WO2014054371A1

WO2014054371A1 - マグネトインピーダンス素子およびその製造方法

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Publication number: WO2014054371A1
Application number: PCT/JP2013/073698
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Inventors: 克彦西畑; 秀信伊藤; 憲和内藤; 久常松川
Original assignee: Aichi Steel Corp
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Priority date: 2012-10-04
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2014-04-10
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Description

マグネトインピーダンス素子およびその製造方法

　本発明は、地磁気の検知等に用いられるマグネトインピーダンス素子（Magneto-Impedance element：適宜「ＭＩ素子」という。）およびその製造方法に関する。

　磁気センサーにはホール素子やＭＲ素子等もあるが、近年では従来の素子と構造や原理が全く異なり、小型で桁違いの高感度を有するＭＩ素子が地磁気センサー等として携帯機器などに多く用いられている。ＭＩ素子は、アモルファスワイヤー等の感磁体に高周波のパルス電流等を流すと、表皮効果によりそのインピーダンスが周囲の磁場に反応して変化するマグネト・インピーダンス効果（「ＭＩ効果」という。）を利用したものである。

　ＭＩ素子による磁気検出には、インピーダンスの変化を直接測定する方式と、感磁ワイヤー等の感磁体に生じる磁束量の変化をその周囲に設けた検出コイル（ピックアップコイル）で測定される方式との二種類がある。このうち、後者のＭＩ素子に関する記載が、例えば下記の特許文献にある。

ＷＯ２０１０／０９７９３２号公報

　特許文献１は、基板上に形成した平面パターンと、該平面パターン上に設けたアモルファスワイヤー（感磁ワイヤー）を固定する絶縁体上に山なりに形成した立体パターンとからなる検出コイルを備えたＭＩ素子を提案している。これにより、基板に感磁ワイヤーを収納する溝を機械加工していたときよりも、検出コイルを感磁ワイヤーへより安定的に近接させることができ、基板を溝加工しないため基板の材質選択自由度や歩留りが向上するという効果に加えて、ＭＩ素子全体の小型化等が図れる。

　もっとも、素子の小型化の要求は益々高度化している。検出コイルを備えたＭＩ素子において、さらなる小型化を図りつつ従来と同等以上の出力を確保するには、検出コイルを密に巻くファインピッチ化が必要となる。そして特許文献１のＭＩ素子では、さらなるファインピッチ化を図る際に次のような問題が生じ得る。

　すなわち、特許文献１のＭＩ素子では、高低差が数十μｍとなる立体パターンをフォトリソグラフィにより形成している。フォトリソグラフィは本来、高低差がない平面パターン等の形成を前提としている。このため、前記のような立体パターンをフォトリソグラフィにより高精細に形成することは容易ではない。また、ＭＩ素子は通常、一枚の基板上に多数個が一度に形成されるため、レジスト塗布、露光・現像時のレジスト除去、導体メッキ等の各処理を行って製造される製品は、形状にバラツキが生じ易く、安定した品質を確保することが容易ではない。特に、特許文献１のＭＩ素子でファインピッチ化を進めた場合、そのバラツキに起因して平面パターンと立体パターンの隣接する接合部間で短絡が生じ易くなる。しかも、高低差の大きい立体パターンでは、露光・現像によるレジスト除去状態のばらつきにより、断線を生じる可能性もあった。このため、特許文献１にあるような構造では、今後ますます要求が厳しくなる高出力化（コイル巻き数の増加等）と小型化を高次元で両立させたＭＩ素子を提供することが困難となり得る。

　本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、ファインピッチ化した検出コイルを安定的に形成でき、小型化と高出力化を両立できる構造を備えたＭＩ素子およびその製造方法を提供することを目的とする。

　本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、感磁ワイヤーの周囲に形成する検出コイルの一部を、基板の法線方向に延在する導体（連結部）により構成する構造を新たに思いついた。この成果を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。

《マグネトインピーダンス素子》
（１）本発明のマグネトインピーダンス素子（ＭＩ素子）は、基板と、該基板上に配設された感磁ワイヤーと、該感磁ワイヤーを周回する検出コイルと、該感磁ワイヤーと該検出コイルを固定する絶縁部と、を備えるマグネトインピーダンス素子であって、前記検出コイルは、前記基板の平坦面に沿って形成され前記感磁ワイヤーと交差する膜状導体からなる第一配線部と、該感磁ワイヤーに関して該第一配線部の反対側に形成され該感磁ワイヤーと交差する膜状導体からなる第二配線部と、該感磁ワイヤーの両脇で前記絶縁部に囲繞され該基板の法線方向へ延在して該第一配線部と該第二配線部の所定位置を連結する柱状導体または筒状導体からなる連結部と、を有することを特徴とする。

