフリー層の磁化方向が変化し、磁化固定層の磁化とのなす角度に応じて、これらの層を流れる電子のスピンが通過可能な量が変化する現象すなわちスピンエレクトロニクスの現象を利用したものである。ＧＭＲ素子は１０μｍにまで小型化可能という特長を有しているが、磁場検出限界はおおよそ０．０１Ｏｅであり、更なる感度向上の検討が行われている。
【０００３】
一方、磁気センサとして、磁気インピーダンス効果（ＭＩ効果）を利用したＭＩ素子が提案されている。ＭＩ素子は、軟磁性体よりなるアモルファスワイヤに高周波あるいはパルス状の電流を印加して表皮効果を発生させ、アモルファスワイヤの長手方向に印可されている外部磁場との作用で、アモルファスワイヤの透磁率の変化によりインピーダンスが変化し、アモルファスワイヤに巻回されている検知コイルに検知信号として誘導される現象を利用して外部磁場を検出するものである。ＭＩ素子の特長は、（１）磁場検出限界が１μＯｅであり高感度であること、（２）短パルス電流を使用するので低消費電力であることである。ＭＩ素子はこれらの特長を生かして多方面の用途に実用化が検討されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１７６９３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＭＩ素子は、アモルファスワイヤに印可するパルス状の電流の電流値が高い程、より理想的な方形波である程、磁場の検出感度が向上する。しかし、かかる電流は比較的大電流の方形波ゆえノイズが発生し、信号対雑音比を低下させてしまい、逆に検出感度を低下させるという問題を生ずる。特にＭＩ素子にパルス状の電流を供給する電子回路をＩＣチップ化すると、高密度に集積されているのでノイズの影響を受け易い。例えば、パルス状の電流に起因する電磁波の放射、あるいはＩＣチップの電源線又は接地線を介して、ＭＩ素子からの検知信号を処理する検知回路等の信号に重畳され、実際の検知信号に重畳され、精度良く磁場を検出できないという問題を生ずる。
【０００６】
他方、かかるノイズの影響を回避するためにＩＣチップの大きさを拡大して、かかるノイズの影響を低減することも可能であるがＭＩセンサの小型化が困難になる。
【０００７】
したがって、本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、小型化かつ信号対雑音比の向上可能なＭＩセンサ、ＭＩセンサ用のＩＣチップおよびそのＭＩセンサを備えた電子装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の如く、外部磁場を検知するＭＩ素子からの検知信号が供給され、四角形状のＭＩセンサ用のＩＣチップであって、前記ＭＩ素子を接続するＭＩ素子接続用電極と、パルス状の信号によって制御され、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、前記電流供給用スイッチング手段に電源電圧を供給する第１の電源電圧供給用電極とを有し、前記ＭＩ素子接続用電極が当該ＩＣチップの第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第１の電源電圧供給用電極が前記第１の辺と反対側の第２の辺の近傍に設けられるＭＩセンサ用のＩＣチップが提供される。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、励磁電流はパルス状であるため高周波のノイズを電磁波あるいはＩＣチップ内の近接する配線に誘導される形で、他の回路に影響を及ぼす。ＩＣチップの第１の辺の近傍に電流供給用スイッチング手段から供給される励磁電流をＩＣチップより取り出してＭＩ素子に供給するためのＭＩ素子接続用電極が設けられ、第１の辺の反対側の第２の辺の近傍に電流供給用スイッチング手段に電源電圧を供給する第１の電源電圧供給用電極が設けられており、励磁電流が流れるＭＩ素子接続用電極と第１の電源電圧供給用電極とが離隔されているので、上記ノイズが第１の電源電圧供給用電極に接続された他の回路の信号に重畳することを抑制することができ、磁場検出の信号対雑音比を向上することができる。
【００１０】
請求項２に記載の如く、請求項１記載のＭＩセンサ用のＩＣチップにおいて、１つのＭＩ素子に接続され、前記ＭＩ素子接続用電極と、電流供給用スイッチング手段と、第１の電源電圧供給用電極とがほぼ直線状に配置されている。
【００１１】
請求項２記載の発明によれば、ＩＣチップの第１の辺の近傍にＭＩ素子接続用電極が設けられ、第１の辺の反対側の第２の辺の第１の電源電圧供給用電極が設けられ、さらに、ＭＩ素子接続用電極と電流供給用スイッチング手段と第１の電源電圧供給用電極とがほぼ直線状に配置されている。したがって、これらの励磁電流を生成・供給する回路及び電極をＩＣチップ内でブロック化することができるので、ＩＣチップ内の他の回路に与えるノイズの影響を抑制することができる。また、ＩＣチップの配置効率及び面積効率を向上することができる。
【００１２】
請求項３に記載の如く、請求項１または２記載のＭＩセンサ用のＩＣチップにおいて、ＭＩ素子からの検知信号が供給される検知信号用電極と、前記検知信号用電極を介して前記検知信号が供給され、該検知信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段に電源電圧を供給する第２の電源電圧供給用電極とを有し、前記検知信号用電極が前記第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第２の電源電圧供給用電極が前記第２の辺の近傍に設けられる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、信号処理手段に接続される電源電圧が第２の電源電圧供給用電極を介して供給されている。したがって、励磁電流によりノイズが電源線を介して伝導することを防止し、かかるノイズが信号処理手段を流れる信号に重畳されることをさらに抑制できる。その結果、磁場検出の信号対雑音比を向上することができる。
