特許 6210061 磁気センサデバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6210061

(24)【登録日】2017年9月22日

(45)【発行日】2017年10月11日

(54)【発明の名称】磁気センサデバイス

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/09 20060101AFI20171002BHJP

   G01R 15/20 20060101ALI20171002BHJP

【ＦＩ】

   G01R33/06 R

   G01R15/20 B

【請求項の数】8

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2014-512563(P2014-512563)

(86)(22)【出願日】2013年4月22日

(86)【国際出願番号】JP2013061811

(87)【国際公開番号】WO2013161773

(87)【国際公開日】20131031

【審査請求日】2016年3月15日

(31)【優先権主張番号】特願2012-98215(P2012-98215)

(32)【優先日】2012年4月23日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2012-98216(P2012-98216)

(32)【優先日】2012年4月23日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122275

【弁理士】

【氏名又は名称】竹居 信利

(72)【発明者】

【氏名】川上 誠

(72)【発明者】

【氏名】高木 保規

【審査官】 荒井 誠

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０２６６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−００１９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１３９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０８１１９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−１０４３２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１５２００８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１９０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１７０８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５１７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第８６８０８５６（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３３／０２

Ｇ０１Ｒ ３３／０９

Ｇ０１Ｒ １５／１８

Ｇ０１Ｒ １５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板面に形成され、予め定められた検出軸方向の磁場の強さを検出する磁気センサ素子と、
前記磁気センサ素子の検出軸方向に平行で、当該磁気センサ素子を間において対向する面をそれぞれ有する第１の磁場減衰部及び第２の磁場減衰部、並びに前記磁気センサ素子を間において互いに対向する面を有し、磁気センサ素子の検出軸に平行であり、前記第１、第２の磁場減衰部に交差する方向に設けられた第３の磁場減衰部を含んだ磁場減衰体と、
を含み、
前記第１の磁場減衰部が、測定対象の磁場の発生源と、前記磁気センサ素子との間に配され、
前記磁気センサデバイスは、前記磁気センサ素子の検出軸方向には、前記第１，第２の磁場減衰部より低い透磁率を有する低透磁部が形成されている磁気センサデバイス。

【請求項2】

前記第２の磁場減衰部と前記第３の磁場減衰部とが磁気的に一体である請求項１記載の磁気センサデバイス。

【請求項3】

前記第１の磁場減衰部の、前記磁気センサ素子の検出軸方向に直交する方向の長さよりも、前記第２の磁場減衰部の、前記磁気センサ素子の検出軸方向に直交する方向の長さが短く形成されている請求項１記載の磁気センサデバイス。

【請求項4】

前記第１の磁場減衰部と前記第３の磁場減衰部とが磁気的に一体である請求項１から３のいずれか一項に記載の磁気センサデバイス。

【請求項5】

前記磁気センサ素子は、
環状をなす磁性体と、
当該磁性体に巻回され、前記磁性体の周方向に半周で一回転する方向の磁場を印加するコイルと、
前記磁性体の環状の中心部に配され、測定対象となる磁場の方向に磁化方向が固定された固定層を有する磁気抵抗効果素子と、
を含み、
前記固定層の面内で、磁化が固定された方向に平行または反平行な方向を前記検出軸方向とする磁気センサ素子である請求項１から４のいずれか一項に記載の磁気センサデバイス。

【請求項6】

基板面に形成され、予め定められた検出軸方向の磁場の強さを検出する磁気センサ素子と、
前記磁気センサ素子の検出軸方向に平行な第１、第２の面を有し、
前記第１の面内に配され、平面視において前記磁気センサ素子を内包する第１の磁場減衰部と、
前記第２の面内に配され、前記第１の磁場減衰部に対し、前記磁気センサ素子を間において対向する第２の磁場減衰部と、
を含み、
前記第１の磁場減衰部が、測定対象の磁場の発生源と、前記磁気センサ素子との間に配され、
前記磁気センサ素子は、
環状をなす磁性体と、
当該磁性体に巻回され、前記磁性体の周方向に半周で一回転する方向の磁場を印加するコイルと、
前記磁性体の環状の中心部に配され、測定対象となる磁場の方向に磁化方向が固定された固定層を有する磁気抵抗効果素子と、
を含み、
前記固定層の面内で、磁化が固定された方向に平行または反平行な方向を前記検出軸方向とする磁気センサ素子である磁気センサデバイス。

【請求項7】

基板面に形成され、予め定められた検出軸方向の磁場の強さを検出する磁気センサ素子と、
前記磁気センサ素子の検出軸方向に平行な面を有し、平面視において前記磁気センサ素子を内包する奥行及び幅を有する第１の磁場減衰部と、
前記第１の磁場減衰部に対し、前記磁気センサ素子を間において対向し、前記磁気センサ素子の面に平行な仮想面内にあって、平面視において前記磁気センサ素子の中心を間においてその検出軸方向に直交する方向両側に配された一対の第２の磁場減衰部と、
を含み、
前記第１の磁場減衰部が、測定対象の磁場の発生源と、前記磁気センサ素子との間に配され、
前記磁気センサ素子は、
環状をなす磁性体と、
当該磁性体に巻回され、前記磁性体の周方向に半周で一回転する方向の磁場を印加するコイルと、
前記磁性体の環状の中心部に配され、測定対象となる磁場の方向に磁化方向が固定された固定層を有する磁気抵抗効果素子と、
を含み、
前記固定層の面内で、磁化が固定された方向に平行または反平行な方向を前記検出軸方向とする磁気センサ素子である磁気センサデバイス。

【請求項8】

前記一対の第２の磁場減衰部は平面視において、前記第１の磁場減衰部の内側にある請求項７記載の磁気センサデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流センサ等として利用可能な磁気センサデバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話機等の電子機器に利用される磁気センサにおいて、電子機器内部の電子部品が発生する磁場の影響を低減するシールド技術が、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された技術では、電極部を除く全体をシールド部材でシールドし、特に磁気センサの感度軸方向に長めのシールド部材を用いることとし、これにより、電極部の開口を通じた外部磁場の影響を軽減することとしている。

【0003】

また磁束吸収体でＭＲ素子を覆うことによって、飽和点Ｐに至らしめる磁束量を増加させ、無磁場状態の検出範囲を拡張する技術が特許文献２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−０３６５７９号公報

【特許文献2】特開２０１１−１８００８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示のような上記従来の磁気センサは、パッケージ内部に測定対象の磁場が形成されるものであるため、全体をシールドすることにより外部磁場を遮蔽するものであり、比較的強い磁場が印加された場合に、磁気センサに印加される磁場の強さを減衰させること（すなわちアッテネートさせること）は開示されていない。また磁場の強さを減衰させる場合、磁気センサ素子の周囲を磁束吸収体で覆ってしまうことで無磁場状態の検出範囲を拡張していた（特許文献２の例）。

【0006】

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので磁気センサに印加される磁場の強さを減衰する磁気センサデバイスを提供することを、その目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る磁気センサデバイスは、基板面に形成され、予め定められた検出軸方向の磁場の強さを検出する磁気センサ素子と、前記磁気センサ素子の面に平行な第１、第２の面を有し、前記磁気センサ素子を内包する仮想的な直方体の前記磁気センサ素子の面に平行な第１の面内に配された第１の磁場減衰部と、前記第１の磁場減衰部に対し、前記磁気センサ素子を間において対向し、前記仮想的な直方体の、前記磁気センサ素子の面に平行な第２の面内に配された第２の磁場減衰部と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明によると、磁気センサに印加される磁場の強さを減衰できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスの一例の概要を表す斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスのもう一つの例の概要を表す斜視図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスの磁気センサ素子の例を表す説明図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスの一例の概要を表す断面図である。

【図5】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスの別の概要例を表す断面図である。

【図6】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスのさらに別の概要例を表す断面図である。

【図7】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスのさらに別の例の概要を表す斜視図である。

【図8】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスのさらに別の例に係る断面図である。

【図9】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスのまた別の例の概要を表す説明図である。

【図10】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスのまたさらに別の例の概要を表す説明図である。

