JPH1123683A - ２軸フラックスゲート型磁気センサ - Google Patents
２軸フラックスゲート型磁気センサInfo
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- JPH1123683A JPH1123683A JP9172356A JP17235697A JPH1123683A JP H1123683 A JPH1123683 A JP H1123683A JP 9172356 A JP9172356 A JP 9172356A JP 17235697 A JP17235697 A JP 17235697A JP H1123683 A JPH1123683 A JP H1123683A
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- shaped core
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- core
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- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/04—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using the flux-gate principle
- G01R33/05—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using the flux-gate principle in thin-film element
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 １つのセンサ素子により２軸方向への磁気を
独立的に検出することができ、方位センサ等に適用し
て、角度誤差が生じず、所要スペースが千種区、かつ、
コスト的にも有利な２軸フラックスゲート型磁気センサ
を提供する。 【解決手段】 基板上に、磁性体薄膜からなるループ状
コアと、そのループ状コアに巻回された導電体薄膜から
なる励振コイルおよび検出コイルが形成されたフラック
スゲート型磁気センサにおいて、励振コイル２はループ
状コア１に対して一様に巻回するとともに、検出コイル
はループ状コア１の１／４周ずつ４つに分割して巻回
し、そのうち互いに対向するものどうし（３ａと３ｂ，
および３ｃと３ｄ）については、互いに逆向きに巻回し
て相互に接続した構造とすることで、共通のループ状コ
ア１と共通の励振コイル２によって、実質的に２軸の感
度軸を有する薄膜フラックスゲート型磁気センサを得
る。
独立的に検出することができ、方位センサ等に適用し
て、角度誤差が生じず、所要スペースが千種区、かつ、
コスト的にも有利な２軸フラックスゲート型磁気センサ
を提供する。 【解決手段】 基板上に、磁性体薄膜からなるループ状
コアと、そのループ状コアに巻回された導電体薄膜から
なる励振コイルおよび検出コイルが形成されたフラック
スゲート型磁気センサにおいて、励振コイル２はループ
状コア１に対して一様に巻回するとともに、検出コイル
はループ状コア１の１／４周ずつ４つに分割して巻回
し、そのうち互いに対向するものどうし（３ａと３ｂ，
および３ｃと３ｄ）については、互いに逆向きに巻回し
て相互に接続した構造とすることで、共通のループ状コ
ア１と共通の励振コイル２によって、実質的に２軸の感
度軸を有する薄膜フラックスゲート型磁気センサを得
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば地磁気等の
微小磁界を測定するフラックスゲート型磁気センサに関
し、更に詳しくは、薄膜を用いた１つのセンサにより２
軸方向の磁界を検出することができ、例えばナビゲーシ
ョン用等の方位センサに用いるのに適した２軸フラック
スゲート型磁気センサに関する。
微小磁界を測定するフラックスゲート型磁気センサに関
し、更に詳しくは、薄膜を用いた１つのセンサにより２
軸方向の磁界を検出することができ、例えばナビゲーシ
ョン用等の方位センサに用いるのに適した２軸フラック
スゲート型磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】フラックスゲート型磁気センサは、一般
に、図６に模式的に示すように、磁性体からなるコア１
１に１つの励振コイル１２と２つの検出コイル１３ａ，
１３ｂを巻回した構造を持ち、２つの検出コイル１３
ａ，１３ｂは相互に差動接続、つまり互いに逆向きに巻
かれた状態でその一端どうしが接続される。
に、図６に模式的に示すように、磁性体からなるコア１
１に１つの励振コイル１２と２つの検出コイル１３ａ，
１３ｂを巻回した構造を持ち、２つの検出コイル１３
ａ，１３ｂは相互に差動接続、つまり互いに逆向きに巻
かれた状態でその一端どうしが接続される。
【０００３】このようなフラックスゲート型磁気センサ
においては、励振コイル１２に交流電流（励振電流）を
流すことによってコア１１に沿って発生する交流磁束
