(57)【要約】【課題】小型化された電流検出装置を提供する。【解決手段】実施形態の電流検出装置は、第１基板と、第１基板上に、第１基板に対して平行に設けられた第２基板と、第１基板と第２基板の間に設けられた磁気測定素子と、第１基板の第１配線あるいは第２基板の第２配線の少なくとも１つを有し、かつ第１基板の第１配線あるいは第２基板の第２配線に接続される第１接続導体を有する、第１コイルと、第１基板の第３配線あるいは第２基板の第４配線の少なくとも１つを有し、かつ第１基板の第３配線あるいは第２基板の第４配線に接続される第２接続導体を有する第２コイルであって、第１コイル及び第２コイルを通電する電流により第１コイル及び第２コイルに生じる磁界の向きが同じになるように第１コイルに接続された第２コイルと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に、前記第１基板に対して平行に設けられた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に設けられた磁気測定素子と、
前記第１基板の第１配線あるいは前記第２基板の第２配線の少なくとも１つを有し、かつ前記第１基板の前記第１配線あるいは前記第２基板の前記第２配線に接続される第１接続導体を有する、第１コイルと、
前記第１基板の第３配線あるいは前記第２基板の第４配線の少なくとも１つを有し、かつ前記第１基板の前記第３配線あるいは前記第２基板の前記第４配線に接続される第２接続導体を有する第２コイルであって、前記第１コイル及び前記第２コイルを通電する電流により前記第１コイル及び前記第２コイルに生じる磁界の向きが同じになるように前記第１コイルに接続された第２コイルと、
を備える電流検出装置。
【請求項２】
前記第１コイルは、
前記第１基板に設けられた複数の前記第１配線と、
前記第２基板に設けられた複数の前記第２配線と、
複数の前記第１配線と複数の前記第２配線を接続する複数の前記第１接続導体と、
複数の前記第１配線と複数の前記第２配線を接続する複数の第３接続導体と、
を有し、
前記第２コイルは、
前記第１基板に設けられた複数の前記第３配線と、
前記第２基板に設けられた複数の前記第４配線と、
複数の前記第３配線と複数の前記第４配線を接続する複数の前記第２接続導体と、
複数の前記第３配線と複数の前記第４配線を接続する複数の第４接続導体と、
を有する請求項１記載の電流検出装置。
【請求項３】
複数の前記第２配線の一端のそれぞれは、複数の前記第１配線の一端のそれぞれの直上に設けられ、
複数の前記第２配線の他端のそれぞれは、複数の前記第１配線の他端のそれぞれの直上に設けられ、
複数の前記第４配線の一端のそれぞれは、複数の前記第３配線の一端のそれぞれの直上に設けられ、
複数の前記第４配線の他端のそれぞれは、複数の前記第３配線の他端のそれぞれの直上に設けられ、
複数の前記第１接続導体は、複数の前記第１配線の前記一端と複数の前記第２配線の前記一端を接続し、
複数の前記第３接続導体は、複数の前記第１配線の前記他端と複数の前記第２配線の前記他端を接続し、
複数の前記第２接続導体は、複数の前記第３配線の一端と複数の前記第４配線の一端を接続し、
複数の前記第４接続導体は、複数の前記第３配線の他端と複数の前記第４配線の他端を接続する、
請求項２記載の電流検出装置。
【請求項４】
前記第１配線と前記第３配線は互いに平行であり、
前記第２配線と前記第４配線は互いに平行である、
請求項２又は請求項３記載の電流検出装置。
【請求項５】
複数の前記第１配線は互いに平行であり、
複数の前記第２配線は互いに平行であり、
複数の前記第３配線は互いに平行であり、
複数の前記第４配線は互いに平行である、
請求項２又は請求項３記載の電流検出装置。
【請求項６】
前記第１コイルと前記第２コイルの間において前記第１基板に垂直に設けられた第５接続導体をさらに備える請求項１乃至請求項５いずれか一項記載の電流検出装置。
【請求項７】
複数の前記磁気測定素子をさらに備える請求項１乃至請求項６いずれか一項記載の電流検出装置。
【請求項８】
前記第１接続導体及び前記第２接続導体、又は前記第３接続導体及び前記第４接続導体が前記電流検出装置の表面に設けられている、請求項２乃至請求項５いずれか一項記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電流検出装置は、コイルに流れる電流により発生する磁界を、ホール素子等の磁気測定素子で検出するものである。例えばホール素子により磁界を検出する場合には、電流検出装置はコイルに流れる電流の強度を電圧に変換している。
【０００３】
