(57)【要約】  小型化・薄型化を図れる磁気検出装置を提供することを目的とする。  本発明の磁気検出装置（１）は、基板（Ｓ）と、基板の一面側に配設され、延在する第１軸方向の外部磁場成分に感応する第１感磁ワイヤー（Ｗ１）と第１感磁ワイヤーを周回する第１検出コイル（Ｃ１）とからなる第１マグネトインピーダンス素子（ＭＩ素子）とを備える。本発明に係る第１検出コイルは、第１感磁ワイヤーに沿って並存する左側コイル部（Ｃ１１）と右側コイル部（Ｃ１２）とからなり、さらに、左側コイル部と右側コイル部の中間上で基板の他面側または該基板内に少なくとも一部が配設されて基板に交差する第３軸方向の外部磁場成分を第１軸方向の測定磁場成分へ変向し得る軟磁性材からなる磁場変向体（Ｆ１）を備える。そして、左側コイル部から得られる左側出力と右側コイル部から得られる右側出力とに基づいて第３軸方向の外部磁場成分が検出され得る。
2015170509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板の一面側に配設され、延在する第１軸方向の外部磁場成分に感応する第１感磁ワイヤーと該第１感磁ワイヤーを周回する第１検出コイルとからなる第１マグネトインピーダンス素子（「ＭＩ素子」という。）と、
を備える磁気検出装置であって、
前記第１検出コイルは、前記第１感磁ワイヤーに沿って並存する左側コイル部と右側コイル部とからなり、
さらに、該左側コイル部と該右側コイル部の中間上で前記基板の他面側または該基板内に少なくとも一部が配設されて、該基板に交差する第３軸方向の外部磁場成分を該第１軸方向の成分を有する測定磁場へ変向し得る軟磁性材からなる磁場変向体を備え、
該左側コイル部から得られる左側出力と該右側コイル部から得られる右側出力とに基づいて該第３軸方向の外部磁場成分が検出され得ることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記磁場変向体は、前記第１感磁ワイヤーに近い側に縮小部を有すると共に該第１感磁ワイヤーに遠い側に拡大部を有する請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記左側コイル部と前記右側コイル部は巻数が同じであり、
さらに、該左側コイル部と該右側コイル部の巻回方向に応じて、前記左側出力と前記右側出力の差または和により前記第３軸方向の外部磁場成分を検出する演算回路を備える請求項１または２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記演算回路は、前記左側出力と前記右側出力の差と和を切り替えて、前記第１軸方向の外部磁場成分と前記第３軸方向の外部磁場成分との検出を可能とする切替回路を含む請求項３に記載の磁気検出装置。
【請求項５】
さらに、前記基板の一面側に配設され、前記第１軸方向とは異なる第２軸方向へ延在して該第２軸方向の外部磁場成分に感応する第２感磁ワイヤーと該第２感磁ワイヤーを周回する第２検出コイルとからなる第２ＭＩ素子を備える請求項１〜４のいずれかに記載の磁気検出装置。
【請求項６】
さらに、前記磁場変向体とは別に、該磁場変向体による前記外部磁場成分の変向を補助する補助磁場変向体を備える請求項１〜５のいずれかに記載の磁気検出装置。
【請求項７】
前記検出コイルは、複数の分割コイル部からなり、
前記磁場変向体は、それぞれの該分割コイル部の中間に配設される複数個からなる請求項１〜６のいずれかに記載の磁気検出装置。
【請求項８】
基板と、
該基板の一面側に配設され、延在する一軸方向の外部磁場成分に感応する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からなるＭＩ素子と、
該検出コイルの中間上で該基板の他面側または該基板内に少なくとも一部が配設されて、該基板に交差する他軸方向の外部磁場成分を該一軸方向の成分を有する測定磁場へ変向し得る軟磁性材からなる磁場変向体とを備える磁気検出装置の製造方法であって、
複数の前記基板となり得る分割前のベース基板と該ベース基板の一面側に実装された複数の前記ＭＩ素子と該ＭＩ素子の位置に対応して該ベース基板の他面側または該ベース基板内に配設された複数の前記磁場変向体とからなる合体ベース基板を、複数の前記磁気検出装置に分割する分割工程を備えることを特徴とする磁気検出装置の製造方法。
【請求項９】
前記合体ベース基板は、前記分割前のベース基板の一面側に前記複数のＭＩ素子が所定位置に実装されてなる実装ベース基板の他面側に、前記複数の磁場変向体となり得る分割前の軟磁性板に該ＭＩ素子の所定位置に対応した変向体パターンが形成された変向体パターン板を接合する接合工程を経て得られた接合ベース基板であり、
前記分割工程は、該接合ベース基板を複数の前記磁気検出装置に分割する工程である請求項８に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１０】
前記磁場変向体は、前記感磁ワイヤーに近い側に縮小部を有すると共に該感磁ワイヤーに遠い側に拡大部を有するテーパー状であり、
前記変向体パターン板は、前記軟磁性板へのハーフエッチングにより前記変向体パターンが一面側に形成されてなる請求項９に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１１】
前記接合工程は、前記実装ベース基板の他面側に前記変向体パターン板の一面側を接合する工程であり、
さらに、該接合工程後で前記分割工程前に、該変向体パターン板の他面側をエッチングして該変向体パターン板から分離した前記複数の磁場変向体を得る分離工程を備える請求項９または１０に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ベース基板は、前記複数の磁場変向体を内蔵した内蔵ベース基板であり、
前記合体ベース基板は、該内蔵ベース基板の一面側に前記複数のＭＩ素子を該磁場変向体に対応した所定位置に実装する実装工程を経て得られる請求項８に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１３】
前記内蔵ベース基板は、前記軟磁性材のメッキにより前記複数の磁場変向体を形成する工程と該磁場変向体を埋設する樹脂層を形成する工程とを経て得られる請求項１２に記載の磁気検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトインピーダンス素子（Magneto-Impedance element：「ＭＩ素子」という。）により磁気を検出する磁気検出装置（「ＭＩセンサ」単体を含む。）とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より方位等を知るために磁気測定がなされている。例えば、電子コンパスなどでは、正確な方位を知るために３次元の磁気ベクトルが測定されている。この磁気ベクトルの測定は磁気センサによりなされる。この磁気センサには、ホール素子、ＭＲ素子等もあるが、近年、そのような従来の素子とは構造や原理が全く異なり、桁違いに高感度なＭＩ素子が注目されている。【０００３】