（２）本発明のＭＩ素子では、感磁ワイヤーを周回する検出コイルが、第一配線部と第二配線部とそれらの所定位置を連結する連結部から構成される。このうち連結部は、感磁ワイヤーが配設される基板の法線方向に延在しており、検出コイルの高低差を主に担う。このような連結部は、従来の立体パターン等とは異なり、基板の法線方向に延在するのみだから、比較的精度良く形成できる。逆にいえば、平坦な基板上に形成する第一配線部だけではなく第二配線部も、連結部を設けたことにより、ほぼ平面的な面上にフォトリソグラフィによって精細な形成が可能となった。このため、特に第二配線部の製造バラツキが抑制され、縮幅やピッチ短縮を行っても、安定した品質でＭＩ素子を製造できるようなり、検出コイルのファインピッチ化が容易となる。こうして本発明によれば、大型化させることなく検出コイルの巻数増加も容易となり、ＭＩ素子の高出力化と小型化を高次元で両立できるようになる。

《マグネトインピーダンス素子の製造方法》
　本発明のＭＩ素子は製造方法は問わないが、例えば、次のような本発明の製造方法により得ることができる。すなわち、本発明のマグネトインピーダンス素子の製造方法は、基板と該基板上に配設された感磁ワイヤーと該感磁ワイヤーを周回する検出コイルと該感磁ワイヤーと該検出コイルを固定する絶縁部とを備えるマグネトインピーダンス素子の製造方法であって、前記基板の平坦面上に前記感磁ワイヤーと交差し得る膜状導体からなる第一配線部となる第一配線層を形成する第一配線層形成工程と、前記絶縁部と該感磁ワイヤーの両脇にある該絶縁部を該基板の法線方向へ貫く柱状導体または筒状導体からなる連結部とを有する中間層を該第一配線層上に形成する中間層形成工程と、該感磁ワイヤーと交差する膜状導体からなる第二配線部となる第二配線層を該中間層上に形成する第二配線層形成工程とを備え、該第一配線部と該第二配線部の所定位置が該連結部で連結されて前記検出コイルが構成されることを特徴とする。

《その他》
　本発明は、単にＭＩ素子としてのみならず、そのＭＩ素子を用いたマグネトインピーダンスセンサーとしても把握できる。例えば、本発明は、上述したＭＩ素子と、前記感磁ワイヤーにパルス電流を通電するパルス発振回路と、前記検出コイルに生じる電圧変化を検出する検出回路（信号処理回路等を含む）などからなるマグネトインピーダンスセンサー（ＭＩセンサー）でもよい。なお、ＭＩセンサーの各回路に関する詳細は、前述した特許文献等に記載されているため、本明細書ではその説明を省略する。

第一実施例に係るＭＩ素子の平面図である。図１中に示したＡ－Ａ断面図である。そのＭＩ素子の上コイル（第二配線部）側を示す部分拡大図である。第二実施例に係るＭＩ素子の断面図である。そのＭＩ素子の上コイル（第二配線部）側を示す部分拡大図である。ＭＩ素子の外側に設けたワイヤーガイドによりアモルファスワイヤーを保持する様子を示す拡大図である。そのＭＩ素子を分割する前の基板を示す平面図である。ビアホールを設ける絶縁層によりアモルファスワイヤーを保持する様子を示す拡大図である。ガイドポストによりアモルファスワイヤーを保持する様子を示す拡大図である。

　本明細書で説明する内容は、本発明のＭＩ素子のみならず、その製造方法にも適宜該当する。製造方法に関する構成要素は、プロダクトバイプロセスクレームとして理解すれば物に関する構成要素ともなり得る。上述した本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一つまたは二つ以上の構成要素を付加し得る。いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。

《検出コイル》
　本発明に係る検出コイルは、上述したように第一配線部と第二配線部のそれぞれの所定位置が連結部で連結されることにより、感磁ワイヤーを周回する連続的なコイルとなる。連結部と接続される第一配線部または第二配線部の所定位置は、検出コイルが形成される限り問わないが、通常は第一配線部または第二配線部の端部近傍である。

（１）配線部
　第一配線部は、通常、基板の平坦面に沿って形成された（第一）配線パターンを構成する膜状導体からなる。従って、第一配線部は基板の平坦面に平行であるが、この第一配線部を覆う絶縁部上または絶縁部中に形成された第二配線部は、必ずしも基板の平坦面にほぼ平行で平面的な（第二）配線パターンからなるとは限らない。