【００１４】
また、第１の辺にＭＩ素子接続用電極に加え検知信号用電極が配置されている。これらの電極はＭＩ素子に接続するためのもので、１つの辺に配置することで、ＭＩ素子への接続を容易化し、その配線長を短小化することが可能である。一方、第１の辺とは反対側の第２の辺に、第１の電源電圧供給用電極と第２の電源電圧供給用電極とが配置されているので、ＩＣチップが実装されるケース等への配線を容易化し、さらにＩＣチップの配置効率及び面積効率を向上することができる。
【００１５】
請求項４に記載の如く、請求項３記載のＭＩセンサ用のＩＣチップにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給される。
【００１６】
請求項４記載の発明によれば、電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には異なる電源から供給され、電源電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが電源線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００１７】
請求項５に記載の如く、請求項３または４記載のＭＩセンサ用のＩＣチップにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されている。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、接地電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが接地線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００１９】
請求項６に記載の如く、外部磁場を検知するＭＩ素子からの検知信号が供給され、四角形状のＭＩセンサ用のＩＣチップであって、パルス状の信号によって制御され、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、ＭＩ素子からの検知信号が供給され該検知信号を処理する信号処理手段とを有し、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給されるＭＩセンサ用のＩＣチップが提供される。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には異なる電源から供給され、電源電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが電源線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００２１】
請求項７に記載の如く、請求項６記載のＭＩセンサ用のＩＣチップにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されている。
【００２２】
請求項７記載の発明によれば、接地電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが接地線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００２３】
請求項８に記載の如く、外部磁場を検知するＭＩ素子と、前記ＭＩ素子からの検知信号が供給される四角形状のＩＣチップと、よりなるＭＩセンサであって、前記ＩＣチップは、前記ＭＩ素子を接続するＭＩ素子接続用電極と、パルス状の信号によって制御され、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、前記電流供給用スイッチング手段に電源電圧を供給する第１の電源電圧供給用電極とを有し、前記ＭＩ素子接続用電極がＭＩ素子に面する前記ＩＣチップの第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第１の電源電圧供給用電極が前記第１の辺と反対側の第２の辺の近傍に設けられるＭＩセンサが提供される。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば、ＭＩ素子に面する第１の辺の近傍に電流供給用スイッチング手段から供給される励磁電流をＩＣチップより取り出してＭＩ素子に供給するためのＭＩ素子接続用電極が設けられ、第１の辺の反対側の第２の辺の近傍に電流供給用スイッチング手段に電源電圧を供給する第１の電源電圧供給用電極が設けられており、励磁電流が流れるＭＩ素子接続用電極と第１の電源電圧供給用電極とが離隔されているので、励磁電流によるノイズが第１の電源電圧供給用電極に接続された他の回路の信号に重畳することを抑制することができ、ＭＩセンサの磁場検出の信号対雑音比を向上することができる。
【００２５】
請求項９に記載の如く、請求項８記載のＭＩセンサにおいて、１つのＭＩ素子に接続され、前記ＭＩ素子接続用電極と、電流供給用スイッチング手段と、第１の電源電圧供給用電極とがほぼ直線状に配置されている。
【００２６】
請求項９記載の発明によれば、ＭＩ素子に面する第１の辺の近傍にＭＩ素子接続用電極が設けられ、第１の辺の反対側の第２の辺の第１の電源電圧供給用電極が設けられ、さらに、ＭＩ素子接続用電極と電流供給用スイッチング手段と第１の電源電圧供給用電極とがほぼ直線状に配置されている。したがって、ＭＩ素子とＭＩ素子接続用電極との距離を短小化してノイズの放射を抑制することができると共に、励磁電流を生成・供給する回路及び電極をＩＣチップ内でブロック化することができるのでＩＣチップ内の他の回路に与えるノイズの影響を抑制することができる。その結果、ＭＩセンサの磁場検出の信号対雑音比を向上することができる。
