專(zhuān)利名稱(chēng)：磁檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用于方位傳感器等并通過(guò)MI元件檢測(cè)磁的磁檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，為了獲知方位等而進(jìn)行磁測(cè)定。例如在電子羅盤(pán)等中，為了獲知正確的方位而測(cè)定三維的磁向量。此時(shí)，需要分別測(cè)定X、Y、Z這三方向的磁向量的磁傳感器。在此種磁傳感器中使用霍爾元件、MR元件等。最近，與此種以往的元件的結(jié)構(gòu)和原理完全不同、具有相差懸殊的高靈敏度的磁阻抗元件(Magneto-Impedance element 適當(dāng)稱(chēng)為“Ml元件”)引起關(guān)注。MI元件利用了磁阻抗效果(稱(chēng)為“Ml效果”)，該磁阻抗效果是當(dāng)高頻的脈沖電流等流過(guò)非晶絲等磁敏體時(shí)，由于趨膚效應(yīng)而其阻抗根據(jù)磁場(chǎng)進(jìn)行變化。通過(guò)測(cè)定其阻抗變化或作為該MI效果的起源的磁敏體上產(chǎn)生的磁通量的變化，而能夠進(jìn)行外部磁場(chǎng)等的磁檢測(cè)。另外，阻抗的變化是直接測(cè)定，但磁通量的變化通過(guò)卷繞在磁敏體的周?chē)臋z測(cè)線(xiàn)圈 (捕捉線(xiàn)圈，pick-up coil)等進(jìn)行測(cè)定。此種MI元件作為MI傳感器已經(jīng)利用在各種設(shè)備的電子羅盤(pán)等中。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :W02005/008268

發(fā)明內(nèi)容
(1)以往使用MI元件而求出三維的磁向量時(shí)，按照檢測(cè)的磁向量的方向而使用不同的MI元件。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)l(W02005/00擬68號(hào)公報(bào))中，如圖15所示，為了求出三維的磁向量，而使用載置在基板1000上的三個(gè)MI元件101、102、103。具體而言，是在基板平面(X-Y平面)上相互正交載置的X軸用MI元件101及Y軸用MI元件102、以及垂直載置在該基板平面上的Z軸用MI元件103。MI元件通常由非晶絲和薄膜等構(gòu)成，且由沿一軸向延伸某種程度的長(zhǎng)度的磁敏體構(gòu)成。該磁敏體雖然檢測(cè)延伸的軸向的磁場(chǎng)分量，但無(wú)法檢測(cè)與磁敏體垂直的方向的磁場(chǎng)分量。因此，為了檢測(cè)與基板垂直的方向的Z軸方向的磁場(chǎng)，而需要設(shè)置沿該方向細(xì)長(zhǎng)地延伸的磁敏體。即需要垂直地直立設(shè)置在基板上的Z軸用MI元件。因此使用了 MI元件的以往的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的高度大致由Z軸用MI元件的長(zhǎng)度決定。在此，為了抑制Z軸方向的高度而過(guò)多地縮短磁敏體的長(zhǎng)度時(shí)，磁檢測(cè)能力下降而高靈敏度的磁檢測(cè)變得困難。從此種理由出發(fā)，可認(rèn)為，使用了 MI元件的三維磁檢測(cè)裝置的Z軸方向的小型化、薄型化較困難。(2)另外在圖15所示那樣的以往的三維磁檢測(cè)裝置的情況下，X軸用MI元件101、 Y軸用MI元件102及Z軸用MI元件103這三個(gè)MI元件配置在基板1000的側(cè)方，該基板 1000在表面形成有集成電路200，該集成電路200包含驅(qū)動(dòng)上述元件的電子電路。因此，在以往的磁檢測(cè)裝置中，即使在與基板平行的平面(X-Y平面)方向上，磁檢測(cè)裝置也存在大型化的傾向，難以實(shí)現(xiàn)其小型化。
進(jìn)一步說(shuō)，上述MI元件101、102、103與集成電路200的連接通過(guò)所謂的引線(xiàn)鍵合來(lái)進(jìn)行。因此，還需要鍵合引線(xiàn)的空間，在以往的磁檢測(cè)裝置中，難以實(shí)現(xiàn)小型化。尤其是從Z軸方向來(lái)看，本來(lái)就長(zhǎng)的Z軸用MI元件103由于還從Z軸方向進(jìn)行引線(xiàn)鍵合，因此磁檢測(cè)裝置的Z軸方向的小型化、薄型化非常困難。而且，引線(xiàn)鍵合由于一根一根地進(jìn)行配線(xiàn)， 因此需要更多的工序時(shí)間。因此在使用了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的MI元件的磁檢測(cè)裝置中，其生產(chǎn)率的提高存在界限。本發(fā)明鑒于這種情況而作出，其目的在于提供一種使用MI元件且與以往相比能實(shí)現(xiàn)顯著的小型化或薄型化的磁檢測(cè)裝置。其目的在于，例如提供一種三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置， 在內(nèi)置于便攜式終端那樣的薄型的框體中時(shí)，能抑制與基板垂直的方向(Z軸方向)的高度，而且還能抑制與基板平行的方向(X-Y方向)的尺寸，從而實(shí)現(xiàn)整體的小型化。本發(fā)明人為了解決該課題而進(jìn)行努力研究，在反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，想到了通過(guò)設(shè)置與MI元件不同的軟磁性體，則無(wú)需設(shè)置檢測(cè)特定方向的磁性的專(zhuān)用的MI元件，也能進(jìn)行該特定方向的磁檢測(cè)。例如，新發(fā)現(xiàn)了即使不設(shè)置檢測(cè)Z軸方向的磁性的MI元件(Z 軸用MI元件)，而通過(guò)設(shè)置適當(dāng)配置的軟磁性體，也能夠使用檢測(cè)X軸方向的磁性的MI元件(X軸用MI元件)和檢測(cè)Y軸方向的磁性的MI元件(Y軸用MI元件)來(lái)檢測(cè)Z軸方向的磁性。通過(guò)對(duì)該成果進(jìn)一步發(fā)展，而完成了以下所述的一連串的本發(fā)明。《磁檢測(cè)裝置》(1) S卩，本發(fā)明的磁檢測(cè)裝置的特征在于，具備至少一對(duì)第一磁敏體，該第一磁敏體由沿第一軸向延伸的軟磁性材料構(gòu)成且對(duì)該第一軸向的外部磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)；由軟磁性材料構(gòu)成的磁場(chǎng)變向體，將與該第一軸向不同的其他軸向的外部磁場(chǎng)向具有該第一軸向的分量的測(cè)定磁場(chǎng)變向而能夠由至少一對(duì)所述第一磁敏體進(jìn)行感應(yīng)，通過(guò)該第一磁敏體能檢測(cè)該其他軸向的外部磁場(chǎng)。(2)根據(jù)本發(fā)明，磁場(chǎng)變向體將在第一磁敏體中本來(lái)不能感應(yīng)的其他軸向的外部磁場(chǎng)變向成具有能通過(guò)第一磁敏體進(jìn)行感應(yīng)的分量的測(cè)定磁場(chǎng)。并且第一磁敏體至少存在一對(duì)，因此若將這些第一磁敏體和軟磁性體適當(dāng)配置，則能夠分別檢測(cè)出本來(lái)的第一軸向的外部磁場(chǎng)和變向而成為第一軸向的測(cè)定磁場(chǎng)的其他軸向的外部磁場(chǎng)。