【図11】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスのもう一つの別の例の概要を表す説明図である。

【図12】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスの一例に係る断面図である。

【図13】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスの別の例に係る断面図である。

【図14】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスの使用例を表す説明図である。別の例

【図15】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスの別の使用例を表す説明図である。

【図16】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける磁気センサ素子の例を表す説明図である。

【図17】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける磁気センサ素子の別の例を表す平面透視図である。

【図18】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける磁気センサ素子のコイルの配置例を表す説明図である。

【図19】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける磁気センサ素子のコイルの配線例を表す説明図である。

【図20】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける磁気センサ素子の接続例を表す説明図である。

【図21】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける磁気センサ素子の例を表す断面図である。

【図22】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける別の磁気センサ素子の例による回路例を表す概略回路図である。

【図23】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおけるまた別の磁気センサ素子の例による回路例を表す概略回路図である。

【図24】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける磁場減衰部の形成例を表す説明図である。

【図25】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける磁場減衰部のもう一つの形成例を表す説明図である。

【図26】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける磁場減衰部のさらにもう一つの形成例を表す説明図である。

【図27】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける減衰量調整の方法の例を表す説明図である。

【図28】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける減衰量調整の例を表す説明図である。

【図29】本発明の実施の形態に係る磁気センサデバイスにおける減衰量調整のもう一つの例を表す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本実施の形態について以下、図面を参照しながら説明する。図１は本実施の形態の磁気センサデバイス１の一例の概要を表す斜視図である。本実施の形態の磁気センサデバイス１のある例（例Ａ１とする）は図１に例示するように、基板面に形成され、予め定められた検出軸方向（Ｙ軸方向）の磁場の強さを検出する、実質的に直方体形状の磁気センサ素子１１を含む。また、この磁気センサデバイス１は、磁気センサ素子１１の面（Ｘ軸正の方向にその法線を有する面）２００（またはその裏面（Ｘ軸負の側にあって、Ｘ軸負の方向にその法線を有する面））に平行な第１、第２の面２１１，２１２を仮想的に想定し、この第１の面２１１内に配され、平面視（Ｘ軸正の方向からＸ軸負の方向へ向かう視点）で磁気センサ素子１１を内包する第１の磁場減衰部１２と、上記第２の面２１２内に配されこの第１の磁場減衰部１２に対し、磁気センサ素子１１を間において（磁気センサ素子１１を間に挟んで）対向する第２の磁場減衰部１３と、を含む。

【0011】

なお、実際には磁気センサ素子１１と、第１、第２の磁場減衰部１２，１３とを含む磁気センサデバイス１の全体は、第１、第２の磁場減衰部１２，１３より透磁率の低いレジン等でモールドされているのであるが、ここでは説明のため、レジンの図示を省略し、また第１、第２の磁場減衰部１２，１３を透過させて図示している。

【0012】

磁気センサ素子１１の面（検出軸方向をその面内に含む）に対して平行に磁場減衰部を配することにより、磁気センサ素子１１を通過する磁束は、透磁率の比較的高い磁場減衰部を通ることになる。これにより磁気センサ素子１１にかかる磁場の強さを減衰できる。磁気センサ素子１１の上記面に対して平行な面に磁場減衰部が配されていれば、磁場減衰部の形状はこの限りでない。つまり第２の磁場減衰部１３の形状は、図１に例示した例Ａ１に係るものに限られない。また図１においてＺ軸方向（検出軸方向に直交する方向）に法線を有して対向する面２１３，２１４内にさらに別の磁場減衰部を配してもよい。さらにＹ軸方向（検出軸方向）に法線を有して対向する面２１５，２１６には磁場減衰部を置かないこととしてもよい。以下に、それぞれの例について説明する。

【0013】

本実施の形態のある例（例Ａ２）に係る磁気センサデバイス１は、図２（ａ），（ｂ）に例示するように、基板面に形成され、予め定められた検出軸方向の磁場の強さを検出する平板状の磁気センサ素子１１と、この磁気センサ素子１１の面に平行な面を有し、平面視において磁気センサ素子１１を内包する奥行及び幅を有する第１の磁場減衰部１２と、この第１の磁場減衰部１２に対し、磁気センサ素子１１を間において対向し、かつ磁気センサ素子１１の面に平行な仮想面内にあって、平面視において磁気センサ素子１１を間においてその検出軸方向に直交する方向両側に配された一対の第２の磁場減衰部１３ａ，ｂと、を含んで構成される。図２（ａ）は本実施の形態の磁気センサデバイス１の概要を表す斜視図であり、図２（ｂ）は本実施の形態の磁気センサデバイス１の概要を表す平面図である。

【0014】

ここでの例では、図２（ａ）に示したように奥行（Ｙ軸方向）２０００μｍ、幅（Ｚ軸方向）１０００μｍの矩形板状の第１の磁場減衰部１２を平面視したときに、磁気センサ素子１１を内包する奥行き及び幅となっている。さらに好ましくは、その中心（対角線の交点）と、磁気センサ素子１１に仮想的に外接する矩形の中心（対角線の交点）とを一致させるのが好ましい。つまり磁気センサ素子１１は、平面視において第１の磁場減衰部１２の中央に配される。この配置については例Ａ１も同様としてよい。中心を一致させることで最も少ない部材で最も大きな減衰効果を得ることができる。

【0015】

また例Ａ２において、第２の磁場減衰部１３ａ，ｂは、それぞれ奥行（Ｙ軸方向）２０００μｍ、幅（Ｚ軸方向）約２５０μｍの矩形板状をなす。この第２の磁場減衰部１３ａ，ｂは、平面視でその奥行方向（Ｙ軸方向）の位置がそれぞれ第１の磁場減衰部１２の奥行方向の位置に一致するように配される。また、第１の磁場減衰部１２のＺ軸方向の上縁（図中で上側の辺）と、第２の磁場減衰部１３ａのＺ軸方向の上縁（図中で上側の辺）とを平面視で一致させる。さらに第１の磁場減衰部１２のＺ軸方向の下辺（図中で下側の辺）と、第２の磁場減衰部１３ｂのＺ軸方向の下辺（図中で下側の辺）とを平面視で一致させる。つまり、一対の第２の磁場減衰部１３ａ，ｂは平面視において、第１の磁場減衰部１２の幅の内側に配される。

【0016】

ここでの例Ａ１，Ａ２において、磁気センサ素子１１は、予め定められた検出軸方向の磁場の強さを検出する。この磁気センサ素子１１は、例えば図３に例示するようなＳＶＧＭＲ素子（スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子）であり、基板１１１の面Ｐ（以下では説明のため、この面がＹＺ面内に置かれるものとする。この面は磁気センサ素子１１の面２００に平行な面となる）上に下地層１１２、反強磁性層１１３、固定層１１４、非磁性導電層１１５、自由層１１６、保護層１１７の順で（Ｘ軸方向に）スパッタ成膜したＳＶＧＭＲ素子の膜を含む平板状の磁気センサ素子である。このＳＶＧＭＲ素子の磁気センサ素子１１では、外部から印加される磁場により自由層１１６の磁化方向が回転する。そしてこの自由層１１６の磁化方向と、固定層１１４の磁化方向と相対角度によって非磁性導電層１１５の電気抵抗が変化することとなる。

【0017】

つまり、この磁気センサ素子１１では、固定層１１４や自由層１１６の面内（基板１１１の上記面Ｐに平行な面）にあって、磁場が面内方向で回転することで磁気センサ素子に印加される磁場の大きさが変化すること、または、面内方向で平行または反平行の方向に磁場の大きさが変化することにより、自由層１１６の磁化方向が回転あるいは反転することとなり、その磁場を検出できるようになる。つまり、この固定層１１４や自由層１１６の面内にこの例の磁気センサ素子１１の検出軸方向があることとなる。つまりこの検出軸はＹＺ面内にあり、ここでの例ではＹ軸方向であるとする。