ＭＩ素子は、アモルファスワイヤー等の感磁ワイヤー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磁場に応じ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。そのインピーダンス変化を直接的に測定する他、そのＭＩ効果の起源となる感磁ワイヤーに生じる磁束量の変化を、その感磁ワイヤーの周囲に巻回した検出コイル（ピックアップコイル）を介して間接的に測定することによっても、外部磁場等の磁気検出が可能となる。【０００４】
もっとも、ＭＩ素子は、基本的に感磁ワイヤーの延在する方向の磁場成分しか検出できない。このため従来のＭＩセンサでは、特許文献１にもあるように、検出する磁気ベクトルの成分ごとにＭＩ素子を個別に設ける必要があった。例えば、外部磁場の三次元成分を計測する場合、基板平面（Ｘ−Ｙ平面）上にＸ軸用ＭＩ素子とＹ軸用ＭＩ素子を設けると共に、その基板平面の垂直方向にＺ軸用ＭＩ素子を設ける必要があった。このＺ軸用ＭＩ素子は、その構造上、他のＭＩ素子と同様にＺ軸方向にある程度の長さを有する。このため従来の三次元磁気検出装置では、Ｚ軸方向の小型化、薄型化が困難であった。【０００５】
ところで、ＭＩ素子を組み込んだＭＩセンサは、既に、各種の携帯情報端末等に組み込まれており、その高性能化（高感度化、高精度化）と共に、さらなる小型化が強く要請されている。そこで、Ｚ軸用ＭＩ素子を省略して、Ｘ軸用ＭＩ素子とＹ軸用ＭＩ素子によりＺ軸方向の磁気成分を計測可能とする提案が特許文献２でなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２００５／００８２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２０１０／１１０４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２は、例えば、対向した一対のＸ軸用ＭＩ素子と対向した一対のＹ軸用ＭＩ素子を直交配置すると共に、それらの中心に軟磁性材からなる磁場変向体を設けて、各ＭＩ素子から得られる検出電圧を演算することにより、Ｚ軸方向の磁気成分を求める磁気検出装置を提案している。この場合、Ｚ軸用ＭＩ素子を省略できるため、磁気検出装置の大幅な小型化を図ることが可能となる。【０００８】
もっとも、特許文献２の磁気検出装置では、一対のＸ軸用ＭＩ素子またはＹ軸用ＭＩ素子を対向配置しなければならない。また、それらのＭＩ素子の対称点に磁場変向体を配置しなければならず、それらの配置自由度等が制限的であった。このため特許文献２の磁気検出装置は、さらなる小型化等を図るために改善する余地を残していた。【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、従来よりもさらなる小型化や薄型化を図り得る磁気検出装置と、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、例えば、Ｘ軸用ＭＩ素子またはＹ軸用ＭＩ素子を構成する検出コイルの中間位置の延長上（基板に交差する方向上）に、軟磁性体（磁場変向体）を配置し、その軟磁性体の延在方向であるＺ軸方向の磁気成分を、Ｘ軸用ＭＩ素子またはＹ軸用ＭＩ素子から得られた検出電圧に基づいて算出することにより、Ｚ軸用ＭＩ素子を省略することを思いついた。この成果をさらに発展させることにより、以降に述べる一連の本発明は完成した。【００１１】
《磁気検出装置》
（１）すなわち本発明の磁気検出装置は、基板と、該基板の一面側に配設され、延在する第１軸方向の外部磁場成分に感応する第１感磁ワイヤーと該第１感磁ワイヤーを周回する第１検出コイルとからなる第１マグネトインピーダンス素子（「ＭＩ素子」という。）と、を備える磁気検出装置であって、前記第１検出コイルは、前記第１感磁ワイヤーに沿って並存する左側コイル部と右側コイル部とからなり、さらに、該左側コイル部と該右側コイル部に関して対称的な位置上で前記基板の他面側または該基板内に少なくとも一部が配設されて、該基板に交差する第３軸方向の外部磁場成分を該第１軸方向の測定磁場成分へ変向し得る軟磁性材からなる磁場変向体を備え、該左側コイル部から得られる左側出力と該右側コイル部から得られる右側出力とに基づいて該第３軸方向の外部磁場成分が検出され得ることを特徴とする。【００１２】
（２）本発明に係る磁場変向体は、基板の一面側に配設された感磁ワイヤーでは本来感応できない基板に交差する他軸方向（第３軸方向）の外部磁場成分（適宜、単に「磁気成分」という。）を、その感磁ワイヤーにより感応し得る一軸方向（第１軸方向）の測定磁場成分へ変向する。しかも、その磁場変向体は、一つのＭＩ素子の検出コイルを構成する左側コイル部と右側コイル部に関して対称的な位置（例えば、左側コイル部と右側コイル部の中間または各コイル部の中間等）上で、基板の他面側または基板内に少なくとも一部が配設されている。このため、一対のＭＩ素子を設けるまでもなく、一つのＭＩ素子で、その左側コイル部から得られる左側出力とその右側コイル部から得られる右側出力とに基づいて、他軸方向（第３軸方向）の磁気成分を検出することが可能となる。これにより、磁気検出装置の基板に交差する方向の高さ（第３軸方向の高さ）を抑制できることは勿論、ＭＩ素子の配置自由度や磁気検出装置の設計自由度も高まり、磁気検出装置のさらなる薄型化、小型化、高性能化等を図ることが容易となり得る。【００１３】
（３）本発明の磁気検出装置は、少なくとも一つのＭＩ素子を備え、そのＭＩ素子が実装されている基板に交差（特に直交）する方向の磁気成分（他軸方向の磁気成分）が、そのＭＩ素子により検出可能であれば足る。従って、そのＭＩ素子は、他軸方向の磁気成分の検出に利用される限り、必ずしも、それ自身の延在する一軸方向の磁気成分の検出に利用される必要はない。もっとも、磁気検出装置の薄型化、小型化、低コスト化等を考慮すると、一つのＭＩ素子で、両軸方向の磁気成分がそれぞれ検出可能であると好ましい。このような一つのＭＩ素子による二方向成分の検出は、左側出力と右側出力の演算を切り替えることにより容易に行うことができる。【００１４】
例えば、左側コイル部と右側コイル部の巻数が同じである場合、左側コイル部と右側コイル部の巻回方向に応じて、左側出力と右側出力の差または和を切り替えて演算することにより一軸方向の磁気成分を検出することも、他軸方向の磁気成分を検出することも可能となる。より具体的にいうと、左側コイル部と右側コイル部の巻回方向が同じなら、左側出力と右側出力の差に基づいて他軸方向の磁気成分が検出され、それらの和に基づいて一軸方向の磁気成分が検出される。各コイル部の巻回方向（または配線方法）が逆の場合は、各出力の演算も逆に行えば、同様な結果を得ることができる。そして本発明の磁気検出装置は、このような各コイル部からの出力に基づいて、各方向の磁気成分を検出する演算回路を備えると好適である。さらにいえば、この演算回路は、左側出力と右側出力の差と和を切り替えて、一軸方向（第１軸方向）の磁気成分と他軸方向（第３軸方向）の磁気成分を共に検出可能とする切替回路を含むと好ましい。【００１５】
