特許第6619816号(P6619816)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】6619816
(24)【登録日】2019年11月22日
(45)【発行日】2019年12月11日
(54)【発明の名称】磁場検知装置および磁場検知方法
(51)【国際特許分類】
   G01R 33/07 20060101AFI20191202BHJP
   H01L 43/06 20060101ALI20191202BHJP
【FI】
   G01R33/07
   H01L43/06 P
【請求項の数】9
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2017-543601(P2017-543601)
(86)(22)【出願日】2016年9月29日
(86)【国際出願番号】JP2016078960
(87)【国際公開番号】WO2017057650
(87)【国際公開日】20170406
【審査請求日】2018年3月28日
(31)【優先権主張番号】特願2015-193761(P2015-193761)
(32)【優先日】2015年9月30日
(33)【優先権主張国】JP
(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】110000877
【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】四竈 格久
(72)【発明者】
【氏名】古屋 貴明
【審査官】 菅藤 政明
(56)【参考文献】
【文献】 米国特許出願公開第2009/0284256(US,A1)
【文献】 特表平6−504391(JP,A)
【文献】 特開2008−166351(JP,A)
【文献】 特開2003−185685(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01R 33/06−33/09
H01L 43/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1端子、第2端子、および第3端子を有する感磁部と、
前記感磁部の前記第1端子、前記第2端子、前記第3端子のうち、2つの端子をセンス端子として、前記センス端子からの出力に基づく複数の相での磁場検知信号を出力する出力部と、
前記感磁部が有する端子の内いずれを前記出力部に接続するかをスイッチングするスイッチング部と、
を備える磁場検知装置であって、
前記出力部は、前記複数の相での前記磁場検知信号として、少なくとも前記第1端子および前記第2端子を前記センス端子としたときの前記2つのセンス端子の第1出力差、前記第2端子および前記第3端子を前記センス端子としたときの前記2つのセンス端子の第2出力差、および前記第3端子および前記第1端子を前記センス端子としたときの前記2つのセンス端子の第3出力差に基づく前記磁場検知信号を出力し、
前記磁場検知装置は、前記複数の相で出力された前記磁場検知信号を合計することによって、磁場検知結果を得る
磁場検知装置。
【請求項2】
前記2つのセンス端子のうち第1センス端子に接続される第1電流源と、
前記2つのセンス端子のうち第2センス端子に接続される第2電流源と、
を備え、
前記出力部は、前記感磁部の前記第1センス端子側の電圧および前記感磁部の前記第2センス端子側の電圧の差に応じた磁場信検知号を出力する
請求項1に記載の磁場検知装置。
【請求項3】
前記第1電流源および前記第2電流源は、前記感磁部との間で流す電流を同一に近付けるように調整する請求項に記載の磁場検知装置。
【請求項4】
前記第1電流源および前記第2電流源は、カレントミラー回路により構成される請求項2または3に記載の磁場検知装置。
【請求項5】
前記感磁部に接続された駆動電源を備え、
前記出力部は、前記感磁部の前記2つのセンス端子のうち一方側の電流および前記感磁部の前記2つのセンス端子のうち他方側の電流の差に応じた磁場信検知号を出力する
請求項1に記載の磁場検知装置。
【請求項6】
記感磁部は、一体に形成され、
前記第1端子へと延伸する第1延伸部と、
前記第2端子へと延伸する第2延伸部と、
を有する請求項1からのいずれか一項に記載の磁場検知装置。
【請求項7】
前記感磁部は、三叉形状であり、
前記第1延伸部は、前記三叉形状の第1の枝部分に設けられ、
前記第2延伸部は、前記三叉形状の第2の枝部分に設けられ、
前記第3端子は、前記三叉形状の第3の枝部分において延伸する第3延伸部に設けられる
請求項に記載の磁場検知装置。
【請求項8】
前記感磁部は、半導体基板に形成され、
前記感磁部の外周を構成する各辺は、前記半導体基板の(111)面の劈開方向に設けられる
請求項1からのいずれか一項に記載の磁場検知装置。
【請求項9】
第1端子、第2端子、および第3端子を有する感磁部と、
前記感磁部の前記第1端子、前記第2端子、前記第3端子のうち、2つの端子をセンス端子として、前記センス端子からの出力に基づく複数の相での磁場検知信号を出力する出力部と、
前記感磁部が有する端子の内いずれを前記出力部に接続するかをスイッチングするスイッチング部と、
を備える磁場検知装置を用いた磁場検知方法であって、
前記複数の相での前記磁場検知信号として、少なくとも前記第1端子および前記第2端子を前記センス端子としたときの前記2つのセンス端子の第1出力差、前記第2端子および前記第3端子を前記センス端子としたときの前記2つのセンス端子の第2出力差、および前記第3端子および前記第1端子を前記センス端子としたときの前記2つのセンス端子の第3出力差に基づく前記磁場検知信号を出力するステップと、
前記磁場検知装置は、前記複数の相で出力された磁場検知信号を合計することによって、磁場検知結果を得るステップと
を有する磁場検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気センサ、磁場検知装置、および磁場検知方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から電流検出装置や位置検出装置など多くの磁気センサ製品に応用されている磁気センサの代表例として、ホール効果を利用したホール素子がある。ホール素子は、一般に、感磁部と、感磁部に電流を流すための電流電極対と、ホール起電力を検出するための出力電極対を有している。そして、出力電極対から検出されるホール起電力信号から、感磁部に印加された磁気の大きさや向きを検出する(特許文献1参照)。また、特許文献2に記載のホール素子は、4端子またはそれ以上の端子を有し、出力オフセットを低減する。
特許文献1 特開2010−050467号公報
特許文献2 米国公開第2014/0070795号公報
【解決しようとする課題】
【0003】
近年、磁気センサの小型化が要求される。従来のホール素子は、端子を少なくとも4つ以上必須とする構造のため、磁気センサの面積の削減によるチップサイズの縮小や小型化は困難であった。本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、端子数を削減できる磁気センサを提供することを目的とする。
