(57)【要約】【課題】発振型の検出回路に組合わせて磁気検出装置を構成するのに適した、簡単な構成で製造コストの安い磁気検出素子を提供する。【解決手段】磁性コアの中央部に枠状のコアを設けて２つの磁路を形成する。枠状のコアの１つの磁路に第１の導体線を巻回し、他の磁路に第２導体線を巻回することで、第１、第２の導体線は平面上で重なることがない。上記２つの磁路の透磁率を互いに異なるように構成して磁気インピーダンス効果による外部磁界の検出感度を高くしている。【選択図】        図１
2004184232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された少なくとも２つの磁路を有する軟磁性膜の磁性コアと、前記磁性コアに巻回された第１の導体線及び第２の導体線とを有する磁気検出素子であって、
前記、第１及び第２の導体線は前記基板上において互いに交差を避けて配置され、前記第１及び第２の導体線にそれぞれ所定の電流を流すことにより磁性コアに発生する磁束の少なくとも２つの磁路が前記基板に平行な面上に形成されることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
基板上に形成された少なくとも１つの帯状の軟磁性膜と、前記帯状の軟磁性膜に連結され、互いに透磁率の異なる少なくとも２つの磁路を前記基板面に平行な面上で形成する枠状の軟磁性膜とを有する磁性コア、及び
前記２つの磁路を形成するそれぞれの軟磁性膜にそれぞれ巻回された第１の導体線及び第２の導体線
を有する磁気検出素子。
【請求項３】
基板上に形成された少なくとも１つの帯状の軟磁性膜、及び前記帯状の軟磁性膜に連結された、互いに透磁率の異なる少なくとも２つの磁路を有する枠状の複数の軟磁性膜を有する磁性コア、及び
前記少なくとも２つの磁路を形成する枠状の複数の軟磁性膜のそれぞれの一方の磁路の回りに巻回された第１の導体線と他方の磁路の回りに巻回された第２の導体線
を有する磁気検出素子。
【請求項４】
前記第１及び第２の導体線のいずれか一方にキャリア用高周波電流を流し、他方の導体線に磁気バイアス用の直流電流を流すことを特徴とする請求項１、２又は３記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記少なくとも２つの磁路の一方の磁路を形成する軟磁性膜は、その長手方向が前記帯状の軟磁性膜の長手方向と一致し、かつ端面のすべてが前記帯状の軟磁性膜に接して前記帯状の軟磁性膜に連結され、
前記少なくとも２つの磁路の内の他方の磁路を形成する軟磁性膜は、前記一方の磁路より長い磁路長を有するように迂回して前記帯状の軟磁性膜に連結されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記磁性コアを形成する軟磁性膜は、前記基板面において均一な高さを有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記第１及び第２の導体線の少なくとも一方が、前記磁性コアの枠状の軟磁性膜に複数の巻回数で巻回されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の磁気検出素子。
【請求項８】
基板上に形成された少なくとも１つの帯状の軟磁性膜、前記帯状の軟磁性膜の端部に、前記帯状の軟磁性膜の長手方向にその長手方向が一致し、端面のすべてが前記帯状の軟磁性膜に接して連結された第１の部分軟磁性膜、前記第１の部分軟磁性膜の近傍に所定の間隙をもって設けられ、前記第１の部分軟磁性膜の両端部にその両端部が連結された第２の部分軟磁性膜及び前記第１の部分軟磁性膜の近傍に所定の間隙をもって設けられ、前記第１の部分軟磁性膜の両端部にその両端部が連結された第３の部分軟磁性膜を有する磁性コア、
前記第２の部分軟磁性膜に巻回された第１の導体線及び前記第３の部分軟磁性膜に巻回された第２の導体線
を有する磁気検出素子。
【請求項９】
前記第１の部分軟磁性膜の透磁率は、前記第２及び第３の部分軟磁性膜の透磁率より高くなされていることを特徴とする請求項８記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記帯状の軟磁性膜の磁路と前記第１の部分軟磁性膜の磁路は１つの直線上にあり、
前記第２及び第３の部分軟磁性膜の磁路は前記第１の部分軟磁性膜の磁路から離隔して迂回する磁路を形成することを特徴とする請求項８記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記第１の部分軟磁性膜は、前記基板の面上において均一な高さを有することを特徴とする請求項８記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
前記第１及び第２の導体線がそれぞれ前記第２及び第３の部分軟磁性膜に複数の巻回数で巻回されていることを特徴とする請求項８記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
基板上に形成された、複数の第１の帯状軟磁性膜と前記第１の帯状軟磁性膜より幅の狭い複数の第２の帯状軟磁性膜とを交互に連結した帯状コア、前記基板上で、前記第２の帯状軟磁性膜のそれぞれの一方の側に所定の間隙をもって設けられ、両端部が前記第２の帯状軟磁性膜の両端部にそれぞれ連結されている第３の帯状軟磁性膜、及び前記第２の帯状軟磁性膜のそれぞれの他方の側に所定の間隙をもって設けられ、両端部が前記第２の帯状軟磁性膜の両端部にそれぞれ連結されている第４の帯状軟磁性膜を有する磁性コア、
前記第３の軟磁性膜のそれぞれに同じ巻方向で巻回された第１の導体線、及び
前記第４の軟磁性膜のそれぞれに同じ巻方向で巻回された第２の導体線
を有する磁気検出素子。
【請求項１４】
前記第３及び第４の軟磁性膜の透磁率が前記第１及び第２の軟磁性膜の透磁率より低いことを特徴とする請求項１３記載の磁気検出素子。
【請求項１５】
前記第１の導体線が、前記第３の帯状軟磁性膜のそれぞれに複数の巻回数で巻回されていることを特徴とする請求項１３又は１４記載の磁気検出素子。
【請求項１６】
前記第２の導体線が、前記第４の帯状軟磁性膜のそれぞれに複数の巻回数で巻回されていることを特徴とする請求項１３又は１４記載の磁気検出素子。
【請求項１７】
前記第３の帯状軟磁性膜の磁路は、前記第４の帯状軟磁性膜の磁路より長く設けられており、
前記第３の帯状軟磁性膜に前記第１の導体線が複数の巻回数で巻かれ、前記第４の帯状軟磁性膜に前記第２の導体線が、前記第１の導体線の巻回数より少ない巻回数で巻回されていることを特徴とする請求項１３記載の磁気検出素子。
【請求項１８】
前記第１及び第２の導体線のいずれか一方に磁気バイアス用の直流電流を流し、他方にキャリア用高周波電流を流すことを特徴とする請求項１３、１５、１６、１７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１９】
非磁性基板上に第１の導電膜を形成し、４つの電極端子及び前記４つの電極端子の内の第１及び第２の電子端子にそれぞれつながる、第１の導体線及び第２の導体線となる導電膜を残して他の導電膜を除去する工程、
前記基板上に非磁性かつ非導電性の第１の絶縁膜を形成する工程、
前記第１の絶縁膜の上に、前記第１及び第２の導体線と交差する枠状部を有する所定の形状の軟磁性膜の磁性コアを形成する工程、
少なくとも前記磁性コアの上に非磁性かつ非導電性の第２の絶縁膜を形成する工程、
前記第１及び第２の導体線の前記磁性コアの枠状部の枠内に存在する部分及び４つの前記電極端子の上面の、非磁性かつ非導電性の膜を除去する工程、
基板上に導電膜を形成し、前記４つの電極端子、及び前記４つの電極端子の内の第３及び第４の電極端子にそれぞれつながり、端部が前記枠状部内の第１及び第２の導体線にそれぞれつながる第３及び第４の導体線となる導電膜を残して他の部分の導電膜を除去する工程、
全面に保護膜として非磁性かつ非導電性の膜を形成する工程、及び
