(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】
(24)【登録日】2024-07-16
(45)【発行日】2024-07-24
(54)【発明の名称】磁気センサ
(51)【国際特許分類】
G01R 33/02 20060101AFI20240717BHJP
G01R 33/09 20060101ALI20240717BHJP
【ＦＩ】
G01R33/02 V
G01R33/09
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020152521
(22)【出願日】2020-09-11
(65)【公開番号】P2022046892
(43)【公開日】2022-03-24
【審査請求日】2023-07-18
(73)【特許権者】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100115738
【弁理士】
【氏名又は名称】鷲頭 光宏
(74)【代理人】
【識別番号】100121681
【弁理士】
【氏名又は名称】緒方 和文
(72)【発明者】
【氏名】北島 伸夫
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 浩幸
(72)【発明者】
【氏名】原川 修
(72)【発明者】
【氏名】オリバー バビラ
(72)【発明者】
【氏名】ジョニー ボンソル
【審査官】越川 康弘
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－２１５３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０７１１９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５０－１５１１３２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００４－１１１５２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１３４０６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１４８０４３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１７４１４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ ３３／０２
Ｇ０１Ｒ ３３／０９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも一つの感磁素子を有し、前記感磁素子が形成された素子形成面が基板の表面に対して垂直又は所定の傾きを持つよう、前記基板の表面に搭載されたセンサチップと、前記基板の表面に搭載され、検出対象磁界を前記感磁素子に集磁する第１の外部磁性体と、
前記基板の表面に搭載され、前記センサチップから見て前記第１の外部磁性体とは反対側に位置する第２の外部磁性体と、
前記第１の外部磁性体に巻回された補償コイルと、
前記第１の外部磁性体に固定され、第１及び第２の接続ピンを保持する第１の成形部材と、
それぞれ前記第１及び第２の接続ピンに接続され、前記第２の外部磁性体上に配置された第１及び第２のワイヤと、を備え、
前記補償コイルの一端は前記第１の接続ピンに接続され、前記補償コイルの他端は前記第２の接続ピンに接続されることを特徴とする磁気センサ。
【請求項2】
前記第１の接続ピンは、前記第１の成形部材から突出する第１及び第２の突出部を有し、前記第２の接続ピンは、前記第１の成形部材から突出する第３及び第４の突出部を有し、
前記補償コイルの前記一端は、前記第１の接続ピンの前記第１の突出部に固定され、
前記補償コイルの前記他端は、前記第２の接続ピンの前記第３の突出部に固定され、
前記第１のワイヤは、前記第１の接続ピンの前記第２の突出部に接続され、
前記第２のワイヤは、前記第２の接続ピンの前記第４の突出部に接続されることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項3】
前記第１の接続ピンの前記第１の突出部と前記第２の接続ピンの前記第３の突出部は、互いに同方向に突出していることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項4】
前記第１及び第２のワイヤは、前記第２の外部磁性体上で複数回に亘って交差することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項5】
前記第１の外部磁性体は、前記基板の表面に固定された幅太部と、前記幅太部よりも断面積の小さい幅細部を有し、前記補償コイルは、前記幅細部に巻回されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項6】
前記幅細部の先端に固定された第２の成形部材をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項7】
前記第２の成形部材は、前記補償コイルを掛止する掛止部を有することを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ。
