(57)【要約】【課題】大量生産可能で、かつ優れた磁気特性を有する磁気センサを提供すること。【解決手段】強磁性体粉末の成型体からなる円型の磁気収束板１と、この磁気収束板１から漏洩する磁場を検知するための複数の磁電変換素子であるホール素子４，５，６，７から構成されている。磁気収束板１の強磁性体粉末としてコバルト−鉄非晶質合金針状粉末を用い、磁化が容易な磁化容易軸を有することが望ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体からなる磁気収束板と、該磁気収束板から漏洩する磁場を検知するための磁電変換素子とからなる磁気センサにおいて、前記磁気収束板が、前記磁電変換素子を含む基板上に形成された強磁性体粉末の成型体からなることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記強磁性粉末が、磁化が容易な磁化容易軸を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記磁化容易軸を有する強磁性体粉末が、前記磁気収束板の磁気収束方向に配向していることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記強磁性体粉末が、軟磁性材料からなることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記磁電変換素子が、ホール素子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気センサに関し、より詳細には、強磁性体粉末の成型体からなる磁気収束板と、この磁気収束板から漏洩する磁場を検出するための磁電変換素子とからなる磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁場を高精度に検知する磁気センサとしては、一般にホール素子がよく用いられるが、例えば、増幅回路等との集積化が容易なシリコンを用いた場合、磁気感度が十分では無いため、増幅回路の設計が困難となり、必ずしも使い勝手は良くない。このような問題に対して、軟磁性材料で作成した磁気収束板をホール素子と組み合わせることで、磁場を高感度に検出することが可能になることが知られている。
【０００３】
例えば、空隙を介して配置された２個の磁気収束板からなる磁気収束板対と、この空隙の外側に配置され、磁気収束板対より漏洩する磁場を検知するホール素子とからなる構造によって、高感度を有する磁気センサを得ることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、円型の磁気収束板１個と、この磁気収束板より漏洩する磁場を検知するホール素子とからなる構造によって、高感度を有する２次元磁気センサを得ることもできる（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、特願２００３−５１９２９号には、円型の磁気収束板１個と、複数の角柱型の磁気収束板と、この磁気収束板より漏洩する磁場を検知するホール素子とからなる構造によって、高感度を有する３次元磁気センサを得ることが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第６，１８４，６７９号明細書
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２  −７１３８１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁気収束板を作成するにあたっては、強磁性体材料を所望の形に加工しなければならないが、強磁性材料、特に軟磁性材料である非晶質金属は高硬度を有するため、非常に加工性に乏しく、幅、長さ及び厚みなどの形状の制御が困難であり、結果として優れた磁気特性を有する実用的な磁気センサの実現は困難であった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、大量生産可能で、かつ優れた磁気特性を有する磁気センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、このような目的を達成するために、強磁性体粉末（以下、本発明でいう粉末とは、球状粉、楕円球状粉、箔状粉、角柱状粉、針状粉、あるいはこれらの形状を組み合わせた形状粉など、形状に依存しない粉末を示す。）を成型することで、所望の磁気収束板を実現する着想を得るに至った。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、強磁性体からなる磁気収束板と、該磁気収束板から漏洩する磁場を検知するための磁電変換素子とからなる磁気センサにおいて、前記磁気収束板が、前記磁電変換素子を含む基板上に形成された強磁性体粉末の成型体からなることを特徴とする。
【００１２】
成型の方法については、例えば、強磁性体粉末を有機溶剤に懸濁させたものを作成し、これをスクリーン印刷、あるいは、インクジェット印刷の様な手段で以って、磁電変換素子を含む基板上に所望の形状に定着させ、その後、有機溶剤のみを除去して強磁性体粉末を固着させれば良い。固着後は、所望の形状を維持するため、成型体の間隙に樹脂バインダーを含浸させるとなお良い。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記強磁性粉末が、磁化が容易な磁気容易軸を有することを特徴とする。
【００１４】
