CN104347444A - 用于测试磁场传感器的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

提供一种用于测试磁场传感器的装置和方法，其中，该方法包括：布置线圈以产生磁场；使用线圈，将磁场施加到磁场传感器；以及检测施加到磁场传感器的磁场。

Description

用于测试磁场传感器的装置及其方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年7月29日在韩国知识产权局提交的第10-2013-0089664号韩国专利申请的权益，其全部公开通过引用结合到本文用于所有目的。

技术领域

下面的描述涉及磁场传感器测试装置和磁场传感器测试方法。

背景技术

“多轴磁场传感器”是指被配置成通过检测X、Y或Z轴上的磁场来感知方位角的传感装置(本文所用的“多轴”可以包括两个或三个轴)。

通常，需要直接将磁场施加到待感测的X、Y或Z轴，以测试多轴磁场传感器。因此，必须准备线圈(例如电感器)以施加磁场，然后，电流流过线圈以测试磁场传感器，同时根据预期幅度来改变磁场。

韩国专利申请号10-2006-0060666提出了一种使用二轴磁场传感器的装置来解决与三轴罗盘相关联的问题。

多轴磁场传感器可以在晶片上或封装中被测试。

为了在晶片上测试磁场传感器，通常需要将均匀磁场施加到晶片的多轴方向。因此，在X、Y和Z轴方向上分别需要线圈。特别需要使用比晶片更大的线圈以测试Z轴方向，还需要施加更大的磁场，因为感测磁场的范围增加。然而，将更大电力施加到线圈这样的需求通常会导致问题。

同时，为了在封装中测试传感器，通常使用插座。虽然该测试也针对X、Y和Z轴方向分别需要线圈，然而可以使用比晶片上测试所需线圈更小的线圈。然而，因为必须将封装中的磁场传感器放在插座中用于测试目的，所以需要分离的装置。此外，因为按顺序测试多个磁场传感器芯片，所以测试通常花费更长的时间且导致更高的成本。

发明内容

提供本发明内容以简化形式介绍系列构思，在下面的具体实施方式中将对其进一步描述。本发明内容不用于确定要保护的主题内容的关键特征或本质特征，也不用于帮助确定要保护的主题内容的范围。

在一个总的方面，用于测试晶片上的磁场传感器的方法包括：在晶片上布置配置成产生磁场的线圈；使用线圈，将磁场施加到磁场传感器；以及检测施加到磁场传感器的磁场。

磁场传感器可以被配置成检测具有多轴分量的磁场。

线圈可以具有比晶片的横截面面积更小的横截面面积。

该方法还可以包括在线圈区域内且在远离线圈中心点的距离处布置磁场传感器。

从磁场产生的磁场线和磁场传感器的表面之间的入射角可以小于90度。

响应于施加到磁场传感器的磁场被分成X、Y和Z轴分量，X、Y和Z轴分量可以具有相似的值。

晶片可以形成在探针卡上。

针可以连接到探针卡，并且远离线圈中心点朝向线圈的边布置。

该方法还可以包括在线圈区域外布置磁场传感器。

该方法还可以包括在除线圈中心点之外的线圈区域内的任何象限上布置磁场传感器。

该方法还可以包括在线圈区域内布置多个磁场传感器。

在另一总的方面，一种用于测试磁场传感器的装置包括：包括磁场传感器的晶片；以及被配置成产生磁场到磁场传感器的环形线圈，其中，磁场传感器放置在远离线圈中心点的距离处。