前記４つの電極端子の上の非磁性かつ非導電性の膜を除去して電極端子を露出させる工程
を有する磁気検出素子の製造方法。
【請求項２０】
非磁性基板の上に第１の導電膜を形成し、４つの電極端子及び前記４つの電極端子の内の第１及び第２の電極端子にそれぞれつながる第１の導体線及び第２の導体線となる部分、及び後の工程で複数の巻回数のコイルを形成するための第３の導体線となる導電膜を残して他の導電膜を除去する工程、
前記基板上に非磁性、非導電性の第１の絶縁膜を形成する工程、
前記第１の絶縁膜の上に、前記第１、第２及び第３の導体線と交差する枠状部を有する所定の形状の軟磁性膜の磁性コアを形成する工程、
少なくとも前記磁性コアの上に非磁性かつ非導電線の膜を形成する工程、
前記第１、第２及び第３の導体線の前記磁性コアの枠状部の枠内に存在する一方の端部、枠外に存在する他方の端部及び４つの前記電極端子の上面の非磁性かつ非導電性の膜を除去する工程、
基板上に導電膜を形成し、前記４つの電極端子、及び前記４つの電極端子の内の第３及び第４の電極端子にそれぞれつながり、端部が前記枠状部内の第１及び第２の導体線にそれぞれつながる第３及び第４の導体線及び一方の端部が前記枠内で第１の導体線に接続され、他方の端部が枠外で第３の導体線に接続される導電膜を残して他の導電膜を除去する工程、
全面に保護膜として非磁性かつ非導電性の膜を形成する工程、及び
前記４つの電極端子の上の非磁性かつ非導電性の膜を除去して電極端子を露出させる工程
を有する磁気検出素子の製造方法。
【請求項２１】
請求項１から１８のいずれかに記載の磁気検出素子の、前記第１及び第２の導体線のいずれか一方に接続した磁気バイアス用の直流電源、及び
前記第１及び第２の導体線の他方に接続したＬＣ発振回路を有し、
外部磁界により変化する磁性コアの透磁率の変化による導体線のインダクタンスの変化をＬＣ発振回路の発振周波数の変化に基づいて検出して前記外部磁界の変化を検出する磁気検出装置。
【請求項２２】
前記ＬＣ発振回路の出力を、復調する周波数復調回路を更に有する請求項２１記載の磁気検出装置。
【請求項２３】
前記請求項２１又は２２に記載の磁気検出装置を２つ、磁性コアの長手方向を互いに直角にして同一平面上に配置し、２つの磁気検出装置からの出力の差異に基づいて方位を検出する方位センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印加磁界により検出導体のインダクタンスが変化し、それにより検出導体を含む回路のインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を利用した磁気検出素子、磁気検出素子の製造方法、並びにこの磁気検出素子を用いた磁気検出装置及び方位センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
微弱な磁気あるいは磁界を検出する磁気検出素子（磁気センサ）としては、従来から磁気抵抗効果型磁気センサ（以下、ＭＲセンサ）が知られている。ＭＲセンサでは、磁界の強さに応じてＭＲセンサの直流抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用して磁界を検出する。磁気抵抗効果を利用するＭＲセンサの抵抗値は磁界の強さに応じて変わるが、強さが同じであれば磁界の方向が反転した場合でも抵抗値は変わらないので、磁界の極性（Ｎ又はＳ）が検出できない。
【０００３】
ＭＲセンサにより磁界の極性を検出するためには、ＭＲセンサにバイアス磁界を与えて、磁界による抵抗の変化が磁界の極性によって変わるようにする。バイアス磁界を与えるためには、ＭＲセンサの磁極の近傍に導体を設けてその導体にバイアス電流を流す方法、永久磁石を磁極の両端に配置する方法などがある。
外部磁界によるＭＲセンサの導体の直流抵抗の変化は磁気材料により大きく影響を受けるが、ＭＲセンサの磁界の検出感度は０．１％〜３％／Ｏｅ程度でありあまり高いとはいえない。
【０００４】
ＭＲセンサより高い検出感度を有する磁気検出素子として、磁気インピーダンス効果を利用する磁気インピーダンス効果型磁気センサ（以下、ＭＩセンサ）がある。ＭＩセンサでは、磁気回路を構成する軟磁性体の透磁率が磁界により変化するＭＩ効果を利用する。この透磁率の変化により磁気回路内の導体のインダクタンスが変化しこれにより導体を含む回路のインピーダンスが変化することに基づいて磁界を検出する。ＭＩセンサの典型的なものの感度は６％／Ｏｅ以上で比較的高い。
【０００５】
磁気インピーダンス効果を利用する磁気センサの例が特開平７−６３８３２号公報（以下従来例という）に示されている。図１６は前記従来例の磁気センサの上面図である。図１６において、非磁性基板４の上に形成された４つの帯状の磁性コア３にその中央部を貫通する導体線２を設ける。導体線２の両端部はそれぞれ端子１Ａ、１Ｂに接続されている。図１７は図１６におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ断面図である。図１７において、磁性コア３は、２つの磁性体３Ａ、３Ｂを張り合わせて形成され、磁性体３Ａと３Ｂとの間に導体線２がはさまれている。図示を省略した高周波電源から導体線２に高周波のキャリア電流を流し、導体線２のインピーダンスの、矢印７で示す外部磁界による変化に基づいて磁界の強さを検出する。この磁気センサでもＭＲセンサと同様にバイアス磁界を与えて磁界の極性（Ｎ又はＳ）を検出する。
【０００６】
バイアス磁界の与え方については、導体線２を流れるキャリア電流に直流バイアス電流を重畳する方法が一般的である。
図１８は、例えば１つの磁性コア３を有する磁気検出素子５０１と、定電流の高周波発振器５２５、高周波増幅器５２８及び直流電源５２９を有する検出回路からなる磁気検出器の回路図である。
【０００７】
図１８の検出回路は「アンプ型」と呼ばれている。磁気検出素子５０１の電極端子１Ａ、１Ｂにそれぞれ接続されている端子５２１、５２２に抵抗５３１を介して一定の周波数（例えば１０ＭＨｚ）の定電流の高周波電流を出力する高周波発振器５２５が接続されている。定電流高周波発振器５２５の出力端に並列に直流電源５２９が接続されている。この構成により、導体線２に、定電流の高周波発振器５２５から抵抗５３１を経て直流電流が重畳されたキャリア高周波電流が流れる。直流電流により磁気検出素子５０１に直流バイアス磁界を与えることができる。この磁気検出器は、磁界Ｈの強度に応じて変化する導体線２のインピーダンスの変化を、端子５２１、５２２間に接続された高周波増幅器５２８の出力電圧の変化で検出できる。
しかしながら前記のアンプ型の検出回路は磁気検出素子５０１に定電流高周波発振器５２５、直流電源５２９及び高周波増幅器５２８などを接続しているので、構造が複雑であり組立にも手間がかかる。そのため磁気検出器のコストダウンが難しかった。
【０００８】
検出回路の他の例として「発振型」の回路がある。
発振型の検出回路を用いる磁気検出器の従来例を図１９に示す。図において、非磁性基板５００の上に帯状の軟磁性体の磁性コア５４６が設けられている。磁性コア５４６の中央部５４７を貫通して２つの独立した導体線５４３及び５４４が設けられている。導体線５４４の両端はそれぞれ電極端子５３１、５３２に接続されている。また導体線５４３の両端はそれぞれ電極端子５３３、５３４に接続されている。
磁性コア５４６の中央部のＸＸ−ＸＸ断面を図２０に示す。図２０において、磁性コア５４６は２つの磁性膜５４１、５４２から構成されている。磁性膜５４１と５４２との間を導体線５４３及び５４４が絶縁膜５４５Ａ、５４５Ｂ及び５４５Ｃによって互に電気的に絶縁されて貫通している。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６０−１３８７０５号公報
【特許文献２】
特開昭６２−２１９２２１号公報
【特許文献３】
特開平１−９６８１５号公報
【特許文献４】
特開平７−６３８３２号公報
【特許文献５】
特開平７−１８１２３９号公報
【特許文献６】
特開平８−２８８５６７号公報
【特許文献７】