すなわち、強磁性体粉末は、形状の非対称性、あるいは材料の不均一性に由来する磁化容易軸を有するため、成型体を得る途上で磁化容易軸をランダムに配置する、あるいは配向させるなどの操作を加えることで、成型体の実効的な透磁率を制御することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記磁化容易軸を有する強磁性体粉末が、前記磁気収束板の磁気収束方向に配向していることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、強磁性体粉末からなる成型体の実効的な透磁率を大きくするためには、成型体を得る途上で磁化容易軸を配向させることが好ましい。磁化容易軸を配向させる手段としては、例えば、強磁性体粉末を有機溶剤に懸濁させたものを作成し、これをスクリーン印刷、あるいは、インクジェット印刷の様な手段で以って、磁電変換素子を含む基板上に所望の形状に固着させる際に、所望の方向に静磁場を与えれば良い。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記強磁性体粉末が、軟磁性材料からなることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、成型体からなる磁気収束板は、好ましくは、保磁力が小さい方が実用性に優れるため、例えば、コバルト−鉄非晶質合金の様な軟磁性体材料の粉末を用いれば良い。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記磁電変換素子がホール素子であることを特徴とする。
【００２０】
このような構成により、大量生産可能で、かつ優れた磁気特性を有する磁気センサを実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
図１は、本発明に係る磁気センサの第１実施例を説明するための構成図で、図中符号１は円型の磁気収束板、４，５，６，７は磁電変換素子であるホール素子を示している。
【００２２】
本発明の磁気センサは、強磁性体粉末の成型体からなる円型の磁気収束板１と、この磁気収束板１から漏洩する磁場を検知するための複数の磁電変換素子であるホール素子４，５，６，７から構成されている。このホール素子４，５，６，７は、Ｘ軸上に一方の対のホール素子４と６が相対して設けられ、Ｙ軸上に他方の対のホール素子５と７が相対するように配置されている。なお、このホール素子の数やその配置については、この実施例に限定されることはなく、種々の数及びその配置が考えられる。
【００２３】
磁気収束板１は、平均長さ１μｍ平均軸径１００ｎｍのコバルト−鉄非晶質合金針状粉末をビニル系樹脂中に分散させた後、さらに、エポキシ系樹脂を加えたものを塗布液とし、次いで、コバルト−鉄非晶質合金針状粉末を分散させた塗布液を、磁電変換素子を含む基板上に、スクリーン印刷機を用いて磁気収束板の形状に定着させ、最後に、磁電変換素子を含む基板を、酸化雰囲気４００℃で焼成することで得ることができる。
【００２４】
また、同様の塗布液を、磁電変換素子を含む基板上に、インクジェット印刷機を用いて磁気収束板の形状に定着させ、最後に、磁電変換素子を含む基板を、酸化雰囲気４００℃で焼成することで得ることもできる。
【００２５】
強磁性体粉末については、磁化が容易な磁化容易軸を有することが望ましいが、この磁化容易軸を有さない強磁性体粉末が混在していても構わない。
【００２６】
図２は、コバルト−鉄非晶質合金成型体からなる磁気収束板を備えた磁気センサの出力特性を示した図で、図中、ホール素子４の出力特性を実線で示し、ホール素子５の出力特性を破線で示し、ホール素子６の出力特性を一点鎖線で示し、ホール素子７の出力特性を二点鎖線で示してある。両側磁界で動作させて、良好な正弦波出力を得ることができた。
【００２７】
［実施例２］
図３は、本発明に係る磁気センサの第２実施例を説明するための構成図で、図中符号１１，１３は磁気収束板、１２は空隙、１４，１５は磁電変換素子であるホール素子を示している。
【００２８】
本発明の磁気センサは、空隙１２を介して配置された強磁性体粉末の成型体からなる磁気収束板１１，１３と、この空隙１２の外側に配置された磁気収束板１１、１３から漏洩する磁場を検知するための磁電変換素子であるホール素子１４，１５から構成されている。
【００２９】
磁気収束板１１，１３は、平均長さ１μｍ平均軸径１００ｎｍのガンマヘマタイト（γ−Ｆｅ２Ｏ３）針状粉末をビニル系樹脂中に分散させた後、さらに、エポキシ系樹脂を加えたものを塗布液とし、次いで、ガンマヘマタイト針状粉末を分散させた塗布液を、磁電変換素子を含む基板上に、１０００ガウスの水平静磁場中でスクリーン印刷機を用いて磁気収束板の形状に定着させ、最後に、磁電変換素子を含む基板を、酸化雰囲気４００℃で焼成することで得ることができる。
【００３０】
また、同様の塗布液を、磁電変換素子を含む基板上に、１０００ガウスの水平静磁場中でインクジェット印刷機を用いて磁気収束板の形状に定着させ、最後に、磁電変換素子を含む基板を、酸化雰囲気４００℃で焼成することで得ることもできる。
【００３１】
いずれの場合でも、磁気収束板を構成するガンマヘマタイト針状粉末については、磁化容易軸を有さない粉末が混在しても構わないが、できるだけ磁化容易軸を有する粉末の体積比率が大きいことが望ましく、さらに、その磁化容易軸を、磁気収束板の磁気収束方向に配向させることが、大きな磁気収束効果を得るために重要である。
【００３２】
図４は、ガンマヘマタイト成型体からなる磁気収束板を備えた磁気センサの出力特性を示した図である。片側磁界で動作させる限りでは、良好な磁場比例出力を得ることができた。
【００３３】
［実施例３］