该装置还可以包括：包括环形线圈的探针卡；以及连接到探针卡的针，其中，连接到探针卡的针远离线圈中心点朝向线圈的边布置。

磁场传感器可以布置在远离线圈中心点的位置且朝向线圈的边布置。

线圈可以具有比晶片的横截面面积更小的横截面面积。

从磁场产生的磁场线和磁场传感器的表面之间的入射角可以小于90度。

响应于施加到磁场传感器的磁场被分成X、Y和Z轴分量，X、Y和Z轴分量可以具有相似的值。

线圈和晶片可以彼此平行。

磁场传感器可以布置在除线圈中心点之外的线圈区域内的任何象限上。

该装置还可以包括布置在线圈区域内的多个磁场传感器。

在另一总的方面，一种用于测试多轴磁场传感器的方法包括：提供被配置成产生具有多轴分量的磁场的线圈；将磁场的多轴分量提供到多轴磁场传感器；以及使用多轴磁场传感器检测磁场的多轴分量。

从下面的具体实施方式、附图和权利要求可明显看到其他特征和方面。

附图说明

图1A、1B和1C是示出了只施加有垂直方向磁场的磁场传感器的例子和线圈的图，其中，图1A是平面图，图1B是竖直截面图，图1C是磁场线的轴分量的图形表示。

图2A、2B、2C、2D和2E是示出了晶片上的施加有三轴磁场的磁场传感器的例子和线圈的图，提供该图以解释用于测试晶片上的磁场传感器的方法，其中，图2A是平面图，图2B是竖直截面图，图2C是磁场传感器周围区域的放大图，图2D是XY坐标系上磁力线的轴分量的图形表示，图2E是XYZ平面坐标系上磁场线的轴分量的图形表示。

图3A和3B是示出了用于测试晶片上的磁场传感器的装置的例子的图，其中，图3A是平面图，图3B是截面图。

图4A和4B是示出了用于测试晶片上的磁场传感器的方法的示例的图。

在整个附图和具体实施方式中，除非另有说明或规定，相同的附图标记应当理解为指相同的元件、特征和结构。附图可能未按比例，为了清楚、说明和简明，可以夸大附图中的相对大小、比例和元件的描述。

具体实施方式

提供以下详细描述以帮助读者获得对本文描述的方法、装置和/或系统的全面理解。然而，本文描述的系统、装置和/或方法的各种改变、修改和等同物对于本领域的普通技术人员而言将是明显的。描述的处理步骤和/或操作的进行是示例，然而，序列和/或操作不限于本文所述，而是可以如本领域中已知的那样进行改变，除了必须以一定顺序出现的步骤和/或操作之外。此外，为了更加清楚和简明，会省略对本领域的普通技术人员周知的功能和构造的描述。

本文描述的特征可以以不同形式来具体实施，不应当被理解为限于本文描述的示例。更确切地，提供本文描述的示例，以使本公开彻底和完整，并且将本公开的整个范围传达给本领域的普通技术人员。

图1A至1C是示出了只施加有垂直方向磁场的磁场传感器的布置示例和线圈的图，其中，图1A是平面图，图1B是竖直截面图，图1C是磁场线的轴分量的图形表示。

参照图1A，环形线圈30布置在多个晶片中的待测试的特定晶片10上。因此，当电流流过线圈30时，在包括晶片10的垂直方向(Z轴)的若干角度处产生磁场。线圈30的大小可以小于晶片10的大小。此外，由线圈30占据的横截面可以小于晶片10的横截面。通过这样做，更大的磁场被施加到待测试的磁场传感器20。

用于测试多轴磁场传感器的典型技术涉及安装线圈用于集成电路(IC)内部的自测试的目的。然而，这种技术具有在线圈上产生有限电流强度的缺点，这是因为线圈安装在集成电路内部。因此，线圈不能适当地估计集成电路的性能。在示例中，因为线圈安装在测试设备上，而不是安装在集成电路内部，所以产生足够大的磁场以提供对集成电路性能的精确测试。

应当认识到，磁场可以被分成两种类型，由符号B和H表示。B通常称为“磁感应强度”，H称为“磁场强度”。本文使用的术语“磁场”通常指磁感应强度B。

参照图1A，在晶片10上可以有许多磁场传感器20的重复排列以进行测量。在图1A中，形成在晶片10上的单个磁场传感器20被示为典型示例。例如，磁场传感器20可以是指检测磁场强度的霍尔传感器。霍尔传感器可以被设计成利用霍尔效应来测量外部磁场。