【請求項8】
前記幅太部は、前記幅細部の一端側に位置する第１の幅太部と前記幅細部の他端側に位置する第２の幅太部を有することを特徴とする請求項５に記載の磁気センサ。
【請求項9】
前記第１の成形部材は、前記幅太部と前記幅細部の間の段差によって位置決めされることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は磁気センサに関し、特に、感磁素子に磁束を集める外部磁性体と補償コイルを備えた磁気センサに関する。
【背景技術】
【0002】
感磁素子に磁束を集める外部磁性体と補償コイルを備えた磁気センサとしては、特許文献１及び２に記載された磁気センサが知られている。特許文献１及び２に記載された磁気センサは、センサチップに集積された感磁素子及び補償コイルと、センサチップ上に配置された外部磁性体とを備えている。そして、外部磁性体によって集磁された磁界が感磁素子に印加されるとともに、感磁素子に印加される磁界を補償コイルによってキャンセルすることによって、いわゆるクローズドループ制御が行われる。これにより、感磁素子に印加される磁界が常にゼロの状態が保たれることから、温度変化などに起因するオフセットが生じず、正確な磁界測定が可能となる。
【0003】
しかしながら、特許文献１及び２に記載された磁気センサでは、補償コイルがセンサチップに集積された構造を有していることから、補償コイルのターン数を十分に確保することが困難であり、このため補償コイルに流れる電流から発生する磁界が比較的小さい。このため、測定対象となる磁界が比較的強い場合には、感磁素子に印加される磁界をキャンセルすることが困難であった。また、補償コイルと外部磁性体の距離が離れていることから、測定対象となる磁界が強いと外部磁性体が磁気飽和してしまうことも考えられる。外部磁性体が磁気飽和すると、集磁能力の低下によって、磁界の強度とセンサ出力との間のリニアリティがなくなり、正確な磁界測定ができなくなるという問題があった。
【0004】
このような問題を解決する方法としては、特許文献１の図１２に示すように、センサチップが搭載された基板上に、センサチップを取り囲むような大型の補償コイルを別途付加する方法が考えられる。この方法によれば、感磁素子及び外部磁性体に強いキャンセル磁界を印加することができるため、測定対象となる磁界が比較的強い場合であっても、感磁素子に印加される磁界を正しくキャンセルすることができるとともに、外部磁性体の磁気飽和を防止することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開第２０１７／０７７８７０号パンフレット
【文献】特開２０１８－１７９７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、大型の補償コイルを基板上に搭載する方法では、磁気センサ全体のサイズが大型化するという問題があった。
【0007】
したがって、本発明は、感磁素子に印加される磁界を補償コイルによって正しくキャンセルすることができ、且つ、外部磁性体の磁気飽和を防止することが可能な小型の磁気センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明による磁気センサは、少なくとも一つの感磁素子を有するセンサチップと、検出対象磁界を感磁素子に集磁する第１の外部磁性体と、第１の外部磁性体に巻回された補償コイルと、第１の外部磁性体に固定され、第１及び第２の接続ピンを保持する第１の成形部材とを備え、補償コイルの一端は第１の接続ピンに接続され、補償コイルの他端は第２の接続ピンに接続されることを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、補償コイルが第１の外部磁性体に巻回されていることから、コイル径を小さくすることができる。このため、磁気センサ全体のサイズの大型化を防止しつつ、キャンセル磁界を外部磁性体に効率よく印加することが可能となる。これにより、感磁素子に印加される磁界を正しくキャンセルすることができるとともに、第１の外部磁性体の磁気飽和を防止することが可能となる。また、補償コイルを別部品として配置しなくても良いので、補償コイルの位置ずれ等によるキャンセル磁界の変化が低減され、安定した歩留まりでセンサを提供できる。しかも、第１の外部磁性体に第１の成形部材が固定され、第１の成形部材に保持された第１及び第２の接続ピンに補償コイルの両端が接続されていることから、補償コイルとフィードバック回路の接続が容易となる。
【0010】
本発明において、センサチップは、感磁素子が形成された素子形成面が基板の表面に対して垂直又は所定の傾きを持つよう基板の表面に搭載され、第１の外部磁性体は基板の表面に搭載されていても構わない。これによれば、外部磁性体の長さが長い場合であっても、基板上に外部磁性体を安定して支持することが可能となる。
【0011】
本発明において、第１及び第２の接続ピンは、基板に設けられた第１及び第２の端子電極にそれぞれ接続されていても構わない。これによれば、補償コイルと第１及び第２の端子電極が第１及び第２の接続ピンを介して接続されるため、補償コイルを基板上の端子電極に直接ハンダ付けする必要がなくなり、アセンブリ作業の作業効率が高められる。
