特許 7522129 磁気センサ

(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

   H10N 50/80 20230101ALI20240717BHJP

   H10N 50/10 20230101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

G01R33/02 V

G01R33/09

H10N50/80 Z

H10N50/10 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021558170

(86)(22)【出願日】2020-07-30

(86)【国際出願番号】 JP2020029194

(87)【国際公開番号】W WO2021100252

(87)【国際公開日】2021-05-27

【審査請求日】2023-05-23

(31)【優先権主張番号】P 2019211066

(32)【優先日】2019-11-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】悪七 泰樹

(72)【発明者】

【氏名】亀野 誠

(72)【発明者】

【氏名】笠島 多聞

【審査官】青木 洋平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－００４６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７４１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７４４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１３２７１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１１３５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１３９８２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３３／０２

Ｇ０１Ｒ ３３／０９

Ｈ１０Ｎ ５０／８０

Ｈ１０Ｎ ５０／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
少なくとも一つの感磁素子が形成された素子形成面が前記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少なくとも一つの外部磁性体と、
前記基板と干渉することなく前記外部磁性体に巻回された補償コイルと、を備えることを特徴とする磁気センサ。

【請求項2】

前記補償コイルは、前記基板と重ならない位置において、前記外部磁性体に巻回されてい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】

前記外部磁性体は、前記基板の表面から突出した突出部を有しており、
前記補償コイルは、前記突出部に巻回され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】

前記基板は、前記外部磁性体と重なるスリット又は開口部を有しており、
前記補償コイルは、前記スリット又は前記開口部と重なる位置に設けられ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5】

前記外部磁性体は、前記基板の表面から離れた離間部を有しており、
前記補償コイルは、前記外部磁性体の前記離間部に巻回されてい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6】

前記少なくとも一つの感磁素子は、第１及び第２の感磁素子を含むブリッジ接続された複数の感磁素子からなり、
前記少なくとも一つの外部磁性体は、前記素子形成面に対して垂直な方向から見て、前記第１の感磁素子と前記第２の感磁素子の間に配置された第１の外部磁性体を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気センサ。

【請求項7】

前記補償コイルは、前記第１の外部磁性体に巻回されてい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】

前記少なくとも一つの外部磁性体は、前記素子形成面の反対側に位置する前記センサチップの裏面を覆う第２の外部磁性体をさらに含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の磁気センサ。

【請求項9】

前記補償コイルは、前記第２の外部磁性体に巻回されていることを特徴とする請求項８に記載の磁気センサ。

【請求項10】

前記補償コイルは、ボビンを介して前記外部磁性体に巻回されてい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11】

前記ボビンの内径領域には、前記基板及び前記外部磁性体が挿入されていることを特徴とする請求項１０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、基板と、少なくとも一つの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たセンサチップと、基板の表面に搭載され、検出対象磁界を感磁素子に集磁する少なくとも一つの外部磁性体と、外部磁性体に巻回された補償コイルとを備えることを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、補償コイルが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、外部磁性体の磁気飽和を防止することが可能となる。しかも、外部磁性体が基板の表面に搭載されていることから、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。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。

【0010】

本発明において、補償コイルは、基板と重ならない位置において外部磁性体に巻回されていても構わない。これによれば、補償コイルと基板の接触によって外部磁性体の支持が不安定となることもない。この場合、外部磁性体は基板の表面から突出した突出部を有しており、補償コイルは突出部に巻回されていても構わない。或いは、基板が外部磁性体と重なるスリット又は開口部を有しており、補償コイルはスリット又は開口部と重なる位置に設けられていても構わない。これらによれば、補償コイルと基板の接触を防止することが可能となる。

【0011】

本発明において、外部磁性体は基板の表面から離れた離間部を有しており、補償コイルは外部磁性体の離間部に巻回されていても構わない。これによれば、補償コイルを基板と重なる位置に配置しつつ、基板との接触を防止することが可能となる。

【0012】

本発明において、補償コイルは外部磁性体と基板の両方に巻回されていても構わない。これによれば、補償コイルと基板の干渉を防止しつつ、外力による外部磁性体の破損を防止することが可能となる。