【００２７】
請求項１０に記載の如く、請求項９記載のＭＩセンサにおいて、ＭＩ素子からの検知信号が供給される検知信号用電極と、前記検知信号用電極を介して前記検知信号が供給され、該検知信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段に電源電圧を供給する第２の電源電圧供給用電極とを有し、前記検知信号用電極が前記第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第２の電源電圧供給用電極が前記第２の辺の近傍に設けられる。
【００２８】
請求項１０記載の発明によれば、ＭＩ素子に面する第１の辺にＭＩ素子接続用電極に加え検知信号用電極が配置されている。したがって、ＭＩ素子への接続を容易化し、その配線長を短小化することが可能であるので、励磁電流により放射されたノイズの影響を抑制することができる。一方、第１の辺とは反対側の第２の辺に、第１の電源電圧供給用電極と第２の電源電圧供給用電極とが配置されているので、ＩＣチップが実装されるケース等への配線を容易化し、さらにＩＣチップの配置効率及び面積効率を向上することができるのでＭＩセンサを小型化することができる。
【００２９】
請求項１１に記載の如く、請求項１０記載のＭＩセンサにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給される。
【００３０】
請求項１１記載の発明によれば、電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には異なる電源から供給され、電源電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが電源線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００３１】
請求項１２に記載の如く、請求項１０または１１記載のＭＩセンサにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されている。
【００３２】
請求項１２記載の発明によれば、接地電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが接地線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００３３】
請求項１３に記載の如く、外部磁場を検知するＭＩ素子と、前記ＭＩ素子からの検知信号が供給される四角形状のＩＣチップと、よりなるＭＩセンサであって、前記ＩＣチップは、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、ＭＩ素子からの検知信号が供給され該検知信号を処理する信号処理手段とを有し、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給されるＭＩセンサが提供される。
【００３４】
請求項１３記載の発明によれば、電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には異なる電源から供給され、電源電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが電源線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００３５】
請求項１４に記載の如く、請求項１３記載のＭＩセンサにおいて、前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されている。
【００３６】
請求項１４記載の発明によれば、接地電位が異なっているので、励磁電流によるノイズが接地線を介して伝導することをより完全に防止できる。
【００３７】
請求項１５に記載の如く、請求項８〜１４のうち、いずれか一項記載のＭＩセンサを備えた電子装置が提供される。
【００３８】
請求項１５記載の発明によれば、請求項８〜１４のいずれかのＭＩセンサを備えているので、電子装置の小型化が可能であると共に磁場検出の信号対雑音比の向上が可能である。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態のＭＩセンサの斜視図である。図１を参照するに、本実施の形態のＭＩセンサ１０は、セラミック、ガラス、プラスチック、シリコン等よりなるケース１１と、ケース１１の主面と平行にケース１１内に配設された１つの磁気インピーダンス素子（以下「ＭＩ素子」と呼ぶ。）１２と、ＭＩ素子１２と接続されケース１１内に配設されたＩＣチップ１３などにより構成されている。このＭＩセンサ１０は、ＩＣチップ１３より励磁電流がＭＩ素子１２に供給され、磁気インピーダンス効果により外部磁場の大きさに対応した検知信号がＭＩ素子１２に誘導され、ＩＣチップ１３がその検知信号を処理して外部磁場の大きさに対応した出力信号を出力するものである。
【００４１】
ケース１１には、中心にＩＣチップ１３を収納する四角形の凹部が形成されており、またＭＩ素子１２が収納される長さ約４ｍｍ、幅数ｍｍ程度の凹部が形成されている。また、周辺部の上面にはケース電極１４が設けられ、ワイヤ１５などによりＩＣチップ１３との接続や、外部との信号の送受信を行う端子に接続されるようになっている。
【００４２】