【0012】
本発明において、第１の接続ピンは第１の成形部材から突出する第１及び第２の突出部を有し、第２の接続ピンは第１の成形部材から突出する第３及び第４の突出部を有し、補償コイルの一端は第１の接続ピンの第１の突出部に固定され、補償コイルの他端は第２の接続ピンの第３の突出部に固定され、第１の端子電極は第１の接続ピンの第２の突出部に接続され、第２の端子電極は第２の接続ピンの第４の突出部に接続されていても構わない。これによれば、接続ピンと補償コイル及び端子電極との接続が容易となる。
【0013】
本発明において、第１の接続ピンの第１の突出部と第２の接続ピンの第３の突出部は、互いに同方向に突出していても構わない。これによれば、補償コイルの両端をハンダによって接続ピンに固定する場合に、ハンダ付け作業を１回で完了することが可能となる。この場合、第１の接続ピンの第１の突出部と第２の接続ピンの第３の突出部は、基板の表面からの高さ位置が互いに異なっていても構わない。これによれば、補償コイルの両端が互いに干渉することなく、それぞれ第１及び第３の突出部に接続することが可能となる。
【0014】
本発明において、第１の接続ピンの第１の突出部と第２の接続ピンの第３の突出部は、互いに逆方向に突出していても構わない。これによれば、第１及び第３の突出部の高さ位置が互いに同じであっても、補償コイルの両端が互いに干渉することなく、それぞれ第１及び第３の突出部に接続することが可能となる。
【0015】
本発明による磁気センサは、基板の裏面又は内層に設けられ、それぞれ第１及び第２の端子電極に接続された第１及び第２の配線パターンをさらに備えていても構わない。これによれば、配線パターンから発生するノイズが感磁素子に与える影響を低減することが可能となる。この場合、第１及び第２の配線パターンは、コプレナー構造又はマイクロストリップライン構造を有していても構わない。これによれば、ノイズの影響をより低減することが可能となる。
【0016】
本発明による磁気センサは、基板の表面に搭載され、センサチップから見て第１の外部磁性体とは反対側に位置する第２の外部磁性体と、それぞれ第１及び第２の接続ピンに接続され、第２の外部磁性体上に配置された第１及び第２のワイヤとをさらに備えていても構わない。これによれば、補償コイルに流れる電流によって生じるノイズが感磁素子に与える影響をより低減することが可能となる。この場合、第１及び第２のワイヤは、第２の外部磁性体上で複数回に亘って交差しても構わない。これによれば、インダクタンスのばらつきやインピーダンスのばらつきを低減することが可能となる。
【0017】
本発明において、外部磁性体は、基板の表面に固定された幅太部と、幅太部よりも断面積の小さい幅細部を有し、補償コイルは、幅細部に巻回されていても構わない。これによれば、基板と補償コイルの干渉を防止することが可能となる。
【0018】
本発明による磁気センサは、幅細部の先端に固定された第２の成形部材をさらに備えていても構わない。これによれば、補償コイルの外部磁性体からの脱落を防止することが可能となる。この場合、第２の成形部材は、補償コイルを掛止する掛止部を有していても構わない。これによれば、補償コイルの折り返し位置が固定されることから、補償コイルの巻崩れを防止することが可能となる。
【0019】
本発明において、幅太部は、幅細部の一端側に位置する第１の幅太部と幅細部の他端側に位置する第２の幅太部を有するものであっても構わない。これによれば、補償コイルの外部磁性体からの脱落を防止することが可能となる。
【0020】
本発明において、第１の成形部材は、幅太部と幅細部の間の段差によって位置決めされていても構わない。これによれば、外部磁性体と第１の成形部材の位置関係を固定することが可能となる。
【発明の効果】
【0021】
このように、本発明によれば、感磁素子に印加される磁界を補償コイルによって正しくキャンセルすることができ、且つ、外部磁性体の磁気飽和を防止することが可能な小型の磁気センサを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【0024】
【0025】
図１及び図２に示すように、第１の実施形態による磁気センサ１は、基板１０と、基板１０のｘｚ面を構成する表面１１に搭載されたセンサチップ２０及び外部磁性体３０，４０と、外部磁性体３０に巻回された補償コイルＣと、外部磁性体３０に固定された成形部材５０，６０とを備えている。センサチップ２０は、ｘｙ面を構成する素子形成面２１及び裏面２２と、ｙｚ面を構成する側面２３，２４と、ｘｚ面を構成する側面２５，２６とを有しており、側面２６が基板１０の表面１１と向かい合うよう、基板１０に搭載されている。センサチップ２０の素子形成面２１上には、後述する感磁素子及び磁性体層Ｍ１～Ｍ３が形成されている。このように、本実施形態においては、基板１０の表面１１とセンサチップ２０の素子形成面２１が垂直である。但し、本発明おいて両者が完全に垂直であることは必須でなく、垂直に対して所定の傾きを有していても構わない。
【0026】