【0018】

またこの磁気センサ素子１１では、たとえば両端に導体１２０が接続され、この導体がリード線１２１に接続されている。
また第１磁場減衰部１２、第２磁場減衰部１３ａ，ｂは、いずれも例えば次に挙げるものを用いて構成することができる。
（１）Ｆｅ−Ｎｉ系の合金材料（パーマロイ、４２アロイ、４５アロイ等）、
（２）Ｆｅ−ＢまたはＦｅ−Ｓｉ−Ｂを基本成分として、これにＣｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｚｒ等を添加して得られる合金材料を用いて形成したナノ結晶軟磁性材料、
（３）Ｆｅ基やＣｏ基等のアモルファス磁性材料、
（４）珪素鋼板等。
いずれの場合も、透磁率の高い磁性材料で形成することが好ましい。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金材料をフレーム状に圧延によって形成してもよいし、軟磁性の膜をめっきで被着して形成してもよいし、ソフトフェライトの基板やソフトフェライトのシートで形成してもよい。また、粉末状にして成形したり、樹脂含浸して成形してもよい。さらに磁気センサ素子における基板としてＳｉ基板に代えて、フェライト基板等に置き換えたものを、減衰部の一部として用いることもできる。

【0019】

本実施の形態の図２に示した例Ａ２では、第１磁場減衰部１２は、図１に示したように磁気センサ素子１１の面２００（基板１１１の上記面Ｐに平行な面：図におけるＹＺ面）に平行な面を有する。また、第２の磁場減衰部１３ａ，ｂは、平板状をなし、磁気センサ素子１１を間において、第１磁場減衰部１２に対向する仮想的な面内に配される。また本実施の形態の一例では、この一対の第２の磁場減衰部１３ａ，ｂは、磁気センサ素子１１の検出軸方向（Ｙ軸方向）にその長手方向を有する矩形状をなす面を有する。

【0020】

図４はこの例Ａ２に係る磁場減衰体を磁気センサ素子１１を含むＸＺ面で切断したときの断面を表す断面図である（図２のＩＶ−ＩＶ断面）。後に述べるように、これらの例Ａ１，Ａ２では、磁気センサ素子１１と、第１，第２の磁場減衰部１２，１３（以下、まとめて減衰体と呼ぶ）との全体が例えばレジンモールドされる（図４においても説明のため、レジンを取り去った状態を示している）。

【0021】

またこの図４の例では、磁気センサ素子１１と第１，第２の磁場減衰部１２，１３と間に、それぞれスペーサ１５を配している。このスペーサ１５は、第１，第２の磁場減衰部１２，１３より透磁率が低い材質であり、センサ素子に接触するように配されているが、リード線を引き出す箇所はショートしないように不導体によって形成されている。具体的にはこのスペーサ１５には、Ｓｉ基板や、熱膨張係数が、レジンモールドの熱膨張係数に比して所定範囲内の差であるような素材を用いることができる。また基板１１１側の磁場減衰部１３ａ，１３ｂと、磁気センサ素子１１との間は、スペーサ１５を用いずに、基板１１１の厚さをスペーサ１５に相当する分だけ厚くして、スペーサ１５に代えてもよい。なお、レジン、基板１１１或いはスペーサ１５については、それらの少なくとも一部分が、平面視において磁場減衰部１２の外縁よりも外側、或いは一対の磁場減衰部１３ａ，１３ｂの外縁よりも外側に突出していてもよい。これらは非磁性材であるために、減衰に係る特性に影響を及ぼさない。

【0022】

さらに、この例に係る磁気センサデバイス１は、これらの全体をレジン１６にてモールドしたものであってもよい（図５）。図５は、レジンモールドした磁気センサデバイス１を、図４と同じ破断面で見たときの概要を表す概略断面図である。磁気センサ素子１１に接続されるリード線１２１は、レジンモールドから外部に引出される。

【0023】

さらに図５のように全体をレジン１６にてモールドするのではなく、図６（ａ）に例示するように、磁気センサ素子１１と第２の磁場減衰部１３ａ，ｂとをレジン１６でモールドし、このモールドの外側で、第２の磁場減衰部１３ａ，ｂに対して、磁気センサ素子１１を間において対向する位置に、第１の磁場減衰部１２を配する構成としてもよい。

【0024】

また図６（ｂ）に例示するように、磁気センサ素子１１のみをレジン１６にてモールドし、このモールドの外側の定められた位置に、第１の磁場減衰部１２と、第２の磁場減衰部１３ａ，ｂとを配してもよい。これらの例で、レジン１６がスペーサ１５としての役割を果たす部分では、スペーサ１５は必ずしも必要でなくなる。なお、例Ａ１についても、例Ａ２の場合と同様に磁気センサ素子１１と第１，第２の磁場減衰部１２，１３と間に、それぞれスペーサ１５を配する。あるいは、基板１１１側の磁場減衰部１３と、磁気センサ素子１１との間は、スペーサ１５を用いずに、基板１１１の厚さをスペーサ１５に相当する分だけ厚くして、スペーサ１５に代えてもよい。

【0025】

また、本実施の形態の磁気センサデバイス１のもう一つの例（例Ｂ）は図７に例示するように、磁気センサ素子１１と、この磁気センサ素子１１を間において互いに対向する面を有する第１磁場減衰部１２及び第２磁場減衰部１３と、第１，第２の磁場減衰部に交差する方向に設けられた第３の磁場減衰部１４ａ，ｂとを含んで構成される。

【0026】

ここで磁気センサ素子１１は、予め定められた検出軸方向の磁場の強さを検出する。この磁気センサ素子１１は、例えば図２に例示したようなＳＶＧＭＲ素子（スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子）と同じものでよい。ここでも検出軸方向はＹ軸方向であるとする。さらに、検出軸方向をＺ軸方向にしても良く、その場合には減衰効果だけでなく、外乱磁界の影響を低減でき、より高精度な測定が可能となる。

【0027】

第１磁場減衰部１２、第２磁場減衰部１３、及び第３磁場減衰部１４ａ，ｂは、いずれも例えば次に挙げるものを用いて構成することが出来る。
（１）Ｆｅ−Ｎｉ系の合金材料（パーマロイ、４２アロイ、４５アロイ等）、
（２）Ｆｅ−ＢまたはＦｅ−Ｓｉ−Ｂを基本成分として、これにＣｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｚｒ等を添加して得られる合金材料を用いて形成したナノ結晶軟磁性材料、
（３）Ｆｅ基やＣｏ基等のアモルファス磁性材料、
（４）珪素鋼板等。
いずれの場合も、透磁率の高い磁性材料で形成することが好ましい。例えば、Ｆｅ−Ｎｉ系合金材料をフレーム状に圧延によって形成したり、軟磁性の膜をめっきで被着して形成してもよいし、ソフトフェライトの基板やソフトフェライトのシートで形成してもよい。また、粉末状にして成形したり、樹脂含浸して成形したりしてもよい。磁気センサ素子における基板としてＳｉ基板に代えて、フェライト基板等に置き換えたものを、減衰部の一部として用いることもできる。

【0028】

本実施の形態のある例（例Ｂ１とする）では、磁気センサ素子１１を間において対向する面をそれぞれ有する第１の磁場減衰部１２及び第２の磁場減衰部１３、並びに磁気センサ素子１１を間において互いに対向する面を有し、磁気センサ素子１１の検出軸に平行であり、第１、第２の磁場減衰部１２、１３に交差する方向に設けられた第３の磁場減衰部１４ａ，ｂを含んだ磁場減衰体と、を含んでいる。第１磁場減衰部１２は、図７に示したように磁気センサ素子１１の面２００（基板１１１の面Ｐに平行な面：図におけるＹＺ面）に平行な面を有する。また、第２磁場減衰部１３は、磁気センサ素子１１を間において、第１磁場減衰部１２に対向し、磁気センサ素子１１の面２００（基板１１１の面Ｐに平行な面：図におけるＹＺ面）に平行な面を有する。さらに第３磁場減衰部１４ａ，ｂは、磁気センサ素子１１を間において互いに対向する面を有し、磁気センサ素子１１の検出軸に平行であり、第１，第２の磁場減衰部１２，１３に交差する方向に設けられる。また図７の例では、これら第１磁場減衰部１２、第２磁場減衰部１３、及び第３の磁場減衰部１４ａ，ｂのＹ軸方向の長さは実質的に同じとし、Ｙ軸方向の位置を揃えて配している。例Ｂ１では、磁気センサ素子１１の検出軸方向には、第１，第２の磁場減衰部１２，１３より低い透磁率を有するレジンやスペーサ、孔などの低透磁部が形成されている。