這樣利用沿一軸向延伸的磁敏體能夠進(jìn)行與其不同的其他軸向的外部磁場(chǎng)的檢測(cè)。其結(jié)果是，通過(guò)從二維的配置向一維的配置以及從三維的配置向二維的配置使規(guī)模下降后的磁檢測(cè)裝置，能夠?qū)Υ琶趔w進(jìn)而對(duì)MI元件進(jìn)行所希望的磁檢測(cè)。如此，本發(fā)明的磁檢測(cè)裝置能顯著實(shí)現(xiàn)小型化或薄型化。(3)三維性地考慮磁檢測(cè)裝置時(shí)，本發(fā)明的磁檢測(cè)裝置除了上述的結(jié)構(gòu)之外，優(yōu)選還具備至少一對(duì)第二磁敏體，該第二磁敏體由沿第二軸向延伸的軟磁性材料構(gòu)成且對(duì)該第二軸向的外部磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)，所述磁場(chǎng)變向體將與所述第一軸向及該第二軸向不同的其他軸向的外部磁場(chǎng)向具有該第一軸向的分量及/或該第二軸向的分量的測(cè)定磁場(chǎng)變向而能夠由至少一對(duì)所述第一磁敏體及/或所述第二磁敏體進(jìn)行感應(yīng)。《三維磁檢測(cè)裝置》(1)而且，本發(fā)明也可以是如下的具體的三維磁檢測(cè)裝置。即，本發(fā)明具有基板、配置在基板上的軟磁性體(磁場(chǎng)變向體)、主要用于檢測(cè)X軸方向(第一軸向)的磁場(chǎng)分量的兩個(gè)X軸用MI元件(包含第一磁敏體的元件)、主要用于檢測(cè)Y軸方向(第二軸向)的磁場(chǎng)分量的兩個(gè)Y軸用MI元件(包含第二磁敏體的元件)。兩個(gè)X軸用MI元件在基板上以該軟磁性體為中心，在其兩側(cè)載置在同一直線(xiàn)(第一直線(xiàn)第一軸線(xiàn))上，兩個(gè)Y軸用MI 元件在基板上以該軟磁性體為中心，在其兩側(cè)載置在同一直線(xiàn)(第二直線(xiàn)第二軸線(xiàn))上。 上述第一直線(xiàn)與上述第二直線(xiàn)以規(guī)定的角度交叉。設(shè)來(lái)自由第一 X軸用MI元件、脈沖振蕩電路及信號(hào)處理電路構(gòu)成的第一 X軸用MI傳感器的檢測(cè)電壓為VX1，設(shè)來(lái)自由第二 X軸用 MI元件、脈沖振蕩電路及信號(hào)處理電路構(gòu)成的第二 X軸用MI傳感器的檢測(cè)電壓為VX2。設(shè)來(lái)自由第一 Y軸用MI元件、脈沖振蕩電路及信號(hào)處理電路構(gòu)成的第一 Y軸用MI傳感器的檢測(cè)電壓為VYl，設(shè)來(lái)自由第二 Y軸用MI元件、脈沖振蕩電路及信號(hào)處理電路構(gòu)成的第二 Y 軸用MI傳感器的檢測(cè)電壓為VY2。在此，本發(fā)明的三維磁檢測(cè)裝置的特征在于，具有運(yùn)算單元，該運(yùn)算單元使用下述的運(yùn)算式([數(shù)學(xué)式1])分別運(yùn)算與外部磁場(chǎng)的X軸方向分量對(duì)應(yīng)的輸出電壓DX、與外部磁場(chǎng)的Y軸方向分量對(duì)應(yīng)的輸出電壓DY、與外部磁場(chǎng)的Z軸方向分量對(duì)應(yīng)的輸出電壓DZ。通過(guò)形成為此種結(jié)構(gòu)，無(wú)需使用以往的三維磁檢測(cè)裝置中必須的沿著與基板垂直的ζ軸的Z軸用MI元件，而能夠檢測(cè)X軸方向、Y軸方向及Z軸方向(其他軸向)的三維的磁向量。其結(jié)果是，能夠抑制與基板垂直的方向(Z軸方向)的高度，能夠提供一種小型化的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置。需要說(shuō)明的是，在此，X軸方向是指與基板平行的任意的1軸的方向，Y軸方向是指與該基板平行且與X軸方向以規(guī)定的角度交叉的方向。(2)上述的三維磁檢測(cè)裝置還優(yōu)選具有例如下面的結(jié)構(gòu)。即，所述基板由形成有包含所述各MI傳感器的脈沖振蕩電路、信號(hào)處理電路及所述運(yùn)算單元的集成電路(驅(qū)動(dòng)電路)的硅基板構(gòu)成。該硅基板在上表面具有絕緣涂層。在絕緣涂層上具有所述MI元件的各端子和用于使所述硅基板上的所述集成電路的各端子導(dǎo)通的端子孔。通過(guò)形成為此種結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒁酝胖迷诩呻娐返膫?cè)方的MI元件載置在集成電路上。如此，能提供一種與基板平行的方向(X、Y軸方向)的尺寸也小型化了的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置。《其他》(1)本說(shuō)明書(shū)中所說(shuō)的“Ml元件”除了非晶絲或薄膜等磁敏體之外，還具有對(duì)該磁敏體所感應(yīng)到的磁性進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)單元。檢測(cè)單元例如是設(shè)置在磁敏體的周?chē)牟蹲骄€(xiàn)圈等檢測(cè)線(xiàn)圈。此種線(xiàn)圈既可以是卷繞線(xiàn)而形成的線(xiàn)圈，也可以是由配線(xiàn)圖案等形成的線(xiàn)圈。當(dāng)然，檢測(cè)單元也可以是直接測(cè)定磁敏體的阻抗或其變化的單元。(2)本說(shuō)明書(shū)中所說(shuō)的“變向”是指使通過(guò)磁敏體無(wú)法感應(yīng)的磁場(chǎng)或磁場(chǎng)分量的方向向該磁敏體能感應(yīng)的方向改變的情況。通過(guò)該變向，本來(lái)磁敏體未感應(yīng)的磁場(chǎng)成為至少具有該磁敏體所感應(yīng)的方向分量的磁場(chǎng)，此種磁場(chǎng)也能夠通過(guò)該磁敏體所構(gòu)成的MI元件檢測(cè)。(3)本說(shuō)明書(shū)中所說(shuō)的“外部磁場(chǎng)”是指從外部向磁檢測(cè)裝置作用的磁場(chǎng)(環(huán)境磁場(chǎng))，是作為磁檢測(cè)裝置的檢測(cè)對(duì)象的磁場(chǎng)?！皽y(cè)定磁場(chǎng)”是指在外部磁場(chǎng)中由磁敏體感應(yīng)而成為通過(guò)MI元件進(jìn)行檢測(cè)或測(cè)定的對(duì)象的磁場(chǎng)。


圖IA是實(shí)施例1的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的俯視圖。圖IB是在該俯視圖中所示的A-A處剖切的剖視圖。