【0013】

本発明において、少なくとも一つの感磁素子は、第１及び第２の感磁素子を含むブリッジ接続された複数の感磁素子からなり、少なくとも一つの外部磁性体は、素子形成面に対して垂直な方向から見て、第１の感磁素子と第２の感磁素子の間に配置された第１の外部磁性体を含むものであっても構わない。これによれば、第１及び第２の感磁素子に対して逆方向の磁界を与えることが可能となる。この場合、補償コイルは、第１の外部磁性体に巻回されていても構わない。これによれば、キャンセル磁界を第１の外部磁性体に効率よく印加することが可能となる。

【0014】

本発明において、少なくとも一つの外部磁性体は、素子形成面の反対側に位置するセンサチップの裏面を覆う第２の外部磁性体をさらに含むものであっても構わない。これによれば、感磁素子に印加される磁界の強度がより高められる。この場合、補償コイルは、第２の外部磁性体に巻回されていても構わない。これによれば、キャンセル磁界を第２の外部磁性体に効率よく印加することが可能となる。

【0015】

本発明において、補償コイルはボビンを介して外部磁性体に巻回されていても構わない。これによれば、外部磁性体に補償コイルを直接巻回する作業が不要となる。この場合、ボビンの内径領域には基板及び外部磁性体が挿入されていても構わない。これによれば、基板にセンサチップ及び外部磁性体を実装した後、補償コイルが巻かれたボビンを基板に挿入することによって作製できることから、アセンブリ作業の作業性が向上する。

【発明の効果】

【0016】

このように、本発明による磁気センサは、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できる。しかも、補償コイルが外部磁性体に巻回されていることから、磁気センサ全体のサイズの大型化も防止される。さらに、基板と接触することなく補償コイルが巻回されていることから、補償コイルと基板の接触によって外部磁性体の支持が不安定となることもない。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１の外観を示す略斜視図である。

【図2】図２は、磁気センサ１の略分解斜視図である。

【図3】図３は、センサチップ２０の略平面図である。

【図4】図４は、図３のＡ－Ａ線に沿った略断面図である。

【図5】図５は、磁性体層と感磁素子が重なりを有している例を説明するための略断面図である。

【図6】図６は、感磁素子Ｒ１～Ｒ４と補償コイル４１の接続関係を説明するための回路図である。

【図7】図７は、第１の実施形態の第１の変形例による磁気センサ１Ａの外観を示す略斜視図である。

【図8】図８は、第１の実施形態の第２の変形例による磁気センサ１Ｂの外観を示す略斜視図である。

【図9】図９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10】図１０は、第２の実施形態の変形例による磁気センサ２Ａの外観を示す略斜視図である。

【図11】図１１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12】図１２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13】図１３は、第４の実施形態の変形例による磁気センサ４Ａの外観を示す略斜視図である。

【図14】図１４は、本発明の第５の実施形態による磁気センサ５の外観を示す略斜視図である。

【図15】図１５は、本発明の第６の実施形態による磁気センサ６の外観を示す略斜視図である。

【図16】図１６は、第６の実施形態の変形例による磁気センサ６Ａの外観を示す略斜視図である。

【図17】図１７は、本発明の第７の実施形態による磁気センサ７の外観を示す略斜視図である。

【図18】図１８は、本発明の第８の実施形態による磁気センサ８の外観を示す略斜視図である。

【図19】図１９は、第８の実施形態の第１の変形例による磁気センサ８Ａの外観を示す略斜視図である。

【図20】図２０は、第８の実施形態の第２の変形例による磁気センサ８Ｂの外観を示す略斜視図である。

【図21】図２１は、本発明の第９の実施形態による磁気センサ９の外観を示す略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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。

【0019】

図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１の外観を示す略斜視図である。また、図２は、磁気センサ１の略分解斜視図である。

【0020】

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３１～３３と、外部磁性体３１に巻回された補償コイル４１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。

【0021】

外部磁性体３１～３３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３１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３２は、磁性体層Ｍ２の一部を覆うとともに、センサチップ２０の側面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。同様に、外部磁性体３３は、磁性体層Ｍ３の一部を覆うとともに、センサチップ２０の側面２３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。

【0022】

補償コイル４１は、ｚ方向が軸方向となるよう外部磁性体３１に巻回されたワイヤ（被覆導線）からなる。図１及び図２に示すように、外部磁性体３１は、基板１０からｚ方向に突出した突出部３１ｚを有しており、補償コイル４１がこの突出部３１ｚに巻回されている。本実施形態においては、補償コイル４１が外部磁性体３１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３１に巻回した補償コイル４１を接着剤などで固めても構わない。補償コイル４１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４１を外部磁性体３１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。

