特許 6346922 ホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6346922

(24)【登録日】2018年6月1日

(45)【発行日】2018年6月20日

(54)【発明の名称】ホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/07 20060101AFI20180611BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20180611BHJP

   H01L 43/06 20060101ALI20180611BHJP

【ＦＩ】

   G01R33/07

   G01R33/02 X

   H01L43/06 Z

   H01L43/06 A

【請求項の数】26

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2016-185237(P2016-185237)

(22)【出願日】2016年9月23日

(62)【分割の表示】特願2014-522394(P2014-522394)の分割

【原出願日】2013年5月31日

(65)【公開番号】特開2016-224071(P2016-224071A)

(43)【公開日】2016年12月28日

【審査請求日】2016年9月23日

(31)【優先権主張番号】特願2012-147709(P2012-147709)

(32)【優先日】2012年6月29日

(33)【優先権主張国】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】303046277

【氏名又は名称】旭化成エレクトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(72)【発明者】

【氏名】藤田 泰介

(72)【発明者】

【氏名】岡武 茂樹

【審査官】 永井 皓喜

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００５０５５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１８０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６３６２６１８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２００３−１４７８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３３／０７

Ｇ０１Ｒ ３３／０２

Ｇ０１Ｒ １５／２０

Ｇ０１Ｒ ３５／００

Ｈ０１Ｌ ４３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ホール起電力を発生するホール素子と、
該ホール素子のピエゾホール係数の温度特性に関する情報及びピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報を記憶するピエゾ係数温度特性記憶部と、
前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成する補正信号生成部と、
を有するホール起電力補正装置であって、
前記補正信号生成部は、
前記ホール素子のそれぞれ対向する異なる端子間の各抵抗値に応じた情報と、
前記ピエゾ係数温度特性記憶部に記憶された、前記ピエゾホール係数の温度特性に関する情報及び前記ピエゾホール係数の温度特性とは異なる特性を示す前記ピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報と、
前記ホール素子の温度情報と、
に基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための応力補正係数を生成することを特徴とするホール起電力補正装置。

【請求項2】

前記補正信号生成部は、
前記応力補正係数を算出することを特徴とする請求項１に記載のホール起電力補正装置。

【請求項3】

前記補正信号生成部は、以下の応力補正係数Ｋσ
Ｋσ＝（１＋Ｐ_１２（Ｔ）／（π_Ｌ（Ｔ）＋π_Ｔ（Ｔ））×（Ｒ_１＋Ｒ_２−２α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０）／（α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０））（Ｐ_１２（Ｔ）；ピエゾホール係数、π_Ｌ（Ｔ）；ピエゾ抵抗係数（電流に平行な成分）、π_Ｔ（Ｔ）；ピエゾ抵抗係数（電流に垂直な成分）、Ｒ_１，Ｒ_２；ホール抵抗値、α_Ｒ（Ｔ）；ホール素子の抵抗値の温度特性）、Ｒ_０；応力が０の時の基準温度におけるホール抵抗値）、
を算出することを特徴とする請求項２に記載のホール起電力補正装置。

【請求項4】

前記補正信号生成部からの補正係数に基づいて、前記ホール起電力に基づく物理量を補正するホール起電力補正部を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のホール起電力補正装置。

【請求項5】

前記ホール素子のホール起電力を測定するホール起電力測定部と、前記ホール素子のそれぞれ対向する異なる端子間の各抵抗値を測定し、該各抵抗値に応じた情報を出力するホール抵抗測定部と、前記ホール素子の環境温度を測定し、前記ホール素子の温度情報を出力する温度測定部とを備えてい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ホール起電力補正装置。

【請求項6】

前記ホール抵抗測定部と前記ホール起電力測定部と前記温度測定部とが、共有化したＡ／Ｄ変換回路を備えていることを特徴とする請求項５に記載のホール起電力補正装置。

【請求項7】

前記ホール抵抗測定部が、十字型の形状を有するホール素子のそれぞれ対向する異なる端子間の各抵抗値を測定することを特徴とする請求項５又は６に記載のホール起電力補正装置。

【請求項8】

前記温度測定部が、温度センサであることを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のホール起電力補正装置。

【請求項9】

前記補正信号生成部が、補正係数演算回路を備えていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載のホール起電力補正装置。

【請求項10】

前記ホール素子を駆動するホール駆動電流源の電流を前記補正係数演算回路からの補正係数により補正し、補正された電流で前記ホール素子を駆動することにより前記ホール起電力を補正することを特徴とする請求項９に記載のホール起電力補正装置。

【請求項11】

前記ホール起電力測定部からのホール起電力を増幅する増幅回路を設け、該増幅回路の増幅率を前記補正係数演算回路からの補正係数により補正し、補正された増幅率で前記ホール起電力を増幅することを特徴とする請求項９に記載のホール起電力補正装置。

【請求項12】

前記ホール起電力測定部の後段に応力補正回路と温度補正回路を設け、前記補正係数演算回路からの前記応力補正係数と温度補正係数とにより前記ホール起電力を補正することを特徴とする請求項９に記載のホール起電力補正装置。

【請求項13】

前記補正信号生成部は、さらに、
前記ホール素子の磁気感度の温度特性と、ホール抵抗の温度特性と、基準磁気感度と、基準ホール抵抗値とに基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載のホール起電力補正装置。

【請求項14】

ホール起電力を発生するホール素子と、
該ホール素子のピエゾホール係数の温度特性に関する情報及びピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報を記憶するピエゾ係数温度特性記憶部と、
前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成する補正信号生成部と、
を有するホール起電力補正装置におけるホール起電力補正方法であって、
前記補正信号生成部による補正信号生成ステップは、
前記ホール素子のそれぞれ対向する異なる端子間の各抵抗値に応じた情報と、
前記ピエゾ係数温度特性記憶部に記憶された、前記ピエゾホール係数の温度特性に関する情報及び前記ピエゾホール係数の温度特性とは異なる特性を示す前記ピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報と、
前記ホール素子の温度情報と、
に基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための応力補正係数を生成することを特徴とするホール起電力補正方法。

【請求項15】

前記補正信号生成ステップは、
前記応力補正係数を算出することを特徴とする請求項１４に記載のホール起電力補正方法。

【請求項16】

前記補正信号生成ステップは、以下の応力補正係数Ｋσ
Ｋσ＝（１＋Ｐ_１２（Ｔ）／（π_Ｌ（Ｔ）＋π_Ｔ（Ｔ））×（Ｒ_１＋Ｒ_２−２α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０）／（α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０））（Ｐ_１２（Ｔ）；ピエゾホール係数、π_Ｌ（Ｔ）；ピエゾ抵抗係数（電流に平行な成分）、π_Ｔ（Ｔ）；ピエゾ抵抗係数（電流に垂直な成分）、Ｒ_１，Ｒ_２；ホール抵抗値、α_Ｒ（Ｔ）；ホール素子の抵抗値の温度特性）、Ｒ_０；応力が０の時の基準温度におけるホール抵抗値）、
を算出することを特徴とする請求項１５に記載のホール起電力補正方法。

