JP2010159983A - 磁気センサ測定ボード - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサの検査において、磁気センサの検出面上における、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の磁気コイルにより発生した磁界の均一性を改善して測定値のバラツキを無くし、測定精度の向上を図ることが可能な磁気センサ測定ボードを提供する。
【解決手段】円盤状の測定ボード１００には、そのＸ軸、Ｙ軸とが交差する中心位置に検査用ソケット１１０が配置されている。検査用ソケット１１０には、磁気センサが取り付けられる。測定ボード１００上のＸ軸方向には、Ｘ軸の磁気コイル１０，１１が磁気センサを挟むように２個配置されている。同様に、Ｙ軸の磁気コイル２０，２１が配置されている。Ｚ軸の磁気コイル３０は、磁気センサを囲むように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホール素子、ホールＩＣ等の磁気センサを装着する磁気センサ測定ボードに関する。

磁気センサの出荷前検査等においては、その磁気センサに磁界を印加して、その出力特性等の磁気測定を行う検査が必須となっている。その検査には、通常、測定ボードと呼ばれる基板に、検査対象となる磁気センサが装着されて磁気測定が行われる。

従来の測定ボードの構成としては、特許文献１に記載されているような測定ボードや測定方法が周知となっている。

特開２００７−２６８０７号公報

近年の磁気センサには、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向からの磁気測定の必要性に対処すべく、特許文献１のような検査方法がある。

しかし、特許文献１の検査方法では、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の磁気コイルと磁気センサとを取付けた基板構造上の面から、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の磁気コイルにより発生した磁界が、磁気センサの検出面において均一性が得られず、その結果、測定のバラツキが生じてしまい測定精度が劣るという問題がある。この場合、特に、基板構造上の取付けの制限から、Ｘ，Ｙ軸の磁気コイルにより発生した磁気センサの検出面上での磁界の均一性に比べて、Ｚ軸の磁気コイルにより発生した磁気センサの検出面上での磁界の均一性が劣るという問題が生じていた。

そこで、本願発明の目的は、磁気センサの検出面上における、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の磁気コイルにより発生した磁界の均一性を改善して測定値のバラツキを無くし、測定精度の向上を図ることが可能な、磁気センサ測定ボードを提供することにある。

本発明は、磁気センサの磁気特性を測定する磁気センサ測定ボードであって、前記磁気センサを固定する検査用ソケットと、前記磁気センサに対して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向にそれぞれ磁界を発生させる複数の磁気コイルとを具え、前記検査用ソケットに固定された前記磁気センサと、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向全ての磁気コイルとを、基板の同一平面上に設置したことを特徴とする。

前記Ｚ軸の磁気コイルと前記磁気センサとの間のＺ軸方向の距離は、該Ｚ軸方向の所定の位置に設置された前記Ｚ軸の磁気コイルが所定の距離だけ変化したときに発生する磁界の変化率が前記磁気センサの検出面上で略ゼロとなる、距離に設定されたことを特徴とする。

前記Ｚ軸の磁気コイルと前記磁気センサとの間のＺ軸方向の距離は、前記Ｚ軸の磁気コイルが発生する磁界が前記磁気センサの検出面上で均一となる、距離に設定されたことを特徴とする。

前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向の磁気コイルは、各軸の磁気コイルごとにコイル半径が異なり、かつ、該各軸の磁気コイルと前記磁気センサとの間のそれぞれの距離が異なることを特徴とする。

前記複数の磁気コイルは、Ｘ軸方向の２個の磁気コイルと、Ｙ軸方向の２個の磁気コイルと、Ｚ軸方向の１個の磁気コイルとからなることを特徴とする。

前記Ｚ軸の磁気コイルは、前記磁気センサを囲んで配置されたことを特徴とする。

前記Ｚ軸の磁気コイルは、前記Ｘ軸の磁気センサおよび前記Ｙ軸の磁気センサの内側に配置されたことを特徴とする。

本願発明は、検査用ソケットに固定された磁気センサと、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向全ての磁気コイルとを、基板の同一平面上に設置したので、磁気センサの検出面において均一なＺ軸の磁界を印加することが可能となり、これにより、測定ボードへの取付け誤差等によって発生する測定値のバラツキを無くして、測定精度を一段と向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態である、測定ボードの平面図である。 測定ボードをＸ軸方向に沿って切断した場合の側面図である。 Ｚ軸の磁気コイルにより磁界を発生させたときの、磁気センサの検出面上での磁界の変化率のシミュレーション分布を示す説明図である。 Ｘ軸の磁気コイル、又は、Ｙ軸の磁気コイルにより磁界を発生させたときの、磁気センサの検出面上での磁界の変化率のシミュレーション分布を示す説明図である。 従来の構成において、Ｚ軸の磁気コイルと磁気センサの検出面との間のＺ軸方向の距離を微小変化させた時の磁界の変化量を示す説明図である。 本発明の構成において、Ｚ軸の磁気コイルと磁気センサの検出面との間のＺ軸方向の距離を微小変化させた時の磁界の変化量を示す説明図である。