外部磁性体３０，４０は、センサチップ２０に磁束を集める役割を果たし、いずれもフェライトなどの高透磁率材料によって構成される。このうち、外部磁性体３０はｚ方向を長手方向とする棒状体であり、磁性体層Ｍ１の一部を覆うよう、素子形成面２１のｘ方向における略中央部に位置決めされている。外部磁性体４０は、センサチップ２０から見て外部磁性体３０とは反対側に位置する。外部磁性体４０は、磁性体層Ｍ２，Ｍ３の一部を覆うとともに、センサチップ２０の側面２３，２４及び裏面２２を覆っており、ｚ方向を長手方向とする棒状形状を有している。かかる構成により、ｚ方向の磁界が選択的に集磁され、集磁された磁界がセンサチップ２０に印加されることになる。
【0027】
外部磁性体３０は、基板１０の表面１１に固定された幅太部３１と、幅太部３１よりもｘｙ断面の断面積が小さい幅細部３２を有する。幅細部３２は基板１０の表面１１から離れている。
【0028】
補償コイルＣは、ｚ方向が軸方向となるよう外部磁性体３０の幅細部３２に巻回されたワイヤ（被覆導線）からなる。本実施形態においては、補償コイルＣが外部磁性体３０に直接巻回されている。また、巻崩れを防止するために、外部磁性体３０に巻回した補償コイルＣを接着剤などで固めても構わない。補償コイルＣを構成するワイヤのターン数については特に限定されず、目的とするキャンセル磁界の発生に必要なターン数とすれば良い。本実施形態においては、補償コイルＣを外部磁性体３０に巻回していることから、センサチップ２０に補償コイルを集積する方式と比べて、ターン数を大幅に増やすことが可能であるとともに、より大きな電流を流すことが可能である。また、基板上に補償コイルを別途配置する方式のように、磁気センサ全体のサイズが大型化することもない。
【0029】
成形部材５０，６０は樹脂などの非磁性絶縁材料からなり、いずれも接着剤などを用いて外部磁性体３０に固定される。このうち、成形部材５０は、外部磁性体３０の幅太部３１及び幅細部３２の境界に位置する段差３３を覆うように設けられ、成形部材６０は、幅細部３２の先端に設けられる。成形部材５０，６０の構造及び役割については追って詳述する。
【0030】
【0031】
図３及び図４に示すように、センサチップ２０の素子形成面２１には、４つの感磁素子Ｒ１～Ｒ４が形成されている。感磁素子Ｒ１～Ｒ４は、磁束の向きによって電気抵抗が変化する素子であれば特に限定されず、例えばＭＲ素子などを用いることができる。感磁素子Ｒ１～Ｒ４の固定磁化方向は、互いに同じ向き（例えばｘ方向におけるプラス側）に揃えられている。感磁素子Ｒ１～Ｒ４は絶縁層２７で覆われており、絶縁層２７の表面には、パーマロイなどからなる磁性体層Ｍ１～Ｍ３が形成されている。磁性体層Ｍ１～Ｍ３は絶縁層２８で覆われている。そして、磁性体層Ｍ１～Ｍ３のうち、ｙ方向における一方側（図３における上側）に位置する部分を磁性体層Ｍ１１，Ｍ２１，Ｍ３１と定義し、ｙ方向における他方側（図３における下側）に位置する部分を磁性体層Ｍ１２，Ｍ２２，Ｍ３２と定義した場合、平面視で（ｚ方向から見て）、感磁素子Ｒ１は磁性体層Ｍ１１と磁性体層Ｍ２１の間に位置し、感磁素子Ｒ２は磁性体層Ｍ１２と磁性体層Ｍ２２の間に位置し、感磁素子Ｒ３は磁性体層Ｍ１１と磁性体層Ｍ３１の間に位置し、感磁素子Ｒ４は磁性体層Ｍ１２と磁性体層Ｍ３２の間に位置している。これにより、磁気ギャップＧ１～Ｇ４を通過する磁界が感磁素子Ｒ１～Ｒ４に印加される。
【0032】
但し、本発明において、各感磁素子Ｒ１～Ｒ４が平面視で２つの磁性体層間に位置することは必須でなく、２つの磁性体層からなる磁気ギャップＧ１～Ｇ４の近傍、つまり、磁気ギャップＧ１～Ｇ４によって形成される磁路上に各感磁素子Ｒ１～Ｒ４が配置されていれば足りる。また、磁気ギャップＧ１～Ｇ４の幅が感磁素子Ｒ１～Ｒ４の幅よりも広い必要はなく、磁気ギャップＧ１～Ｇ４の幅が感磁素子Ｒ１～Ｒ４よりも狭くても構わない。図５に示す例では、磁気ギャップＧ１のｘ方向における幅Ｇｘが感磁素子Ｒ１のｘ方向における幅Ｒｘよりも狭く、これにより、ｚ方向から見て磁性体層Ｍ１，Ｍ２と感磁素子Ｒ１が重なりＯＶを有している。磁気ギャップＧ１～Ｇ４と感磁素子Ｒ１～Ｒ４との関係は、図５に示す関係であっても構わない。
【0033】
図３及び図４において、符号３０ａ，４０ａで示す領域はそれぞれ外部磁性体３０，４０によって覆われる領域を示している。図３及び図４に示すように、外部磁性体３０は磁性体層Ｍ１を覆い、外部磁性体４０は磁性体層Ｍ２，Ｍ３を覆う。
【0034】
図６は、感磁素子Ｒ１～Ｒ４と補償コイルＣの接続関係を説明するための回路図である。
【0035】
図６に示すように、感磁素子Ｒ１は端子電極Ｔ１１，Ｔ１３間に接続され、感磁素子Ｒ２は端子電極Ｔ１２，Ｔ１４間に接続され、感磁素子Ｒ３は端子電極Ｔ１１，Ｔ１２間に接続され、感磁素子Ｒ４は端子電極Ｔ１３，Ｔ１４間に接続されている。端子電極Ｔ１１～Ｔ１４は、図２に示す端子電極群Ｔ１０を構成する端子電極である。端子電極群Ｔ１０はセンサチップ２０に設けられ、基板１０に形成された図示しない配線を介して、図１及び図２に示す端子電極群Ｔ３０に接続される。端子電極Ｔ１１には電源電位Ｖｃｃが与えられ、端子電極Ｔ１４には接地電位ＧＮＤが与えられる。そして、感磁素子Ｒ１～Ｒ４は全て同一の磁化固定方向を有していることから、外部磁性体３０からみて一方側に位置する感磁素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗変化量と、外部磁性体３０からみて他方側に位置する感磁素子Ｒ３，Ｒ４の抵抗変化量との間には差が生じる。これにより、感磁素子Ｒ１～Ｒ４は差動ブリッジ回路を構成し、磁束密度に応じた感磁素子Ｒ１～Ｒ４の電気抵抗の変化が差動信号Ｖａとして端子電極Ｔ１２，Ｔ１３に現れることになる。