圖2是表示實(shí)施例1的MI元件的概要的俯視圖。圖3是從該俯視圖中所示的B-B觀察到的剖視圖。圖4是使用了實(shí)施例1的MI元件的MI傳感器的電路圖。圖5A是表示向該MI元件、MI傳感器施加的脈沖電流波形的波形圖。圖5B是說(shuō)明根據(jù)該脈沖電流波形的上升沿、下降沿時(shí)間求出頻率的方法的說(shuō)明圖。圖6是實(shí)施例1的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的電路圖。圖7A是表示具有YL方向的分量的均勻的外部磁場(chǎng)H的X軸方向分量Hx及Z軸方向分量Hz的向量分解圖。圖7B是通過(guò)該X軸方向分量Hx在實(shí)施例1的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置周?chē)纬傻臏y(cè)定磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)圖。圖7C是通過(guò)該Z軸方向分量Hz在實(shí)施例1的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置周?chē)纬傻臏y(cè)定磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)圖。圖8是實(shí)施例2的三維磁檢測(cè)裝置的俯視圖。圖9是實(shí)施例3的三維磁檢測(cè)裝置的剖視圖。圖10是實(shí)施例4的三維磁檢測(cè)裝置的剖視圖。圖11是實(shí)施例5的三維磁檢測(cè)裝置的剖視圖。圖12A是實(shí)施例6的三維磁檢測(cè)裝置的俯視圖。圖12B是其剖視圖。圖13是實(shí)施例7的三維磁檢測(cè)裝置的剖視圖。圖14是實(shí)施例8的三維磁檢測(cè)裝置的剖視圖。圖15是以往的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置的立體圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1 三維磁檢測(cè)裝置2 =MI元件2X =X軸用MI元件2Y =Y軸用MI元件21 磁敏線(xiàn)22 檢測(cè)線(xiàn)圈23 絕緣體251 磁敏線(xiàn)用端子252 檢測(cè)線(xiàn)圈用端子3:軟磁性體4:硅基板5:絕緣涂層6:第一直線(xiàn)7:第二直線(xiàn)8:ΜΙ傳感器81:脈沖振蕩電路82:信號(hào)處理電路9:運(yùn)算單元10:脈沖電流波形
具體實(shí)施例方式以下列舉發(fā)明的實(shí)施方式更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。可以在上述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中附加從本說(shuō)明書(shū)中任意選擇的一個(gè)或兩個(gè)以上的結(jié)構(gòu)。哪一個(gè)實(shí)施方式最佳根據(jù)對(duì)象、要求性能等而不同。<ΜΙ 元件 >本發(fā)明的磁檢測(cè)裝置是使用磁阻抗元件(MI元件)來(lái)檢測(cè)磁性的裝置。如上所述，MI元件具有能夠感應(yīng)磁場(chǎng)等的磁性而產(chǎn)生阻抗變化或磁通量變化的磁敏體和檢測(cè)該磁敏體的變化量的檢測(cè)單元。磁敏體無(wú)論其材質(zhì)或形態(tài)。通常由軟磁性材料構(gòu)成，由具有相應(yīng)的長(zhǎng)度的線(xiàn)或薄膜構(gòu)成。磁敏體在靈敏度或成本等方面上，尤其優(yōu)選零磁致伸縮的非晶絲。檢測(cè)單元的種類(lèi)或形態(tài)根據(jù)磁敏體的種類(lèi)或形態(tài)、檢測(cè)的磁敏體的變化量的種類(lèi)、規(guī)格等而適當(dāng)選擇。檢測(cè)單元例如既可以是直接檢測(cè)磁敏體的阻抗或其兩端的電壓的部件，也可以是卷繞在延伸的磁敏體的周?chē)⑤敵雠c磁通量變化相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的捕捉線(xiàn)圈 (檢測(cè)線(xiàn)圈)等。磁敏體既可以從搭載面浮起設(shè)置，也可以與搭載面相接設(shè)置，還可以埋設(shè)于槽等。 檢測(cè)線(xiàn)圈既可以卷繞在保持磁敏體的保持體(絕緣體、基板、殼體等)的外周面，也可以卷繞在槽等的內(nèi)周面?！创艌?chǎng)變向體〉磁場(chǎng)變向體是使未配置有磁敏體的其他軸向的磁場(chǎng)變向，而能夠由配置在與其他軸向不同的軸向上的磁敏體、具體而言由MI元件進(jìn)行磁性的檢測(cè)。只要能夠如此通過(guò)磁敏體進(jìn)行檢測(cè)，就無(wú)論磁場(chǎng)變向體的材質(zhì)、形態(tài)。磁場(chǎng)變向體由軟磁性材料構(gòu)成，但越是高導(dǎo)磁率，磁場(chǎng)的集磁效果越大，從而優(yōu)選。并且，磁場(chǎng)變向體優(yōu)選為容易使磁場(chǎng)朝向磁敏體變向的形狀。而且，優(yōu)選在變向后的磁場(chǎng)容易被磁敏體感受的相對(duì)位置配置磁場(chǎng)變向體。例如，優(yōu)選為收斂或放射磁場(chǎng)的磁場(chǎng)變向體的端部(柱狀體的端面角部)指向磁敏體的形狀。 更優(yōu)選此種磁場(chǎng)變向體的端部和磁敏體接近配置。反過(guò)來(lái)說(shuō)，不優(yōu)選在與幾乎使磁場(chǎng)不變向的磁場(chǎng)變向體的延伸軸的中央附近交叉的軸向上設(shè)置磁敏體。< 配置 >只要按照本發(fā)明的主旨，則無(wú)論磁敏體或磁場(chǎng)變向體的配置。不過(guò)，為了利用沿一軸向配置的至少一對(duì)磁敏體檢測(cè)其他軸向的磁性，或多或少地需要基于包含這些磁敏體的 MI元件的檢測(cè)量進(jìn)行運(yùn)算。為了以低成本進(jìn)行高精度的磁檢測(cè)，該運(yùn)算越簡(jiǎn)單地進(jìn)行越優(yōu)選。例如，優(yōu)選基于對(duì)與一對(duì)磁敏體對(duì)應(yīng)的一對(duì)MI元件的各自的檢測(cè)量進(jìn)行加法運(yùn)算或減法運(yùn)算后的值，分別求出外部磁場(chǎng)的不同軸向的分量。因此，例如優(yōu)選檢測(cè)特性相同的一對(duì)MI元件關(guān)于某一點(diǎn)(特定點(diǎn))配置成點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。由此，各個(gè)MI元件能夠相等地檢測(cè)構(gòu)成它們的各磁敏體的延伸軸向(第一軸向)的外部磁場(chǎng)。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)而優(yōu)選的是，磁場(chǎng)變向體以這一對(duì)MI元件的一方能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)磁場(chǎng)變向體變向后的其他軸向的外部磁場(chǎng)作為第一軸向的反向分量而檢測(cè)出的方式存在。例如，優(yōu)選磁場(chǎng)變向體關(guān)于上述特定點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱(chēng)地存在。具體來(lái)說(shuō)，磁場(chǎng)變向體若為一個(gè)，則磁場(chǎng)變向體配置在該特定點(diǎn)即可。若磁場(chǎng)變向體為兩個(gè)以上，則優(yōu)選包含上述形態(tài)而關(guān)于特定點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱(chēng)地配置。例如，磁場(chǎng)變向體在通過(guò)配置于一軸上的一對(duì)磁敏體的中間點(diǎn)(特定點(diǎn))的直線(xiàn)上，距該特定點(diǎn)等距離(即均等)地配置即可。另外，將一對(duì)相同的磁敏體平行配置時(shí)，也可以在它們成為對(duì)稱(chēng)的點(diǎn)(特定點(diǎn))上配置磁場(chǎng)變向體，或在通過(guò)該特定點(diǎn)的直線(xiàn)上關(guān)于特定點(diǎn)均等地配置磁場(chǎng)變向體。當(dāng)然，對(duì)稱(chēng)配置的磁敏體彼此、MI元件彼此或磁場(chǎng)變向體彼此以感應(yīng)特性、檢測(cè)特性或集磁特性等分別實(shí)質(zhì)上相同為前提。具體而言，若為磁敏體彼此，則材質(zhì)及形態(tài)(線(xiàn)徑及線(xiàn)長(zhǎng)、或膜厚及膜寬等)等相同即可。若為MI元件彼此，則磁敏體彼此的特性相同并且測(cè)定阻抗的電路結(jié)構(gòu)及檢測(cè)磁通量的線(xiàn)圈形態(tài)(匝數(shù)、卷繞半徑等)等相同即可。若為磁場(chǎng)變向體彼此，則相同材質(zhì)且從各磁敏體側(cè)觀察時(shí)的形態(tài)等相同即可。