【請求項17】

前記補正信号生成部からの補正係数に基づいて、ホール起電力補正部により前記ホール起電力に基づく物理量を補正することを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれかに記載のホール起電力補正方法。

【請求項18】

前記ホール素子のホール起電力を測定するホール起電力測定ステップと、前記ホール素子のそれぞれ対向する異なる端子間の各抵抗値を測定し、該各抵抗値に応じた情報を出力するホール抵抗測定ステップと、前記ホール素子の環境温度を測定し、前記ホール素子の温度情報を出力する温度測定ステップとを有することを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれかに記載のホール起電力補正方法。

【請求項19】

前記ホール抵抗測定ステップによる各抵抗値と、前記ホール起電力測定ステップによるホール起電力と、前記温度測定ステップによる温度値とを共有化したＡ／Ｄ変換回路を用いて時分割で測定することを特徴とする請求項１８に記載のホール起電力補正方法。

【請求項20】

前記ホール抵抗測定ステップが、十字型の形状を有するホール素子のそれぞれ対向する異なる端子間の各抵抗値を測定することを特徴とする請求項１８又は１９に記載のホール起電力補正方法。

【請求項21】

前記温度測定ステップが、温度センサを用いて測定することを特徴とする請求項１８，１９又は２０に記載のホール起電力補正方法。

【請求項22】

前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、補正係数演算回路により補正係数を生成することを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれかに記載のホール起電力補正方法。

【請求項23】

前記ホール素子を駆動するホール駆動電流源の電流を前記補正係数演算回路からの補正係数により補正し、補正された電流で前記ホール素子を駆動することにより前記ホール起電力を補正することを特徴とする請求項２２に記載のホール起電力補正方法。

【請求項24】

前記ホール起電力測定ステップからのホール起電力を増幅する増幅回路を設け、該増幅回路の増幅率を前記補正係数演算回路からの補正係数により補正し、補正された増幅率で前記ホール起電力を増幅することを特徴とする請求項２２に記載のホール起電力補正方法。

【請求項25】

前記ホール起電力測定ステップによるホール起電力の測定の後段に応力補正回路と温度補正回路を設け、前記補正係数演算回路からの前記応力補正係数と温度補正係数とにより前記ホール起電力を補正することを特徴とする請求項２２に記載のホール起電力補正方法。

【請求項26】

前記補正信号生成部による補正信号生成ステップは、さらに、
前記ホール素子の磁気感度の温度特性と、ホール抵抗の温度特性と、基準磁気感度と、基準ホール抵抗値とに基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする請求項１４乃至２５のいずれかに記載のホール起電力補正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法に関し、より詳細には、ホール素子に加わる応力による影響と温度による影響を同時に補正できるようにしたホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ホール素子を内蔵した磁気センサ半導体集積回路として、電流が発生させる磁場を検出する電流センサや、磁石の回転を検出する回転角センサ、磁石の移動を検出するポジションセンサなどが知られている。
このようなホール素子の磁気感度は、温度によって変化することが知られている。そのため、高精度にホール素子の磁気感度を補正するには、温度による影響を補正する必要がある。さらに、ホール素子の磁気感度は、温度による影響だけでなく、応力によっても変化する（ピエゾホール効果）ことが知られている。

【0003】

図１は、磁気センサの半導体集積回路がパッケージ封止された断面構成図である。リードフレーム１上に、ホール素子２が組み込まれた磁気センサの半導体集積回路３があり、その周りにモールド樹脂４を設けた構造になっている。この構造では、シリコンとリードフレーム１とモールド樹脂４などの熱膨張係数が異なるため、シリコン表面上を含め各場所に応力が発生する。さらに、使用環境の温度・湿度等が変化することによって、その応力が変化する。そのため、使用環境によって磁気センサの半導体集積回路の磁気感度が変化してしまうという問題が生じていた。

【0004】

このような使用環境によって磁気センサの半導体集積回路の磁気感度が変化してしまうという問題に対して、ホール素子のオフセットの変化を用いて応力の変化を検出し、磁気感度を補正することが、例えば、特許文献１に開示されている。
さらに、ホール素子の抵抗値（ホール抵抗値）の変化を用いて応力の変化を検出し、ホール素子の駆動電流（ホール駆動電流）にフィードバックさせて磁気感度を補正することが、例えば、特許文献２に開示されている。
また、ホール素子とは別に、応力検出素子を使用して、その応力検出結果に基づいて磁気感度を補正することが、例えば、特許文献３から特許文献５及び非特許文献１に開示されている。

【0005】

また、パッケージ材料やパッケージ構造を工夫することによって、ホール素子に印加される応力を低減させるという方法も、例えば、特許文献６に開示されている。
また、ホール素子の磁気感度が温度によって変化してしまう問題に対して、ホール素子の電源電圧を制御するワンチップマイコンを備えることで、磁気感度を補正することが、例えば、特許文献７に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許第６３６２６１８号明細書（Ｂ２）

【特許文献2】米国特許第６４８３３０１号明細書（Ｂ２）

【特許文献3】米国特許第６９０６５１４号明細書（Ｂ２）

【特許文献4】米国特許第７４３７２６０号明細書（Ｂ２）

【特許文献5】米国特許第７３０２３５７号明細書（Ｂ２）

【特許文献6】特開２００８−２９２１８２号公報

【特許文献7】特開２００９−１３９２１３号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】IEEE Sensors Jouranal, Vol.,No.11, November 2007 Udo Ausserlechner, Mario Motz, Michael Holliber著

【非特許文献2】Piezo-Hall Coefficients of n-type Silicon , J. Appl. Phys., vol.64, pp.276-282,1988. B.Halg著

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明が解決しようとする課題を説明するために上述した各先行技術文献について説明する。
まず、特許文献１に示されているものは、ホール駆動電流を通電する端子対とホール素子からホール起電力を検出する端子対をチョッパークロックにしたがって選択するように設けられたチョッパースイッチの接続切替によって、ホール起電力とホール素子のオフセットを時間分割して検出することにより、ホール起電力だけでなく、ホール素子における応力に関する情報を取得する回路構成に関するものである。

【0009】

図２は、ホール素子のブリッジモデルと応力の方向を示す図で、ホール素子のオフセットと応力の関係を示している。ホール素子は、一般的にブリッジモデルを用いて説明することが出来る。このブリッジモデルにおいて、図２に示した矢印の向きに電流を流したとき、オフセット電圧は向かい合う端子間の電圧差（Ｖ_１−Ｖ_３）で表される。ブリッジ抵抗Ｒｂ_１，Ｒｂ_２，Ｒｂ_３，Ｒｂ_４は、応力σ_Ｘ，σ_Ｙによって変化し、以下の（１）式で表すことができる。

