JPH08201061A - 薄膜磁気センサ - Google Patents
薄膜磁気センサInfo
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- JPH08201061A JPH08201061A JP7013651A JP1365195A JPH08201061A JP H08201061 A JPH08201061 A JP H08201061A JP 7013651 A JP7013651 A JP 7013651A JP 1365195 A JP1365195 A JP 1365195A JP H08201061 A JPH08201061 A JP H08201061A
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- thin film
- permeability material
- thin films
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来のフラックスゲート磁気センサの利点を
ほぼそのまま生かしながら、小型・軽量で安価な磁気セ
ンサを提供する。 【構成】 基板１０上に、低抵抗材料の薄膜からなる互
いに逆巻きの２つのコイル１２ａ，１２ｂを形成し、そ
の各コイル１２ａ，１２ｂの内側に位置するよう高透磁
率材料薄膜１１ａ，１１ｂを形成し、更にコイル１２
ａ，１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂを
取り巻くように少なくとも一つのコイル１３（またはそ
れに加えて１４）を形成した構造により、コイル１２
ａ，１２ｂへの交流電流の供給によって高透磁率材料薄
膜１１ａ，１１ｂ内に膜厚方向への逆向きの磁束を発生
させ、フラックスゲート磁気センサとして機能させる。
ほぼそのまま生かしながら、小型・軽量で安価な磁気セ
ンサを提供する。 【構成】 基板１０上に、低抵抗材料の薄膜からなる互
いに逆巻きの２つのコイル１２ａ，１２ｂを形成し、そ
の各コイル１２ａ，１２ｂの内側に位置するよう高透磁
率材料薄膜１１ａ，１１ｂを形成し、更にコイル１２
ａ，１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂを
取り巻くように少なくとも一つのコイル１３（またはそ
れに加えて１４）を形成した構造により、コイル１２
ａ，１２ｂへの交流電流の供給によって高透磁率材料薄
膜１１ａ，１１ｂ内に膜厚方向への逆向きの磁束を発生
させ、フラックスゲート磁気センサとして機能させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は微弱磁界検出用の薄膜を
用いた磁気センサに関する。
用いた磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁界を検出するためのセンサとしては、
従来、半導体のホール効果や磁気抵抗効果を利用したホ
ール素子や磁気抵抗素子などの半導体センサや、高透磁
率磁心の対称なＢ−Ｈ磁気飽和特性が外部磁界によりシ
フトすることを利用したフラックスゲート磁気センサが
ある。
従来、半導体のホール効果や磁気抵抗効果を利用したホ
ール素子や磁気抵抗素子などの半導体センサや、高透磁
率磁心の対称なＢ−Ｈ磁気飽和特性が外部磁界によりシ
フトすることを利用したフラックスゲート磁気センサが
ある。
【０００３】これらのうち、フラックスゲート磁気セン
サは、ホール素子や磁気抵抗素子などの半導体センサに
比して分解能が１０5 〜１０6 程度と大幅に高く、しか
もその測定原理上、ベクトル測定が可能であり、また、
温度特性が優れているという多くの利点がある。
サは、ホール素子や磁気抵抗素子などの半導体センサに
比して分解能が１０5 〜１０6 程度と大幅に高く、しか
もその測定原理上、ベクトル測定が可能であり、また、
温度特性が優れているという多くの利点がある。
【０００４】図５に従来のフラックスゲート磁気センサ
を用いた磁力計の構成図を示す。センサ部３０は、例え
ばパーマロイ等からなる高透磁率材からなる２つの磁心
３１ａ，３１ｂの周囲に、それぞれ励振コイル３２ａ，
３２ｂ、受信コイル３３ａ，３３ｂ、およびフィードバ
ックコイル３４ａ，３４ｂを巻回するとともに、これら
の各コイルのうち励振コイル３２ａ，３２ｂの巻回方向
のみを磁心３１ａと３１ｂとでは互いに逆向きとした構
造を採る。
を用いた磁力計の構成図を示す。センサ部３０は、例え
ばパーマロイ等からなる高透磁率材からなる２つの磁心
３１ａ，３１ｂの周囲に、それぞれ励振コイル３２ａ，
３２ｂ、受信コイル３３ａ，３３ｂ、およびフィードバ