特開平８−３３０６４４号公報
【特許文献８】
特開平８−３３０６４５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
発振型の検出回路を用いる磁気検出器は、図１９に示すように電極端子５３３、５３４を磁気バイアス用の直流電源５２９に接続し、導体線５４３に直流電流を流す。また電極端子５３１、５３２間に、インバータ回路５５１、コンデンサ５５２及び５５４を有するＬＣ発振回路を接続する。発振型の検出回路では、図１８に示すアンプ型の検出回路のように、高周波発振器５２５と直流電源５２９とを並列に接続して、高周波電流に直流電流を重畳させることにより磁気バイアスを与えることができない。従って図２０のように、電気的に絶縁された導体線５４３に磁気バイアス用の直流電流を流し、導体線５４４にキャリア用の高周波電流を流す。そのため図２０のように互に絶縁された、磁気バイアス用の導体線５４３とキャリア用の導体線を必要とする。
図２０に示す磁気検出素子では、導体線５４３と５４４を、磁性膜５４１と５４２との間に互に絶縁を保って積層しなければならないため３つの絶縁層５４５Ａ、５４５Ｂ、５４５Ｃを必要とする。例えば絶縁層５４５Ｂが不完全であると、導体線５４３と５４４間で電流のリークが生じて検出感度が低下することがある。そのため製造工程において絶縁膜の生成に多く工程が必要となり、製造工程が複雑になるとともに製造コストの低減が困難であった。
本発明は、２つの導体線を積層させずに配置することができる、発振型の検出回路に適した磁気検出素子を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気検出素子は、基板上に形成された少なくとも２つの磁路を有する軟磁性膜の磁性コアと、前記磁性コアに巻回された第１の導体線及び第２の導体線とを有する磁気検出素子であって、前記、第１及び第２の導体線は前記基板上において互いに交差を避けて配置され、前記第１及び第２の導体線にそれぞれ所定の電流を流すことにより磁性コアに発生する磁束の少なくとも２つの磁路が前記基板に平行な面上に形成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の観点の磁気検出素子は、基板上に形成された少なくとも１つの帯状の軟磁性膜と、前記帯状の軟磁性膜に連結され、互いに透磁率の異なる少なくとも２つの磁路を前記基板面に平行な面上で形成する枠状の軟磁性膜とを有する磁性コア、前記２つの磁路を形成するそれぞれの軟磁性膜にそれぞれ巻回された第１の導体線及び第２の導体線を有することを特徴とする。
本発明の他の観点の磁気検出素子は、基板上に形成された少なくとも１つの帯状の軟磁性膜、及び前記帯状の軟磁性膜に連結された、互いに透磁率の異なる少なくとも２つの磁路を有する枠状の複数の軟磁性膜を有する磁性コア、前記少なくとも２つの磁路を形成する枠状の複数の軟磁性膜のそれぞれの一方の磁路の回りに巻回された第１の導体線と他方の磁路の回りに巻回された第２の導体線を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の観点の磁気検出素子は、基板上に形成された少なくとも１つの帯状の軟磁性膜、前記帯状の軟磁性膜の端部に、前記帯状の軟磁性膜の長手方向にその長手方向が一致し、端面のすべてが前記帯状の軟磁性膜に接して連結された第１の部分軟磁性膜、前記第１の部分軟磁性膜の近傍に所定の間隙をもって設けられ、前記第１の部分軟磁性膜の両端部にその両端部が連結された第２の部分軟磁性膜及び前記第１の部分軟磁性膜の近傍に所定の間隙をもって設けられ、前記第１の部分軟磁性膜の両端部にその両端部が連結された第３の部分軟磁性膜を有する磁性コア、前記第２の部分軟磁性膜に巻回された第１の導体線及び前記第３の部分軟磁性膜に巻回された第２の導体線を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の観点の磁気検出素子は、基板上に形成された、複数の第１の帯状軟磁性膜と前記第１の帯状軟磁性膜より幅の狭い複数の第２の帯状軟磁性膜とを交互に連結した帯状コア、前記基板上で、前記第２の帯状軟磁性膜のそれぞれの一方の側に所定の間隙をもって設けられ、両端部が前記第２の帯状軟磁性膜の両端部にそれぞれ連結されている第３の帯状軟磁性膜、及び前記第２の帯状軟磁性膜のそれぞれの他方の側に所定の間隙をもって設けられ、両端部が前記第２の帯状軟磁性膜の両端部にそれぞれ連結されている第４の帯状軟磁性膜を有する磁性コア、前記第３の軟磁性膜のそれぞれに同じ巻方向で巻回された第１の導体線、前記第４の軟磁性膜のそれぞれに同じ巻方向で巻回された第２の導体線を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の磁気検出素子の製造方法は、非磁性基板上に第１の導電膜を形成し、４つの電極端子及び前記４つの電極端子の内の第１及び第２の電子端子にそれぞれつながる、第１の導体線及び第２の導体線となる導電膜を残して他の導電膜を除去する工程、前記基板上に非磁性かつ非導電性の第１の絶縁膜を形成する工程、前記第１の絶縁膜の上に、前記第１及び第２の導体線と交差する枠状部を有する所定の形状の軟磁性膜の磁性コアを形成する工程、少なくとも前記磁性コアの上に非磁性かつ非導電性の第２の絶縁膜を形成する工程、前記第１及び第２の導体線の前記磁性コアの枠状部の枠内に存在する部分及び４つの前記電極端子の上面の、非磁性かつ非導電性の膜を除去する工程、基板上に導電膜を形成し、前記４つの電極端子、及び前記４つの電極端子の内の第３及び第４の電極端子にそれぞれつながり、端部が前記枠状部内の第１及び第２の導体線にそれぞれつながる第３及び第４の導体線となる導電膜を残して他の部分の導電膜を除去する工程、全面に保護膜として非磁性かつ非導電性の膜を形成する工程、及び前記４つの電極端子の上の非磁性かつ非導電性の膜を除去して電極端子を露出させる工程を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の観点の磁気検出素子の製造方法は、非磁性基板の上に第１の導電膜を形成し、４つの電極端子及び前記４つの電極端子の内の第１及び第２の電極端子にそれぞれつながる第１の導体線及び第２の導体線となる部分、及び後の工程で複数の巻回数のコイルを形成するための第３の導体線となる導電膜を残して他の導電膜を除去する工程、前記基板上に非磁性、非導電性の第１の絶縁膜を形成する工程、前記第１の絶縁膜の上に、前記第１、第２及び第３の導体線と交差する枠状部を有する所定の形状の軟磁性膜の磁性コアを形成する工程、少なくとも前記磁性コアの上に非磁性かつ非導電線の膜を形成する工程、前記第１、第２及び第３の導体線の前記磁性コアの枠状部の枠内に存在する部分及び４つの前記電極端子の上面の非磁性かつ非導電性の膜を除去する工程、基板上に導電膜を形成し、前記４つの電極端子、及び前記４つの電極端子の内の第３及び第４の電極端子にそれぞれつながり、端部が前記枠状部内の第１及び第２の導体線にそれぞれつながる第３及び第４の導体線及び一方の端部が前記枠内で第１の導体線に接続され、他方の端部が枠外で第３の導体線に接続される導電膜を残して他の導電膜を除去する工程、全面に保護膜として非磁性かつ非導電性の膜を形成する工程、及び前記４つの電極端子の上の非磁性かつ非導電性の膜を除去して電極端子を露出させる工程を有することを特徴とする。
本発明の磁気検出装置は、前記本発明の各磁気検出素子の、前記第１及び第２の導体線のいずれか一方に接続した磁気バイアス用の直流電源、及び前記第１及び第２の導体線の他方に接続したＬＣ発振回路を有し、外部磁界により変化する磁性コアの透磁率の変化による導体線のインダクタンスの変化をＬＣ発振回路の発振周波数の変化に基づいて検出して前記外部磁界の変化を検出することを特徴とする。
本発明の方位センサは、２つの磁気検出装置を磁性コアの長手方向を互いに直角にして同一平面上に配置し、２つの磁気検出装置からの出力の差異に基づいて方位を検出することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例について図１から図１５を参照して詳細に説明する。