【0010】

【数1】

【0011】

π_Ｌ：電流を流す方向に平行なピエゾ抵抗係数
π_Ｔ：電流を流す方向に垂直なピエゾ抵抗係数
Ｒｂ₁₀：応力が０の時のブリッジ抵抗Ｒｂ_１の抵抗値
Ｒｂ₂₀：応力が０の時のブリッジ抵抗Ｒｂ_２の抵抗値
Ｒｂ₃₀：応力が０の時のブリッジ抵抗Ｒｂ_３の抵抗値
Ｒｂ₄₀：応力が０の時のブリッジ抵抗Ｒｂ_４の抵抗値
この（１）式を用いて、オフセット電圧（Ｖ_１−Ｖ_３）は、以下の（２）式で表すことが出来る。

【0012】

【数2】

【0013】

ここで計算を簡単にするために、以下の（３）式を用いて計算すると、オフセット電圧（Ｖ_１−Ｖ_３）は、以下の（４）式で表すことができる。

【0014】

【数3】

【0015】

【数4】

【0016】

上記（４）式から、ホール素子のオフセットを用いて、応力σ_Ｘとσ_Ｙを含んだ値を求めることが出来る。ホール起電力及びホール素子の磁気感度を、以下の（５）式に示す。ＳＩ（Ｔ，σ）は、ホール素子の磁気感度であり、温度（Ｔ）と応力（σ）に依存している。磁気感度の応力依存性を補正するには、以下の（５）式から分かるとおり、応力σ_１とσ_２の和が必要である。応力はテンソル量であり、上記（４）式から応力σ_１とσ_２の和を求めることは困難である。そのため、上述した特許文献１では、磁気感度の応力依存性を補正することは困難である。

【0017】

【数5】

【0018】

次に、上述した特許文献２の応力補正方法について図３及び図４を用いて説明する。
図３は、ホール素子の駆動例を説明するための回路構成図で、図４（ａ），（ｂ）は、２方向の電流方向に対するホール抵抗値を説明するための図である。
図３に示したホール起電力Ｖ_Ｈ及びホール素子の磁気感度を、以下の（６）式と（７）式に示す。

【0019】

【数6】

【0020】

【数7】

【0021】

ホール素子の磁気感度と同様に、ホール抵抗値も温度（Ｔ）と応力（σ）に依存しており、図４に示したホール抵抗値Ｒ_１及びＲ_２は、ピエゾ抵抗係数π_Ｌとπ_Ｔを用いて、以下の（８）式のように表すことができる。

【0022】

【数8】

【0023】

上述した特許文献２においては、ホール駆動電流を２方向のホール抵抗値の平均値に比例した値にするため、上記（８）式を用いて、

【数9】

となる。

【0024】

上記（７）及び（９）式を（６）式に代入すると、以下の（１０）式となる。

【0025】

【数10】

【0026】

上述した特許文献２においては、上記（１０）式のように、ホール駆動電流を２方向のホール抵抗値に比例させることで、応力による影響を補正しているが、（１０）式が一定となるには、以下の（１１）式及び（１２）式が成り立つ必要がある。

【0027】

【数11】

【0028】

【数12】

【0029】

上述した特許文献２では、温度センサがないため、上記（１１）式の温度依存性を、ホール駆動電流の温度特性として持つ必要があるが、高次の係数を持つ関数となり非常に難しく、精度の確保が難しい。

【0030】

さらに、上記（１２）式については、上述した特許文献２にも記載されているように、

【数13】

を前提にしているが、実際には室温においても−Ｐ_１２≒π_Ｌ＋π_Ｔであり、温度が変化することでも上記（１３）式の関係は成立しない。

【0031】

図５は、上記（１２）式の左辺の計算結果を示す図である。この図５から分かるとおり、α_ＰＲ（σ），α_ＰＨ（σ）の絶対値が小さいときは、（１２）式の左辺が１に近い値となるが、α_ＰＲ（σ），α_ＰＨ（σ）の絶対値が大きくなると、上記（１２）式の左辺が１から逸脱していくことがわかる。これは、応力の絶対値が大きいとき、上記（１２）式は成り立たず、応力の補正効果が著しく悪化することを示している。
つまり、上述した特許文献２における磁気感度の補正は、精度が低く、かつ補正が有効な応力の範囲も狭い。

【0032】

次に、上述した特許文献３は、磁界信号といった物理量の信号を検出するセンサ機能を有する半導体集積回路に関する技術を開示したものである。この特許文献３においては、半導体集積回路、特に、パッケージに封入された半導体集積回路のなかに生じる応力の影響に起因して、センサ機能において生じるセンサ信号検出の検出誤差を補正する目的で、センサ機能を持つ物理量検出部とは別に設けられた応力検出素子を使用して、上述した応力を検出し、その応力検出結果に基づいて、センサ機能における上述した応力の影響を制御し、最終的に、上述した応力に起因するセンサ信号検出の誤差を低減する半導体集積回路の構成が示されている。

【0033】

次に、上述した特許文献４は、センサ機能を有する半導体集積回路の内部の応力に起因して生じるセンサ信号検出の検出誤差に対して、この検出誤差を補償して低減する概念を開示したものである。この特許文献４のなかで開示された技術の具体的な内容は、上述した応力に対して感度を持つ第１，第２の素子のそれぞれから出力される上記の応力に依存した信号を組み合わせることにより、半導体集積回路の出力信号に対する上記の応力の影響を制御するというものである。
次に、上述した特許文献５は、センサ機能を有する半導体集積回路の内部の応力に起因して生じるセンサ信号検出の検出誤差に対して、この検出誤差を補償して低減する概念を開示したものである。この特許文献５に示された技術においては、センサ機能を持つ物理量検出部とは別に設けられた２つの応力検出素子を使うことが特徴である。この特許文献５において、これらの２つの素子から得られる２つの信号を組み合わせることにより、上述した応力に関する情報を高精度に検出できるとされている。

【0034】

次に、上述した非特許文献１は、シリコン（１００）面に形成した半導体集積回路を使ってホール素子を実現する場合に、半導体集積回路の内部の応力に起因して生じるホール素子の磁気感度の変動を補償する回路を示したものである。ここでは、Ｎ型拡散抵抗とＰ型拡散抵抗という応力に対する感度を持つ２つの素子を組み合わせることにより、上述した応力を検出している。
また、非特許文献１に示された技術においては、半導体集積回路の内部に作り込まれたホール素子に働く応力を検出する目的で、Ｎ型拡散抵抗とＰ型拡散抵抗が用意されている。非特許文献１だけでなく、上述した特許文献３，特許文献４，特許文献５についても、これら文献のなかで開示されている技術は、半導体集積回路のなかのセンサ部分とは異なる位置に配置された応力検出素子を使用して、半導体集積回路の内部の応力を検出するものである。

【0035】

つまり、上述した特許文献３，特許文献４，特許文献５及び非特許文献１に記載の方法では、ホール素子の位置が異なることによる応力の差を無視している。さらに、応力検出素子をホール素子とは別に置くことによって、レイアウト面積の増大や消費電流の増加が発生する。