高い磁界強度を得るために、２個のコイルを対向させて配置し、上述の２個のコイルの間に磁気測定素子を配置することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６４２７１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、小型化された電流検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の電流検出装置は、第１基板と、第１基板上に、第１基板に対して平行に設けられた第２基板と、第１基板と第２基板の間に設けられた磁気測定素子と、第１基板の第１配線あるいは第２基板の第２配線の少なくとも１つを有し、かつ第１基板の第１配線あるいは第２基板の第２配線に接続される第１接続導体を有する、第１コイルと、第１基板の第３配線あるいは第２基板の第４配線の少なくとも１つを有し、かつ第１基板の第３配線あるいは第２基板の第４配線に接続される第２接続導体を有する第２コイルであって、第１コイル及び第２コイルを通電する電流により第１コイル及び第２コイルに生じる磁界の向きが同じになるように第１コイルに接続された第２コイルと、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態の電流検出装置の模式側面図である。
【図２】第１の実施形態の電流検出装置の模式斜視図である。
【図３】第１の実施形態の比較形態となる電流検出装置の模式図である。
【図４】第２の実施形態の電流検出装置の模式側面図である。
【図５】第２の実施形態の比較形態となる電流検出装置の模式側面図である。
【図６】第３の実施形態の電流検出装置の模式側面図である。
【図７】第４の実施形態の電流検出装置の模式側面図である。
【図８】第５の実施形態の電流検出装置の模式側面図である。
【図９】第６の実施形態の電流検出装置における、第１コイル、第２コイル、第３コイル、第４コイル及び磁気測定素子の位置関係を示す模式上面図である。
【図１０】第６の実施形態の電流検出装置における、第３コイル、磁気測定素子及び第４コイルを示す模式側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を用いて実施形態を説明する。なお、図面中、同一又は類似の箇所には、同一又は類似の符号を付している。
【０００９】
本明細書中、同一又は類似する部材については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。
【００１０】
本明細書中、部品等の位置関係を示すために、図面の上方向を「上」、図面の下方向を「下」と記述する。本明細書中、「上」、「下」の概念は、必ずしも重力の向きとの関係を示す用語ではない。
【００１１】
（第１の実施形態）
【００１２】
本実施形態の電流検出装置は、第１基板と、第１基板上に、第１基板に対して平行に設けられた第２基板と、第１基板と第２基板の間に設けられた磁気測定素子と、第１基板の第１配線あるいは第２基板の第２配線の少なくとも１つを有し、かつ第１基板の第１配線あるいは第２基板の第２配線に接続される第１接続導体を有する、第１コイルと、第１基板の第３配線あるいは第２基板の第４配線の少なくとも１つを有し、かつ第１基板の第３配線あるいは第２基板の第４配線に接続される第２接続導体を有する第２コイルであって、第１コイル及び第２コイルを通電する電流により第１コイル及び第２コイルに生じる磁界の向きが同じになるように第１コイルに接続された第２コイルと、を備える。
【００１３】
図１は、本実施形態の電流検出装置１００の模式側面図である。ここで、構造の理解のために、層間絶縁膜６０は透明なものとして図示をしている。
【００１４】
図２は、本実施形態の電流検出装置１００の模式斜視図である。ここで、構造の理解のために、磁気測定素子５０、配線５２及び層間絶縁膜６０の図示は省略している。
【００１５】
第１基板２は、例えば、エポキシ樹脂、メラミン誘導体、液晶ポリマー、ＰＰＥ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｅｔｈｅｒ：ポリフェニレンエーテル）樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ＰＡＢＭ（Ｐｏｌｙａｍｉｎｏｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ：ポリアミノビスマレイミド）樹脂等を用いて形成された、板状の部材である。ただし、第１基板２の材料は、上述のものに限定されるものではない。また、例えば第１基板２は単層の基板であるが、これに限定されるものではない。
【００１６】
第２基板４は、第１基板２上に、第１基板２に対して平行に設けられている。第２基板４は、例えば、エポキシ樹脂、メラミン誘導体、液晶ポリマー、ＰＰＥ（Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｅｔｈｅｒ：ポリフェニレンエーテル）樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ＰＡＢＭ（Ｐｏｌｙａｍｉｎｏｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ：ポリアミノビスマレイミド）樹脂等を用いて形成された、板状の部材である。ただし、第２基板４の材料は、上述のものに限定されるものではない。また、例えば第２基板４は単相の基板であるが、これに限定されるものではない。
【００１７】
ここで、ｘ軸と、ｘ軸に垂直に交差するｙ軸と、ｘ軸及びｙ軸に垂直に交差するｚ軸を定義する。第１基板２の表面（基板面）及び第２基板４の表面（基板面）は、ｘｙ面に平行に配置されているものとする。