【一般的開示】
【0004】
(項目1)
磁場検知装置は、第1端子、第2端子、および第3端子を有する感磁部の第1端子に接続される第1電流源を備えてよい。磁場検知装置は、感磁部の第2端子に接続される第2電流源を備えてよい。磁場検知装置は、感磁部の第1端子側の電圧および感磁部の第2端子側の電圧の差に応じた磁場検知信号を出力する出力部を備えてよい。
(項目2)
第1電流源および第2電流源は、感磁部との間で流す電流を同一に近付けるように調整してよい。
(項目3)
第1電流源および第2電流源は、カレントミラー回路により構成されてよい。
(項目4)
磁場検知装置は、感磁部を備えてよい。感磁部は、一体に形成され、第1端子へと延伸する第1延伸部と、第2端子へと延伸する第2延伸部と、を有してよい。
(項目5)
感磁部は、三叉形状であってよい。第1延伸部は、三叉形状の第1の枝部分に設けられてよい。第2延伸部は、三叉形状の第2の枝部分に設けられてよい。第3端子は、三叉形状の第3の枝部分において延伸する第3延伸部に設けられてよい。
(項目6)
感磁部は、半導体基板に形成されてよい。感磁部の外周を構成する各辺は、半導体基板の(111)面の劈開方向に設けられてよい。
【0005】
(項目7)
磁場検知装置は、第1端子、第2端子、および第3端子を有する感磁部を備えてよい。磁場検知装置は、感磁部の第1端子、第2端子、第3端子のうち、2つの端子をセンス端子として、センス端子からの出力に基づく磁場検知信号を出力する出力部を備えてよい。磁場検知装置は、感磁部が有する端子の内いずれを出力部に接続するかをスイッチングするスイッチング部を備えてよい。
(項目8)
出力部は、第1端子および第2端子をセンス端子としたときの2つのセンス端子の第1出力差、第2端子および第3端子をセンス端子としたときの2つのセンス端子の第2出力差、および第3端子および第1端子をセンス端子としたときの2つのセンス端子の第3出力差に基づく磁場検知信号を出力してよい。
(項目9)
磁場検知装置は、2つのセンス端子のうち第1センス端子に接続される第1電流源を備えてよい。磁場検知装置は、2つのセンス端子のうち第2センス端子に接続される第2電流源を備えてよい。出力部は、感磁部の第1センス端子側の電圧および感磁部の第2センス端子側の電圧の差に応じた磁場検知信号を出力してよい。
(項目10)
磁場検知装置は、感磁部に接続された駆動電源を備えてよい。出力部は、感磁部の2つのセンス端子のうち一方側の電流および感磁部の2つのセンス端子のうち他方側の電流の差に応じた磁場信検知号を出力してよい。
【0006】
(項目11)
磁気センサは、磁場を検知する磁気センサであってよい。磁気センサは、駆動端子と、第1出力端子と、第2出力端子と、を備えてよい。磁気センサは、駆動端子および第1出力端子の間で駆動電流を流す第1導電路、並びに、駆動端子および第2出力端子の間で駆動電流を流す第2導電路が一体に形成された感磁部を備えてよい。
(項目12)
感磁部は、第1出力端子へと延伸する第1延伸部と、第2出力端子へと延伸する第2延伸部と、を有してよい。
(項目13)
感磁部は、三叉形状であってよい。第1延伸部は、三叉形状の第1の枝部分に設けられ、第2延伸部は、三叉形状の第2の枝部分に設けられ、駆動端子は、三叉形状の第3の枝部分において延伸する第3延伸部に設けられてよい。
(項目14)
第1出力端子および第2出力端子は、感磁部に印加される磁場に応じた出力差を発生してよい。
(項目15)
磁気センサは、感磁部が形成された半導体基板を更に備えてよい。感磁部の外周を構成する各辺は、半導体基板の(111)面の劈開方向に設けられてよい。
【0007】
(項目16)
磁場検知装置は、駆動端子および第1出力端子の間の第1導電路および駆動端子および第2出力端子の間の第2導電路が一体に形成された感磁部における駆動端子に駆動電流を供給する駆動電流供給部を備えてよい。磁場検知装置は、第1出力端子および第2出力端子の出力に基づいて、感磁部に印加された磁場を検知する磁場検知部を備えてよい。
(項目17)
磁場検知部は、第1出力端子に流れる第1電流と、第2出力端子に流れる第2電流とに基づいて、磁場を検知してよい。
(項目18)
磁場検知部は、第1電流および第2電流の差に基づいて、磁場を検知してよい。
(項目19)
駆動電流供給部は、第1導電路および第2導電路のそれぞれに対して予め定められた駆動電流を供給してよい。磁場検知部は、第1出力端子の第1電圧と、第2出力端子の第2電圧とに基づいて、磁場を検知してよい。
(項目20)
駆動電流供給部は、第1導電路に流れる第1駆動電流と、第2導電路に流れる第2駆動電流とを同一に近づけるように調整してよい。磁場検知部は、第1電圧および第2電圧の差に基づいて、磁場を検知してよい。
【0008】
(項目21)
磁場検知方法は、第1の端子、第2の端子、及び、第3の端子を有する感磁部の第1の端子に駆動電流を供給する駆動電流供給段階を備えてよい。磁場検知方法は、第2の端子と第3の端子の出力電流の差に基づいて、感磁部に印加された磁場を検知する磁場検知段階を備えてよい。
(項目22)
磁場検知方法は、第1の端子、第2の端子、及び、第3の端子を有する感磁部より入力磁場を検知する磁場検知方法であってよい。磁場検知方法は、第1の端子および第2の端子の間と、第1の端子および第3の端子の間とに等しい駆動電流を供給する駆動電流供給段階を備えてよい。磁場検知方法は、第2の端子と第3の端子との間の電位差に基づいて、入力磁場を検知する磁場検知段階を備えてよい。
(項目23)
感磁部は、第1の端子および第2の端子の間の第1導電路と、第1の端子および第3の端子の間の第2導電路とが一体に形成されてよい。
(項目24)
磁気センサは、感磁部を備えてよい。感磁部は、中央部と、中央部から上面視で第1方向へ延伸する第1延伸部と、中央部から上面視で第1方向とは異なる第2方向へ延伸する第2延伸部と、中央部から上面視で第1方向及び第2方向とは異なる第3方向へ延伸する第3延伸部と、を有してよい。第1延伸部、第2延伸部、および第3延伸部の端部の各辺は、第1方向、第2方向、および第3方向のいずれかの方向に設けられてよい。磁気センサは、感磁部の第1延伸部に形成された第1出力端子を備えてよい。磁気センサは、感磁部の第2延伸部に形成された第2出力端子を備えてよい。磁気センサは、感磁部の第3延伸部に形成された駆動端子を備えてよい。
(項目25)
磁気センサは、感磁部が形成される半導体基板をさらに備えてよい。感磁部の外周を構成する各辺は、半導体基板の(111)面の劈開方向に設けられてよい。
(項目26)
感磁部の外周を構成する各辺は、第1方向、第2方向、および第3方向のいずれかの方向に設けられてよい。
(項目27)
第1方向、第2方向、および第3方向は、互いに120度異なる方向であってよい。
【0009】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1】本実施形態における第1例の磁気センサ100の上面模式図を示す。