【0029】

本実施の形態の例Ｂ１では、第２の磁場減衰部１３と第３の磁場減衰部１４とは互いに連結される。すなわち、第２の磁場減衰部１３と第３の磁場減衰部１４とは一体となって、実質的にΠ字状の磁場減衰体を形成する。なお、第３の磁場減衰部１４は、第２の磁場減衰部１３の面Ｑに必ずしも垂直に交わる必要はなく、第２の磁場減衰部１３の面Ｑに斜めに交わっても構わない。図７はこの例に係る磁場減衰体の斜視図であり、図８はこの例に係る磁場減衰体を磁気センサ素子１１を含むＸＺ面で破断したときの断面を表す断面図である（図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面）。後に述べるように、この例Ｂ１では、磁気センサ素子１１と、磁場減衰体との全体が例えばレジンモールドされるものであるが、図７，８では説明のため、レジンモールドの図示を省略している。

【0030】

図７に例示したように、本実施の形態の例Ｂ１では第１磁場減衰部１２、第２磁場減衰部１３、及び第３の磁場減衰部１４ａ，ｂにより、実質的に筒状の磁場減衰体が形成されている。また検出軸方向（Ｙ軸方向）には磁場減衰部を置かれず、磁場減衰部より透磁率が低い（磁場の測定結果に対してなるべく影響を与えないよう配慮した）、低透磁率部としての開口が形成されている。また磁気センサ素子１１から延伸されているリード線１２１は、第２の磁場減衰部１３及び第３の磁場減衰部１４が一体的となったΠ字状の磁場減衰体と、第１の磁場減衰部１２との間から外部に引出される（図８）。さらに図８の例では、磁気センサ素子１１と第２の磁場減衰部１３及び第３の磁場減衰部１４が一体的となったΠ字状の磁場減衰体との間に、スペーサ１５を配している。このスペーサ１５は、不導体によって形成され、例えばＳｉ基板や、熱膨張係数が、レジンモールドの熱膨張係数に比して所定範囲内の差であるような素材を用いることができる。また、スペーサ１５を用いずに、基板１１１の厚さをスペーサ１５の分だけ厚くして、スペーサ１５に代えてもよい。本実施の形態の例Ｂ１では、磁場減衰部は実質的に筒状をなすが、その外周は不連続で、スリットがあってもよい。この場合、磁場減衰部によって完全に遮蔽されることはないので、検出軸方向をＺ軸方向としてもよい。この場合、配線を開口部から引き出すことができ、また外乱磁界の影響を低減できるので、より高精度な測定が可能となる。

【0031】

さらに、この例に係る磁気センサデバイス１は、これらの全体をレジンにてモールドしたものであってもよい。磁気センサ素子１１に接続されるリード線１２１は、レジンモールドから外部に引出される。
また例Ｂ１では、第３の磁場減衰部１４を含む仮想的な面と、第１磁場減衰部１２を含む仮想的な面とが交差する仮想的な線分Ｌ１，Ｌ２（図７に示すＹ軸方向に延びる線分）が、第１磁場減衰部１２上にあるよう、第１磁場減衰部１２のＺ軸方向の幅が第２の磁場減衰部１３のＺ軸方向の幅以上の長さに形成される。
またリード線１２１をＹ軸方向に形成された開口から外部へ取り出し、第１磁場減衰部１２と、第２、第３の磁場減衰部１３，１４とを一体に形成してもよい。この場合、磁場減衰体は中空のある四角柱状をなす。

【0032】

また、本実施の形態は、これらの例に限られるものではない。図９（ａ），（ｂ）は本実施の形態のさらに別の例Ｂ２に係る磁気センサデバイスの概要を表す斜視図及びＩＸ（ｂ）−ＩＸ（ｂ）断面図である。この例Ｂ２は、例Ｂ１と基本的には同様の構成をとるものであるが、磁場減衰体の形状が異なる。この例における磁場減衰体は、図９に例示するように、第１の磁場減衰部１２の、磁気センサ素子１１の検出軸方向に直交する方向の長さよりも、第２の磁場減衰部１３の、磁気センサ素子１１の検出軸方向に直交する方向の長さが短く形成される。

【0033】

すなわち、この例Ｂ２では図９（ｂ）の断面図に示されるように、第３の磁場減衰部１４を含む仮想的な面は、いずれも第２の磁場減衰部１３と交差せず、第２の磁場減衰部１３の面外となるように配される。具体的には、第１の磁場減衰部１２と第２の磁場減衰部１３とのＺ軸方向の中心を一致させて配しておけばよい。また磁気センサ素子１１から引出されるリード線１２１は、この第２の磁場減衰部１３のＺ軸方向両側に形成された開口部から引出される。またこの例では、第１の磁場減衰部１２と第３の磁場減衰部１４とを例えば一体として、実質的にΠ字状の磁場減衰体を形成してもよい。

【0034】

さらにこの図９の例では第１の磁場減衰部１２と第２の磁場減衰部１３とのＺ軸方向の中心を一致させて配する例としたが、図１０（ａ），（ｂ）に例示するように、２つの第２の磁場減衰部１３ａ，ｂを用い、これらをそれぞれ第３の磁場減衰部１４ａ，ｂに磁気的に接続して磁気的に一体とすることとしてもよい（例Ｂ３）。この場合、第１、第２、第３の磁場減衰部１２，１３，１４が全体として一体の磁場減衰体を形成し、そのＺＸ面でのＸ（ｂ）−Ｘ（ｂ）断面は、図１０（ｂ）に例示したように、実質的にＣ字状をなす。

【0035】

さらに図１０の例Ｂ３において、第１の磁場減衰部１２を、そのＺ軸方向中心から所定範囲を取り除いた形状としてもよい（例Ｂ４）。この例Ｂ４は図１１（ａ），（ｂ）に例示するように、２つの第１の磁場減衰部１２ａ，ｂと、第２の磁場減衰部１３ａ，ｂとを用い、第１の磁場減衰部１２ａ，第２の磁場減衰部１３ａ，及び第３の磁場減衰部１４ａを磁気的に接続して磁気的に一体とし、第１の磁場減衰部１２ｂ，第２の磁場減衰部１３ｂ，及び第３の磁場減衰部１４ｂを磁気的に接続して磁気的に一体とすることとしてもよい。この場合、第１の磁場減衰部１２ａ，第２の磁場減衰部１３ａ，及び第３の磁場減衰部１４ａを磁気的に接続した磁気的に一体の磁場減衰体と、第１の磁場減衰部１２ｂ，第２の磁場減衰部１３ｂ，及び第３の磁場減衰部１４ｂを磁気的に接続した、磁気的に一体の磁場減衰体とを含む形状となり、そのＺＸ面でのＸＩ（ｂ）−ＸＩ（ｂ）断面は、図１１（ｂ）に例示したように、実質的にＣ字状の２つの磁場減衰体Ｍ１，Ｍ２が、Ｙ軸方向における端にＣ字状の開口を有し、Ｚ軸方向で隣り合う２つのＣ字状の開口で１つの矩形状の開口を構成するように配された形状となる。磁気センサ素子１１は、これらの２つの磁場減衰体Ｍ１，Ｍ２の間に配される。これら図９から図１１に示した例Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４においても、磁気センサ素子１１と、磁場減衰体との全体がレジンモールドされてもよい。図９から図１１では説明のため、レジンモールドの図示を省略している。また図７に示した例よりも、磁場減衰体に対する磁気センサ素子１の大きさを比較的大きく形成することにより、磁気センサ素子１にＣ字状の２つの磁場減衰体を嵌めこんだ構成としてもよい。

