(57)【要約】【課題】  フィードバックコイルを使用した磁界平衡式の電流検知装置において、測定能力を高めることができるようにフィードバックコイルの平面パターンを構成する。【解決手段】  フィードバックコイル２０は、素子対向部２０ａと平行部２０ｂを有している。被測定電流Ｉ０により電流磁界Ｈ０が誘導されて磁気検知素子１０に与えられると、磁気検知素子１０の検知出力に応じてフィードバックコイル２０に電流が与えられて、素子対向部２０ａでキャンセル磁界Ｈｄが誘導される。電流磁界Ｈ０とキャンセル磁界Ｈｄとが平衡状態となったときに、フィードバックコイル２０に流れる電流が、電流測定値となる。素子対向部２０ａのコイル線路２１の幅寸法Ｌを対向部２０ｂよりも小さくして、キャンセル磁界Ｈｄを大きくする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定される電流が流れる電流路と、フィードバックコイルと、前記電流路と前記フィードバックコイルの双方に対向する磁気検知素子と、前記磁気検知素子の検知出力の増減に応じて前記フィードバックコイルに与えるフィードバック電流を制御するコイル通電部と、前記フィードバックコイルに流れる電流量を検知する検知部、とが設けられた電流検知装置において、
前記フィードバックコイルは、コイル線路が複数巻きで周回する平面パターンで形成され、前記フィードバックコイルはその一部が前記磁気検知素子に対向する素子対向部とされており、前記素子対向部での単位幅あたりの電流量が、前記素子対向部以外での単位幅当たりの電流量よりも大きいことを特徴とする電流検知装置。
【請求項２】
前記フィードバックコイルは、前記素子対向部での前記コイル線路の幅寸法が、前記素子対向部以外での前記コイル線路の幅寸法よりも小さい請求項１記載の電流検知装置。
【請求項３】
前記フィードバックコイルは、前記素子対向部と前記素子対向部以外とで、前記コイル線路のピッチが同じである請求項２記載の電流検知装置。
【請求項４】
前記フィードバックコイルは、前記素子対向部での前記コイル線路のピッチが、前記素子対向部以外での前記コイル線路のピッチよりも小さく設定されている請求項１または２記載の電流検知装置。
【請求項５】
前記フィードバックコイルは、複数の前記コイル線路が直線状に延びる前記素子対向部と、複数の前記コイル線路が直線状で且つ前記素子対向部と平行に延びる平行部とを有しており、前記素子対向部のコイル幅寸法が、前記平行部でのコイル幅寸法よりも小さい請求項１ないし４のいずれかに記載の電流検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィードバックコイルを使用したいわゆる磁界平衡式の電流検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１にはいわゆる磁界平衡式の電流検知装置に関する発明が記載されている。
この電流検知装置は、測定される電流が通過する導体に磁気抵抗効果素子とフィードバックコイルとが対向している。導体に流れる電流で励起された電流磁界が磁気抵抗効果素子で検知され、その検知出力の大きさに対応したフィードバック電流が前記フィードバックコイルに与えられる。フィードバックコイルから磁気抵抗効果素子へは、前記電流磁界とは逆向きのキャンセル磁界が与えられる。電流磁界とキャンセル磁界とが平衡状態となったときに、フィードバックコイルに流れる電流に応じた電圧が検知される。【０００３】
特許文献１に記載された電流検知装置は、薄型化のために、フィードバックコイルが、コイル線路が周回軌跡を形成するように平面パターンで形成されている。フィードバックコイルには、コイル線路が直線軌跡で延びる部分が２カ所設けられ、一方が磁気抵抗効果素子に対向する素子対向部となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５３９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された電流検知装置は、導体を通過する電流量を検知できる能力が、フィードバックコイルに流れる電流量によって決められる。すなわち、フィードバックコイルから誘導されるキャンセル磁界でキャンセルできない程の大きな電流磁界が発生する大電流を検知することはできない。【０００６】