図2】本実施形態における第1例の磁気センサ100の断面の模式図を示す。
図3】本実施形態に係る第1例の磁場検知装置200を示す。
図4】本実施形態に係る第2例の磁場検知装置200を示す。
図5】本実施形態における第2例の磁気センサ100の上面模式図を示す。
図6】本実施形態における第3例の磁気センサ100の上面模式図を示す。
図7】本実施形態における第4例の磁気センサ100の上面模式図を示す。
図8】本実施形態における第5例の磁気センサ100の上面模式図を示す。
図9】本実施形態における第6例の磁気センサ100の上面模式図を示す。
図10】本実施形態における第7例の磁気センサ100の上面模式図を示す。
図11】本実施形態における第1例の磁気センサ100の断面の他の例の模式図を示す。
図12】本実施形態における磁場検知装置1000を示す。
図13】駆動端子とセンス端子との切り替えを示す模式図を示す。
図14】1相目信号を出力する場合の状態を示す回路図を示す。
図15】2相目信号を出力する場合の状態を示す回路図を示す。
図16】3相目信号を出力する場合の状態を示す回路図を示す。
図17】4相目信号を出力する場合の状態を示す回路図を示す。
図18】5相目信号を出力する場合の状態を示す回路図を示す。
図19】6相目信号を出力する場合の状態を示す回路図を示す。
図20】本実施形態における磁場検知装置2000を示す。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0012】
図1は、本実施形態における第1例の磁気センサ100の上面模式図を示し、図2は、図1の磁気センサ100のA−B断面の模式図を示す。磁気センサ100は、例えばホール素子であってよく、4未満の端子を用いて、外部から印加された磁場に応じた電流または電圧を出力することを可能とする。磁気センサ100は、感磁部110と、第1の端子120と、第2の端子130と、第3の端子140と、基板150と、を備える。一例として、第1の端子120は駆動端子であり、第2の端子130は第1出力端子であり、第3の端子140は第2出力端子である。
【0013】
感磁部110は、基板150上に設けられ、駆動端子120および第1出力端子130の間で駆動電流を流す第1導電路、並びに、駆動端子120および第2出力端子140の間で駆動電流を流す第2導電路が一体に形成されたものである。感磁部110は、磁場が印加される部分であり、感磁部110内の第1導電路および第2導電路を流れる駆動電流に対して、印加された磁場に応じたローレンツ力が生じ、駆動電流が変化する。感磁部110は、駆動端子120、第1出力端子130、および第2出力端子140の配置が三角形の頂点に位置するような形状であってよく、三叉形状、凹状、矩形、V字状、または三角形等であってよい。
【0014】
図1の第1例の磁気センサ100の感磁部110は、平面視で3回対称となる軸(3回回転軸)を有し、三叉形状である。感磁部110は、中央部112と、中央部112から、第1出力端子130へと延伸する第1延伸部114と、第2出力端子140へと延伸する第2延伸部116と、駆動端子120へと延伸する第3延伸部118と、を有してよい。この場合、第1延伸部114は、三叉形状の第1の枝部分に設けられ、第2延伸部116は、三叉形状の第2の枝部分に設けられ、第3延伸部118は、三叉形状の第3の枝部分に設けられてよい。なお、駆動端子120、第1出力端子130、および第2出力端子140は、感磁部110の端部の辺の一部のみに形成されてもよい。磁気センサ100の感磁部110の形状の他の例は、図5−10に関連して後述する。
【0015】
駆動端子120は、第3延伸部118に設けられ、外部から駆動電流が供給される。第1出力端子130は、第1延伸部114に設けられ、駆動端子120および第1出力端子130の間の第1導電路を流れる駆動電流を出力する。第2出力端子140は、第2延伸部116に設けられ、駆動端子120および第2出力端子140の間の第2導電路を流れる駆動電流を出力する。例えば第1出力端子130および第2出力端子140が同じ出力となるように駆動電流を供給した場合に、感磁部110に磁場が印加されると、第1出力端子130および第2出力端子140は、感磁部110に印加される磁場に応じた出力差を発生できる。
【0016】
基板150は、直接または絶縁層等を介して感磁部110が形成されるものであり、半導体基板、または絶縁基板等であってよい。半導体基板は、シリコン基板または化合物半導体基板等であり、絶縁基板は、セラミック基板等であってよい。基板150は、基板150内又は基板150上に電気回路が形成されたものであってもよい。
【0017】
図3は、本実施形態に係る第1例の磁場検知装置200を示す。磁場検知装置200は、磁気センサ100に駆動電流を供給し、磁気センサ100の出力に応じた磁場検知信号を出力する。磁場検知装置200は、駆動電流供給部210と、磁場検知部220と、を備える。なお、駆動電流が供給される端子と、出力電流を出力する端子とを入れ替える切り替えをチョッパ周波数で行うことにより、出力信号のノイズ成分を高周波側(チョッパ周波数)へ変調することが可能である。チョッパ変調されたノイズ成分は、後段の信号処理で、ローパスフィルタ等により除去することも可能となる。具体的な構成例としては、駆動端子120、第1出力端子130、及び、第2出力端子140と、駆動電流供給部210及び磁場検知部220との間に、端子を切り替えて接続するスイッチと、スイッチをチョッパ周波数で切り替える制御部とを備える構成である。
【0018】
駆動電流供給部210は、磁気センサ100の駆動端子120に電気的に接続され、駆動端子120に駆動電流を供給する。駆動電流供給部210は、定電圧または定電流で駆動端子120に駆動電流を供給することができる。
【0019】
磁場検知部220は、第1出力端子130および第2出力端子140に電気的に接続され、第1出力端子130および第2出力端子140の出力電流または出力電圧を測定し、測定した出力電流または出力電圧に基づいて、感磁部110に印加された磁場を検知する。
【0020】
磁場検知部220は、出力電流差検出部223を含む。例えば、駆動電流供給部210は、感磁部110に磁場がかかっていない状態で、第1出力端子130に流れる第1電流と、第2出力端子140に流れる第2電流とが略等しい電流となるように駆動電流を供給する。出力電流差検出部223は、第1出力端子130および第2出力端子140から出力された第1電流および第2電流の差に基づいて、磁場を検知してよい。以下に磁場検知装置200が、第1出力端子130に流れる第1電流と、第2出力端子140に流れる第2電流とに基づいて磁場を検知する方法を説明する。
【0021】
磁場検知装置200の駆動電流供給部210は、磁気センサ100への印加磁場がない状態で、駆動端子120および第1出力端子130の間に流れる第1電流と、駆動端子120および第2出力端子140の間に流れる第2電流とが、略等しい電流となるように駆動電流を供給する。例えば、駆動電流供給部210は、供給される第1電流I1inおよび第2電流I2inが等しい電流Iとなるように、駆動端子120および第1出力端子130の間と駆動端子120および第2出力端子140の間とにそれぞれ電圧を印加する。