ＩＣチップ１３は後述する回路を有するＣＭＯＳまたはバイポーラＩＣ等により構成されている。ＩＣチップ１３の表面のＭＩ素子１２側の辺の近傍には、ＭＩ素子１２との接続をするための励磁電流用電極１６、励磁電流用グランド電極１６Ｇ、及び検知信号用電極１７が設けられている。また、ＩＣチップ１３の表面のＭＩ素子１２とは反対側の辺の近傍には、電源電圧が供給される電源電極１８や、出力信号を外部のＭＰＵ等に供給するための出力用電極２０、接地電位のためのグランド電極１９が設けられている。ＩＣチップ１３は、励磁電流用電極１６を介してＭＩ素子１２のアモルファスワイヤ（図２において示す）にパルス状の励磁電流を供給し、また、検知コイル（図２において示す）に誘導される外部磁場の大きさに対応する検知信号が検知信号用電極１７を介して供給され、後述する回路により外部磁場に相当する検出信号が出力される。
【００４３】
図２は、ＭＩ素子の一例を示す斜視図である。ＭＩ素子１２は、アモルファスワイヤ４１と、そのアモルファスワイヤ４１を巻回するように形成された検知コイル４２と、アモルファスワイヤ４１に接続されＩＣチップ１３より励磁電流を供給するための端子４３などにより構成され、例えばおおよそ長さ４ｍｍ、幅１ｍｍ、高さ０．３ｍｍの形状を有する。ＭＩ素子１２は、磁気インピーダンス効果により、外部磁場のアモルファスワイヤの長手方向の成分の大きさを検出することが可能である。すなわち、図１に示すＭＩ素子１２の長手方向であるＹ方向の磁場成分のみを検出可能である。
【００４４】
具体的には、アモルファスワイヤ４１は長さ約２ｍｍ、直径数十μｍの軟磁性のアモルファス磁性体から構成されている。アモルファス磁性体は、例えば、ＦｅＢ、ＣｏＢ，ＦｅＮｉＳｉＢ、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＣｏＳｉＢを用いることができ、検知コイルに誘起される検知信号の線形性の点より、印可される外部磁場が数Ｏｅ以下において磁歪を示さない材料或いは線引き後の材料が好ましい。なお、アモルファスワイヤ４１に替えて軟磁性薄膜あるいは軟磁性薄体を使用することができるが、軟磁性薄膜あるいは軟磁性薄体の幅方向の反磁場がアモルファスワイヤ４１より大きく、アモルファスワイヤ４１の周回方向の反磁場は０なので、磁場検出感度の点でアモルファスワイヤ４１がより好ましい。なお、アモルファスワイヤ４１に替えて非磁性導体のワイヤを芯材として、その表面を軟磁性材料を１０ｎｍから５μｍの厚さで、電着法、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法などにより被覆したものを用いても良い。この場合の軟磁性材料には上述した、ＦｅＢ、ＣｏＢ，ＦｅＮｉＳｉＢ、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＣｏＳｉＢの他、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＦｅＡｌＳｉ等の軟磁性材料を用いることができる。芯剤には例えばＡｌ、Ｃｕ等を用いることができ、アモルファスワイヤを用いた場合より軟磁性材料の選択の範囲が拡大する点で好ましく、また、電極に接続し易い芯材が選択できる点で好ましい。
【００４５】
また、アモルファスワイヤ４１の長さを２ｍｍ以下、さらには１ｍｍ以下にしてもよい。磁気インピーダンス効果の原理により、アモルファスワイヤ４１を短小化しても外部磁場の検出感度は悪化せず、小型化可能な点で好ましい。短小化した場合の問題点はアモルファスワイヤとＡｌなどからなる端子４３とのボンディングがより困難になることであるが、超音波併用熱圧着法により可能である。また、アモルファスワイヤ４１の周回方向に巻回される検知コイル４２は、例えば１０ｔ〜３０ｔである。
【００４６】
次に図３及び図４を参照しながら、本実施の形態のＭＩセンサ１０用のＩＣチップについて詳述する。
【００４７】
図３は、本実施の形態のＭＩセンサの回路図である。また、図４（Ａ）〜（Ｄ）はその波形図である。図３を参照するに、本実施の形態のＩＣチップ１３は、パルス発生回路２１と、バッファ回路２３と、スイッチング回路２４と、検出回路２５と、増幅回路２６と、出力回路２８などにより構成されている。以下各回路について詳述する。
【００４８】
パルス発生回路２１では、２００ｋＨｚ〜１０数ＭＨｚのパルス状あるいは高周波の信号が生成される。具体的には、マルチバイブレータや水晶発振器を用いた発振回路等によりデューティ比約５０％のパルス信号を発生させ、そのパルス信号を積分回路等により遅延させ、例えば、もとの信号と遅延させた信号の反転信号の「ＡＮＤ」をとって、図４（Ａ）に示す例えば１〜３０ｎｓｅｃの時間幅の短いパルスが生成される。本実施の形態ではパルス周期を５００ｋＨｚとした。パルス発生回路２１により生成されたパルス信号はバッファ回路２３に送信される。
【００４９】
バッファ回路２３は、数個〜１０数個の直列に接続されたバッファより構成される。下流のバッファになるほど、より大きな駆動電流を流すことが可能なように、例えばＣＭＯＳ−ＦＥＴのゲート幅とゲート長の積を次第に大きく設定してもよい。スイッチング回路２４の制御部により大きな電流を流すことができる。
【００５０】
スイッチング回路２４では、バッファ回路２３により電流が増幅されたパルス信号が制御部に入力される。スイッチング回路２４は例えばＭＯＳ−ＦＥＴにより構成され、パルス信号がそのゲートに入力される。パルス信号によりこのＭＯＳ−ＦＥＴがターンオンされると、励磁電流がソースから電極を介して電極に接続されたＭＩ素子１２に供給される。ここで励磁電流は、１００ｍＡ〜５００ｍＡの範囲であることが好ましい。１００ｍＡより小さいとＭＩ素子１２の検知コイル４２に十分な出力電圧が誘起されず、信号対雑音比が低下、すなわち磁場検出感度が低下してしまう。また５００ｍＡより大きいとスイッチング時に発生したノイズが他の回路、例えば検出回路２５の検知信号に重畳してしまい、信号対雑音比を低下させてしまう。
【００５１】