本発明の磁気検出装置により、外部磁場の三次元成分（例えば、Ｘ成分、Ｙ成分、Ｚ成分）を検出する場合、基板上の一面側に第１軸方向とは異なる第２軸方向の磁気成分を検出するＭＩ素子を少なくとも一つ設けるとよい。すなわち、本発明の磁気検出装置は、基板の一面側に配設され、第１軸方向とは異なる第２軸方向へ延在して第２軸方向の磁気成分に感応する第２感磁ワイヤーと第２感磁ワイヤーを周回する第２検出コイルとからなる第２ＭＩ素子をさらに備えると好適である。【００１６】
第２ＭＩ素子は、必ずしも第３軸方向の磁気成分を検出するものでなくてもよい。但し、第１ＭＩ素子と共に第２ＭＩ素子も独立して第３軸方向の磁気成分を検出するものであると、両検出結果を利用することにより、第３軸方向の磁気成分をより精確に検出することが可能となる。さらに本発明の磁気検出装置は、第１軸方向の磁気成分を検出する第１ＭＩ素子および／または第２軸方向の磁気成分を検出する第２ＭＩ素子が、それぞれ、基板の一面側に複数配設されていてもよい。１つでは十分な感度が得にくい場合でも、複数配設することにより、より高出力を得て、感度を高めることができる。そして、それらＭＩ素子の全部または一部が、個別または共通の磁場変向体を介して、基板に交差する第３軸方向の磁気成分を検出するものであるとより好ましい。【００１７】
上述した本発明では、薄型化や小型化に最適な磁気検出装置として、基板の一面側にＭＩ素子が配設され、その基板内またはその他面側に磁場変向体が配設される場合を示した。但し、少なくとも一つの検出コイルの中間（必ずしも中央である必要はない）上に磁場変向体が配設される限り、磁場変向体の具体的な数や配置方法（組合せ）等は問わない。本発明の延長上であれば、ＭＩ素子と磁場変向体は、例えば、基板の両面側にそれぞれ配設されても、基板の同面側に配設されてもよい。さらに、検出コイルの中間上に少なくとも一つの磁場変向体（主磁場変向体）が配設されると共に、検出コイルの端部（端近傍）等にも別の磁場変向体（補助磁場変向体）が配設されていると好ましい。これにより、主磁場変向体によって集磁および変向された他軸方向の外部磁場成分が、検出コイルの一軸方向の成分を有する方向へ変向され易くなって好ましい。なお、補助磁場変向体は、主磁場変向体と同じ軸上（第３軸上）になければ（主磁場変向体の両側にあれば）、必ずしも検出コイルの端部である必要はなく、検出コイルの中間（例えば検出コイルの中央部と端部との中間）でもよい。但し、主磁場変向体および／または補助磁場変向体が、基板内に配設（埋設等）された状態であると、磁気検出装置の薄型化や小型化をさらに図ることができて好ましい。【００１８】
磁場変向体を対称的に配置する場合であれば、主磁場変向体を検出コイルの中央上に配置して、一対の補助磁場変向体をそれぞれ右側コイルの右端側（右端近傍）と左側コイルの左端側（左端近傍）に配置すると好ましい。なお、主磁場変向体と補助磁場変向体は、基板内にあっても、基板の同面側または異面側にあってもよい。補助磁場変向体が一対ある場合、各補助磁場変向体は、基板内またはその同面側にある方が対称性を確保できて好ましい。【００１９】
本発明の磁気検出装置のさらなる小型化（薄型化を含む）を図る場合に、単純に磁場変向体を小型化すると、磁場変向体一つあたりの磁場集積能力（集磁能力）が低下し得る。そこで小型化した磁場変向体を検出コイルの中間に複数配設したり、さらには、検出コイルの中間に配設する磁場変向体とは別の磁場変向体を検出コイルの中間外（例えば、検出コイルの両端側）に配設することも考えられる。【００２０】
検出コイルの中間に複数の磁場変向体を配設する場合、検出コイルも各磁場変向体に対応して複数に分割すると好ましい。例えば、ｎ個の磁場変向体を配設する場合なら、検出コイルをｎ個（ｎ：正整数）に分割し、それぞれの分割コイル部の中間に磁場変向体を配設するとよい。なお、ここでいう各分割コイル部も、左側コイル部（左側分割コイル部）と右側コイル部（右側分割コイル部）からなる。換言するなら、一つの検出コイルは、ｎ個の左側分割コイル部とｎ個の右側分割コイル部に分割される。このように本明細書では、左側分割コイル部と右側分割コイル部の一対を１ユニットとして考え、そのユニット数を分割数とした。【００２１】
（４）本発明の磁気検出装置は、ＭＩ素子を備えたＭＩセンサでもよいし、さらに、そのＭＩセンサを備えた各種の情報端末や計測装置等でもよい。また本発明の磁気検出装置は、感磁ワイヤーと検出コイルを備えるＭＩ素子の他に、その感磁ワイヤーに高周波電圧（電流）を供給するパルス発振回路、検出コイル（特に各コイル部）から得られた検出電圧をサンプリングして出力する信号処理回路、それらの出力に基づいて演算を行い、各方向の磁気成分を算出する演算回路等を含むと好ましい。特に本発明の磁気検出装置がＭＩセンサである場合、それら各回路は、集積回路（駆動回路）としてＭＩ素子が実装される基板内に形成されていると、ＭＩセンサの薄型化や小型化を図れて好適である。なお、ＭＩ素子の基板への実装は、ワイヤーボンディングの他、フリップチップ、特にウエハーレベルＣＳＰ（Wafer Level Chip Size Package）に依ると、ＭＩセンサのさらなる薄型化、小型化を図れて好ましい。【００２２】
《磁気検出装置の製造方法》
本発明の磁気検出装置は、種々の製造方法により得ることができるが、次のような本発明の製造方法によれば、効率的に生産することが可能となる。すなわち、基板と、該基板の一面側に配設され、延在する一軸方向の外部磁場成分に感応する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からなるＭＩ素子と、該検出コイルの中間上で該基板の他面側または該基板内に少なくとも一部が配設されて、該基板に交差する他軸方向の外部磁場成分を該一軸方向の成分を有する測定磁場へ変向し得る軟磁性材からなる磁場変向体とを備える磁気検出装置の製造方法であって、複数の前記基板となり得る分割前のベース基板と該ベース基板の一面側に実装された複数の前記ＭＩ素子と該ＭＩ素子の位置に対応して該ベース基板の他面側または該ベース基板内に配設された複数の前記磁場変向体とからなる合体ベース基板を、複数の前記磁気検出装置に分割する分割工程を備えることを特徴とする磁気検出装置の製造方法を用いると好適である。【００２３】
ここで合体ベース基板は、例えば、前記分割前のベース基板の一面側に前記複数のＭＩ素子が所定位置に実装されてなる実装ベース基板の他面側に、前記複数の磁場変向体となり得る分割前の軟磁性板に該ＭＩ素子の所定位置に対応した変向体パターンが形成された変向体パターン板を接合する接合工程を経て得られた接合ベース基板である。この場合、前記分割工程は、該接合ベース基板を複数の前記磁気検出装置に分割する工程となる。【００２４】