【0022】
そして、磁気センサ100の感磁部110に対して垂直方向を第1の軸としたとき、例えば第1の軸方向からの磁場Bzが感磁部110に印加されると、感磁部110の第1導電路および第2導電路内を流れる電流に対して、電流が流れる方向に垂直でかつ磁場が印加される方向と垂直な方向にローレンツ力が働く。この結果、磁気センサ100における、当該ローレンツ力の向きから側の電流が大きくなり、下記式(1)及び(2)の通り、第1出力端子130から出力される第1電流I1outの値と第2出力端子140から出力される第2電流I2outの値とに差が生じる。
(式1) I1out=I+αBz
(式2) I2out=I−αBz
ここで、αは比例定数であり、物質の物性と形状によって決定される量である。
【0023】
出力電流差検出部223は、第1電流I1outの値と第2電流I2outの値とを測定して、出力電流の差分を下記式(3)の通り算出する。これにより、出力電流差検出部223は、感磁部110に対して垂直方向の磁場Bzを検知することが可能となる。また、式(3)により算出した結果の正負符号により、印加磁場Bzの向きも併せて検出可能である。このようにして、磁場検知部220は、第1出力端子130および第2出力端子の140間の電流差から、感磁部110に対して印加されている磁場の大きさおよび/または向きに応じた磁場検知信号を出力できる。
(式3) I1out−I2out=2αBz
【0024】
また、駆動電流供給部210は、第1電流と第2電流とが異なるように、駆動電流を駆動端子120に供給してもよい。この場合、出力電流差検出部223は、駆動電流供給部210により供給される第1電流I1inおよび第2電流I2inの値と、第1出力端子130および第2出力端子140から出力される第1電流I1outおよび第2電流I2outの値との間の差をそれぞれ求め(I1in−I1out、I2in−I2out)、第1電流の差と第2電流の差の変化から磁場を検知することもできる。
【0025】
図4は、本実施形態に係る第2例の磁場検知装置200を示す。第2例の磁場検知装置200は、第1出力端子130の第1電圧と、第2出力端子140の第2電圧とに基づいて、磁場を検知する。第2例の磁場検知装置200の磁場検知部220は、出力電圧差検出部226を含む。
【0026】
第2例の磁場検知装置200において駆動電流供給部210は、第1導電路および第2導電路のそれぞれに対して予め定められた駆動電流を供給する。例えば、駆動電流供給部210は、第1導電路に流れる第1駆動電流と、第2導電路に流れる第2駆動電流とを同一に近づけるように調整する。一例として、駆動電流供給部210は、第1出力端子130及び第2出力端子140のそれぞれに接続され、同一電流を流す定電流源を有してもよい(カレントミラー回路等)。具体的には、駆動電流供給部210は、第1駆動電流と第2駆動電流とが同じになるように、駆動端子120および第1出力端子130間の電圧と、駆動端子120および第2出力端子140間の電圧とをそれぞれ調節する。これにより、感磁部110に磁場が印加されて第1駆動電流と第2駆動電流とにローレンツ力がかかると、駆動電流が変化すべきところ、駆動電流供給部210は、駆動電流を一定に保つべく、駆動端子120および第1出力端子130間の電圧と、駆動端子120および第2出力端子140間の電圧とをそれぞれ変化させる。
【0027】
これを受けて、磁場検知部220の出力電圧差検出部226は、第1出力端子130の第1電圧および第2出力端子140の第2電圧の差に基づいて磁場を検知してよい。出力電圧差検出部226は、第1出力端子130の第1電圧および第2出力端子140の第2電圧を測定し、第1駆動電流と第2駆動電流とを同一に近づけるために生じた第1電圧および第2電圧の差を検出する。磁場検知部220は、当該電圧差から、感磁部110に対して印加されている磁場の大きさおよび/または向きに応じた磁場検知信号を出力できる。
【0028】
以上において、磁場検知装置200と、磁気センサ100の駆動端子120、第1出力端子130、および第2出力端子140との電気的接続は、ワイヤーボンディング、または半導体プロセスのメタル配線等を用いて接続されてよい。
【0029】
以上のような本実施形態の磁気センサ100および磁場検知装置200により、磁気センサ100の端子数を3端子に削減することができ、チップサイズを削減することができる。
【0030】
図5から図10は、本実施形態における第2例から第7例の磁気センサ100の上面模式図を示す。第2例から第7例の磁気センサ100において、図1に示された本実施形態に係る磁気センサ100の構成と略同一の構成には同一の符号を付け、説明を省略する。
【0031】
図5に示す第2例の磁気センサ100は、半導体基板150の(111)面の劈開方向に従って感磁部110が構成される。磁気センサ100の感磁部110は、中央部112と、中央部112から上面視で第1方向へ延伸する第1延伸部114と、中央部112から上面視で第1方向とは異なる第2方向へ延伸する第2延伸部116と、中央部112から上面視で第1方向及び第2方向とは異なる第3方向へ延伸する第3延伸部118と、を有する。第1延伸部114、第2延伸部116、および第3延伸部118の端部の各辺は、第1方向、第2方向、および第3方向のいずれかの方向に設けられる。第1方向〜第3方向は一例として、半導体基板150の(111)面の劈開方向に設けられる。第1出力端子130は、感磁部110の第1延伸部114に形成され、第2出力端子140は、第2延伸部116に形成され、駆動端子120は、第3延伸部118に形成される。
【0032】
第1延伸部114、第2延伸部116、および第3延伸部118の端部の各辺FG、CD、AIは、半導体基板150の(111)面の劈開方向に設けられてよい。第2方向は、第1方向から第1角度回転したものであり、第3方向は、第2方向から第2角度回転したものであってよい。図5の第2零の磁気センサ100において、第1角度及び第2角度は、60度であり、第1方向、第2方向、および第3方向は、互いに120度異なる方向である。感磁部110の内角は、全て60度の整数倍となり、∠ABC=∠DEF=∠GHI=240度、∠BCD=∠EFG=∠HIA=120度、∠IAB=∠CDE=∠FGH=60度となる。
【0033】
感磁部110は、第1延伸部114、第2延伸部116、および第3延伸部118の端部の辺だけではなく、感磁部110の外周を構成する各辺はいずれも、第1方向、第2方向、および第3方向のいずれかの方向に設けられてよく、このような第2例の磁気センサ100は、磁気センサ100の製造において感磁部110を形成する際、エッチングレートが感磁部110の外周におけるすべての方向で等しくなる。このため、感磁部110は、エッチングの手法にかかわらず容易に形成されることができる。
【0034】