ックコイル３４ａ，３４ｂを巻回するとともに、これら
の各コイルのうち励振コイル３２ａ，３２ｂの巻回方向
のみを磁心３１ａと３１ｂとでは互いに逆向きとした構
造を採る。
【０００５】そして、各励振コイル３２ａおよび３２ｂ
に、基本波電圧発生回路４１から周波数ｆ0 の電流を流
す。この電流によって磁心３１ａ，３１ｂには周期ｆ0
の逆向きの交流磁界が作用し、磁心３１ａ，３１ｂには
周期ｆ0 の互いに逆向きの交流の磁束が発生する。この
磁束により各受信コイル３３ａ，３３ｂにはそれぞれ誘
起電圧が発生するが、その各誘起電圧の重畳信号を倍周
波ろ波回路４２および交流増幅回路４３を介して同期整
流回路４４に導く。同期整流回路４４では、交流増幅回
路４３の出力電圧を、基本波電圧発生回路４１の出力を
倍周波電圧発生回路４５に導入して生成した周波数２ｆ
0 の矩形波によって同期整流することにより、直流電圧
信号に変換する。この直流電圧信号は後述するように外
部の被測定磁界に比例するため、その直流電圧信号を直
流増幅回路４６によって増幅した後に磁界計測信号とし
て外部に出力するとともに、被測定磁界により生じる磁
心３１ａ，３１ｂ内の直流磁束を打ち消すように、負帰
還回路４７およびフィードバックコイル３４ａ，３４ｂ
を介して各磁心３１ａ，３１ｂに電流をフィードバック
する。
に、基本波電圧発生回路４１から周波数ｆ0 の電流を流
す。この電流によって磁心３１ａ，３１ｂには周期ｆ0
の逆向きの交流磁界が作用し、磁心３１ａ，３１ｂには
周期ｆ0 の互いに逆向きの交流の磁束が発生する。この
磁束により各受信コイル３３ａ，３３ｂにはそれぞれ誘
起電圧が発生するが、その各誘起電圧の重畳信号を倍周
波ろ波回路４２および交流増幅回路４３を介して同期整
流回路４４に導く。同期整流回路４４では、交流増幅回
路４３の出力電圧を、基本波電圧発生回路４１の出力を
倍周波電圧発生回路４５に導入して生成した周波数２ｆ
0 の矩形波によって同期整流することにより、直流電圧
信号に変換する。この直流電圧信号は後述するように外
部の被測定磁界に比例するため、その直流電圧信号を直
流増幅回路４６によって増幅した後に磁界計測信号とし
て外部に出力するとともに、被測定磁界により生じる磁
心３１ａ，３１ｂ内の直流磁束を打ち消すように、負帰
還回路４７およびフィードバックコイル３４ａ，３４ｂ
を介して各磁心３１ａ，３１ｂに電流をフィードバック
する。
【０００６】以上の構成において、各励振コイル３２
ａ，３２ｂに流す周波数ｆ0 の電流の大きさを、各磁心
３１ａ，３１ｂが磁気的に十分飽和する量として、各磁
心３１ａ，３１ｂのＢ−Ｈ磁気飽和特性を図６（Ａ）と
すると、外部磁界（各磁心の軸方向への磁界、以下同）
が０の場合には、各磁心３１ａと３１ｂ内の磁界の強さ
ＨEAとＨEB、および磁束φA とφB は、それぞれ同図
（Ｂ）および（Ｃ）に示す通りとなる。このような外部
磁界０の状態においては、各磁心３１ａ，３１ｂに巻回
された受信コイル３３ａ，３３ｂには、それぞれ同図
（Ｄ）に示すような誘起電圧ｅA ，ｅB が生じ、その重
畳（和）信号は同図（Ｅ）の通りとなり、直流増幅回路
４６の出力は０となる。
ａ，３２ｂに流す周波数ｆ0 の電流の大きさを、各磁心
３１ａ，３１ｂが磁気的に十分飽和する量として、各磁
心３１ａ，３１ｂのＢ−Ｈ磁気飽和特性を図６（Ａ）と
すると、外部磁界（各磁心の軸方向への磁界、以下同）
が０の場合には、各磁心３１ａと３１ｂ内の磁界の強さ
ＨEAとＨEB、および磁束φA とφB は、それぞれ同図
（Ｂ）および（Ｃ）に示す通りとなる。このような外部
磁界０の状態においては、各磁心３１ａ，３１ｂに巻回
された受信コイル３３ａ，３３ｂには、それぞれ同図
（Ｄ）に示すような誘起電圧ｅA ，ｅB が生じ、その重
畳（和）信号は同図（Ｅ）の通りとなり、直流増幅回路
４６の出力は０となる。
【０００７】一方、外部磁界が０でない場合には、その
外部磁界ΔＨにより各磁心３１ａ，３１ｂ内部の磁束φ
A ′とφB ′はそれぞれ図７（Ａ）のように変化し、従
って受信コイル３３ａ，３３ｂに生じる誘起電圧ｅA ′
, ｅB ′は同図（Ｂ）のようにそれぞれシフトし、その
重畳信号は同図（Ｃ）のように変化する。これを倍周波
ろ波回路４２と交流増幅器４３に通せば、同図（Ｄ）に
示す通り周波数２ｆ0の交流電圧信号となる。この交流
電圧信号を同期整流回路４４により同図（Ｅ）に示す周
波数２ｆ0 の矩形波で同期整流し、直流増幅器４６を通
すことにより、同図（Ｆ）のように外部磁界ΔＨに比例
した直流信号が得られる。また、この直流信号に比例し
た電流を各磁心３１ａ，３１ｂにフィードバックして、
各磁心内の磁束の直流成分が常に０となるようにしてお
けば、零位法に基づく正確な測定値が得られる。
