JPH1130657A

JPH1130657A - 磁気センサ

Info

Publication number: JPH1130657A
Application number: JP18851197A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Sudou; 能啓須藤
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のＭＩ素子は、バイアス磁界印加用のコ
イルが磁性線の周囲に巻装させにくくて組立性や取扱い
性に難があり、半田濡れ性の悪い磁性線の取付強度や導
通信頼性も良好とは言い難かった。【解決手段】本発明のＭＩ素子は、磁性線１０を支持
する支持基板１２に、その切欠き１２ａを利用して、バ
イアス磁界印加用のコイル１１を巻き付けることによ
り、このコイル１１が磁性線１０の周囲に巻装させやす
くて取扱い性も良好となるようにした。また、磁性線１
０が支持基板１２に仮固定できる磁性線取付ピン１６を
用い、この取付ピン１６を支持基板１２上の半田ランド
に半田付けすることにより、磁性線１０の取付強度およ
び導通信頼性が高まるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高感度マイクロ磁
気センサ用の素子として、ＡＶ機器や制御機器やコンピ
ュータ等の磁気ヘッド、あるいは方位計等に用いて好適
な磁気インピーダンス効果素子や磁気インダクタンス素
子等の磁気センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気センサの小型化や高感度化に対する
要求が高まっている昨今、磁束の時間変化ではなく磁束
そのものを検出する磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）をヘ
ッドとして用いるという試みがさかんに研究されるよう
になっている。かかるＭＲ素子は、強磁性体の磁化と直
流電流の伝導電子との相互作用による電気抵抗が外部磁
界で変化する現象を利用したもので、小型化の促進には
有効であるが、現在までのところ、ＭＲ素子は電気抵抗
の変化率が非常に小さいため信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）
が十分でなく、所望の検出感度が得にくいという問題点
を有している。

【０００３】また最近、巨大磁気抵抗効果と称される現
象を利用して外部磁界の変化を検出する巨大磁気抵抗効
果素子（ＧＭＲ素子）の研究も広まっているが、かかる
ＧＭＲ素子の場合も電気抵抗の変化率は十分とは言え
ず、さらにヒステリシスの問題もあるので、小型化の促
進には不向きな技術であった。

【０００４】そこで、このようなＭＲ素子やＧＭＲ素子
の問題点を解消しうる高感度なマイクロ磁気センサ素子
として、特開平７−１８１２３９号公報に記載されてい
るような磁気インピーダンス効果素子（以下、ＭＩ素子
と称す）が提案されている。かかるＭＩ素子は、高透磁
率磁性体からなる磁性線に高周波電流を通電すると、表
皮効果によるインピーダンスが外部磁界によって大きく
変化するという電磁気現象を利用したもので、磁性線と
して例えば長さ１〜３ｍｍ、直径３０μｍ程度のアモル
ファスワイヤを用いた場合、数ガウスの磁界で５０％以
上のインピーダンス変化を得ることができるので、小型
にして高感度な磁気センサの提供が可能となる。

【０００５】図２０は、かかるＭＩ素子において、１０
０ｋＨｚ以上の正弦波の高周波電流を印加したときにア
モルファス磁性線の両端部間に生じる電圧と外部磁界と
の相関関係を示す特性図であって、外部磁界の大きさに
応じて磁性線両端部間の電圧が変化する様子がわかる。
しかし、図２０に示すように、磁性線両端部間（外部磁
界の検出に寄与するセンシング部分）の電圧の変化のし
かたは外部磁界が０ガウスのときを中心にして左右対称
なので、外部磁界の大きさだけでなく向きも検出できる
センサとして使用する場合などには、同図中のＡ点のよ
うにグラフの直線性が確保できる適当な位置へと、動作
点（外部磁界が０の状態を示す座標点）をシフトさせる
必要がある。

【０００６】そのため、このような場合には従来、図２
１に示すように、ビニール等の非磁性体からなるチュー
ブ１に磁性線２を挿通し、このチューブ１の外周面に所
定ターン数巻き付けたコイル３に直流電流を通電するこ
とにより、磁性線２にバイアス磁界Ｈｂを印加して、動
作点の設定を行っていた。なお、磁性線２の両端部は導
線や半田ランド等に半田付けされていて、これら一対の
半田接続部位４，４間の磁性線２が外部磁界の検出に寄
与するセンシング部分となり、このセンシング部分の電
圧を測定することで外部磁界の大きさと向きとが検出で
きるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のＭＩ素子では、バイアス磁界印加用のコイル３がビ
ニール等のチューブ１に巻き付けてあるが、このチュー
ブ１は外径が０．５ｍｍ程度で長さが１〜３ｍｍ程度と
小さいものなので、その外周面にコイル３を数十ターン
以上巻き付けるという組立作業は容易でなく、取扱い性
も良好とは言い難かった。