綜合此種狀況，在本說(shuō)明書(shū)中稱(chēng)為“一對(duì)磁敏體關(guān)于特定點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱(chēng)地存在”或 “磁場(chǎng)變向體關(guān)于特定點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱(chēng)地存在”。需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書(shū)中所謂的“點(diǎn)對(duì)稱(chēng)” 既可以是一維的點(diǎn)對(duì)稱(chēng)(直線(xiàn)上的點(diǎn)對(duì)稱(chēng))，也可以是二維的點(diǎn)對(duì)稱(chēng)(平面上的點(diǎn)對(duì)稱(chēng))， 還可以是三維的點(diǎn)對(duì)稱(chēng)(立體上的點(diǎn)對(duì)稱(chēng))。一維的點(diǎn)對(duì)稱(chēng)是指例如在一軸上配置的一對(duì)相同的磁敏體成為對(duì)稱(chēng)的特定點(diǎn) (通常為兩磁敏體的中間點(diǎn))上配置磁場(chǎng)變向體、或在該特定點(diǎn)的兩端側(cè)距該特定點(diǎn)等距離的位置(均等位置)上配置磁場(chǎng)變向體的情況。二維的點(diǎn)對(duì)稱(chēng)是指例如在對(duì)稱(chēng)配置的一對(duì)相同的磁敏體所存在的平面上(上表面上或下表面上)，關(guān)于作為它們的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的特定點(diǎn)，將相同的磁場(chǎng)變向體均等地配置成點(diǎn)狀、線(xiàn)狀或環(huán)狀的情況。三維的點(diǎn)對(duì)稱(chēng)是指例如在對(duì)稱(chēng)配置的一對(duì)相同的磁敏體所存在的平面的兩面?zhèn)?，關(guān)于作為它們的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)的特定點(diǎn)， 將相同的磁場(chǎng)變向體均等地配置成點(diǎn)狀、線(xiàn)狀、面狀或環(huán)狀的情況。不管怎樣，若能夠巧妙地利用一對(duì)MI元件或一對(duì)磁敏體與磁場(chǎng)變向體的對(duì)稱(chēng)性， 而簡(jiǎn)化運(yùn)算式中的校正系數(shù)或校正項(xiàng)等，則高精度的磁檢測(cè)變得容易，從而優(yōu)選。< 層疊 >本發(fā)明在能夠通過(guò)設(shè)置磁場(chǎng)變向體而省略專(zhuān)門(mén)用于檢測(cè)其他軸向的磁場(chǎng)的磁敏體甚至是MI元件，從而實(shí)現(xiàn)磁檢測(cè)裝置的小型化或薄型化這一點(diǎn)上具有特征。若如此，則實(shí)際配置的磁敏體甚至是MI元件和其驅(qū)動(dòng)電路等其他電子電路的配置不一定是本質(zhì)的特征。不過(guò)，為了進(jìn)一步發(fā)展磁檢測(cè)裝置的整體的小型化或薄型化，優(yōu)選配置有磁敏體的磁敏層和配置有其驅(qū)動(dòng)電路的電路層處于層疊狀態(tài)。若如此，則兩者的電連接能夠通過(guò)磁敏層與電路層的疊層間進(jìn)行，從而能夠避免以往進(jìn)行的需要多余空間的引線(xiàn)鍵合。因此能實(shí)現(xiàn)磁檢測(cè)裝置的進(jìn)一步的小型化或薄型化。需要說(shuō)明的是，無(wú)需將磁敏層和電路層相鄰層疊， 也可以在兩層之間另外夾設(shè)中間層。另外，層疊或集成的層并不限于磁敏層及電路層。也可以將配置有與一對(duì)磁敏體不同的其他檢測(cè)元件的至少一個(gè)以上的檢測(cè)層層疊在磁敏層或電路層上。這種情況下也無(wú)論層疊關(guān)系如何，因此上述各層無(wú)需相鄰層疊。而且，還可以層疊用于驅(qū)動(dòng)檢測(cè)元件的檢測(cè)電路層。此時(shí)，若檢測(cè)層與檢測(cè)電路層的電連接通過(guò)上述疊層間進(jìn)行，則能實(shí)現(xiàn)作為傳感器裝置整體的小型化或薄型化。由此，本發(fā)明的磁檢測(cè)裝置不僅能作為磁傳感器，還能向?qū)盈B有加速度傳感器、溫度傳感器等的組合型傳感器發(fā)展。實(shí)施例參照附圖并基于以下列舉的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。[實(shí)施例1]實(shí)施例1的三維磁檢測(cè)裝置1如圖1所示。圖IA是三維磁檢測(cè)裝置1的俯視圖， 圖IB是圖IA中所示的A-A線(xiàn)的剖視圖。<三維磁檢測(cè)裝置>(1)三維磁檢測(cè)裝置1包括檢測(cè)地磁(外部磁場(chǎng))的四個(gè)MI元件2 ；棒狀的軟磁性體3(磁場(chǎng)變向體)；形成有集成電路41 (包含驅(qū)動(dòng)電路)的硅基板4;絕緣涂層5;將MI 元件2的各端子和集成電路41的各端子分別連接的端子孔(未圖示)。四個(gè)MI元件2包括兩個(gè)X軸用MI元件2X1、2X2 (將兩者合在一起適當(dāng)稱(chēng)為“X軸用MI元件2X” )和兩個(gè)Y 軸用MI元件2Y1、2Y2 (將兩者合在一起適當(dāng)稱(chēng)為“Y軸用MI元件2Υ” )。