【００１８】
磁気測定素子５０は、第１基板２と第２基板４の間に設けられている。磁気測定素子５０は、例えばホール素子である。磁気測定素子５０は、はんだ５１を用いて配線５２と接続されており、配線５２を介してホール素子に発生した電圧を測定し、測定した電圧から磁界強度を測定する。なお、磁気測定素子５０はホール素子に限定されるものではなく、例えば巨大磁気抵抗効果素子、異方性磁気抵抗効果素子、トンネル磁気抵抗効果素子等の磁気抵抗効果素子等であっても良い。
【００１９】
第１コイル１０は、第１基板２と第２基板４の間に設けられている。ここで第１コイル１０は、第１基板２に設けられた複数の第１配線１２と、第２基板４に設けられた複数の第２配線１４と、第１配線１２と第２配線１４を接続する第１接続導体１６と、第１配線１２と第２配線１４を接続する第２接続導体１８と、を有する。
【００２０】
なお、図１及び図２において、第１接続導体１６は、紙面の手前側で第１配線１２と第２配線１４を接続している。また、第２接続導体１８は、紙面の奥側で第１配線１２と第２配線１４を接続している。
【００２１】
第１配線１２は、第１基板２の、例えば表面に設けられた配線である。第１配線１２は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。図１及び図２には、複数の第１配線１２としての、第１配線１２ａ、１２ｂ及び１２ｃが設けられている。なお、第１配線１２の数は１本でもかまわない。
【００２２】
第２配線１４は、第２基板４の、例えば表面に設けられた配線である。第２配線１４は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。図１及び図２には、複数の第２配線１４としての、第２配線１４ａ、１４ｂ及び１４ｃが設けられている。なお、第２配線１４の数は１本でもかまわない。
【００２３】
第１接続導体１６は、第１配線１２と第２配線１４を接続する導体である。第１接続導体１６は、例えばビアであるが、電流検出装置１００の側面に接着したパッチ等であっても良い。第１接続導体１６は、例えば第１基板２の基板面及び第２基板４の基板面に対して垂直に設けると、製造が容易であるため好ましい。第１接続導体１６は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。
【００２４】
図１及び図２には、第１接続導体１６としての、第１接続導体１６ａ、１６ｂ及び１６ｃが設けられている。そして、第１接続導体１６ａは、第１配線１２ａと第２配線１４ａを接続している。第１接続導体１６ｂは、第１配線１２ｂと第２配線１４ｂを接続している。第１接続導体１６ｃは、第１配線１２ｃと第２配線１４ｃを接続している。
【００２５】
第２接続導体１８（第３接続導体の一例）は、第１配線１２と第２配線１４を接続する導体である。第２接続導体１８は、例えばビアであるが、電流検出装置１００の側面に接着したパッチ等であっても良い。第２接続導体１８は、例えば第１基板２の基板面及び第２基板４の基板面に対して垂直に設けると、製造が容易であるため好ましい。第２接続導体１８は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。
【００２６】
図１及び図２には、第２接続導体１８としての、第２接続導体１８ａ、１８ｂ及び１８ｃが設けられている。そして、第２接続導体１８ａは、第１配線１２ａと後述する第２接続配線４２を接続している。第２接続導体１８ｂは、第１配線１２ｂと第２配線１４ａを接続している。第２接続導体１８ｃは、第１配線１２ｃと第２配線１４ｂを接続している。
【００２７】
第２コイル２０は、第１基板２と第２基板４の間に、磁気測定素子５０を第１コイル１０で挟むように設けられている。言い換えると、磁気測定素子５０は、第１コイル１０と第２コイル２０の間に設けられている。ここで第２コイル２０は、第１基板２に設けられた複数の第３配線２２と、第２基板４に設けられた複数の第４配線２４と、第３配線２２と第４配線２４を接続する第３接続導体２６と、第３配線２２と第４配線２４を接続する第４接続導体２８と、を有する。
【００２８】
なお、図１及び図２において、第３接続導体２６は、紙面の手前側で第３配線２２と第４配線２４を接続している。また、第４接続導体２８は、紙面の奥側で第３配線２２と第４配線２４を接続している。
【００２９】
第３配線２２は、第１基板２の、例えば表面に設けられた配線である。第３配線２２は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。図１及び図２には、複数の第３配線２２としての、第３配線２２ａ、２２ｂ及び２２ｃが設けられている。なお、第３配線２２の数は１本でもかまわない。
【００３０】
第４配線２４は、第２基板４の、例えば表面に設けられた配線である。第４配線２４は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。図１及び図２には、複数の第４配線２４としての、第４配線２４ａ、２４ｂ及び２４ｃが設けられている。なお、第４配線２４の数は１本でもかまわない。