【０００８】また、かかる従来のＭＩ素子では、磁性線
２の端部を導線等に半田付けすることで電気的かつ機械
的な接続を行っているが、アモルファスワイヤ等からな
る磁性線２は半田濡れ性が悪いので、その端部を半田付
けしている半田接続部位４に十分な取付強度や導通信頼
性を期待することはできなかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁性線を支持
する支持基板にバイアス磁界印加用のコイルを巻き付け
ることにより、このコイルが磁性線の周囲に巻装させや
すくて取扱い性も良好となるようにし、また、磁性線が
前記支持基板に仮固定できる磁性線取付部材を用いるこ
とにより、磁性線の取付強度および導通信頼性が高まる
ようにした。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の磁気センサでは、高透磁
率磁性体からなり時間的に変化する電流を印加すること
によって生じる電圧が外部磁界の変化に伴い変化する磁
性線と、この磁性線を支持する支持基板と、バイアス磁
界を印加するために前記磁性線の周囲に巻装されるコイ
ルとを備え、このコイルを前記支持基板に巻き付けて前
記巻装状態となしている。ここで、前記支持基板には互
いに離間する一対の導電部（半田ランド等）を設けてお
き、これら導電部に磁性線のセンシング部分の両端をそ
れぞれ電気的に接続させる構成にしておけば好ましい。
また、かかる構成に加えて、磁性線を前記支持基板との
間に挟持した状態でこの支持基板に取り付けられる磁性
線取付部材を備え、この磁性線取付部材を支持基板の前
記導電部に半田付けすれば好ましい。なお、磁性線とし
ては、高い透磁率を得ることができるアモルファス磁性
線が好ましい。

【００１１】このように、磁性線を支持する支持基板に
コイルを巻き付けて巻装状態となせば、ビニール等のチ
ューブにコイルを巻き付ける場合に比べて、磁気センサ
の組立性や取扱い性が向上する。また、磁性線が支持基
板に仮固定でき、磁性線よりも半田濡れ性のよい磁性線
取付部材を用いれば、この取付部材を支持基板の前記導
電部に確実に半田付けしておくことにより、磁性線の取
付強度や導通信頼性を大幅に向上させることができる。

【００１２】また、前記支持基板上に磁性線を覆うカバ
ー部材を設け、このカバー部材と支持基板とにコイルを
巻き付けるようにすることにより、コイルの軸心が磁性
線と略合致するように設定することが可能となり、磁性
線には、その磁性線の延在方向（長さ方向）にほぼ平行
な（ほぼ一致する）バイアス磁界を印加させやすくなっ
て好ましい。

【００１３】なお、前記支持基板もしくはカバー部材
に、コイルを位置規制して巻装範囲を規定する切欠き等
の位置決め部を設ける構成にすれば、組立性が一層向上
するので好ましい。

【００１４】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１ないし図６は本発明の第１実施例を説明するための
もので、図１は同実施例で用いた支持基板の斜視図、図
２は同実施例で用いた取付ピンの斜視図および正面図、
図３は同実施例の組立手順を示す説明図、図４は同実施
例に係るＭＩ素子（磁気センサ）を回路基板に実装する
際の様子を示す説明図、図５は図４においてＭＩ素子の
回路基板への実装が完了した状態を示す斜視図、図６は
同実施例に係るＭＩ素子を絶縁性樹脂で封じ込めてパッ
ケージ化した場合を示す一部破断斜視図である。

【００１５】これらの図において、符号１０は高透磁率
磁性体であるアモルファスワイヤからなる直線状の磁性
線、１１はこの磁性線１０にバイアス磁界を印加するた
めのコイル、１２は磁性線１０やコイル１１を支持する
リジットな支持基板、１３はこの支持基板１２上に一対
設けられて磁性線１０の両端部が半田付けされる半田ラ
ンド、１４は同じく支持基板１２上に一対設けられ前記
半田ランド１３の外側でコイル１１の両端部が半田付け
される半田ランド、１５は半田、１６は磁性線１０の両
端部を保持して支持基板１２に挿着される一対の磁性線
取付ピン、１７はコイル１１の両端部を保持して支持基
板１２に挿着される一対のコイル取付ピン、１８は支持
基板１２が実装される母基板（メイン基板）である回路
基板、１９は絶縁性樹脂からなり内部にＭＩ素子が封止
される成形体を示している。