《第１実施例》
本発明の第１実施例の磁気検出素子を図１及び図２を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施例の磁気検出素子９０の上面図である。図１において、非磁性体の基板１００の上に軟磁性膜の磁性コア１０１が形成されている。磁性コア１０１は、正方形又は長方形の枠状の軟磁性膜による枠状コア１０１Ａと、枠状コア１０１Ａに図の左右方向に連結された帯状の軟磁性膜による帯状コア１０１Ｂ、１０１Ｃを有する。枠状コア１０１Ａの窓部１０１Ｄには軟磁性体膜がない。帯状コア１０１Ｂ及び１０１Ｃは、枠状コア１０１Ａの図において下端部に連結されているので、枠状コア１０１Ａの下の辺の磁性コア１０２は、ほぼ帯状コア１０１Ｂと１０１Ｃを結ぶ直線上にある。矢印Ｈで示す外部磁界により、磁束が帯状コア１０１Ｂから枠状コア１０１Ａを経て帯状コア１０１Ｃへ通り抜けるとき、枠状コア１０１Ａの「コ」の字形の部分の磁性コア１０３を通る磁束の磁路は、磁性コア１０２の磁路より長い。磁性コア１０２と１０３は、磁路の長さが互いに異なることから透磁率が異なる。図１の例では磁性コア１０３の透磁率は磁性コア１０２の透磁率より小さい。
【００１８】
基板１００の上には、磁性コア１０２と絶縁を保って磁性コア１０２と基板１００との間を通る、銅などの導体の膜による導体線１０４Ａが設けられている。導体線１０４Ａの一方の端部は電極端子１０７につながっており、導体線１０４Ａの他方の端部は窓部１０１Ｄ内で他の導体線１０４Ｂの一端に接続されている。導体線１０４Ｂは磁性コア１０２と絶縁を保って磁性コア１０２の上を通り電極端子１０６につながっている。同様にして、基板１００と磁性コア１０３との間を通る導体線１０５Ａと磁性コア１０３の上を通る導体線１０５Ｂは、それぞれの下端部が窓部１０１Ｄ内で接続され、上端部はそれぞれ電極端子１０９、１０８につながっている。これにより導体線１０４と１０５はそれぞれ磁性コア１０２、１０３に巻数１で巻回されたコイルになる。
本実施例の磁気検出素子では、導体線１０４と１０５が図２０に示す従来例のように基板１００の上で積層されておらず互いに離隔しているので、両者間で電流のリークが生じることはない。また導体線１０４と１０５間を絶縁するための絶縁層を必要としないので構成が簡単になる。
【００１９】
図１の磁気検出素子９０を用いて磁気検出装置９８を構成するには、図２に示すように、磁気検出素子９０の電極端子１０８、１０９を、抵抗５０が直列に接続された磁気バイアス用の直流電源３８に接続する。また電極端子１０６、１０７間に発振回路６０のインバータ回路３７を接続する。電極端子１０６、１０７にはコンデンサ３１、３２のそれぞれの一端が接続され、コンデンサ３１、３２の他端は回路グランドＧに接続されている。正の直流電圧（＋Ｖ）がインバータ回路３７の電源端子５１に印加されている。この発振回路６０はインダクタンスを有する導体線１０４と組合わされてＬＣ発振器の一種であるコルピッツ形発振回路を構成している。発振回路６０の発振周波数は例えば１０ＭＨｚである。
【００２０】
直流電源３８から抵抗５０を経て導体線１０５を流れる直流電流により、枠状コア１０１Ａに、図２において矢印７０で示す磁束（以下、バイアス磁束７０という）が生じる。このバイアス磁束７０によりバイアス磁界が形成される。この状態の磁気検出装置９８を矢印Ｈで示す外部磁界（以下、外部磁界Ｈという）中におくと、外部磁界Ｈにより磁性コア１０１に矢印７１で示す方向で磁束密度が外部磁界Ｈの強さに比例する磁束（以下、外部磁束７１という）が生じる。外部磁束７１はバイアス磁束７０と合流して磁束７２となり磁性コア１０２を通る。磁性コア１０２を通る磁束７２の密度の変化により磁性コア１０２の透磁率が変化する。磁性コア１０２の透磁率が変化すると、磁気インピーダンス効果により磁性コア１０２に巻回された導体線１０４のインダクタンスが変化する。導体線１０４のインダクタンスの変化により、図２に示す発振回路６０の発振周波数が変化する。発振回路６０の出力をＦＭ復調回路６１で復調することにより、周波数の変化が出力レベルの変化として検出される。ＦＭ復調回路６１の出力を磁界強度検出回路６２に入力して所望のレベルに増幅して表示することにより磁界の強度を検出することができる。磁性コア１０２において、外部磁束７１の方向がバイアス磁束７０の方向と同じときは、磁束７２の密度は外部磁束７１の密度より大きくなる。外部磁界の方向が、矢印ＨＲで示すように外部磁界Ｈの方向と逆のときは、外部磁束は矢印７３に示す方向になり（以下外部磁束７３という）、バイアス磁界７０の方向と逆になる。そのため磁性コア１０２の磁束密度は磁束７２の密度より大幅に小さくなる。磁束７２の密度の大幅な差異により外部磁界Ｈ又はＨＲの方向を検出できる。
【００２１】
本実施例の磁気検出素子９０では、磁性コア１０２の磁路が磁性コア１０３の磁路より短いので磁性コア１０２の透磁率は磁性コア１０３の透磁率より高い。そのため外部磁束７１の大部分が磁路の短い磁性コア１０２を通りその磁束密度が高い。従って外部磁束７１の磁束密度の変化による磁性コア１０２の磁束密度の変化も大きく、それによる磁性コア１０２の透磁率の変化も大きい。大きな透磁率の変化により磁性コア１０２のインダクタンスも大きく変化するので、発振回路６０の発振周波数の変化も大きくなり、結果として高い磁界検出感度が得られる。
本実施例の磁気検出素子９０の具体例では、磁性コア１０１の幅は１００μｍ、長さは２ｍｍ、厚さは２μｍである。枠状コア１０１Ａの枠状部の幅は５０μｍである。導体線１０４Ａ、１０４Ｂ、１０５Ａ、１０５Ｂの幅は４０μｍ、厚さは１μｍである。窓部１０１Ｄの面積は小さい方が磁路が短くなるので望ましいが、導体線１０４Ａ、１０４Ｂ、１０５Ａ、１０５Ｂと、磁性コア１０１間で電流のリークが起きないようにある程度の広さが必要である。
【００２２】
図１に示す本実施例の磁気検出素子９０の製造方法について図３及び図４を用いて説明する。
非磁性基板１００としてＮｉＴｉＭｇ等のセラミックを用いる。図３の（ａ）において、非磁性基板１００の全面に第１の導電膜として厚さ１μｍの銅の膜をスパッタリングにより形成（製膜）し、導体線１０４Ａ、１０５Ａ及び電極端子１０６、１０７、１０８、１０９となる銅の膜を残して、他の部分をイオンミリングにより除去する。
図３の（ｂ）において、非磁性かつ非導電性の第１の絶縁膜として厚さ１μｍの酸化シリコン膜１２４を全面に製膜する。
図３の（ｃ）において、軟磁性膜として厚さ２μｍの鉄系の金属のアモルファス磁性体膜を全面に製膜し、熱処理により磁気特性を制御した後、半導体プロセスを用いるイオンミリングにより磁性コア１０１のパターンを残して他の部分のアモルファス磁性体膜を除去する。
図３の（ｄ）において、第２の絶縁膜として酸化シリコン膜１２５を全面に製膜する。
【００２３】
図４の（ａ）において、イオンミリングにより、電極端子１０６〜１０９の上面、及び導体線１０４Ａ、１０５Ａの先端の接続部１２１Ａ、１２１Ｂの酸化シリコン膜１２４、１２５を除去し導電膜を露出させる。
図４の（ｂ）において、第２の導電膜として厚さ１μｍの銅の膜を全面にスパッタリングにより製膜する。導体線１０４Ｂ、１０５Ｂ及び電極端子１０６から１０９の上の導電膜を残して、他の部分の導電膜をイオンミリングにより除去する。この工程において、導体線１０４Ａと１０４Ｂは接続部１２１Ａで接続され、導体線１０５Ａと１０５Ｂは接続部１２１Ｂで接続される。
図４の（ｃ）において、保護膜としてアルミナ膜１２３を全面に製膜する。
図４の（ｄ）において、イオンミリングにより電極端子１０６から１０９が露出するようにアルミナ膜１２３を除去する。
以上の工程で本実施例の磁気検出素子が得られる。
【００２４】
《第２実施例》
本発明の第２実施例である方位センサを図５及び図６を参照して説明する。第２実施例は、図２に示す前記第１実施例の磁気検出装置９８を２個用いた方位センサに関するものである。