【0036】
端子電極Ｔ１２，Ｔ１３から出力される差動信号Ｖａは、基板１０又はセンサチップ２０に設けられた差動アンプ７１に入力される。差動アンプ７１の出力信号は、端子電極Ｔ２１にフィードバックされる。図６に示すように、端子電極Ｔ２１と端子電極Ｔ２２との間には補償コイルＣが接続されており、これにより、補償コイルＣは差動アンプ７１の出力信号に応じたキャンセル磁界を発生させる。端子電極Ｔ２１，Ｔ２２は、成形部材５０に保持された接続ピンＰ１，Ｐ２にそれぞれ接続される。かかる構成により、検出対象磁界の磁束密度に応じた感磁素子Ｒ１～Ｒ４の電気抵抗の変化に応じた差動信号Ｖａが端子電極Ｔ１２，Ｔ１３に現れると、これに応じた電流が補償コイルＣに流れ、逆方向のキャンセル磁界を発生させる。これにより、検出対象磁界が打ち消される。そして、差動アンプ７１から出力される電流を検出回路７２によって電流電圧変換すれば、検出対象磁界の強さを検出することが可能となる。このようなクローズドループ制御により、外部磁性体３０，４０を介して集磁された磁界を高精度に検出することが可能となる。
【0037】
そして、本実施形態においては、補償コイルＣが外部磁性体３０に巻回されていることから、十分なターン数を確保することができるとともに、より大きな電流を流すことが可能である。これにより、強いキャンセル磁界を発生させることができるため、測定対象となる磁界が比較的強い場合であっても、感磁素子Ｒ１～Ｒ４に印加される磁界を正しくキャンセルすることができるだけでなく、外部磁性体３０の磁気飽和を防止することが可能となる。
【0038】
しかも、本実施形態においては、外部磁性体３０が幅太部３１と幅細部３２を有しており、補償コイルＣが幅細部３２に巻回されていることから、補償コイルＣと基板１０の接触や干渉が生じない。これにより、外部磁性体３０の幅太部３１を基板１０の表面１１に密着させることができることから、外部磁性体３０を基板１０の表面１１に安定的に固定することが可能となる。
【0039】
【0040】
図７Ａ～図７Ｃに示すように、成形部材５０は、接続ピンＰ１を保持する保持機構５１と、接続ピンＰ２を保持する保持機構５２と、補償コイルＣの一端を案内するガイド溝５３と、補償コイルＣの他端を案内するガイド溝５４と、外部磁性体３０と嵌合するスリット５５とを備えている。接続ピンＰ１，Ｐ２は、それぞれ保持機構５１，５２に挿入されることにより、成形部材５０に保持され、好ましくは位置決めされる。接続ピンＰ１，Ｐ２は、接着剤などを用いて成形部材５０に接着しても構わない。
【0041】
接続ピンＰ１，Ｐ２は、成形部材５０の表面から－ｘ方向に突出する突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａと、成形部材５０の表面から－ｙ方向に突出する突出部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂを有している。突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａはそれぞれ補償コイルＣの一端及び他端に接続され、突出部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂはそれぞれ端子電極Ｔ２１，Ｔ２２に接続される。
【0042】
突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａと補償コイルＣの接続は、絶縁被覆を除去した補償コイルＣの一端及び他端をそれぞれ突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａに巻き付け、さらにハンダによって固定することにより行う。この時、突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａが成形部材５０の表面から突出していることから、補償コイルＣの巻き付け作業や、ハンダ付け作業を容易に行うことが可能となる。特に、ハンダ付け作業については、補償コイルＣの一端及び他端をそれぞれ突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａに巻き付けた後、突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａをハンダ浴に浸すことによって１回で完了することが可能となる。
【0043】
一方、突出部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂは、図２に示すように、基板１０に設けられた貫通孔Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａに挿入され、ハンダ付けされることにより、貫通孔Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａの周囲又は内壁に設けられた端子電極Ｔ２１，Ｔ２２にそれぞれ接続される。
【0044】