【００１６】詳しく説明すると、前記磁性線１０として
は、Ｆｅ（４．３５）Ｃｏ（６８．１５）Ｓｉ（１２．
５）Ｂ（１５）組成のほとんど零磁歪のａｓ−ｃａｓｔ
ワイヤを３０μｍ径にダイス引きしたアモルファスワイ
ヤを使用しており、この磁性線１０には、２ｋｇ／ｍｍ
²の張力を印加して４７５℃で１５秒のアニールを施す
という張力熱処理がなされている。また、この磁性線１
０のうち、外部磁界の検出に寄与するセンシング部分
（一対の磁性線取付ピン１６，１６間に張設され半田１
５から露出する部分、すなわち、一対の半田ランド１
３，１３間に位置する部分）の長さは３ｍｍである。な
お、磁性線１０のうち、半田１５に埋もれた部分のよう
にセンシング部分よりも外側へ延びる部分は、外部磁界
の検出には直接寄与しないが、アモルファス磁性線は磁
束を吸収しやすいので、磁性線１０の両端部を半田１５
から外側へ若干量延出させておけば集磁効果が期待でき
る。

【００１７】前記支持基板１２として、本実施例では、
長さ約１４ｍｍ、幅約４ｍｍ、厚さ約１ｍｍの大きさの
ガラス入りエポキシ樹脂基板を使用しており、エッチン
グ等の公知の技術によって、銅箔からなる前記半田ラン
ド１３，１４が支持基板１２上の所定位置に形成してあ
る。また、この支持基板１２の両側縁には、前記コイル
１１を位置規制して巻装範囲を規定するための位置決め
部として長さ８ｍｍの切欠き１２ａが設けてあり、この
切欠き１２ａの長さ方向両端よりも内側に半田ランド１
３を位置させ、かつ外側に半田ランド１４を位置させて
いる。さらにまた、この支持基板１２上の半田ランド１
３の中央部には取付ピン１６用の取付孔１３ａが設けて
あり、同じく半田ランド１４の中央部には取付ピン１７
用の取付孔１４ａが設けてある。なお、支持基板１２を
非磁性体の他の絶縁性材料、例えばフェノール樹脂等で
形成してもよい。

【００１８】前記取付ピン１６，１７は、図２に示すよ
うな形状のピンで、ニッケル下地の金メッキを施した真
鍮や、銅下地半田メッキのリン青銅等の磁性線と比べて
はるかに半田濡れ性のよい材質からなる。そして、各取
付ピン１６，１７の頭部１６ａ，１７ａの付け根部分に
は、図２（ｂ）に示すように、前記磁性線１０や前記コ
イル１１の端部を挿通するための透孔１６ｂ，１７ｂが
穿設してある。なお、図３に示すように、磁性線取付ピ
ン１６はその透孔１６ｂが支持基板１２の長さ方向（長
手方向）を向くように挿着され、コイル取付ピン１７は
その透孔１７ｂが支持基板１２の幅方向（短手方向）を
向くように挿着される。

【００１９】前記コイル１１は、直径１００μｍのエナ
メル線で、前記磁性線１０の周囲に例えば１００ターン
巻回されている。ただし、図３〜５に示すように、この
コイル１１を巻き付けるのは、前記支持基板１２のうち
一対の切欠き１２ａ，１２ａに挟まれた部分であり、こ
れらの切欠き１２ａによってコイル１１の巻装範囲が規
定される。なお、前記エナメル線は例えば、銅線にポリ
ウレタンの皮膜を施して形成されたものである。

【００２０】上述した各部材を使用してＭＩ素子を組み
立てる際には、まず、一対の磁性線取付ピン１６の透孔
１６ｂにそれぞれ磁性線１０の端部を挿通して、図３
（ａ）に示すように、これらの取付ピン１６を支持基板
１２の半田ランド１３内の取付孔１３ａに差し込んで挿
着する。こうすると、各取付ピン１６の頭部１６ａと支
持基板１２上の半田ランド１３とにより、磁性線１０の
両端部が挟持できるので、磁性線１０を所定位置に仮固
定することができる。

【００２１】次いで、図３（ｂ）に示すように、半田ラ
ンド１３上で半田１５により、各取付ピン１６を対応す
る半田ランド１３と半田付けする。このとき、半田濡れ
性が良好なため取付ピン１６は半田ランド１３に対して
強固に半田付けされ、それゆえ、取付ピン１６と半田ラ
ンド１３とに挟持されている磁性線１０の端部も半田１
５内に確実に密着保持できる。

【００２２】この後、前記切欠き１２ａを利用して、コ
イル１１を支持基板１２に所定ターン数（例えば１００
ターン）巻き付ける。つまり、切欠き１２ａの長さ方向
一端から他端までコイル１１を巻き付けていき、磁性線
１０の周囲にコイル１１を巻装させた状態となす。ただ
し、各半田ランド１３上で半田付けされている一対の磁
性線取付ピン１６は、切欠き１２ａの長さ方向両端より
も内側に位置しているので、図３（ｃ）に示すように、
コイル１１の巻回部分の両端部は各取付ピン１６よりも
外側に位置することになる。