図５において、図２に示す磁気検出装置９８を２個用意し、それぞれ磁気検出装置９８Ｘ、９８Ｙとする。図５では、図を見易くするために、磁気検出装置９８Ｘ、９８Ｙの発振回路６０や直流電源３８などの付属回路の図示を省略している。外部磁界Ｈのｘ−ｙ直交座標におけるｘ方向の磁界成分をＨｘ、ｙ方向の磁界成分をＨｙとし、それぞれを検出する磁気検出素子を磁気検出素子９０Ｘ、９０Ｙと表示している。
【００２５】
図５において、同一平面上で一方の磁気検出素子９０Ｘを他方の磁気検出素子９０Ｙに対して９０度回転した状態で両者を組み合わせて方位センサを構成する。この方位センサを、ｘ方向の磁界成分がＨｘ、ｘ方向に直交するｙ方向の磁界成分がＨｙの外部磁界Ｈの中に置く。磁気検出素子９０Ｘの磁性コア１０１を通る磁界成分Ｈｘの磁束により、磁性コア１０１の透磁率が変化し、その結果導体線１０４のインダクタンスが変化する。同様にして、磁気検出素子９０Ｙの磁性コア１０１を通る磁界成分Ｈｙの磁束によりその磁性コア１０１の透磁率が変化し、その結果導体線１０４のインダクタンスが変化する。それぞれの導体線１０４のインダクタンス変化により、図２に示すＦＭ復調回路６１の出力から磁界成分Ｈｘ、Ｈｙの大きさを示す検出出力を得ることができる。
【００２６】
図５における、磁気検出装置９８Ｘ、９８Ｙの検出出力をそれぞれＶｘ、Ｖｙとするとき、外部磁界Ｈの方向による検出出力Ｖｘ、Ｖｙの変化を図６のグラフに示す。検出出力Ｖｘの一点鎖線の曲線は、外部磁界Ｈの方向と、磁気検出素子９０Ｘの磁性コア１０１の長手方向とがなす角度θと検出出力Ｖｘとの関係を示す。検出出力Ｖｘは角度θが０度、３６０度のとき最大となる。角度θが１８０度のときは外部磁界Ｈの方向が逆転したときであり、検出出力は最小になる。外部磁界Ｈの方向が前記長手方向に垂直になるとき検出出力は中間値Ｎとなる（９０度、２７０度）。同様にして検出出力Ｖｙの実線の曲線は、角度θが９０度で最大となり、０度及び１８０度で中間値Ｎとなり、２７０度で最小になる。このようにして求めた検出出力Ｖｘ及びＶｙの値から方位センサに対する外部磁界Ｈの方向を検出できる。
【００２７】
《第３実施例》
本発明の第３実施例の磁気検出素子９１を図７の平面図を参照して説明する。磁気検出素子９１は非磁性体の基板１００の上に磁性コア１２０を有する。磁性コア１２０は、４つの枠状コア１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄと、各枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄ相互間を連結する短い帯状コア１２１を有する。枠状コア１２０Ａと１２０Ｄの端部にはそれぞれ帯状コア１２０Ｅ、１２０Ｆが連結されている。各枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄと基板１００との間を通って導体線１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃ、１２５Ｄが設けられている。導体線１２５Ａ、１２５Ｂ、１２５Ｃ、１２５Ｄは、各枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄの上を通る導体線１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄと、それぞれの窓部１２７Ａ、１２７Ｂ、１２７Ｃ、１２７Ｄ内で電気的に接続されている。導体線１２５Ａの端末は電極端子１０９に接続され、導体線１２６Ｄの端末は電極端子１０８に接続されている。導体線１２６Ａは接続部１２９で導体線１２５Ｂに接続され、導体線１２６Ｂは接続部１２９で導体線１２５Ｃに接続され、導体線１２６Ｃは接続部１２９で導体線１２５Ｄに接続されている。上記のように接続された導体線１２５Ａ〜１２５Ｄ及び１２６Ａ〜１２６Ｄによって、枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄの窓部１２７Ａ〜１２７Ｄを通って、枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄのそれぞれに１回づつ同じ方向で巻回されたコイル状の導体線１２５が形成される。
【００２８】
同様にして、枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄと基板１００との間を通る導体線１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１Ｃ、１３１Ｄは、枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄの上を通る導体線１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄとそれぞれ窓部１２７Ａ〜１２７Ｄ内で電気的に接続されている。導体線１３１Ａの端末は電極端子１０７に接続され、導体線１３２Ｄの端末は電極端子１０６に接続されている。導体線１３２Ａは接続部１３７で導体線１３１Ｂに接続され、導体線１３２Ｂは接続部１３７で導体線１３１Ｃに接続され、導体線１３２Ｃは接続部１３７で導体線１３１Ｄに接続されている。上記の各接続によって、枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄにそれぞれ１回ずつ同じ向きで巻回されたコイル状の導体線１３１が形成される。
【００２９】
第３実施例の磁気検出素子９１の製造方法について以下に説明する。磁性コア１２０は、図１に示す前記第１実施例の磁性コア１０１とはパターンが異なる点を除いて、図３及び図４に示す工程と実質的に同じ工程によって製造することができる。
以下に導体線１２５及び１３１の製造方法について説明する。図３の（ａ）に示す工程とパターンが異なる点を除いて実質的に同様の工程で、基板１００の上に電極端子１０６〜１０９、電極端子１０７につながる導体線１３１Ａ、電極端子１０９につながる導体線１２５Ａ、及び導体線１３１Ｂ、１３１Ｃ及び１３１Ｄ及び導体線１２５Ｂ、１２５Ｃ及び１２５Ｄを形成する。
次に図３の（ｂ）及び（ｃ）とパターンが異なる点を除いて実質的に同様の工程によって磁性コア１２０を形成し、図３の（ｄ）と同様の工程によって全面に酸化シリコン膜を形成する。
図４の（ａ）と同様の工程で、図７に示す電極端子１０６〜１０９及び接続部１２８、１２９、１３８、１３７の酸化シリコン膜を除去し、導電膜を露出させる。
【００３０】
次に図４の（ｂ）に示すものと同様の工程で、導体線１２６Ａ、１２６Ｂ、１２６Ｃ、１２６Ｄ、導体線１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３２Ｄ及び電極端子１０６〜１０９を形成する。これにより、導体線１２６Ａ〜１２６Ｄはそれぞれの枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄの内部で導体線１２５Ａ〜１２５Ｄに接続される。また導体線１２６Ａ〜１２６Ｃは接続部１２９でそれぞれ導体線１２５Ｂ〜１２５Ｄに接続される。その結果導体線１２５は４つの枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄに１回の巻回数で同じ方向に巻回されたコイルとなる。導体線１３１も、前記導体線１２５と同様の工程で４つの枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄに１回の巻回数で同じ方向に巻回されたコイルとなる。
本実施例の磁気検出素子９１を用いて磁気検出装置を構成するときは、図２に示すように、電極端子１０８、１０９に磁気バイアス用の直流電源３８を接続し、電極端子１０６、１０７に発振回路６０を接続する。
【００３１】