外部磁界ΔＨにより各磁心３１ａ，３１ｂ内部の磁束φ
A ′とφB ′はそれぞれ図７（Ａ）のように変化し、従
って受信コイル３３ａ，３３ｂに生じる誘起電圧ｅA ′
, ｅB ′は同図（Ｂ）のようにそれぞれシフトし、その
重畳信号は同図（Ｃ）のように変化する。これを倍周波
ろ波回路４２と交流増幅器４３に通せば、同図（Ｄ）に
示す通り周波数２ｆ0の交流電圧信号となる。この交流
電圧信号を同期整流回路４４により同図（Ｅ）に示す周
波数２ｆ0 の矩形波で同期整流し、直流増幅器４６を通
すことにより、同図（Ｆ）のように外部磁界ΔＨに比例
した直流信号が得られる。また、この直流信号に比例し
た電流を各磁心３１ａ，３１ｂにフィードバックして、
各磁心内の磁束の直流成分が常に０となるようにしてお
けば、零位法に基づく正確な測定値が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、フラックス
ゲート磁気センサを用いた磁力計は、前記したように各
半導体センサを用いた磁力計に比べて分解能や温度特性
等の面において多くの利点がある反面、従来のフラック
スゲート磁気センサは、バルクの磁心の周囲に銅線等を
手巻きによって巻回したものであるため、大型でコンパ
クト化には限界があり、製作工数も多大となって高価で
あるという欠点がある。
ゲート磁気センサを用いた磁力計は、前記したように各
半導体センサを用いた磁力計に比べて分解能や温度特性
等の面において多くの利点がある反面、従来のフラック
スゲート磁気センサは、バルクの磁心の周囲に銅線等を
手巻きによって巻回したものであるため、大型でコンパ
クト化には限界があり、製作工数も多大となって高価で
あるという欠点がある。
【０００９】本発明の目的は、フラックスゲート磁気セ
ンサの多くの利点をほぼそのまま生かしながら、小型・
軽量で安価な磁気センサを提供することにある。
ンサの多くの利点をほぼそのまま生かしながら、小型・
軽量で安価な磁気センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施例図面である図１を参照しつつ説明す
ると、本発明の薄膜磁気センサは、基板１０上に、それ
ぞれ低抵抗材料の薄膜をパターニングしてなる互いに逆
巻きの２つのコイル（励振コイル）１２ａ，１２ｂが形
成され、かつ、少なくともその各コイル１２ａ，１２ｂ
の内側に位置するように高透磁率材料からなる薄膜１１
ａ，１１ｂが形成されているとともに、各コイル１２
ａ，１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂを
取り巻くよう、それぞれ低抵抗材料の薄膜をパターニン
グしてなる少なくとも一つのコイル（受信コイル１３、
もしくはそれに加えてフィードバックコイル１４）が形
成されていることによって特徴づけられる。
めの構成を、実施例図面である図１を参照しつつ説明す
ると、本発明の薄膜磁気センサは、基板１０上に、それ
ぞれ低抵抗材料の薄膜をパターニングしてなる互いに逆
巻きの２つのコイル（励振コイル）１２ａ，１２ｂが形
成され、かつ、少なくともその各コイル１２ａ，１２ｂ
の内側に位置するように高透磁率材料からなる薄膜１１
ａ，１１ｂが形成されているとともに、各コイル１２
ａ，１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂを
取り巻くよう、それぞれ低抵抗材料の薄膜をパターニン
グしてなる少なくとも一つのコイル（受信コイル１３、
もしくはそれに加えてフィードバックコイル１４）が形
成されていることによって特徴づけられる。
【００１１】ここで、「少なくとも各コイル１２ａ，１
２ｂの内側に位置するように高透磁率材料からなる薄膜
が形成されている」とは、図１のように各コイル１２
ａ，１２ｂの内側に個別に独立した高透磁率材料薄膜１
１ａ，１１ｂが形成されている状態に限らず、図３に示
すように、１つの高透磁率材料薄膜１１の上または下に
２つのコイル１２ａ，１２ｂが積層されている状態を含
み、また、図１または図３の高透磁率材料薄膜１１ａと
１１ｂ、または１１はそれぞれが一様な薄膜である点に
限らず、図４に示すようにそれぞれ互いに独立した微細
な島状パターンの集合であってもよく、要は各コイル
（励振コイル）１２ａ，１２ｂの内側に高透磁率材料か
らなる薄膜が存在していれば足りる。
２ｂの内側に位置するように高透磁率材料からなる薄膜
が形成されている」とは、図１のように各コイル１２
ａ，１２ｂの内側に個別に独立した高透磁率材料薄膜１
１ａ，１１ｂが形成されている状態に限らず、図３に示
すように、１つの高透磁率材料薄膜１１の上または下に
２つのコイル１２ａ，１２ｂが積層されている状態を含
み、また、図１または図３の高透磁率材料薄膜１１ａと
