磁传感器的制造方法_2

文档序号:9825469阅读:来源:国知局
下步骤:产生水平磁场成分的步骤;由上述磁感应部检测与上述水平磁场成分相关的垂直磁场成分的步骤;根据来自上述磁感应部的磁通密度来运算灵敏度的步骤;产生上述垂直磁场成分的步骤;由上述磁感应部检测上述垂直磁场成分的步骤;以及根据来自上述磁感应部的磁通密度来运算灵敏度的步骤。
[0038]另外,其特征在于,上述运算灵敏度的步骤具有以下步骤:由轴成分分解部将来自上述磁传感器的磁场强度信息分解为每个轴成分的步骤;由灵敏度判断部将来自上述轴成分分解部的磁场强度信息的各轴成分与规定的基准值进行比较来判断灵敏度的步骤;以及由灵敏度校正部根据来自上述灵敏度判断部的灵敏度信息来进行灵敏度校正的步骤。
[0039]另外,其特征在于,该灵敏度测量方法具有由传感器诊断部根据来自上述灵敏度判断部的灵敏度信息来对上述磁传感器的灵敏度是否良好进行自诊断的步骤。
[0040]根据本发明磁传感器,成为以下结构。也就是说具备相互分离地设置了多个霍尔元件的半导体基板和设置在该半导体基板上的磁性体。在多个霍尔元件之间的区域内并且在霍尔元件与磁性体之间设置有在垂直于磁感应部的磁感应方向的方向上产生水平磁场成分的水平磁场产生单元。由设置在磁性体端部区域的霍尔元件来检测由该水平磁场产生单元产生的水平磁场成分。并且,在多个霍尔元件的各霍尔元件附近设置有产生平行于磁感应部的磁感应方向的垂直磁场成分的垂直磁场产生单元。由霍尔元件来检测由该垂直磁场产生单元产生的垂直磁场成分。由此,能够测量磁传感器对垂直方向磁场的灵敏度和对水平方向磁场的灵敏度。
[0041]并且,能够具有如下功能:对于磁传感器的相互正交的三轴方向的灵敏度,校正因霍尔元件形成时、磁性体形成时的工艺依赖性偏差或集成电路所具有的灵敏度偏差而产生的灵敏度偏移量。
[0042]另外,这种磁传感器具备根据来自磁传感器的多个磁感应部的与各轴相关的磁场强度信息来运算灵敏度的灵敏度运算部,因此能够对灵敏度偏移进行灵敏度自校正,并且能够通过磁传感器的灵敏度是否良好的判断进行自诊断。
【附图说明】
[0043]图1是用于说明以往的磁传感器的结构图。
[0044]图2是用于说明以往的霍尔传感器的灵敏度校正的结构图。
[0045]图3是表示本发明所涉及的磁传感器中的霍尔元件周边的磁通分布的图。
[0046]图4A是表示本发明的具有灵敏度测量功能的磁传感器的一个实施例的俯视图。
[0047]图4B是表示本发明的具有灵敏度测量功能的磁传感器的一个实施例的截面图。
[0048]图5A是表示本发明所涉及的磁传感器的由水平方向磁场产生用线圈产生水平磁场成分的状态的示意图的俯视图。
[0049]图5B是表示本发明所涉及的磁传感器的由水平方向磁场产生用线圈产生水平磁场成分的状态的示意图的截面图。
[0050]图6A是表示本发明所涉及的磁传感器的由垂直方向磁场产生用线圈产生垂直磁场成分的状态的示意图的俯视图。
[0051]图6B是表示本发明所涉及的磁传感器的由垂直方向磁场产生用线圈产生垂直磁场成分的状态的示意图的截面图。
[0052]图7是本发明所涉及的磁传感器的灵敏度测量装置的结构图。
[0053]图8A是表示用于说明本发明所涉及的磁传感器的灵敏度测量装置中的灵敏度测量方法的流程图。
[0054]图SB是表示用于说明本发明所涉及的磁传感器的灵敏度测量装置中的灵敏度测量方法的流程图。
[0055]图9是表示在将聚磁板的厚度作为参数而进行改变的情况下的、磁感应面中的磁通密度(T)(绝对值)相对于霍尔元件与聚磁板底面间距离(μπι)的关系的图,示出灵敏度自诊断时的平面状螺旋型线圈的例子。
[0056]图10是表示在将霍尔元件(He)与聚磁板(磁性体;Mc)底面间距离作为参数而进行改变的情况下的、聚磁板的厚度Τ(μ??)与磁感应面中的磁通密度(T)(绝对值)之间关系的图,示出灵敏度自诊断时的平面状螺旋型线圈的例子。
[0057]图11是表示与图9对应的相对变化的图。
[0058]图12是表示与图1O对应的相对变化的图。
[0059]图13是表示在将聚磁板的厚度作为参数而进行改变的情况下的、磁感应面中的磁通密度(T)(绝对值)相对于霍尔元件与聚磁板底面间距离(μπι)的关系的图,示出灵敏度自诊断时的环型线圈的例子。
[0060]图14是表示在将霍尔元件(He)与聚磁板(磁性体;Mc)底面间距离作为参数而进行改变的情况下的、聚磁板的厚度Τ(μπι)与磁感应面中的磁通密度(T)(绝对值)之间的关系的图,示出灵敏度自诊断时的环型线圈的例子。
