JP4415159B2 - 磁気センサに用いるピックアップコイル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサに用いるピックアップコイルに関するものであり、より詳細には、厚膜または薄膜または板状感磁素子に対して用いるに適した平板型ピックアップコイルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
磁気抵抗素子、ホール素子、大バルクハウゼンジャンプを起こしうる磁性素子、超電導素子等の感磁素子を利用した種々な磁気センサが開発され使用されてきている。従来、この種の磁気センサとして、薄型化等の要請から、厚膜または薄膜または平板状感磁素子に対して平板状コイルを組み合わせるようにしたものがある。添付図面の図6は、このような従来の平板状ピックアップコイルの代表例の構造を示すイメージ図である。
【0003】
この図6のイメージ図に示すように、この従来の平板状ピックアップコイル20は、平板状の感磁素子10を取り囲むように導体を巻回してなるものであった。そして、このような従来構成にあっては、具体的構造として、図7に断面図にて示すように、基板30上に先ずピックアップコイル20の下側巻回辺部を構成する導体部21を形成し、その上に絶縁層31を形成されに、その上に感磁素子層10を形成し、さらに、その上に絶縁層32を形成し、その絶縁層32の上にピックアップコイル20の上側巻回辺部を構成する導体部22を形成するようにしている。そして、下側の導体部21と上側導体部22とは、ピックアップコイル20を形成するように感磁素子層10の前後の側において互いにスルーホール23にて接続されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したような従来構造では、ピックアップコイルの1巻回につき2つのスルーホールが必要となり、ピックアップコイルの巻回数が増せば増す程、膨大な数のスルーホールを形成して表面と裏面の導体部を結線しなければならず、極めて不経済である。また、ファインピッチ化についても限界が低い。さらにまた、ピックアップコイルの巻回数を増すために、二重、三重および多重に導体部を積層する場合には、さらに形成しなければならないスルーホールの数が増大し、コスト増が著しいものとなってしまう。さらにまた、歩留まりにも難があった。
【0005】
また、実際の製造においては、図8の断面図に若干誇張して例示するように、基板30上に形成したコイルの導体部21の凹凸がこの導体部21を覆う絶縁層31に反映してこの絶縁層31の上面にも同じく凹凸が生じ、そして、絶縁層31上に形成する磁性層(感磁素子)10にも同じく凹凸が生じてしまい、磁性層(感磁素子)の磁気特性が安定しないという問題があった。一方、このような問題を避けるために、絶縁層31に生じる凹凸を除くための平面化処理を施すと、それだけコスト増となってしまうという問題があった。
【0006】
本発明の目的は、前述したような従来技術の問題点を解消しうるような磁気センサに用いるピックアップコイルを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの観点によれば、磁気センサに用いるピックアップコイルにおいて、感磁素子による磁界変化を検出するコイル部を備え、該コイル部は、平面上に導体を渦巻き状に形成した平面渦巻き導体部分を有しており、前記感磁素子は、前記コイル部の平面渦巻き導体部分の近傍であって且つその巻回中心に対して実質的に偏心した位置に配置されることを特徴とする。
【0008】
本発明の別の観点によれば、磁気センサに用いるピックアップコイルにおいて、感磁素子による磁界変化を検出するコイル部を備え、該コイル部は、平面上に導体を渦巻き状に形成した平面渦巻き導体部分を有しており、前記感磁素子は、前記コイル部の平面渦巻き導体部分の巻回中心に対して対向する2つの巻回辺部のうちの一方の巻回辺部の近傍に実質的に位置するように配置されることを特徴とする。
【0009】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記コイル部の平面渦巻き導体部分は、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた2つの導体部分を並置し且つ直列に接続したものであり、前記感磁素子は、前記2つの導体部分のうちの互いに隣接した巻回辺部の近傍に実質的に位置するように配置される。
【0010】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記コイル部は、前記平面渦巻き導体部分の複数個が重なり合うようにして配置されてなり、前記複数個の平面渦巻き導体部分は、互いに直列に接続されている。