またベース基板が、前記複数の磁場変向体を内蔵した内蔵ベース基板である場合なら、合体ベース基板は、例えば、該内蔵ベース基板の一面側に前記複数のＭＩ素子を該磁場変向体に対応した所定位置に実装する実装工程を経て得られる。なお、このような内蔵ベース基板は、例えば、フォトリソグラフィ等を用いて、軟磁性材のメッキにより複数の磁場変向体を形成する工程と磁場変向体を埋設する樹脂層を形成する工程とを経て得られる。【００２５】
《その他》
（１）本明細書でいう「検出コイル」は、ワイヤーを実際に巻回したものでもよいが、フォトリソグラフィ等により形成された配線パターンより構成されたものであると、磁気検出装置のさらなる薄型化、小型化等を図れて好ましい。また、本発明に係る検出コイルは、左側コイル部と右側コイル部を有すれば足り、他の検出コイルの有無は問わない。左側コイル部と右側コイル部の巻数、コイルの巻径等の出力電圧の大きさに影響する仕様は、異なっていてもよいが、同一であると、磁場変向体が左側コイルと右側コイルの中央に配設された場合には、２つのコイルの出力の絶対値が等しくなるため、上述した演算が容易となって好ましい。また磁場変向体が配設される位置も、一つの検出コイル内であればよいが、左側コイル部と右側コイル部の中央でかつ基板に垂直な方向上にあれば、その演算が容易となって好ましい。【００２６】
（２）本明細書でいう「変向」とは、感磁ワイヤーによって感応されない磁場成分の方向を、その感磁ワイヤーが感応し得る方向へ変えることをいう。この変向により、本来なら感磁ワイヤーに感応しない磁場成分の少なくとも一部が、その感磁ワイヤーで検出可能となる。【００２７】
（３）本明細書「外部磁場」とは、外部から磁気検出装置へ作用する磁場（環境磁場）であって、磁気検出装置の本来的な検出対象となる磁場である。「測定磁場」とは、磁場変向体により影響を受けた外部磁場のうちで、実際に感磁ワイヤーに感応してＭＩ素子により検出または測定され得る磁場である。また本明細書でいう「第１」、「第２」、「第３」、「一方」、「他方」、「一面側」、「他面側」、「左側」、「右側」等は、各部材や各部を区別して説明のために便宜的に用いているに過ぎず、それら自体に特別の意味はない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】第１実施例に係るＭＩセンサを示す平面図である。
【図１Ｂ】その平面図中に示したＡ−Ａにおける部分断面図である。
【図２】ＭＩ素子の概要を示す平面図である。
【図３】ＭＩ素子に係るＭＩセンサの電気回路図である。
【図４Ａ】ＭＩ素子へ加えるパルス電流波形を示す波形図である。
【図４Ｂ】そのパルス電流波形の立上り、立下り時間から周波数を求める方法を説明する説明図である。
【図５】ＭＩセンサに作用するＺ軸方向の磁束線を示す図である。
【図６】実装ベース基板の製造過程を説明する図である。
【図７】変向体パターン板の製造過程を説明する図である。
【図８】ＭＩセンサの製造過程を説明する図である。
【図９】第２実施例に係るＭＩセンサを示す平面図である。
【図１０】第３実施例に係るＭＩセンサを示す要部断面図である。
【図１１Ａ】第４実施例に係るＭＩセンサを示す要部断面図である。
【図１１Ｂ】その検出コイル（分割コイル部）の接続形態を示す図である。
【図１２Ａ】第５実施例に係るＭＩセンサを示す要部断面図である。
【図１２Ｂ】その検出コイル（分割コイル部）の接続形態を示す図である。
【図１３】第６実施例に係るＭＩセンサの断面とそのＭＩセンサに作用するＺ軸方向の磁束線を示す図である。
【図１４】そのＭＩセンサの製造過程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。本明細書で説明する内容は、本発明の磁気検出装置のみならず、その製造方法にも該当し得る。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。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。
【００３０】
《ＭＩ素子》
本発明に係るＭＩ素子は、外部磁場（磁界）などの磁気に感応してインピーダンス変化や磁束量変化を生じ得る感磁ワイヤーと、その感磁ワイヤーの変化量を検出する検出手段である検出コイルを有する。感磁ワイヤーは、例えば、軟磁性材からなる相応な長さを有するワイヤー（線材）または薄膜からなる。特に感度やコスト等の点で、感磁ワイヤーは零磁歪のアモルファスワイヤーが好ましい。このアモルファスワイヤーは、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金からなる直径１〜３０μｍのワイヤーであり、特許第４６５０５９１号公報等に詳細が記載されている。
【００３１】
感磁ワイヤーは、搭載面に接して設けられても、絶縁体等を介して搭載面から浮上して設けられても、さらには溝などに埋設されてもよい。検出コイルは、そのような感磁ワイヤーの配設態様に応じて、感磁ワイヤーを周回するものであれば足りるが、フォトリソグラフィにより形成されたものであると、ＭＩ素子の薄型化または小型化を図れて好ましい。
【００３２】
《磁場変向体》
磁場変向体は、感磁ワイヤーが配設された基板に交差する他軸方向の磁気成分を、感磁ワイヤーの延在方向（一軸方向）へ変向し得るものである限り、その形態は問わない。磁場変向体は、例えば、柱状（円柱状、角柱状等）、筒状、板状等、ＭＩ素子の数や配置に応じて種々の形態をとり得る。なお、同一基板上に複数のＭＩ素子が実装される場合に、各ＭＩ素子毎に分離独立した磁場変向体が配設されてもよいし、各ＭＩ素子の配置に対応した一体化した磁場変向体が配設されてもよい。
【００３３】
基板上に配設されたＭＩ素子により、その基板に交差する他軸方向の磁気成分を高感度で検出するために、磁場変向体による外部磁場の集磁効果（レンズ効果）や変向効果が高いほど好ましい。そこで磁場変向体は、（第１）感磁ワイヤーに近い側に縮小部を有すると共に、その感磁ワイヤーに遠い側に拡大部を有すると好ましい。この場合、拡大部を通過する他軸方向（第３軸方向）の磁気成分が縮小部に収束され、ＭＩ素子（感磁ワイヤー）へ効率的に誘導され、その磁気成分をより高感度に検出することが可能となる。なお、縮小部および拡大部を有する磁場変向体も、上記の集磁効果がある限り、その具体的な形状変化は問わない。磁場変向体は、例えば、拡大部から縮小部へ至る側線が直線的に変化する形状（円錐台状、角錐台等の錐台状等のテーパー状）でもよいし、拡大部から縮小部へ至る側線が曲線的に変化する形状（テーパー状）でもよい。また磁場変向体は、拡大部から縮小部へ、断面積が階段状に変化する段付き形状（２段でも３段以上）等でもよい。
【００３４】