在硅基板4的中央設(shè)有以Z軸為軸線(xiàn)的圓柱狀的孔。圓柱狀的軟磁性體3相對(duì)于基板4垂直地埋入而配置在該孔中。軟磁性體3由45at%Ni-i^組成的坡莫合金構(gòu)成。除此之外，軟磁性體3可以使用純Ni、純鐵、其他組成的坡莫合金(permalloy)、鐵硅鋁磁合金 (sendust)、坡明德合金(permendure)等公知的軟磁性材料。在硅基板4的上部形成有各MI元件2的驅(qū)動(dòng)電路(未圖示)及包含后述的運(yùn)算單元9(參照?qǐng)D6)的電路等集成電路41。驅(qū)動(dòng)電路由脈沖振蕩電路81和信號(hào)處理電路 82(參照?qǐng)D6)構(gòu)成。上述的電路形成基于周知的集成電路的制造方法而形成。在硅基板4的上方形成有保護(hù)硅基板4并確保集成電路41與MI元件2的絕緣的絕緣涂層5。絕緣涂層5通過(guò)將有機(jī)樹(shù)脂或S^2等無(wú)機(jī)材料涂敷在硅基板4上而形成。如圖IA所示，在該絕緣涂層5上載置有兩個(gè)X軸用MI元件2X及兩個(gè)Y軸用MI 元件2Y。即，兩個(gè)X軸用MI元件2X以軟磁性體3為中心而向其兩側(cè)對(duì)稱(chēng)延伸，并載置在同一直線(xiàn)(第一直線(xiàn)6:第一軸線(xiàn))上。兩個(gè)Y軸用MI元件2Y也同樣地以軟磁性體3為中心而向其兩側(cè)對(duì)稱(chēng)延伸，并載置在同一直線(xiàn)(第二直線(xiàn)7 第二軸線(xiàn))上。(2)在此，X軸用MI元件2X所延伸的第一直線(xiàn)6 (X軸線(xiàn))和Y軸用MI元件2Y所延伸的第二直線(xiàn)7(Y軸線(xiàn))以90度交叉(正交)。兩者未必非要正交，但正交時(shí)能夠簡(jiǎn)化后處理(校正處理)等。在本實(shí)施例的情況下，兩個(gè)X軸用MI元件2Χ及兩個(gè)Y軸用MI元件2Υ分別距軟磁性體3的中心等間隔地配置。這種情況下，它們也未必非要等間隔地配置， 但能夠簡(jiǎn)化作為等間隔的處理，從而能夠高精度地檢測(cè)磁性。<ΜΙ 元件〉(1)使用圖2及圖3，詳細(xì)地說(shuō)明構(gòu)成X軸用MI元件2X1、2X2及Y軸用MI元件 2YU2Y2的MI元件2的結(jié)構(gòu)。MI元件2載置在絕緣涂層5上，該絕緣涂層5覆蓋由非磁性體構(gòu)成的硅基板4的基板表面上形成的集成電路41 (參照?qǐng)D1B)。該MI元件2具備由排列在絕緣涂層5的平坦面上的多個(gè)第一導(dǎo)體膜22 構(gòu)成的平面圖案222 ；以橫穿多個(gè)第一導(dǎo)體膜22 的方式沿著平面圖案222的排列方向配置的剖視圓形形狀的非晶絲所構(gòu)成的磁敏線(xiàn)21 (磁敏體)； 覆蓋磁敏線(xiàn)21的外周面并將磁敏線(xiàn)21固定在平面圖案222上的絕緣體23 ；由以在絕緣體 23的外表面和平面圖案222的表面上形成并橫越磁敏線(xiàn)21的上方的方式排列的多個(gè)第二導(dǎo)體膜221a構(gòu)成的立體圖案221。平面圖案222和立體圖案221在磁敏線(xiàn)21的兩旁將第一導(dǎo)體膜22 的端部和第二導(dǎo)體膜221a的端部以層疊狀態(tài)接合而形成層疊接合部。如此平面圖案222和立體圖案 221 一體化，從而在絕緣涂層5的平坦面上形成圍繞磁敏線(xiàn)21及絕緣體23的檢測(cè)線(xiàn)圈22。如圖3所示，絕緣體23的與磁敏線(xiàn)21的軸線(xiàn)垂直的剖視呈現(xiàn)出越接近平面圖案 222越寬的下部變寬的形狀。即，絕緣體23的與平面圖案222平行的方向的寬度尺寸越靠平面圖案222側(cè)越大。具體來(lái)說(shuō)，絕緣體23成為三部分結(jié)構(gòu)，具有覆蓋平面圖案222的表面而使磁敏線(xiàn)21和平面圖案222絕緣的平面絕緣部231 ；介于平面絕緣部231與磁敏線(xiàn)21 之間而隔著平面圖案222將磁敏線(xiàn)21固定在絕緣涂層5上的線(xiàn)固定部232 ；介于磁敏線(xiàn)21 與立體圖案221之間并使兩者間絕緣的立體絕緣部233。至少線(xiàn)固定部232使液狀樹(shù)脂固化而形成。平面絕緣部231在線(xiàn)固定部232的形成前形成與線(xiàn)固定部232分體形成的膜狀。立體絕緣部233也形成與線(xiàn)固定部232分體形
9成的膜狀。磁敏線(xiàn)21由零磁致伸縮的非晶絲構(gòu)成。磁敏線(xiàn)21的兩端與用于施加脈沖電流的電極251連接。檢測(cè)線(xiàn)圈22與電極252連接，該電極252用于檢測(cè)根據(jù)外部磁場(chǎng)進(jìn)行變化的電壓。圖2中示出一例的端子配置對(duì)應(yīng)于硅基板4上的集成電路41。各MI元件2的各端子和硅基板4上的集成電路41的各端子通過(guò)設(shè)置在絕緣涂層5上的端子孔(未圖示) 而電連接。在本實(shí)施例中，設(shè)磁敏線(xiàn)21的直徑為20μπι，長(zhǎng)度為0. 6mm，檢測(cè)線(xiàn)圈22的匝數(shù)為15圈。(2)該MI元件2直接配置在絕緣涂層5上。因此與將非晶磁敏線(xiàn)收納在載置的基板的槽中的公知的槽型結(jié)構(gòu)的MI元件(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)相比，MI元件2大幅度地減少安裝時(shí)的Z軸方向的高度，有助于Z軸方向的小型化?！打?qū)動(dòng)電路〉(1)使用了上述的MI元件2的MI傳感器電路8 (驅(qū)動(dòng)電路)如圖4所示。MI傳感器電路8具有裝入集成電路41的脈沖振蕩電路81及信號(hào)處理電路82。信號(hào)處理電路 82由采樣時(shí)間調(diào)整電路821、模擬開(kāi)關(guān)822、放大器823構(gòu)成。該MI傳感器電路8如下所述進(jìn)行動(dòng)作。由脈沖振蕩電路81產(chǎn)生的約200MHz程度的高頻的脈沖電流向MI元件2中的磁敏線(xiàn)21供給。若如此，則通過(guò)脈沖電流而在磁敏線(xiàn)21的線(xiàn)圓周方向產(chǎn)生的磁場(chǎng)和外部磁場(chǎng)起作用，在檢測(cè)線(xiàn)圈22產(chǎn)生與該外部磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)的電壓。需要說(shuō)明的是，在此所說(shuō)的頻率是求出圖5A所示的脈沖電流波形10的脈沖的“上升沿”或“下降沿”的時(shí)間At，并將該At 如圖5B所示對(duì)應(yīng)于4分之1周期而求出。接著，通過(guò)采樣時(shí)間調(diào)整電路821，在上述脈沖電流上升后，在規(guī)定的時(shí)間，對(duì)模擬開(kāi)關(guān)822進(jìn)行短時(shí)間開(kāi)關(guān)(接通一切斷)。由此，模擬開(kāi)關(guān)822對(duì)在檢測(cè)線(xiàn)圈22產(chǎn)生的外部磁場(chǎng)所對(duì)應(yīng)的電壓進(jìn)行采樣。采樣電壓被放大器823放大而輸出。在截?cái)嗝}沖電流時(shí) (脈沖電流下降時(shí))也同樣地進(jìn)行處理。并不局限于該結(jié)構(gòu)例，在其他的公知的MI傳感器所使用的電子電路中也能夠得到同樣的效果。(2)三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置1的驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置1的驅(qū)動(dòng)電路包括與四個(gè)MI元件2 (第一 X軸用MI元件2X1、第二 X軸用MI元件2X2、第一 Y軸用MI 元件2Y1及第二 Y軸用MI元件Τ 2~)分別對(duì)應(yīng)的四個(gè)MI傳感器電路8 (第一 X軸用MI傳感器電路《(1、第二 X軸用MI傳感器電路《(2、第一 Y軸用MI傳感器電路8Y1及第二 Y軸用MI傳感器電路8Y》、以及運(yùn)算單元9。各MI傳感器電路8分別由脈沖振蕩電路81和信號(hào)處理電路82構(gòu)成。