さらにスイッチング回路２４の電源線はＩＣチップ１３の表面に設けられている第１電源電極１８Ａに接続され、他の回路、例えば検出回路２５やバッファ回路２３の電源線とは独立に設けられている。さらに、スイッチング回路２４の接地線は、第１グランド電極１９Ａに接続され、他の回路、例えば検出回路２５やバッファ回路２３の接地線とは独立に設けられ、互いに接続されていない。スイッチング回路２４のスイッチング時に発生するノイズが電源線や接地線を伝導して検出回路２５等に混入することを防止できる。なお、上記他の回路の電源線はＩＣチップ１３の表面に設けられている第２電源電極１８Ｂに接続され、接地線は第２グランド電極１９Ｂに接続されている。なお、ここで第１及び第２電源電極１８Ａ、１８Ｂには、ＩＣチップ１３の外部の電源が接続される。第１及び第２電源電極１８Ａ、１８Ｂの各々に対して独立に電源が接続されていても良く、共通の電源が接続されていても良い。少なくともＩＣチップ１３内では電源線を独立に設けることにより、スイッチング回路２４からのノイズが検出回路２５等へ混入することを防止できる。
【００５２】
スイッチング回路２４からの励磁電流は、ＩＣチップ１３の表面に形成された励磁電流用電極１６（図１に示す）に取り出される。励磁電流用電極１６は、スイッチング回路２４に近くかつＭＩ素子１２に近い、例えばＭＩ素子１２に面するＩＣチップ１３の辺に近い程良い。励磁電流は比較的大電流であるので、スイッチング回路２４からＭＩ素子１２までの配線が長すぎると、配線がアンテナとなって電磁波を放射してしまい、信号対雑音比を低下させてしまう。
【００５３】
励磁電流用電極１６にワイヤなどによって接続されたＭＩ素子１２には、パルス状の励磁電流が図２に示すアモルファスワイヤ４１に流れ、ＩＣチップ１３のグランド電極１６Ｇに落とされる。さらに、グランド電極１６Ｇは上述した第１グランド電極１９Ａに接続されている。したがって、他の回路、例えば検出回路２５やバッファ回路２３へのノイズの影響を抑制することができる。なお、励磁電流はＩＣチップ１３のグランド電極１６Ｇの替わりにＩＣチップ１３の外部、例えばＭＩセンサ１０のケース１１上の電極を介して、例えばＭＩセンサ１０が実装されているプリント基板（ＰＣＢ）のグランドに接続されてもよい。
【００５４】
ＭＩ素子１２は、アモルファスワイヤ４１に平行な外部磁場の成分の大きさに応じて、図４（Ｃ）に示すように検知コイル４２の両端に検知信号が誘導される。この検知信号はワイヤ及びＩＣチップ１３の表面に形成された検知信号用電極１７を介して検出回路２５に供給される。
【００５５】
検出回路２５は、ホールド回路３２及び増幅器３３などより構成されている。コンデンサなどにより構成されたホールド回路３２により、図４（Ｄ）に示すように、検知信号のピーク値がホールドされる。なお、図４（Ｄ）中の点線は、図４（Ｃ）に示す検知信号を示す。次いで、増幅器３３ではホールドされた信号を増幅し検出信号として出力される。
【００５６】
増幅回路２６では、検出信号が所望の電圧まで増幅され、ＩＣチップ１３の表面に設けられた出力用電極２０を介してＩＣチップ１３の外部、例えばＭＰＵ等に出力される。また、増幅回路２６にさらに出力回路２８を設け、低インピーダンスの出力信号に変換されてもよい。また、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル信号として出力されも良い。なお、ＭＩセンサ１０が搭載された電子装置では、このＩＣチップ１３の出力信号から、磁場成分を抽出することにより、外部磁場の大きさを求めることができる。
【００５７】
次に、本願の特徴の一つであるＩＣチップを構成する回路の配置について説明する。
【００５８】
図５は、本実施の形態のＩＣチップの回路配置及びＭＩ素子を示す平面図である。図５を参照するに、ＩＣチップ１３には、上述したパルス発生回路２１、バッファ回路２３、スイッチング回路２４、検出回路２５、増幅回路２６、出力回路２８、ＭＩ素子１２に励磁電流を供給する励磁電流用電極１６、励磁電流用グランド電極１６Ｇ、ＭＩ素子１２の検出コイルから検知信号が供給される検知信号用電極１７、ＩＣチップに電源電圧を供給するための電源電極１８Ａ、１８Ｂ、グランド電極１９Ａ、１９Ｂ、及び検出信号を出力する出力用電極２０が配置されている。この回路配置で特徴的なのは、ＭＩ素子に接続される、励磁電流用電極１６、励磁電流用グランド電極１６Ｇ，及び検知信号用電極１７がＭＩ素子に面する辺ＡＢの近傍に配置され、また、電源電圧を供給する電源電極１８Ａ、１８Ｂ及び検出信号をＭＰＵなどに供給する出力用電極２０は、ＭＩ素子１２に面する辺とは反対側のＩＣチップの辺ＣＤの近傍に設けられている。ここで、第１電源電極１８Ａはスイッチング回路２４に接続され、第２電源電極１８Ｂは他の回路、例えばルス発生回路２１、バッファ回路２３、スイッチング回路２４、検出回路２５、増幅回路２６、出力回路２８等に接続されている。このように配置することにより、ＭＩ素子１２に供給される励磁電流から発生するノイズが第２電源電極１８Ｂ及び第２電源電極１８Ｂに接続される電源線を介して検出回路２５等に混入することを防止でき、検出信号等に重畳することを防止できる。
【００５９】
また、さらにスイッチング回路２４に電源電圧を供給する第１電源電極１８Ａと、スイッチング回路２４と、励磁電流用電極１６とをほぼ直線状に配置する。好ましくは例えば図５に示すように辺ＡＢ及び辺ＣＤに挟まれた辺ＡＤに沿って配置する。他の回路へのノイズ混入を防止すると共に、ＩＣチップの面積効率を向上し、ＩＣチップを小型化することができる。
【００６０】
さらに、スイッチング回路２４と励磁電流をＭＩ素子１２に供給する励磁電流用電極１６は近接して配置される。スイッチング回路２４から励磁電流用電極１６までの配線長を可能限り短くし、配線からの電磁波の放射を抑制することができる。
【００６１】
また、励磁電流をＭＩ素子１２に供給するＩＣチップ１３の表面に形成された励磁電流用電極１６は、ＭＩ素子１２に面する辺ＡＢあるいはその付近に辺ＡＢに可能な限り近接して配置される。励磁電流用電極１６からＭＩ素子１２までの配線長を可能限り短くし、配線からの電磁波の放射を抑制することができる。