　しかし、第二配線部（またはその集合体である第二配線パターン）は、基板の平坦面に対して略平行に形成されると好適である。本発明では、使用する感磁ワイヤーの外径に応じて絶縁部を基板の法線方向へ貫く連結部の高さを調整することにより、そのような第二配線部の形成が容易である。この第二配線部の形成により、感磁ワイヤーへ近接させた検出コイルも安定した品質で効率的に形成され得る。なお、本明細書でいう「基板の平坦面に対して略平行」とは、ＭＩ素子の第二配線パターンが基板の平坦面に厳密な意味で平行になっている場合には限らない。例えば、製造過程等に起因して現物のＭＩ素子の第二配線パターンがなだらかな湾曲状になる場合も、上記の「略平行」に含まれる。要するに、意図的に第二配線パターンを凸形状等にする場合を除き、一般的なフォトリソグラフィにより積層形成された第二配線部は、具体的な形態を問わず「基板の平坦面に対して略平行」な範囲に含まれる。

（２）連結部
　連結部は、基板の平坦面の法線方向に延在する柱状導体または筒状導体からなる。例えば、ＭＩ素子が積層形成される場合、いわゆるビアホールまたはスルーホールに導体を充填または付着されることにより連結部は形成される。

　連結部は、基板の法線方向に関して断面形状が一定でも良いし、変化していてもよい。例えば、本発明に係る絶縁部を三層構造とする場合なら、それぞれの絶縁部に応じた連結部を形成するとよい。すなわち、絶縁部が第一配線部上に形成された第一絶縁部と第一絶縁部上に形成され感磁ワイヤーを埋設する中間絶縁部と中間絶縁部上に形成された第二絶縁部とからなる場合、連結部は第一絶縁部を基板の法線方向へ貫き第一配線部の所定位置に連なる第一連結部と感磁ワイヤーの両脇で中間絶縁部を基板の法線方向へ貫き第一連結部に連なる中間連結部と第二絶縁部を基板の法線方向へ貫き中間連結部に連なると共に第二配線部の所定位置に連なる第二連結部とからなるとよい。

　この際、中間連結部を、第一連結部または第二連結部よりも太くすると好適である。これにより、検出コイルのファインピッチ化に対応して第一連結部や第二連結部を精細にした場合でも、第一連結部と中間連結部の間または第二連結部と中間連結部の間の接合位置の許容範囲が拡大し、各連結部間の電気的接合を安定的に行える。なお、第一絶縁部や第二絶縁部は感磁ワイヤーを固定する必要がないため比較的薄く形成でき、それに応じて第一配線部に接合される第一連結部や第二配線部に接合される第二連結部も基板の法線方向に関して比較的短くなり、バラツキの少ない安定した寸法で形成され易い。

　逆に中間絶縁部を貫く中間連結部は、感磁ワイヤーの大きさ（直径）以上の高さを確保する必要があり、基板の法線方向に比較的長くならざるを得ない。しかし、ファインピッチ化に際して重要な点は、隣接する第一配線部と第二配線部の接合部間に生じる短絡を防止すると共に、前記した製造ばらつきによる断線を防止することである。この点で本発明は、上述のように第一連結部と第二連結部を安定して形成し得ると共に、前記の通り連結部の高さを調整して第二配線部を安定した品質で形成できる。このため、ファインピッチ化の達成が容易であると共に断線の防止が効果的に図られる。また、高低差が大きく製造バラツキを生じ易い中間連結部を太くすることにより、フォトリソグラフィによる中間連結部の製造も容易となる。なお、中間連結部は、第一配線部や第二配線部と直接接続される部分ではなく、法線方向の位置が第一配線部や第二配線部と異なるため、太くても前述した短絡の問題は生じ難い。

　さらに中間連結部を太くすると、連結部全体としての電気抵抗も低減され、ＭＩ素子の高出力化にも繋がる。なお、本明細書でいう各連結部の太さは、基板の平坦面に平行な接合界面における各連結部の断面積の大小により判断できる。

　ところで、検出コイルのファインピッチ化を図る場合、第一配線部および第二配線部の縮幅化と共にそのピッチの縮小化が必要となる。この際、各配線部の幅と同程度に連結部全体を細くすることも考えられるが、基板の法線方向に長く精細な連結部を形成することは容易ではない。

　そこで連結部を感磁ワイヤーの延在方向に沿って一直線上に配列せずに、その延在方向に沿って隣接する連結部をずらして配置すると、連結部の太さをある程度確保しつつも、連結部のピッチひいては配線部のピッチの縮小化を図れる。これを換言すると、本発明に係る連結部は、感磁ワイヤーとの間隙が感磁ワイヤーの延在方向に沿った隣接間同士で異なるようにするとよいといえる。