本実施例は、図３に係る第２実施例において、強磁性体粉末を軟磁性材料であるコバルト−鉄非晶質合金針状粉末としたものである。
【００３４】
すなわち、磁気収束板１１，１３は、平均長さ１μｍ平均軸径１００ｎｍのコバルト−鉄非晶質合金針状粉末をビニル系樹脂中に分散させた後、さらに、エポキシ系樹脂を加えたものを塗布液とし、次いで、コバルト−鉄非晶質合金針状粉末を分散させた塗布液を、磁電変換素子を含む基板上に、１０００ガウスの水平静磁場中でスクリーン印刷機を用いて磁気収束板の形状に定着させ、最後に、磁電変換素子を含む基板を、酸化雰囲気４００℃で焼成することで得ることができる。
【００３５】
また、同様の塗布液を、前記磁電変換素子を含む基板上に、１０００ガウスの水平静磁場中でインクジェット印刷機を用いて磁気収束板の形状に定着させ、最後に、磁電変換素子を含む基板を、酸化雰囲気４００℃で焼成することで得ることもできる。
【００３６】
いずれの場合でも、磁気収束板を構成するコバルト−鉄非晶質合金針状粉末については、磁化容易軸を有さない粉末が混在しても構わないが、できるだけ磁化容易軸を有する粉末の体積比率が大きいことが望ましく、さらに、その磁化容易軸を、磁気収束板の磁気収束方向に配向させることが、大きな磁気収束効果を得るために重要である。
【００３７】
図５は、コバルト−鉄非晶質合金成型体からなる磁気収束板を備えた磁気センサの出力特性を示した図である。両側磁界で動作させても、良好な磁場比例出力を得ることができた。
【００３８】
［実施例４］
図６は、本発明に係る磁気センサの第４実施例を説明するための構成図で、図中符号２，３は角柱型の磁気収束板、８，９は磁電変換素子であるホール素子を示している。なお、図１と同じ機能を有する構成要素については同一の符号を付してある。
【００３９】
本発明の磁気センサは、強磁性体粉末の成型体からなる円型の磁気収束板１と角柱型の磁気収束板２，３と、円型の磁気収束板１から漏洩する磁場を検知するための磁電変換素子であるホール素子４，５，６、７と、角柱型の磁気収束板２，３から漏洩する磁場を検知するための磁電変換素子であるホール素子８，９とから構成されている。円形の磁気収束板１と角柱型の磁気収束板２，３は、同一平面にあることが好ましく、また、各時期収束板の距離関係は、磁気収束効果の相互作用を考慮して、少なくともその干渉による誤差が１％以下に抑えられる距離に配置されることが好ましい。
【００４０】
磁気収束板１，２，３は、平均長さ１μｍ平均軸径１００ｎｍのコバルト−鉄非晶質合金針状粉末をビニル系樹脂中に分散させた後、さらに、エポキシ系樹脂を加えたものを塗布液とし、次いで、コバルト−鉄非晶質合金針状粉末を分散させた塗布液を、磁電変換素子を含む基板上に、円型の磁気収束板１の場合には無磁場、および角柱型の磁気収束板２，３の場合には１０００ガウスの垂直静磁場中でスクリーン印刷機を用いて磁気収束板の形状に定着させ、最後に、磁電変換素子を含む基板を、酸化雰囲気４００℃で焼成することで得ることができる。
【００４１】
また、同様の塗布液を、磁電変換素子を含む基板上に、円型の磁気収束板１の場合には無磁場、および角柱型の磁気収束板２，３の場合には１０００ガウスの垂直静磁場中でインクジェット印刷機を用いて磁気収束板の形状に定着させ、最後に、磁電変換素子を含む基板を、酸化雰囲気４００℃で焼成することで得ることもできる。
【００４２】
角柱型の磁気収束板２，３の場合には、コバルト−鉄非晶質合金針状粉末について、磁化容易軸を有さない粉末が混在しても構わないが、できるだけ磁化容易軸を有する粉末の体積比率が大きいことが望ましく、さらに、その磁化容易軸を、磁気収束板の磁気収束方向に配向させることが、大きな磁気収束効果を得るために重要である。
【００４３】
以上のように、本発明における実施例について説明したが、本発明は、さらに種々の実施例で実現できることは明らかであり、上述した実施例に制約されるものではない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、強磁性体からなる磁気収束板と、磁気収束板から漏洩する磁場を検知するための磁電変換素子とからなる磁気センサにおいて、磁気収束板が、磁電変換素子を含む基板上に形成された強磁性体粉末の成型体からなることにより、大量生産可能で、同一センサ上の任意の磁気収束板について、その磁気異方性が所望の性質に制御され、かつ優れた磁気特性を有する磁気センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気センサの第１実施例を説明するための構成図である。
【図２】図１に示した磁気センサにおいて、強磁性体粉末としてコバルト−鉄非晶質合金針状粉末、磁電変換素子としてホール素子を用いた場合の出力特性を示す図である。
【図３】本発明に係る磁気センサの第２実施例および第３実施例を説明するための構成図である。
【図４】図３に示した磁気センサにおいて、強磁性体粉末としてガンマヘマタイト針状粉末、磁電変換素子としてホール素子を用いた場合の出力特性を示す図である。
【図５】図３に示した磁気センサにおいて、強磁性体粉末としてコバルト−鉄非晶質合金針状粉末、磁電変換素子としてホール素子を用いた場合の出力特性を示す図である。
【図６】本発明に係る磁気センサの第４実施例を説明するための構成図である。
【符号の説明】
１，２，３，１１，１３  磁気収束板
４，５，６，７，８，９，１４、１５  ホール素子
１２  空隙
【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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