なお、磁気センサ100の感磁部110は回転対称でなくてもよく、第1角度及び第2角度は、60度に限定されず、40度〜80度であってもよい。
【0035】
図6に示す第3例の磁気センサ100は、駆動端子120および第1出力端子130の間の距離と駆動端子120および第2出力端子140の間の距離とが、第1出力端子130および第2出力端子140の間の距離より長い。また、このような各端子間の距離関係に限定されず、各端子間の距離が、それぞれ異なっていてもよい。
【0036】
図7に示す第4例の磁気センサ100は、感磁部110が凹状であり、凹状の2つの突端に第1出力端子130および第2出力端子140がそれぞれ形成され、突端とは反対側の辺の中央部分に駆動端子120が形成される。
【0037】
図8に示す第5例の磁気センサ100は、感磁部110が矩形であり、対向する辺に第1出力端子130および第2出力端子140がそれぞれ形成され、当該対向する2つの辺とは異なる辺に駆動端子120が形成される。
図7及び図8に示す第4例、第5例の磁気センサ100は、半導体基板150の(100)面において、感磁部110の外辺がその劈開方向に平行に形成される。このような第4例、第5例の磁気センサ100は、磁気センサ100の製造において感磁部110を形成する際、エッチングレートが感磁部110の外周におけるすべての方向で等しくなる。このため、感磁部110は、エッチングの手法にかかわらず容易に形成される。
【0038】
図9に示す第6例の磁気センサ100は、感磁部110がV字形状であり、V字形状の2つの突端に第1出力端子130および第2出力端子140がそれぞれ形成され、頂点部分に駆動端子120が形成される。
【0039】
図10に示す第7例の磁気センサ100は、感磁部110が三角形であり、各頂点に駆動端子120、第1出力端子130、および第2出力端子140がそれぞれ形成される。
【0040】
以上に磁気センサ100の各種形状を例示したが、磁気センサ100は上記に限らず、第1導電路および第2導電路が一体に形成された任意の形状を採ってよい。
【0041】
以上の本実施形態に係る磁気センサ100を製造する方法の例として、図1および2に示した第1例の磁気センサ100を製造する方法について説明する。磁気センサ100の製造方法は、半導体基板150上に感磁部110を三叉形状に形成するステップと、形成した感磁部110上に、駆動端子120、第1出力端子130、および第2出力端子140を形成するステップとを備える。
【0042】
感磁部110を三叉形状に形成するステップにおいて、基板150上に活性層を三叉形状に形成して感磁部110としてよい。基板150上に活性層を形成する方法は、活性層の結晶性の観点から、MBE(Molecular Beam Epitaxy)装置によって半導体単結晶を形成する方法が好ましい。活性層を形成する方法は、これに限定されず、例えばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)もしくはスパッタを用いた成膜、半導体活性層膜の張り合わせ、またはインプラ等により活性層を形成できる。このとき、三叉形状で活性層を形成してもよく、または基板150全面に活性層を形成した後に、活性層を三叉形状になるようにエッチングしてもよい。
【0043】
端子を形成するステップにおいて、三叉形状の活性層上に、スパッタまたは蒸着機により金属膜を形成し、形成した金属膜をエッチングにより端子の形状としてよい。さらに、端子形成後に熱アニールのステップを実施してもよい。また、端子形成ステップ前に活性層上に保護膜を形成するステップを実施してもよく、この場合、端子はViaを介して活性層と接続される。また、端子形成ステップ後に、活性層上に保護膜を形成するステップを実施してもよい。
【0044】
図11は、図1の磁気センサ100のA−B断面の他の例の模式図を示す。図11に示すように、磁気センサ100の感磁部110は、基板150内に形成される。
【0045】
図11の磁気センサ100は、磁気センサ(例えばシリコンホール素子)の既知の製造方法と同様の方法で製造されてよい。例えば、シリコン基板150にインプラ等により不純物を注入して、シリコン基板150内に不純物拡散層を三叉形状に形成して感磁部110とする。その後、インプラ等によりコンタクト層を感磁部110の延伸部の端部に形成し、駆動端子120、第1出力端子130、および第2出力端子140とする。さらに、磁場検知装置200と接続するためのメタル配線層をシリコン基板150上に形成し、駆動端子120、第1出力端子130、および第2出力端子140を、Viaを介してメタル配線層に接続してもよい。
【0046】
図12は、本実施形態における磁場検知装置1000を示す。磁場検知装置1000は、2つのセンス端子からの電流を同一になるように制御して、2つのセンス端子の出力差を検知することにより磁場検知を行う。磁場検知装置1000は、感磁部1100と、スイッチング部1600と、第1電流源1200と、第2電流源1300と、出力部1400と、駆動部1500と、複数の検知部S1、S2と、を備える。なお、磁場検知装置1000は、図3または4の磁場検知装置と磁気センサとを含む装置に対応してよい。
【0047】
感磁部1100は、第1端子1110、第2端子1120、および第3端子1130を有する。感磁部1100は、一体に形成され、第1端子1110へと延伸する第1延伸部1140と、第2端子1120へと延伸する第2延伸部1150と、を有する。第1延伸部1140および第2延伸部1150は、延伸方向が互いに異なってよい。例えば、感磁部1100は、三叉形状であり、第1延伸部1140は、三叉形状の第1の枝部分に設けられ、第2延伸部1150は、三叉形状の第2の枝部分に設けられ、第3端子1130は、三叉形状の第3の枝部分において延伸する第3延伸部1160に設けられる。
【0048】
感磁部1100は、半導体基板に形成され、感磁部1100の外周を構成する各辺は、図5に示すように半導体基板の(111)面の劈開方向に設けられたものであってよい。また、感磁部1100は、図1,5−10に示したいずれの形状であってもよい。
【0049】
スイッチング部1600は、感磁部1100が有する端子1110、1120、1130の内いずれを出力部1400に接続するかをスイッチングする。スイッチング部1600は、感磁部1100の第1端子1110、第2端子1120、および第3端子1130とそれぞれ接続され、他方で駆動部1500、および複数の検知部S1、S2とそれぞれ接続される。
【0050】
スイッチング部1600は、例えば、3対1のスイッチを3つ有する。スイッチング部1600は、スイッチのオンおよびオフを制御することで、第1端子1110、第2端子1120、および第3端子1130と、駆動部1500、および検知部S1,S2との間の接続関係を切り替えることができる。以下、感磁部1100の第1端子1110、第2端子1120、および第3端子1130のうち、検知部S1、S2に接続される端子は、センス端子として機能し、駆動部1500に接続される残りの端子は、駆動端子として機能する。ここで、駆動端子とは、単に、感磁部1100における2つのセンス端子以外の端子を意味するものであってよい。センス端子は、図1−11の出力端子に対応する。