が、各検出コイル１３ａ，１３ｂの内部を互いに逆向き
に貫くことになる。この状態でセンサに外部磁気が作用
すると、その磁気による磁束は各検出コイル１３ａ，１
３ｂに対して同方向に作用するため、各検出コイル１３
ａ，１３ｂを貫いている交流磁束は、結局、外部磁気に
よって互いに逆向きにバイアスがかかった状態となり、
その検出コイル１３ａ，１３ｂの両端から、外部磁気に
比例し、かつ、励振電流の２倍の周波数の交流電圧信号
を取り出すことができる。この交流電圧信号を例えば交
流増幅器で増幅し、整流した後に検波することによっ
て、外部磁気に比例した電圧信号を得ることができ、感
度が良好で温度に対して安定した磁気センサとなる。
においては、励振コイル１２に交流電流（励振電流）を
流すことによってコア１１に沿って発生する交流磁束
が、各検出コイル１３ａ，１３ｂの内部を互いに逆向き
に貫くことになる。この状態でセンサに外部磁気が作用
すると、その磁気による磁束は各検出コイル１３ａ，１
３ｂに対して同方向に作用するため、各検出コイル１３
ａ，１３ｂを貫いている交流磁束は、結局、外部磁気に
よって互いに逆向きにバイアスがかかった状態となり、
その検出コイル１３ａ，１３ｂの両端から、外部磁気に
比例し、かつ、励振電流の２倍の周波数の交流電圧信号
を取り出すことができる。この交流電圧信号を例えば交
流増幅器で増幅し、整流した後に検波することによっ
て、外部磁気に比例した電圧信号を得ることができ、感
度が良好で温度に対して安定した磁気センサとなる。
【０００４】また、この種の磁気センサは、図６に示し
たような棒状のコア１１を持ついわゆるソレノイド型と
称されるもののほか、図７に示すようなリング状のコア
２１を持つリングコア型と称されるものがある。なお、
この図７では、図面の複雑化を避けるため励振コイルの
図示を省略しているが、実際にはコア２１を均一に励振
するために、コア２１の全体に、励振コイルが各検出コ
イル２３ａ，２３ｂの螺旋と交互の螺旋を描くように巻
回される。
たような棒状のコア１１を持ついわゆるソレノイド型と
称されるもののほか、図７に示すようなリング状のコア
２１を持つリングコア型と称されるものがある。なお、
この図７では、図面の複雑化を避けるため励振コイルの
図示を省略しているが、実際にはコア２１を均一に励振
するために、コア２１の全体に、励振コイルが各検出コ
イル２３ａ，２３ｂの螺旋と交互の螺旋を描くように巻
回される。
【０００５】更に、このリングコア型のフラックスゲー
ト型磁気センサとして、リングコア並びに励振コイルお
よび各検出コイルを半導体製造技術を利用して薄膜で形
成することにより、センサ素子を小型化し、かつ、磁気
検出特性を向上させた、いわゆる薄膜フラックスゲート
型磁気センサが提案されている（特開平７−１９１１１
８号）。
ト型磁気センサとして、リングコア並びに励振コイルお
よび各検出コイルを半導体製造技術を利用して薄膜で形
成することにより、センサ素子を小型化し、かつ、磁気
検出特性を向上させた、いわゆる薄膜フラックスゲート
型磁気センサが提案されている（特開平７−１９１１１
８号）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な各フラックスゲート型磁気センサにおいては、外部磁
界の磁束が検出コイルの内部を貫かなければこれを検出
することはできず、従ってこの種の磁気センサには、図
６，図７にそれぞれ矢印Ｓで示す感度軸が存在する。よ
ってこの種の磁気センサを用いて地磁気を測定すること
により、方位センサを得ようとする場合には、２軸方向
の磁気を測定すべく、２つのフラックスゲート型磁気セ
ンサを互いに直交する姿勢で配置し、個々に信号を取り
出す必要がある。このような手法によると、機械的な配
置であるが故に誤差が生じ、方位に変換した場合の角度
誤差が大きくなるという問題がある。
な各フラックスゲート型磁気センサにおいては、外部磁
界の磁束が検出コイルの内部を貫かなければこれを検出
することはできず、従ってこの種の磁気センサには、図
６，図７にそれぞれ矢印Ｓで示す感度軸が存在する。よ
ってこの種の磁気センサを用いて地磁気を測定すること
により、方位センサを得ようとする場合には、２軸方向
の磁気を測定すべく、２つのフラックスゲート型磁気セ
ンサを互いに直交する姿勢で配置し、個々に信号を取り
出す必要がある。このような手法によると、機械的な配
置であるが故に誤差が生じ、方位に変換した場合の角度
誤差が大きくなるという問題がある。
【０００７】本発明の目的は、１つの素子により２軸方
向への磁気を独立的に測定することができ、もって方位
センサ等に適用して、角度誤差が生じず、しかも所要ス
ペースが小さく、かつ、コスト的にも有利な２軸フラッ
クスゲート型磁気センサを提供することにある。
向への磁気を独立的に測定することができ、もって方位
センサ等に適用して、角度誤差が生じず、しかも所要ス
ペースが小さく、かつ、コスト的にも有利な２軸フラッ
クスゲート型磁気センサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の２軸フラックスゲート型磁気センサは、基
板上に、磁性体薄膜からなるループ状のコアと、そのコ