参照图1A，因为最大的磁场强度被施加到待测试的磁场传感器20的Z轴方向，所以磁场传感器20被布置在环形线圈30的中心点100处。

参照图1B，形成表示磁场形状的一系列线，即磁场线35a、35b、37。磁场方向与磁场线的切线方向相同，磁场强度与磁场线密度成比例。在晶片10上的磁场传感器20中，与垂直于晶片10上表面10a或磁场传感器20表面的Z轴分量相对应的磁场线37是接触磁场传感器20的磁场线。其余磁场线35a或35b不接触磁场传感器20。

因此，参照图1C，只有与Z轴分量相对应的磁场线37被施加到磁场传感器20。相反，必须通过分离的线圈(未示出)施加磁场传感器20的水平方向的磁场分量22、24(X或Y轴)以测试多轴磁场传感器20的性能。

图2A至2E是示出了晶片上的施加有三轴磁场的磁场传感器的布置和线圈的示例图。图2A至2E还示出了用于测试晶片上的磁场传感器的方法的示例，其中，图2A是平面图，图2B是竖直截面图，图2C是磁场传感器的放大图，图2D是XY坐标系上磁力线的轴分量的图形表示，图2E是XYZ平面坐标系上磁场线的轴分量的图形表示。

参照图2A，用于测试晶片上的磁场传感器的方法的示例使用如下原理：晶片10的竖直方向(Z)和水平方向(X，Y)上的磁场22、24可以只用一个线圈30产生，即不需要分离线圈来产生水平方向上的磁场。

待测量的磁场传感器20布置在线圈的中心点100之外的位置，即远离线圈30的中心点100布置。因此，磁场传感器20位于远离线圈30的中心的距离处。例如，磁场传感器20可以位于远离中心点100的相对于X轴0-360°之内的任何位置。

磁场传感器20可以放置在由X和Y轴定义的象限I、II、III或IV中。也就是说，磁场传感器20布置在X和Y轴之间，而不是X或Y轴之上。例如，当磁场传感器20布置在象限I上时，磁场传感器20在相对于X轴的45°处，当磁场传感器20布置在象限II上时，磁场传感器20在相对于X轴的135°处，当磁场传感器20布置在象限III上时，磁场传感器20在相对于X轴的225°处，或者当磁场传感器20布置在象限IV上时，磁场传感器20在相对于X轴的315°处。

为便于解释，图2A是示出了线圈区域中只包括一个磁场传感器20的示例的图。因此，在实际实施中，磁场传感器20周围可以有其它磁场传感器(未示出)。在磁场传感器20一个接一个地布置在线圈30区域的各个象限中的示例中，一共可以布置4个磁场传感器。在4个磁场传感器20布置在每个象限中的例子中，一共可以布置16个磁场传感器。更多数量的磁场传感器可以进一步缩短测量时间。

图2B是示出了沿图2A的线I-I切割的截面图中形成在晶片10表面上的磁通量的示例的图。可以存在磁场线37相对于晶片表面10a直角入射以及磁场线35a以不同角度入射。

图2C是示出了放大的磁场传感器20周围的区域的示例的图。当通过磁通量和晶片10或磁场传感器20表面相交的每个点绘制磁通量的切线或对角线(例如35a)时，形成具有若干入射角(α)的斜线39。斜线39不平行于XY平面。存在最大磁场强度的斜线是在入射角(α)为90度时。然而，如图2B所示，磁场传感器20在远离Z轴磁场线37在晶片上表面10a上90°入射的点的距离处。因此，具有小于90°(非90°)的入射角的磁场线接触磁场传感器20。