１１ｂ、または１１はそれぞれが一様な薄膜である点に
限らず、図４に示すようにそれぞれ互いに独立した微細
な島状パターンの集合であってもよく、要は各コイル
（励振コイル）１２ａ，１２ｂの内側に高透磁率材料か
らなる薄膜が存在していれば足りる。
【００１２】また、「各コイル１２ａ，１２ｂの内側の
高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂを取り巻くよう」と
は、各コイル１２ａ，１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜
１１ａおよび１１ｂの全体を取り巻く場合と、各のコイ
ル１２ａ，１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜１１ａ，１
１ｂのそれぞれを個別に取り巻く場合のいずれであって
もよく、また、個別に取り巻く場合には同巻きの場合と
逆巻きの場合のいずれでもよい。
高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂを取り巻くよう」と
は、各コイル１２ａ，１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜
１１ａおよび１１ｂの全体を取り巻く場合と、各のコイ
ル１２ａ，１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜１１ａ，１
１ｂのそれぞれを個別に取り巻く場合のいずれであって
もよく、また、個別に取り巻く場合には同巻きの場合と
逆巻きの場合のいずれでもよい。
【００１３】
【作用】低抵抗材料薄膜をパターニングした互いに逆巻
きの２つの励振コイル１２ａ，１２ｂの内側に位置する
ように形成された高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂに
は、各励振コイル１２ａ，１２ｂに同方向の交流電流を
流すことによって、その膜厚方向に逆向きの交流磁界が
作用し、その薄膜１１ａ，１１ｂの内部には膜厚方向へ
の互いに逆向きの磁束が発生する。この各磁束は、励振
コイル１２ａ，１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜１１
ａ，１１ｂを取り巻くように形成された薄膜の受信コイ
ル１３に誘起電圧を生起させる。
きの２つの励振コイル１２ａ，１２ｂの内側に位置する
ように形成された高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂに
は、各励振コイル１２ａ，１２ｂに同方向の交流電流を
流すことによって、その膜厚方向に逆向きの交流磁界が
作用し、その薄膜１１ａ，１１ｂの内部には膜厚方向へ
の互いに逆向きの磁束が発生する。この各磁束は、励振
コイル１２ａ，１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜１１
ａ，１１ｂを取り巻くように形成された薄膜の受信コイ
ル１３に誘起電圧を生起させる。
【００１４】各励振コイル１２ａ，１２ｂに、図５に示
したものと同等の機能を持つ基本波電圧発生回路４１か
ら交流電流を流し、かつ、受信コイル１３に誘起された
電圧を同じく図５に示したものと同等の倍周波ろ波回路
４３を経て交流増幅回路４３に導き、その出力を励振コ
イル１２ａ，１２ｂに流す信号の２倍の周波数の矩形波
で同期整流するとともに、フィードバックコイル１４を
介して（あるいは受信コイル１３をフィードバックコイ
ルとして兼用させて）各励振コイル１２ａ，１２ｂの内
側の高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂにフィードバック
してやれば、図５に示したフラックスゲート磁力計と同
等の磁力計が得られる。すなわち、全ての要素を薄膜の
パターニングにより構成したセンサによって、バルクの
磁心とその周囲に各コイルを巻回した従来のフラックス
ゲート磁気センサと同等の機能を持つセンサが得られ
る。
したものと同等の機能を持つ基本波電圧発生回路４１か
ら交流電流を流し、かつ、受信コイル１３に誘起された
電圧を同じく図５に示したものと同等の倍周波ろ波回路
４３を経て交流増幅回路４３に導き、その出力を励振コ
イル１２ａ，１２ｂに流す信号の２倍の周波数の矩形波
で同期整流するとともに、フィードバックコイル１４を
介して（あるいは受信コイル１３をフィードバックコイ
ルとして兼用させて）各励振コイル１２ａ，１２ｂの内
側の高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂにフィードバック
してやれば、図５に示したフラックスゲート磁力計と同
等の磁力計が得られる。すなわち、全ての要素を薄膜の
パターニングにより構成したセンサによって、バルクの
磁心とその周囲に各コイルを巻回した従来のフラックス
ゲート磁気センサと同等の機能を持つセンサが得られ
る。
【００１５】
【実施例】図１は本発明実施例の構成を示す平面図であ
る。ガラス等の基板１０に、それぞれ矩形パターンを持
つ２つの高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂが隣接して形
成されている。この高透磁率材料としては、例えばパー
マロイを使用することができる。
る。ガラス等の基板１０に、それぞれ矩形パターンを持
つ２つの高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂが隣接して形
成されている。この高透磁率材料としては、例えばパー
マロイを使用することができる。
【００１６】ガラス基板１０上には、また、各高透磁率
材料１１ａおよび１１ｂの周囲に、それぞれCu等の低抵
抗材料薄膜からなり、かつ、互いに逆巻きのスパイラル
パターンを持つ励振コイル１２ａおよび１２ｂが形成さ
れているとともに、その各励振コイル１２ａと１２ｂを
取り囲むように、同じくCu等の低抵抗材料薄膜からなる
受信コイル１３とフィードバックコイル１４が形成され
ている。これらの各コイルのうち、受信コイル１３とフ
ィードバックコイル１４の両端は、基板１０に形成され
たそれぞれが独立するパッド（図示せず）に導かれ、ま
た、各励振コイル１２ａ，１２ｂは互いに連続したパタ
ーンによって形成されており、その両端についても同様
に基板１０に形成された独立的なパッド（図示せず）に
導かれている。
材料１１ａおよび１１ｂの周囲に、それぞれCu等の低抵
抗材料薄膜からなり、かつ、互いに逆巻きのスパイラル
パターンを持つ励振コイル１２ａおよび１２ｂが形成さ
れているとともに、その各励振コイル１２ａと１２ｂを
取り囲むように、同じくCu等の低抵抗材料薄膜からなる
受信コイル１３とフィードバックコイル１４が形成され
ている。これらの各コイルのうち、受信コイル１３とフ
ィードバックコイル１４の両端は、基板１０に形成され
たそれぞれが独立するパッド（図示せず）に導かれ、ま
た、各励振コイル１２ａ，１２ｂは互いに連続したパタ
ーンによって形成されており、その両端についても同様
に基板１０に形成された独立的なパッド（図示せず）に
導かれている。
【００１７】ここで、各コイルの引きだし線を含めたパ
ターンにおいて、平面図上で交差しているものは、図２
に要部拡大平面図（Ａ）およびその模式的縦断面図
（Ｂ）を例示するように、各コイルを形成する薄膜Ｎ間
にSiO2等の絶縁膜Ｉを介在させ、互いに絶縁・分離して
いる。
ターンにおいて、平面図上で交差しているものは、図２
に要部拡大平面図（Ａ）およびその模式的縦断面図
（Ｂ）を例示するように、各コイルを形成する薄膜Ｎ間
にSiO2等の絶縁膜Ｉを介在させ、互いに絶縁・分離して
いる。
【００１８】以上の本発明実施例は、図５に示したもの
と同等の計測回路、すなわち基本波電圧発生回路４１、
倍周波ろ波回路４２、交流増幅回路４３、同期整流回路
４４、倍周波電圧発生回路４５、直流増幅回路４６およ
び負帰還回路４７からなる計測回路に接続されて使用す
る。すなわち、励振コイル１２ａ，１２ｂの両端は基本
波発生回路４１に、受信コイル１３の両端は倍周波ろ波
回路４２に、フィードバックコイル１４の両端は負帰還
回路４７にそれぞれ接続される。
と同等の計測回路、すなわち基本波電圧発生回路４１、
倍周波ろ波回路４２、交流増幅回路４３、同期整流回路
４４、倍周波電圧発生回路４５、直流増幅回路４６およ
び負帰還回路４７からなる計測回路に接続されて使用す
る。すなわち、励振コイル１２ａ，１２ｂの両端は基本
波発生回路４１に、受信コイル１３の両端は倍周波ろ波
回路４２に、フィードバックコイル１４の両端は負帰還
回路４７にそれぞれ接続される。
【００１９】そして、図５の回路と同様に基本波電圧発
生回路４１から励振コイル１２ａ，１２ｂに交流電流を
流すと、それぞれの内側の高透磁率材料薄膜１１ａ，１
１ｂ内には、それぞれの膜厚方向に互いに逆向きの交流
磁束が生じる。励振コイル１２ａ，１２ｂに流す電流を
高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂが磁気的に飽和するの
に十分な量としておけば、図５の回路と全く同様な作用
により、直流増幅回路４６からの出力は、高透磁率材料
薄膜１１ａ，１１ｂの膜厚方向、つまり基板１０に直交
する方向の外部磁界に比例した値となり、その信号をフ
ィードバックコイル１４を介して負帰還することによ