【0036】

また図９に示した例による場合は、図１２に、レジン１６にてモールドした場合の図９（ｂ）に対応する断面図を示すように、全体をモールドするのではなく、磁気センサ素子１１と第２の磁場減衰部１３とをモールドして、磁気センサ素子１１のリード線１２１を外部に取り出すとともに、第１の磁場減衰部１２と第３の磁場減衰部１４ａ，ｂとを一体とした磁場減衰体をモールドの外側に貼り付けることとしてもよい。なお、第３の磁場減衰部１４ａ，ｂは、第２の磁場減衰部１３に近づくほどＺ軸方向の幅が広くなるように形成されてもよく、第２の磁場減衰部１３と第３の磁場減衰部をアモルファス等の曲げに弱い材質を使用しても、減衰効果を得ることができる（図１２）。この場合において第２の磁場減衰部１３は、モールドされた領域内でなるべく広くすることとしてもよい。

【0037】

さらに図７，図８に示した例Ｂ１においても、全体をレジン１６にてモールドするのではなく、図１３（ａ）に例示するように、磁気センサ素子１１と第２の磁場減衰部１３及び第３の磁場減衰部１４とをモールドし、このモールドの外側で、第２の磁場減衰部１３に対して、磁気センサ素子１１を間において対向する位置に、第１の磁場減衰部１２を配する構成としてもよい。

【0038】

また図１３（ｂ）に例示するように、磁気センサ素子１１のみをレジン１６にてモールドし、このモールドの外側で、Ｘ軸方向に磁気センサ素子１１を間において、第１の磁場減衰部１２と第２の磁場減衰部１３とを配し、またＺ軸方向に磁気センサ素子１１を間において、第３の磁場減衰部１４ａ，ｂを配してもよい。なお、第３の磁場減衰部１４ａ，ｂは、第１の磁場減衰部１２に近づくほどＺ軸方向の幅が広くなるように形成されてもよい（図１３（ａ），（ｂ））。この後者の例ではスペーサ１５は必ずしも必要でなくなる。

【0039】

本実施の形態の磁気センサデバイス１は、このような例の構成となっており、本実施の形態のある例では、図１４に例示するように、この磁気センサデバイス１を、導体を流れる電流値の検出に用いる。なお、図では例Ｂ１の磁気センサデバイス１を示しているが、例Ａ１，Ａ２または例Ｂ２からＢ４の磁気センサデバイス１であってもよい。

【0040】

具体的に磁気センサデバイス１を、導体を流れる電流値の検出に用いる場合は、測定対象の電流が流れている導体２の方向をＺ軸として、この導体２と磁気センサ素子１１との間に、第１の磁場減衰部１２が介在するように磁気センサデバイス１を配する。ここで導体２は、長細く形成した金属導体（いわゆるバスバー）であってもよい。またこのバスバーは、図１５（ａ）に例示するように、ヘアピンＵ字型に形成され、磁気センサデバイス１の近傍でＺ軸に沿った一方方向に電流を流し（往路）、また別の箇所で折り返して磁気センサデバイス１の近傍で、Ｚ軸に沿って他方方向に電流を流す（復路）ようになっていてもよい。この例のバスバーは、磁気センサデバイス１の近傍において図１５（ａ）でＺ軸に平行な視点で見た場合、図１５（ｂ）に例示するように、Ｘ軸方向に距離をおいて平行に（Ｙ軸方向の位置は揃えておく）、それぞれ往路と復路のバスバーが配されるものとする。さらに、図１４、図１５では第１の磁場減衰部１２が導体２と素子１１の間に位置しているが、導体２は第１の磁場減衰部１２と素子１１との間、あるいは第２の磁場減衰部１３と素子１１との間にあってもよい。このように導体２を配置する場合、外乱磁界の影響を低減でき、より高精度な測定が可能となる。

【0041】

また図１４、図１５のように、磁気センサ１１に対して第１磁場減衰部１２を磁場の源である導体２に近接させる場合は、第１磁場減衰部１２に印加される磁場の強さの方が大きくなり易い。したがって、体積、寸法、厚さを比較したときに、第２磁場減衰部１３よりも第１磁場減衰部１２を大きく、厚く形成することとしてもよい。なお図１４，図１５でリード線１２１の引き出し方向が異なっているが、これはどちらでも構わないことを表すためである。このようにすると、導体２を流れる電流により、磁気センサ素子１１が、その近傍に生じる磁場の強さに応じた抵抗値を呈することとなる。

【0042】

磁気センサデバイス１の外部に取り出されている２つのリード線１２１間の抵抗値（磁気センサ素子１１が呈する抵抗値）は、例えば抵抗値が既知である３つの抵抗器と、磁気センサデバイス１とでホイートストンブリッジを構成し、このブリッジ回路によって磁気センサデバイス１の磁気センサ素子１１が呈する抵抗値を測定することで得られる。

【0043】

また本実施の形態の磁気センサデバイス１の磁気センサ素子１１は、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、概念的には、面内に形成した環状の磁性体３１と、その中心部に配された磁気抵抗効果素子３２とを含む。ここで磁性体３１は周方向に、互いに中心からの角度がθだけずれた位置における磁化方向が２θだけ異なるように、つまり半周で一回転するように磁化される（図では磁化方向を矢印で示す）。このような配列は、いわゆるハルバッハ配列として知られたものである。

【0044】

図１６（ａ）の例では、磁気抵抗効果素子３２は、その幅方向（磁気抵抗効果素子３２自体の長手方向に直交する方向）が検出軸方向（上記のＹ軸方向）となるＳＶＧＭＲ素子（スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子）である。この図１６（ａ）の例に係る磁気抵抗効果素子３２は、その幅方向に磁化方向が固定された固定層（外部磁場により磁化方向が変化しない層）を有する。図１６（ａ）の構成は、フィードバック方式の電流センサに用いることができる。

【0045】

また本実施の形態では、この磁気抵抗効果素子３２の幅方向と測定対象となる磁場の方向Ｄ（図１６（ａ）でＹ軸の方向）とが一致するよう、磁性体３１と磁気抵抗効果素子３２とを配する。

【0046】

また本実施の形態の別の例では、図１６（ｂ）に例示するように、測定対象となる磁場の方向Ｄ（Ｙ軸方向）と磁気抵抗効果素子３２の幅方向とが、磁性体３１からその中心近傍に配された磁気抵抗効果素子３２に印加される磁束の向き（Ｚ軸方向）に直交するように（つまりＹ軸方向となるように）、磁性体３１と磁気抵抗効果素子３２とを配してもよい。この場合は磁気抵抗効果素子３２の幅方向と、磁性体３１から磁気抵抗効果素子３２に印加される磁束の向きとが直交するようにそれぞれが配される。図１６（ｂ）の構成は、磁気比例方式の電流センサに用いることができる。

【0047】

このうち図１６（ａ）の概念に基づく具体的な磁気センサ素子１１の一例を図１７に示す。本実施の形態のある例に係る磁気センサ素子１１は、縦横比の異なる環状をなす磁性体３１と、その中心Ｃの近傍に配された磁気抵抗効果素子３２と、磁性体３１を挟んで積層される層であって、コイル３３の下部パターン３３ａと、及びコイル３３の上部パターン３３ｂをそれぞれ含んだ層とを備える。この磁気センサデバイス３１は、図１７でＤの方向（Ｙ軸負の方向）へ外部から印加される磁場を測定することが可能なものである。