　このような隣接する連結部の配置パターンは種々考えられる。例えば、感磁ワイヤーの片側において隣接する連結部が特定の二直線上に交互に配置される場合がある。なお、隣接する連結部のずらし量（感磁ワイヤーの間隔または偏心距離）は要求されるピッチや連結部の大きさに応じて適宜調整される。なお、ここで説明した内容は連結部の断面形状がほぼ一定の場合に限らず、連結部が上述したように断面形状の異なる第一連結部、第二連結部および中間連結部からなる場合にも該当する。

《製造方法》
　本発明のＭＩ素子は、例えば、前述したように、基板の平坦面上に第一配線部となる第一配線層を形成する第一配線層形成工程と、感磁ワイヤーを固定する絶縁部と感磁ワイヤーの両脇で基板の法線方向へ貫く連結部とからなる中間層をその第一配線層上に形成する中間層形成工程と、第二配線部となる第二配線層をその中間層上に形成する第二配線層形成工程とを経て得られる。このような積層構造は、ビルドアップ多層配線基板の製造等に用いられるフォトリソグラフィを主に利用することにより行うことができる。

　ここで中間層を上述したような三層構造とする場合なら、中間層形成工程は次のような工程とすることができる。すなわち、中間層形成工程は、前記第一配線層上に第一絶縁部となる第一絶縁層を形成する第一絶縁層形成工程と、該第一絶縁層を前記基板の法線方向へ貫き前記第一配線部の所定位置に連なる第一連結部と該第一連結部に連なり該感磁ワイヤーの両脇で該基板の法線方向へ延びる中間連結部と該中間連結部に連なり該基板の法線方向へ延びて前記第二配線部の所定位置に連なり得る第二連結部とを形成する連結部形成工程と、該第一絶縁層上に前記感磁ワイヤーを埋設する中間絶縁部となる中間絶縁層を形成する中間絶縁層形成工程と、該中間絶縁層上に該第二連結部を囲繞する第二絶縁部となる第二絶縁層を形成する第二絶縁層形成工程とからなり、該第一絶縁層と該中間絶縁層と該第二絶縁層により前記絶縁部が構成され、該第一連結部と該中間連結部と該第二連結部により前記連結部が構成されると好適である。

　ここで連結部の形成は、例えば、Ｔｉ／Ｃｕシード層の形成と銅メッキ処理等により行うことができる。具体的には、予めフォトリソグラフィによりビアホールを設けた絶縁層を形成し、このビアホール内に銅めっきを充填する方法で連結部を形成できる。この他、フォトリソグラフィにより連結部に相応するビアホールを設けた樹脂層を形成し、このビアホール内にメッキを充填する。そしてその樹脂層を除去した後に、再度、絶縁層を形成して連結部を形成しても良い。生産性等を考慮して、最適な製造方法を適宜選択すればよい。なお、連結部が第一連結部、中間連結部および第二連結部からなる場合、それら各部を別々に形成することも可能であるが、それら各部を一度にまとめて形成する方が効率的である。

《第一実施例》
　本発明に係る一実施例であるＭＩ素子１の概要を図１～図３に示した。図１はＭＩ素子１の平面図であり、図２は図１中に示したＡ－Ａ断面図であり、図３は後述する検出コイル１３の上コイル１３２側（アモルファスワイヤー１２は省略）を示す部分拡大図である。

　ＭＩ素子１は、基板１１と、基板１１上に配設されたアモルファスワイヤー１２（感磁ワイヤー）と、アモルファスワイヤー１２の外周囲を周回する検出コイル１３と、アモルファスワイヤー１２および検出コイル１３を保持する絶縁樹脂体１４（絶縁部）とからなる。

　検出コイル１３は、基板１１の平坦面に形成されアモルファスワイヤー１２の下方を斜め方向に横断する複数の銅箔（膜状導体）からなる下コイル（第一配線部）１３１と、アモルファスワイヤー１２の両脇にあり各下コイル１３１の各端部から基板１１の平坦面の法線方向へ延在する銅柱（柱状導体）からなるポスト１３３、１３４（連結部）と、絶縁樹脂体１４の上面に形成されアモルファスワイヤー１２の上方を斜め方向に横断すると共各端部がポスト１３３、１３４と接合された複数の銅箔からなる上コイル（第二配線部）１３２とからなる。