り、零位法に基づいた高精度の微弱磁界測定が可能とな
る。
生回路４１から励振コイル１２ａ，１２ｂに交流電流を
流すと、それぞれの内側の高透磁率材料薄膜１１ａ，１
１ｂ内には、それぞれの膜厚方向に互いに逆向きの交流
磁束が生じる。励振コイル１２ａ，１２ｂに流す電流を
高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂが磁気的に飽和するの
に十分な量としておけば、図５の回路と全く同様な作用
により、直流増幅回路４６からの出力は、高透磁率材料
薄膜１１ａ，１１ｂの膜厚方向、つまり基板１０に直交
する方向の外部磁界に比例した値となり、その信号をフ
ィードバックコイル１４を介して負帰還することによ
り、零位法に基づいた高精度の微弱磁界測定が可能とな
る。
【００２０】ここで、以上の実施例では、各励振コイル
１２ａ，１２ｂの内側にそれぞれ独立した高透磁率材料
薄膜１１ａ，１１ｂを形成した例を示したが、各高透磁
率材料薄膜１１ａ，１１ｂは、磁心の機能を持つもので
あるから、それぞれが独立している必要はなく、例えば
図３に模式的断面図をを例示するように、基板１０上に
一様に高透磁率材料薄膜１１を形成し、その表面を一様
な絶縁膜２０で覆い、更にその上に図１と同様のパター
ンの励振コイル１２ａ，１２ｂ、受信コイル１３および
フィードバックコイル１４を形成することもできる。な
お、図１のように独立した高透磁率材料薄膜１１ａ，１
１ｂを形成する場合でも、これらの薄膜１１ａ，１１ｂ
と各コイルとを同じ平面上に形成する場合のほか、これ
らの薄膜１１ａ，１１ｂの上に一様に絶縁膜を形成し、
その絶縁膜の上に各コイルを積層形成してもよい。
１２ａ，１２ｂの内側にそれぞれ独立した高透磁率材料
薄膜１１ａ，１１ｂを形成した例を示したが、各高透磁
率材料薄膜１１ａ，１１ｂは、磁心の機能を持つもので
あるから、それぞれが独立している必要はなく、例えば
図３に模式的断面図をを例示するように、基板１０上に
一様に高透磁率材料薄膜１１を形成し、その表面を一様
な絶縁膜２０で覆い、更にその上に図１と同様のパター
ンの励振コイル１２ａ，１２ｂ、受信コイル１３および
フィードバックコイル１４を形成することもできる。な
お、図１のように独立した高透磁率材料薄膜１１ａ，１
１ｂを形成する場合でも、これらの薄膜１１ａ，１１ｂ
と各コイルとを同じ平面上に形成する場合のほか、これ
らの薄膜１１ａ，１１ｂの上に一様に絶縁膜を形成し、
その絶縁膜の上に各コイルを積層形成してもよい。
【００２１】また、受信コイル１３とフィードバックコ
イル１４は、一つのコイルで兼用させて、そのコイルの
両端を倍周波ろ波回路４２および負帰還回路４７の双方
に接続してもよい。そして、これらの受信コイル１３お
よびフィードバックコイル１４、あるいはこれらの機能
を兼用したコイルについては、図１のように各励振コイ
ル１２ａ，１２ｂの双方を同一のターンで取り巻くほ
か、一方の励振コイル１２ａの内側の高透磁率材料薄膜
１１ａの周囲を巻いた後、同じ向きに他方の励振コイル
１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜１１ｂの周囲を巻いた
パターンであっても、その両端を前記した実施例と全く
同様の倍周波ろ波回路４２に接続することで、全く同じ
作用効果を奏することができる。更に、個々の高透磁率
材料薄膜１１ａ，１１ｂの周囲を巻く受信コイルとする
場合、各高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂの周囲を互い
に逆向きに巻回した構成とすることも可能である。ただ
しこの場合、各高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂの周囲
の巻回パターンの中央部分から引きだし線を伸ばし、そ
の引きだし線とコイル両端との各電位ＡおよびＢを検出
して、低周波ろ波回路４２には（Ａ−Ｂ）の演算を行っ
た後に受信信号として検出する、といった検出回路側で
の対応が必要となる。
イル１４は、一つのコイルで兼用させて、そのコイルの
両端を倍周波ろ波回路４２および負帰還回路４７の双方
に接続してもよい。そして、これらの受信コイル１３お
よびフィードバックコイル１４、あるいはこれらの機能
を兼用したコイルについては、図１のように各励振コイ
ル１２ａ，１２ｂの双方を同一のターンで取り巻くほ
か、一方の励振コイル１２ａの内側の高透磁率材料薄膜
１１ａの周囲を巻いた後、同じ向きに他方の励振コイル
１２ｂの内側の高透磁率材料薄膜１１ｂの周囲を巻いた
パターンであっても、その両端を前記した実施例と全く
同様の倍周波ろ波回路４２に接続することで、全く同じ
作用効果を奏することができる。更に、個々の高透磁率