【0051】
第1電流源1200および第2電流源1300は、2つセンス端子にそれぞれ接続されて定電流を流す定電流源であってよい。例えば、第1電流源1200は、スイッチング部1600を介して感磁部1100の第1端子1110(第1センス端子)に接続され、第2電流源1300は、スイッチング部1600を介して感磁部1100の第2端子1120(第2センス端子)に接続される。第1電流源1200および第2電流源1300は、感磁部1100との間で流す電流を同一に近付けるように調整する。第1電流源1200および第2電流源1300は、例えばカレントミラー回路により構成される。
【0052】
駆動部1500は、スイッチング部1600に接続され、スイッチング部1600を介して磁場検知装置1000の駆動に必要なエネルギーを駆動端子に供給する。
【0053】
複数の検知部S1、S2は、スイッチング部1600、第1電流源1200、および第2電流源1300にそれぞれ接続される。検知部S1、S2は、スイッチング部1600を介してセンス端子に接続されることで、それぞれが2つのセンス端子のいずれかの出力を検知する。検知部S1、S2は、例えば検流計、電圧計、または接点であり、センス端子における電圧を検知する。検知部S1、S2は、2つに限らず、3つ以上であってもよい。また、1つの検知部を時分割で用いてもよい。
【0054】
出力部1400は、感磁部1100の第1端子1110、第2端子1120、第3端子1130のうち、2つの端子をセンス端子として、センス端子からの出力に基づく磁場検知信号を出力する。出力部1400は、複数の検知部S1、S2に接続され、複数の検知部S1、S2がそれぞれ検知した出力を受け取り、受け取った出力の差に応じた磁場検知信号を出力する。
【0055】
例えば、第1端子1110および第2端子1120が検知部S1、S2に接続された場合、出力部1400は、感磁部1100の第1端子1110(第1センス端子)側の電圧および感磁部1100の第2端子1120(第2センス端子)側の電圧の差に応じた磁場検知信号を出力する。出力部1400は、2つのセンス端子における電圧をそのまま磁場検知信号として出力してもよく、また、検知した電圧の差を示す値を磁場検知信号として出力してもよい。また、出力部1400は、検知した電圧に基づいて磁場の大きさおよび/または向きを算出して、磁場の大きさおよび/または向きを示す信号を磁場検知信号として出力してよい。なお、本実施形態における検知部S1,S2および出力部1400は、図3および4における磁場検知部220に対応してよい。
【0056】
本実施形態の磁場検知装置1000を用いてチョッピング駆動により磁場を検知する方法を説明する。以下で説明する方法では、2つのセンス端子はそれぞれ定電流源に接続され、互いに同一の電流が流される。
【0057】
図13は、駆動端子の切り替えを示す模式図である。スイッチング部1600は、第1端子1110、第2端子1120、および第3端子1130と、駆動部1500、第1電流源1200、および第2電流源1300との間の接続関係を変更して、センス端子と駆動端子とを切り替え、電流の流れを(a)−(c)の間で切り替える。出力部1400は、(a)の場合の第1端子1110および第2端子1120をセンス端子としたときの2つのセンス端子の第1出力差、(b)の場合の第2端子1120および第3端子をセンス端子としたときの2つのセンス端子の第2出力差、および(c)の場合の第3端子1130および第1端子1110をセンス端子としたときの2つのセンス端子の第3出力差に基づく磁場検知信号を出力する。スイッチング部1600による端子の切り替えは、チョッパ周波数で行ってよい。
【0058】
以下、3つの検知部S1、S2,S3を備える場合の磁場検知装置1000を用いた第1の磁場検知方法を説明する。3つの検知部S1、S2,S3は、第1端子1110、第2端子1120、および第3端子1130のそれぞれに対応して設けられ、対応する端子からの出力をそれぞれ検知する。3つの検知部S1、S2,S3のうち2つは、第1電流源1200および第2電流源1300の一方に接続され、1つは、他方の電流源に接続されてよい。また、磁場検知装置1000は、不図示の第3電流源をさらに備え、3つの検知部S1、S2,S3は3つの電流源にそれぞれ接続されてよい。
【0059】
第1の磁場検知方法として、以下の3つの条件で出力部1400から1−3相の信号を出力して磁場検知を行う方法を説明する。
1相目信号:V13S3−V12S1
2相目信号:V21S1−V23S2
3相目信号:V32S2−V31S3
【0060】
ここで、VijSkは、駆動端子が第i端子で、センス端子が第j端子の場合に、当該第j端子に接続された検知部Skにより検知された電圧を表す。例えば、1相目信号は、第2端子1120と第3端子1130とをセンス端子として、第2端子1120に接続された検知部S2が検知した電圧(V12S2)、および第3端子1130に接続された検知部S3が検知した電圧(V13S3)の差を示す磁場検知信号である。表記方法は以下同様である。
【0061】
第1の磁場検知方法において、駆動端子とセンス端子とを切り替えながら感磁部1100に電流を流して、出力部1400は1−3相の信号を出力する。磁場検知装置1000は、1−3相の信号を用いて磁場検知を行ってよい。第1の磁場検知方法においては、第1端子1110、第2端子1120、および第3端子1130と検知部S1、S2、S3との対応関係を固定して磁場検知を行った。すなわち、スイッチング部1600は、第1端子1110をセンス端子とする場合には検知部S1に接続して、第2端子1120をセンス端子とする場合には検知部S2に接続して、第3端子1130をセンス端子とする場合には検知部S3に接続するようにスイッチングを行った。第1の磁場検知方法においては、例えば、1−3相の信号がそれぞれ示す電圧差を足すことによって、感磁部1100に起因するオフセットを除去した磁場検知結果を得ることができる。
【0062】
次に、第2の磁場検知方法として、以下の6つの条件でチョッピング駆動を行って出力部1400から1−6相の信号を出力して磁場検知を行う方法を説明する。
1相目信号:V13S3−V12S2
2相目信号:V21S1−V23S3
3相目信号:V32S2−V31S1
4相目信号:V13S2−V12S3
5相目信号:V21S3−V23S1
6相目信号:V32S1−V31S2
【0063】
第2の磁場検知方法では、第1端子1110、第2端子1120、および第3端子1130と検知部S1、S2、S3との対応関係を変更して磁場検知を行った。第2の磁場検知方法において、スイッチング部1600は、検知部S1−S3のそれぞれを、2つのセンス端子のいずれに接続するかを選択して、検知部S1、S2,S3と端子1110,1120,1130との対応関係を変更する。出力部1400は、1−6相においてそれぞれ磁場検知信号を出力する。例えば、磁場検知信号が示す電圧差を合計することによって、感磁部1100および検知部S1、S2,S3におけるオフセット差を除去した磁場検知結果を得ることができる。