また、接続ピンＰ１の突出部Ｐ１ａと、接続ピンＰ２の突出部Ｐ２ａは、基板１０の表面１１からの高さ位置が互いに異なっている。これにより、補償コイルＣのガイド溝５３，５４を互いに異なる高さ位置に設けることができるため、補償コイルの両端近傍が互いに干渉することなく、それぞれ突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａに案内することが可能となる。
【0045】
成形部材５０のスリット５５には、外部磁性体３０が挿入される。ここで、スリット５５は、ｘ方向における幅がＷ１である幅広部５５ａと、ｘ方向における幅がＷ２（＜Ｗ１）である幅狭部５５ｂを有しており、幅広部５５ａに外部磁性体３０の幅太部３１が挿入され、幅狭部５５ｂに外部磁性体３０の幅細部３２が挿入される。そして、成形部材５０のスリット５５に外部磁性体３０を挿入すると、外部磁性体３０の段差３３とスリット５５内の段差５６が干渉し、これにより、成形部材５０が外部磁性体３０に対してｚ方向に位置決めされる。
【0046】
【0047】
図８Ａ，図８Ｂに示すように、成形部材６０は、補償コイルＣを掛止する掛止部６１と、外部磁性体３０の先端と嵌合するキャビティ６２とを備えている。図１に示す例では、補償コイルＣを成形部材６０にも巻回しているが、本発明においてこの点は必須でない。また、掛止部６１は、補償コイルＣの折り返し部分をｚ方向に保持する役割を果たす。つまり、模式図である図９に示すように、補償コイルＣの両端が接続される接続ピンＰ１，Ｐ２は、いずれも成形部材５０に保持されていることから、成形部材６０が配置された部分において補償コイルＣが折り返されることになる。このような折り返し部分を掛止部６１に掛止することによって、補償コイルＣの折り返し部分における巻崩れを防止することが可能となる。
【0048】
本実施形態による磁気センサ１は、外部磁性体３０にあらかじめ成形部材５０，６０を固定し、補償コイルＣの巻回、並びに、接続ピンＰ１，Ｐ２と補償コイルＣの接続を行った後、接続ピンＰ１，Ｐ２の突出部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂが貫通孔Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａに挿入されるよう、外部磁性体３０を基板１０に搭載することによって作製することができる。これにより、補償コイルＣの両端を基板１０に直接ハンダ付けする必要がなくなることから、磁気センサ１を効率よく作製することが可能となる。
【0049】
端子電極Ｔ２１，Ｔ２２は、基板１０に設けられた配線パターンを介して端子電極群Ｔ３０に接続される。配線パターンは、基板１０の表面１１に設けても構わないが、配線パターンから発生するノイズが感磁素子Ｒ１～Ｒ４に与える影響を低減するためには、配線パターンを基板１０の裏面又は内層に設けることが好ましい。この場合、図１０に示すように、端子電極Ｔ２１，Ｔ２２にそれぞれ接続される配線パターン１３，１４を基板１０の裏面１２に設けるとともに、配線パターン１３，１４を挟むよう、基板１０の裏面１２にグランドパターン１５を設けることによってコプレナー構造とすれば、ノイズの影響をより低減することが可能となる。或いは、図１１に示すように、端子電極Ｔ２１，Ｔ２２にそれぞれ接続される配線パターン１３，１４を基板１０の裏面１２に設けるとともに、配線パターン１３，１４と重なるよう、基板１０の内層にグランドパターン１６を設けることによってマイクロストリップライン構造とすれば、ノイズの影響をよりいっそう低減することが可能となる。
【0050】
以上説明したように、本実施形態による磁気センサ１は、補償コイルＣが外部磁性体３０に巻回されていることから、キャンセル磁界を外部磁性体３０に効率よく印加することが可能となる。また、外部磁性体３０に成形部材５０が固定され、成形部材５０に保持された接続ピンＰ１，Ｐ２に補償コイルＣの両端が接続されていることから、補償コイルとフィードバック回路の接続が容易となる。
【0051】
＜第２の実施形態＞
図１２は、本発明の第２の実施形態による磁気センサ２の外観を示す略斜視図である。
図１２は、本発明の第２の実施形態による磁気センサ２の外観を示す略斜視図である。
【0052】
図１２に示すように、第２の実施形態による磁気センサ２は、成形部材５０の代わりに成形部材８０が用いられている点において、第１の実施形態による磁気センサ１と相違している。その他の基本的な構成は、第１の実施形態による磁気センサ１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0053】
【0054】
図１３Ａ～図１３Ｃに示すように、成形部材８０は、接続ピンＰ１を保持する保持機構８１と、接続ピンＰ２を保持する保持機構８２と、補償コイルＣの一端を案内するガイド溝８３と、補償コイルＣの他端を案内するガイド溝８４と、外部磁性体３０と嵌合するスリット８５とを備えている。接続ピンＰ１，Ｐ２は、それぞれ保持機構８１，８２に挿入されることにより、成形部材８０に保持され、好ましくは位置決めされる。接続ピンＰ１，Ｐ２は、接着剤などを用いて成形部材８０に接着しても構わない。
【0055】