【００２３】しかる後、コイル１１の両端部をそれぞれ
一対のコイル取付ピン１７の透孔１７ｂに挿通し、これ
らの取付ピン１７を半田ランド１４内の取付孔１４ａに
差し込んで支持基板１２に挿着することにより、各取付
ピン１７の頭部１７ａと対応する半田ランド１４とでコ
イル１１の両端部を挟持する。そして、こうして仮固定
したコイル１１の両端部を、対応する半田ランド１４上
で半田付けすることにより、図４に示すような単体のＭ
Ｉ素子が完成する。

【００２４】なお、図示はしていないが、かかるＭＩ素
子の磁性線１０およびコイル１１には、断線を防止する
ため、絶縁性で非磁性体からなるエポキシ等の樹脂を塗
布して硬化させてある。

【００２５】このようにして構成されるＭＩ素子は、磁
性線１０を支持する支持基板１２にコイル１１を巻き付
けて巻装状態となしているので、ビニール等のチューブ
にコイルを巻き付ける場合に比べて、コイル１１の巻回
作業が容易になって組立性が向上し、取扱い性も良好と
なっている。しかも、この支持基板１２には、コイル１
１を位置規制して巻装範囲を規定するための切欠き１２
ａが設けてあるので、コイル１１を巻回する際の組立性
や信頼性が一層向上している。

【００２６】また、上述したＭＩ素子は、組立時に磁性
線１０の端部を支持基板１２に仮固定できる磁性線取付
ピン１６が、半田ランド１３と確実に半田付けできるこ
とから、磁性線１０の取付強度や導通信頼性が大幅に向
上している。しかも、支持基板１２には、巻装範囲の外
側でコイル１１を仮固定して半田ランド１４に半田付け
されるコイル取付ピン１７が取り付けてあるので、結
局、磁性線取付ピン１６とコイル取付ピン１７とが端子
として機能することになり、取扱い性に優れたＭＩ素子
となっている。

【００２７】また、上述したＭＩ素子においては、一対
の磁性線取付ピン１６，１６間に張設されている磁性線
１０のセンシング部分（外部磁界の検出に寄与する部
分）よりも外側に、コイル１１の巻回部分の両端部が位
置するように設計されているので、このコイル１１のう
ち磁性線１０の周囲に巻装されている部分が通電時に生
起するバイアス磁界は、磁性線１０の長さ方向にわたっ
てほぼ均一となる。すなわち、コイル１１が生起する磁
界は、その巻回部分の両端部を除いてほぼ均一であると
いう特性があるので、不均一なバイアス磁界が磁性線１
０に印加されることで起こる検出精度の低下を防止する
ため、本実施例ではコイル１１の巻回部分の両端部に生
起する磁界が磁性線１０のセンシング部分に悪影響を及
ぼさないように配慮してある。そして、このようにバイ
アス磁界が磁性線１０の長さ方向にわたって均一化され
ていると、磁性線１０のセンシング部分の電圧と外部磁
界との相関関係を示すグラフが、その形状をほとんど変
えることなくバイアス磁界分だけシフトされることにな
るので、グラフの直線性が確保できる所望の座標点に動
作点を設定することができる。

【００２８】上述したＭＩ素子は、例えば図４，５に示
すように、子基板（サブ基板）として回路基板１８上に
実装して使用することができる。すなわち、ＭＩ素子の
各取付ピン１６，１７の先端部１６ｃ，１７ｃを、図示
せぬ電子部品が実装されている回路基板１８の端子挿通
孔１８ａ，１８ｂに挿通して、この回路基板１８の裏面
側から半田付けすることにより、各取付ピン１６，１７
を端子とするＭＩ素子が回路基板１８上に実装されるこ
ととなる。このように、磁性線取付ピン１６やコイル取
付ピン１７を端子として利用できるＭＩ素子は、回路基
板１８への実装時にワイヤボンディングが不要となるの
で、組み付けが容易で磁気センサの生産性向上に役立
つ。なお、かかるＭＩ素子は、コイル１１に直流電流を
通電してバイアス磁界を生起させた状態で、磁性線１０
に高周波電流を印加することにより、外部磁界の検出が
行えるというものであるが、磁性線１０に印加する高周
波電流は正弦波に限らず、矩形パルスなどであってもよ
い。