【0036】

次に、上述した特許文献６は、パッケージを工夫することにより、センサに印加される応力を低減させる方法を開示したものである。この技術は、パッケージ形状や大きさを規定するものであり、使用範囲は限られる方法である。
次に、上述した特許文献７は、ホール素子の磁気感度の温度依存性の方法について開示されているが、応力依存性を補正することは出来ない。
このように、上述した従来技術では、特許文献１及び特許文献２に示された方法のように、ホール素子１個から磁気感度と応力信号を測定する場合、応力補正の精度が低いという課題があった。さらに、特許文献３，特許文献４，特許文献５及び非特許文献１で示された方法のように、ホール素子と応力検出素子を分離することで、応力補正の精度を上げることはできるが、レイアウト面積の増大や消費電流の増加といった課題があった。

【0037】

さらに、ホール素子の磁気感度の応力依存性及び温度依存性の両方に有効な技術については、上述した従来技術には何ら開示されていない。
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、ホール素子１個と温度センサを用いて、レイアウト面積の増大や消費電流の増加を抑えつつ、応力補正と温度補正を行うことで、より簡便にホール素子の磁気感度を高精度に補正するホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0038】

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、本発明のホール起電力補正装置は、ホール起電力を発生するホール素子と、該ホール素子のピエゾホール係数の温度特性に関する情報及びピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報を記憶するピエゾ係数温度特性記憶部と、前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成する補正信号生成部と、を有するホール起電力補正装置であって、前記補正信号生成部は、前記ホール素子のそれぞれ対向する異なる端子間の各抵抗値に応じた情報と、前記ピエゾ係数温度特性記憶部に記憶された、前記ピエゾホール係数の温度特性に関する情報及び前記ピエゾホール係数の温度特性とは異なる特性を示す前記ピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報と、前記ホール素子の温度情報と、に基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための応力補正係数を生成することを特徴とする。

【0039】

また、前記補正信号生成部は、前記応力補正係数を算出することを特徴とする。
また、前記補正信号生成部は、以下の応力補正係数Ｋσ
Ｋσ＝（１＋Ｐ_１２（Ｔ）／（π_Ｌ（Ｔ）＋π_Ｔ（Ｔ））×（Ｒ_１＋Ｒ_２−２α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０）／（α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０））（Ｐ_１２（Ｔ）；ピエゾホール係数、π_Ｌ（Ｔ）；ピエゾ抵抗係数（電流に平行な成分）、π_Ｔ（Ｔ）；ピエゾ抵抗係数（電流に垂直な成分）、Ｒ_１，Ｒ_２；ホール抵抗値、α_Ｒ（Ｔ）；ホール素子の抵抗値の温度特性）、Ｒ_０；応力が０の時の基準温度におけるホール抵抗値）、を算出することを特徴とする。

【0040】

また、前記補正信号生成部からの補正係数に基づいて、前記ホール起電力に基づく物理量を補正するホール起電力補正部（１９）を備えていることを特徴とする。
また、前記補正信号生成部が、前記ホール素子の磁気感度温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
また、前記補正信号生成部が、前記ホール素子の抵抗値の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
また、前記補正信号生成部が、前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。

【0041】

また、前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報が、前記ホール素子のピエゾホール係数の温度特性に関する情報及び／又は前記ホール素子のピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報であることを特徴とする。
また、前記ホール素子の第１乃至第４の電極に接続されたチョッパースイッチ（１２）を備え、該チョッパースイッチが、チョッパー駆動により、前記第１の電極と前記第２の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流（Ｉ）を供給し、前記第１の電極と前記第２の電極間から前記ホール抵抗値（Ｖ_Ｒ）を測定し、前記第２の電極と前記第４の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流を供給し、前記第１電極と前記第３の電極間から前記ホール起電力（Ｖ_Ｈ）を測定するように構成されていることを特徴とする。（図１７，図１８；実施例５）

【0042】

また、前記ホール素子のホール起電力（Ｖ_Ｈ）を測定するホール起電力測定部（１４）と、前記ホール素子の異なる端子間の抵抗値（Ｖ_Ｒ）を測定し、該抵抗値に応じた情報を出力するホール抵抗測定部（１３）と、前記ホール素子の環境温度を測定し、前記ホール素子の温度情報を出力する温度測定部（１５）とを備えていることを特徴とする。
また、前記ホール抵抗測定部（１３）と前記ホール起電力測定部（１４）と前記温度測定部（１５）とが、共有化したＡ／Ｄ変換回路（３１）を備えていることを特徴とする。（図１２；実施例２）

【0043】

また、前記ホール抵抗測定部が、十字型の形状を有するホール素子の異なる端子間の抵抗値を測定することを特徴とする。
また、前記温度測定部が、温度センサであることを特徴とする。
また、前記補正信号生成部が、補正係数演算回路（２１）を備えていることを特徴とする。
また、前記ホール素子を駆動するホール駆動電流源（２３）の電流を前記補正係数演算回路（２１）からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする。（図１３；実施例３）

【0044】

また、前記ホール起電力測定部からのホール起電力を増幅する増幅回路（３３）を設け、該増幅回路の増幅率を前記補正係数演算回路からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする。（図１５；実施例４）
また、前記ホール起電力測定部の後段に応力補正回路（４１）と温度補正回路（４２）を設け、前記補正係数演算回路からの前記応力補正係数と温度補正係数とにより前記ホール起電力を補正することを特徴とする。（図１９；実施例６）
また、前記補正信号生成部は、さらに、前記ホール素子の磁気感度の温度特性と、ホール抵抗の温度特性と、基準磁気感度と、基準ホール抵抗値とに基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。

【0045】

また、本発明のホール起電力補正方法は、ホール起電力を発生するホール素子と、該ホール素子のピエゾホール係数の温度特性に関する情報及びピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報を記憶するピエゾ係数温度特性記憶部と、前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成する補正信号生成部と、を有するホール起電力補正装置におけるホール起電力補正方法であって、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップは、前記ホール素子のそれぞれ対向する異なる端子間の各抵抗値に応じた情報と、前記ピエゾ係数温度特性記憶部に記憶された、前記ピエゾホール係数の温度特性に関する情報及び前記ピエゾホール係数の温度特性とは異なる特性を示す前記ピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報と、前記ホール素子の温度情報と、に基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための応力補正係数を生成することを特徴とする。

【0046】

また、前記補正信号生成ステップは、前記応力補正係数を算出することを特徴とする。
前記補正信号生成ステップは、以下の応力補正係数Ｋσ
Ｋσ＝（１＋Ｐ_１２（Ｔ）／（π_Ｌ（Ｔ）＋π_Ｔ（Ｔ））×（Ｒ_１＋Ｒ_２−２α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０）／（α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０））（Ｐ_１２（Ｔ）；ピエゾホール係数、π_Ｌ（Ｔ）；ピエゾ抵抗係数（電流に平行な成分）、π_Ｔ（Ｔ）；ピエゾ抵抗係数（電流に垂直な成分）、Ｒ_１，Ｒ_２；ホール抵抗値、α_Ｒ（Ｔ）；ホール素子の抵抗値の温度特性）、Ｒ_０；応力が０の時の基準温度におけるホール抵抗値）、を算出することを特徴とする。