[0061]图15是表示与图13相对应地、按照每个参数从基准位置看时的相对变化的图。
[0062]图16是表示与图14相对应地、按照每个参数从基准位置看时的相对变化的图。
【具体实施方式】
[0063]下面参照【附图说明】本发明的实施例。
[0064]在下面的实施例中,作为磁感应部例示出霍尔元件来进行说明,但是本发明不限于霍尔元件,只要是能够检测相对于磁性体垂直方向的磁场的磁感应部,就都能够应用(磁阻元件、其它)。
[0065]图3是表示本发明的磁传感器中霍尔元件周边的磁通分布的图。图中实线所示的曲线示出取决于磁性体的聚磁功能的水平-垂直磁变换特性。在半导体基板13的端部分别示出峰值,向中心具有平缓的倾斜。此外,图中附图标记14a、14b表示霍尔元件,15表示磁性体。
[0066]在此,能够根据磁传感器的用途来选择霍尔元件的最佳配置位置。例如,在使水平方向和垂直方向的磁场灵敏度比一致的情况下,比起将霍尔元件放置为靠近端部,将霍尔元件放置于稍微靠近磁性体中央的位置上较好。例如,在使水平方向磁场灵敏度尽可能大的情况下,将霍尔元件配置在磁性体端部较好。
[0067]此外,在磁感应部被配置为离开磁性体端部而更靠中央的情况下,最好环型线圈也配置在磁感应部的正上/正下方附近。
[0068]图4A以及图4B是表示本发明的具有灵敏度测量功能的磁传感器的一个实施例的结构图,图4A是俯视图,图4B是截面图。图中附图标记21a、21b表示X轴霍尔元件,21c、21d表示Y轴霍尔元件,22表示磁性体(聚磁板;圆板),23表示水平方向磁场产生用线圈,24a至24d表不垂直方向磁场产生用线圈。
[0069]在本发明中,磁传感器为如下结构。多个霍尔元件21a、21b(X轴霍尔元件)以及21c、21d(Y轴霍尔元件)被相隔地设置在半导体基板上(未图示),在该半导体基板上覆盖各霍尔元件地设置有具有聚磁功能的磁性体22。
[0070]如已在专利文献I以及专利文献2中公开的那样,霍尔元件21a至21d通过与具有聚磁功能的磁性体22组合而具有三个坐标轴或者两个坐标轴相互正交的两轴坐标系或者三轴坐标系、即相互正交的两轴或者三轴的检测轴。
[0071]另外,在本发明中,在多个霍尔元件间的区域内并且在霍尔元件21a至21d与磁性体22之间,设置有在垂直于磁感应部的磁感应方向的方向上产生水平磁场成分的用于灵敏度测量的水平磁场产生用线圈23。其构成为由设置在磁性体22端部区域的霍尔元件21a至21d来检测由该水平方向磁场产生用线圈23产生的水平磁场成分。
[0072]如图5B所示,在磁性体端部附近产生与水平磁场成分相关的垂直磁场成分,由霍尔元件来检测该垂直磁场成分,由此进行水平磁场成分的检测。
[0073]另外,霍尔元件21a至21d与水平方向磁场产生用线圈23构成为配置在磁性体22的相同侧。另外,水平方向磁场产生用线圈23最好是平面状的螺旋型线圈,但是也考虑其外形为圆形、八角形、四角形等各种形状。另外,其大小、匝数也能够根据所产生的磁场的效率、聚磁板的直径以及霍尔元件的配置等进行各种选择。
[0074]水平方向磁场产生用线圈23能够在通常的IC工艺中使用金属布线层来制作。在这种情况下,能够结合所需的磁场产生量和线圈效率来选择是使用金属的离基板近的层还是远的层,或者是利用多个布线层。
[0075]另外,在多个霍尔元件21a至21d的各个附近设置有在与上述磁感应部的磁感应方向平行的方向上产生垂直磁场成分的垂直方向磁场产生用线圈24a至24d。构成为由设置在磁性体22端部区域上的霍尔元件21a至21d来检测由该垂直方向磁场产生用线圈24a至24d所产生的垂直磁场成分。
[0076]因而,霍尔元件21a至21d兼备由水平方向磁场产生用线圈23所产生的水平磁场成分的检测和由垂直方向磁场产生用线圈24a至24d所产生的垂直磁场成分的检测。
[0077]另外,垂直方向磁场产生用线圈24a至24d构成为被配置在磁性体22的端部区域,配置在基板上的与水平方向磁场产生用线圈23相同的平面侧并且在霍尔元件21a至21d的正上方。
[0078]另外,垂直方向磁场产生用线圈24a至24d还能够配置在磁性体22的端部区域,配置在与水平方向磁场产生用线圈23不同的平面上并且在霍尔元件21a至21d的正下方
[0079]该垂直方向磁场产生用线圈24a至24d最好是环型线圈,根据霍尔元件的形状、大小、数量等,
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