アの上下に絶縁層を介して積層された導電体薄膜および
その上下の導電体薄膜のコンタクト部を有して当該コア
をループの内外を通りつつ螺旋状に周方向に巻回する励
振コイルおよび検出コイルが形成されてなるフラックス
ゲート型磁気センサにおいて、以下の構成を採用してい
る。
め、本発明の２軸フラックスゲート型磁気センサは、基
板上に、磁性体薄膜からなるループ状のコアと、そのコ
アの上下に絶縁層を介して積層された導電体薄膜および
その上下の導電体薄膜のコンタクト部を有して当該コア
をループの内外を通りつつ螺旋状に周方向に巻回する励
振コイルおよび検出コイルが形成されてなるフラックス
ゲート型磁気センサにおいて、以下の構成を採用してい
る。
【０００９】すなわち、励振コイルはループ状コアにそ
のループの内外を通りつつ螺旋状に周方向に一様に巻回
する一方、検出コイルは、ループ状コアの１／４周ずつ
４つに分割して巻回し、かつ、そのうちの対向する２つ
の検出コイルどうしは、互いに逆向きに巻回して相互に
接続する、という構成を採用している。
のループの内外を通りつつ螺旋状に周方向に一様に巻回
する一方、検出コイルは、ループ状コアの１／４周ずつ
４つに分割して巻回し、かつ、そのうちの対向する２つ
の検出コイルどうしは、互いに逆向きに巻回して相互に
接続する、という構成を採用している。
【００１０】ここで、本発明においては、ループ状のコ
アは２軸対称の形状をしていれば、その平面形状は正方
形、円形等、任意である。本発明は、半導体製造技術を
利用して、高精度の加工が可能な薄膜フラックスゲート
型磁気センサにおいて、１つのループ状コアに、互いに
直交する２軸用の検出コイルを巻回することにより、２
軸の直交精度を向上させると同時に、１つのコアとその
励振コイルを共通にして、実質的に１つのセンサで直交
２軸の磁気を検出することを可能とし、所要スペースの
削減とコストダウンを達成しようとするものである。
アは２軸対称の形状をしていれば、その平面形状は正方
形、円形等、任意である。本発明は、半導体製造技術を
利用して、高精度の加工が可能な薄膜フラックスゲート
型磁気センサにおいて、１つのループ状コアに、互いに
直交する２軸用の検出コイルを巻回することにより、２
軸の直交精度を向上させると同時に、１つのコアとその
励振コイルを共通にして、実質的に１つのセンサで直交
２軸の磁気を検出することを可能とし、所要スペースの
削減とコストダウンを達成しようとするものである。
【００１１】本発明の構成によると、検出コイルはルー
プ状コアの１／４周ずつ４分割されて巻回され、そのう
ち互いに対向するものどうしが逆巻きで相互に接続され
た構成を有し、これは、１軸用のフラックスゲート型磁
気センサの一組の検出コイルを、互いに直交させて共通
のループ状コアに巻回したものであり、各組の検出コイ
ルの出力を独立的に取り出すことで、実質的に１つのセ
ンサ素子によって、互いに直交する２軸をそれぞれ感度
軸とする２つのフラックスゲート型磁気センサを構築す
ることができる。そして、ループ状コアを１／４周ずつ
巻回する４つの検出コイルは、コアおよび励振コイルを
含めて、フォトリソグラフィ技術等をはじめとする半導
体製造技術を利用して薄膜によって形成されているた
め、相互の角度（姿勢）誤差を極めて小さくすることが
でき、所期の目的を達成できる。
プ状コアの１／４周ずつ４分割されて巻回され、そのう
ち互いに対向するものどうしが逆巻きで相互に接続され
た構成を有し、これは、１軸用のフラックスゲート型磁
気センサの一組の検出コイルを、互いに直交させて共通
のループ状コアに巻回したものであり、各組の検出コイ
ルの出力を独立的に取り出すことで、実質的に１つのセ
ンサ素子によって、互いに直交する２軸をそれぞれ感度
軸とする２つのフラックスゲート型磁気センサを構築す
ることができる。そして、ループ状コアを１／４周ずつ
巻回する４つの検出コイルは、コアおよび励振コイルを
含めて、フォトリソグラフィ技術等をはじめとする半導
体製造技術を利用して薄膜によって形成されているた
め、相互の角度（姿勢）誤差を極めて小さくすることが
でき、所期の目的を達成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の構成
を示す模式図であり、（Ａ）はループ状コア１に励振コ
イル２のみを巻回した状態、（Ｂ）は同ループ状コア１
に第１軸用の２つの検出コイル３ａ，３ｂのみを巻回し
た状態、（Ｃ）は同ループ状コア１に第２軸用の検出コ
イル３ｃ，３ｄのみを巻回した状態で示している。ま
た、これらの図では、各コイル２，３ａ，３ｂ，３ｃお
よび３ｄは線状に図示しているが、実際には、これら各
コイルは、後述するように、ループ状コア１を含めて薄
膜によって形成されている。
を示す模式図であり、（Ａ）はループ状コア１に励振コ
イル２のみを巻回した状態、（Ｂ）は同ループ状コア１
に第１軸用の２つの検出コイル３ａ，３ｂのみを巻回し
た状態、（Ｃ）は同ループ状コア１に第２軸用の検出コ
イル３ｃ，３ｄのみを巻回した状態で示している。ま
た、これらの図では、各コイル２，３ａ，３ｂ，３ｃお
よび３ｄは線状に図示しているが、実際には、これら各