【００３１】
第３接続導体２６（第２接続導体の一例）は、第３配線２２と第４配線２４を接続する導体である。第３接続導体２６は、例えばビアであるが、電流検出装置１００の側面に接着したパッチ等であっても良い。第３接続導体２６は、例えば第１基板２の基板面及び第２基板４の基板面に対して垂直に設けると、製造が容易であるため好ましい。第３接続導体２６は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。
【００３２】
図１及び図２には、第３接続導体２６としての、第３接続導体２６ａ、２６ｂ及び２６ｃが設けられている。そして、第３接続導体２６ａは、第３配線２２ａと第４配線２４ａを接続している。第３接続導体２６ｂは、第３配線２２ｂと第４配線２４ｂを接続している。第３接続導体２６ｃは、第３配線２２ｃと第４配線２４ｃを接続している。なお、第３接続導体２６の数は１本でもかまわない。
【００３３】
第４接続導体２８は、第３配線２２と第４配線２４を接続する導体である。第４接続導体２８は、例えばビアであるが、電流検出装置１００の側面に接着したパッチ等であっても良い。第４接続導体２８は、例えば第１基板２の基板面及び第２基板４の基板面に対して垂直に設けると、製造が容易であるため好ましい。第４接続導体２８は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。
【００３４】
図１及び図２には、第４接続導体２８としての、第４接続導体２８ａ、２８ｂ及び２８ｃが設けられている。そして、第４接続導体２８ａは、第３配線２２ａと後述する第１接続配線４０を接続している。第４接続導体２８ｂは、第３配線２２ｂと第４配線２４ａを接続している。第４接続導体２８ｃは、第３配線２２ｃと第４配線２４ｂを接続している。なお、第４接続導体２８の数は１本でもかまわない。
【００３５】
第１接続配線４０は、第１コイル１０と第２コイル２０を接続している配線である。第１接続配線４０は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。図１及び図２において、第１接続配線４０は第２基板４上に設けられ、第２配線１４ｃと第４接続導体２８ａを接続している。なお、第１接続配線４０の配置や、第１コイル１０と第２コイル２０の接続の態様は、これに限定されるものではない。例えば第１接続配線４０が設けられずに第１コイル１０と第２コイル２０が直接接続されるような態様であっても良い。
【００３６】
第２接続配線４２は、例えば第２基板４上に設けられ、第２接続導体１８ａに接続されている配線である。第２接続配線４２は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。なお、第２接続配線４２の態様はこれに限定されるものではなく、第２接続配線４２が設けられていなくても良い。
【００３７】
第３接続配線４４は、例えば第２基板４上に設けられ、第４配線２４ｃに接続されている配線である。第３接続配線４４は、例えばＣｕ（銅）等の導電材料を含む。なお、第３接続配線４４の態様はこれに限定されるものではなく、第３接続配線４４が設けられていなくても良い。
【００３８】
第２接続配線４２及び第３接続配線４４は、第１コイル１０及び第２コイル２０に、電流検出装置１００により測定される電流を流すために設けられている。図示しない電流源が第２接続配線４２及び第３接続配線４４に接続され、電流源から電流が第１コイル１０及び第２コイル２０に流されると、第１コイル１０及び第２コイル２０から、図２に図示したような磁界が発生する。この磁界の強度を、磁気測定素子５０を用いて測定する。磁界の強度は電流に比例するため、磁界の強度から電流を測定することが可能である。
【００３９】
第１コイル１０及び第２コイル２０は、第１コイル１０及び第２コイル２０を通電する電流（電流検出装置１００により測定される電流）により生じる磁界の向きが同様の向きになるように、接続されている。ここで「同様の向き」とは、２個のコイルにより発生される磁界の向きが完全に一致していなくとも良い、ということである。例えば図２には、第２接続配線４２に通電される電流の向き、第３接続配線４４に通電される電流の向き、第１コイル１０に発生する磁界の向き及び第２コイル２０に発生する磁界の向きが図示されている。第２接続配線４２及び第３接続配線４４に通電される電流の向きは、紙面において左側から右側である。そして、第１コイルに発生する磁界の向き及び第２コイルに発生する磁界の向きは、いずれも紙面において右側から左側で、同じ向きである。なお、第１コイルに発生する磁界の向き及び第２コイルに発生する磁界の向きは、完全に同じ向きでなくても良い。また、磁気測定素子５０は、例えば、上述の磁界を効率良く測定できるように、第１基板２の表面（基板面）及び第２基板４の表面（基板面）に平行な磁界を測定できる向きに配置することが可能である。
【００４０】
なお、第１コイル１０又は第２コイル２０が「第１基板２と第２基板４の間に設けられた」とは、第１コイル１０又は第２コイル２０を構成する接続導体又は配線の少なくとも一部が第１基板２と第２基板４の間に設けられていることを意味し、第１コイル１０又は第２コイル２０を構成する接続導体及び配線の全てが第１基板２と第２基板４の間に設けられていることを意味しない。