这是因为磁场传感器20布置在远离线圈30的中心点100的距离处。磁场传感器20远离中心点100的距离可以根据线圈30和晶片10之间的距离而变化。当线圈30和晶片10之间的距离减小时，磁场传感器20尽量远离中心点100布置。例如，优选的是45°的入射角(α)。也就是说，在接触磁场传感器20的磁场线35a、35b和37中，磁场线35a以45°入射角(α)与晶片表面10a接触。以这种方式，可以施加最理想的磁场强度，X、Y和Z轴中的磁场分量可以具有相似的强度。

在这个示例中，磁场线37具有90°的入射角，但是其不接触磁场传感器20。这是因为磁场传感器20布置在远离线圈30的中心点100的位置处。

参照图2D，在XY坐标系中，施加到磁场传感器20的磁场方向具有45°的入射角。也就是说，在磁场线35a与晶片10相交的点处，正切角是45°。在45°处X和Y轴分量相等。应当考虑的是，具有相同强度的X和Y轴磁场分量影响磁场传感器20。

参照图2E，在XYZ坐标系上还形成具有45°入射角斜线39的磁场分量。在这个示例中，当磁场分量被分解成X、Y和Z轴分量时，X、Y和Z分量是相等的。

因此，相对于磁场传感器20位于线圈30的中心点100处时，竖直方向分量Z的幅度减小。然而，极大增加了水平方向分量(X，Y)的幅度。因此，能够只利用一个线圈30来将三轴(X，Y，Z)磁场施加到晶片10上的磁场传感器20。

图3A和3B是示出了用于测试晶片上的磁场传感器的装置的示例的图，其中，图3A是平面图，图3B是截面图。

参照图3A和3B，用于测试晶片上的磁场传感器的装置包括环形线圈30，环形线圈30以水平方向放置在形成有磁场传感器20的晶片10上，且被放置在磁场传感器20布置在远离中心点的距离处这样的位置处。针40与磁场传感器20的上面部分接触，通过给线圈30提供电流，探针卡50被配置成将磁场施加到磁场传感器20。通过检测施加到磁场传感器20的磁场，探针卡50还被配置成检测具有X、Y和Z轴分量的磁场。

如图3A和3B所示，连接到探针卡50的针40在与磁场传感器20接触的同时测量磁场。因此，为了确保使针40与磁场传感器20直接接触，使针40偏离到距线圈30的某距离处，以与直接在上面的磁场传感器20对准，而不是布置在线圈30的中心点100处。为了将磁场传感器20布置在线圈30的中心点100之外的位置处(根据图3A所示的示例，左上侧)，优选的是，连接到磁场传感器20的针40还在中心点100的左上侧于磁场传感器20上方布置在X、Y坐标上。

探针卡50被配置成将半导体芯片连接到测试设备以检查半导体的运行，其中使安装在探针卡50上的探针40与晶片10接触，从而根据返回信号提供电力和筛选有缺陷的半导体芯片。

图4A和4B是示出了用于测试晶片上的磁场传感器的方法的示例的图。

如图所示，通过除线圈30的中心点之外、在线圈30区域的每个象限中布置一个磁场传感器，能够布置4个磁场传感器20a、20b、20c和20d以用于测试。此外，通过在每个象限中布置4个磁场传感器，能够布置达到16个磁场传感器。布置的磁场传感器越多，测量花费的时间越短。

在另一示例中，磁场传感器可以布置在线圈30区域的外部。图4B示出了在右上方向上布置在线圈30区域外的磁场传感器20。即使线圈30区域外部的位置也可以提供有效的测量。在示例中，磁场线可以在能够与被接触的磁场传感器20形成45°入射角的位置处。在线圈外部太远的距离处，磁场强度减小，而且测量可能困难。

因此，在不同方面中，使用尺寸小于晶片截面的线圈，在晶片上测试多轴磁场传感器。例如，通过预定位置中的仅一个线圈、例如在相对于多轴磁场传感器的垂直方向(Z轴)上的仅一个线圈，检测包括X或Y轴方向的三轴方向上的磁场。因此，可以减少线圈的数量和减小线圈的尺寸，还可以减小产生磁场所需的电流。其结果是，可以减少与测试有关的成本和时间。