【0064】
次に、2つの検知部S1、S2を備える場合の磁場検知装置1000を用いた磁場検知方法を説明する。スイッチング部1600は、検知部S1、S2のそれぞれを、2つのセンス端子のいずれに接続するかを選択して、検知部S1、S2と端子1110,1120,1130との対応関係を変更する。2つのセンス端子は、第1電流源1200および第2電流源1300に接続され、それぞれに定電流Icが流される。
【0065】
スイッチング部1600は、複数回の第1出力差の検知(例えば、図13の(a)の場合の出力差)、複数回の第2出力差の検知(例えば、図13の(b)の場合の出力差)、および複数回の第3出力差の検知(例えば、図13の(c)の場合の出力差)の少なくとも1つにおいて、検知部S1、S2のうち2つのセンス端子に接続する検知部S1、S2の組み合わせを変更する。検知部S1、S2とセンス端子との組み合わせは、以下のように、磁場によって生じる出力差のプラス側のセンス端子とマイナス側のセンス端子とに応じて決定してよい。
【0066】
スイッチング部1600は、第1出力差、第2出力差、および第3出力差の検知において、検知部S1、S2のそれぞれを、出力の差分演算におけるプラス側の検知、およびマイナス側の検知の両方に用いる。スイッチング部1600は、同一の端子を駆動端子として複数回の出力を行う場合に、2つのセンス端子にそれぞれ接続される検知部S1、S2を出力毎に入れ替えてよい。例えば、第1端子1110および第2端子1120をセンス端子としたときの2つのセンス端子の第1出力差の検知を2回行う際、1回目の出力で、第1端子1110に検知部S1を接続して電圧を検知し、第2端子1120に検知部S2を接続して電圧を検知し、2回目の出力で、第1端子1110に検知部S2を接続して電圧を検知し、第2端子1120に検知部S1を接続して電圧を検知する。
【0067】
スイッチング部1600は、検知部S1、S2のそれぞれを、出力の差分演算におけるプラス側の検知に用いる回数と、マイナス側の検知に用いる回数とを同一に近付けるように検知部S1、S2のうち2つのセンス端子のそれぞれに接続する検知部S1、S2を選択する。従って、検知部S1、S2のそれぞれを、プラス側に用いる回数と、マイナス側に用いる回数とを同一にするためには、3つの端子1110、1120、1130と検知部S1、S2との組み合わせが少なくとも6通り(第1−3端子間で駆動端子の切り替え:3通り×2つの検知部S1、S2のセンス端子間での切り替え:2通り)となる。このため、感磁部1100の端子数と検知部S1、S2の数の最小公倍数である6の倍数の回数(6N相)で条件を変更して磁場検知を行ってよい。
【0068】
以下の6つの条件でチョッピング駆動を行って、出力部1400から1−6相目の信号を出力して磁場検知を行う方法を説明する。
1相目信号:V12S1−V13S2
2相目信号:V23S1−V21S2
3相目信号:V31S1−V32S2
4相目信号:V12S2−V13S1
5相目信号:V23S2−V21S1
6相目信号:V31S2−V32S1
【0069】
ここで、図14−19を参照して、以下の関係を前提として磁場検知方法を説明する。
【0070】
Vx'=Vx+Voffx・・・式(i)
Vx'(x=1,2)は、センス端子の電圧であり、Vxは、検知部Sxで検知した電圧であり、Voffx(x=1,2)は、検知部Sxの持つ電圧のオフセットである。なお、前記Voffxは出力部1400のオフセットも含めてVoffxと表現している。
【0071】
Ic=IRy+Ihy(n)・・・式(ii)
Icは、電流源により流れる定電流であり、IRyは、抵抗Ry(y=1,2,3)を流れる電流である。Ihy(n)は、第n相において第y端子に磁場印加によって生じる電流を示し、磁場に応じて電流値が増減する電流源として設けたものである。
【0072】
抵抗Ryは、第y端子から出力される電流にかかる感磁部1100における抵抗とする。例えば、第1端子1110が駆動端子である場合、第1端子1110と第2端子1120との間に流れる電流にかかる抵抗は、R1+R2とし、第1端子1110と第3端子1130との間に流れる電流にかかる抵抗は、R1+R3とする。従って、抵抗R1は、第1端子1110からそれぞれ第2端子1120および第3端子1130に向かって流れる電流に共通の抵抗とする。下記の式中のVcは、3つの端子の中心位置での電圧とする。
【0073】
図14は、出力部1400から1相目信号を出力する場合の状態を示す回路図である。1相目では、第1端子1110が駆動端子であり、第2端子1120および第3端子1130がセンス端子であり、第2端子1120および第3端子1130には、検知部S1、S2がそれぞれ接続される。1相目信号を出力する場合の回路図から、上記式(i)、(ii)および下記式(1)、(2)より(※1式)を導出する。
【0074】
(Vc−V1')/R2=IR2・・・式(1)
(Vc−V2')/R3=IR3・・・式(2)
V1−V2=I(R3−R2)−(Ih3(1)R3−Ih2(1)R2)−(Voff1−Voff2)・・・(※1式)
【0075】
図15は、出力部1400から2相目信号を出力する場合の状態を示す回路図である。2相目では、第2端子1120が駆動端子であり、第1端子1110および第3端子1130がセンス端子であり、第1端子1110および第3端子1130には、検知部S2、S1がそれぞれ接続される。2相目信号を出力する場合の回路図から、上記式(i)、(ii)および下記式(1)、(2)より(※2式)を導出する。
【0076】
(Vc−V1')/R3=IR3・・・式(1)
(Vc−V2')/R1=IR1・・・式(2)
V1−V2=I(R1−R3)−(Ih1(2)R1−Ih3(2)R3)−(Voff1−Voff2)・・・(※2式)
【0077】
図16は、出力部1400から3相目信号を出力する場合の状態を示す回路図である。3相目では、第3端子1130が駆動端子であり、第1端子1110および第2端子1120がセンス端子であり、第1端子1110および第2端子1120には、検知部S1、S2がそれぞれ接続される。3相目信号を出力する場合の回路図から、上記式(i)、(ii)および下記式(1)、(2)より(※3式)を導出する。
【0078】
(Vc−V1')/R1=IR1・・・式(1)
(Vc−V2')/R2=IR2・・・式(2)
V1−V2=I(R2−R1)−(Ih2(3)R2−Ih1(3)R1)−(Voff1−Voff2)・・・(※3式)
【0079】
図17は、出力部1400から4相目信号を出力する場合の状態を示す回路図である。4相目では、第1端子1110が駆動端子であり、第2端子1120および第3端子1130がセンス端子であり、第2端子1120および第3端子1130には、検知部S2、S1がそれぞれ接続される。4相目信号を出力する場合の回路図から、上記式(i)、(ii)および下記式(1)、(2)より(※4式)を導出する。