【００２９】また、上述したＭＩ素子は、図６に示すよ
うに、絶縁性で非磁性体の樹脂（例えばガラス入りエポ
キシ樹脂）からなる成形体１９の内部に成形加工により
封入し、この成形体１９の外部に、磁性線１０から導出
された端子（取付ピン１６）とコイル１１から導出され
た端子（取付ピン１７）とを突出させることにより、パ
ッケージ化することもできる。ここで、成形体１９の外
部に突出する端子として取付ピン１６，１７の先端部１
６ｃ，１７ｃを利用しているので、ワイヤーボンディン
グは不要となり、生産性に優れたものとなっている。な
お、このようなパッケージ化は、エポキシ等の樹脂を粉
体塗装後に加熱硬化させるなどしても可能であり、ま
た、ＩＣパッケージのような形状にすることも可能であ
る。

【００３０】図７ないし図１１は本発明の第２実施例を
説明するためのもので、図７は同実施例に係るＭＩ素子
（磁気センサ）の組立途中の斜視図、図８は同実施例で
用いた取付ピンの正面図、図９は同実施例に係るＭＩ素
子の完成品を示す側面図、図１０は図９に示すＭＩ素子
を回路基板に実装する際の様子を示す説明図、図１１は
図１０においてＭＩ素子の回路基板への実装が完了した
状態を示す斜視図である。なお、これらの図において、
第１実施例と対応する部分には同一符号が付してある。

【００３１】この第２実施例では、図８に示すようなＵ
字形状の磁性線取付ピン２０を計４個使用しており、各
半田ランド１３上に載せた磁性線１０の両端部をそれぞ
れ、図７に示すように内側と外側の２箇所で取付ピン２
０により仮固定している。すなわち、支持基板１２上の
各半田ランド１３内には、それぞれ、２個の取付ピン２
０の脚部を差し込むための図示せぬ取付孔が形成されて
いて、これらの取付孔にそれぞれ取付ピン２０を挿着す
ることにより、各取付ピン２０の頭部２０ａと半田ラン
ド１３とで磁性線１０の端部が確実に挟持できるように
なっている。そして、こうして磁性線１０の端部を挟持
している取付ピン２０と半田ランド１３とを半田付けし
ているので、磁性線１０の端部は半田１５内に確実に密
着保持される。

【００３２】なお、計４個の磁性線取付ピン２０のう
ち、磁性線１０のセンシング部分の両端に位置する内側
２個の取付ピン２０の脚部は、コイル１１の巻装範囲を
該センシング部分よりも長く設定するため、支持基板１
２に対するコイル１１の巻回作業を行う前に切断してお
く。また、図示はしていないが、この第２実施例も第１
実施例と同様に、磁性線１０およびコイル１１に断線を
防止するための樹脂を塗布して硬化させてある。

【００３３】また、この第２実施例では、コイル１１を
支持基板１２に半田付けするのではなく、図１１に示す
ように、母基板である回路基板１８にコイル１１を半田
付けする場合について例示してある。なお、この回路基
板１８には図１０に示すように、支持基板１２を実装し
たときにコイル１１の巻回部分等を逃がすための開口２
１が設けられている。

【００３４】図１２ないし図１４は本発明の第３実施例
を説明するためのもので、図１２は同実施例に係るＭＩ
素子（磁気センサ）の組立途中の斜視図、図１３は同実
施例で用いた取付ピンの正面図、図１４は同実施例に係
るＭＩ素子の完成品を示す斜視図であり、第１および第
２実施例と対応する部分には同一符号が付してある。

【００３５】この第３実施例では、磁性線取付ピン２２
の頭部２２ａがクリップ状になっていて、バネ性を有す
るこの頭部２２ａが支持基板１２に側方から取り付けら
れるようになっている。したがって、支持基板１２には
取付ピン２２を差し込むための取付孔は形成されておら
ず、図１２に示すように、磁性線１０の端部は取付ピン
２２の頭部２２ａのバネ性によって該頭部２２ａと半田
ランド１３とに挟持される。また、この第３実施例で
は、コイル１１の巻装範囲を規定するための切欠き１２
ａを、支持基板１２の両側縁ではなく片側のみに設ける
場合について例示してある。

【００３６】なお、この第３実施例も第２実施例と同様
に、磁性線１０およびコイル１１に断線防止用の樹脂
（図示せず）が塗着させてあるとともに、支持基板１２
ではなく回路基板（図示せず）に半田付けするためコイ
ル１１の両端部はフリーになっている。

【００３７】図１５は本発明の第４実施例に係るＭＩ素
子（磁気センサ）の組立途中（半田付け前）の斜視図で
あり、第１〜第３実施例と対応する部分には同一符号が
付してある。