通过使用一个或更多个硬件组件、一个或更多个软件组件、或者一个或更多个硬件组件和一个或更多个软件组件的组合，可以实施上述各种单元、模块、元件和方法。硬件组件可以例如是物理上执行一个或更多个操作的物理装置，但不限于此。硬件组件的示例包括麦克风、放大器、低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、模数转换器、数模转换器和处理装置。

软件组件可以例如通过由软件或指令所控制的处理装置来实施以执行一个或更多个操作，但不限于此。计算机、控制器或其他控制装置可以使处理装置运行软件或执行指令。一个软件组件可以由一个处理装置来实施，或者两个或更多个软件组件可以由一个处理装置来实施，或者一个软件组件可以由两个或更多个处理装置来实施，或者两个或更多个软件组件可以由两个或更多个处理装置来实施。

可以通过使用一个或更多个通用或专用计算机来实施处理装置，例如，处理器、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微处理器、或者能够运行软件或执行指令的任何其他装置。处理装置可以运行操作系统(OS)，并且可以运行操作系统下工作的一个或更多个软件应用程序。当处理装置运行软件或执行指令时，处理装置可以访问、存储、操作、处理和创建数据。为简便起见，在描述中可以使用单数术语“处理装置”，但本领域的普通技术人员应当认识到处理装置可以包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如，处理装置可以包括一个或更多个处理器、或者一个或更多个处理器以及一个或更多个控制器。此外，不同的处理配置是可能的，例如并行处理器或多核处理器。

被配置成实施软件组件以执行操作A的处理装置可以包括被编程为运行软件或执行指令以控制处理器以执行操作A的处理器。此外，被配置成实施软件组件以执行操作A、操作B和操作C的处理装置可以具有各种配置，例如，被配置成实施软件组件以执行操作A、B和C的处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A的第一处理器，以及被配置成实施软件组件以执行操作B和C的第二处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A和B的第一处理器，以及被配置成实施软件组件以执行操作C的第二处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A的第一处理器，被配置成实施软件组件以执行操作B的第二处理器，以及被配置成实施软件组件以执行操作C的第三处理器；被配置成实施软件组件以执行操作A、B和C的第一处理器，以及被配置成实施软件组件以执行操作A、B和C的第二处理器，或者各自实施操作A、B和C的一个或更多个操作的一个或更多个处理器的任何其他配置。虽然这些示例涉及三个操作A、B、C，但是可以被实施的操作的数量并不限于三个，而可以是实现所需结果或执行所需任务所要求的任何数量的操作。

用于控制处理装置以实施软件组件的软件或指令可以包括用于独立地或共同地指示或配置处理装置以执行一个或更多个所需操作的计算机程序、一段代码、指令、或者它们的一些组合。软件或指令可以包括可以由处理装置直接执行的机器代码，例如，由编译器产生的机器代码，和/或可以由使用解释程序的处理装置执行的高级代码。软件或指令和任何相关联数据、数据文件以及数据结构可以在任何类型的机器、组件、物理或虚拟设备、计算机存储介质或装置、或者能够将指令或数据提供给处理装置或由处理装置解释的传播信号波中永久地或临时地实施。软件或指令和任何相关联数据、数据文件以及数据结构还可以被分布在网络耦合的计算机系统上，从而以分布式方式存储和执行软件或指令和任何相关联数据、数据文件以及数据结构。

例如，软件或指令和任何相关联数据、数据文件以及数据结构可以记录、存储或固定在一个或更多个非临时性计算机可读存储介质中。非临时性计算机可读存储介质可以是能够存储软件或指令和任何相关联数据、数据文件、以及数据结构的任何数据存储装置，以便它们可以被计算机系统或处理装置读取。非临时性计算机可读存储介质的示例包括本领域的普通技术人员公知的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-RLTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光数据存储装置、硬盘、固态盘、或者任何其他非临时性计算机可读存储介质。