大きな被測定電流を検知できる電流検知装置を構成するためには、フィードバックコイルの単位幅あたりの電流量を大きくすることが必要である。単位幅当たりの電流量を大きくするためには、コイル線路のピッチを狭めたり、コイル線路の幅寸法を小さくすることが必要になる。【０００７】
しかし、フィードバックコイルの全体でコイルのピッチを狭めると、コイル線路の平面パターンをさらに精密に加工することが必要になり、加工コストが高くなる。またコイル線路の幅寸法を小さくすると、フィードバックコイルの抵抗値が高くなり消費電力が大きくなる欠点がある。【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、フィードバックコイルのパターン形成を必要以上に精密にすることなく、フィードバックコイルからのキャンセル磁界を大きくできる電流検知装置を提供することを目的としている。【０００９】
また、本発明は、フィードバックコイルからのキャンセル磁界を大きくでき、且つフィードバックコイルの抵抗値の増大を抑制できる電流検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、測定される電流が流れる電流路と、フィードバックコイルと、前記電流路と前記フィードバックコイルの双方に対向する磁気検知素子と、前記磁気検知素子の検知出力の増減に応じて前記フィードバックコイルに与えるフィードバック電流を制御するコイル通電部と、前記フィードバックコイルに流れる電流量を検知する検知部、とが設けられた電流検知装置において、
前記フィードバックコイルは、コイル線路が複数巻きで周回する平面パターンで形成され、前記フィードバックコイルはその一部が前記磁気検知素子に対向する素子対向部とされており、前記素子対向部での単位幅あたりの電流量が、前記素子対向部以外での単位幅当たりの電流量よりも大きいことを特徴とするものである。【００１１】
本発明の電流検知装置は、素子対向部での単位幅当たりの電流量が大きく、この部分で電流密度が高くなっているため、磁気検知素子へ大きなキャンセル磁界を与えることができ、測定できる電流量を大きくすることが可能になる。【００１２】
本発明の電流検知装置では、前記フィードバックコイルは、前記素子対向部での前記コイル線路の幅寸法が、前記素子対向部以外での前記コイル線路の幅寸法よりも小さいものとして構成できる。【００１３】
この場合に、前記フィードバックコイルは、前記素子対向部と前記素子対向部以外とで、前記コイル線路のピッチが同じであることが好ましい。【００１４】
上記構成では、フィードバックコイルの素子対向部でのみコイル線路の幅寸法が小さく、素子対向部以外で幅寸法を大きく形成しているため、フィードバックコイル全体の抵抗値を必要以上に大きくすることなく、キャンセル磁界を大きくできる。【００１５】
本発明の電流検知装置では、前記フィードバックコイルは、前記素子対向部での前記コイル線路のピッチが、前記素子対向部以外での前記コイル線路のピッチよりも小さく設定されているものとして構成することもできる。【００１６】
この構成では、フィードバックコイルの素子対向部でのみコイル線路のピッチを短くし、素子対向部以外ではコイル線路のピッチを広げているため、フィードバックコイルの加工を必要以上に精密にすることなく、キャンセル磁界を大きくできる。そのため、比較的低コストで、大きな電流量の検知が可能になる。【００１７】
本発明では、前記フィードバックコイルは、複数の前記コイル線路が直線状に延びる前記素子対向部と、複数の前記コイル線路が直線状で且つ前記素子対向部と平行に延びる平行部とを有しており、前記素子対向部のコイル幅寸法が、前記平行部でのコイル幅寸法よりも小さいものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電流検知装置は、抵抗値を必要以上に増大させることなく、あるいは必要以上に精密な加工を行うことなく、磁気抵抗効果素子に対して大きなキャンセル磁界を与えることができ、大きな電流を検知できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電流検知装置を示す平面図、
【図２】図１に示す電流検知装置をＩＩ−ＩＩ線で切断した断面図、
【図３】（Ａ）は図１に示す電流検知装置に装備されている磁気検知素子とその配線構造を示す説明図、（Ｂ）は個々の磁気検知素子を示す拡大平面図、
【図４】電流検知装置の回路図、
【図５】比較例１の電流検知装置のフィードバックコイルを示す平面図、