【００３８】この第４実施例では、磁性線１０の両端部
を仮固定するための取付ピンを使用しておらず、支持基
板１２上の半田ランド１３内に設けた一方の孔に磁性線
１０の端部を挿入し、かつ他方の孔にリード線２３を挿
入した状態で、半田付けを行うことにより、磁性線１０
とリード線２３とを導通させる構成になっている。その
際、磁性線１０の端部を図示せぬ接着剤で支持基板１２
に仮固定しておけば、半田濡れ性の悪い磁性線１０の取
付強度や導通信頼性を確保することができる。なお、こ
の第４実施例における半田ランド１３は支持基板１２の
裏面にあってもよい。

【００３９】図１６ないし図１８は本発明の第５実施例
を説明するためのもので、図１６は同実施例に係るＭＩ
素子（磁気センサ）の組立途中の斜視図、図１７は同実
施例で用いたカバー部材の底面図、図１８は同実施例に
係るＭＩ素子の完成品を示す斜視図であり、第１〜第４
実施例と対応する部分には同一符号が付してある。

【００４０】この第５実施例は、支持基板１２上に磁性
線１０を覆うようにカバー部材２４を設け、このカバー
部材２４と支持基板１２とに巻き付けたコイル１１の軸
心が磁性線１０と略合致するように設定してある点が、
第１〜第４実施例と大きく異なっている。前記カバー部
材２４は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の
非磁性体で絶縁性の樹脂を成形してなるもので、支持基
板１２と略同等の板厚に設定してある。また、このカバ
ー部材２４の底面には、磁性線１０や磁性線取付ピン１
６を図示せぬ半田ランドに半田付けした半田１５との当
接を防ぐための溝２４ａが形成されている。なお、これ
までの実施例ではコイル１１の巻装範囲を規定するため
の切欠きが支持基板１２に設けてあったが、本実施例で
はカバー部材２４の両側縁にコイル位置決め用の切欠き
２４ｂが設けてある。

【００４１】このようなカバー部材２４を組み込んだＭ
Ｉ素子は、巻装状態のコイル１１の軸心と磁性線１０と
が略合致させてあるので、コイル１１により生起される
バイアス磁界の向きが磁性線１０の長さ方向とほぼ一致
するようになる。その結果、磁性線１０の長さ方向にわ
たってほとんど均一な大きさのバイアス磁界が、この磁
性線１０に印加されることになって、検出精度を大幅に
高めることができる。

【００４２】なお、この第５実施例では、コイル１１に
断線防止用の樹脂（図示せず）が塗着させてある。ま
た、カバー部材２４と同様の部材を、第１〜第４実施例
で示したＭＩ素子に組み込むことも可能である。

【００４３】最後に、本発明によるＭＩ素子を組み込ん
だ磁気センサの駆動回路の一例を図１９の回路図に基づ
いて説明する。

【００４４】同図において、符号Ｗ１，Ｗ２はアモルフ
ァスワイヤからなる磁性線であり、これらの磁性線Ｗ
１，Ｗ２にバイアス磁界を印加するコイル、および該コ
イルに直流電流を供給する電源については、図示省略し
てある。なお、磁気センサを２個使用するのは、後述す
るように地磁気等の影響をキャンセルするためである。
符号Ｕ１〜Ｕ６は、例えば東芝製の型番ＴＣ７４ＨＣＵ
０４等の１つのＣ−ＭＯＳのＩＣパッケージに収納され
ているインバータ回路（以下、単にインバータと称す
る）である。インバータＵ１の入力端子は、インバータ
Ｕ１の保護用のダイオードＤ１を介して例えば５Ｖの直
流電源Ｖｃｃに接続されているとともに、やはり保護用
のダイオードＤ２を介してグランドレベルに接地されて
いる。インバータＵ１の出力端子は、インバータＵ２の
入力端子に接続されているとともに、抵抗Ｒ１を介して
インバータＵ１の入力端子に接続されている。インバー
タＵ２の出力端子は、コンデンサＣ１を介してインバー
タＵ１の入力端子に接続されているとともに、コンデン
サＣ２の一端に接続されている。インバータＵ１，Ｕ２
と抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１とで発振回路が構成されて
いて、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１が時定数設定用の
抵抗およびコンデンサであり、抵抗Ｒ１の抵抗値とコン
デンサＣ１の容量により発振回路の発振周波数が決めら
れる。コンデンサＣ２の他端は、抵抗Ｒ３を介して電源
Ｖｃｃに接続されているとともに、抵抗Ｒ２を介して接
地されており、さらにインバータＵ３，Ｕ４，Ｕ５，Ｕ
６の各入力端子に接続されている。また、抵抗Ｒ３には
保護用のダイオードＤ３が並列接続されており、このダ
イオードＤ３により、インバータＵ３〜Ｕ６に定格を超
える電圧が印加されないようにしてある。なお、コンデ
ンサＣ２と抵抗Ｒ３とで微分回路が構成されていて、抵
抗Ｒ２，Ｒ３により、インバータＵ３〜Ｕ６に印加され
る電圧レベルを設定している。インバータＵ３〜Ｕ６の
各入力端子は互いに接続されており、また、インバータ
Ｕ３，Ｕ４の出力端子どうしが接続されて該接続端が電
流制限用の抵抗Ｒ４と磁性線Ｗ１を介して接地されてい
るとともに、インバータＵ５，Ｕ６の出力端子どうしが
接続されて該接続端が電流制限用の抵抗Ｒ５と磁性線Ｗ
２を介して接地されている。また、抵抗Ｒ４と磁性線Ｗ
１との接続点ａや、抵抗Ｒ５と磁性線Ｗ２との接続点ｂ
から、磁性線Ｗ１，Ｗ２の出力電圧を取り出すことがで
きる。なお、これらの接続点ａ，ｂは、図示はしていな
いが差動増幅器の２つの入力端子（反転入力端子と非反
転入力端子）に接続されていて、この差動増幅器の出力
端子から検出磁界に応じた信号を電圧として取り出すこ
とができる。