【0023】

図３はセンサチップ２０の略平面図であり、図４は図３のＡ－Ａ線に沿った略断面図である。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

図３及び図４において、符号３１ａ～３３ａで示す領域はそれぞれ外部磁性体３１～３３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３１は磁性体層Ｍ１を覆い、外部磁性体３２は磁性体層Ｍ２を覆い、外部磁性体３３は磁性体層Ｍ３を覆う。

【0027】

図６は、感磁素子Ｒ１～Ｒ４と補償コイル４１の接続関係を説明するための回路図である。

【0028】

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３１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３１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。

【0029】

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５１に入力される。差動アンプ５１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４１が接続されており、これにより、補償コイル４１は差動アンプ５１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、図１及び図２に示す端子電極群Ｔ２０を構成する端子電極である。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４１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５１から出力される電流を検出回路５２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３１～３３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。

【0030】

そして、本実施形態においては、補償コイル４１が外部磁性体３１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３１の磁気飽和を防止することが可能となる。

【0031】

しかも、本実施形態においては、外部磁性体３１が突出部３１ｚを有しており、補償コイル４１がこの突出部３１ｚに巻回されていることから、補償コイル４１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３１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。

【0032】

図７は、本実施形態の第１の変形例による磁気センサ１Ａの外観を示す略斜視図である。図７に示すように、第１の変形例による磁気センサ１Ａは、補償コイル４１が円形の空芯コイルからなる点において、上述した磁気センサ１と相違する。このように、補償コイル４１として空芯コイルを用いれば、外部磁性体３１に補償コイル４１を直接巻回する作業が不要となり、すでに巻回された補償コイル４１を外部磁性体３１に装着すれば足りる。

【0033】

図８は、本実施形態の第２の変形例による磁気センサ１Ｂの外観を示す略斜視図である。図８に示すように、第２の変形例による磁気センサ１Ｂは、補償コイル４１が樹脂などからなるボビン４１Ｂを介して外部磁性体３１に巻回されている点において、上述した磁気センサ１と相違する。このように、補償コイル４１をボビン４１Ｂに巻回すれば、外部磁性体３１に補償コイル４１を直接巻回する作業が不要となり、ボビン４１Ｂに巻回された補償コイル４１を外部磁性体３１に装着すれば足りる。

【0034】

図９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。

【0035】

図９に示すように、第２の実施形態による磁気センサ２は、基板１０にスリット１２が設け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。「スリット」とは閉じていない、つまり、内壁面が基板１０の側面と連続的につながる切り欠きを意味する。スリット１２はｙ方向から見て外部磁性体３１と重なっており、外部磁性体３１のうちスリット１２と重なる部分に補償コイル４１が巻回されている。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。

【0036】

本実施形態においては、外部磁性体３１が基板１０から突出していないものの、基板１０にスリット１２が設けられ、スリット１２と重なる部分に補償コイル４１が巻回されていることから、第１の実施形態と同様、補償コイル４１と基板１０の接触が生じない。しかも、外部磁性体３１が基板１０から突出しないことから、外力による外部磁性体３１の破損も生じにくくなる。

【0037】

図１０は、本実施形態の変形例による磁気センサ２Ａの外観を示す略斜視図である。図１０に示すように、変形例による磁気センサ２Ａは、外部磁性体３２と外部磁性体３３が別部品ではなく、これらが一体化された外部磁性体３４を用いている。本実施形態が例示するように、一体化された外部磁性体３４を用いても構わない。

【0038】

図１１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。

【0039】

図１１に示すように、第３の実施形態による磁気センサ３は、基板１０に開口部１３が設けられている点において、第２の実施形態による磁気センサ２と相違している。「開口部」とは閉じた、つまり、内壁面が基板１０の側面と連続的につながらない独立した切り欠きを意味する。開口部１３はｙ方向から見て外部磁性体３１と重なっており、外部磁性体３１のうち開口部１３と重なる部分に補償コイル４１が巻回されている。その他の基本的な構成は、第２の実施形態による磁気センサ２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。

【0040】

本実施形態においては、外部磁性体３１が基板１０から突出していないものの、基板１０に開口部１３が設けられ、開口部１３と重なる部分に補償コイル４１が巻回されていることから、第１の実施形態と同様、補償コイル４１と基板１０の接触が生じない。しかも、外部磁性体３１が基板１０から突出しないことから、外力による外部磁性体３１の破損も生じにくくなる。さらに、開口部１３のｚ方向位置を変更することにより、補償コイル４１を任意のｚ方向位置に巻回することが可能となる。