本実施例によれば、図７に示すように４つの枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄに導体線１２５が巻回されているので、図２に示すように、電極端子１０８、１０９を直流電源３８に接続して導体線１２５に直流電流を流すと、枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄのそれぞれに同じ向きのバイアス磁束が発生する。外部磁界Ｈの検出原理は前記第１実施例と同じである。
本実施例の磁気検出素子９１は発振回路６０を接続する導体線１３１が４つの枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄを同じ向きに巻回するコイルを形成している。そのため本実施例の磁気検出素子９１を用いた磁気検出装置を、図２に示す第１実施例の磁気検出装置９８と比較すると、同じ強さの外部磁界Ｈの変化において、導体線１３１のインダクタンス変化は第１実施例の導体線１０４のものの約４倍になることを発明者等は実験によって確認した。その結果、本実施例のものの磁気検出感度は、第１実施例のものの約４倍になる。前記枠状コア１２０Ａ〜１２０Ｄの数は４つに限られるものではなく、更に多くの数の枠状コアを設けてもよい。この場合、磁気検出感度は枠状コアの数にほぼ比例して増加する。
【００３２】
《第４実施例》
本発明の第４実施例の磁気検出素子９２を図８の平面図を参照して説明する。磁気検出素子９２は、非磁性の基板１００の上に、長方形の１つの枠状コア１４０Ａと、その両端に連結された帯状コア１４０Ｂ及び１４０Ｃを有する磁性コア１４０が設けられている。枠状コア１４０Ａの辺１４０Ｄには、図７に示す前記の第３実施例の導体線１２５と実質的に同じ構成の導体線１４５が１つの窓１４０Ｇを通ってコイル状に４回巻回されている。導体線１４５の両端はそれぞれ電極端子１０８と１０９に接続されている。同様にして、枠状コア１４０Ａの辺１４０Ｅにも、導体線１４４が１つの窓１４０Ｇを通ってコイル状に４回巻回されている。導体線１４４の両端はそれぞれ電極端子１０６と１０７に接続されている。
【００３３】
第４実施例の磁気検出素子９２の製造方法については、磁性コア１４０、導体線１４４及び導体線１４５のパターンが、図７に示す前記第３実施例の磁性コア１２０、導体線１２５及び１３１のパターンとそれぞれ異なる点を除いて、図３及び図４を参照して説明した図７の磁性コア９１の製造工程と実質的に同じ工程によって製造することができる。
本実施例の磁気検出素子９２を用いた磁気検出装置は、図２と同様の構成によって得られる。図２に示す発振回路６０が接続される導体線１４４のインダクタンスＬは次の式（１）によって表される。
Ｌ＝Ｃ・ｎ２／Ｉ    ・・・（１）
ここに、Ｃは導体線の断面積や磁性コア１４０の透磁率で定まる比例定数、ｎは導体線１４４の枠状コア１４０Ａへの巻回数（図８ではｎ＝４）、Ｉは磁路長であり、枠状部１４０Ａの枠の幅の中央を通って１周する長さに等しい。式（１）に示すようにインダクタンスＬは巻回数ｎの２乗に比例するので、巻回数を増やすことにより、導体線１４４のインダクタンスは大幅に増加する。インダクタンスが大きいと外部磁界Ｈの変化によるインダクタンスの変化も大きくなるので検出感度を高くすることができる。しかし式（１）に示すように、インダクタンスＬは磁路長Ｉに逆比例するので、磁路長Ｉは必要最小限の長さにするのが望ましい。
【００３４】
前記の、例えば第１実施例の磁気検出素子９０では、導体線１０４Ａ、１０５Ａの上に形成されたそれぞれの磁性コア１０２、１０３は、導体線１０４Ａ、１０５Ａの厚みにより部分的に盛り上がる。例えば図７に示す第３実施例の磁気検出素子９１では、基板１００の上に形成した導体線１３１Ａ〜１３１Ｄの上に磁性コア１２０を形成するので、磁性コア１２０の導体線１３１Ａ〜１３１Ｄと交差する部分が導体線１３１Ａ〜１３１Ｄの厚み分だけ盛り上がる。その結果磁性コア１２０は基板１００上で上下に波打つように曲がる。このように磁性コア１２０が曲がると、磁性コア１２０がフラットな場合に比べて透磁率が下がることを発明者は実験によって見出した。そこで磁性コア１２０が部分的に波打ち状態になるのを避けるために、導体線１３１Ａ〜１３１Ｄを形成した後に、基板１００の導体線１３１Ａ〜１３１Ｄの部分をのぞく全面に導体線１３１Ａ〜１３１Ｄの厚さと同じ厚さの、樹脂の膜、例えばレジスト膜やバインダー膜を形成し全面をフラットにする。このフラットになった面に磁性コア１２０を形成すると、磁性コア１２０の面もフラットになる。このことは図８に示す第４実施例の磁気検出素子９１の場合でも同様である。しかしながら、樹脂の膜などを設けることは製造時の工程の増加につながり、製造コストが増加する点であまり望ましいことではない。次の第５実施例は上記の問題を解決することを目的としている。
【００３５】
《第５実施例》
本発明の第５実施例の磁気検出素子９３Ａを図９の平面図を参照して説明する。本実施例は、上記のように磁性コアが波打ち状態になってもその影響を受けない磁気検出素子を得ることを目的とする。磁気検出素子９３Ａにおいて、非磁性の基板１００の上に形成された軟磁性膜の磁性コア１６０は、２つの窓１６１、１６２を有する枠状コア１６０Ａと、枠状コア１６０Ａの両端に連結された帯状コア１６０Ｂと１６０Ｃとを有する。２つの窓１６１、１６２を仕切る第１の部分軟磁性膜による中央コア１６３の長手方向は帯状コア１６０Ｂ、１６０Ｃの長手方向と同じになされており、中央コア１６３の幅は帯状コア１６１Ｂ、１６０Ｃの幅より狭い。中央コア１６３の長手方向の中心線は帯状コア１６１Ｂ、１６１Ｃの長手方向の中心線Ｃと一致している。
枠状コア１６０Ａの一方の側部コア１６４には導体線１６８が巻回され、他方の側部コア１６５には導体線１６９が巻回されいる。側部コア１６４と導体線１６８の構成及び側部コア１６５と導体線１６９の構成は、図１に示す磁性コア１０２と導体線１０４の構成と同じである。
導体線１６８の両端はそれぞれ電極端子１０６及び１０７に接続され、導体線１６９の両端はそれぞれ電極端子１０８及び１０９に接続されている。
【００３６】
本実施例の磁気検出素子９３Ａでは、中央コア１６３には導体線が設けられていないので、中央コア１６３の面はフラットである。従って透磁率も高く保たれ、外部磁界Ｈによる磁束の大部分は一直線上にある帯状コア１６０Ｂ、中央コア１６３及び帯状コア１６０Ｃを通る。磁気検出素子９３Ａは、中央コア１６３を長手方向に通る中心線Ｃに対して対称なので、導体線１６８、１６９のいずれに磁気バイアス用の直流電流を流してもよい。この点で本実施例の磁気検出素子９３Ａは取扱上便利である。例えば導体線１６８にキャリア用の高周波電流を流し、導体線１６９に磁気バイアス用の直流電流を流す場合、側部コア１６４及び１６５は閉磁路を形成し、キャリア用高周波電流とバイアス用直流電流による磁束のリターンコアとして働く。
本実施例の磁気センサ９３Ａの製造方法については、磁性コア１６０のパターンが異なる点を除き図１に示す前記第１実施例の工程とほぼ同じ工程によって製造できる。
【００３７】
図１０は第５実施例の他の例の磁気検出素子９３Ｂの平面図である。図１０に示す磁気検出素子９３Ｂでは、磁性コア１８０が図９に示す磁気検出素子９３Ａの磁性コア１６０と異なっている。その他の構成は図９に示す磁気検出素子９３Ａと同じである。
図１０において、磁気コア１８０は、幅の狭い中央コア１８３で連結された２つの帯状コア１８０Ａ、１８０Ｂ、及び中央コア１８３の両側に窓１８１、１８２が形成されるように設けられた「コ」の字形の側部コア１８４、１８５を有する。側部コア１８４、１８５は、透磁率が中央コア１８３、帯状コア１８０Ａ、１８０Ｂより小さいのが望ましい。例えば、中央コア１８３、帯状コア１８０Ａ、１８０Ｂの磁性材料には、側部コア１８４、１８５の磁性材料より高い透磁率を有し、かつ外部磁界Ｈによる透磁率の変化が大きいものが適している。そのような磁性材料には例えば、鉄及びコバルトを含む磁性材料が適している。中央コア１８３の透磁率を側部コア１８４、１８５の透磁率より高くすることによって外部磁界Ｈによる磁束は中央コア１８３に集中し、その磁束密度が高くなる。また、導体線１６８を流れる電流により側部コア１８４に生じる磁束の側部コア１８５への流入量が少なくなり、中央コア１８３に流入する磁束が多くなる。逆に導体線１６９を流れる電流により側部コア１８５に生じる磁束の側部コア１８４への流入量が少なくなり、中央コア１８３に流入する量が多くなる。これにより、中央コア１８３の磁束密度が増え、外部磁界Ｈの変化による中央コア１８３の磁束密度の変化が大きくなる。その結果、外部磁界Ｈの変化による側部コア１８４、１８５の磁束密度の変化が大きくなり、大きなインダクタンス変化が生じるので磁界の検出感度が高くなる。