需要說(shuō)明的是，也可以?xún)H使用各MI傳感器電路8中的一個(gè)(例如圖6的最上方所示的脈沖振蕩電路 81及信號(hào)處理電路82的一組)作為驅(qū)動(dòng)電路。此時(shí)，也可以通過(guò)分時(shí)開(kāi)關(guān)對(duì)該一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行分時(shí)并檢測(cè)各MI元件2的電壓?！创艌?chǎng)的檢測(cè)〉(1)在本實(shí)施例中所說(shuō)的“外部磁場(chǎng)”是指MI元件應(yīng)測(cè)定的位置的環(huán)境磁場(chǎng)。在外部磁場(chǎng)中放置三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置1時(shí)，由于軟磁性體3 (參照?qǐng)D1)，在包含各磁敏線(xiàn)21的周?chē)渫獠看艌?chǎng)的磁場(chǎng)分布進(jìn)行變化。在各MI元件2測(cè)定的磁場(chǎng)的意思下，將該磁場(chǎng)作為“測(cè)定磁場(chǎng)”。
(2)通過(guò)軟磁性體3而變化的測(cè)定磁場(chǎng)作用于第一 X軸用MI元件2X1時(shí)，向第一 X 軸用MI傳感器電路《(1的輸出端子輸出檢測(cè)電壓VX1。同樣地，測(cè)定磁場(chǎng)作用于第二 X軸用MI元件2X2時(shí)，向第二 X軸用MI傳感器電路8X2的輸出端子輸出檢測(cè)電壓VX2，測(cè)定磁場(chǎng)作用于第一 Y軸用MI元件2Y1時(shí)，向第一 Y軸用MI傳感器電路8Y1的輸出端子輸出檢測(cè)電壓VYl，測(cè)定磁場(chǎng)作用于第二 Y軸用MI元件2Y2時(shí)，向第二 Y軸用MI傳感器電路8Y2 的輸出端子輸出檢測(cè)電壓VY2。運(yùn)算單元9接受來(lái)自上述各MI傳感器2的檢測(cè)電壓￥乂1、￥乂2、￥￥1、￥￥2，按照下述的運(yùn)算式([數(shù)學(xué)式1])進(jìn)行運(yùn)算，輸出與外部磁場(chǎng)的X、Y、Z軸方向分量對(duì)應(yīng)的輸出電壓 DX、DY、DZ。如此，根據(jù)本實(shí)施例的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置1，不用設(shè)置將磁敏線(xiàn)垂直配置在基板上的MI元件(所謂的Z軸元件)，而能夠測(cè)定Z軸方向的磁場(chǎng)。即，能夠?qū)崿F(xiàn)Z軸方向的小型化并進(jìn)行三維的磁場(chǎng)檢測(cè)。而且在本實(shí)施例的情況下，將一直以來(lái)載置在集成電路的側(cè)方的MI元件層疊在集成電路上。因此，即使在與基板平行的方向(X軸方向、Y軸方向)上也能夠?qū)崿F(xiàn)三維磁檢測(cè)裝置的小型化。(3)對(duì)外部磁場(chǎng)H作用時(shí)的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置1的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。作為代表例，在圖IA的A-A向剖視圖上包含軟磁性體3及三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置1的周?chē)拇帕€(xiàn)如圖7所示。首先在由與硅基板4平行的一個(gè)軸即X軸和與硅基板4垂直的軸即Z軸所構(gòu)成的Z-X 平面內(nèi)進(jìn)行考慮。設(shè)想不具有Y軸方向分量的外部磁場(chǎng)H時(shí)，該磁場(chǎng)H如圖7A所示，可以向量分解成X軸方向分量Hx和Z軸方向分量Hz。<X軸方向分量Hx>(1)首先考慮外部磁場(chǎng)的X軸方向分量Hx。使用圖7B來(lái)討論MI元件2X1、2X2的磁敏線(xiàn)21xl、21x2、及與軟磁性體3之間的X軸方向分量Hx的行為。在沒(méi)有軟磁性體3的情況下，外部磁場(chǎng)的X軸方向分量Hx與感磁方向即磁敏線(xiàn) 21xl、21x2的軸向(第一軸向)一致，因此通過(guò)它們直接進(jìn)行檢測(cè)。在本實(shí)施例中，X軸方向分量Hx向軟磁性體3集磁。因此，X軸方向分量Hx在磁敏線(xiàn)21x1中稍向Z軸下方傾斜，在磁敏線(xiàn)21x2中稍向Z軸上方傾斜。設(shè)在上述磁敏體內(nèi)傾斜的磁向量分別為Hx 1，、Hx2，。在此，MI元件2X1、2X2能夠感應(yīng)的磁場(chǎng)僅是磁向量Hx 1，、 Hx2'的向X軸方向(磁敏線(xiàn)21x1和磁敏線(xiàn)21x2的軸線(xiàn)方向)的投影分量。因此，通過(guò)檢測(cè)線(xiàn)圈22xl、2h2(未圖示)僅檢測(cè)出傾斜的磁向量Ηχ1’、Ηχ2’的向X軸方向的投影分量。 然后，MI傳感器電路》(1、《(2(參照?qǐng)D6)輸出與該X軸方向分量Hx對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電壓VX1、 VX2。在此，磁向量Ηχ1’、Ηχ2’具有關(guān)于Z軸方向極性不同的投影分量。然而，這些分量原本是MI元件2Χ1、2Χ2的非感磁方向的正交分量，因此未檢測(cè)出。而且，X軸方向分量Hx 相對(duì)于MI元件2Υ1、2Υ2的磁敏線(xiàn)21yl、21y2也垂直，因此未產(chǎn)生檢測(cè)電壓VY1、VY2。(2)基于上述情況，與X軸方向分量Hx對(duì)應(yīng)的輸出電壓DX、DY、DZ根據(jù)下述的運(yùn)算式([數(shù)學(xué)式1])如下所述求出。像運(yùn)算式的第一式那樣，輸出電壓DX可以對(duì)檢測(cè)電壓VXl、VX2的算術(shù)平均值附加系數(shù)而求出。在此，檢測(cè)電壓VX1、VX2是與外部磁場(chǎng)的X軸方向分量Hx對(duì)應(yīng)的電壓，理論上為相同值且極性也相同。
上述的內(nèi)容在設(shè)想為不具有X軸方向分量的外部磁場(chǎng)H時(shí)的Z-Y平面上也成立。 因此，輸出電壓DY如運(yùn)算式的第二式所述。正如在此討論那樣，在設(shè)想為沒(méi)有Y軸方向分量的外部磁場(chǎng)H的磁場(chǎng)環(huán)境下，如上所述，不產(chǎn)生檢測(cè)電壓VY1、VY2，因此輸出電壓DY成為 O0輸出電壓DZ可以通過(guò)運(yùn)算式的第三式求出。第三式中的檢測(cè)電壓VX1、VX2是與 X軸方向分量Hx對(duì)應(yīng)的電壓，理論上為同值且極性也相同。在第三式中的第一項(xiàng)中對(duì)兩者進(jìn)行減法運(yùn)算，從而與外部磁場(chǎng)X軸方向分量有關(guān)的電壓相抵消。此外，第三式中的第二項(xiàng)的檢測(cè)電壓VY1、VY2不產(chǎn)生。因此輸出電壓DZ成為0。由此，根據(jù)運(yùn)算式的第三式，輸出電壓DZ在沒(méi)有Z軸方向分量的外部磁場(chǎng)時(shí)一致而成為0。<Z軸方向分量Hz>(1)接下來(lái)考慮外部磁場(chǎng)的Z軸方向分量Hz。使用圖7C來(lái)討論MI元件2X1、2X2 的磁敏線(xiàn)21xl、21x2、及與軟磁性體3之間的Z軸方向分量Hz的行為。