　なお、各下コイル１３１と各上コイル１３２は、幅および長さが同じであるが、アモルァスワイヤー１２の延在方向に対する傾きが異なっている（図２参照）。つまり、下コイル１３１および上コイル１３２は、それぞれ螺旋的な検出コイル１３の一部を構成する形態となっている。同様に、下コイル１３１とポスト１３３、１３４の下端部との接合位置および上コイル１３２とポスト１３３、１３４の上端部との接合位置も、アモルファスワイヤー１２の延在方向に関して螺旋的に配置される。こうして下コイル２３１、上コイル２３２およびポスト１３３、１３４により、アモルファスワイヤー１２を周回する検出コイル１３が形成される。

　ちなみに、本実施例の場合、基板１１にはアルミナ（セラミック／非磁性体）基板を用いた。なお、本発明で使用する基板の材質、大きさ等は特に限定されず、アルミナ基板以外に例えばシリコンウェハも使用してもよい。またアモルファスワイヤー１２には、Ｃｏ－Ｆｅ－Ｓｉ－Ｂ系合金からなる直径：１０～３０μｍのガラス被覆付きワイヤーを用いた。

　下コイル１３１からなる下配線層（第一配線層）の形成（第一配線層形成工程）、絶縁樹脂体１４およびポスト１３３、１３４からなる中間層の形成（中間層形成工程）および上コイル１３２からなる上配線層（第二配線層）の形成（第二配線層形成工程）は、主にフォトリソグラフィにより行った。具体的には、薄いＴｉ／Ｃｕシード層の形成、レジストの塗布、マスクによる露光、現像、銅メッキ、レジスト除去、選択エッチングによるＴｉ／Ｃｕシード層除去等を行うことにより形成した。この際、上コイル１３２からなる上配線層は、基板１１の平坦面とほぼ平行になるように形成した。またポスト１３３、１３４は、絶縁樹脂体１４からなる絶縁層に設けたビアホールを銅メッキで充填することにより形成した。絶縁樹脂体１４は、基板１１の平坦面上に配置したアモルファスワイヤー１２の周囲へ溶剤で希釈した液状のエポキシ樹脂を滴下し、このエポキシ樹脂を熱硬化させることにより形成した。

　なお、基板１１の平坦面上にはアモルファスワイヤー１２の端子１４１、１４２と検出コイル１３の端子１５１、１５２も、下コイル１３１と共に形成した。

《第二実施例》
　本発明に係る別の実施例であるＭＩ素子２の概要を図４および図５に示した。図４は、図２と同様な断面図であり、図５は後述する検出コイル２３の上コイル２３２側（アモルファスワイヤー１２は省略）を示す部分拡大図である。なお、前述した第一実施例と同様な部材等には同符号を付し、それらの説明は省略する。また、ＭＩ素子２を特定位置で切断した断面図には、本来、ポスト（連結部）やコイル（配線部）の一部が現れないが、図４に示す断面図には、後述の説明の都合上、あえて全てのコイルやポストを記載した。

　ＭＩ素子２は、基板１１と、基板１１上に配設されたアモルファスワイヤー１２と、アモルファスワイヤー１２の外周囲を周回する検出コイル２３と、アモルファスワイヤー１２および検出コイル２３を保持する絶縁樹脂体２４（絶縁部）とからなる。

　検出コイル２３は、基板１１の平坦面に形成されアモルファスワイヤー１２の下方を斜めに横断する交互にずれた同長の銅箔からなる下コイル２３１ａ、２３１ｂ（両者を併せて「下コイル２３１」という。／第一配線部）と、アモルファスワイヤー１２の下方両脇にあり各下コイル２３１の各端部から基板１１の平坦面の法線方向へ延在する小径の銅柱からなる外側下ポスト２３５ａ、２３６ａおよび内側下ポスト２３５ｂ、２３６ｂ（これらを併せて「下ポスト２３５、２３６」という。／第一連結部）と、アモルファスワイヤー１２の中央両脇にあり外側下ポスト２３５ａ、２３６ａおよび内側下ポスト２３５ｂ、２３６ｂのそれぞれから基板１１の平坦面の法線方向へ延在する大径の銅柱からなる外側中ポスト２３３ａ、２３４ａおよび内側中ポスト２３３ｂ、２３４ｂ（これらを併せて「中ポスト２３３、２３４」という。／中間連結部）と、アモルファスワイヤー１２の上方両脇にあり外側中ポスト２３３ａ、２３４ａおよび内側中ポスト２３３ｂ、２３４ｂのそれぞれから基板１１の平坦面の法線方向へ延在する小径の銅柱からなる外側上ポスト２３７ａ、２３８ａおよび内側上ポスト２３７ｂ、２３８ｂ（これらを併せて「上ポスト２３７、２３８」という。／第二連結部）と、絶縁樹脂体２４の上面に形成されアモルファスワイヤー１２の上方を斜めに横断する長短の複数の銅箔からなる上コイル２３２ａ、２３２ｂ（両者を併せて「上コイル２３２」という。／第二配線部）とからなる。