コイルは、後述するように、ループ状コア１を含めて薄
膜によって形成されている。
【００１３】磁性体からなるループ状コア１は、この例
においては正方形であって、その周方向に励振コイル２
がループの内外を通りつつ螺旋状に一様に一貫して同一
の向きに巻回さている。
においては正方形であって、その周方向に励振コイル２
がループの内外を通りつつ螺旋状に一様に一貫して同一
の向きに巻回さている。
【００１４】ループ状コア１にはまた、各辺に対応して
合成４つの検出コイル３ａ，３ｂ，３ｃおよび３ｄが巻
回されており、そのうち、互いに対向する２辺の検出コ
イル３ａと３ｂ、および、３ｃと３ｄは、それぞれ逆向
きに巻回されて相互に接続されており、検出コイル３ａ
と３ｂが第１軸用の検出コイル対を、検出コイル３ｃと
３ｄがその第１軸と直交する第２軸用の検出コイル対を
構成している。ここで、図１では図面の複雑化を避ける
ために（Ａ）〜（Ｃ）それぞれに励振コイル２のみ、第
１軸用の検出コイル対３ａ，３ｂのみ、および第２軸用
の検出コイル対３ｃ，３ｄのみを個別に巻回した状態で
示しているが、実際には検出コイル３ａ〜３ｄと励振コ
イル２は、一つのループ状コア１を共有した状態で巻回
されている。
合成４つの検出コイル３ａ，３ｂ，３ｃおよび３ｄが巻
回されており、そのうち、互いに対向する２辺の検出コ
イル３ａと３ｂ、および、３ｃと３ｄは、それぞれ逆向
きに巻回されて相互に接続されており、検出コイル３ａ
と３ｂが第１軸用の検出コイル対を、検出コイル３ｃと
３ｄがその第１軸と直交する第２軸用の検出コイル対を
構成している。ここで、図１では図面の複雑化を避ける
ために（Ａ）〜（Ｃ）それぞれに励振コイル２のみ、第
１軸用の検出コイル対３ａ，３ｂのみ、および第２軸用
の検出コイル対３ｃ，３ｄのみを個別に巻回した状態で
示しているが、実際には検出コイル３ａ〜３ｄと励振コ
イル２は、一つのループ状コア１を共有した状態で巻回
されている。
【００１５】すなわち、各検出コイル３ａ〜３ｄは、ル
ープ状コア１に対して、励振コイル２の螺旋と交互の螺
旋を描くように巻回されている。以上のループ状コア
１、励振コイル２、および各検出コイル３ａ〜３ｄは、
基板上に薄膜を積層することによって形成されているの
であるが、以下、その具体的な積層構造と製造手順につ
いて述べる。
ープ状コア１に対して、励振コイル２の螺旋と交互の螺
旋を描くように巻回されている。以上のループ状コア
１、励振コイル２、および各検出コイル３ａ〜３ｄは、
基板上に薄膜を積層することによって形成されているの
であるが、以下、その具体的な積層構造と製造手順につ
いて述べる。
【００１６】この例においては、ループ状コア１を形成
した層の上下に、図２（Ａ）に部分的に示すようなパタ
ーンを有する上部配線層Ｕと、同図（Ｂ）に部分的に示
すようなパターンを有する下部配線層Ｌを、それぞれ絶
縁層（図示せず）を介して形成し、その上下の配線層Ｕ
とＬを適宜箇所において接続することにより、励振コイ
ル２および各検出コイル３ａ〜３ｄを形成している。
した層の上下に、図２（Ａ）に部分的に示すようなパタ
ーンを有する上部配線層Ｕと、同図（Ｂ）に部分的に示
すようなパターンを有する下部配線層Ｌを、それぞれ絶
縁層（図示せず）を介して形成し、その上下の配線層Ｕ
とＬを適宜箇所において接続することにより、励振コイ
ル２および各検出コイル３ａ〜３ｄを形成している。
【００１７】すなわち、上部配線層Ｕは上部の励振コイ
ル用パターンＵ２と上部の検出コイル用パターンＵ３に
よって構成され、下部配線層Ｌは下部の励振コイル用パ
ターンＬ２と下部の検出コイル用パターンＬ３とからな
っている。そして、上下の励振コイル用パターンＵ２，
Ｌ２は、図３（Ａ）に該当部分だけ抽出した模式的斜視
図を示すように、上下の配線層Ｕ，Ｌ間に介在する層を
貫通するコンタクトホール内に形成されたコンタクト部
Ｃ２によって接続され、全体としてループ状コア１を巻
回する励振コイル２を構成している。また、上下の検出
コイル用パターンＵ３とＬ３は、図３（Ｂ）に該当部分
だけ抽出した模式的斜視図を示すように、同じく上下の
配線層Ｕ，Ｌ間に介在する層を貫通するコンタクトホー
ル内に形成されたコンタクト部Ｃ３によって接続され、
全体としてループ状コア１を巻回する検出コイル３ａ
（または３ｂ，３ｃ，３ｄ）を構成している。
ル用パターンＵ２と上部の検出コイル用パターンＵ３に
よって構成され、下部配線層Ｌは下部の励振コイル用パ
ターンＬ２と下部の検出コイル用パターンＬ３とからな
っている。そして、上下の励振コイル用パターンＵ２，
Ｌ２は、図３（Ａ）に該当部分だけ抽出した模式的斜視
図を示すように、上下の配線層Ｕ，Ｌ間に介在する層を
貫通するコンタクトホール内に形成されたコンタクト部
Ｃ２によって接続され、全体としてループ状コア１を巻
回する励振コイル２を構成している。また、上下の検出
コイル用パターンＵ３とＬ３は、図３（Ｂ）に該当部分
だけ抽出した模式的斜視図を示すように、同じく上下の
配線層Ｕ，Ｌ間に介在する層を貫通するコンタクトホー
ル内に形成されたコンタクト部Ｃ３によって接続され、
全体としてループ状コア１を巻回する検出コイル３ａ
（または３ｂ，３ｃ，３ｄ）を構成している。