接続ピンＰ１は、成形部材８０の表面から－ｘ方向に突出する突出部Ｐ１ａと、成形部材８０の表面から－ｙ方向に突出する突出部Ｐ１ｂを有している。接続ピンＰ２は、成形部材８０の表面から＋ｘ方向に突出する突出部Ｐ２ａと、成形部材８０の表面から－ｙ方向に突出する突出部Ｐ２ｂを有している。突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａはそれぞれ補償コイルＣの一端及び他端に接続され、突出部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂはそれぞれ端子電極Ｔ２１，Ｔ２２に接続される。
【0056】
突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａと補償コイルＣの接続は、絶縁被覆を除去した補償コイルＣの一端及び他端をそれぞれ突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａに巻き付け、さらにハンダによって固定することにより行う。この時、突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａが成形部材８０の表面から突出していることから、補償コイルＣの巻き付け作業や、ハンダ付け作業を容易に行うことが可能となる。
【0057】
本実施形態において用いる成形部材８０を用いれば、接続ピンＰ１の突出部Ｐ１ａと接続ピンＰ２の突出部Ｐ２ａが互いに逆方向に突出することから、突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａの高さ位置が互いに同じであっても、補償コイルＣの両端が互いに干渉することなく、それぞれ突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａに案内することが可能となる。
【0058】
成形部材８０のスリット８５には、外部磁性体３０が挿入される。ここで、スリット８５は、ｘ方向における幅がＷ１である幅広部８５ａと、ｘ方向における幅がＷ２（＜Ｗ１）である幅狭部８５ｂを有しており、幅広部８５ａに外部磁性体３０の幅太部３１が挿入され、幅狭部８５ｂに外部磁性体３０の幅細部３２が挿入される。そして、成形部材８０のスリット８５に外部磁性体３０を挿入すると、外部磁性体３０の段差３３とスリット８５内の段差８６が干渉し、これにより、成形部材８０が外部磁性体３０に対してｚ方向に位置決めされる。
【0059】
＜第３の実施形態＞
図１４は、本発明の第３の実施形態による磁気センサ３の外観を示す略斜視図である。
図１４は、本発明の第３の実施形態による磁気センサ３の外観を示す略斜視図である。
【0060】
図１４に示すように、第３の実施形態による磁気センサ３は、成形部材６０が省略されるとともに、外部磁性体３０の形状が異なっている点において、第１の実施形態による磁気センサ１と相違している。その他の基本的な構成は、第１の実施形態による磁気センサ１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0061】
図１５は、本実施形態において使用する外部磁性体３０の形状を説明するための模式図である。
【0062】
図１５に示すように、本実施形態において使用する外部磁性体３０は、幅細部３２と、幅細部３２の両側に位置する幅太部３１，３４とを有している。幅太部３１，３４は基板１０の表面１１と接する部分であり、幅細部３２は基板１０の表面１１から離れる部分である。そして、補償コイルＣは、ｚ方向が軸方向となるよう外部磁性体３０の幅細部３２に巻回される。外部磁性体３０は、幅細部３２と幅太部３１の境界に位置する段差３３と、幅細部３２と幅太部３４の境界に位置する段差３５を有しており、これらの段差３３，３５によって補償コイルＣの脱落が防止される。
【0063】
このように、本実施形態によれば、成形部材６０を用いることなく、外部磁性体３０からの補償コイルＣの脱落を防止することが可能となる。
【0064】
＜第４の実施形態＞
図１６は、本発明の第４の実施形態による磁気センサ４の外観を示す略斜視図である。
図１６は、本発明の第４の実施形態による磁気センサ４の外観を示す略斜視図である。
【0065】
図１６に示すように、第４の実施形態による磁気センサ４は、成形部材５０の代わりに成形部材９０が用いられているとともに、接続ピンＰ１，Ｐ２とコネクタ１００を接続するワイヤＷ１，Ｗ２を備えている点において、第１の実施形態による磁気センサ１と相違している。その他の基本的な構成は、第１の実施形態による磁気センサ１と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0066】
【0067】
図１７Ａ～図１７Ｃに示すように、成形部材９０は、接続ピンＰ１を保持する保持機構９１と、接続ピンＰ２を保持する保持機構９２と、補償コイルＣの一端を案内するガイド溝９３と、補償コイルＣの他端を案内するガイド溝９４と、外部磁性体３０と嵌合するスリット９５とを備えている。本実施形態においては、接続ピンＰ１，Ｐ２が略Ｕ字型であり、突出部Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ａ，Ｐ２ｂがいずれも＋ｙ方向に突出している。接続ピンＰ１，Ｐ２は、それぞれ保持機構９１，９２に挿入されることにより、成形部材９０に保持され、好ましくは位置決めされる。接続ピンＰ１，Ｐ２は、接着剤などを用いて成形部材９０に接着しても構わない。