このような磁場変向体は、種々の方法で製造され得るが、ＭＩ素子に用いられる磁場変向体は微小（外径または高さが０．５ｍｍ以下）であり、さらに、ＭＩ素子の配置に対応して精確に配設される必要がある。そこで磁場変向体は、ハーフエッチングにより軟磁性板に変向体パターンが形成された変向体パターン板を、複数のＭＩ素子を実装した実装ベース基板に接合した後に、それぞれ分割されて形成されたものであると好ましい。
【００３５】
軟磁性板の一面側をエッチングしつつ他面側を残存させるハーフエッチングにより、多数の微細な磁場変向体が正確に配列された変向体パターン板を効率的に製造できる。この変向体パターン板は、多数の磁場変向体が連結された状態となっているため、それらを一括的に取り扱うことができ、ベース基板に実装された多数のＭＩ素子との位置合わせも正確かつ容易に行うことができる。また、エッチングを利用しているため、磁場変向体の形状自由度も大きく、上述した縮小部と拡大部の形成も容易である。例えば、軟磁性板をハーフエッチングしエッチング部分を樹脂で充填して、その一面側に磁場変向体となる錐台状の島が規則的に点在した変向体パターンを形成する。こうして得られた変向体パターン板を拡大部側となる面からエッチングして、連結させた状態となっている磁場変向体を１つずつに分割し、エッチング部分を樹脂で充填すれば、縮小部と拡大部を有する複数の磁場変向体が規則正しく並んだ状態の変向体パターン板が容易に得られる。この変向体パターン板は既に前工程で実装ベース基板と接合された状態となっていると、その後分割により容易に複数の磁気検出装置を製造できる。また、この変向体の分割を接合前に行っておくこともできる。
【００３６】
この他、磁場変向体は、フォトリソグラフィ等による軟磁性材のメッキ工程を経て製造することもできる。また、こうして形成した複数の磁場変向体を樹脂で囲繞（埋設）した内蔵ベース基板上に、複数のＭＩ素子を実装（搭載）して、合体ベース基板を製作してもよい（実装工程）。この場合、磁場変向体とＭＩ素子をより高精度に位置合せすることが容易となり、また、磁場変向体とＭＩ素子を一層接近させて配設することも可能となる。さらに、このような合体ベース基板を分割（分離）して得られた個々のＭＩセンサ（磁気検出装置）は、ＭＩ素子が搭載される基板内に磁場変向体があるため、薄型化や小型化のみならず、取扱性や汎用性に非常に優れる。
【００３７】
なお、磁場変向体（または変向体パターン板）を構成する軟磁性材は、高透磁率なものほど、集磁効果が大きくて好ましく、例えば、パーマロイ合金、純Ｎｉ、純鉄、センダスト、パーメンジュール等を用いるとよい。
【実施例】
【００３８】
《第１実施例》
［装置概要］
本発明の磁気検出装置に係る一実施例であるＭＩセンサ１の平面図を図１Ａに示した。また、その図１Ａ中に示したＡ−Ａ線における部分断面図を図１Ｂに示した。【００３９】
ＭＩセンサ１は、地磁気等の外部磁場を検出する４つのＭＩ素子Ｍ１〜Ｍ４と、略円錐台状の集磁ヨークＦ１〜Ｆ４（磁場変向体）と、Ｓｉ基板上にパルス発信回路（駆動回路）、信号処理回路、演算回路等を含む集積回路（ＡＳＩＣ：application specific integrated circuit）が形成された回路基板Ｓ（本発明でいう「基板」に相当する。）と、回路基板Ｓの上下面にそれぞれ形成された絶縁樹脂層Ｒ１１、Ｒ１２とを有する。なお、図１Ｂには、集積回路とＭＩ素子との間の電気的接続のためのワイヤーボンディングを省略したウエハーレベルＣＳＰを実現するために、ＭＩ素子Ｍ１の周囲にバンプＢ１１、Ｂ１２が形成されている。また、特に断らない限り、各回路等はフォトリソグラフィにより形成される。【００４０】
ＭＩセンサ１は、外部磁場の三次元成分を検出するために、回路基板Ｓ上に、ＭＩ素子Ｍ１〜Ｍ４がフリップチップにより正方形状に実装されている。そしてＸ軸方向に並行に実装されたＭＩ素子Ｍ１、Ｍ３によりＸ軸方向の磁気成分（単に「Ｘ成分」という。）が検出され、Ｙ軸方向に並行に実装されたＭＩ素子Ｍ２、Ｍ４によりＹ軸方向の磁気成分（単に「Ｙ成分」という。）が検出され得る。【００４１】
これらＭＩ素子Ｍ１〜Ｍ４によりＺ軸方向の磁気成分（単に「Ｚ成分」という。）の検出をも可能とすべく、ＭＩ素子Ｍ１〜Ｍ４の各中央位置に対応する回路基板Ｓの裏側に、集磁ヨークＦ１〜Ｆ４がそれぞれ配設されている。なお、ＭＩ素子Ｍ１〜Ｍ４と集磁ヨークＦ１〜Ｆ４のそれぞれは同一であるため、以下では、適宜、ＭＩ素子Ｍ１と集磁ヨークＦ１を代表的に取り上げて説明し、他のＭＩ素子Ｍ２〜Ｍ４と集磁ヨークＦ２〜Ｆ４に関する説明は省略する。【００４２】
集磁ヨークＦ１は、高透磁率（μ＝１８００００）のパーマロイ合金（７８質量％Ｎｉ−Ｆｅ）からなり、大径円柱状の拡大部Ｆ１１と、その拡大部Ｆ１１から滑らかに断面が減少した円錐台状の縮小部Ｆ１２とを有する。集磁ヨークＦ１の存在により、外部磁場の磁束線は変向される。特に、拡大部Ｆ１１を通過する外部磁場のＺ成分は、高透磁率な集磁ヨークＦ１に集磁されて、縮小部Ｆ１２の先端面側（回路基板Ｓの他面側）へ収束するように誘導される。収束した外部磁場（特にそのＺ成分）の磁束線は、その縮小部Ｆ１２の先端面から回路基板Ｓを通過して、ＭＩ素子Ｍ１の中央から放射状に（左右方向へ均等に）拡散していく（図５参照）。その際、回路基板Ｓに関して集磁ヨークＦ１の反対側（図５の下側）にあるＭＩ素子Ｍ１の両端付近に、さらに別の磁場変向体を設ければ（後述の図１０参照）、集磁ヨークＦ１の縮小部Ｆ１２から拡散した磁束線を、さらにＭＩ素子Ｍ１のワイヤー軸方向へ変向させることができる。【００４３】
ＭＩ素子Ｍ１は、図２に示すように感磁ワイヤーＷ１と、その周囲に巻回された検出コイルＣ１と、感磁ワイヤーＷ１および検出コイルＣ１に接続される端子群Ｔ１とからなる。感磁ワイヤーＷ１は、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系合金製の零磁歪アモルファスワイヤーからなる。検出コイルＣ１は、左側コイル部Ｃ１１と右側コイル部Ｃ１２とからなる。左側コイル部Ｃ１１と右側コイル部Ｃ１２は、巻数、巻径、巻回方向、ピッチ等、出力の大きさに影響する仕様が全て同じで、集磁ヨークＦ１の中心軸が通過する中心位置（点）に関して左右対称に形成されている。各コイル部Ｃ１１、Ｃ１２と端子群Ｔ１は、フォトリソグラフィを用いて回路基板Ｓ上に形成される。端子群Ｔ１は、感磁ワイヤーＷ１にパルス信号を供給するための端子Ｔ１０１、Ｔ１０２と、左側コイル部Ｃ１１で生じた起電力を出力する端子Ｔ１１１、Ｔ１１２と、右側コイル部Ｃ１２で生じた起電力を出力する端子Ｔ１２１、Ｔ１２２とからなる。【００４４】
回路基板Ｓに形成される集積回路（ＡＳＩＣ）は、図３に示すように、感磁ワイヤーＷ１にパルス信号を供給するパルス発信回路（駆動回路）と、左側コイル部Ｃ１１からの出力（電圧）Ｖ１１と右側コイル部Ｃ１２からの出力（電圧）Ｖ１２を得る信号処理回路と、演算回路（切替回路を含む。）とからなる。【００４５】