【図６】比較例２の電流検知装置のフィードバックコイルを示す平面図、
【図７】第１の実施の形態の電流検知装置のフィードバックコイルを示す平面図、
【図８】第２の実施の形態の電流検知装置のフィードバックコイルを示す平面図、
【図９】第３の実施の形態の電流検知装置のフィードバックコイルを示す平面図、
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（電流検知装置の構造と動作）
図２に示すように、本発明の実施の形態の電流検知装置１は、コイル基板２とその下の素子基板３を有している。コイル基板２の上には、電流路４が配置されている。図１に示すように、電流路４はＸ方向へ直線的に延びており、測定すべき電流Ｉ０が電流路４の内部を通過する。
【００２１】
図３（Ａ）に示すように、素子基板３の表面に、磁気検知素子１０と配線路５，６，７，８が形成されている。磁気検知素子１０は、４個の磁気抵抗効果素子１１，１２，１３，１４で構成されている。図４の回路図にも示すように、配線路５は磁気抵抗効果素子１１と磁気抵抗効果素子１３に接続しており、配線路５の端末部に接続ランド部５ａが形成されている。磁気抵抗効果素子１１と磁気抵抗効果素子１２は直列に接続され、磁気抵抗効果素子１３と磁気抵抗効果素子１４が直列に接続されている。磁気抵抗効果素子１２と磁気抵抗効果素子１４にはそれぞれ配線路６が接続されており、それぞれの配線路６の端末部に接続ランド部６ａが形成されている。
【００２２】
直列に接続されている磁気抵抗効果素子１１と磁気抵抗効果素子１２の中間に配線路７が接続され、直列に接続されている磁気抵抗効果素子１３と磁気抵抗効果素子１４の中間に配線路８が接続されている。配線路７の端末部に接続ランド部７ａが形成され、配線路８の端末に接続ランド部８ａが形成されている。
【００２３】
図３（Ｂ）には磁気抵抗効果素子１１の平面形状が示されている。他の磁気抵抗効果素子１２，１３，１４は、磁気抵抗効果素子１１と平面パターンならびに積層構造が同じである。
【００２４】
図３（Ｂ）に示すように、磁気抵抗効果素子１１は、Ｙ方向の幅寸法よりもＸ方向の長手寸法が大きい素子単位１１ａが平行に形成され、それぞれの素子単位１１ａのＸ方向側の端部が互い違いに接続されたいわゆるミアンダ形状に形成されている。
【００２５】
シリコン基板などで形成された素子基板３の表面に絶縁下地層が形成され、その上に金属が多層に積層されて素子単位１１ａが形成されている。素子単位１１ａを構成する金属層はスパッタ工程やＣＶＤ工程で成膜されている。
【００２６】
素子単位１１ａは、巨大抵抗効果を発揮する巨大磁気抵抗効果素子層（ＧＭＲ層）であり、絶縁下地層の上に、固定磁性層と非磁性層とフリー磁性層が順に積層され、フリー磁性層の表面が保護層で覆われている。
【００２７】
固定磁性層は、第１の固定層と第２の固定層との間に非磁性中間層が挟まれた積層フェリ構造である。第１の固定層と第２の固定層は、ＣｏＦｅ合金（コバルト−鉄合金）などの軟磁性材料で形成され、非磁性中間層はＲｕ（ルテニウム）などで形成される。積層フェリ構造の固定磁性層は、第１の固定層と第２の固定層の磁化が反平行に固定されたいわゆるセルフピン構造である。図３（Ａ）（Ｂ）には、非磁性層と接触している第２の固定層の磁化の固定方向がＰで示されている。磁化の固定方向Ｐがそれぞれの素子単位１１ａの感度軸方向である。図４（Ａ）に示すように、磁気抵抗効果素子１１と１４で固定方向Ｐが同じであり、磁気抵抗効果素子１２と１３で固定方向Ｐが同じである。
【００２８】
非磁性層はＣｕ（銅）などの非磁性材料で形成されている。フリー磁性層は、ＮｉＦｅ合金（ニッケル−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。フリー磁性層は、縦方向（Ｘ方向）の長さ寸法が横方向（Ｙ方向）の幅寸法よりも十分に大きく、その形状異方性によって、磁化がＸ方向と平行なＦ方向へ向けて揃えられている。フリー磁性層を覆う保護層はＴａ（タンタル）などで形成されている。
【００２９】
素子単位１１ａでは、外部からＹ方向に向く外部磁界が与えられると、フリー磁性層においてＦ方向に揃えられている磁化の向きがＹ方向へ向けて傾けられる。フリー磁性層の磁化のベクトルと固定磁化のベクトルＰとの角度が小さくなると、素子単位１１ａの電気抵抗が低下し、フリー磁性層の磁化のベクトルと固定磁化のベクトルＰとの角度が大きくなると、素子単位１１ａの抵抗値が大きくなる。