【0047】

また、前記補正信号生成部からの補正係数に基づいて、ホール起電力補正部により前記ホール起電力に基づく物理量を補正することを特徴とする。
また、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、前記ホール素子の磁気感度温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
また、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、前記ホール素子の抵抗値の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。

【0048】

また、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報に基づき前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。
また、前記ホール素子のピエゾ係数の温度特性に関する情報が、前記ホール素子のピエゾホール係数の温度特性に関する情報及び／又は前記ホール素子のピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報であることを特徴とする。
また、前記ホール素子の第１乃至第４の電極に接続されたチョッパースイッチを備え、該チョッパースイッチが、チョッパー駆動により、前記第１の電極と前記第２の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流を供給し、前記第１の電極と前記第２の電極間から前記ホール抵抗値を測定し、前記第２の電極と前記第４の電極間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流を供給し、前記第１電極と前記第３の電極間から前記ホール起電力を測定することを特徴とする。

【0049】

また、前記ホール素子のホール起電力を測定するホール起電力測定ステップと、前記ホール素子の異なる端子間の抵抗値を測定し、該抵抗値に応じた情報を出力するホール抵抗測定ステップと、前記ホール素子の環境温度を測定し、前記ホール素子の温度情報を出力する温度測定ステップとを有することを特徴とする。
また、前記ホール抵抗測定ステップによる抵抗値と、前記ホール起電力測定ステップによるホール起電力と、前記温度測定ステップによる温度値とを共有化したＡ／Ｄ変換回路を用いて時分割で測定することを特徴とする。

【0050】

また、前記ホール抵抗測定ステップが、十字型の形状を有するホール素子の異なる端子間の抵抗値を測定することを特徴とする。
また、前記温度測定ステップが、温度センサを用いて測定することを特徴とする。
また、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップが、補正係数演算回路により補正係数を生成することを特徴とする。
また、前記ホール素子を駆動するホール駆動電流源の電流を前記補正係数演算回路からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする。

【0051】

また、前記ホール起電力測定ステップからのホール起電力を増幅する増幅回路を設け、該増幅回路の増幅率を前記補正係数演算回路からの補正係数により前記ホール起電力を補正することを特徴とする。
また、前記ホール起電力測定ステップによるホール起電力の測定の後段に応力補正回路と温度補正回路を設け、前記補正係数演算回路からの前記応力補正係数と温度補正係数とにより前記ホール起電力を補正することを特徴とする。
また、前記補正信号生成部による補正信号生成ステップは、さらに、前記ホール素子の磁気感度の温度特性と、ホール抵抗の温度特性と、基準磁気感度と、基準ホール抵抗値とに基づいて、前記ホール素子のホール起電力を補正するための信号を生成することを特徴とする。

【発明の効果】

【0052】

本発明によれば、ホール素子に加わる応力による影響と温度による影響を同時に補正できるようにしたので、ホール素子１個と温度センサを用いて、レイアウト面積の増大や消費電流の増加を抑えつつ、応力補正と温度補正を行うことで、より簡便にホール素子の磁気感度を高精度に補正するホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0053】

【図1】磁気センサの半導体集積回路がパッケージ封止された断面構成図である。

【図2】ホール素子のブリッジモデルと応力の方向を示す図である。

【図3】ホール素子の駆動例を説明するための回路構成図である。

【図4】（ａ），（ｂ）は、２方向の電流方向に対するホール抵抗値を説明するための図である。

【図5】（１２）式の左辺の計算結果を示す図である。

【図6】本発明に係るホール起電力補正装置の実施例１を説明するための構成ブロック図である。

【図7】図６に示したホール素子の外形例を示す図である。

【図8】ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ１）を説明するための回路構成図である。

【図9】ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ２）を説明するための回路構成図である。

【図10】図６に示した補正係数演算回路によるホール起電力補正方法を説明するためのフローチャートを示す図である。

【図11】図６に示した補正係数演算回路の具体的な構成ブロック図である。

【図12】本発明に係るホール起電力補正装置の実施例２を説明するための構成ブロック図である。

【図13】本発明に係るホール起電力補正装置の実施例３を説明するための構成ブロック図である。

【図14】図１３に示したホール駆動電流源の構成図である。

【図15】本発明に係るホール起電力補正装置の実施例４を説明するための構成ブロック図である。

【図16】図１５に示した増幅回路の構成図である。

【図17】本発明に係るホール起電力補正装置の実施例５を説明するための構成ブロック図で、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ１；ホール抵抗値測定）を説明するための回路構成図である。

【図18】本発明に係るホール起電力補正装置の実施例５を説明するための構成ブロック図で、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ２；ホール起電力測定）を説明するための回路構成図である。

【図19】本発明に係るホール起電力補正装置の実施例６を説明するための構成ブロック図である。

【図20】図１９における温度及び応力に依存する磁気感度イメージを示す図である。

【図21】図１９における応力が０に補正する場合を示す図である。

【図22】図１９における応力が０の時の磁気感度イメージを示す図である。

【図23】ホール素子の外形形状を示す図である。

【図24】本発明に係るホール起電力補正装置の実施例１に相当するホール起電力補正方法を説明するためのフローチャートを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0054】

以下、図面を参照して本発明の各実施例について説明する。

【実施例1】

【0055】

図６は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例１を説明するための構成ブロック図で、図中符号１１はホール素子、１２はチョッパースイッチ、１３はホール抵抗測定部（Ａ／Ｄ変換回路）、１４はホール起電力測定部（Ａ／Ｄ変換回路）、１５は温度センサ（温度測定部）、１６はＡ／Ｄ変換回路、１９はホール起電力補正部、２０は補正信号生成部、２１は補正係数演算回路、２２はホール起電力補正回路、２３はホール駆動電流源、２４は磁気感度温度特性情報記憶部、２５は抵抗値温度特性情報記憶部、２６はピエゾ係数温度特性記憶部を示している。

【0056】

本発明のホール起電力補正装置は、ホール素子１１の磁気感度に影響を及ぼす応力と温度に基づくホール起電力に対する応力補正と温度補正を行うように構成されたホール起電力補正装置で、ホール起電力を発生するホール素子１１と、このホール素子１１のホール起電力を補正するための信号を生成する補正信号生成部２０とを有するホール起電力補正装置である。
補正信号生成部２０は、ホール素子１１の異なる端子間の抵抗値に応じた情報と、ホール素子１１の温度情報とに基づいて、ホール素子１１のホール起電力を補正するための信号を生成するもので、補正係数演算回路２１を備えている。