【００４５】ここで、磁気センサを２個使用する理由に
ついて説明する。本発明によるＭＩ素子を組み込んだ磁
気センサは地磁気を検出できるほど高感度なものなの
で、磁気センサを１つだけ用いて磁界検出を行うと、被
検出対象から発せられる磁界に地磁気等の外乱磁界が加
わった磁界を検出してしまう。そこで、磁性線Ｗ１，Ｗ
２の向きが一致するように２つの磁気センサを離間させ
て、測定にあたっては、一方の磁気センサ（例えば磁性
線Ｗ１を備えた磁気センサ）を被検出対象に近付けて配
置し、他方の磁気センサ（例えば磁性線Ｗ２を備えた磁
気センサ）を被検出対象から離して配置する。そして、
両磁気センサから得られる出力の差を取れば、地磁気等
の外乱磁界をキャンセルした磁界（つまり被検出対象か
ら発せられる磁界）に対応する信号を得ることができ
る。

【００４６】次に、上述した駆動回路の動作について説
明する。インバータＵ１，Ｕ２と抵抗Ｒ１とコンデンサ
Ｃ１とで構成される発振回路からは、抵抗Ｒ１およびコ
ンデンサＣ１により定められる周波数（例えば４００ｋ
Ｈｚ）の矩形波状（デューティ比はほぼ５０％）の信号
が出力される。この矩形波信号はコンデンサＣ２と抵抗
Ｒ３とで構成される微分回路により、微分波形（立ち上
がりと立ち下がりの鋭い波形）となり、この微分波形が
抵抗Ｒ２，Ｒ３で電圧レベルが調整されて、各インバー
タＵ３〜Ｕ６に印加される。そして、インバータＵ３，
Ｕ４により微分波形が反転されて、鋭利なパルス状の電
流が抵抗Ｒ４を介して磁性線Ｗ１に印加される。同様
に、インバータＵ５，Ｕ６により、鋭利なパルス状の電
流が抵抗Ｒ５を介して磁性線Ｗ２に印加される。その結
果、接続点ａ，ｂに接続された図示せぬ差動増幅器の出
力端子から、検出磁界に応じた信号を得ることができ
る。

【００４７】なお、この駆動回路では、磁性線に正弦波
ではなくパルス状の電流を印加しているが、これは、外
部磁界による磁性線のインピーダンス変化が表皮効果に
起因していることと関係している。すなわち、表皮効果
は電流の周波数が高いほど大きくなるので、磁気インピ
ーダンス効果を得るためには磁性線に高周波電流を供給
することが要求される。しかるに、正弦波で高周波電流
を得ようとすると回路構成が複雑になってしまうので、
発振周波数より高い周波数成分を含むパルス状の電流を
磁性線に印加することにより、実質的に高周波電流が磁
性線に流れるようにしている。

【００４８】また、磁性線に流れる電流が大きいほど該
磁性線から大きな出力を得ることができるが、インバー
タＵ３〜Ｕ６はＩＣの特性により、流すことのできる電
流が決められている（例えば１つのインバータにつき２
５ｍＡ）ので、２つのインバータＵ３，Ｕ４を並列接続
することにより、磁性線Ｗ１に１つのインバータの２倍
の電流が供給できるようにしてある。さらに、抵抗Ｒ４
により、２つのインバータＵ３，Ｕ４に過度の電流が流
れて破壊されることのないようにしてある。なお、イン
バータＵ５，Ｕ６についても同様である。