　絶縁樹脂体２４は、下コイル２３１上に形成され下ポスト２３５、２３６を囲繞する下絶縁部２４１（第一絶縁部）と、下絶縁部２４１上に形成され中ポスト２３３、２３４を囲繞する中絶縁部２４２（中間絶縁部）と、中絶縁部２４２上に形成され上ポスト２３７、２３８を囲繞する上絶縁部２４３（第二絶縁部）とからなる。

　このようにＭＩ素子２は、下コイル２３１と上コイル２３２の間が、下ポスト２３５、２３６と下絶縁部２４１からなる第一層と中ポスト２３３、２３４と中絶縁部２４２からなる中間層と上ポスト２３７、２３８と上絶縁部２４３からなる第二層との三層からなっている。

　またＭＩ素子２の場合、アモルファスワイヤー１２の延在方向に沿って、下ポスト２３５、２３６、中ポスト２３３、２３４および上ポスト２３７、２３８（これらを併せて単に「ポスト２３９」（連結部）という。）が、アモルファスワイヤー１２との距離が近い内側とその距離が遠い外側の二列に配置されている。つまり、アモルファスワイヤー１２の延在方向に沿って隣接する各ポスト２３９は、交互にずれた千鳥配置となっている。

　これらポスト２３９の配置に合わせて下コイル２３１および上コイル２３２は図５に示すように形成されている。具体的にいうと、下コイル２３１ａの各端部は下ポスト２３５ａ、２３６ｂと連結しており、下コイル２３１ｂの各端部は下ポスト２３５ｂ、２３６ａと連結している。また、上コイル２３２ａの各端部は外側上ポスト２３７ａ、２３８ａと連結しており、上コイル２３２ｂの各端部は内側上ポスト２３７ｂ、２３８ｂと連結している。下コイル２３１ａと下コイル２３１ｂはそれぞれ同幅、同長であるが、アモルファスワイヤー１２の延在方向に沿った隣接間で配置が交互にずれている。上コイル２３２ａと上コイル２３２ｂは同幅であるが、上コイル２３２ａは両端部が外側上ポスト２３７ａ、２３８ａと接合されるため、両端部が内側上ポスト２３７ｂ、２３８ｂと接合される上コイル２３２ｂよりも長くなっている。上コイル２３２ａと上コイル２３２ｂがアモルファスワイヤー１２の延在方向に沿って隣接間で交互に配置される点は下コイル２３１の場合と同様である。

　このようにして下コイル２３１、上コイル２３２およびポスト２３９がアモルファスワイヤー１２の延在方向に沿って螺旋的に配置されることにより、アモルファスワイヤー１２を周回する検出コイル２３が構成される。

　本実施例に係る検出コイル２３では、アモルファスワイヤー１２の延在方向に沿って隣接する各ポスト２３９が千鳥配置となっているため、中ポスト２３３、２３４を下ポスト２３５、２３６や上ポスト２３７、２３８よりも太くしているにも拘わらず、それらの配置間隔（ピッチ）を短縮できている。このため、アモルファスワイヤー１２の延在方向に関する検出コイル２３のピッチも短縮でき、その結果、ＭＩ素子２のファインピッチ化による高出力化と小型化の両立が可能となった。

　このようなＭＩ素子２も、ＭＩ素子１と同様なフォトリソグラフィにより、下コイル２３１からなる下配線層（第一配線層）の形成（第一配線層形成工程）、絶縁樹脂体２４およびポスト２３９からなる中間層の形成（中間層形成工程）および上コイル２３２からなる上配線層（第二配線層）の形成（第二配線層形成工程）を経て得られる。

　より詳しくいうと、その中間層は、下配線層上に下絶縁部２４１となる第一絶縁層の形成（第一絶縁層形成工程）、第一絶縁層を基板１１の法線方向へ貫く下ポスト２３５、２３６（第一連結部）と下ポスト２３５、２３６に連なり基板１１の法線方向へ延びる中ポスト２３３、２３４（中間連結部）と中ポスト２３３、２３４に連なり基板１１の法線方向へ延びる上ポスト２３７、２３８（第二連結部）との形成（連結部形成工程）、第一絶縁層上にアモルファスワイヤー１２を埋設する中絶縁部２４２（中間絶縁部）となる中間絶縁層の形成（中間絶縁層形成工程）、中間絶縁層上に上絶縁部２４３（第二絶縁部）となる第二絶縁層の形成（第二絶縁層形成工程）等を経て製作される。そして、下絶縁部２４１、中絶縁部２４２および上絶縁部２４３が絶縁樹脂体２４（絶縁部）となり、下ポスト２３５、２３６、中ポスト２３３、２３４および上ポスト２３７、２３８がポスト２３９（連結部）となる。