【0041】

図１２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。

【0042】

図１２に示すように、第４の実施形態による磁気センサ４は、外部磁性体３２，３３のｚ方向における端部のｘ方向幅が狭くなっており、この部分に別の補償コイル４２が巻回されている点において、第２の実施形態による磁気センサ２と相違している。さらに、基板１０には、スリット１２だけでなく開口部１４が設けられている。その他の基本的な構成は、第２の実施形態による磁気センサ２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。

【0043】

開口部１４はｙ方向から見て外部磁性体３２，３３と重なっており、外部磁性体３２，３３のうち開口部１４と重なる部分に補償コイル４２が巻回されている。補償コイル４２のコイル軸はｚ方向であり、外部磁性体３１に巻回された補償コイル４１と同方向に巻回される。補償コイル４１と補償コイル４２は、直列に接続することが好ましい。補償コイル４１と補償コイル４２を直列に接続すれば、補償コイル４１，４２に同じ補償電流が流れることから、補償コイル４１によって外部磁性体３１を通過する磁束がキャンセルされるとともに、補償コイル４２によって外部磁性体３２，３３を通過する磁束がキャンセルされる。このため、外部磁性体３１だけでなく、外部磁性体３２，３３の磁気飽和も防止される。

【0044】

図１３は、本実施形態の変形例による磁気センサ４Ａの外観を示す略斜視図である。図１３に示すように、変形例による磁気センサ４Ａは、スリット１２の代わりに開口部１３が設けられており、外部磁性体３１のうち開口部１３と重なる位置に補償コイル４１が巻回されている。また、開口部１３，１４のｚ方向における長さも拡大されており、これにより補償コイル４１，４２のターン数が増加している。このように、補償コイル４１，４２のターン数を増やす必要がある場合には、開口部１３，１４のｚ方向における長さを拡大すればよい。

【0045】

図１４は、本発明の第５の実施形態による磁気センサ５の外観を示す略斜視図である。

【0046】

図１４に示すように、第５の実施形態による磁気センサ５は、スリット１２の代わりに開口部１３が設けられ、且つ、基板１０に別のスリット１５，１６が設けられている。そして、外部磁性体３２のうちスリット１５と重なる位置に補償コイル４３が巻回され、外部磁性体３３のうちスリット１６と重なる位置に補償コイル４４が巻回されている。その他の基本的な構成は、第４の実施形態による磁気センサ４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。

【0047】

本実施形態が例示するように、外部磁性体３２，３３に補償コイルを巻回する場合、補償コイル４２を外部磁性体３２，３３にまとめて巻回する必要はなく、外部磁性体３２，３３に補償コイル４３，４４をそれぞれ巻回しても構わない。これによれば、補償コイルのターン数をより細かく調整することが可能となる。

【0048】

図１５は、本発明の第６の実施形態による磁気センサ６の外観を示す略斜視図である。

【0049】

図１５に示すように、第６の実施形態による磁気センサ６は、補償コイル４１が省略されている点において、第４の実施形態による磁気センサ４と相違している。これに伴い、基板１０のスリット１２も省略されている。その他の基本的な構成は、第４の実施形態による磁気センサ４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。

【0050】

本実施形態が例示するように、外部磁性体３１に補償コイル４１を巻回することは必須でなく、補償コイル４１を省略する代わりに、外部磁性体３２，３３に補償コイル４２を巻回しても構わない。

【0051】

図１６は、本実施形態の変形例による磁気センサ６Ａの外観を示す略斜視図である。図１６に示すように、変形例による磁気センサ６Ａは、外部磁性体３２，３３のｘ方向における幅が長手方向の途中で狭くなるくびれた形状を有しており、このくびれ部分に補償コイル４２が巻回されている。これによれば、補償コイル４２が脱落しにくくなる。

【0052】

図１７は、本発明の第７の実施形態による磁気センサ７の外観を示す略斜視図である。

【0053】

図１７に示すように、第７の実施形態による磁気センサ７は、外部磁性体３１の先端が細くなっているとともに、外部磁性体３１が基板１０から突出しない点において、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。