材料薄膜１１ａ，１１ｂの周囲を巻く受信コイルとする
場合、各高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂの周囲を互い
に逆向きに巻回した構成とすることも可能である。ただ
しこの場合、各高透磁率材料薄膜１１ａ，１１ｂの周囲
の巻回パターンの中央部分から引きだし線を伸ばし、そ
の引きだし線とコイル両端との各電位ＡおよびＢを検出
して、低周波ろ波回路４２には（Ａ−Ｂ）の演算を行っ
た後に受信信号として検出する、といった検出回路側で
の対応が必要となる。
【００２２】更に、図１あるいは図３における高透磁率
材料薄膜１１ａ，１１ｂ、あるいは１１には、励振コイ
ル１２ａ，１２ｂに励振用の交流電流を流した場合、そ
の薄膜１１ａ，１１ｂないしは１１自体にも、その励振
電流によって発生する磁界を打ち消す向きの磁界を発生
させる向きの誘導電流が流れ、高透磁率材料薄膜を磁気
的飽和状態とするのに必要な励振電流の大きさを増大さ
せる原因となる。そこで、図４に平面図を例示するよう
に、各高透磁率材料薄膜１１ａ等を、互いに独立した微
細な島状パターンの集合とすることにより、励振電流を
流すことで高透磁率材料薄膜に流れる誘導電流による逆
向きの発生磁界が少なくなり、必要とする励振電流値を
少なくすることができる。
材料薄膜１１ａ，１１ｂ、あるいは１１には、励振コイ
ル１２ａ，１２ｂに励振用の交流電流を流した場合、そ
の薄膜１１ａ，１１ｂないしは１１自体にも、その励振
電流によって発生する磁界を打ち消す向きの磁界を発生
させる向きの誘導電流が流れ、高透磁率材料薄膜を磁気
的飽和状態とするのに必要な励振電流の大きさを増大さ
せる原因となる。そこで、図４に平面図を例示するよう
に、各高透磁率材料薄膜１１ａ等を、互いに独立した微
細な島状パターンの集合とすることにより、励振電流を
流すことで高透磁率材料薄膜に流れる誘導電流による逆
向きの発生磁界が少なくなり、必要とする励振電流値を
少なくすることができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板上に互いに逆巻きの２つの薄膜コイル形成し、その
各薄膜コイルの少なくとも内側に位置するよう、高透磁
率材料薄膜を形成するとともに、上記した各薄膜コイル
を取り巻くように少なくとも１つの薄膜コイルを設けた
構成により、従来のバルク材の周囲に銅線を巻回してな
るフラックスゲート磁気センサと同等の機能を持つ磁気
センサが得られ、小型・軽量、かつ、低コストで、しか
もホール素子や磁気抵抗素子等の半導体磁気センサに比
して高分解能で、しかも膜面（基板平面）に垂直方向の
磁界のベクトル測定を行うことのできる磁気センサが得
られる。また、センサの全要素を薄膜によって構成して
いるから、従来のフラックスゲート磁気センサに比して
より高周波の励振を行うことができる結果、測定周波数
帯域も広くなるという利点もある。
基板上に互いに逆巻きの２つの薄膜コイル形成し、その
各薄膜コイルの少なくとも内側に位置するよう、高透磁
率材料薄膜を形成するとともに、上記した各薄膜コイル
を取り巻くように少なくとも１つの薄膜コイルを設けた
構成により、従来のバルク材の周囲に銅線を巻回してな
るフラックスゲート磁気センサと同等の機能を持つ磁気
センサが得られ、小型・軽量、かつ、低コストで、しか
もホール素子や磁気抵抗素子等の半導体磁気センサに比
して高分解能で、しかも膜面（基板平面）に垂直方向の
磁界のベクトル測定を行うことのできる磁気センサが得
られる。また、センサの全要素を薄膜によって構成して
いるから、従来のフラックスゲート磁気センサに比して
より高周波の励振を行うことができる結果、測定周波数
帯域も広くなるという利点もある。
【図１】本発明実施例の構成を示す平面図
【図２】図１の要部拡大図（Ａ）およびその模式的断面
図（Ｂ）
図（Ｂ）
【図３】本発明の他の実施例の模式的断面図
【図４】本発明の更に他の実施例の高透磁率材料薄膜１
１ａ等のパターン例を示す平面図
１ａ等のパターン例を示す平面図
【図５】従来のフラックスゲート磁気センサを用いた磁
力計の回路構成図
力計の回路構成図
【図６】図５の磁力計において外部磁界が０の場合の各
部の信号波形等を示すグラフ
部の信号波形等を示すグラフ
【図７】同じく図５の磁力計において外部磁界が０でな
い場合の各部の信号波形等を示すグラフ
い場合の各部の信号波形等を示すグラフ
１０ 基板 １１ａ，１１ｂ 高透磁率材料薄膜 １２ａ，１２ｂ 励振コイル １３ 受信コイル １４ フィードバックコイル ４１ 基本波電圧発生回路 ４２ 倍周波ろ波回路 ４３ 交流増幅回路 ４４ 同期整流回路 ４５ 倍周波電圧発生回路 ４６ 直流増幅回路 ４７ 負帰還回路