【0068】
突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａはそれぞれ補償コイルＣの一端及び他端に接続され、突出部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂはそれぞれワイヤＷ１，Ｗ２の一端に接続される。突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａと補償コイルＣの接続、並びに、突出部Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂとワイヤＷ１，Ｗ２の接続は、絶縁被覆を除去した補償コイルＣ及びワイヤＷ１，Ｗ２の端部をそれぞれ突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂに巻き付け、さらにハンダによって固定することにより行う。この時、突出部Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂが成形部材９０の表面から突出していることから、補償コイルＣ及びワイヤＷ１，Ｗ２の巻き付け作業や、ハンダ付け作業を容易に行うことが可能となる。
【0069】
ワイヤＷ１，Ｗ２は、外部磁性体４０上に配置されるとともに、外部磁性体４０上で複数回に亘って交差している。このように、本実施形態においては、基板１０の配線パターンを用いるのではなく、ワイヤＷ１，Ｗ２を用いて接続ピンＰ１，Ｐ２とコネクタ１００を接続していることから、補償コイルＣに流れる電流によって生じるノイズが感磁素子Ｒ１～Ｒ４に与える影響を低減することが可能となる。しかも、ワイヤＷ１，Ｗ２をツイストした構造とすれば、インダクタンスのばらつきやインピーダンスのばらつきを低減することが可能となる。
【0070】
さらに、本実施形態においては、基板１０に貫通孔Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａを設け、貫通孔Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａに接続ピンＰ１，Ｐ２を挿入する必要がないことから、アセンブリ作業も容易となる。
【0071】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【0072】
１～４ 磁気センサ
１０ 基板
１１ 基板の表面
１２ 基板の裏面
１３，１４ 配線パターン
１５，１６ グランドパターン
２０ センサチップ
２１ 素子形成面
２２ センサチップの裏面
２３～２６ センサチップの側面
２７，２８ 絶縁層
３０，４０ 外部磁性体
３０ａ，４０ａ 外部磁性体で覆われる領域
３１，３４ 幅太部
３２ 幅細部
３３，３５ 段差
５０，６０ 成形部材
５１，５２ 保持機構
５３，５４ ガイド溝
５５ スリット
５５ａ 幅広部
５５ｂ 幅狭部
５６ 段差
６１ 掛止部
６２ キャビティ
７１ 差動アンプ
７２ 検出回路
８０ 成形部材
８１，８２ 保持機構
８３，８４ ガイド溝
８５ スリット
８５ａ 幅広部
８５ｂ 幅狭部
８６ 段差
９０ 成形部材
９１，９２ 保持機構
９３，９４ ガイド溝
９５ スリット
１００ コネクタ
Ｃ 補償コイル
Ｇ１～Ｇ４ 磁気ギャップ
Ｍ１～Ｍ３，Ｍ１１，Ｍ２１，Ｍ３１，Ｍ１２，Ｍ２２，Ｍ３２ 磁性体層
Ｐ１，Ｐ２ 接続ピン
Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ 突出部
Ｒ１～Ｒ４ 感磁素子
Ｔ１０，Ｔ３０ 端子電極群
Ｔ１１～Ｔ１４，Ｔ２１，Ｔ２２ 端子電極
Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａ 貫通孔
Ｗ１，Ｗ２ ワイヤ
１０ 基板
１１ 基板の表面
１２ 基板の裏面
１３，１４ 配線パターン
１５，１６ グランドパターン
２０ センサチップ
２１ 素子形成面
２２ センサチップの裏面
２３～２６ センサチップの側面
２７，２８ 絶縁層
３０，４０ 外部磁性体
３０ａ，４０ａ 外部磁性体で覆われる領域
３１，３４ 幅太部
３２ 幅細部
３３，３５ 段差
５０，６０ 成形部材
５１，５２ 保持機構
５３，５４ ガイド溝
５５ スリット
５５ａ 幅広部
５５ｂ 幅狭部
５６ 段差
６１ 掛止部
６２ キャビティ
７１ 差動アンプ
７２ 検出回路
８０ 成形部材
８１，８２ 保持機構
８３，８４ ガイド溝
８５ スリット
８５ａ 幅広部
８５ｂ 幅狭部
８６ 段差
９０ 成形部材
９１，９２ 保持機構
９３，９４ ガイド溝
９５ スリット
１００ コネクタ
Ｃ 補償コイル
Ｇ１～Ｇ４ 磁気ギャップ
Ｍ１～Ｍ３，Ｍ１１，Ｍ２１，Ｍ３１，Ｍ１２，Ｍ２２，Ｍ３２ 磁性体層
Ｐ１，Ｐ２ 接続ピン
Ｐ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ２ｂ 突出部
Ｒ１～Ｒ４ 感磁素子
Ｔ１０，Ｔ３０ 端子電極群
Ｔ１１～Ｔ１４，Ｔ２１，Ｔ２２ 端子電極
Ｔ２１ａ，Ｔ２２ａ 貫通孔
Ｗ１，Ｗ２ ワイヤ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図17C】