【００６２】
検知信号用電極１７及び検出回路２５も同様に、ＭＩ素子１２に面する辺ＡＢあるいはその付近に配置される。ＭＩ素子１２の検知信号にノイズが重畳されることを防止する。
【００６３】
以上、１軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサについて説明したが、２軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサについても、電源線及び接地線のアイソレーションを適用できる。
【００６４】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の実施の形態の２軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサの斜視図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６５】
図６を参照するに、本実施の形態のＭＩセンサ４０は、ケース１１と、同じ面内で互いに垂直（Ｘ軸とＹ軸とする。）をなしてケース１１内に配設された２つのＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙと、ＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙと接続され、ケース１１内に配設されたＩＣチップ４４などにより構成されている。このＭＩセンサ４０は、ＩＣチップ４４から励磁電流がＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに供給され、磁気インピーダンス効果により外部磁場の大きさに対応した検知信号がＸ軸及びＹ軸のＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに誘導され、ＩＣチップ４４によりその検知信号が処理され、Ｘ軸及びＹ軸方向の外部磁場の大きさに対応した出力信号が出力される。ＭＩセンサ４０は、軸及びＹ軸の外部磁場の大きさを検出することにより、外部磁場の方向を検出することができる。
【００６６】
図７は、図６に示す２軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサ４０の回路図である。図７を参照するに、係るＭＩセンサのＩＣチップ４４は、パルス発生回路２１と、ＸＹ軸切替スイッチ２２と、バッファ回路２３Ｘ、２３Ｙと、スイッチング回路２４Ｘ、２４Ｙと、検出回路２５と、増幅回路２６と、出力回路２８などにより構成されている。この２軸のＭＩ素子用のＩＣチップ４４は、図３に示した１軸のＭＩ素子用のＩＣチップ１３の回路を基本にして、励磁電流をＸ軸及びＹ軸のＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに供給し、ＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに誘導された検知信号を検出するための回路を、Ｘ軸とＹ軸用の２回路としたものである。
【００６７】
そして、ＩＣチップ４４は、Ｘ軸及びＹ軸のＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに励磁電流を流すための回路、すなわちバッファ回路２３、スイッチング回路２４、及び検出回路２５のサンプリング回路３１（後述する）はＸ軸、Ｙ軸独立に、その他の回路はＸ軸、Ｙ軸共通に構成されている。独立した回路部分は、ＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙに十分な励磁電流を供給すると共に、互いに離隔して配置されているのでＸ軸用とＹ軸用の信号が互いに干渉してノイズが増大することを回避することができる。また、共通部分の回路、例えばパルス発生回路２１、検出回路２５などは、Ｘ軸用とＹ軸用の信号を共通に生成あるいは処理することにより、Ｘ軸用とＹ軸用の感度差等を低減することができ、また、回路数が低減されるのでＩＣチップ４４の小型化が可能となる。
【００６８】
以下、２軸のＭＩ素子用のＩＣチップ４４について、１軸のＭＩ素子用のＩＣチップ１３と異なる回路およびその動作について説明する。まず、パルス発生回路２１により生成されたパルス信号はＸＹ軸切替スイッチ２２に供給され、ここでパルス信号が振り分けられる。ＸＹ軸切替スイッチ２２では、具体的には外部からＸＹ軸切替信号用電極２７を介して供給されるＸＹ軸切替信号により制御され、パルス信号がＸ軸若しくはＹ軸用のバッファ回路２３Ｘ、２３Ｙに振り分けられる。なお、ＸＹ軸切替信号は、ＩＣチップ４４の外部、例えばＭＩセンサ１０が実装された電子装置のＭＰＵ等から供給され、「Ｌｏｗ」または「Ｈｉｇｈ」のデジタル信号である。例えば、ＸＹ軸切替信号が「Ｈｉｇｈ」のときはＸ軸用のバッファ回路２３Ｘ、「Ｌｏｗ」のときはＹ軸用のバッファ回路２３Ｙにパルス信号が振り分けられるようになっている。
【００６９】
振り分けられたパルス信号はバッファ回路２３Ｘ、２３Ｙを介してスイッチング回路２４Ｘ、２４Ｙの制御部に供給される。スイッチング回路２４Ｘ、２４Ｙでは、パルス信号によりＭＯＳ−ＦＥＴがターンオンされると、励磁電流がソースから励磁電流用電極１６を介してＭＩ素子１２Ｘ、１２Ｙのアモルファスワイヤ４１Ｘ、４１Ｙに供給される。ここで、パルス信号がＸＹ軸切替スイッチ２２で割り振られているため、Ｘ軸及びＹ軸用のアモルファスワイヤ４１Ｘ、４１Ｙに同時に励磁電流が供給されることがない。したがって、スイッチング回路２４Ｘ、２４Ｙのクロストークによる誤動作を防止することができる。
【００７０】
検出回路２５では、Ｘ軸及びＹ軸の検知コイル４２Ｘ、４２Ｙに誘起された検知信号を、パルス信号に同期させたサンプリング回路３１により、検知信号のメインピークをサンプリングしホールド回路により、そのピーク値を保持する。