【００４１】
第１配線１２と第３配線２２は互いに平行であることが好ましい。
【００４２】
第２配線１４と第４配線２４は互いに平行であることが好ましい。
【００４３】
複数の第１配線１２は互いに平行であることが好ましい。複数の第２配線１４は互いに平行であることが好ましい。複数の第３配線２２は互いに平行であることが好ましい。複数の第４配線２４は互いに平行であることが好ましい。
【００４４】
また、複数の第２配線１４の一端のそれぞれは、複数の第１配線１２の一端のそれぞれの直上に設けられ、複数の第２配線１４の他端のそれぞれは、複数の第１配線１２の他端のそれぞれの直上に設けられ、複数の第４配線２４の一端のそれぞれは、複数の第３配線２２の一端のそれぞれの直上に設けられ、複数の第４配線２４の他端のそれぞれは、複数の第３配線２２の他端のそれぞれの直上に設けられていることが好ましい。また、複数の第１接続導体１６は、複数の第１配線１２の一端と複数の第２配線１４の一端を接続し、複数の第２接続導体１８は、複数の第１配線１２の他端と複数の第２配線１４の他端を接続し、複数の第３接続導体２６は、複数の第３配線２２の一端と複数の第４配線２４の一端を接続し、複数の第４接続導体２８は、複数の第３配線２２の他端と複数の第４配線２４の他端を接続していることが好ましい。
【００４５】
図２においては、第２配線１４ａの一端は第１配線１２ｂの一端の直上に設けられている。第２配線１４ａの他端は第１配線１２ａの他端の直上に設けられている。第２配線１４ｂの一端は第１配線１２ｃの一端の直上に設けられている。第２配線１４ｂの他端は第１配線１２ｂの他端の直上に設けられている。第２配線１４ｃの他端は第１配線１２ｃの他端の直上に設けられている。第４配線２４ａの一端は第３配線２２ｂの一端の直上に設けられている。第４配線２４ａの他端は第３配線２２ａの他端の直上に設けられている。第４配線２４ｂの一端は第３配線２２ｃの一端の直上に設けられている。第４配線２４ｂの他端は第３配線２２ｂの他端の直上に設けられている。第４配線２４ｃの他端は第３配線２２ｃの他端の直上に設けられている。
【００４６】
また、図２においては、第２接続導体１８ａは第１配線１２ａの一端に接続されている。第２接続導体１８ｂは第２配線１４ａの一端と第１配線１２ｂの一端を接続している。第１接続導体１６ａは第２配線１４ａの他端と第１配線１２ａの他端を接続している。第２接続導体１８ｃは第２配線１４ｂの一端と第１配線１２ｃの一端を接続している。第１接続導体１６ｂは第２配線１４ｂの他端と第１配線１２ｂの他端を接続している。第１接続導体１６ｃは第２配線１４ｃの他端と第１配線１２ｃの他端を接続している。第４接続導体２８ａは第３配線２２ａの一端に接続されている。第４接続導体２８ｂは第４配線２４ａの一端と第３配線２２ｂの一端を接続している。第３接続導体２６ａは第４配線２４ａの他端と第３配線２２ａの他端を接続している。第４接続導体２８ｃは第４配線２４ｂの一端と第３配線２２ｃの一端を接続している。第３接続導体２６ｂは第４配線２４ｂの他端と第３配線２２ｂの他端を接続している。第３接続導体２６ｃは第４配線２４ｃの他端と第３配線２２ｃの他端を接続している。
【００４７】
層間絶縁膜６０は、第１基板２と第２基板４の間の、磁気測定素子５０及び接続導体の周囲に設けられている。層間絶縁膜６０としては、例えば公知の絶縁樹脂等やセラミックス等の絶縁膜が好ましく用いられる。ただし、層間絶縁膜６０の材料は、上述のものに限定されるものではない。
【００４８】
次に、本実施形態の電流検出装置１００の用途を記載する。本実施形態の電流検出装置１００は、電流検出に用いられる。電流検出装置１００の周辺には、例えば、図示しない磁気測定素子５０の駆動回路や、図示しない増幅アンプが設けられている。駆動回路は、例えば磁気測定素子５０の動作電圧を供給して磁気測定素子５０を動作させる。また、駆動回路は、例えば増幅アンプの動作電圧を供給して増幅アンプを動作させる。例えば磁気測定素子５０がホール素子である場合には、ホール素子が測定した磁界によって発生された電圧は、増幅アンプによって増幅された後に測定され、電流に換算される。このようにして、電流検出装置１００によって電流測定が可能となる。実施形態の電流検出装置１００は、ＡＣ／ＤＣアダプタ、汎用インバータやモーター可変速機器での制御装置、パワーモジュールの過電流保護などに用いられる。
【００４９】
次に、本実施形態の電流検出装置１００の作用効果を記載する。
【００５０】
図３は、本実施形態の比較形態となる電流検出装置の模式図である。図３（ａ）は、比較形態で用いられるコイル８２０の上面図を示している。コイル８２０は、平面状の形状を有する、一巻きのコイルである。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示したコイル８２０を用いた、比較形態となる電流検出装置８００ａの模式側面図である。なお、構造の理解のために、層間絶縁膜６０は透明なものとして図示をしている。コイル８２０としてのコイル８２０ａが第１基板８０２の表面に設けられている。また、コイル８２０としてのコイル８２０ｂが第４基板８０８の表面に設けられている。磁気測定素子５０は第２基板８０４の上に設けられている。第１基板８０２、第２基板８０４、第３基板８０６、第４基板８０８が順に積層され、各基板間の電気的接続は接続導体８１０によってなされている。コイル８０２ａ及びコイル８０２ｂに、測定される電流が流されると、紙面の上下方向に磁界が発生する。この磁界を磁気測定素子５０で測定することによって、電流の測定を行う。