基于本文提供的附图和附图的相应描述，示例所属领域的编程技术人员可以容易地构建用于实施本文公开示例的功能程序、代码和代码段。

虽然本公开包括具体示例，但是对本领域的普通技术人员明显的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，在这些示例中可以作出形式和细节上的各种改变。本文所述的示例仅在描述意义上被考虑，并不用于限制目的。每个示例中特征或方面的描述被认为适用于其他示例中类似的特征或方面。如果以不同顺序执行所述技术，和/或如果所述系统、构造、装置或电路中的组件以不同方式组合和/或由其他组件或其等同物代替或补充，也可以实现适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式来限定，而是由权利要求及其等同物来限定，并且应理解权利要求及其等同物的范围内的所有变化包括在本公开中。

Claims (21)

1.一种用于测试晶片上的磁场传感器的方法，包括：

在晶片上布置被配置成产生磁场的线圈；

使用所述线圈，将磁场施加到磁场传感器；以及

检测施加到所述磁场传感器的磁场。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述磁场传感器被配置成检测具有多轴分量的磁场。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述线圈具有比晶片的横截面面积更小的横截面面积。

4.如权利要求1所述的方法，还包括在线圈区域内且在远离线圈中心点的距离处布置所述磁场传感器。

5.如权利要求1所述的方法，其中，从磁场产生的磁场线和磁场传感器的表面之间的入射角小于90°。

6.如权利要求5所述的方法，其中，响应于施加到磁场传感器的磁场被分成X、Y和Z轴分量，X、Y和Z轴分量具有相似的值。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述晶片形成在探针卡上。

8.如权利要求7所述的方法，其中，针连接到所述探针卡，并且远离所述线圈的中心点朝向所述线圈的边布置。

9.如权利要求1所述的方法，还包括在所述线圈的区域外布置所述磁场传感器。

10.如权利要求1所述的方法，还包括在除所述线圈的中心点之外的所述线圈的区域内的任何象限上布置所述磁场传感器。

11.如权利要求10所述的方法，还包括在所述线圈的区域内布置多个磁场传感器。

12.一种用于测试磁场传感器的装置，包括：

包括磁场传感器的晶片；以及

被配置成产生到所述磁场传感器的磁场的环形线圈，其中，

所述磁场传感器被放置在远离所述线圈的中心点的距离处。

13.如权利要求12所述的装置，还包括：

包括所述环形线圈的探针卡；以及

连接到所述探针卡的针，其中，

连接到所述探针卡的针远离所述线圈的中心点朝向所述线圈的边布置。

14.如权利要求12所述的装置，其中，所述磁场传感器布置在远离所述线圈的中心点的位置且朝向所述线圈的边布置。

15.如权利要求12所述的装置，其中，所述线圈具有比所述晶片的横截面面积更小的横截面面积。

16.如权利要求12所述的装置，其中，从磁场产生的磁场线和磁场传感器的表面之间的入射角小于90°。

17.如权利要求12所述的装置，其中，响应于施加到所述磁场传感器的磁场被分成X、Y和Z轴分量，X、Y和Z轴分量具有相似的值。

18.如权利要求12所述的装置，其中，所述线圈和所述晶片彼此平行。

19.如权利要求12所述的装置，其中，所述磁场传感器布置在除所述线圈的中心点之外的所述线圈的区域内的任何象限上。

20.如权利要求12所述的装置，还包括布置在所述线圈的区域内的多个磁场传感器。

21.一种用于测试多轴磁场传感器的方法，所述方法包括：

提供被配置成产生具有多轴分量的磁场的线圈；

将磁场的多轴分量提供到多轴磁场传感器；以及

使用所述多轴磁场传感器检测磁场的多轴分量。