　なお、本実施例に係る上コイル２３２は、下コイル２３１と同様に基板１１の平坦面に対して平行になるように形成したが、実際には少し上に凸な緩やかな湾曲面状となった。この程度の湾曲面は、基板１１の平坦面に対してほぼ平行といえる。

《感磁ワイヤーの配設》
（１）感磁ワイヤーが第一配線部と第二配線部とそれらを連結する連結部からなる検出コイル内の所望位置（通常は検出コイルの中央）に正確に配設されていないと、ＭＩ素子による検出精度が低下したり、感磁ワイヤーと検出コイルの短絡による動作不良が発生し得る。

　そこでＭＩ素子は、ワイヤーガイド等により感磁ワイヤーが所望位置に保持された状態で検出コイルや絶縁部が形成されると好適である。このようなワイヤーガイドは、ＭＩ素子の構成要素（検出コイルや絶縁部）やそれらの製造工程とは別に設けたものでも良いし、それらの構成要素や製造工程を利用して設けたものでもよい。以下、このようなワイヤーガイドの具体例について説明する。

（２）先ず、ＭＩ素子の構成要素とは別に専用のワイヤーガイドを設けて感磁ワイヤーを所望位置に保持する例を図６Ａと図６Ｂに示した。図６Ａは１個のＭＩ素子１を拡大した図であり、図６Ｂは同一基板１１上に多数配列されている分割前のＭＩ素子１を示している。本例では、ＭＩ素子１の両側に事前に形成された溝３１ｍ、３２ｍにより、アモルファスワイヤー１２は所望位置に正確に配置、保持される。なお、溝３１ｍ、３２ｍは、上述したフォトリソグラフィに隣接して配置された絶縁樹脂製の樹脂ガイド３１ａ、３１ｂと樹脂ガイド３２ａ、３２ｂとにより形成される。

（３）次に、ＭＩ素子の構成要素を利用したワイヤーガイドにより感磁ワイヤーを所望位置に保持する例を図７に拡大して示した。本例では、ＭＩ素子１のポスト１３３、１３４を形成するために設けたビアホール用の絶縁樹脂層４１に形成した長手方向に延在する溝４１ｍによって、アモルファスワイヤー１２が所望位置に正確に配置、保持される。この場合、上述した樹脂ガイド等のワイヤーガイドをＭＩ素子の外部に別途設ける必要がないため、同一基板上に分割前のＭＩ素子をより近接して配置できる。この結果、基板１枚あたりに製造できるＭＩ素子の個数を増加させることができ、基板の有効活用（歩留まり向上）が可能となる。さらに、基板を切断してＭＩ素子の複数個取りをする場合、その切断線（図６Ａ、図６Ｂの２点鎖線を参照）上に樹脂ガイドなどの樹脂層がないと、基板（シリコン、セラミックス等）に特化した切断条件を設定でき、効率的な切断が可能となる。

（４）また、上述したビアホールとなる樹脂層（絶縁部）に替えて、所望間隔に調整されたポスト（連結部）を利用することもできる。例えば、ＭＩ素子２の場合なら、アモルファスワイヤー１２により近い内側中ポスト２３３ｂ、２３４ｂ（図４参照）をワイヤーガイドとして利用することもできる。この際、導体であるポストとアモルファスワイヤーは絶縁される必要があるため、感磁ワイヤーには絶縁被覆されたアモルファスワイヤーを用いると好ましい。

（５）さらに、ポストの形成時等に、ＭＩ素子の外部または内部に、検出コイルを構成するポストとは別にワイヤーガイドとなるガイドポストを形成してもよい。一例として、ＭＩ素子２の内側中ポスト２３３ｂ、２３４ｂよりも狭い間隔のガイドポスト５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂをＭＩ素子２の外部に形成した場合を図８に示した。この場合、アモルファスワイヤー１２は、ガイドポスト５１ａ、５１ｂにより形成される溝５１ｍとガイドポスト５２ａ、５２ｂにより形成される溝５２ｍにより所望位置に配置、保持される。このように内側中ポスト２３３ｂ、２３４ｂよりも間隔が狭いガイドポスト５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂをワイヤーガイドとすることにより、内側中ポスト２３３ｂ、２３４ｂをワイヤーガイドとした場合と異なり、絶縁被覆されていない感磁ワイヤを用いることもできる。