【００１８】ここで、ループ状コア１は、等方性膜を用
いるか、あるいは直交する第１および第２軸方向への等
磁率が互いに等しくなるように異方性をつけた膜が使用
される。
いるか、あるいは直交する第１および第２軸方向への等
磁率が互いに等しくなるように異方性をつけた膜が使用
される。
【００１９】以上の薄膜を用いた３次元構造は、以下の
手順により得ることができる。図４はその製造手順の説
明図である。まず、（Ａ）に示すように、例えば溶融石
英からなる基板１００の表面に、例えばＣｕ薄膜をｄｃ
マグネトロンスパッタ等により成膜（膜厚２μｍ）し、
例えばフォトリソグラフィとイオンビームエッチングを
用いたパターニングにより、下部の励振コイル用パター
ンＬ２および検出コイル用パターンＬ３からなる下部配
線層Ｌを形成するとともに、その配線間の溝は例えば蒸
着ＳｉＯ2 膜にて埋め、リフトオフ方によって平坦化す
る。
手順により得ることができる。図４はその製造手順の説
明図である。まず、（Ａ）に示すように、例えば溶融石
英からなる基板１００の表面に、例えばＣｕ薄膜をｄｃ
マグネトロンスパッタ等により成膜（膜厚２μｍ）し、
例えばフォトリソグラフィとイオンビームエッチングを
用いたパターニングにより、下部の励振コイル用パター
ンＬ２および検出コイル用パターンＬ３からなる下部配
線層Ｌを形成するとともに、その配線間の溝は例えば蒸
着ＳｉＯ2 膜にて埋め、リフトオフ方によって平坦化す
る。
【００２０】次に、例えばＳｉＯ2 とパーマロイを順に
スパッタ法によって成膜し、上記と同様の方法によって
パーマロイをパターニングして、（Ｂ）に示すように下
部絶縁層ＬＩと、正方形状のループ状コア１を形成す
る。
スパッタ法によって成膜し、上記と同様の方法によって
パーマロイをパターニングして、（Ｂ）に示すように下
部絶縁層ＬＩと、正方形状のループ状コア１を形成す
る。
【００２１】次に、ＳｉＯ2 をスパッタ成膜して（Ｃ）
のように上部絶縁層ＵＩを形成し、その上部絶縁層ＵＩ
および下部絶縁層ＬＩに対して、（Ｄ）に示すように、
例えばイオンビームエッチングにて、下部配線層Ｌの各
パターンＬ２，Ｌ３の一端部に相当する位置にそれぞれ
コンタクトホールＣを穿った後、Ｃｕ薄膜２００をスパ
ッタ成膜する。その後、そのＣｕ薄膜２００をフォトリ
ソグラフィとイオンビームエッチング等によってパター
ニングすることで、（Ｅ）に示すように、上部の励振コ
イル用パターンＵ２および検出コイル用パターンＵ３か
らなる上部配線層Ｕと、コンタクトホールＣ内に形成さ
れて上下の励振コイル用パターンＵ２，Ｌ３を繋ぐコン
タクト部Ｃ２と、同じくコンタクトホールＣ内に形成さ
れて上下の検出コイル用パターンＵ３とＬ３を繋ぐコン
タクト部Ｃ３を形成する。
のように上部絶縁層ＵＩを形成し、その上部絶縁層ＵＩ
および下部絶縁層ＬＩに対して、（Ｄ）に示すように、
例えばイオンビームエッチングにて、下部配線層Ｌの各
パターンＬ２，Ｌ３の一端部に相当する位置にそれぞれ
コンタクトホールＣを穿った後、Ｃｕ薄膜２００をスパ
ッタ成膜する。その後、そのＣｕ薄膜２００をフォトリ
ソグラフィとイオンビームエッチング等によってパター
ニングすることで、（Ｅ）に示すように、上部の励振コ
イル用パターンＵ２および検出コイル用パターンＵ３か
らなる上部配線層Ｕと、コンタクトホールＣ内に形成さ
れて上下の励振コイル用パターンＵ２，Ｌ３を繋ぐコン
タクト部Ｃ２と、同じくコンタクトホールＣ内に形成さ
れて上下の検出コイル用パターンＵ３とＬ３を繋ぐコン
タクト部Ｃ３を形成する。
【００２２】以上のような工程により、図１（Ａ）〜
（Ｃ）に模式的に示したように、ループ状コア１と、そ
の周囲を一様に螺旋状に巻回する励振コイル２と、その
励振コイル２の螺旋と交互に配置されて同じくループ状
コア１の周囲を１／４周ずつ巻回する検出コイル３ａ〜
３ｄを、それぞれ薄膜によって形成することができ、し
かも、リソグラフィ技術等を用いて各コイルパターンを
形成するが故に、各検出コイル対３ａと３ｂ、および、
３ｃと３ｄとの直交精度を極めて高精度にすることがで
きる。
（Ｃ）に模式的に示したように、ループ状コア１と、そ
の周囲を一様に螺旋状に巻回する励振コイル２と、その
励振コイル２の螺旋と交互に配置されて同じくループ状
コア１の周囲を１／４周ずつ巻回する検出コイル３ａ〜
３ｄを、それぞれ薄膜によって形成することができ、し
かも、リソグラフィ技術等を用いて各コイルパターンを
形成するが故に、各検出コイル対３ａと３ｂ、および、
３ｃと３ｄとの直交精度を極めて高精度にすることがで
きる。
【００２３】さて、以上の構成において、１つの励振コ
イル２に交流電流を流すことによってループ状コア１が
励振され、これによって発生する交流磁束が、第１軸用
の検出コイル３ａと３ｂの内部を互いに逆向きに貫くと
同時に、第２軸用の検出コイル３ｃと３ｄの内部をも互
いに逆向きに貫く。
イル２に交流電流を流すことによってループ状コア１が
励振され、これによって発生する交流磁束が、第１軸用
の検出コイル３ａと３ｂの内部を互いに逆向きに貫くと
同時に、第２軸用の検出コイル３ｃと３ｄの内部をも互
いに逆向きに貫く。