【００５１】
しかし、コイル８２０による磁界は、紙面の上下方向に発生する。そのため、磁気測定素子に接続された配線を有する第２基板８０４を準備し、磁気測定素子５０を第２基板８０４の上に搭載した上で、コイル８２０ａとコイル８２０ｂの間に設けることが求められる。すると、基板の層数が増えてしまい、小型化が困難になり、高コストの電流検出装置となってしまうという問題があった。
【００５２】
図３（ｃ）には、比較形態となる電流検出装置８００ｂの模式側面図を示している。電流検出装置８００ｂは、電流検出装置８００ａの第３基板８０６を取り除いたものである。このようにすると、電流検出装置８００ａは基板４枚を用いた四層構造であるのに対して、電流検出装置８００ｂは基板３枚を用いた三層構造であるため、より小型化が可能である。しかし、電流検出装置８００ｂにおいても、磁気測定素子５０を搭載する第２基板８０４を設けるために、小型化が困難であり、高コストの電流検出装置となってしまうという問題があった。
【００５３】
本実施形態の電流検出装置１００は、第１基板２に設けられた第１配線１２と、第２基板４に設けられた第２配線１４と、第１配線と第２配線を接続する第１接続導体１６及び第２接続導体１８と、を有する。また、第１基板２に設けられた第３配線２２と、第２基板４に設けられた第４配線２４と、第３配線と第４配線を接続する第３接続導体２６及び第４接続導体２８と、を有する。
【００５４】
これにより、基板２枚を用いて、磁界を発生するコイルを形成することができる。そのため、電流検出装置１００を構成する基板の数を減らすことが出来るため、電流検出装置の小型化、低コスト化が可能となる。また、例えば第１配線１２、第２配線１４、第１接続導体１６及び第２接続導体１８の数を増やせば、コイルの巻き数を容易に増加させることも出来るため、電流により発生する磁界強度も増加する。
【００５５】
第２配線１４の一端又は他端は第１配線１２の一端又は他端の直上に設けられ、第４配線２４の一端又は他端は第３配線２２の一端又は他端の直上に設けられ、接続導体によってそれぞれの端部（一端又は他端）を接続していることが好ましい。これは、端部を接続導体で接続しないと、端部がスタブになり、電流の反射等が生じ得るためである。
【００５６】
第１配線１２と第２配線１４は互いに平行であり、第３配線２２と第４配線２４は互いに平行であることが好ましい。ここで、磁気測定素子５０により測定される磁束密度Ｂは、Ｂ＝Φ／Ｓにより計算される。Φはコイルにより発生される全磁束であり、Ｓは磁気測定素子５０の感磁部の面積である。また、一般に、Φ＝ＬＩ×Ｉという関係がある。ここで、ＬＩはコイルの自己インダクタンスであり、Ｉはコイルに流される電流である。さらに、２個のコイルを有する場合、合成インダクタンスＬについては、Ｌ＝ＬＡ＋ＬＢ＋２Ｍという関係がある。ここでＬＡは第１コイル１０の自己インダクタンスであり、ＬＢは第２コイルの自己インダクタンスであり、２Ｍは第１コイル１０と第２コイル２０の間の相互インダクタスである。
【００５７】
第１配線１２と第２配線１４は互いに平行であり、第３配線２２と第４配線２４は互いに平行である場合、第１コイル１０と第２コイル２０を互いに近づけることが容易に出来る。第１コイル１０と第２コイル２０を互いに近づけることが出来れば上述の相互インダクタンスが増加するため、コイルにより発生される全磁束Φが増加する。よって、磁気測定素子５０により測定される磁束密度Ｂが増加し、より高感度な電流検出装置１００の提供が可能となる。
【００５８】
複数の第１配線１２は互いに平行であり、複数の第２配線１４は互いに平行であり、複数の第３配線２２は互いに平行であり、複数の第４配線２４は互いに平行であることが好ましい。これは、互いに平行な方が、より小さな空間でコイルの巻き数を多くすることが出来るためである。
【００５９】
本実施形態の電流検出装置によれば、小型化された電流検出装置の提供が可能となる。
【００６０】
（第２の実施形態）
本実施形態の電流検出装置は、第１コイルと第２コイルの間に設けられた第５接続導体をさらに備える点で、第１の実施形態の電流検出装置と異なっている。ここで、第１の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
【００６１】