【0057】

また、本発明のホール起電力補正装置は、補正信号生成部２０からの補正係数に基づいて、ホール起電力に基づく物理量を補正するホール起電力補正部１９を備えている。
また、補正信号生成部２０は、ホール素子１１の磁気感度温度特性に関する情報に基づきホール素子１１のホール起電力を補正するための信号を生成するもので、また、ホール素子１１の抵抗値の温度特性に関する情報に基づきホール素子１１ホール起電力を補正するための信号を生成するもので、さらには、ホール素子１１のピエゾ係数の温度特性に関する情報に基づきホール素子１１のホール起電力を補正するための信号を生成するものである。

【0058】

また、ホール抵抗測定部１３は、ホール素子１１の異なる端子間のホール抵抗値Ｖ_Ｒを測定するものである。また、ホール起電力測定部１４は、ホール素子１１のホール起電力Ｖ_Ｈを測定するものである。さらに、温度測定部１５は、ホール素子１１の環境温度を測定するものである。
また、ホール起電力補正部１９は、補正係数演算回路２１とホール起電力補正回路２２とからなり、ホール抵抗測定部１３によるホール抵抗値Ｖ_Ｒと温度測定部１７の温度出力値Ｔとに基づいてホール起電力Ｖ_Ｈに基づく物理量を補正するものである。このホール起電力Ｖ_Ｈに基づく物理量は、ホール起電力Ｖ_Ｈだけではなく、Ｖ_Ｈ＝ＳＩ（Ｔ，σ）×Ｉ×Ｂに基づき、ホール素子の磁気感度ＳＩ（Ｔ，σ）、ホール駆動電流Ｉ及び磁場Ｂを含んでいる。

【0059】

また、ホール素子１１及びこのホール素子１１を駆動するホール駆動電流源２３を備え、ホール素子１１をチョッパー駆動するためのスイッチ群であるチョッパースイッチ１２を備えている。
また、磁気感度温度特性情報記憶部２４は、ホール素子１１の磁気感度温度特性に関する情報を記憶するもので、補正信号生成部２０は、ホール素子１１の磁気感度温度特性に関する情報を用いてホール起電力を補正するための信号を生成する。
また、抵抗値温度特性情報記憶部２５は、ホール素子１１の抵抗値の温度特性に関する情報を記憶するもので、補正信号生成部２０は、ホール素子１１の抵抗値の温度特性に関する情報を用いてホール起電力を補正するための信号を生成する。

【0060】

また、ピエゾ係数温度特性記憶部２６は、ホール素子１１のピエゾ係数の温度特性について記憶するもので、補正信号生成部２０は、ホール素子１１のピエゾ係数の温度特性に関する情報を用いてホール起電力を補正するための信号を生成する。
本実施例１では、ピエゾ係数温度特性記憶部２６に、ホール素子１１のピエゾホール係数の温度特性に関する情報とピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報が記憶されており、補正信号生成部２０は、ホール素子１１のピエゾホール係数の温度特性に関する情報と、ピエゾ抵抗係数の温度特性に関する情報を用いてホール起電力を補正するための信号を生成する。ピエゾ係数は、ピエゾホール係数とピエゾ抵抗係数を含むものとする。

【0061】

図７は、図６に示したホール素子の外形例を示す図である。電極１から電極４の接続をチョッパースイッチ１２によって制御する。ホール素子１１のホール抵抗値Ｖ_Ｒ及びホール起電力Ｖ_Ｈは、それぞれアナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）に供給される。
図８は、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ１）を説明するための回路構成図で、図９は、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ２）を説明するための回路構成図である。Ａ／Ｄ変換回路へのホール抵抗値Ｖ_Ｒとホール起電力Ｖ_Ｈとの供給は、図８（Ｐｈａｓｅ１）及び図９（Ｐｈａｓｅ２）に示すように、チョッパー駆動しながら行われる。

【0062】

つまり、図８に示すＰｈａｓｅ１において、ホール駆動電圧を電極１と電極３間に印加してホール駆動電流Ｉを供給すると、電極１と電極３間からホール抵抗値Ｖ_Ｒが測定され、電極２と電極４間からホール起電力Ｖ_Ｈが測定される。次に、図９に示すＰｈａｓｅ２において、ホール駆動電圧を電極２と電極４間に印加してホール駆動電流Ｉを供給すると、電極２と電極４間からホール抵抗値Ｖ_Ｒが測定され、電極１と電極３間からホール起電力Ｖ_Ｈが測定される。
さらに、温度センサ及び温度センサ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１６を備え、ホール抵抗値Ｖ_Ｒ及び温度のデジタル信号Ｔが、補正信号生成部２０の補正係数演算回路２１に供給される。ホール起電力Ｖ_Ｈとホール抵抗値Ｖ_Ｒは、以下の（１４）式で表すことができる。

【0063】

【数14】

【0064】

【数15】

【0065】

上述したＰｈａｓｅ１及びＰｈａｓｅ２の時のホール抵抗値は、図８及び図９のように、ホール素子を駆動したときのホール抵抗値である。
上記（１５）式を変形すると、以下の（１６）式のように２方向の応力成分の和を求めることが出来る。

【0066】

【数16】

【0067】

シリコン（１００）面におけるピエゾホール係数及びピエゾ抵抗係数は、上述した非特許文献２において報告されており、既知の値で、以下の表１に示してある。

【0068】

【表1】

【0069】

さらに、ホール素子の磁気感度の温度特性（α_ＳＩ）とホール抵抗値の温度特性（α_Ｒ）と基準磁気感度（ＳＩ_０）と基準ホール抵抗値（Ｒ_０）は、パッケージ前の検査にて測定できる値であり、サンプルバラつきを許容できる場合は、あらかじめ測定しておいた代表値でもよい。ホール駆動電流も出荷前に検査にて測定することが出来る。
また、磁気感度の温度特性（α_SI）及びホール抵抗値の温度特性（α_R）に関する情報は、「式で保持」「テーブルで保持」どちらでもよい。
このように（１４）〜（１６）式におけるパラメータ値は、全て既知もしくは測定できる値であるため、正確に磁気感度を計算することが出来る。正確に磁気感度を計算することができるため、正確な磁場を検出することが可能である。
具体的には、（１４）式（１６）式を用いると、磁場Ｂは（１７）式及び（１８）式で表すことが出来る。

【0070】

【数17】

【0071】

【数18】

【0072】

なお、（１８）式中のα_ＳＩ（Ｔ）ＳＩ_０部分は、温度補正係数Ｋ_Ｔを示し、１＋Ｑ（Ｔ）（Ｒ_１＋Ｒ_２−２α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０）／α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０部分は、応力補正係数Ｋσを示している。
上記（１８）式における補正係数Ｋは、図６に示した補正係数演算回路２１において算出する。この補正係数演算回路２１において算出した補正係数Ｋを用いて、ホール素子１１のホール起電力の応力と温度による変動分を補正し、正確な磁場Ｂを求めることが出来る。