【００３０】
図４の回路図に示すように、配線路５に電源Ｖｄｄが接続され、配線路６，６が接地電位に設定されて、磁気抵抗効果素子１１，１２，１３，１４で構成されているブリッジ回路に定電圧が印加されている。配線路８からは中点電圧Ｖ１が得られ、配線路７からは中点電位Ｖ２が得られる。
【００３１】
図２に示すように、コイル基板２の上面はコイル支持面２ａであり、コイル支持面２ａにフィードバックコイル２０が配置されている。図１と図２に示すように、フィードバックコイル２０は、コイル支持面２ａで平面パターンとなるように形成されており、コイル支持面２ａから垂直に延びる巻き軸Ｏｃのまわりに複数巻きとなるように形成されている。
【００３２】
なお、図２では、コイル基板２と素子基板３とが別体で構成されている。ただし、コイル基板２をシリコン酸化膜等で形成することで、素子基板３と磁気抵抗効果素子１１，１２，１３，１４とコイル基板２ならびにフィードバックコイル２０を、必要に応じて絶縁層などを介して連続して薄膜形成し、これら各層を一体に形成することもできる。
【００３３】
フィードバックコイル２０を構成しているコイル線路２１は金メッキで形成されている。その製造方法は、コイル支持基板２の表面に導電性の下地膜がスパッタによって成膜される。その上に、レジスト層が形成され、露光と現像によりコイル線路のパターンの部分でのみレジスト層が除去される。レジスト層が除去された溝内にメッキにより金の層が成長させられる。その後に、レジスト層が除去され、レジスト層で覆われていた部分の下地層がミリングで除去される。
【００３４】
図７には、図１に示す第１の実施の形態の電流検知装置１に備えられたフィードバックコイル２０のみが平面図で示されている。フィードバックコイル２０は、コイル線路２１が互いに平行にＸ方向に向けて直線的に延びている素子対向部２０ａと、素子対向部２０ａからＹ方向に離れた位置で、コイル線路２１が互いに平行にＸ方向に向けて直線的に延びている平行部２０ｂを有している。素子対向部２０ａと平行部２０ｂは、Ｘ方向の両側に位置する周回部２０ｃ，２０ｄと連続している。
【００３５】
図４の回路図にも示すように、フィードバックコイル２０は、一方の電流パッド２０ｅと連続するコイル線路２１が、平行部２０ｂ→周回部２０ｃ→素子対向部２０ａ→周回部２０ｄ→平行部２０ｂ→周回部２０ｃ→素子対向部２０ａ→周回部２０ｄのように周回し、例えば２４ターン程度巻かれた状態で、コイル線路２１の端末が電流パッド２０ｆに連続している。
【００３６】
図２に示すように、フィードバックコイル２０の素子対向部２０ａは、電流路４ならびに磁気検知素子１０の双方に対向している。
【００３７】
図２では、コイル線路２１のＹ方向の幅寸法がＬで示され、隣り合うコイル線路２１の隙間のＹ方向の寸法がＳで示されている。第１の実施の形態の電流検知装置１では、図２に示すように、フィードバックコイル２０のコイル線路２１の幅寸法Ｌは、素子対向部２０ａの方が平行部２０ｂよりも小さく、コイル線路２１の隙間寸法Ｓ（Ｙ方向のピッチ）は、素子対向部２０ａと平行部２０ｂにおいて同じである。周回部２０ｃでは、平行部２０ｂから素子対向部２０ａに向けてコイル線路２１の幅寸法が徐々に小さくなり、周回部２０ｄでは、素子対向部２０ａから平行部２０ｂに向けてコイル線路２１の幅寸法が徐々に大きくなっている。
【００３８】
その結果、フィードバックコイル２０の素子対向部２０ａのＹ方向の幅寸法が、平行部２０ｂのＹ方向の幅寸法よりも小さくなっている。
【００３９】
図４の回路部に示すように、配線路８で得られる中点電圧Ｖ１と配線路７で得られる中点電位Ｖ２は、コイル通電部１５に与えられる。コイル通電部１５は、差動増幅部１５ａと電圧／電流変換部１５ｂとを有している。差動増幅部１５ａはオペアンプを主体として構成されており、入力された中点電圧Ｖ１とＶ２との差（Ｖ１−Ｖ２）をゼロにするための補償電圧Ｖｄを生成する。この補償電圧Ｖｄが電圧／電流変換部１５ｂで補償電流Ｉｄに変換され、この補償電流Ｉｄがキャンセル電流としてフィードバックコイル２０に与えられる。
【００４０】
差動増幅部１５ａに入力されたときの中点電位Ｖ１とＶ２とが等しいときは差（Ｖ１−Ｖ２）がゼロであるため、補償電圧Ｖｄがゼロである。差動増幅部１５ａに入力されたときの中点電位Ｖ１とＶ２の間に差があるときは、その差をゼロにするための補償電圧Ｖｄが生成され、その後に電位差（Ｖ１−Ｖ２）が小さくなっていくと、補償電圧Ｖｄの増加率が低下し、電位差（Ｖ１−Ｖ２）がゼロになった時点で補償電圧Ｖｄは一定値に安定する。