【００７１】
サンプリング回路３１は、アナログスイッチＳＷＸ、ＳＷＹにより構成されている。Ｘ軸及びＹ軸の検知コイル４２Ｘ、４２Ｙの検知信号に対して、アナログスイッチＳＷＸ、ＳＷＹの制御部に入力され、パルス信号が「Ｈ」のとき、検知信号を透過する。検知信号はバッファ回路２３及びスイッチング回路２４などによりパルス信号に対して遅れが生じているので、パルス信号を遅延回路３０により遅延させ、検知信号の立上がりと同期させる。このような構成により、検知信号のメインピークを透過させることができる。
【００７２】
ホールド回路３２により保持されたピーク値は、１軸用のＩＣチップの回路と同様に、増幅回路２６及び出力回路２８を介して外部に出力される。
【００７３】
２軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサ用のＩＣチップ４４の特徴的な点は、スイッチング回路２４Ｘ、２４Ｙの電源線及び接地線がＩＣチップ４４の他の回路、例えば検出回路２５の電源線及び接地線に対して独立して設けられ、互いに接続されていない点である。上述した１軸のＭＩ素子を備えたＭＩセンサ用のＩＣチップ１３と同様に、スイッチング回路２４によりスイッチング時に発生するノイズが電源線や接地線を伝導して検出回路２５等に混入することを防止できる。
【００７４】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の実施の形態の携帯電話機の一例を示す分解図である。図９は、図８に示す携帯電話機の要部拡大図である。図８及び図９を参照するに、携帯電話機５０は、表示部５１と、操作部５２と、アンテナ５３と、スピーカ５４と、マイク５５と、通信用基板５６と、通信用基板５６に搭載されたＭＩセンサ５８などより構成されている。
【００７５】
ＭＩセンサ５８は、上述した実施の形態の構成を有する。ここでは２軸用のＭＩセンサ５８ＸＹと１軸用のＭＩセンサ５８Ｚを用いている。２軸用のＭＩセンサ５８ＸＹは、２軸用のＩＣチップ５９ＸＹと２つのＭＩ素子６０Ｘ、６０Ｙにより構成され、一方、１軸用のＭＩセンサ５８Ｚは、１軸用のＩＣチップ５９ＺとＭＩ素子６０Ｚより構成され、ＭＩ素子６０ＺがＩＣチップ５９Ｚより分離されて通信用基板５６の凹部に嵌合されて配置されている。通信用基板５６を収納するスペース、特に厚さ方向のスペースが制限されているためである。
【００７６】
２軸用のＭＩセンサ５８ＸＹにより通信用基板５６の面内の２方向（Ｘ軸及びＹ軸方向とする。）の磁場を検出し、１軸用のＭＩセンサ５８Ｚにより通信用基板に垂直方向つまりＺ軸方向の磁場を検出する。これらのＭＩセンサ５８ＸＹ、５８Ｚにより、地磁気の方向に基づいて携帯電話機５０の向いている方位・角度を検出することが可能である。特に、携帯電話機５０を鉛直に立てた状態でほぼ真北あるいは真南を向けた場合、すなわちＺ軸をほぼ真北あるいは真南を向けた場合は、Ｘ軸及びＹ軸の磁場はほぼ０となるがＺ軸のＭＩセンサにより携帯電話機５０の向いている方位・角度を正確に検出することが可能である。
【００７７】
このようにして、携帯電話機５０が受信し表示部５１に表示された現在地付近の地図を、ＭＩセンサにより検出された携帯電話機５０の向いている方位・角度にあわせて、見やすいように表示部５１上で回転させることができる。
【００７８】
なお、２軸及び１軸用のＭＩセンサにより３軸を構成したが、１軸用のＭＩセンサを３個配置して３軸と構成してもよい。
【００７９】
上述したように、本実施の形態のＭＩセンサ５８はＭＩ素子６０Ｘ〜６０ＺをＩＣチップ５９ＸＹ、５９Ｚにより駆動し、外部磁場を検出する。したがって、従来のディスクリートの回路によって構成されているＭＩセンサより小型化可能である。なお、携帯電話機５０の通信機能を有する基本構成自体は周知であり、その詳細な説明は本明細書では省略する。
【００８０】
なお、本実施の形態の電子装置を携帯電話機を一例として説明したが、携帯電話機に限定されるわけではない。例えば、携帯端末機、カーナビゲーション装置等に適用できる。
【００８１】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上詳述したところから明らかなように、本発明によれば、小型化が可能でかつ高感度なＭＩセンサ、ＭＩセンサ用のＩＣチップおよびそのＭＩセンサを備えた電子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のＭＩセンサの斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係るＭＩ素子の一例を示す斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係るＭＩセンサの回路図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は図３に示す回路の波形図である。
【図５】第１の実施の形態のＩＣチップの回路配置及びＭＩ素子を示す平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のＭＩセンサの斜視図である。
【図７】第２の実施の形態に係るＭＩセンサの回路図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の携帯電話機の一例を示す分解図である。
【図９】図８に示す携帯電話機の要部拡大図である。
【符号の説明】
１０、４０、５８、５８ＸＹ、５８Ｚ ＭＩセンサ
１１ ケース
１２、１２Ｘ、１２Ｙ、６０Ｘ、６０Ｙ、６０Ｚ ＭＩ素子
１３、４４、５９ＸＹ、５９Ｚ ＩＣチップ
１４ ケース電極
１５ ワイヤ
１６ 励磁電流用電極
１６Ｇ 励磁電流用グランド電極
１７ 検知信号用電極
１８Ａ 第１電源電極
１８Ｂ 第２電源電極
１９Ａ 第１グランド電極
１９Ｂ 第２グランド電極