【0073】

図１０は、図６に示した補正係数演算回路によるホール起電力補正方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
まず、図８に示すＰｈａｓｅ１において、ホール抵抗値Ｒ_１を測定し、ホール起電力Ｖ_Ｈを測定する（ステップＳ１）。次に、ホール抵抗値Ｒ_１をＡ／Ｄ変換回路に入力し、ホール起電力Ｖ_ＨをＡ／Ｄ変換回路に入力して、デジタル信号としてデータ保持する（ステップＳ２）。次に、図９に示すＰｈａｓｅ２において、ホール抵抗値Ｒ_２を測定し、ホール起電力Ｖ_Ｈを測定する（ステップＳ３）。次に、ホール抵抗値Ｒ_２をＡ／Ｄ変換回路に入力し、ホール起電力Ｖ_ＨをＡ／Ｄ変換回路に入力して、デジタル信号としてデータ保持する（ステップＳ４）。また、温度センサ１５により測定された温度値ＴをＡ／Ｄ変換回路１６に入力して、デジタル信号としてデータ保持する（ステップＳ５）。

【0074】

次に、補正信号生成部２０の補正係数演算回路２１にホール抵抗値Ｒ_１とホール抵抗値Ｒ_２と温度値Ｔとを入力して補正係数Ｋを算出する（ステップＳ６）。次に、補正係数演算回路２１により算出された補正係数Ｋをホール起電力補正回路２２に入力してホール起電力Ｖ_Ｈを補正する（ステップＳ７）。
図１１は、図６に示した補正係数演算回路の具体的な構成ブロック図である。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
図８に示すＰｈａｓｅ１において、ホール抵抗値Ｒ_１を測定してＡ／Ｄ変換回路に入力し、図９に示すＰｈａｓｅ２において、ホール抵抗値Ｒ_２を測定してＡ／Ｄ変換回路に入力する。一方、温度センサ１５により測定された温度値ＴをＡ／Ｄ変換回路１６に入力する。

【0075】

補正係数演算回路２１において、Ａ／Ｄ変換回路１６によりデジタル信号に変換された温度値Ｔに基づくホール素子の抵抗値の温度特性α_Ｒ（Ｔ）と、応力０の時の基準温度におけるホール抵抗値Ｒ_０とを掛け合わせてＢ＝α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０を得る。また、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換されたホール抵抗値Ｒ_１とＲ_２を加算するとともに、このＲ_１＋Ｒ_２に、Ｂ＝α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０に−２を掛け合わせた−２α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０を加算して、Ａ＝Ｒ_１＋Ｒ_２−２α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０を得る。
次に、Ａ÷Ｂを演算して、Ａ／Ｂ＝（Ｒ_１＋Ｒ_２−２α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０）／α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０を得る。これに温度値Ｔに基づくＱ（Ｔ）を掛け合わせて１を加算すると、応力補正係数Ｋσ＝１＋Ｑ（Ｔ）（Ｒ_１＋Ｒ_２−２α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０）／α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０を得る。また、温度値Ｔに基づくホール素子の磁気感度温度特性α_ＳＩ（Ｔ）と、応力０の時の基準温度におけるホール素子の磁気感度ＳＩ_０とを掛け合わせて温度補正係数Ｋ_Ｔ＝α_ＳＩ（Ｔ）ＳＩ_０を得る。

【0076】

次に、応力補正係数Ｋσと温度補正係数Ｋ_Ｔとを掛け合わせて、さらにホール駆動電流Ｉを掛け合わせて補正係数Ｋ＝α_ＳＩ（Ｔ）ＳＩ_０（１＋Ｑ（Ｔ）（Ｒ_１＋Ｒ_２−２α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０）／α_Ｒ（Ｔ）Ｒ_０）Ｉを得る。つまり、上述した（１８）式を得る。この補正係数Ｋは、（１８）式から明らかなように、応力補正係数Ｋσと温度補正係数Ｋ_Ｔとからなっていることがわかる。
さらに、Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変換されたホール起電力Ｖ_Ｈを、ホール起電力補正回路２２でＶ_Ｈ÷Ｋを演算するとホール起電力の補正値が得られる。このようにして、図１１に示した応力補正係数Ｋσ及び温度補正係数Ｋ_Ｔを合わせた補正係数Ｋを求めることで、ホール起電力の補正を行うことが出来る。

【0077】

上述した補正係数演算回路２１からの補正係数Ｋは、磁気感度の温度特性影響補正と応力影響補正が含まれている。特別な回路を用意することなしに、温度特性影響と応力影響を同時に補正する補正係数Ｋを求めることが出来るため、より簡便にホール素子の磁気感度を高精度に補正する方法を提供することが可能となる。

【実施例2】

【0078】

図１２は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例２を説明するための構成ブロック図で、図中符号３１は共有化したＡ／Ｄ変換回路を示している。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。また、ホール抵抗測定部１３とホール起電力測定部１５の表記は省略してある。
本実施例２のホール起電力補正装置は、ホール抵抗測定部１３とホール起電力測定部１４と温度測定部１５の共有化したＡ／Ｄ変換回路３１を備えている。つまり、ホール抵抗測定部１３からの抵抗値とホール起電力測定部１４からホール起電力と温度測定部１５からの温度値とを共有化したＡ／Ｄ変換回路３１を用いて時分割で測定する。
ここで応力や温度は、時間に対して緩やかに変化するものであるため、常時測定する必要はない。そのため、図１２のように、Ａ／Ｄ変換回路を共通化して時分割方式で測定することが可能である。

【実施例3】

【0079】

図１３は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例３を説明するための構成ブロック図で、ホール駆動電流によるホール起電力の補正を行うように構成された構成ブロック図で、図１４は、図１３に示したホール駆動電流源の構成図である。図中符号３２は、ホール抵抗測定部１３と温度測定部１５とが、共有化したＡ／Ｄ変換回路３２を示している。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。また、ホール抵抗測定部１３とホール起電力測定部１４の表記は省略してある。
本実施例３のホール起電力補正装置は、ホール素子１１を駆動するホール駆動電流源２３の電流Ｉを補正係数演算回路２１からの補正係数Ｋにより補正し、補正された電流でホール素子を駆動することによりホール起電力を補正する。補正係数Ｋの値によって、ホール駆動電流を選択するスイッチ２３ａ，２３ｂを設けている。

【実施例4】

【0080】

図１５は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例４を説明するための構成ブロック図で、増幅回路によるホール起電力の補正を行うように構成された構成ブロック図で、図１６は、図１５に示した増幅回路の構成図である。図中符号３３は増幅回路、３３ａは演算増幅器を示している。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。また、ホール抵抗測定部１３とホール起電力測定部１４の表記は省略してある。
本実施例４のホール起電力補正装置は、ホール起電力測定部１５からのホール起電力を増幅する増幅回路３３を設け、この増幅回路３３の増幅率を補正係数演算回路２１からの補正係数Ｋにより補正し、補正された増幅率でホール起電力を増幅する。つまり、ホール起電力を信号処理する経路に増幅回路３３がある場合には、この増幅回路３３の増幅率を補正係数Ｋで補正しても良い。
さらに、上記（１８）式の補正係数から、温度補正係数Ｋ_Ｔだけを抜き出すことも可能であり、温度補正のみを実行しても良い。これは、上記（１８）式の補正係数Ｋの中の一部分である以下の（１９）式を用いて補正することに相当する。