【００４１】
コイル通電部１５に入力したときの電圧差（Ｖ１−Ｖ２）が大きいときは、補償電圧Ｖｄが大きくなり、フィードバックコイル２０に大きな補償電流Ｉｄが流れる。コイル通電部１５に入力したときの電圧差（Ｖ１−Ｖ２）が小さいときは、補償電圧Ｖｄが小さくなり、フィードバックコイル２０に小さな補償電流Ｉｄが流れる。いずれの場合も、その後に電圧差（Ｖ１−Ｖ２）がゼロになった時点で、補償電圧Ｖｄは一定の電圧となって補償電流Ｉｄが安定する。入力した時点での電圧差（Ｖ１−Ｖ２）が大きいほど安定したときの補償電圧Ｖｄが高く、補償電流Ｉｄの電流量が大きくなる。
【００４２】
なお、差動増幅部１５ａと電圧／電流変換部１５ｂとが一体となったものが、補償型の差動増幅部と呼ばれることがあり、この差動増幅部では、入力した電圧差（Ｖ１−Ｖ２）をゼロにするための補償電流Ｉｄが出力される。
【００４３】
図４に示すように、フィードバックコイル２０の電流パッド２０ｆには、電流検知部１７が接続されている。電流検知部１７は、コイル線路２１に直列に接続された抵抗１７ａと、抵抗１７ａに作用する電圧を検知する電圧検知部１７ｂとを有している。
【００４４】
次に、電流検知装置１の動作を説明する。
図２と図４に示すように、電流路４においてＸ方向へ通過する被測定電流Ｉ０によって電流磁界Ｈ０が誘導され、この電流磁界Ｈ０が磁気検知素子１０に与えられる。電流磁界Ｈ０は、磁気抵抗効果素子１１と磁気抵抗効果素子１４の抵抗値を低下させるように作用し、磁気抵抗効果素子１２と磁気抵抗効果素子１３の抵抗値を増加させるように作用する。よって、配線路８で得られる中点電圧Ｖ１が高くなり、配線路７で得られる中点電位Ｖ２が低くなる。
【００４５】
中点電圧Ｖ１と中点電位Ｖ２がコイル通電部１５に与えられると、コイル通電部１５では、中点電位の電位差（Ｖ１−Ｖ２）をゼロにしようとする補償電流Ｉｄが生成され、この補償電流Ｉｄがキャンセル電流としてフィードバックコイル２０に与えられる。図４に示すように、フィードバックコイル２０では素子対向部２０ａに流れる補償電流Ｉｄが、電流路４に流れる被測定電流Ｉ０と逆向きとなり、素子対向部２０ａによって誘導されるキャンセル磁界Ｈｄの向きが電流磁界Ｈ０と逆向きになる。
【００４６】
図２に示すように、キャンセル磁界Ｈｄは電流磁界Ｈ０と逆向きとなって磁気検知素子１０に与えられる。よって、図４に示す中点電位Ｖ１と中点電位Ｖ２の電位差（Ｖ１−Ｖ２）がゼロになった時点で、補償電流Ｉｄが安定し、平衡状態となる。図４に示す検知部１７においてフィードバックコイル２０に流れる電流が検知され、これが被測定電流Ｉ０の電流測定値となる。
【００４７】
（第１の実施の形態のフィードバックコイル）
電流検知装置１は、どの程度の大きさの被測定電流Ｉ０を測定できるのかの能力を決める条件のひとつに、フィードバックコイル２０の素子対向部２０ａによってどの位の大きさのキャンセル磁界Ｈｄを磁気検知素子１０に与えることができるかがある。磁気検知素子１０に作用する電流磁界Ｈ０とキャンセル磁界Ｈｄとが平衡状態となったときに検知部１７で電流量が検知されるのであるから、電流検知装置１の測定能力を高めるためには、フィードバックコイル２０の素子対向部２０ａから磁気検知素子１０に対して大きなキャンセル磁界Ｈｄを与えることが必要である。そのためには、素子対向部２０ａにおいてＹ方向の単位幅当たりの電流量を大きくすること、すなわち電流密度を高くすることが必要である。
【００４８】
そこで、第１の実施の形態の電流検知装置１では、図２に示すように、素子対向部２０ａにおいて、コイル線路２１の幅寸法Ｌが、平行部２０ｂにおけるコイル線路２１の幅寸法Ｌよりも小さくなっている。素子対向部２０ａにおいてコイル線路２１の幅寸法Ｌを小さくすることで、Ｙ方向の単位幅当たりの電流量を大きくでき、素子対向部２０ａから磁気検知素子１０に大きなキャンセル磁界Ｈｄを与えることができる。
【００４９】
一方で、素子対向部２０ａ以外の平行部２０ｂでは、コイル線路２１の幅寸法Ｌが大きく、周回部２０ｃ，２０ｄでもコイル線路２１の平均の幅寸法が素子対向部２０ａよりも大きくなっている。そのため、フィードバックコイル２０の全体の直流抵抗（直流抵抗の平均値）が必要以上に大きくなるのを避けるとができ、電力消費を低減することができる。