２０ 出力用電極
２１ パルス発生回路
２２ ＸＹ軸切替スイッチ
２３、２３Ｘ、２３Ｙ バッファ回路
２４、２４Ｘ、２４Ｙ スイッチング回路
２５ 検出回路
２６ 増幅回路
２８ 出力回路
３１ サンプリング回路
４１、４１Ｘ、４１Ｙ アモルファスワイヤ
４２、４２Ｘ、４２Ｙ 検知コイル
４３ 端子
５０ 携帯電話機
Claims (15)
- 外部磁場を検知するＭＩ素子からの検知信号が供給され、四角形状のＭＩセンサ用のＩＣチップであって、
前記ＭＩ素子を接続するＭＩ素子接続用電極と、
パルス状の信号によって制御され、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、
前記電流供給用スイッチング手段に電源電圧を供給する第１の電源電圧供給用電極とを有し、
前記ＭＩ素子接続用電極が当該ＩＣチップの第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第１の電源電圧供給用電極が前記第１の辺と反対側の第２の辺の近傍に設けられることを特徴とするＭＩセンサ用のＩＣチップ。 - １つのＭＩ素子に接続され、
前記ＭＩ素子接続用電極と、電流供給用スイッチング手段と、第１の電源電圧供給用電極とがほぼ直線状に配置されていることを特徴とする請求項１記載のＭＩセンサ用のＩＣチップ。 - ＭＩ素子からの検知信号が供給される検知信号用電極と、
前記検知信号用電極を介して前記検知信号が供給され、該検知信号を処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段に電源電圧を供給する第２の電源電圧供給用電極とを有し、前記検知信号用電極が前記第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第２の電源電圧供給用電極が前記第２の辺の近傍に設けられることを特徴とする請求項１または２記載のＭＩセンサ用のＩＣチップ。 - 前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給されることを特徴とする請求項３記載のＭＩセンサ用のＩＣチップ。
- 前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されていることを特徴とする請求項３または４記載のＭＩセンサ用のＩＣチップ。
- 外部磁場を検知するＭＩ素子からの検知信号が供給され、四角形状のＭＩセンサ用のＩＣチップであって、
パルス状の信号によって制御され、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、
前記ＭＩ素子からの検知信号が供給され該検知信号を処理する信号処理手段とを有し、
前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給されることを特徴とするＭＩセンサ用のＩＣチップ。 - 前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されていることを特徴とする請求項６記載のＭＩセンサ用のＩＣチップ。
- 外部磁場を検知するＭＩ素子と、前記ＭＩ素子からの検知信号が供給される四角形状のＩＣチップと、よりなるＭＩセンサであって、
前記ＩＣチップは、前記ＭＩ素子を接続するＭＩ素子接続用電極と、パルス状の信号によって制御され、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、
前記電流供給用スイッチング手段に電源電圧を供給する第１の電源電圧供給用電極とを有し、
前記ＭＩ素子接続用電極がＭＩ素子に面する前記ＩＣチップの第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第１の電源電圧供給用電極が前記第１の辺と反対側の第２の辺の近傍に設けられることを特徴とするＭＩセンサ。 - １つのＭＩ素子に接続され、
前記ＭＩ素子接続用電極と、電流供給用スイッチング手段と、第１の電源電圧供給用電極とがほぼ直線状に配置されていることを特徴とする請求項８記載のＭＩセンサ。 - ＭＩ素子からの検知信号が供給される検知信号用電極と、前記検知信号用電極を介して前記検知信号が供給され、該検知信号を処理する信号処理手段と、
前記信号処理手段に電源電圧を供給する第２の電源電圧供給用電極とを有し、前記検知信号用電極が前記第１の辺の近傍に設けられると共に、前記第２の電源電圧供給用電極が前記第２の辺の近傍に設けられることを特徴とする請求項９記載のＭＩセンサ。 - 前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給されることを特徴とする請求項１０記載のＭＩセンサ。
- 前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されていることを特徴とする請求項１０または１１記載のＭＩセンサ。
- 外部磁場を検知するＭＩ素子と、前記ＭＩ素子からの検知信号が供給される四角形状のＩＣチップと、よりなるＭＩセンサであって、
前記ＩＣチップは、前記ＭＩ素子にＭＩ素子接続用電極を介してパルス状の励磁電流を供給する電流供給用スイッチング手段と、ＭＩ素子からの検知信号が供給され該検知信号を処理する信号処理手段とを有し、
前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段には、異なる電源線を介して電源電圧が供給されることを特徴とするＭＩセンサ。 - 前記電流供給用スイッチング手段と信号処理手段とは、異なる接地線が接続されていることを特徴とする請求項１３記載のＭＩセンサ。
- 請求項８〜１４のうち、いずれか一項記載のＭＩセンサを備えた電子装置。
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