パルス発信回路と信号処理回路は次のように作動する。先ず、パルス発振回路により発生した高周波（例えば２００ＭＨｚ相当）のパルス電流が感磁ワイヤーＷ１へ供給される。このパルス電流により感磁ワイヤーＷ１のワイヤー円周方向に生じた磁場と外部磁場とが作用して、その軸方向に作用する磁気成分に対応した電圧が左側コイル部Ｃ１１と右側コイル部Ｃ１２に発生する。なお、ここでいう周波数は、図４Ａに示すパルス電流波形パルスの「立ち上がり」若しくは「立ち下り」の時間Δｔを求め、そのΔｔが図４Ｂに示すように４分の１周期に相当するとして求めたものである。【００４６】
次に、信号処理回路中のサンプルタイミング調整回路により、上記のパルス電流が立ち上がったあと、所定のタイミングで、アナログスイッチを短時間スイッチをオン−オフする。これによりアナログスイッチは、左側コイル部Ｃ１１と右側コイル部Ｃ１２にそれぞれ発生した各電圧をサンプリングする。サンプリング電圧は、それぞれ増幅器により増幅されて出力Ｖ１１、Ｖ１２が得られる。なお、パルス電流が立ち上がる時ではなく遮断されるとき（パルス電流が立ち下るとき）に処理してＶ１１、Ｖ１２を得ることもできる。【００４７】
演算回路は、出力Ｖ１１と出力Ｖ１２の和と差を交互に演算し、出力Ｖ１１と出力Ｖ１２の和に基づき外部磁場のＸ成分を指標する出力を行い、出力Ｖ１１と出力Ｖ１２の差に基づき外部磁場のＺ成分を指標する出力を行う。なお、和と差でＸ成分とＺ成分を指標する出力ができる理由について以下に説明する。【００４８】
［磁場検出］
ＭＩ素子Ｍ１の周囲に生じる外部磁場の磁束線（磁力線）は、集磁ヨークＦ１によって各方向へ変向され得る。特に、外部磁場のＺ成分（回路基板Ｓに直交する方向成分）の磁束線は、集磁ヨークＦ１によって、図５に示すように大きく変向される。もっとも、集磁ヨークＦ１は、ＭＩ素子Ｍ１の対称な左側コイル部Ｃ１１と右側コイル部Ｃ１２の中央に配置されているため、外部磁場の変向により各コイル部に現れる出力への影響も対称的となる。【００４９】
ここで集磁ヨークＦ１により変向された外部磁場のＺ成分である変向磁気成分（測定磁場／磁気ベクトルＨ）を観ると、左側コイル部Ｃ１１と右側コイル部Ｃ１２は、前述した通り、出力の大きさに影響する仕様が全て同一となっているので、左側コイル部Ｃ１１の出力Ｖ１１と右側コイル部Ｃ１２の出力Ｖ１２との出力差（Ｖ１１−Ｖ１２）は、ＭＩ素子Ｍ１の周囲に生じている元の外部磁場のＸ軸方向の成分の影響が相殺されて、左側コイル部Ｃ１１と右側コイル部Ｃ１２に逆向きに作用する変向磁気成分のさらなるＸ成分（Ｈｘ）の影響だけが反映されたものとなる。なお、変向磁気成分のＺ成分（Ｈｚ）は感磁ワイヤーＷ１が感応しないため、当然、上記の出力差に影響はしない。この出力差に適当な係数を乗じて演算すれば、その出力差から元の外部磁場のＺ成分を求めることが可能となる。【００５０】
ちなみに、出力Ｖ１１と出力Ｖ１２の出力和（Ｖ１１＋Ｖ１２）は、変向磁気成分のＸ成分（Ｈｘ）の影響が相殺され、上述したように変向磁気成分のＺ成分（Ｈｚ）の影響もなく、元の外部磁場のＸ成分が集磁ヨークＦ１により変向されて生じた磁気成分のさらなるＸ成分（Ｘ軸方向への投影成分）の影響だけが反映されたものとなる。この出力和に適当な係数を乗じて演算すれば、その出力和から元の外部磁場のＸ成分を求めることが可能となる。このような事情はＭＩ素子Ｍ３についても同様である。また、同様の考え方で、ＭＩ素子Ｍ２とＭＩ素子Ｍ４によりＹ成分とＺ成分を検出することができる。【００５１】
なお、外部磁場の各軸方向の成分は、一つのＭＩ素子の出力のみに依ることなく、複数のＭＩ素子の出力の平均値（例えば相加平均）に基づいて算出されると好ましい。さらに、集磁ヨークの形状、ＭＩ素子の配置や特性等を考慮して、出力値に適切な補正係数または補正項が加味され得ることは当然である。このような演算処理は、上述した演算回路でなされてもよいし、ＭＩセンサ１を搭載する情報端末等のプログラムでなされてもよい。演算処理に関する基本的な考え方は、ＷＯ２０１０／１１０４５６号公報等にも詳述されている。【００５２】
［製造方法］
ＭＩセンサ１の各製造工程を図６〜図８に示した。先ず、図６に示すように、シリコンウェハーに上述したパルス発振回路、信号処理回路、演算回路からなる集積回路を多数形成したベース基板ＳＢ０を用意する（工程Ｐ１１）。このベース基板ＳＢ０の一面側の所定位置に多数のＭＩ素子Ｍをフリップチップにより実装する（工程Ｐ１２）。フォトリソグラフィにより、そのベース基板ＳＢ０上に、集積回路用電源供給及び通信入出力用のＣｕポストＱを形成し（工程Ｐ１３）、その表面を絶縁樹脂ＲＢ１で被覆充填した後（工程Ｐ１４）、さらに外部回路との接続用バンプＢを形成する（工程Ｐ１５）。最後に、ベース基板ＳＢ０の他面側を研磨（バックグラインド）して実装ベース基板ＳＢ１を得る（工程Ｐ１６）。【００５３】
次に、図７に示すように、実装ベース基板ＳＢ１の大きさに対応したパーマロイ合金製の軟磁性板ＦＢを用意する（工程Ｐ２１）。この軟磁性板ＦＢに対して、フォトリソグラフィを用いて、ハーフエッチングする（工程Ｐ２２）。このエッチングの際、浸食される軟磁性板ＦＢの表面部分は、表面側が広く内部ほど狭いテーパー状に浸食される。このため、その表面側に縮小部Ｆ０２が形成され、内部側に拡大部Ｆ０１が形成された円錐台状島Ｆ０が多数配列した変向体パターンが自ずと形成される。こうして、多数の円錐台状島Ｆ０が軟磁性板ＦＢの残存部Ｆ０３により連結された変向体パターン板ＦＰが得られる。この変向体パターン板ＦＰのパターン面側に絶縁樹脂ＲＢ２を充填して、その表面を平坦化する（工程Ｐ２３）。こうして樹脂充填された変向体パターン板ＦＰ１が得られる。【００５４】
そして、図８に示すように、上述した工程を経て得られた実装ベース基板ＳＢ１の他面側と樹脂充填した変向体パターン板ＦＰ１のパターン面側とを、正確に位置合わせして対向配置し、絶縁樹脂ＲＢ２を介して接合する（工程Ｐ３１／接合工程）。その接合後、変向体パターン板ＦＰ１の他面側（パターン面側の反対面側）にレジストｒｇをフォトリソグラフィより作成する（工程Ｐ３２）。そして変向体パターン板ＦＰ１の残存部Ｆ０３をエッチングして取り除く（工程Ｐ３３／分離工程）。これにより、各ＭＩ素子の中央に、拡大部と縮小部を有する集磁ヨークＦが配置された状態となる。その上に、絶縁樹脂ＲＢ２をさらに充填して、その表面を平坦化する（工程Ｐ３４）。こうして、多数のＭＩ素子Ｍと集磁ヨークＦが正確に配置された多数のＭＩセンサを有する接合ベース基板ＳＵ（合体ベース基板）が得られる。この接合ベース基板ＳＵをダイシングすることにより、多数のＭＩセンサ１が一度に得られる（分割工程）。なお、本実施例では、接合値に残存部をエッチングして集磁ヨークＦを作製した例を示したが、接合前に同様の工程で分割された集磁ヨークＦが多数配置された板を作製しておき、その後に接合するようにしてもよい。【００５５】
《第２実施例》
第１実施例の集磁ヨークＦ１の形状を変向した集磁ヨークＦＷを配置したＭＩセンサ２を図９に示した。なお、第１実施例の場合と同様な構成には、同符号を付してそれに関する説明を以下省略する。他の実施例についても同様である。【００５６】