【００５０】
また、図２に示すように、素子対向部２０ａと平行部２０ｂとで、コイル線路２１のＹ方向の間隔寸法Ｓが同じ（ピッチが同じ）であるため、素子対向部２０ａと平行部２０ｂとを、同じ加工精度で形成することができる。
【００５１】
（第２と第３の実施の形態のフィードバックコイル）
図８には、第２の実施の形態の電流検知装置１に使用されるフィードバックコイル２０が示され、図９には、第３の実施の形態の電流検知装置１に使用されるフィードバックコイル２０が示されている。
【００５２】
図８に示すフィードバックコイル２０は、素子対向部２０ａと平行部２０ｂならびに周回部２０ｃ，２０ｄの全てにおいて、コイル線路２１の幅寸法Ｌが同じである。ただし、素子対向部２０ａのみ、Ｙ方向で隣接するコイル線路２１間のピッチすなわち間隔寸法Ｓを小さくしている。
【００５３】
第２の実施の形態でも、素子対向部２０ａでのＹ方向の単位幅寸法あたりの電流量を増加させて、磁気検知素子１０に大きなキャンセル磁界Ｈｄを与えることができる。ただし、素子対向部２０ａ以外の平行部２０ｂならびに周回部２０ｃ，２０ｄで、コイル線路２１の間隔寸法Ｓを広くしているので、フィードバックコイル２０の全体として必要以上に精密な加工を行う必要がなくなり、全体の製造コストが過大になるのを避けることができる。
【００５４】
図９に示すフィードバックコイル２０は、素子対向部２０ａにおけるコイル線路２１の幅寸法Ｌと間隔寸法Ｓの双方が、平行部２０ｂよりも小さくなっている。この構造では、素子対向部２０ａのＹ方向の幅寸法あたりの電流量を非常に大きくでき、磁気検知素子１０に大きなキャンセル磁界Ｈｄを与えることができ、電流検知装置１の測定能力をさらに高めることができる。
【００５５】
フィードバックコイル２０は、素子対向部２０ａ以外で、コイル線路２１の幅寸法Ｌと間隔寸法Ｓが拡げられているため、全体の抵抗値が高くなるのを抑制でき、また必要以上に精密な加工となるのを避けることができる。
【００５６】
（比較例と実施の形態の比較）
以下では、比較例と実施の形態のフィードバックコイルを使用した電流検知装置１のシミュレーション結果を説明する。
【００５７】
図５と図６に比較例の電流検知装置１に使用されるフィードバックコイル２０が示されている。図５に示す比較例１のフィードバックコイル２０は、素子対向部２０ａと平行部２０ｂならびに周回部２０ｃ，２０ｄの全ての部分で、コイル線路２１の幅寸法Ｌと間隔寸法Ｓが同じである。
【００５８】
図６に示す比較例２のフィードバックコイル２０は、素子対向部２０ａと平行部２０ｂならびに周回部２０ｃ，２０ｄの全ての部分で、コイル線路２１の幅寸法Ｌと間隔寸法Ｓが同じであるが、前記幅寸法Ｌと間隔寸法Ｓが、図５の比較例１よりも小さく形成されている。
【００５９】
図５ないし図９の各図には、比較例１、比較例２、第１の実施の形態、第２の実施の形態、ならびに第３の実施の形態のそれぞれにおいて、シミュレーションしたフィードバックコイル２０の各部分の寸法が示されている。また、素子対向部２０ａでのコイル線路２１の幅寸法Ｌと間隔寸法Ｓ、ならびに平行部２０ｂでのコイル線路２１の幅寸法Ｌと間隔寸法Ｓが示されている。各図に示された寸法の単位は「μｍ」である。
【００６０】
以下の表１に示すように、図５に示す比較例１は、素子対向部２０ａと平行部２０ｂでコイル線路２１の幅寸法Ｌと間隔寸法Ｓが共に３μｍである。図６に示す比較例２は、素子対向部２０ａと平行部２０ｂでコイル線路２１の幅寸法Ｌと間隔寸法Ｓが２μｍである。
【００６１】
図７に示す第１の実施の形態では、素子対向部２０ａと平行部２０ｂでコイル線路２１の間隔Ｓが共に２μｍであるが、幅寸法Ｌは素子対向部２０ａで２μｍで、平行部２０ｂで４μｍである。
【００６２】
図８に示す第２の実施の形態では、間隔Ｓは素子対向部２０ａで２μｍで平行部２０ｂで３μｍ、幅寸法Ｌは素子対向部２０ａと平行部２０ｂで共に３μｍである。
【００６３】
図９に示す第３の実施の形態では、素子対向部２０ａで幅寸法Ｌと間隔寸法Ｓが共に２μｍ、平行部２０ｂで間隔Ｓと幅寸法Ｌが共に３μｍである。
【００６４】
以下の表１には、それぞれの比較例１と実施の形態において、コイルに与えられる電流が１０ｍＡのときに素子対向部２０ａで誘導されるキャンセル磁界Ｈｄの大きさと、比較例１を１００％としたときの、それぞれのキャンセル磁界Ｈｄの上昇率が示されている。また、コイル抵抗値と、比較例１を１００％としたときのコイル抵抗値の上昇率が示されている。