【0080】
(Vc−V1')/R3=IR3・・・式(1)
(Vc−V2')/R2=IR2・・・式(2)
V2−V1=I(R3−R2)−(Ih3(4)R3−Ih2(4)R2)−(Voff2−Voff1)・・・(※4式)
【0081】
図18は、出力部1400から5相目信号を出力する場合の状態を示す回路図である。5相目では、第2端子1120が駆動端子であり、第1端子1110および第3端子1130がセンス端子であり、第1端子1110および第3端子1130には、検知部S1、S2がそれぞれ接続される。5相目信号を出力する場合の回路図から、上記式(i)、(ii)および下記式(1)、(2)より(※5式)を導出する。
【0082】
(Vc−V1')/R1=IR1・・・式(1)
(Vc−V2')/R3=IR3・・・式(2)
V2−V1=I(R1−R3)−(Ih1(5)R1−Ih3(5)R3)−(Voff2−Voff1)・・・(※5式)
【0083】
図19は、出力部1400から6相目信号を出力する場合の状態を示す回路図である。6相目では、第3端子1130が駆動端子であり、第1端子1110および第2端子1120がセンス端子であり、第1端子1110および第2端子1120には、検知部S2、S1がそれぞれ接続される。6相目信号を出力する場合の回路図から、上記式(i)、(ii)および下記式(1)、(2)より(※6式)を導出する。
【0084】
(Vc−V1')/R2=IR2・・・式(1)
(Vc−V2')/R1=IR1・・・式(2)
V2−V1=I(R2−R1)−(Ih2(6)R2−Ih1(6)R1)−(Voff2−Voff1)・・・(※6式)
【0085】
導出した(※1式)〜(※6式)と、各相において検知部S1、S2によって検知した電圧の差(V1−V2)により、以下のように、検知部S1、S2および感磁部1100において生じるオフセット等を除去した磁場検知結果を得ることができる。
【0086】
理想的に、R1=R2=R3、Voff1=Voff2の場合、(※1式)−(※6式)のいずれか1つによってセンス端子の間の出力差を算出する。算出した出力差により磁場の向きおよび/または強さを検知することができる。なお、R1=R2=R3の場合は、例えば、感磁部1100が図1,5,10のような形状で回転対称であり、感磁部1100の3つの端子間の距離がいずれも同一であり、かつ感磁部1100の厚みのばらつきが無い場合である。Voff1=Voff2の場合は、例えば、検知部S1、S2のオフセットが同一である場合である。
【0087】
また、R1≠R2≠R3、Voff1=Voff2の場合、(※1式)+(※2式)+(※3式)または(※4式)+(※5式)+(※6式)とすることによって、第2項の感度項のみ取り出すことができる。これにより、感磁部1100の端子間の抵抗のばらつきによって生じるオフセット差は除去され、磁場の向きおよび/または強さを検知することができる。
【0088】
また、R1≠R2≠R3、Voff1≠Voff2の場合、(※1式)+(※2式)+(※3式)+(※4式)+(※5式)+(※6式)とすることによって、第2項の感度項のみ取り出すことができる。これにより、感磁部1100の端子間の抵抗のばらつき、および検知部S1、S2によって生じるオフセット差は除去され、磁場の向きおよび/または強さを検知することができる。
【0089】
本実施形態の磁場検知においては、感磁部1100の出力として電圧差を検知するため、磁場検知の温度依存性が小さく、検知誤差が小さい。磁場検知の温度依存性は、感磁部1100の作製においてバンドギャップが広い材料を用いることでさらに小さくすることができる。
【0090】
図20は、本実施形態における他の例の磁場検知装置2000を示す。磁場検知装置200は、2つのセンス端子の電流を検知して磁場検知を行う。磁場検知装置2000は、駆動電源1700を備える。磁場検知装置2000は、他の構成として磁場検知装置1000と同様の構成を備えることができる。ただし、磁場検知装置2000は、検知部S1,S2に接続される電流源を有さなくてよい。以下、磁場検知装置1000と異なる構成を主に説明する。
【0091】
駆動電源1700は、スイッチング部1600に接続され、スイッチング部1600を介して感磁部1100の駆動端子に接続される。駆動電源1700は、駆動端子に駆動電流を例えば定電圧で供給する。
【0092】
検知部S1,S2は、スイッチング部1600を介して感磁部1100の2つのセンス端子にそれぞれ接続され、2つのセンス端子から出力される電流を検知する。検知部S1,S2は、検流計であってよい。
【0093】
出力部1400は、検知部S1,S2に接続され、感磁部1100の2つのセンス端子のうち一方側の電流および感磁部1100の2つのセンス端子のうち他方側の電流の差に応じた磁場信検知号を出力する。
【0094】
磁場検知装置2000は、磁場検知装置1000を用いたチョッピング駆動による磁場検知と同様に、磁場検知を行うことができる。スイッチング部1600は、端子1110、1120、1130と検知部S1,S2との接続関係を切り替え、駆動電源1700は、駆動電流を感磁部1100の駆動端子に供給して、図13の(a)−(c)のようにチョッピング駆動を行う。検知部S1,S2は、感磁部1100のセンス端子からの電流を検知し、出力部1400は、検知された電流の差に応じて磁場検知信号を出力する。本実施形態において、出力部1400から複数回出力された磁場検知信号が示す電流差を合計する等によって、磁場検知結果から検知部S1,S2のオフセット差等を除去することができる。
【0095】
磁場検知装置1000、2000を用いたチョッピング駆動による磁場検知は、複数の相(条件)での出力を1回ずつ行ってもよく、または繰り返し行ってもよい。また、磁場検知を、複数の相での出力を繰り返し行い、十分に長い時間をかけて乱数取得して行ってもよい。また、感磁部1100における電流方向は、駆動端子からセンス端子に流れてよく、またはセンス端子から駆動端子に流れてもよい。
【0096】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【0097】
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0098】
100 磁気センサ、110、1100 感磁部、112 中央部、114、1140 第1延伸部、116、1150 第2延伸部、118、1160 第3延伸部、120 駆動端子、130 第1出力端子、140 第2出力端子、150 基板、200、1000、2000 磁場検知装置、210 駆動電流供給部、220 磁場検知部、223 出力電流差検出部、226 出力電圧差検出部、1110 第1端子、1120 第2端子、1130 第3端子、1200 第1電流源、1300 第2電流源、1400 出力部、1500 駆動部、1600 スイッチング部、S1、S2 検知部、1700 駆動電源
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