【0011】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分および前記感磁素子は、絶縁層を介して互いに重なり合うようにして層状に形成されている。
【0012】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分は、基板の一方の面上に形成され、前記感磁素子は、前記基板の反対側の面に形成されている。
【0013】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分は、厚膜または薄膜形成されている。
【0014】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記感磁素子は、厚膜または薄膜形成され、または板状に形成されている。
【0015】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分の層間接続は、前記絶縁層を通して形成されたスルーホールにてなされている。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面の、特に、図1から図5に基づいて、本発明の実施の形態および実施例についてより詳細に説明する。
【0017】
図1は、本発明の一実施例としてのピックアップコイルの概要を示すイメージ斜視図である。この本発明のピックアップコイルは、平板状の基板1等の単一平面上に渦巻き状に厚膜または薄膜形成され、または平板状に形成された平面渦巻き導体部分2を有するコイル部を備える。このコイル部は、平面渦巻き導体部分2の両端に(外部)接続端子部AおよびBを有している。そして、平板状の感磁素子10は、このようなピックアップコイルのコイル部の平面渦巻き導体部分2の巻回中心に対して対向する2つの巻回辺部2Aおよび2Bのうち一方の巻回辺部2Aの近傍に実質的に位置するように配置される。換言するならば、感磁素子10は、コイル部の平面渦巻き導体部分2の近傍であって且つその巻回中心に対して実質的に偏心した位置に配置される。
【0018】
このような構成のピックアップコイルにおいては、感磁素子10による磁界変化があるときには、巻回辺部2Aに鎖交する磁束の数は、巻回辺部2Bに鎖交する磁束の数に比べて多くなるので、巻回辺部2Aに誘起される起電圧は、巻回辺部2Bに誘起される逆方向の起電圧より大きく、したがって、接続端子Aと接続端子2Bの間には、それら起電圧の差分の電圧が誘起され、これにより、感磁素子10による磁界変化をピックアップすることができる。
【0019】
図1の実施例では、感磁素子10は、基板1の平面渦巻き導体部分2を形成した面の側に配置されるようにしているが、本発明は、これに限らず、感磁素子10は、基板1の反対の面側に配置することもできる。また、感磁素子10を基板1の面に対して直接的に形成するような場合には、基板1の面上に感磁素子10を形成した後、その上に絶縁層を介して平面渦巻き導体部分を形成することもできる。この方が、より容易に凹凸のない感磁素子として形成することができる。
【0020】
図1の実施例では、コイル部の形成のためにスルーホールを形成する必要がないので、コストを低減することができる。
【0021】
図1の実施例では、コイル部の平面渦巻き導体部分2は、基板1の面上に1層のみ形成したのであるが、コイル部の巻回数を増すために、同様の平面渦巻き導体部分を絶縁層を介して多層に形成し、それら平面渦巻き導体部分の端部同志をスルーホールにて層間接続するようにすることもできる。この場合において必要とされるスルーホールの数は、層間において一つだけであるので、コスト増となることもなく、ファインピッチ化のためのネックとなることもない。
【0022】
なお、図1においては、分かり易く説明するため導体同志の間隔を極端に粗いピッチで描いているが、実際には極めて細かいピッチであり導体の全長も更に長いものである。このことは、他の図においても同じである。
【0023】
図2は、本発明の別の実施例としてのピックアップコイルの構成を説明するための概略平面図である。この図2の実施例は、図1の実施例のものよりも、所定のスペース内にて、よりピックアップ領域を広くできるようにしたものである。図2の実施例では、基板1の面上に形成されるコイル部は、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた2つの導体部分3および4を並置し且つ直列に接続してなっている。そして、感磁素子は、前記2つの導体部分のうちの互いに隣接した巻回辺部3Aおよび4Aの近傍のピックアップ領域Xに実質的に位置するように配置される。
【0024】