　なお、このようなガイドポストは、検出コイルを構成するポストと同様に銅メッキなどにより形成されるため、ＭＩ素子内に設けるときは、検出コイルを構成する下コイル、上コイル、ポストと接触しない形態（径、高さ）や配置とするとよい。ちなみに、ガイドポストは、図８のようにＭＩ素子の外部に設けられたとしても、前述した絶縁樹脂からなる樹脂ガイド（図６Ａ、図６Ｂ参照）よりも小さく形成され得るため、基板の材料歩留低下や切断性の低下等は殆ど生じない。

　１、２　　　ＭＩ素子
　１１　　　　基板
　１２　　　　アモルファスワイヤー（感磁ワイヤー）
　１３、２３　検出コイル
　１４、２４　絶縁樹脂体（絶縁部）

Claims

　基板と、
　該基板上に配設された感磁ワイヤーと、
　該感磁ワイヤーを周回する検出コイルと、
　該感磁ワイヤーと該検出コイルを固定する絶縁部と、
　を備えるマグネトインピーダンス素子であって、
　前記検出コイルは、
　前記基板の平坦面に沿って形成され前記感磁ワイヤーと交差する膜状導体からなる第一配線部と、
　該感磁ワイヤーに関して該第一配線部の反対側に形成され該感磁ワイヤーと交差する膜状導体からなる第二配線部と、
　該感磁ワイヤーの両脇で前記絶縁部に囲繞され該基板の法線方向へ延在して該第一配線部と該第二配線部の所定位置を連結する柱状導体または筒状導体からなる連結部と、
　を有することを特徴とするマグネトインピーダンス素子。
　前記第二配線部は、前記基板の平坦面に対して略平行に形成されている請求項１に記載のマグネトインピーダンス素子。
　前記絶縁部は、前記第一配線部上に形成された第一絶縁部と該第一絶縁部上に形成され前記感磁ワイヤーを埋設する中間絶縁部と該中間絶縁部上に形成された第二絶縁部とからなり、
　前記連結部は、該第一絶縁部を前記基板の法線方向へ貫き該第一配線部の所定位置に連なる第一連結部と該感磁ワイヤーの両脇で該中間絶縁部を該基板の法線方向へ貫き該第一連結部に連なる中間連結部と該第二絶縁部を該基板の法線方向へ貫き該中間連結部に連なると共に前記第二配線部の所定位置に連なる第二連結部とからなり、
　前記中間連結部は、前記第一連結部または前記第二連結部よりも太い請求項１または２に記載のマグネトインピーダンス素子。
　前記連結部は、前記感磁ワイヤーとの間隙が該感磁ワイヤーの延在方向に沿った隣接間同士で異なる請求項１～３のいずれかに記載のマグネトインピーダンス素子。
　基板と該基板上に配設された感磁ワイヤーと該感磁ワイヤーを周回する検出コイルと該感磁ワイヤーと該検出コイルを固定する絶縁部とを備えるマグネトインピーダンス素子の製造方法であって、
　前記基板の平坦面上に前記感磁ワイヤーと交差し得る膜状導体からなる第一配線部となる第一配線層を形成する第一配線層形成工程と、
　前記絶縁部と該感磁ワイヤーの両脇にある該絶縁部を該基板の法線方向へ貫く柱状導体または筒状導体からなる連結部とを有する中間層を該第一配線層上に形成する中間層形成工程と、
　該感磁ワイヤーと交差する膜状導体からなる第二配線部となる第二配線層を該中間層上に形成する第二配線層形成工程とを備え、
　該第一配線部と該第二配線部の所定位置が該連結部で連結されて前記検出コイルが構成されることを特徴とするマグネトインピーダンス素子の製造方法。
　前記中間層形成工程は、
　前記第一配線層上に第一絶縁部となる第一絶縁層を形成する第一絶縁層形成工程と、
　該第一絶縁層を前記基板の法線方向へ貫き前記第一配線部の所定位置に連なる第一連結部と該第一連結部に連なり該感磁ワイヤーの両脇で該基板の法線方向へ延びる中間連結部と該中間連結部に連なり該基板の法線方向へ延びて前記第二配線部の所定位置に連なり得る第二連結部とを形成する連結部形成工程と、
　該第一絶縁層上に前記感磁ワイヤーを埋設する中間絶縁部となる中間絶縁層を形成する中間絶縁層形成工程と、
　該中間絶縁層上に該第二連結部を囲繞する第二絶縁部となる第二絶縁層を形成する第二絶縁層形成工程とからなり、
　該第一絶縁層と該中間絶縁層と該第二絶縁層により前記絶縁部が構成され、
　該第一連結部と該中間連結部と該第二連結部により前記連結部が構成される請求項５に記載のマグネトインピーダンス素子の製造方法。