図４は、本実施形態の電流検出装置１１０の模式側面図である。第１コイル１０と磁気測定素子５０の間に、第５接続導体３０ａが設けられている。第５接続導体３０ａは、例えば、第１基板２又は第２基板４に対して垂直に設けられ、層間絶縁膜６０を貫通しているシールドビアであり、Ｃｕ（銅）等の導電材料を含む。また、第２コイル２０と磁気測定素子５０の間に、第５接続導体３０ｂが設けられている。第５接続導体３０ｂは、例えば、第１基板２又は第２基板４に垂直に設けられ、層間絶縁膜６０を貫通しているシールドビアであり、Ｃｕ（銅）等の導電材料を含む。第５接続導体３０ａ及び３０ｂは、配線５４ａ及び５４ｂを介して、グランドＧに接続され、接地されている。第５接続導体３０ａ及び３０ｂは、電流検出装置１１０内のノイズの除去に用いられる。例えば第５接続導体３０ａ及び３０ｂをｘ方又はｙ方向等に整列させて複数設けることにより、より大きなノイズの除去を行うことが出来る。
【００６２】
図５は、本実施形態の電流検出装置１１０の比較形態となる電流検出装置８００ｃの模式側面図である。平面状の第１シールド８２２が第１基板８０２と磁気測定素子５０の間に設けられている。また、平面状の第２シールド８２４が第４基板８０８と磁気測定素子５０の間に設けられている。比較形態の電流検出装置８００ｃでは、平面状のシールドを設けるため層の数が増えてしまい、シールドを有する電流検出装置の小型化が困難であるという問題があった。
【００６３】
本実施形態の電流検出装置１１０によれば、第１コイル１０又は第２コイル２０と磁気測定素子５０の間に第５接続導体３０を設け、ノイズの除去に用いている。よって、層数を変えずにノイズの除去を行うことが出来る。
【００６４】
本実施形態の電流検出装置によれば、小型化された電流検出装置の提供が可能となる。
【００６５】
（第３の実施形態）
本実施形態の電流検出装置においては、第１接続導体１６及び第２接続導体１８、又は第３接続導体２６及び第４接続導体２８が電流検出装置の表面（側面）に設けられている点で、第１及び第２の実施形態の電流検出装置と異なっている。ここで、ここで、第１及び第２の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
【００６６】
図６は、本実施形態の電流検出装置１２０の模式側面図である。
【００６７】
図６では、電流検出装置１２０のｙｚ平面に平行な側面を示している。第３接続導体２６が第３配線２２及び第４配線２４に接続され、第４接続導体２８が第３配線２２に接続されている。第３接続導体２６及び第４接続導体２８は例えばＣｕ製のパッチであり、パッチを電流検出装置１２０の側面に接着することにより形成される。なお、例えば第４接続導体２８が第３配線２２及び第４配線２４に接続され、第３接続導体２６が第３配線２２に接続されていてもよい。このように、接続の態様はこれに限定されない。また、第１接続導体１６及び第２接続導体１８については同様の構成を行うことが出来るため、記載は省略する。
【００６８】
パッチはビアに比較すると一般に断面積が大きいため、抵抗を下げることが出来る。そのために、ジュール熱による発熱を減少させることができる。
【００６９】
本実施形態の電流検出装置によれば、小型化された電流検出装置の提供が可能となる。
【００７０】
（第４の実施形態）
本実施形態の電流検出装置は、磁気測定素子５０が第２基板４上に設けられている点で、第１乃至第３の実施形態の電流検出装置と異なっている。ここで、ここで、第１乃至第３の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
【００７１】
図７は、本実施形態の電流検出装置１３０の模式側面図である。電流検出装置１３０においては、第２基板４の表面に磁気測定素子５０が設けられている（実装されている）。言い換えると、第１コイル１０と第２コイル２０の間の第２基板４上に、磁気測定素子５０が設けられている。そのため、例えばはんだで第２基板４の表面に磁気測定素子５０を実装する場合、第１基板２と第２基板４の間に磁気測定素子５０を設けて層間絶縁膜６０で封止する場合と比較して、はんだによる接続の信頼性が向上するため、電流検出装置の製造が容易になる。
【００７２】
本実施形態の電流検出装置によれば、小型化された電流検出装置の提供が可能となる。
【００７３】
（第５の実施形態）
本実施形態の電流検出装置は、複数の磁気測定素子５０が設けられている点で、第１乃至第４の実施形態の電流検出装置と異なっている。ここで、ここで、第１乃至第４の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
【００７４】
図８は、本実施形態の電流検出装置１４０の模式側面図である。２個の磁気測定素子５０ａ及び５０ｂが設けられている。なお、磁気測定素子５０の個数はこれに限定されるものではない。
【００７５】
より多くの磁気測定素子５０を設けることにより、磁界の強度が同一であっても、磁気測定素子５０により測定される磁束全体の大きさは大きくなる。そのため、より感度の高い電流検出装置が提供される。
【００７６】
本実施形態の電流検出装置によれば、小型化された電流検出装置の提供が可能となる。
【００７７】
（第６の実施形態）
本実施形態の電流検出装置は、ｙ方向で磁気測定素子を挟むように設けられた第３コイル及び」第４コイルをさらに備える点で、第１乃至第５の実施形態の電流検出装置と異なっている。ここで、第１乃至第５の実施形態と重複する点については、記載を省略する。
【００７８】