図2のようなコイル部の導体パターンとすると、巻き方向の異なる2つのコイル巻回辺部3Aおよび4Aが隣接した状態となる。このため隣接部の略六角形のエリアX内においては、各導体部の向きが同一方向となる。これにより、同じ感磁素子面積でも縦横比を変えて細長くすれば、感磁素子に対するコイルの通過本数を増大させることができる。更に細長くすれば、更にコイルの巻き数を増大させることができるほか、センサ等に用いる際には、細長くすることによって形状的に有利となる。
【0025】
図3は、本発明のさらに別の実施例としてのピックアップコイルの構成を説明するための概略平面図である。この図3の実施例は、図2の実施例のピックアップコイルの構造をさらに発展させて、積層構造としたものである。図3の実施例は、3層構造としたものであり、そのY−Y断面を図5に略示している。図5の断面図によく示されるように、この実施例においては、平板状の基板1の上面に、感磁素子層10が厚膜または薄膜形成され、または平板状に形成され、その上に絶縁層33が形成され、この絶縁層33の上に、第1層目のコイル部導体パターン3、4が形成され、さらに、絶縁層34が形成され、この絶縁層34の上に第2層目のコイル部導体パターン5、6が形成され、さらに、絶縁層35が形成され、この絶縁層35の上に第3層目のコイル部導体パターン7、8が形成されている。
【0026】
図4は、第1層目のコイル部導体パターン、第2層目のコイル部導体パターン、第3層目のコイル部導体パターンをそれぞれ平面的に示している。第1層目のコイル部導体パターンは、図2の実施例で説明したコイル部導体パターンと同様であり、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた2つの導体部分3および4を並置し且つ直列に接続してなっている。そして、感磁素子10は、2つの導体部分のうちの互いに隣接した巻回辺部3Aおよび4Aの近傍のピックアップ領域Xに実質的に位置するように配置されている。
【0027】
第2層目のコイル部導体パターンもまた、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた2つの導体部分5および6を並置し且つ直列に接続してなっているが、導体部分5の巻き方向は、第1層目の導体部分3とは逆であり、導体部分6の巻き方向は、第1層目の導体部分4とは逆とされている。この第2層目のコイル部導体パターンのピックアップ領域は、参照符号Yで示している。
【0028】
第3層目のコイル部導体パターンもまた、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた2つの導体部分7および8を並置し且つ直列に接続してなっているが、導体部分7の巻き方向は、第2層目の導体部分5とは逆であり、導体部分8の巻き方向は、第2層目の導体部分6とは逆とされている。この第3層目のコイル部導体パターンのピックアップ領域は、参照符号Zで示している。
【0029】
図5によく示されているように、第1層目の導体部分4の接続端子部Aは、絶縁層34および35を通して形成されたスルーホール24を通して表面外部接続端子部A′に接続されている。また、第1層目の導体部分3の接続端子Bは、絶縁層34を通して形成されたスルーホール(図に表れていない)を通して第2層目の導体部分5の接続端子部Bに接続され、第2層目の導体部分6の接続端子部Cは、絶縁層35に形成されたスルーホール(図に表れていない)を通して、第3層目の導体部分8の接続端子部Cに接続されている。そして、第3層目の導体部分7の接続端子部Dは、表面外部接続端子部として使用されうる。
【0030】
前述したことから明らかなように、各層における導体パターンは、巻き方向の異なる2つのコイル部分が隣接した状態となっている。このため、隣接部の略六角形の各エリアX、Y、Z内においては各導体の向きが同一方向となっている。また、各層間においても導体部分の巻き方向が互いに異なっているので、これにより、各層の略六角形のエリアX、Y、Z内の導体の向きが全て同一方向となる。このエリア、即ち、X、Y、Zが重複した領域をピックアップ領域とすることができるのである。
【0031】
なお、図3の実施例では、基板1の上面に感磁素子10を形成し、その上に導体パターンを重ねて形成しているが、本発明は、これに限らず、感磁素子は、基板1の裏面に形成してもよいし、または、感磁素子を導体パターンの上に形成するようにしてもよい。しかし、感磁素子を基板の上面または下面に最初に形成する方が、感磁素子の平面精度を向上させる上では好ましい。感磁素子とコイルを基板の上面、下面に分けて形成する場合には、感磁素子を後から形成することにより、コイル作製のプロセスにより影響を受けることなく、感磁素子の特性を安定にすることができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明のピックアップコイルの構成によれば、コイルの巻回数を増しても形成すべきスルーホールの数は極めて少数ですむので、感度の高いピックアップコイルのコストダウンを図ることができる。