【0048】

ここで磁性体３１や、コイル３３の下部パターン３３ａ及び上部パターン３３ｂは平面視では互いに重なりあって陰となる部分があるので、現実には容易には視認できるものではないが、図１７に例示した平面図では、説明のために磁性体３１、磁気抵抗効果素子３２、コイル３３の各部を透過した状態を示している。

【0049】

磁性体３１は、例えば鉄とニッケルの合金（パーマロイ）であり、本実施の形態のある例では、厚さ１μｍ、飽和磁束密度Ｂｓ＝１．４５Ｔ、初透磁率μi＝２０００である。さらにこの磁性体３１は、その中心Ｃ（幅方向及び長手方向の中心）を通って短径方向に延びる線分と、磁性体３１とが交差する位置に、磁気抵抗効果素子３２に向けた絞り部１００が設けられて、その内周及び外周形状が実質的に亜鈴（ダンベル）形状（Ｃ字状を、その開口で向い合わせて接続した形状、あるいは数字の３の字を向かい合わせて、上側弧の上部と下側弧の下部とを接続した形状）をなす。ここで内周は中心Ｃを通りＹ軸に平行な線に対して線対称であり、絞り部１００に至るまでは、その内周のＹ軸方向の幅ｗは、中心Ｃから離れるほど狭くなるように形成されている。またそのＹ軸に実質的に平行な部分Ｌｙは、他の部分よりも幅広に形成されている。これにより、より大きな外部磁場に対しても飽和しにくくなる。一例としてこの幅が１００μｍであるときには、約３１８２Ａ／ｍ（４０Ｏｅ）、１５０μｍのときには約３４２２Ａ／ｍ（４３Ｏｅ）、２００μｍのときには、約３７４０Ａ／ｍ（４７Ｏｅ）の外部磁場を印加できる。

【0050】

また磁性体３１の絞り部１００には磁気抵抗効果素子３２に向けてその幅が狭められたテーパが形成されている。さらにこの絞り部１００の外周側（中心を通る短径方向に延びる線分に交差する位置の外周部）には、中心Ｃ、つまり磁気抵抗効果素子３２に向けた切込みＵが形成されてもよい。この磁性体３１には、その周方向に半周で一回転する方向の磁場を形成するようにコイル３３が巻回される。

【0051】

また本実施の形態の一例では、この磁性体３１には、中心Ｃを通り短径方向に延びる線分に交差する位置における磁性体３１の幅が、中心Ｃを通り長径方向に延びる線分に交差する位置における磁性体３１の幅よりも細く形成されている。

【0052】

磁気抵抗効果素子３２は、例えばスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果素子（ＳＶＧＭＲ素子）であり、ここではその幅方向（長手方向に直交する方向）に固定層が磁化されており、この幅方向の磁場の強さに応じた抵抗値を呈する。本実施の形態の一例では、この磁気抵抗効果素子３２は、その幅方向（検出軸方向）がＹ軸に平行になるように配される。

【0053】

コイル３３は、磁性体３１が形成された面より下層に積層された面に配される下部パターン３３ａと、磁性体３１が形成された面の上層に積層された面に配される上部パターン３３ｂとを含む。この下部パターン３３ａを図１８（ａ）に、上部パターン３３ｂを図１８（ｂ）にそれぞれ示す。これらの図１８（ａ），（ｂ）において、円形で示される部分はいずれもビアホールの位置を示すものであって、上部パターン３３ｂと下部パターン３３ａとの対応する位置に存在し、当該互いに対応する円形部分をビアホールを介して電気的に接続する部分にあたる。また下部パターン３３ａと上部パターン３３ｂとの矩形のパッド部Ｑ１〜Ｑ６は互いに電気的に接続される。なお、以下の説明で、磁性体３１の長径方向をＺ軸（図中左方向をＺ軸負の方向とする）、これに対する方向をＹ軸（図中上方向をＹ軸正の方向とする）とする。

【0054】

またこれらの下部パターン３３ａ及び上部パターン３３ｂは、磁性体３１の環状の中心に対して点対称な部分を含む。

【0055】

図１９（ａ）は、図１８（ａ）に示した下部パターン３３ａのうち、磁性体３１の長径に平行な線分（対称軸に相当する線分）からＹ軸正の方向のみを取出した図であり、図１９（ｂ）は、図１９（ｂ）に示した上部パターン３３ｂのうち、磁性体３１の長径に平行な線分（対称軸に相当する線分）からＹ軸正の方向のみを取出した図である。これらのパターンに含まれる巻線の少なくとも一部は、直線状でなく、Ｚ軸に平行な平行部分Ｌと、これに斜めに交わる部分（磁性体の周方向に対して所定角度範囲の角度で斜めに交わる部分、以下、斜交部と呼ぶ）Ｓとを含む。つまり、このパターンは途中で屈曲している。

【0056】

図１９（ａ）の下部パターン３３ａの巻線Ｔ１は、パッド部Ｑ１からビアホールＨ１−Ｈ１′を介して、図１９（ｂ）に示す上部パターン３３ｂの巻線Ｔ１′に接続されている。上部パターン３３ｂの巻線Ｔ１′は、ビアホールＨ１２′−Ｈ１２を介して、下部パターン３３ａの巻線Ｔ２に接続される。

【0057】

巻線Ｔ２には、斜交部Ｓ２が含まれ、ビアホールＨ２−Ｈ２′を介して、下部パターン３３ｂの巻線Ｔ２′に接続される。この巻線Ｔ２′にも斜交部が含まれる。以下、それぞれ対応するビアホールを通って下部パターン３３ａと上部パターン３３ｂとを往来しつつ、磁性体３１に対して巻線Ｔ３，Ｔ３′，Ｔ４…，Ｔ５′が巻きかかるように形成される。

【0058】

ここで巻線Ｔ１，Ｔ２…，Ｔ５及びＴ１′，Ｔ２′…，Ｔ５′では、Ｚ軸負の方向にある巻線ほど、斜交部Ｓの長さが長くなる。斜交部ＳのＹ軸に対する角度は一定となっており、その角度は例えば２０度（Ｚ軸に対して７０度）となっている。

【0059】

また、巻線Ｔ６は、ビアホールＨ６−Ｈ６′を介して上部パターン３３ｂの巻線Ｔ７′に接続される。巻線Ｔ７′は、ビアホールＨ７′−Ｈ７を介して下部パターン３３ａのＺ字状の巻線Ｔ７に接続される。この巻線Ｔ７は、二つの斜交部Ｓ７-1とＳ７-2と、平行部分Ｐ７とを有する。この斜交部Ｓ７-1を延長した延長線は、斜交部Ｓ７-2を延長した延長線とは、Ｙ軸に対して線対称となる。巻線Ｔ７は、ビアホールＨ１７−Ｈ１７′を介して上部パターン３３ｂのΠ字状の巻線Ｔ８′に接続される。以下、それぞれ対応するビアホールを通って下部パターン３３ａと上部パターン３３ｂとを往来しつつ、磁性体３１に対して巻線Ｔ８，Ｔ９′，Ｔ９…，Ｔ１１，Ｔ１２′が巻きかかるように形成される。これらの巻線Ｔ８，Ｔ９…，Ｔ１１、及びＴ８′，Ｔ９′，…Ｔ１１′の少なくとも一部（図１９では、Ｔ８，Ｔ９，Ｔ８′，Ｔ９′）は、それぞれ２つの斜交部Ｓを備えたＹ軸に関して、接合箇所等の縁部を除き、概略対称な形状となっている。

【0060】

なお、ここでの例では、巻線Ｔ１０，Ｔ１１，Ｔ１１′，Ｔ１２′は、それぞれの実質的にＸ軸に平行な部分は、磁性体３１の絞り１００に巻きかかるように構成されている。また巻線Ｔ１２′は、ビアホールＨ１１２′−Ｈ１１２を介して巻線Ｔ１２に接続される。巻線Ｔ１２…Ｔ１６，Ｔ１３′…Ｔ１６′は、それぞれ実質的に巻線Ｔ５，Ｔ４…，Ｔ１，Ｔ５′，…Ｔ２′のそれぞれと、Ｙ軸に対して線対称の形状を有するものである。巻線Ｔ１６は、ビアホールＨ１１６−Ｈ１１６′を介して巻線Ｔ１７′に接続され、巻線Ｔ１７′はビアホールＨ１１７′−Ｈ１１７を介してパッド部Ｑ２に接続される。