【００２４】この状態で外部磁気が作用すると、そのう
ちの第１軸方向への成分は検出コイル３ａ，３ｂに対し
て同方向に作用するから、これらの検出コイル３ａ，３
ｂを貫いている交流磁束は第１軸方向への外部磁気によ
り互いに逆向きにバイアスがかかった状態となり、その
両端から第１軸方向への外部磁気に比例した交流電圧信
号を取り出すことができる。また、外部磁気の第２軸方
向への成分は、検出コイル３ｃ，３ｄに対して同方向に
作用し、これはらの検出コイル３ｃ，３ｄを貫いている
交流磁束は第２軸方向への外部磁気により互いに逆向き
にバイアスがかかった状態となって、その両端から第２
軸方向への外部磁気に比例した交流電圧信号を取り出す
ことができる。
ちの第１軸方向への成分は検出コイル３ａ，３ｂに対し
て同方向に作用するから、これらの検出コイル３ａ，３
ｂを貫いている交流磁束は第１軸方向への外部磁気によ
り互いに逆向きにバイアスがかかった状態となり、その
両端から第１軸方向への外部磁気に比例した交流電圧信
号を取り出すことができる。また、外部磁気の第２軸方
向への成分は、検出コイル３ｃ，３ｄに対して同方向に
作用し、これはらの検出コイル３ｃ，３ｄを貫いている
交流磁束は第２軸方向への外部磁気により互いに逆向き
にバイアスがかかった状態となって、その両端から第２
軸方向への外部磁気に比例した交流電圧信号を取り出す
ことができる。
【００２５】従って、この実施の形態によれば、実質的
に１つのセンサ素子により、互いに直交する２軸方向へ
の磁気を検出することができ、しかも、その各感度軸の
交差精度は極めて高精度なものとなる。
に１つのセンサ素子により、互いに直交する２軸方向へ
の磁気を検出することができ、しかも、その各感度軸の
交差精度は極めて高精度なものとなる。
【００２６】なお、以上の実施の形態においては、ルー
プ状コア１を正方形状のループとした例を述べたが、本
発明におけるループ状コアは正方形状に限定されること
なく、他の２軸対称形状、例えば円形であってもよい。
この場合、４つの検出コイル３ａ〜３ｄは、図５に示す
ように、円形のコアを４分割する領域Ａ１〜Ａ４のそれ
ぞれに巻回すればよい。
プ状コア１を正方形状のループとした例を述べたが、本
発明におけるループ状コアは正方形状に限定されること
なく、他の２軸対称形状、例えば円形であってもよい。
この場合、４つの検出コイル３ａ〜３ｄは、図５に示す
ように、円形のコアを４分割する領域Ａ１〜Ａ４のそれ
ぞれに巻回すればよい。
【００２７】また、以上の実施の形態においては、励振
コイル１と各検出コイル３ａ〜３ｄを共通の上部配線層
および下部配線層に形成してそれぞれにコンタクトをと
った例を示したが、励振コイル用の上部配線層並びに下
部配線層と、検出コイル用の上部配線層並びに下部配線
層とを、それぞれ別の層に形成してもよいことは勿論で
ある。
コイル１と各検出コイル３ａ〜３ｄを共通の上部配線層
および下部配線層に形成してそれぞれにコンタクトをと
った例を示したが、励振コイル用の上部配線層並びに下
部配線層と、検出コイル用の上部配線層並びに下部配線
層とを、それぞれ別の層に形成してもよいことは勿論で
ある。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ループ
状コア並びに励振コイルおよび検出コイルのそれぞれを
薄膜によって形成したフラックスゲート型磁気センサに
おいて、１つのループ状コアに一様に励振コイルを巻回
するとともに、そのループ状コアの１／４周ずつにわた
って合計４つの検出コイルを巻回し、そのうち互いに対
向するものどうしについては、巻回の向きを逆向きに
し、かつ、相互に接続した構造としているから、実質的
に１つのフラックス型磁気センサによって、互いに直交
する２軸の感度軸を有する磁気センサを得ることがで
き、しかも、その２つの感度軸の直交精度は、各検出コ
イルが薄膜を用いて形成されているが故に、フォトリソ
グラフィ技術等を適用して容易に高精度化することが可
能である。
状コア並びに励振コイルおよび検出コイルのそれぞれを
薄膜によって形成したフラックスゲート型磁気センサに
おいて、１つのループ状コアに一様に励振コイルを巻回
するとともに、そのループ状コアの１／４周ずつにわた
って合計４つの検出コイルを巻回し、そのうち互いに対
向するものどうしについては、巻回の向きを逆向きに
し、かつ、相互に接続した構造としているから、実質的
に１つのフラックス型磁気センサによって、互いに直交
する２軸の感度軸を有する磁気センサを得ることがで
き、しかも、その２つの感度軸の直交精度は、各検出コ
イルが薄膜を用いて形成されているが故に、フォトリソ
グラフィ技術等を適用して容易に高精度化することが可
能である。
【００２９】以上のことから、本発明によれば、従来の
ように２個のフラックスゲート型磁気センサを直交配置
して２軸方向への磁気成分を検出する場合に比して、所
要スペースを削減し、かつ、製造コストを低減して、し
かもその角度誤差を大幅に少なくすることができる。
ように２個のフラックスゲート型磁気センサを直交配置
して２軸方向への磁気成分を検出する場合に比して、所
要スペースを削減し、かつ、製造コストを低減して、し