ＭＩセンサ２の集磁ヨークＦＷは十字状をしており、回路基板Ｓの他面側中央に配置されている。集磁ヨークＦＷの延在部ＦＷ１〜ＦＷ４は、各ＭＩ素子Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれの中央位置に位置しており、集磁ヨークＦＷはそれらが中央部ＦＷ０で連結された一体構造となっている。このような対称形状の集磁ヨークＦＷでも、集磁ヨークＦ１等と同様な機能を果たし得る。【００５７】
この集磁ヨークＦＷを備えたＭＩセンサ２も、前述した変向体パターン板ＦＰ１に替えて、ハーフエッチングによりパーマロイ合金製の軟磁性板ＦＢに正方形状の窪みを多数形成した変向体パターン板ＦＰ’（図略）を用いることにより、効率的に生産し得る。【００５８】
《第３実施例》
集磁ヨークＦ１を小型化した集磁ヨークＦｓを、回路基板ＳのＭＩ素子Ｍ１側の両端付近に配置したＭＩセンサ３を図１０に示した。このように集磁ヨークＦ１（主磁場変向体）と集磁ヨークＦｓ（補助磁場変向体）を配置することにより、回路基板Ｓに交差する磁束線の収束や変向をより制御し易くなる。【００５９】
《第４実施例》
集磁ヨークＦ１を小型化した二つの集磁ヨークＦｓ１、Ｆｓ２を、ＭＩ素子Ｍｄの中間に均等に配置したＭＩセンサ４を図１１Ａに示した。ＭＩセンサ４の検出コイルＣｄは、２ユニットに分割された分割コイル部Ｃｄ１、Ｃｄ２からなる。分割コイル部Ｃｄ１は左側分割コイル部Ｃｄ１１と右側分割コイル部Ｃｄ１２からなり、分割コイル部Ｃｄ２は左側分割コイル部Ｃｄ２１と右側分割コイル部Ｃｄ２２からなる。集磁ヨークＦｓ１は分割コイル部Ｃｄ１の中央、つまり左側分割コイル部Ｃｄ１１と右側分割コイル部Ｃｄ１２の間に配設され、集磁ヨークＦｓ２は分割コイル部Ｃｄ２の中央、つまり左側分割コイル部Ｃｄ２１と右側分割コイル部Ｃｄ２２の間に配設される。ＭＩセンサ４によれば、その小型化を図りつつ、外部磁場のＺ成分を高感度に検出できる。なお、本実施例では、左側分割コイル部Ｃｄ１１と左側分割コイル部Ｃｄ２１、右側分割コイル部Ｃｄ１２と右側分割コイル部Ｃｄ２２が、それぞれ同極性（巻回方向）となるように接続されている場合を一例として示したが、それら４つの各コイル部はそれぞれ独立したものでもよい。【００６０】
《第５実施例》
ＭＩセンサ４に対して、検出コイルを２分割から７分割の分割コイル部Ｃｄ１〜Ｃｄ７とし、集磁ヨークを７つの集磁ヨークＦｓ１〜Ｆｓ７として、さらなる小型化・薄型化を図ったＭＩセンサ５を図１２Ａおよび図１２Ｂに示した。【００６１】
《第６実施例》
（１）上述した回路基板Ｓを、集磁ヨークＦｉを内蔵した内蔵回路基板Ｓ２（本発明でいう「基板」に相当する。）に変更したＭＩセンサ６を図１３に示した。集磁ヨークＦｉも、集磁ヨークＦ１等と同様に、パーマロイ合金からなり、大径円板状の拡大部Ｆｉ１と、その拡大部Ｆｉ１から延在する円柱状の縮小部Ｆｉ２とを有する。集磁ヨークＦｉの作用効果およびＭＩセンサ６の作動は、ＭＩセンサ１の場合と同様である。【００６２】
もっとも、本実施例のように集磁ヨークＦｉを内蔵した内蔵回路基板Ｓ２では、図５に示したＭＩセンサ１よりも、集磁ヨークＦｉとＭＩ素子Ｍの距離をさらに近接させることができる。この結果、ＭＩセンサ自体のさらなる薄型化、小型化だけではなく、その感度の向上も併せて図ることができる。例えば、集磁ヨークの上端面と感磁ワイヤーとの距離（ギャップ）を１／５（例えば０．１ｍｍから０．０２ｍｍ）にすると、ＭＩセンサの出力（感度）は約３．５倍にもなることを本発明者は確認している。【００６３】
また、集磁ヨークを内蔵した基板を採用することにより、汎用性の向上等を図ることができる。さらに、その集磁ヨークの拡大部の面積を拡張することにより、外部磁場のＺ成分の集磁性が向上し、拡大部の薄型化と外部磁場のＺ成分検出の高感度化との両立も可能となる。【００６４】
（２）内蔵回路基板Ｓ２は、例えば、図１４に示す工程を経て製造される。先ず、シリコンウェハーからなるＳｉ基板Ｓ０を用意する（工程Ｐ６１）。なお、このＳｉ基板Ｓ０は回路基板Ｓの製作に用いたＳｉ基板と同様である。【００６５】
Ｓｉ基板Ｓ０上に拡大部Ｆｉ１となるパーマロイ合金の第１メッキ層を形成する（工程Ｐ６２）する。次に、その第１メッキ層上に縮小部Ｆｉ２となるパーマロイ合金の第２メッキ層を形成する（工程Ｐ６３）。これらメッキ層の形成工程（メッキ工程）もフォトリソグラフィによりなされる。【００６６】
こうして積層形成された拡大部Ｆｉ１および縮小部Ｆｉ２を熱処理（焼鈍）する（工程Ｐ６４）。この熱処理により、各メッキ工程で拡大部Ｆｉ１と縮小部Ｆｉ２に導入された内部応力が除去され、軟磁性特性に優れた拡大部Ｆｉ１と縮小部Ｆｉ２からなる集磁ヨークＦｉが得られる。【００６７】
Ｓｉ基板Ｓ０上に形成された集磁ヨークＦｉを囲繞する絶縁樹脂層Ｒｉを樹脂モールドにより形成する（工程Ｐ６５）。この絶縁樹脂層Ｒｉの上端面を研磨して平坦にする（工程Ｐ６６）。なお、熱処理工程（工程Ｐ６４）後から研磨工程（工程Ｐ６６）前の間に、ＭＩセンサ６の駆動に必要な回路を形成しておく。こうして集磁ヨークＦｉを内蔵した内蔵ベース基板ＳＢｉが得られる。【００６８】
内蔵ベース基板ＳＢｉ上に、ＭＩ素子Ｍをフリップチップ等により実装する（工程Ｐ６７／実装工程）。これ以降は、図６に示したような各工程を行い、内蔵ベース基板ＳＢｉの片面側（Ｓｉ基板Ｓ０の他面側）を研磨（バックグラインド）等する。こうして合体ベース基板ＳＵ２が得られる。この合体ベース基板ＳＵ２をダイシングすることにより（分割工程）、多数のＭＩセンサ６が得られる。なお、各ＭＩセンサは、ＷＯ２０１４／０５４３７１号公報等に詳述されている方法で、内蔵ベース基板ＳＢｉ等の表面に形成されてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１      ＭＩセンサ（磁気検出装置）
Ｍ１    ＭＩ素子
Ｗ１    感磁ワイヤー
Ｃ１    検出コイル
Ｃ１１  左側コイル部
Ｃ１２  右側コイル部
Ｆ１    集磁ヨーク（磁場変向体）
Ｓ      回路基板（基板）
【図１Ａ】
2015170509.tif 000003
【図１Ｂ】
2015170509.tif 000004
【図２】
2015170509.tif 000005
【図３】
2015170509.tif 000006
【図４Ａ】
2015170509.tif 000007
【図４Ｂ】
2015170509.tif 000008
【図５】
2015170509.tif 000009
【図６】
2015170509.tif 000010
【図７】
2015170509.tif 000011
【図８】
2015170509.tif 000012
【図９】
2015170509.tif 000013
【図１０】
2015170509.tif 000014
【図１１Ａ】
2015170509.tif 000015
【図１１Ｂ】
2015170509.tif 000016
【図１２Ａ】
2015170509.tif 000017
【図１２Ｂ】
2015170509.tif 000018
【図１３】