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に、それぞれ低抵抗材料の薄膜を
パターニングしてなる互いに逆巻きの２つのコイルが形
成され、かつ、少なくともその各コイルの内側に位置す
るように高透磁率材料からなる薄膜が形成されていると
ともに、上記各コイルの内側の高透磁率材料薄膜を取り
巻くよう、それぞれ低抵抗材料の薄膜をパターニングし
てなる少なくとも一つのコイルが形成された薄膜磁気セ
ンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7013651A JPH08201061A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 薄膜磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7013651A JPH08201061A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 薄膜磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201061A true JPH08201061A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11839133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7013651A Pending JPH08201061A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 薄膜磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08201061A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002095330A1 (fr) * | 2001-05-22 | 2002-11-28 | Hitachi Metals, Ltd. | Mesureur d'azimut |
| KR100748511B1 (ko) * | 2006-05-12 | 2007-08-14 | 엘지전자 주식회사 | 코일형 센서 모듈 |
| JP2013024779A (ja) * | 2011-07-22 | 2013-02-04 | Murata Mach Ltd | 磁気式変位センサと変位検出方法 |
| CN107656120A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-02 | 吉林大学 | 一种新型高精度低噪声直流大电流检测装置及方法 |
| JP2023079360A (ja) * | 2021-11-29 | 2023-06-08 | キヤノン電子株式会社 | 磁気検出器 |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP7013651A patent/JPH08201061A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002095330A1 (fr) * | 2001-05-22 | 2002-11-28 | Hitachi Metals, Ltd. | Mesureur d'azimut |
| US6826842B2 (en) | 2001-05-22 | 2004-12-07 | Hitachi Metals, Ltd. | Azimuth meter |
| KR100748511B1 (ko) * | 2006-05-12 | 2007-08-14 | 엘지전자 주식회사 | 코일형 센서 모듈 |
| JP2013024779A (ja) * | 2011-07-22 | 2013-02-04 | Murata Mach Ltd | 磁気式変位センサと変位検出方法 |
| CN107656120A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-02 | 吉林大学 | 一种新型高精度低噪声直流大电流检测装置及方法 |
| CN107656120B (zh) * | 2017-10-20 | 2020-01-07 | 吉林大学 | 一种高精度低噪声直流大电流检测装置及方法 |
| JP2023079360A (ja) * | 2021-11-29 | 2023-06-08 | キヤノン電子株式会社 | 磁気検出器 |
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