【００４９】

【発明の効果】本発明による磁気センサは以上説明した
ような形態で実施され、以下に記載されるような効果を
奏する。

【００５０】磁性線を支持する支持基板にコイルを巻き
付けて巻装状態となしているので、ビニール等のチュー
ブにコイルを巻き付ける場合に比べて、磁気センサの組
立性や取扱い性が向上する。また、磁性線が支持基板に
仮固定できる例えばピン形状の磁性線取付部材を用いれ
ば、この取付部材を支持基板の半田ランド等の導電部に
確実に半田付けしておくことにより、磁性線の取付強度
や導通信頼性を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例で用いた支持基板の斜視図である。

【図２】第１実施例で用いた取付ピンの斜視図および正
面図である。

【図３】第１実施例の組立手順を示す説明図である。

【図４】第１実施例に係るＭＩ素子を回路基板に実装す
る様子を示す説明図である。

【図５】第１実施例に係るＭＩ素子の回路基板への実装
が完了した状態を示す斜視図である。

【図６】第１実施例に係るＭＩ素子を絶縁性樹脂で封じ
込めてパッケージ化した場合を示す一部破断斜視図であ
る。

【図７】第２実施例に係るＭＩ素子の組立途中の斜視図
である。

【図８】第２実施例で用いた取付ピンの正面図である。

【図９】第２実施例に係るＭＩ素子の完成品を示す側面
図である。

【図１０】図９に示すＭＩ素子を回路基板に実装する様
子を示す説明図である。

【図１１】第２実施例に係るＭＩ素子の回路基板への実
装が完了した状態を示す斜視図である。

【図１２】第３実施例に係るＭＩ素子の組立途中の斜視
図である。

【図１３】第３実施例で用いた取付ピンの正面図であ
る。

【図１４】第３実施例に係るＭＩ素子の完成品を示す斜
視図である。

【図１５】第４実施例に係るＭＩ素子の組立途中の斜視
図である。

【図１６】第５実施例に係るＭＩ素子の組立途中の斜視
図である。

【図１７】第５実施例で用いたカバー部材の底面図であ
る。

【図１８】第５実施例に係るＭＩ素子の完成品を示す斜
視図である。

【図１９】本発明に係る磁気センサの駆動回路の一例を
示す回路図である。

【図２０】磁性線のセンシング部分に生じる電圧と外部
磁界との相関関係を示す特性図である。

【図２１】バイアス磁界印加用のコイルを磁性線周囲に
巻装した従来のＭＩ素子を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０磁性線１１コイル１２支持基板１２ａ切欠き１３，１４半田ランド１３ａ，１４ａ取付孔１５半田１６，２０，２２磁性線取付ピン１７コイル取付ピン１６ｂ，１７ｂ透孔１８回路基板（母基板）１９封止用の成形体２１開口２３リード線２４カバー部材２４ｂ切欠き

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】時間的に変化する電流を印加することに
よって生じる電圧が外部磁界の変化に伴い変化する磁性
線と、この磁性線を支持する支持基板と、バイアス磁界
を印加するために前記磁性線の周囲に巻装されるコイル
とを備え、このコイルを前記支持基板に巻き付けて前記
巻装状態となしたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】請求項１の記載において、前記支持基板
に互いに離間する一対の導電部を設け、これら導電部に
前記磁性線のセンシング部分の両端をそれぞれ電気的に
接続させたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項３】請求項２の記載において、前記磁性線を
前記支持基板との間に挟持した状態でこの支持基板に取
り付けられる磁性線取付部材を備え、この磁性線取付部
材を前記導電部に半田付けしたことを特徴とする磁気セ
ンサ。
【請求項４】請求項３の記載において、前記磁性線取
付部材が脚部を有するピン形状であって、この脚部を挿
通するための取付孔を前記支持基板に設けたことを特徴
とする磁気センサ。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかの記載にお
いて、前記支持基板上に前記磁性線を覆うカバー部材を
設け、このカバー部材と前記支持基板とに前記コイルを
巻き付けて前記巻装状態となしたことを特徴とする磁気
センサ。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかの記載にお
いて、前記支持基板もしくは前記カバー部材に、前記コ
イルを位置規制して前記巻装範囲を規定する位置決め部
を設けたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項７】請求項６の記載において、前記位置決め
部が切欠きであることを特徴とする磁気センサ。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかの記載にお
いて、前記支持基板が、母基板に実装される子基板であ
ることを特徴とする磁気センサ。
【請求項９】請求項１ないし７のいずれかの記載にお
いて、絶縁性樹脂からなる成形体の内部に、少なくとも
前記磁性線と前記支持基板と前記コイルとが封入してあ
るとともに、前記成形体の外部に、前記磁性線に導通す
る端子と前記コイルに導通する端子とが突出させてある
ことを特徴とする磁気センサ。