2015170509.tif 000019
【図１４】
2015170509.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月2日(2016.8.2)
【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】
基板と、
該基板の一面側に配設され、延在する第１軸方向の外部磁場成分に感応する第１感磁ワイヤーと該第１感磁ワイヤーを周回する第１検出コイルとからなる第１マグネトインピーダンス素子（「ＭＩ素子」という。）と、
を備える磁気検出装置であって、
前記第１検出コイルは、１本の連続した前記第１感磁ワイヤーに沿って並存する左側コイル部と右側コイル部とからなり、
さらに、該左側コイル部と該右側コイル部の中間上で前記基板の他面側または該基板内に少なくとも一部が配設されて、該基板に交差する第３軸方向の外部磁場成分を該第１軸方向の成分を有する測定磁場へ変向し得る軟磁性材からなる磁場変向体を備え、
該左側コイル部から得られる左側出力と該右側コイル部から得られる右側出力とに基づいて該第３軸方向の外部磁場成分が検出され得ることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記磁場変向体は、前記第１感磁ワイヤーに近い側に縮小部を有すると共に該第１感磁ワイヤーに遠い側に拡大部を有する請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記左側コイル部と前記右側コイル部は巻数が同じであり、
さらに、該左側コイル部と該右側コイル部の巻回方向に応じて、前記左側出力と前記右側出力の差または和により前記第３軸方向の外部磁場成分を検出する演算回路を備える請求項１または２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記演算回路は、前記左側出力と前記右側出力の差と和を切り替えて、前記第１軸方向の外部磁場成分と前記第３軸方向の外部磁場成分との検出を可能とする切替回路を含む請求項３に記載の磁気検出装置。
【請求項５】
さらに、前記基板の一面側に配設され、前記第１軸方向とは異なる第２軸方向へ延在して該第２軸方向の外部磁場成分に感応する第２感磁ワイヤーと該第２感磁ワイヤーを周回する第２検出コイルとからなる第２ＭＩ素子を備える請求項１〜４のいずれかに記載の磁気検出装置。
【請求項６】
さらに、前記磁場変向体とは別に、該磁場変向体による前記外部磁場成分の変向を補助する一対の補助磁場変向体を備え、
該一対の補助磁場変向体は、該磁場変向体に対して対称的に配置されている請求項１〜５のいずれかに記載の磁気検出装置。
【請求項７】
前記検出コイルは、複数の分割コイル部からなり、
前記磁場変向体は、それぞれの該分割コイル部の中間に配設される複数個からなる請求項１〜６のいずれかに記載の磁気検出装置。
【請求項８】
基板と、
該基板の一面側に配設され、延在する一軸方向の外部磁場成分に感応する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からなるＭＩ素子と、
該検出コイルの中間上で該基板の他面側または該基板内に少なくとも一部が配設されて、該基板に交差する他軸方向の外部磁場成分を該一軸方向の成分を有する測定磁場へ変向し得る軟磁性材からなる磁場変向体とを備える磁気検出装置の製造方法であって、
複数の前記基板となり得る分割前のベース基板と該ベース基板の一面側に実装された複数の前記ＭＩ素子と該ＭＩ素子の位置に対応して該ベース基板の他面側または該ベース基板内に配設された複数の前記磁場変向体とからなる合体ベース基板を、複数の前記磁気検出装置に分割する分割工程を備えることを特徴とする磁気検出装置の製造方法。
【請求項９】
前記合体ベース基板は、前記分割前のベース基板の一面側に前記複数のＭＩ素子が所定位置に実装されてなる実装ベース基板の他面側に、前記複数の磁場変向体となり得る分割前の軟磁性板に該ＭＩ素子の所定位置に対応した変向体パターンが形成された変向体パターン板を接合する接合工程を経て得られた接合ベース基板であり、
前記分割工程は、該接合ベース基板を複数の前記磁気検出装置に分割する工程である請求項８に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１０】
前記磁場変向体は、前記感磁ワイヤーに近い側に縮小部を有すると共に該感磁ワイヤーに遠い側に拡大部を有するテーパー状であり、
前記変向体パターン板は、前記軟磁性板へのハーフエッチングにより前記変向体パターンが一面側に形成されてなる請求項９に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１１】
前記接合工程は、前記実装ベース基板の他面側に前記変向体パターン板の一面側を接合する工程であり、
さらに、該接合工程後で前記分割工程前に、該変向体パターン板の他面側をエッチングして該変向体パターン板から分離した前記複数の磁場変向体を得る分離工程を備える請求項９または１０に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ベース基板は、前記複数の磁場変向体を内蔵した内蔵ベース基板であり、
前記合体ベース基板は、該内蔵ベース基板の一面側に前記複数のＭＩ素子を該磁場変向体に対応した所定位置に実装する実装工程を経て得られる請求項８に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１３】
前記内蔵ベース基板は、前記軟磁性材のメッキにより前記複数の磁場変向体を形成する工程と該磁場変向体を埋設する樹脂層を形成する工程とを経て得られる請求項１２に記載の磁気検出装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
《磁気検出装置》
（１）すなわち本発明の磁気検出装置は、基板と、該基板の一面側に配設され、延在する第１軸方向の外部磁場成分に感応する第１感磁ワイヤーと該第１感磁ワイヤーを周回する第１検出コイルとからなる第１マグネトインピーダンス素子（「ＭＩ素子」という。）と、を備える磁気検出装置であって、前記第１検出コイルは、１本の連続した前記第１感磁ワイヤーに沿って並存する左側コイル部と右側コイル部とからなり、さらに、該左側コイル部と該右側コイル部に関して対称的な位置上で前記基板の他面側または該基板内に少なくとも一部が配設されて、該基板に交差する第３軸方向の外部磁場成分を該第１軸方向の測定磁場成分へ変向し得る軟磁性材からなる磁場変向体を備え、該左側コイル部から得られる左側出力と該右側コイル部から得られる右側出力とに基づいて該第３軸方向の外部磁場成分が検出され得ることを特徴とする。
【国際調査報告】
2015170509.tif 000021
2015170509.tif 000022
2015170509.tif 000023
2015170509.tif 000024