【００３８】
磁気検出素子９３Ｂを用いて磁気検出装置を構成するときは、図２に示すものと類似の構成で、例えば磁気検出素子９３Ｂの電極端子１０６、１０７に、高周波発振器６０を接続し、電極端子１０８、１０９に磁気バイアス用の直流電源３８を抵抗５０を経て接続する。導体線１６９を流れる直流電流により、側部コア１８４、１８５及び中央コア１８３からなる閉磁路１８８にバイアス磁束が生じる。帯状コア１８０Ａ、中央コア１８３、及び帯状コア１８０Ｂを通る磁束の密度が外部磁界Ｈの変化に応じて変化すると、中央コア１８３の透磁率が変化する。その結果側部コア１８４、１８５、中央コア１８３を通る磁束の分布が変化し、導体線１６８のインダクタンスが変化する。導体線１６８のインダクタンスの変化により、高周波発振器６０の発振周波数（約１０ＭＨｚ）が変化して周波数変調信号が得られる。この周波数変調信号をＦＭ復調回路６１で復調することによりレベルが外部磁界Ｈの強さに比例する出力信号が得られる。出力信号を磁界強度検出回路６２で適当なレベルに増幅して表示することにより外部磁界Ｈの強さを知ることができる。
本実施例の磁気検出素子９３Ａ、９３Ｂでは、外部磁界Ｈによる磁束の主たる磁路となる中央コア１６３の面がフラットであるので透磁率が高く保たれる。そのため側部コア１６４、１６５、１８４、１８５の面にそれぞれの導体線１６８、１６９による凸部が存在しても検出感度の低下にはつながらない。従って前記の第４実施例で説明した磁性コアの面をフラットにする処理は不要である。
【００３９】
《第６実施例》
本発明の第６実施例の磁気検出素子９４Ａを図１１を参照して説明する。図１１において、磁気検出素子９４Ａは、非磁性基板１００の上に、軟磁性体の磁性コア２００が設けられている。磁性コア２００においては、２つの窓を有する複数の枠状コア２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄが所定の間隔をもって直列に配列され、各枠状コア２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄの隣り合うものは短い帯状コア２１０で連結されている。上記のように連結された枠状コア２００Ａ〜２００Ｄの両端にはそれぞれ、帯状コア２１０と同じ幅の帯状コア２１５、２１６が連結されている。
【００４０】
枠状コア２００Ａにはその一方の窓２０４Ａを通って、端部２１８Ａが電極端子１０７に接続された導体線２１８が巻回されている。同様にして、枠状コア２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄにはそれぞれの窓２０４Ｂ、２０４Ｃ、２０４Ｄを通って、導体線２１９、２２０、２２１がそれぞれ巻回されている。導対線２１８〜２２１は直列に接続され、それぞれの枠状コア２００Ａ〜２００Ｄに同じ巻き方向で巻回される。導体線２２１の終端は電極端子１０６に接続されている。
枠状コア２００Ａ〜２００Ｄにはさらに、その他方の窓２０５Ａ、２０５Ｂ、２０５Ｃ、２０５Ｄをそれぞれ通って、導体線２２８、２２９、２３０、２３１がそれぞれ巻回されている。導体線２２８〜２３１は直列に接続され、それぞれの枠状コア２００Ａ〜２００Ｄに同じ巻方向で巻回されている。導体線２２８の終端２２８Ａは電極端子１０９に接続され、導体線２３１の終端２３１Ａは電極端子１０８に接続されている。枠状コア２００Ａ〜２００Ｄ、導体線２１８〜２２１及び導体線２２８〜２３１の構造及び製造方法は、図１及び図７に示す前記第３実施例のものと、パターンが互いに異なる点を除いて実質的に同じである。
【００４１】
本実施例の磁気検出素子９４Ａでは、電極端子１０６、１０７と電極端子１０８、１０９のいずれか一方に図２に示す直流電源３８を抵抗５０を介して接続し、他方に発振回路６０を接続して磁気検出装置を構成する。枠状コア２００Ａ〜２００Ｄにそれぞれ巻回された導体線２１８〜２２１及び導体線２２８〜２３１の個々のものの動作は、図９に示す前記第５実施例の導体線１６８、１６９の動作と実質的に同じである。
第６実施例では、４つの枠状コア２００Ａ〜２００Ｄに同じ巻き方向で巻回された４つの導体線２１８〜２２１が直列に接続され、かつ同じ巻方向で巻回された４つの導体線２２８〜２３１が直列に接続されている。従って外部磁界Ｈの変化による導体線２１８〜２２１又は導体線２２８〜２３１のインダクタンス変化は、図９に示す前記第５実施例のものに比べて実質的に４倍になる。例えば電極端子１０６、１０７に高周波発振回路６０を接続した場合、外部磁界Ｈの変化による電極端子１０６、１０７間のインダクタンス変化は図９のものに比べて約４倍になるので、磁界の検出感度も約４倍になる。本実施例における枠状コア２００Ａ〜２００Ｄの連結数は４つに限定されるものではなく、任意の数に選定することができる。一般に連結数にほぼ比例して検出感度が高くなる。
【００４２】
図１２は第６実施例の他の例の磁気検出素子９４Ｂの上面図である。磁気検出素子９４Ｂは非磁性の基板１００の上に、図１０に示す前記第５実施例の磁気検出素子９３Ｂの磁性コア１８０の枠状コア１８０Ｃと同様の構成を有する４つの枠状コア２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ、２３４Ｄを所定の間隔で直列に配列し、隣り合うものを短い帯状コア２５０で連結している。上記のように連結された枠状コア２３４Ａ〜２３４Ｄの両端にはそれぞれ帯状コア２５０と同じ幅の帯状コア２５１、２５２が連結されている。その他の構成は図１１に示す磁気検出素子９４Ａと同じである。この磁気検出素子９４Ｂを用いる磁気検出装置の構成は、前記磁気検出素子９４Ａの場合と同様である。
本実施例の磁気検出素子９４Ｂは、図１０に示す磁気検出素子９３Ｂと同様の作用効果に加えて、４つの枠状コア２３４Ａ〜２３４Ｄを有するので、外部磁界Ｈの検出感度が磁気検出素子９３Ｂに比べて約４倍になる。枠状コア２３４Ａ〜２３４Ｄの数は４つに限定されるものでは任意の数にすることが出来る。
【００４３】
《第７実施例》
本発明の第７実施例の磁気検出素子９５Ａを図１３を参照して説明する。図１３において、非磁性基板１００の上に磁性コア２６０が設けられている。磁性コア２６０は、長方形の２つの窓２６１Ａ、２６１Ｂを有する枠状コア２６１の両端にそれぞれ連結された帯状コア２６３及び２６４を有する。２つの窓２６１Ａ、２６１Ｂを仕切る中央コア２６５の長手方向は帯状コア２６３及び２６４の長手方向と同じであり、図９と同様に帯状コア２６３、２６４、中央コア２６５の長手方向の中心線は同一線上にある。枠状コア２６１の一方の窓２６１Ａを通って導体線１４４が巻回され、他方の窓２６１Ｂを通って導体線１４５が巻回されている。導体線１４４及び１４５の巻回数はともに４であるが、この巻回数は４に限定されるものではなく任意の数にすることができる。また導体線１４４と１４５の巻回数は互いに異なっていてもよい。
【００４４】
磁気検出素子９５Ａを用いて磁気検出装置を構成するときは、図２に示すものと同様に、例えば導体線１４５を磁気バイアス用の直流電源３８に接続し、導体線１４４を発振回路６０に接続する。導体線１４４のインダクタンスＬは前記の式（１）によって表されるので、導体線１４４の巻回数のｎの２乗に比例してインダクタンスＬは変化する。
本実施例の磁気検出素子９５Ａは２つの窓２６１Ａ、２６１Ｂを有する１つの枠状コア２６１に複数の巻回数で導体線１４４、１４５を巻回しているので、磁性コア２６０の形状がシンプルであるにもかかわらず外部磁界の検出感度は高い。