在沒(méi)有軟磁性體3的情況下，外部磁場(chǎng)的Z軸方向分量Hz僅成為磁敏線(xiàn)21x1、 21x2的垂直方向分量，因此它們完全未被檢測(cè)出來(lái)。像本實(shí)施例那樣具有軟磁性體3時(shí)，與Z軸方向分量Hz相當(dāng)?shù)拇艌?chǎng)向軟磁性體3 集磁后，從軟磁性體3的表面31向圖上方(Z軸正方向)呈放射狀地?cái)U(kuò)散。因此如圖7C的剖切面所示，磁場(chǎng)的方向向X軸方向傾斜。設(shè)該磁場(chǎng)通過(guò)磁敏線(xiàn)21xl、21x2內(nèi)的傾斜的磁向量為 Hzl，、Hz2，。在此，磁敏線(xiàn)21xl、21x2能夠感應(yīng)的磁場(chǎng)僅是磁向量Ηζ1’、Ηζ2’的向X軸方向的投影分量。該投影分量通過(guò)檢測(cè)線(xiàn)圈22xl、2h2(未圖示)檢測(cè)出。然后，MI傳感器電路 8X1,8X2輸出與該Z軸方向分量Hz對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電壓VX1、VX2。此外，上述投影分量的絕對(duì)值相同而極性相反。需要說(shuō)明的是，磁向量Ηζ1’、Ηζ2’的Z軸方向的投影分量原本不是MI 元件2X1、2X2的感磁方向，因此未被檢測(cè)出。而且，Z軸方向分量Hz在Z-Y平面上也形成同樣的磁場(chǎng)分布。因此，MI傳感器電路8Υ1、8Υ2與檢測(cè)電壓VX1、VX2同樣地輸出與磁場(chǎng)Z軸方向分量Hz對(duì)應(yīng)的檢測(cè)電壓VYl、 VY2。(2)基于上述情況，與Z軸方向分量Hz對(duì)應(yīng)的輸出電壓DX、DY、DZ與X軸方向分量Hx的情況同樣地根據(jù)下述的運(yùn)算式([數(shù)學(xué)式1])求出。檢測(cè)電壓VXl、VX2是與外部磁場(chǎng)的Z軸方向分量Hz對(duì)應(yīng)的電壓，理論上為相同值而極性相反。若對(duì)它們進(jìn)行加法運(yùn)算則相抵消而成為0。由此，根據(jù)下述的運(yùn)算式的第一式，輸出電壓DX在沒(méi)有X軸方向分量的外部磁場(chǎng)時(shí)一致而成為0。檢測(cè)電壓VYl、VY2是與外部磁場(chǎng)的Z軸方向分量Hz對(duì)應(yīng)的電壓，理論上為相同值而極性相反。對(duì)它們進(jìn)行加法運(yùn)算后相抵消而成為0。由此，根據(jù)下述的運(yùn)算式的第二式， 輸出電壓DY在沒(méi)有Y軸方向分量的外部磁場(chǎng)時(shí)一致而成為0。輸出電壓DZ可以根據(jù)下述的運(yùn)算式的第三式，在對(duì)檢測(cè)電壓VXl、VX2與檢測(cè)電壓VYl、VY2進(jìn)行減法運(yùn)算后，進(jìn)行平均并附加系數(shù)從而求出。如此不使用Z軸方向的MI元件或MI傳感器，能夠輸出與Z軸方向磁場(chǎng)分量Hz對(duì)應(yīng)的電壓。〈外部磁場(chǎng)H>此外，外部磁場(chǎng)H是X軸方向磁場(chǎng)分量Hx與Z軸方向磁場(chǎng)分量Hz的向量和。而且Z-X平面上的外部磁場(chǎng)的討論對(duì)于Z-Y平面上的外部磁場(chǎng)的討論也妥當(dāng)。結(jié)果是，與外部磁場(chǎng)H對(duì)應(yīng)的輸出電壓作為各輸出電壓的和或差而求出，通過(guò)本實(shí)施例能夠檢測(cè)出三維的磁性。需要說(shuō)明的是，通過(guò)[數(shù)學(xué)式1]那樣的簡(jiǎn)單的運(yùn)算式能夠求出輸出電壓DX、DY、 DZ是因?yàn)?，將一?duì)X軸用MI元件2X和一對(duì)Y軸用MI元件2Y配置在正交的軸線(xiàn)上，并將這些MI元件2和軟磁性體3對(duì)稱(chēng)地配置。不過(guò)，外部磁場(chǎng)的Z軸方向分量Hz的向X軸方向及Y軸方向的投影分量只要未進(jìn)行成為零那樣的軟磁性體的配置，就同樣地?zé)o需使用特定軸向的MI元件或MI傳感器，而能夠得到與該軸向磁場(chǎng)分量對(duì)應(yīng)的輸出電壓。需要說(shuō)明的是，軟磁性體與MI元件的配置為非對(duì)稱(chēng)時(shí)，或MI元件間的配置為非對(duì)稱(chēng)時(shí)，通過(guò)使用對(duì)檢測(cè)電壓附加了其他系數(shù)或添加了校正項(xiàng)的運(yùn)算式，能夠得到與外部磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)的各輸出電壓。這種情況下能夠使用的運(yùn)算式的一例如下述的[數(shù)學(xué)式2]所示。需要說(shuō)明的是，[數(shù)學(xué)式2]中的各α、β、γ是系數(shù)。[實(shí)施例2]將MI元件2的配置從三維磁檢測(cè)裝置1 (圖1)變更后的三維磁檢測(cè)裝置20的俯視圖如圖8所示。需要說(shuō)明的是，對(duì)于與已述的三維磁檢測(cè)裝置同樣的部件，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，附加相同標(biāo)號(hào)表示(以下也同樣)。在三維磁檢測(cè)裝置20中，在正方形的硅基板4上的與其各邊成45度的對(duì)角線(xiàn)上配置MI元件2。如此配置MI元件2時(shí)，對(duì)于相同尺寸的基板，能較長(zhǎng)地取得MI元件的長(zhǎng)度。即，能夠增大磁敏體(非晶絲等)的長(zhǎng)度和檢測(cè)線(xiàn)圈的匝數(shù)，提高輸出電壓。[實(shí)施例3]將在Z軸方向上比軟磁性體3短的軟磁性體33配置在與軟磁性體3不同的位置上的三維磁檢測(cè)裝置30的剖視圖如圖9所示。即，在三維磁檢測(cè)裝置30中，不將短的軟磁性體33埋入硅基板34，而載置在絕緣涂層5上。由此，不需要向硅基板34的孔加工等。 而且，還能夠?qū)⒐杌?4上的電子電路的集成度提高與該孔的尺寸相當(dāng)?shù)牧?。需要說(shuō)明的是，俯視的配置與三維磁檢測(cè)裝置1同樣設(shè)為硅基板4的中央。[實(shí)施例4]將軟磁性體33配置在硅基板34的相反側(cè)(背面?zhèn)?的三維磁檢測(cè)裝置40的剖視圖如圖10所示。這種情況下，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整軟磁性體33的尺寸等，也能起到與三維磁檢測(cè)裝置30同樣的效果。[實(shí)施例5]不將軟磁性體3的全部埋入硅基板M中，而使其一部分從硅基板M及絕緣涂層 55突出的三維磁檢測(cè)裝置50的剖視圖如圖11所示。而且在三維磁檢測(cè)裝置50中，該軟磁性體3的頭部與MI元件2的上部對(duì)齊在相同高度。由此，三維磁檢測(cè)裝置50不向Z軸方向突出，而能實(shí)現(xiàn)Z軸方向的薄型化和小型化。[實(shí)施例6]將三維磁檢測(cè)裝置30的軟磁性體33變更為圍繞硅基板34的四方的方形環(huán)狀的軟磁性體63后的三維磁檢測(cè)裝置60的俯視圖如圖12Α所示，其剖視圖如圖12Β所示。根據(jù)該三維磁檢測(cè)裝置60，能實(shí)現(xiàn)Z軸方向的縮短化并實(shí)現(xiàn)軟磁性體63的體積的增大。[實(shí)施例7]