かもその角度誤差を大幅に少なくすることができる。
【図１】本発明の実施の形態の構成を示す模式図で、
（Ａ）はループ状コア１に励振コイル２のみを巻回した
状態、（Ｂ）は同ループ状コア１に第１軸用の２つの検
出コイル３ａ，３ｂのみを巻回した状態、（Ｃ）は同ル
ープ状コア１に第２軸用の検出コイル３ｃ，３ｄのみを
巻回した状態を示す図
（Ａ）はループ状コア１に励振コイル２のみを巻回した
状態、（Ｂ）は同ループ状コア１に第１軸用の２つの検
出コイル３ａ，３ｂのみを巻回した状態、（Ｃ）は同ル
ープ状コア１に第２軸用の検出コイル３ｃ，３ｄのみを
巻回した状態を示す図
【図２】本発明の実施の形態の具体的な積層構造の説明
図で、（Ａ）は上部配線層Ｕのパターンの説明図であ
り、（Ｂ）は下部配線層Ｌのパターンの説明図
図で、（Ａ）は上部配線層Ｕのパターンの説明図であ
り、（Ｂ）は下部配線層Ｌのパターンの説明図
【図３】本発明の実施の形態の各コイルの部分的斜視図
であり、（Ａ）は励振コイル１のみを部分的に抽出した
斜視図で、（Ｂ）検出コイル３ａ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）
のみを部分的に抽出した斜視図
であり、（Ａ）は励振コイル１のみを部分的に抽出した
斜視図で、（Ｂ）検出コイル３ａ（３ｂ，３ｃ，３ｄ）
のみを部分的に抽出した斜視図
【図４】本発明の実施の形態の製造手順の説明図
【図５】本発明においてループ状コアを円形とする場合
の、各検出コイルの形成領域の説明図
の、各検出コイルの形成領域の説明図
【図６】従来のソレノイド型のフラックスゲート型磁気
センサの模式的構成図
センサの模式的構成図
【図７】従来のリングコア型のフラックスゲート型磁気
センサの説明図で、励振コイルを除去して示す模式的構
成図
センサの説明図で、励振コイルを除去して示す模式的構
成図
１ ループ状コア ２ 励振コイル ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 検出コイル １００ 基板 Ｌ 下部配線層 Ｕ 上部配線層 Ｌ２，Ｕ２ 励振コイル用パターン Ｌ３，Ｕ３ 検出コイル用パターン Ｃ コンタクトホール Ｃ２，Ｃ３ コンタクト部
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に、磁性体薄膜からなるループ状
のコアと、そのコアの上下に絶縁層を介して積層された
導電体薄膜およびその上下の導電体薄膜のコンタクト部
を有して当該コアをループの内外を通りつつ螺旋状に周
方向に巻回する励振コイルおよび検出コイルが形成され
てなるフラックスゲート型磁気センサにおいて、上記励
振コイルは上記ループ状コアに周方向に一様に巻回され
ているとともに、上記検出コイルは、ループ状コアの１
／４周ずつ４つに分割して巻回され、かつ、そのうちの
対向する２つの検出コイルどうしが互いに逆向きに巻回
されて相互に接続されていることを特徴とする２軸フラ
ックスゲート型磁気センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9172356A JPH1123683A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | ２軸フラックスゲート型磁気センサ |
| US09/386,755 US6407547B1 (en) | 1997-06-27 | 1999-08-31 | Biaxial flux gate type magnetic sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9172356A JPH1123683A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | ２軸フラックスゲート型磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1123683A true JPH1123683A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=15940394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9172356A Pending JPH1123683A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | ２軸フラックスゲート型磁気センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6407547B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1123683A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100481552B1 (ko) * | 2002-07-30 | 2005-04-07 | 삼성전기주식회사 | 2축 자계검출소자가 집적된 인쇄회로기판 및 그 제조방법 |