図１４は第７実施例の他の例の磁気検出素子９５Ｂの上面図である。磁気検出素子９５Ｂは、磁性コア２８０が前記磁気検出素子９５Ａの磁性コア２６０と異なるが、他の構成は磁気検出素子９５Ａと同じである。磁性コア２８０は、側部コア２６４、２６５の磁性材料が、帯状コア２６０Ａ、２６０Ｂ、中央コア２８５の磁性材料と異なり、側部コア２６４、２６５の透磁率は中央コア２８５の透磁率より低くなされている。
磁気検出素子９５Ｂは、前記磁気検出素子２６０の有する効果に加えて、前記図１０に示す磁気検出素子９３Ｂと同様の効果も有する。
【００４５】
《第８実施例》
本発明の第８実施例の磁気検出素子９６を図１５を参照して説明する。図１５において、非磁性基板１００の上に磁性コア３００が設けられている。磁性コア３００は、帯状コア３０３の一方の側部（図１５では下側）に窓２９０を形成する長大な側部コア２８４が連結されている。帯状コア３００の他方の側部（図１５の上側）には窓２８９を形成する小さい側部コア２８５が連結されている。窓２９０を通って、側部コア２８４に導体線２９１が複数の巻回数（図１５では１２回）で巻回されている。導体線２９１の両端末はそれぞれ電極端子１０６、１０７に接続されている。窓２８９を通って、側部コア２８５に導体線３０９が１回巻回されている。導体線３０９の両端子はそれぞれ電極端子１０８、１０９に接続されている。
【００４６】
本実施例の磁気検出素子を用いて磁気検出装置を構成するときは、図２に示すように、電極端子１０８、１０９を磁気バイアス用の直流電源３８に接続し、電極端子１０６、１０７を発振回路６０に接続する。
本実施例の磁気検出素子９６では、中央コア２８６の長さを側部コア２８４の長さに比べて大幅に短くしたことを特徴とする。中央コア２８６の長さに合わせて側部コア２８５の長さも短くなるので、側部コア２８５と中央コア２８６を通る磁路が短くなり、導体線３０９に流す直流電流が小さくても、中央コア２８６におけるバイアス磁束の密度を十分高く保つことができる。中央コア２８６以外の部分にはバイアス磁束がほとんど流れないので磁性コア３００全体の透磁率は高く保たれる。そのため、外部磁界Ｈによる磁性コア３００を通る磁束の密度が高いので、側部コア２８４の磁束密度も高くなる。その結果、側部コア２８４に巻回された、発振回路６０につながる導体線２９１の外部磁界Ｈの変化によるインダクタンス変化も大きくなり、磁界検出感度も高くなる。本実施例の磁気検出素子９６では側部コア２８４に巻回された導体線２９１の巻回数が多いので、前記式（１）に示すようにインダクタンスＬの変化が大きくなり、この点も検出感度の向上に寄与する。
【００４７】
前記第３から第８実施例の磁気検出素子９１、９２、９３Ａ、９３Ｂ、９４Ａ、９４Ｂ、９５Ａ、９５Ｂ、及び９６を用いて磁気検出装置を構成するときは、図２に示すものと同様に、それぞれの磁気検出素子９２〜９６の電極端子１０８、１０９に直流電源３８を抵抗５０を介して接続し、電極端子１０６、１０７にＬＣ発振回路６０を接続すればよい。
前記第１から第８実施例の磁気検出素子９０〜９６を、図１８に示すアンプ型の検出回路と組み合わせても磁気検出装置を構成することができる。この場合電極端子１０８、１０９に抵抗５３１を介して直流電源５２９を接続し、電極端子１０６、１０７に高周波発振器５２５と高周波増幅器５２８を並列に接続すればよい。
【００４８】
第３から第８実施例の磁気検出素子９１〜９６を用いて方位センサを構成するときは、図５に示すように、それぞれの磁気検出素子を用いた磁気検出装置を２つ、磁性コアの長手方向が互いに直角になるように配置すればよい。
前記の各実施例では、磁性コアを形成する軟磁性体膜として磁性材のアモルファスを用いたが、磁性コアとしては、実効透磁率の優れたＦｅ系及びＣｏ系の金属磁性体、酸化物磁性体の磁性体膜であれば使用可能である。導体線となる導電性金属膜として銅を用いたが、比抵抗の小さなＡｕ、Ａｇなどの金属膜でもよく、種類の異なる金属膜を組み合わせてもよい。絶縁膜として酸化シリコンを用いたが、アルミナ、ガラスなどの無機質の誘電体膜でもよい。また、基板はＮｉＴｉＭｇのセラミック基板を用いたが、ＡｌＴｉＣなど他のセラミック、ガラス系材料、カーボンの基板を用いてもよい。保護膜としてアルミナを用いたが、ＳｉＯ２  等の他の誘電体、樹脂等を用いてもよい。
【００４９】
製造方法において、エッチング方法として主にイオンミリング処理を用いたが、ウェットエッチング等、他のエッチング方法を用いてもよい。製膜方法も主としてスパッタリングを用いたが、蒸着、メッキ等の方法を用いてもよい。
磁性コアや導体線の大きさ厚さ等の寸法や形状、また導体線と磁性コアの交差箇所、巻回数等は前記各実施例のものに限定されるものではない。
また、本発明の磁気検出素子を方位センサ以外の磁気検出器、例えば磁気ヘッド等に使用できることはもちろんである。
【００５０】
【発明の効果】
上記の各実施例の説明から明らかなように、本発明はＭＩ磁気検出素子において、磁性コアの２つの磁路を形成する軟磁性膜を同じ平面に形成することにより製造時の工程が減るとともに、２つの導体線が交差しないことからリークの危険性が減りコストダウンが計られる。また導体線をコイル状に複数回磁性コアに巻回することにより高感度、高出力を達成することができるので、実用上の効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の磁気検出素子の上面図
【図２】本発明の磁気検出装置の回路図
【図３】本発明の第１実施例の磁気検出素子の製造工程の前半を示す上面図
【図４】本発明の第１実施例の磁気検出素子の製造工程の後半を示す上面図
【図５】本発明の第２実施例の方位センサの上面図
【図６】本発明の第２実施例の方位センサの検出方法を示すためのグラフ
【図７】本発明の第３実施例の磁気検出素子の上面図
【図８】本発明の第４実施例の磁気検出素子の上面図
【図９】本発明の第５実施例の磁気検出素子の上面図
【図１０】本発明の第５実施例の他の例の磁気検出素子の上面図
【図１１】本発明の第６実施例の磁気検出素子の上面図
【図１２】本発明の第６実施例の他の例の磁気検出素子の上面図
【図１３】本発明の第７実施例の磁気検出素子の上面図
【図１４】本発明の第７実施例の他の例の磁気検出素子の上面図
【図１５】本発明の第８実施例の磁気検出素子の上面図
【図１６】従来例の磁気検出素子の上面図
【図１７】前記従来例の磁気検出素子の断面図
【図１８】前記従来例の磁気検出装置の回路図
【図１９】他の従来例の磁気検出装置の回路図
【図２０】図１９の磁気検出素子の断面図
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ    端子
２、１０４、１０５、１２５、１３１、１４４、１４５、１６８、１６９、３０４    導体線
３、１０１、１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２４０、２６０、２８０、３００    磁性コア
３Ａ、３Ｂ    磁性体
１０    磁気センサ
３８    直流電源
６０    発振回路
６１    ＦＭ復調回路
６２    磁界強度検出回路
９０、９０Ｘ、９０Ｙ、９１、９２、９３Ａ、９３Ｂ、９４Ａ、９４Ｂ、９５Ｂ、９５Ａ、９６    磁気検出素子
９８、９８Ｘ、９８Ｙ    磁気検出装置
１００    基板
１０１Ａ、１６０Ｂ、１６０Ｃ、１６４、１６５、２６４、２８４    軟磁性膜
１０１Ｂ、１０１Ｃ、１４０Ｂ、１４０Ｃ、２６３、２６４、３０３    帯状コア
１０６、１０７、１０８、１０９    電極端子
１４０Ａ、１６０Ａ、２６１    枠状コア
１８４、１８５、２６４    側部コア
２６１Ａ、２６０Ｂ、２９０    窓
Ｈ    外部磁界
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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