【0081】

【数19】

【0082】

さらに、上記（１８）式の補正係数から、応力補正係数Ｋσだけを抜き出すことも可能であり、応力補正のみを実行しても良い。これは、上記（１８）式の補正係数Ｋの中の一部分である以下の（２０）式を用いて補正することに相当する。

【0083】

【数20】

【実施例5】

【0084】

また、応力の算出は、上述した図８及び図９のように、２方向の抵抗値を測定することで求めることが出来るが、図１７のように電流を隣り合う端子に流すことで、１度に測定することも可能である。この場合、Ｐｈａｓｅ１で応力成分を測定し（図１７）、Ｐｈａｓｅ２でホール起電力を測定する（図１８）ことも可能である。
図１７は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例５を説明するための構成ブロック図で、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ１；ホール抵抗値測定）を説明するための回路構成図で、図１８は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例５を説明するための構成ブロック図で、ホール素子の駆動例（Ｐｈａｓｅ２；ホール起電力測定）を説明するための回路構成図である。Ａ／Ｄ変換回路へのホール抵抗値Ｖ_Ｒとホール起電力Ｖ_Ｈとの供給は、図１７（Ｐｈａｓｅ１）及び図１８（Ｐｈａｓｅ２）に示すように、チョッパー駆動しながら行われる。

【0085】

まず、図１７に示すＰｈａｓｅ１において、ホール駆動電圧を電極１と電極２間に印加してホール駆動電流Ｉを供給すると、電極１と電極２間からホール抵抗値Ｖ_Ｒが測定される。次に、図１８に示すＰｈａｓｅ２において、ホール駆動電圧を電極２と電極４間に印加してホール駆動電流Ｉを供給すると、電極１と電極３間からホール起電力Ｖ_Ｈが測定される。
つまり、ホール素子１１の電極１乃至電極４に接続されたチョッパースイッチ１２を備え、このチョッパースイッチ１２が、チョッパー駆動により、電極１と電極２間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流Ｉを供給し、電極１と電極２間からホール抵抗値Ｖ_Ｒが測定され、電極２と電極４間にホール駆動電圧を印加してホール駆動電流Ｉを供給し、電極１と電極３間からホール起電力Ｖ_Ｈが測定される。

【実施例6】

【0086】

図１９は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例６を説明するための構成ブロック図で、応力補正回路と温度補正回路を分離して場合の構成ブロックである。図中符号４１は応力補正回路、４２は温度補正回路を示している。なお、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。また、ホール素子抵抗測定部１３とホール素子起電力測定部１４の表記は省略してある。
本実施例６のホール起電力補正装置は、ホール起電力測定部１４の後段に応力補正回路４１と温度補正回路４２を設け、ホール起電力を補正係数演算回路２１からの応力補正係数Ｋσと温度補正係数Ｋ_Ｔとによりホール起電力を補正する。つまり、応力補正を先に行い、次に温度に対する補正を行うことも出来る。

【0087】

図２０は、図１９における温度及び応力に依存する磁気感度イメージを示す図で、図２１は、図１９における応力が０に補正する場合を示す図で、図２２は、図１９における応力が０の時の磁気感度イメージを示す図である。
図２０に示すように、温度と応力の２変数によって変化する磁気感度に対して、第１段階として、図２１に示すように、応力＝０の軸に変換し、図２２に示すように、磁気感度を１変数関数にすることに相当する。また、温度補正を先に行い、次に応力補正を行うことも可能である。さらに、温度補正もしくは応力補正のどちらか一方のみを行うことも可能である。

【0088】

図２３は、ホール素子の外形形状を示す図である。このホール素子の外形形状を十字型とすることで、ホール素子を駆動する電流の向きとピエゾ抵抗係数の向きが一致し、より応力補正の精度を向上させることが出来る。つまり、ホール抵抗測定部１３は、十字型の形状を有するホール素子の２方向以上の通電方向の抵抗値を測定する。
また、上述した図１１に示すように、ホール起電力に対して補正を行うのではなく、以下の（２１）式のように、磁場Ｂ_補正前を求めた後に補正係数をかけて磁場Ｂ_補正後を求めても良い。

【0089】

【数21】

【0090】

このように、ホール素子１個と温度センサを用いて、レイアウト面積の増大や消費電流の増加を抑えつつ、応力補正と温度補正を行うことで、より簡便にホール素子の磁気感度を高精度に補正するホール起電力補正装置を実現することができる。

【0091】

図２４は、本発明に係るホール起電力補正装置の実施例１に相当するホール起電力補正方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
このホール起電力補正方法は、ホール素子１１の磁気感度に影響を及ぼす応力と温度に基づくホール起電力に対する応力補正と温度補正を行うように構成されたホール起電力補正装置におけるホール起電力補正方法である。
まず、ホール素子１１の有する複数の電極間の２方向以上の通電方向のホール抵抗値Ｖ_Ｒをホール抵抗測定部１３により測定する（ステップＳ１１）。次に、ホール素子１１のホール起電力Ｖ_Ｈをホール起電力測定部１４により測定する（ステップＳ１２）。次に、ホール素子１１の環境温度を温度測定部１５により測定する（ステップＳ１３）。

【0092】

次に、ホール抵抗測定部１３により測定されたホール抵抗値Ｖ_Ｒと、温度測定部１５により測定された温度出力値Ｔとから補正係数Ｋを補正係数演算回路２１により算出する（ステップＳ１４）。
次に、ホール抵抗測定部１３によるホール抵抗値Ｖ_Ｒと温度測定部１５の温度出力値Ｔに基づいてホール起電力Ｖ_Ｈをホール起電力補正回路２２により補正し、補正係数演算回路２１により算出された補正係数Ｋを用いてホール起電力を補正する（ステップＳ１５）。

【0093】

このように、ホール素子１個と温度センサを用いて、レイアウト面積の増大や消費電流の増加を抑えつつ、応力補正と温度補正を行うことで、より簡便にホール素子の磁気感度を高精度に補正するホール起電力補正方法を実現することができる。

【符号の説明】

【0094】

１ リードフレーム
２ ホール素子
３ 半導体集積回路
４ モールド樹脂
１１ ホール素子
１２ チョッパースイッチ
１３ ホール抵抗測定部
１４ ホール起電力測定部
１５ 温度センサ（温度測定部）
１６ Ａ／Ｄ変換回路
１９ ホール起電力補正部
２０ 補正信号生成部
２１ 補正係数演算回路
２２ ホール起電力補正回路
２３ ホール駆動電流源
２３ａ，２３ｂ スイッチ
２４ 磁気感度温度特性情報記憶部
２５ 抵抗値温度特性情報記憶部
２６ ピエゾ係数温度特性記憶部
３１,３２ 共有化したＡ／Ｄ変換回路
３３ 増幅回路
３３ａ 演算増幅器
４１ 応力補正回路
４２ 温度補正回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】