三維磁檢測(cè)裝置70的剖視圖如圖13所示。三維磁檢測(cè)裝置70具有娃基板M ； 形成在硅基板M上的MI元件2的驅(qū)動(dòng)電路即集成電路層51 (電路層)；覆蓋該集成電路層51的絕緣涂層55 ；利用絕緣樹(shù)脂79平坦?fàn)畹馗采w載置在絕緣涂層55上的MI元件2而成的磁敏層71 ；具備層疊在磁敏層71上的與MI元件2不同的檢測(cè)元件的檢測(cè)層72 ；層疊在檢測(cè)層72上的檢測(cè)元件的驅(qū)動(dòng)電路即集成電路層73。各層疊間的導(dǎo)通適當(dāng)?shù)赝ㄟ^(guò)通孔 (via hole)或貫通孔(through hole)等端子孔(未圖示)進(jìn)行。圖13中表示了僅將各層層疊在硅基板M的單面?zhèn)鹊那闆r，但各層也可以層疊在硅基板M的兩面?zhèn)取z測(cè)層72具體而言由例如與MI元件2不同的構(gòu)成磁傳感器(三維磁傳感器、二維磁傳感器等)、方位傳感器、加速度傳感器、溫度傳感器、包含磁陀螺儀的陀螺儀傳感器等的檢測(cè)元件形成。圖13僅示出了 1組檢測(cè)層72和集成電路層73，但此外還可以層疊多種多樣的檢測(cè)層。通過(guò)此種層疊結(jié)構(gòu)，三維磁檢測(cè)裝置70成為復(fù)合傳感器體。需要說(shuō)明的是，除了如上所述各層沿一軸向(所謂的Z軸方向)層疊的情況之外， 若檢測(cè)裝置(傳感器)的平面的空間存在富余，則也可以將與各層相當(dāng)?shù)碾娐愤m當(dāng)組合，并列配置在同層中。這種情況下，各電路間的導(dǎo)通通過(guò)同層內(nèi)的配線(xiàn)圖案等進(jìn)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)傳感器集成體的薄型化，從而優(yōu)選。若平面的空間不富余，則優(yōu)選將多層層疊。[實(shí)施例8]具有覆蓋載置在硅基板34上的MI元件2的由絕緣樹(shù)脂構(gòu)成的平坦?fàn)畹慕^緣層 89，且在該絕緣層89上的中央配置有軟磁性體33的三維磁檢測(cè)裝置80的剖視圖如圖14 所示。與絕緣層89接合的軟磁性體33的端面外周緣部(角部)接近各MI元件2的端部。 由此，軟磁性體33的延伸軸向(Z軸方向)的外部磁場(chǎng)向MI元件2的延伸方向(X軸方向、 Y軸方向)較大地變向，能夠基于MI元件2高效地檢測(cè)。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的三維磁場(chǎng)檢測(cè)裝置能夠使用于例如電子羅盤(pán)、磁陀螺儀等需要進(jìn)行三維地磁測(cè)定的設(shè)備、旋轉(zhuǎn)傳感器等所有的磁傳感器。尤其是本發(fā)明的三維磁檢測(cè)裝置適合于以手機(jī)為代表的便攜式終端等那樣需要在與載置的基板垂直的方向(所謂的Z軸方向)上進(jìn)行小型化/薄型化的裝置。[數(shù)學(xué)式1]
州 ￥X1+VX2DX =X -~-‘2…I—DYDZ[數(shù)學(xué)式2]DX= α JXl + α 2VX2DY = β3νΥ1+β4νΥ2DZ = γ 2VX2- γ JXl+γ 4VY2_ γ 3VY1
1權(quán)利要求
1.一種磁檢測(cè)裝置，其特征在于，具備至少一對(duì)第一磁敏體，該第一磁敏體由沿第一軸向延伸的軟磁性材料構(gòu)成且對(duì)該第一軸向的外部磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)；由軟磁性材料構(gòu)成的磁場(chǎng)變向體，將與該第一軸向不同的其他軸向的外部磁場(chǎng)向具有該第一軸向的分量的測(cè)定磁場(chǎng)變向而能夠由至少一對(duì)所述第一磁敏體進(jìn)行感應(yīng)， 通過(guò)該第一磁敏體能檢測(cè)該其他軸向的外部磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁檢測(cè)裝置，其中， 所述一對(duì)第一磁敏體都配置在所述第一軸線(xiàn)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁檢測(cè)裝置，其中， 所述一對(duì)第一磁敏體關(guān)于特定點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱(chēng)地存在， 所述磁場(chǎng)變向體關(guān)于該特定點(diǎn)呈點(diǎn)對(duì)稱(chēng)地存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的磁檢測(cè)裝置，具有 配置有所述第一磁敏體的磁敏層；配置有該第一磁敏體的驅(qū)動(dòng)電路的電路層，使該磁敏層和該電路層層疊，該第一磁敏體和該驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)該磁敏層與該電路層的疊層間而電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁檢測(cè)裝置，其中，還具有至少一個(gè)以上的檢測(cè)層，該檢測(cè)層配置有與所述一對(duì)第一磁敏體不同的檢測(cè)元件，該檢測(cè)層層疊在所述磁敏層或所述電路層上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的磁檢測(cè)裝置，其中，還具備至少一對(duì)第二磁敏體，該第二磁敏體由沿第二軸向延伸的軟磁性材料構(gòu)成且對(duì)該第二軸向的外部磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)，所述磁場(chǎng)變向體將與所述第一軸向及該第二軸向不同的其他軸向的外部磁場(chǎng)向具有該第一軸向的分量及/或該第二軸向的分量的測(cè)定磁場(chǎng)變向而能夠由至少一對(duì)所述第一磁敏體及/或所述第二磁敏體進(jìn)行感應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明的磁檢測(cè)裝置的特征在于，具備至少一對(duì)第一磁敏體，該第一磁敏體由沿第一軸向延伸的軟磁性材料構(gòu)成且對(duì)第一軸向的外部磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)；由軟磁性材料構(gòu)成的磁場(chǎng)變向體，將與第一軸向不同的其他軸向的外部磁場(chǎng)向具有第一軸向的分量的測(cè)定磁場(chǎng)變向而能夠由至少一對(duì)第一磁敏體進(jìn)行感應(yīng)。根據(jù)該磁檢測(cè)裝置，還能通過(guò)第一磁敏體檢測(cè)其他軸向的外部磁場(chǎng)。其結(jié)果是，能夠進(jìn)行高精度的磁檢測(cè)，并且省略在其他軸向上變長(zhǎng)的磁敏體而實(shí)現(xiàn)磁檢測(cè)裝置的小型化或薄型化。
文檔編號(hào)H01L43/00GK102356328SQ20108001240
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者下出晃廣, 加藤誠(chéng)之, 山本道治, 本藏義信, 濱田典彥 申請(qǐng)人:愛(ài)知制鋼株式會(huì)社