【0061】

なお、図１８の例では、パッド部Ｑ３は、下部パターン３３ａにおいて配線を介して、磁気抵抗効果素子３２の端子の一端側に接続される。またパッド部Ｑ６は、下部パターン３３ａと同じ層にある配線を介して、磁気抵抗効果素子３２の端子の他端側に接続される。

【0062】

本実施の形態の一例では、図２０に例示するように、パッド部Ｑ４にコイル電流Ｉｃを印加する。またパッド部Ｑ５は、パッド部Ｑ２に接続される。さらにパッド部Ｑ１はコイル電流Ｉｃの共通端子（ＧＮＤ）に接続される。さらにパッド部Ｑ３には磁気抵抗効果素子１２の電源電圧Ｖｃｃを印加し、パッド部Ｑ６を共通端子（ＧＮＤ）とする。つまりこの例では、磁気センサデバイス１をモールドしたパッケージからは、パッド部Ｑ１，Ｑ４，Ｑ３，Ｑ６に接続される６つのリード線が引き出される。パッド部Ｑ２、Ｑ５を接続するリード線は、パッケージの外で配線する。

【0063】

またこのパッド部Ｑ４から印加されるコイル電流Ｉｃがコイル３３に流れることで、コイル３３が磁性体３１を、互いに中心からの角度がθだけずれた位置における磁化方向が２θだけ異なるように磁化する。つまり、いわゆるハルバッハ配列状に磁性体３１を磁化する。ここでの例では、絞り部１００において絞りの方向に沿って（つまり磁気抵抗効果素子３２の幅方向に平行に）磁性体３１が磁化される。

【0064】

図２１は、図１７に例示した磁気センサ素子１１の一部を、検出軸方向に平行な向きに沿って破断した概略の一部断面図の一例である。図２１では理解の容易のために、コイル３３等はその配置の概要を示しており、巻数等を減らして図示している。図２１に例示する、本実施の形態のある例に係る磁気センサ素子１１は、次の要領で製造される。すなわち、まず基板４１上に２層の絶縁層（SiO2（基板側）及びAl2O3（絶縁膜４３側））４２を形成し、この上に幅１０μmの磁気抵抗効果素子３２（ＳＶＧＭＲ素子の膜等）を偶数個、薄膜プロセスにより形成する。そしてさらにこの磁気抵抗効果素子３２の膜よりも厚い絶縁膜４３を形成し、この絶縁膜４３上に、パーマロイ等による磁性体３１と、それに巻回されるアルミニウムのコイル３３の下部パターン３３ａとを形成し、これらを樹脂４４（絶縁体）により封止する。次に樹脂４４に、コイル３３のビアホールＨを形成して下部パターン３３ａのビアホールＨの相当箇所に導体を接続する。次にこれらの導体に対し、それぞれ接続するコイル３３の上部パターン３３ｂを形成し、さらに樹脂４４（絶縁体）により封止する。ただし、コイル３３に導通するパッド部Ｑは樹脂から露出させる。磁性体３１は、磁気抵抗効果素子３２の磁束の向きに沿った両側に約２μｍほどの幅をとって配する。またこの例では磁気抵抗効果素子３２は、磁性体３１よりも基板４１側（下層側）に配され、磁性体３１はその中心Ｃ近傍において、磁気抵抗効果素子３２に向かって下層側へ延伸されてもよい。

【0065】

この例の磁気センサ素子１１はいわゆる磁気平衡型の回路に利用できる。この場合の回路は、図２２に例示するように、磁気抵抗効果素子３２の一端側から引き出されるリード線を、直流のバイアス電源電圧Ｖｃｃに接続するとともに、コンパレータ５４の負極（−）端子に接続する。このコンパレータ５４の負極端子はまた、出力端子（ＯＵＴ）にも接続される。また、磁気抵抗効果素子３２の他端側から引き出されるリード線は共通端子（ＧＮＤ）に接続する。なお、コンパレータ５４の正極（＋）端子は、基準電源５５を介して共通端子（ＧＮＤ）に接続する。基準電源５５の出力電位は、磁場のない場所における磁気抵抗効果素子３２の電位とする。ここで、コンパレータ５４の負極（−）端子は、Ｖｃｃに接続されているものの、配線抵抗と磁気抵抗効果素子３２の抵抗値とによってその電位は（微小ながら）変化する。

【0066】

このコンパレータ５４の出力は、コイル３３の一端側（パッド部Ｑ４）に対して、波形整形部６１とローパスフィルタ（ＬＰＦ）６２とを介して接続される。さらにコイル３３の他端側（パッド部Ｑ６）は固定抵抗器５６を介して共通端子（ＧＮＤ）に接続される。

【0067】

本実施の形態のこの一例に係る磁気センサデバイス１の回路では、磁気抵抗効果素子３２を通じて得られる電圧信号を、コンパレータ５４、波形整形部６１及びＬＰＦ６２を通じて得る。このＬＰＦ６２を介して得られた出力は、基準電源の電位と磁気抵抗効果素子３２の出力する電圧信号の電位との差に比例する電圧信号となる。

【0068】

この磁気センサデバイス１を被測定電流の流れる導体（例えばバス・バー）の近傍に配すると、この被測定電流により生じる誘導磁場により磁気抵抗効果素子３２の抵抗値が変化する。するとその出力電位が磁場のないときの電位（既に述べたように基準電源の電位はこの電位に等しくしておく）からずれるので（オフセット）、コンパレータ５４、波形整形部６１及びＬＰＦ６２を通じて得られる出力は、この電位のずれ量に応じた大きさの電圧信号となる。この電圧信号が被測定電流（バス・バー内を流れる電流）により生じる誘導磁場の強さを表す。

【0069】

この電圧信号はコイル３３の一端側に供給され、コイル３３に電流が流れることにより、磁場（キャンセル磁場）を生じる。そしてこのキャンセル磁場による磁束が、被測定電流から生じる誘導磁場とともに、磁性体３１を通って磁気抵抗効果素子３２に印加される。そして磁気抵抗効果素子３２を通る磁束がゼロとなるとき（磁気抵抗効果素子３２の出力電圧が基準電位５５と同じとなるとき）のコイル３３に供給した電流量に比例した電圧信号Ｖを取り出す（ＯＵＴ）。すると、この電圧信号Ｖが、被測定電流（上記の例ではバス・バー内を流れる電流）の電流量に比例した出力信号となる。

【0070】

また、図１６（ｂ）に例示した概念に基づき具現化される磁気センサ素子１１は、図１７〜図２０に例示したものと同様の構成をとるが、磁気抵抗効果素子３２の配置方向がコイル３３による磁化方向に対して直交するように配され、従って検出軸方向も図１７〜図２０のＺ軸に平行または反平行の方向となる点が異なる。なお、磁気センサ素子１１の磁気抵抗効果素子３２の構造は図２１に例示したものと同様である。ただし、磁性体３１の形状は、フィードバック方式の電流センサと磁気比例方式の電流センサとで、異ならせてもよい。

【0071】

図１６（ａ）に示した概念に基づく磁気センサ素子１１を用いた他の回路の例を図２３に示す。この図２３に例示するように、磁気抵抗効果素子３２は、既知の抵抗器Ｒ１からＲ３とともにブリッジ回路を形成する。ブリッジ回路の対角線上にある二対の端子群のうち、一対の群に含まれる各端子はそれぞれ電源Ｖｃｃと、共通端子ＧＮＤとに接続される。また、他の対に含まれる各端子は、コンパレータ５４の入力端子に接続される。コンパレータ５４の出力端子は、磁性体３１に巻回されたコイル３３と、固定抵抗５６とを介して共通端子ＧＮＤに接続される。またコイル３３と固定抵抗５６との接続点は出力端子ＯＵＴに接続される。この出力端子ＯＵＴの共通端子ＧＮＤからの電位が、この回路の出力電位Ｖとなる。