【００６５】
【表１】
2015156260.tif 000003
【００６６】
表１に示すように、第１の実施の形態、第２の実施の形態ならびに第３の実施の形態は、いずれも比較例１に比べてキャンセル磁界が大きくなり、比較例２に比べてコイル抵抗の上昇率が低くなる。
【符号の説明】
【００６７】
１  電流検知装置
２  コイル支持基板
３  素子基板
４  電流路
１０  磁気検知素子
１１，１２，１３，１４  磁気抵抗効果素子
１１ａ  素子単位
１５  コイル通電部
１７  検知部
２０  フィードバックコイル
２０ａ  素子対向部
２０ｂ  平行部
２０ｃ，２０ｄ  周回部
２１  コイル線路
Ｈ０  電流磁界
Ｈｄ  キャンセル磁界
Ｉ０  被測定電流
Ｌ  幅寸法
Ｓ  間隔寸法
【図１】
2015156260.tif 000004
【図２】
2015156260.tif 000005
【図３】
2015156260.tif 000006
【図４】
2015156260.tif 000007
【図５】
2015156260.tif 000008
【図６】
2015156260.tif 000009
【図７】
2015156260.tif 000010
【図８】
2015156260.tif 000011
【図９】
2015156260.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月5日(2015.8.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定される電流が流れる電流路と、フィードバックコイルと、前記電流路と前記フィードバックコイルの双方に対向する磁気検知素子と、前記磁気検知素子の検知出力の増減に応じて前記フィードバックコイルに与えるフィードバック電流を制御するコイル通電部と、前記フィードバックコイルに流れる電流量を検知する検知部、とが設けられた電流検知装置において、
前記フィードバックコイルは、コイル線路が複数巻きで周回する平面パターンで形成されて、前記フィードバックコイルの一部は、複数本の前記コイル線路が共通の前記磁気検知素子に対向する素子対向部とされており、
前記素子対向部における前記コイル線路の周回方向と直交する方向での単位幅あたりの電流量が、前記素子対向部以外の領域での前記単位幅当たりの電流量よりも大きいことを特徴とする電流検知装置。
【請求項２】
前記フィードバックコイルには、前記素子対向部を構成する前記コイル線路と平行に延びる複数の前記コイル線路を有する平行部が設けられており、
前記素子対向部における前記コイル線路の周回方向と直交する方向での単位幅あたりの電流量が、前記平行部での前記単位幅あたりの電流量よりも大きい請求項１記載の電流検知装置。
【請求項３】
前記素子対向部での複数の前記コイル線路の幅寸法（Ｌ）の合計値と、前記素子対向部での前記コイル線路間の間隔寸法（Ｓ）の合計値とを加算した寸法が、１つの前記磁気検知素子の、前記コイル線路の周回方向と直交する方向での幅寸法よりも大きい請求項１記載の電流検知装置。
【請求項４】
前記フィードバックコイルは、前記素子対向部での前記コイル線路の幅寸法（Ｌ）が、前記素子対向部以外での前記コイル線路の幅寸法よりも小さい請求項１記載の電流検知装置。
【請求項５】
前記フィードバックコイルは、前記素子対向部と前記素子対向部以外とで、前記コイル線路間の間隔寸法（Ｓ）が同じである請求項４記載の電流検知装置。
【請求項６】
前記フィードバックコイルは、前記素子対向部での前記コイル線路間の間隔寸法（Ｓ）が、前記素子対向部以外での前記コイル線路間の間隔寸法よりも小さく設定されている請求項１記載の電流検知装置。
【請求項７】
前記フィードバックコイルは、前記素子対向部での前記コイル線路間の間隔寸法（Ｓ）が、前記素子対向部以外での前記コイル線路間の間隔寸法よりも小さく設定されている請求項４記載の電流検知装置。
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月27日(2016.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図４の回路図に示すように、配線路５に電源Ｖｄｄが接続され、配線路６，６が接地電位に設定されて、磁気抵抗効果素子１１，１２，１３，１４で構成されているブリッジ回路に定電圧が印加されている。配線路８からは中点電位Ｖ１が得られ、配線路７からは中点電位Ｖ２が得られる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