| KR100576217B1 (ko) | 2004-10-29 | 2006-05-03 | 주식회사 마이크로게이트 | 박막 플럭스게이트의 하부 도체 평탄화 방법 및 이를채택한 플럭스게이트 |
| JP2012220321A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Shimadzu Corp | 磁気センサ |
| KR20250024192A (ko) * | 2023-08-11 | 2025-02-18 | (주)이큐글로벌 | 합성 인덕턴스의 조절이 가능한 rf 전압 전류 센서 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003121483A (ja) * | 2001-10-18 | 2003-04-23 | Nec Corp | 電界磁界検出素子及び電界磁界計測装置並びに電界磁界計測方法 |
| JP3690331B2 (ja) * | 2001-10-18 | 2005-08-31 | 日本電気株式会社 | 磁界検出素子及び磁界計測装置並びに磁界計測方法 |
| KR100464093B1 (ko) * | 2002-03-13 | 2005-01-03 | 삼성전기주식회사 | 인쇄회로기판에 집적된 자계검출소자 및 그 제조방법 |
| KR20050035251A (ko) * | 2002-08-01 | 2005-04-15 | 젠트론 아크티엔게젤샤프트 | 자기장 센서 및 자기장 센서의 작동 방법 |
| JP2004138558A (ja) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Sony Corp | 磁気方位測定装置 |
| KR100494472B1 (ko) * | 2002-12-31 | 2005-06-10 | 삼성전기주식회사 | 인쇄회로기판 기술을 이용한 미약자계 감지용 센서 및 그제조 방법 |
| KR100579483B1 (ko) * | 2004-08-09 | 2006-05-15 | 삼성전기주식회사 | 자기장 왜곡을 자동 보정하는 지자기 센서 및 그 방법 |
| US10017851B2 (en) * | 2015-12-22 | 2018-07-10 | Texas Instruments Incorporated | Magnetic field annealing for integrated fluxgate sensors |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4262427A (en) * | 1979-08-10 | 1981-04-21 | Sperry Corporation | Flux valve compass system |
| DE3738455A1 (de) * | 1986-11-25 | 1988-06-01 | Landis & Gyr Ag | Anordnung zum messen eines flussarmen magnetfeldes |
| US5199178A (en) * | 1991-10-23 | 1993-04-06 | Apac, Inc. | Thin film compass and method for manufacturing the same |
-
1997
- 1997-06-27 JP JP9172356A patent/JPH1123683A/ja active Pending
-
1999
- 1999-08-31 US US09/386,755 patent/US6407547B1/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100481552B1 (ko) * | 2002-07-30 | 2005-04-07 | 삼성전기주식회사 | 2축 자계검출소자가 집적된 인쇄회로기판 및 그 제조방법 |
| KR100576217B1 (ko) | 2004-10-29 | 2006-05-03 | 주식회사 마이크로게이트 | 박막 플럭스게이트의 하부 도체 평탄화 방법 및 이를채택한 플럭스게이트 |
| JP2012220321A (ja) * | 2011-04-07 | 2012-11-12 | Shimadzu Corp | 磁気センサ |
| KR20250024192A (ko) * | 2023-08-11 | 2025-02-18 | (주)이큐글로벌 | 합성 인덕턴스의 조절이 가능한 rf 전압 전류 센서 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6407547B1 (en) | 2002-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040405 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051214 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061205 |