【0033】
また、断線やショートの危険もなくなり、歩留まりも向上する。
【0034】
感磁素子に対するコイルの通過本数を増大させることができる他、細長く形成することができ、センサに用いる際には形状的に優位となる。
【0035】
また、任意に多段積層が可能であり、よりコンパクトでより感度の高いものとすることが容易である。
【0036】
感磁素子をピックアップコイルの巻回中心に対して偏心させることにより感磁素子による磁界変化のみをピックアップできるようにしたことにより、ピックアップコイルの全体に偏心的でなく均等にかかるような地磁気等外部磁界の影響をキャンセル(相殺)することができるので、より精度の高い検出が可能なものとすることができる。
【0037】
このように、本発明のピックアップコイルは、より小型化、高性能化を図り且つ製造面での省力化、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例としてのピックアップコイルの概要を示すイメージ斜視図である。
【図2】本発明の別の実施例としてのピックアップコイルの構成を説明するための概略平面図である。
【図3】本発明のさらに別の実施例としてのピックアップコイルの構成を説明するための概略平面図である。
【図4】図3の実施例における第1層目のコイル部導体パターン、第2層目のコイル部導体パターン、第3層目のコイル部導体パターンをそれぞれ平面的に示す図である。
【図5】図3のY−Y断面図である。
【図6】従来の平板状ピックアップコイルの代表例の構造を示すイメージ図である。
【図7】図6の構造を断面にて示す図である。
【図8】図6の構造の実際の製造における断面を若干誇張して示す図である。
【符号の説明】
1 基板
2 平面渦巻き導体部分
2A 巻回辺部
2B 巻回辺部
A 接続端子部
B 接続端子部
10 感磁素子
Claims (9)
- 磁気センサに用いるピックアップコイルにおいて、感磁素子による磁界変化を検出するコイル部を備え、該コイル部は、平面上に導体を渦巻き状に形成した平面渦巻き導体部分を有しており、前記感磁素子は、前記コイル部の平面渦巻き導体部分の近傍であって且つその巻回中心に対して実質的に偏心した位置に配置されることを特徴とするピックアップコイル。
- 磁気センサに用いるピックアップコイルにおいて、感磁素子による磁界変化を検出するコイル部を備え、該コイル部は、平面上に導体を渦巻き状に形成した平面渦巻き導体部分を有しており、前記感磁素子は、前記コイル部の平面渦巻き導体部分の巻回中心に対して対向する2つの巻回辺部のうちの一方の巻回辺部の近傍に実質的に位置するように配置されることを特徴とするピックアップコイル。
- 前記コイル部の平面渦巻き導体部分は、互いに異なる巻回方向に渦巻き状とされた2つの導体部分を並置し且つ直列に接続したものであり、前記感磁素子は、前記2つの導体部分のうちの互いに隣接した巻回辺部の近傍に実質的に位置するように配置される請求項2記載のピックアップコイル。
- 前記コイル部は、前記平面渦巻き導体部分の複数個が重なり合うようにして配置されてなり、前記複数個の平面渦巻き導体部分は、互いに直列に接続されている請求項1または2または3記載のピックアップコイル。
- 前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分および前記感磁素子は、絶縁層を介して互いに重なり合うようにして層状に形成されている請求項1または2または3または4記載のピックアップコイル。
- 前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分は、基板の一方の面上に形成され、前記感磁素子は、前記基板の反対側の面に形成されている請求項1または2または3または4または5記載のピックアップコイル。
- 前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分は、厚膜または薄膜形成されている請求項1から6のうちのいずれか1項に記載のピックアップコイル。
- 前記感磁素子は、厚膜または薄膜形成され、または板状に形成されている請求項1から6のうちのいずれか1項に記載のピックアップコイル。
- 前記コイル部の前記平面渦巻き導体部分の層間接続は、前記絶縁層を通して形成されたスルーホールにてなされている請求項5または6または7または8記載のピックアップコイル。
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