フィードバックコイル２０を構成しているコイル線路２１は金メッキで形成されている。その製造方法は、コイル基板２の表面に導電性の下地膜がスパッタによって成膜される。その上に、レジスト層が形成され、露光と現像によりコイル線路のパターンの部分でのみレジスト層が除去される。レジスト層が除去された溝内にメッキにより金の層が成長させられる。その後に、レジスト層が除去され、レジスト層で覆われていた部分の下地層がミリングで除去される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図４の回路図に示すように、配線路８で得られる中点電位Ｖ１と配線路７で得られる中点電位Ｖ２は、コイル通電部１５に与えられる。コイル通電部１５は、差動増幅部１５ａと電圧／電流変換部１５ｂとを有している。差動増幅部１５ａはオペアンプを主体として構成されており、入力された中点電位Ｖ１とＶ２との差（Ｖ１−Ｖ２）をゼロにするための補償電圧Ｖｄを生成する。この補償電圧Ｖｄが電圧／電流変換部１５ｂで補償電流Ｉｄに変換され、この補償電流Ｉｄがキャンセル電流としてフィードバックコイル２０に与えられる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
コイル通電部１５に入力したときの電位差（Ｖ１−Ｖ２）が大きいときは、補償電圧Ｖｄが大きくなり、フィードバックコイル２０に大きな補償電流Ｉｄが流れる。コイル通電部１５に入力したときの電位差（Ｖ１−Ｖ２）が小さいときは、補償電圧Ｖｄが小さくなり、フィードバックコイル２０に小さな補償電流Ｉｄが流れる。いずれの場合も、その後に電位差（Ｖ１−Ｖ２）がゼロになった時点で、補償電圧Ｖｄは一定の電圧となって補償電流Ｉｄが安定する。入力した時点での電位差（Ｖ１−Ｖ２）が大きいほど安定したときの補償電圧Ｖｄが高く、補償電流Ｉｄの電流量が大きくなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
なお、差動増幅部１５ａと電圧／電流変換部１５ｂとが一体となったものが、補償型の差動増幅部と呼ばれることがあり、この差動増幅部では、入力した電位差（Ｖ１−Ｖ２）をゼロにするための補償電流Ｉｄが出力される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
次に、電流検知装置１の動作を説明する。
図２と図４に示すように、電流路４においてＸ方向へ通過する被測定電流Ｉ０によって電流磁界Ｈ０が誘導され、この電流磁界Ｈ０が磁気検知素子１０に与えられる。電流磁界Ｈ０は、磁気抵抗効果素子１１と磁気抵抗効果素子１４の抵抗値を低下させるように作用し、磁気抵抗効果素子１２と磁気抵抗効果素子１３の抵抗値を増加させるように作用する。よって、配線路８で得られる中点電位Ｖ１が高くなり、配線路７で得られる中点電位Ｖ２が低くなる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
中点電位Ｖ１と中点電位Ｖ２がコイル通電部１５に与えられると、コイル通電部１５では、中点電位の電位差（Ｖ１−Ｖ２）をゼロにしようとする補償電流Ｉｄが生成され、この補償電流Ｉｄがキャンセル電流としてフィードバックコイル２０に与えられる。図４に示すように、フィードバックコイル２０では素子対向部２０ａに流れる補償電流Ｉｄが、電流路４に流れる被測定電流Ｉ０と逆向きとなり、素子対向部２０ａによって誘導されるキャンセル磁界Ｈｄの向きが電流磁界Ｈ０と逆向きになる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
１  電流検知装置
２  コイル基板
３  素子基板
４  電流路
１０  磁気検知素子
１１，１２，１３，１４  磁気抵抗効果素子
１１ａ  素子単位
１５  コイル通電部
１７  検知部
２０  フィードバックコイル
２０ａ  素子対向部
２０ｂ  平行部
２０ｃ，２０ｄ  周回部
２１  コイル線路
Ｈ０  電流磁界
Ｈｄ  キャンセル磁界
Ｉ０  被測定電流
Ｌ  幅寸法
Ｓ  間隔寸法
【国際調査報告】
2015156260.tif 000013
2015156260.tif 000014