図９は、本実施形態の電流検出装置１５０における、第１コイル１０、第２コイル２０、第３コイル７０、第４コイル８０及び磁気測定素子５０の位置関係を示す模式上面図である。ｙ方向で磁気測定素子５０を挟むように、第３コイル７０及び第４コイル８０が設けられている。言い換えると第３コイル７０及び第４コイル８０の間に磁気測定素子５０が設けられている。ここで磁気測定素子５０は、ｘ方向の磁束及びｙ方向の磁束を測定可能であるものとする。なお、ｘ方向の磁束を測定可能な磁気測定素子と、ｙ方向の磁束を測定可能な磁気測定素子の両方を設けても構わない。
【００７９】
図１０は、本実施形態の電流検出装置における、ｘ方向から見た場合の、第３コイル７０、磁気測定素子５０及び第４コイルを示す模式側面図である。ここで、第１コイル１０及び第２コイル２０の図示は省略している。
【００８０】
第３コイル７０は、第１基板２に設けられた複数の第５配線７２と、第２基板４に設けられた複数の第６配線７４と、第５配線７２と第６配線７４を接続する第６接続導体７６と、第５配線７２と第６配線７４を接続する第７接続導体７８と、を有する。なお、第６接続導体７６は、紙面の手前側で第５配線７２と第６配線７４を接続している。また、第７接続導体７８は、紙面の奥側で第５配線７２と第６配線７４を接続している。
【００８１】
第４コイル８０は、第１基板２に設けられた複数の第７配線８２と、第２基板４に設けられた複数の第８配線８４と、第７配線８２と第８配線８４を接続する第８接続導体８６と、第７配線８２と第８配線８４を接続する第９接続導体８８と、を有する。なお、第８接続導体８６は、紙面の手前側で第７配線８２と第８配線８４を接続している。また、第９接続導体８８は、紙面の奥側で第７配線８２と第８配線８４を接続している。
【００８２】
そして、第３コイル７０と第４コイル８０は、第３コイル７０及び第４コイル８０を通電する電流により生じる磁界の向きが同様の向き（ｙ方向の磁界）になるように接続されている。接続の態様については、例えば図２に示した第１コイル１０と第２コイル２０の接続と同じように行う事が出来る。なお、第１コイル１０、第２コイル２０、第３コイル７０及び第４コイル８０全てを接続して、同一の電流を通電させてもかまわない。
【００８３】
さらに、図９において、例えば第１コイル１０と第３コイル７０の間、また第２コイル２０と第４コイル８０の間にそれぞれコイルを設け、ｘ方向及びｙ方向からそれぞれ４５度ずれた方向に磁界を発生させても良い。この場合、ｘ方向及びｙ方向からそれぞれ４５度ずれた方向に発生された磁界を検出可能な磁気測定素子を、さらに設けても良い。なお、例えば、第１コイル１０と第４コイル８０の間及び第２コイル２０と第３コイル７０の間についても、それぞれコイルを設けてもかまわない。
【００８４】
本実施形態の電流検出装置によれば、ｘ方向及びｙ方向の磁束を検出可能であるため、さらに高感度で小型化された電流検出装置の提供が可能となる。
【００８５】
本発明のいくつかの実施形態及び実施例を説明したが、これらの実施形態及び実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
２          第１基板
４          第２基板
１０        第１コイル
１２        第１配線
１４        第２配線
１６        第１接続導体
１８        第２接続導体
２０        第２コイル
２２        第３配線
２４        第４配線
２６        第３接続導体
２８        第４接続導体
３０        第５接続導体
４０        第１接続配線
４２        第２接続配線
４４        第３接続配線
５０        磁気測定素子
５２        配線
５４        配線
６０        層間絶縁膜
７０        第３コイル
７２        第５配線
７４        第６配線
７６        第６接続導体
７８        第７接続導体
８０        第４コイル
８２        第７配線
８４        第８配線
８６        第８接続導体
８８        第９接続導体
１００      電流検出装置
１１０      電流検出装置
１２０      電流検出装置
１３０      電流検出装置
１４０      電流検出装置
１５０      電流検出装置
Ｇ          グランド
【図１】
2020148640.tif 000003
【図２】
2020148640.tif 000004
【図３】
2020148640.tif 000005
【図４】
2020148640.tif 000006
【図５】
2020148640.tif 000007
【図６】
2020148640.tif 000008
【図７】
2020148640.tif 000009
【図８】
2020148640.tif 000010
【図９】
2020148640.tif 000011
【図１０】
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