【0072】

この例の回路では、磁気抵抗効果素子３２の抵抗値と既知の抵抗器の抵抗値Ｒ１との比と、既知の抵抗器の抵抗値Ｒ２，Ｒ３の比との差に比例してコンパレータ５４の出力電位が大きくなり、コイル３３にはより大きいバイアス電流が流される。またこのコンパレータ５４の出力電位に比例した電位が出力端子ＯＵＴに現れる。すなわち、この出力端子ＯＵＴの電位Ｖは、磁気抵抗効果素子３２の抵抗値の変化（磁気抵抗効果素子３２に印加される磁場の強度）に比例しており、この電位Ｖが、被測定電流（上記の例ではバス・バー内を流れる電流）の電流量に比例した出力信号となる。

【0073】

このように本実施の形態によると、磁気センサ素子に印加される磁場の強さを減衰できる。これにより、磁気センサ素子１１が磁気的に飽和することを防止できる。一例として、磁場減衰体を設けない場合、図１４の例において１０００Ａの電流がバスバーに流されているとき、磁場の強さとして約４００Ｏｅが磁気センサ素子１１に印加されて素子が磁気的に飽和してしまうのに比べ、本実施の形態のように磁場減衰体を設ける構成とすると、磁気センサ素子１１に印加される磁場の強さが、±５０Ｏｅ程度まで減衰される。これにより素子の磁気的飽和が防止できる。

【0074】

そして磁気センサ素子は一般的に、磁気的に飽和しない範囲では、検出した磁場の強さに対する出力電流量の線形性は比較的高くなっており、磁気的に飽和する領域に近くなるほど線形性が低下する。つまり本実施の形態によれば、素子の磁気的飽和が防止される程度に磁場が減衰されることで、出力の線形性を確保できる範囲を拡大できる。この範囲には、無磁場の場合も含まれる。

【0075】

また本実施の形態の磁気センサ素子１１は、図１６（ａ），（ｂ）に例示した概念に基づいて具現化されていることで、検出した磁場の強さに対する電流量の線形性がより向上されている。これにより、出力の線形性をより広い範囲で確保できる。この範囲には、無磁場の場合も含まれる。

【0076】

ここまでの説明において、第１，第２，第３の磁場減衰部１２，１３，１４については、例えば４５アロイ等の合金を用いたリードフレーム材等、透磁率の高い磁性材料を用いて形成することとしていたが、具体的には、板状に加工した複数の磁性材料を平行に配し、溶融した樹脂に含浸して固化させる。この場合の磁場減衰部は、その厚さ方向の断面を図２４に例示するように、複数の平行に配された板状の磁性材料３０１と樹脂３０２とを交互に積層したものとなる。

【0077】

また、台紙３０３上に、接着用テープ３０４を用いて複数の磁性材料３０１を積層し、さらにＰＥＴフィルム３０５を接着用テープ３０４で接着して被覆して磁場減衰部を形成してもよい。この場合の厚さ方向の断面を図２５に示す。

【0078】

さらに、ポリイミド樹脂３０６と磁性材料３０１とを交互に積層して磁場減衰部を形成してもよい。この場合、最も外側の層はポリイミド樹脂３０６とする。この場合の厚さ方向の断面を図２６に示す。

【0079】

なお、図２４ないし図２６に例示した磁場減衰部の例は、いずれも板状の磁場減衰部とするものであったが、Ｌ字状やΠ字状の磁場減衰部を得る場合も、内側から逐次、サイズを大きくしながら積層することとすればよい。

【0080】

また本実施の形態では、磁場減衰部の形状を変形して磁場強さの減衰量を調整することとしてもよい。具体的に例Ａ１において、第２の磁場減衰部１３の幅（Ｙ軸方向の幅）を、第１の磁場減衰部１２の幅（Ｙ軸方向の幅）よりも小さくする。具体的には図２７に示すように、第２の磁場減衰部１３のＹ軸負の方向の端部の位置を、第１の磁場減衰部１２のＹ軸負の方向の端部よりも、Ｙ軸正の側へａだけずれた位置とする。また、第２の磁場減衰部１３のＹ軸正の方向の端部の位置を、第１の磁場減衰部１２のＹ軸正の方向の端部よりも、Ｙ軸負の側へｂだけずれた位置とする。つまり図２７の例では、第２の磁場減衰部１３の幅（Ｙ軸方向の幅）が、第１の磁場減衰部１２の幅（Ｙ軸方向の幅）より（ａ＋ｂ）だけ狭くなっている。なお、ここでａ＝ｂであってもなくてもよい。

【0081】

例Ａ１において、開放幅Ｗ＝ａ＋ｂを異ならせつつ測定した、磁気センサ素子１１近傍における磁束密度と測定電流値との関係を図２８に示す。図２８に例示するように、開放幅を０ｍｍ（第１の磁場減衰部１２と第２の磁場減衰部１３とが同じ幅である場合）に比べ、開放幅を１ｍｍ，１．５ｍｍ、２ｍｍ…増大させるほど、同じ測定電流値における現実の磁束密度が指数関数的に大きくなっていく。すなわち、開放幅を増大、又は減少させることにより、減衰量を小さく、又は大きくでき、この開放幅を調整することで所望の減衰量を設定できることとなる。

【0082】

また磁場強さの減衰量は、被測定電流が流れるバスバーから本実施の形態の磁気センサデバイス１の距離を変更することによっても調整できる。具体的には図２９に例示するように、バスバーと磁気センサデバイス１との間の距離（ギャップ）を大きくするごとに、同じ測定電流値における現実の磁束密度が大きくなる。この増大幅はギャップが大きくなるごとに指数関数的に減少する。つまり、ギャップが１ｍｍである場合と２．５ｍｍである場合との減衰量の差よりも、ギャップが２．５ｍｍである場合と４ｍｍである場合との減衰量の差は小さくなる。しかしながらギャップを大きく、又は小さくするほど減衰量を小さく、又は大きくでき、このギャップを調整することで所望の減衰量を設定できることとなる。

【0083】

このように本実施の形態においては、開放幅及び／又はギャップとの調整により所望の減衰量を設定可能である。なお、ここでは例Ａ１の場合について述べたが、例Ａ２の場合は、第２の磁場減衰部１３ａ，ｂのそれぞれの幅（Ｙ軸方向幅）を制御することにより減衰量を調整できる。同様に、例Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４においても第２の磁場減衰部１３の幅（Ｙ軸方向幅）を制御することで減衰量を調整できる。

【0084】

以上のように本実施の形態の一例では、磁気センサ素子１１を樹脂パッケージに内包させて封止する。ここで樹脂パッケージは例えば直方体をなし、その中心と磁気センサ素子１１に外接する直方体の中心とは実質的に一致していてもよい。そしてこの樹脂パッケージの表面に、上述の例Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の空間的配置となるよう、磁場減衰部としての磁性体を含む部材を貼り付ける。具体的に磁場減衰部は、複数の平板状の磁性体（アモルファス磁性体、ナノ結晶軟磁性材、金属帯磁性材等）を積層し、含浸用樹脂で一体化したものである。

【実施例】

【0085】

具体的に、上述の例Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４について、磁場解析ソフトＪＭＡＧを用いて磁気センサの素子の位置の磁場解析を行い、測定磁場強さの減衰比をシミュレーションした。磁場減衰部のない場合を「１」としたときの測定磁場強さの減衰量の比、及び、外乱磁場強さの減衰比（Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向）を、次の表に示す。この実験例では、バスバーから素子までの距離を５ｍｍ、第１，第２の磁場減衰部１２，１３間の距離を１ｍｍ、それぞれの厚みを５００μmとしている。また、バスバーから第１の磁場減衰部１２までの距離を４ｍｍとしている。

【表1】

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】