【0054】

図１７に示す例では、外部磁性体３１の先端がｘ方向及びｙ方向に細くなっている。この細くなった部分は、基板１０の表面１１から離れた離間部３１ｓを構成する。そして、本実施形態においては、この離間部３１ｓに補償コイル４１を巻回することにより、補償コイル４１と基板１０の接触が防止されている。

【0055】

本実施形態が例示するように、基板１０と重なる位置に補償コイル４１を巻回しても構わない。尚、図１７に示す例では、離間部３１ｓがｘ方向及びｙ方向に細くなっているが、補償コイル４１と基板１０の接触を防止する離間部３１ｓがどのような形状であっても構わない。

【0056】

図１８は、本発明の第８の実施形態による磁気センサ８の外観を示す略斜視図である。

【0057】

図１８に示すように、第８の実施形態による磁気センサ８は、外部磁性体３１の先端と重なる基板１０の端部１０ａの幅が外部磁性体３１と同程度に細く、且つ、補償コイル４１が基板１０の端部１０ａと外部磁性体３１の両方に巻回さ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。これに伴い、外部磁性体３１は突出部３１ｚを有しておらず、全体が基板１０と重なっている。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。

【0058】

本実施形態が例示するように、補償コイル４１を外部磁性体３１と基板１０の両方に巻回しても構わない。この場合であっても、補償コイル４１と基板１０の干渉を防止することができるとともに、外部磁性体３１の全体が基板１０と重なることから、外力による外部磁性体３１の破損も生じにくくなる。

【0059】

図１９は、本実施形態の第１の変形例による磁気センサ８Ａの外観を示す略斜視図である。図１９に示すように、変形例による磁気センサ８Ａは、補償コイル４１が省略される代わりに、外部磁性体３２，３３と基板１０の両方に補償コイル４２が巻回されている。このように、外部磁性体３２，３３に巻回する補償コイル４２を基板１０ごと巻回しても構わない。

【0060】

図２０は、本実施形態の第２の変形例による磁気センサ８Ｂの外観を示す略斜視図である。図２０に示すように、変形例による磁気センサ８Ｂは、補償コイル４１が樹脂などからなるボビン４１Ｂに巻回されているとともに、ボビン４１Ｂの内径領域に基板１０及び外部磁性体３１が挿入されている。このように、補償コイル４１をボビン４１Ｂに巻回すれば、外部磁性体３１に補償コイル４１を直接巻回する作業が不要となる。つまり、基板１０にセンサチップ２０及び外部磁性体３１を実装した後、補償コイル４１が巻かれたボビン４１Ｂを基板１０に挿入することによって作製できることから、アセンブリ作業の作業性が向上する。しかも、ボビン４１Ｂを使用していることから、補償コイル４１を正確に巻くことができ、その結果、補償コイル４１による印加磁場精度が向上する。

【0061】

図２１は、本発明の第９の実施形態による磁気センサ９の外観を示す略斜視図である。

【0062】

図２１に示すように、第９の実施形態による磁気センサ９は、外部磁性体３１が基板１０から突出していない点において、第１の実施形態による磁気センサ１と相違している。これに伴い、外部磁性体３１は突出部３１ｚを有しておらず、全体が基板１０と重なっている。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。

【0063】

本実施形態が例示するように、本発明において補償コイル４１と基板１０の干渉を防止することは必須でない。

【0064】

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。

【0065】

例えば、上記の各実施形態では、４つの感磁素子Ｒ１～Ｒ４をブリッジ接続しているが、本発明において４つの感磁素子を用いることは必須でない。

【符号の説明】

【0066】

１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，３，４，４Ａ，５，６，６Ａ，７，８，８Ａ，８Ｂ，９ 磁気センサ
１０ 基板
１０ａ 基板の端部
１１ 基板の表面
１２，１５，１６ スリット
１３，１４ 開口部
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
３１～３３ 外部磁性体
３１ｓ 離間部
３１ｚ 突出部
４１～４４ 補償コイル
４１Ｂ ボビン
５１ 差動アンプ
５２ 検出回路
Ｇ１～Ｇ４ 磁気ギャップ
Ｍ１～Ｍ３，Ｍ１１，Ｍ２１，Ｍ３１，Ｍ１２，Ｍ２２，Ｍ３２ 磁性体層
Ｒ１～Ｒ４ 感磁素子
Ｔ１０，Ｔ２０，Ｔ３０ 端子電極群
Ｔ１１～Ｔ１４，Ｔ２１，Ｔ２２ 端子電極

【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】