本発明の第１の実施の形態を、図１〜図６に基づいて説明する。

図１は、測定ボード１００の平面図である。図２は、Ｘ軸方向に沿って切断した場合の測定ボード１００の側面図である。

円板状の測定ボード１００上には、そのＸ軸とＹ軸とが交差する中心位置に検査用ソケット１１０が配置されている。検査用ソケット１１０には、磁気センサ１２０が取付けられている。磁気センサ１２０は、ホール素子、ホールＩＣ等から構成される。

測定ボード１００上のＸ軸方向には、Ｘ軸の磁気コイル１０，１１が、磁気センサ１２０を挟むように２個配置されている。Ｘ軸の磁気コイル１０，１１は、半径ａ（ｍｍ）のリング状（又は円筒状）をなしている。

同様に、測定ボード１００上のY軸方向には、Y軸の磁気コイル２０，２１が、磁気センサ１２０を挟むように２個配置されている。Ｙ軸の磁気コイル２０，２１は、半径ａ（ｍｍ）のリング状（又は円筒状）をなしている。

Ｘ軸の磁気コイル１０，１１と、Ｙ軸の磁気コイル２０，２１とは直交して配置されている。

Ｚ軸の磁気コイル３０は、測定ボード１００上の磁気センサ１２０を囲むように配置されている。Ｚ軸の磁気コイル３０は、半径ａ（ｍｍ）のリング状（又は円筒状）をなしている。この場合、コイル外周形状は、円形以外の形状（例えば、四角形等）でもよい。なお、各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の磁気コイルの半径ａの値は、自由に設定してもよい。

このように、検査用ソケット１１０に取付けられたＺ軸方向の１個の磁気コイル３０は、Ｘ軸方向の２個の磁気コイル１０，１１およびＹ軸方向の２個の磁気コイル２０，２１と共に、測定ボード１００の同一平面上に配置されている。この場合、Ｚ軸の磁気コイル３０は、磁気センサ１２０を囲んで配置されている。また、Ｚ軸の磁気コイル３０は、Ｘ軸の磁気コイル１０，１１およびＹ軸の磁気コイル２０，２１の内側に配置されている。

このような構成において、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各磁気コイルにより発生する磁界と、磁気センサ１２０の検出面との関係について説明する。
Ｘ軸上の２個の磁気コイル１０，１１は、Ｘ軸方向への磁界を発生する。Ｙ軸上の２個の磁気コイル２０，２１は、Ｙ軸方向への磁界を発生する。Ｚ軸上の１個の磁気コイル３０は、Ｚ軸方向への磁界を発生する。

図３は、Ｚ軸の磁気コイル３０により磁界を発生させたときの、磁気センサ１２０の検出面上での磁界の変化率のシミュレーション分布を示す。

コイル半径ａをパラメータ（ａ＝５，１０，２０，４０，８０ｍｍ）として変化させたとき、Ｚ軸の磁気コイル３０と磁気センサ１２０の検出面との間のＺ軸方向の距離ｂの変化に対する、磁界の変化率を示す。磁界の変化率がゼロに近いほど、磁界の均一性がよいことがわかる。なお、距離ｂは、リング状（又は円筒状）の各磁気コイルの長手方向の中心位置から磁気センサ１２０の検出面までの距離を示す。

従来の構成においてＺ軸の磁気コイル３０により磁界を発生させた場合、ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝２０ｍｍと設定したとき、磁界の変化率は１２％／ｍｍとなる。

本発明の構成においてＺ軸の磁気コイル３０により磁界を発生させた場合、ａ＝２０ｍｍ、ｂ＝０ｍｍと設定したとき、磁界の変化率は０％／ｍｍとなる。

図４は、Ｘ軸の磁気コイル１０，１１、又は、Ｙ軸の磁気コイル２０，２１により磁界を発生させたときの、磁気センサ１２０の検出面上での磁界の変化率のシミュレーション分布を示す。

本発明の構成では、ａ＝２０ｍｍ、ｂ＝０ｍｍと設定した場合、磁界の変化率は０％／ｍｍとなる。

図５、図６は、Ｚ軸の磁気コイル３０と磁気センサ１２０の検出面との間のＺ軸方向の距離ｂを微小変化させたときの磁界の変化量を示す。

図５に示す従来の構成では、Ｚ軸の磁気コイル３０と磁気センサ１２０の検出面との間のＺ軸方向の距離ｂを変化させると（距離ｂの変化量（ｍｍ））、磁界の変化量（％）は大きな値となる。１０個のサンプルにおいて、距離ｂの変化量＝０〜０．２（ｍｍ）に対して、磁界の変化量＝０〜２．５（％）となる。これにより、磁界の変化量が大きく、磁界の均一性が悪いことがわかる。

図６に示す本発明の構成では、Ｚ軸の磁気コイル３０と磁気センサ１２０の検出面との間のＺ軸方向の距離ｂを変化させても（距離ｂの変化量（ｍｍ））、磁界の変化量（％）は小さな値である。１４個のサンプルにおいて、距離ｂの変化量＝０〜０．１（ｍｍ）に対して、磁界の変化量＝０〜−０．３（％）となる。これにより、磁界の変化量がゼロに近い値となり、磁界の均一性が良いことがわかる。

図３〜図６の測定結果から、Ｚ軸の磁気コイルにより発生する磁界は、磁気センサ１２０の検出面上およびその検出面付近において均一な磁界を発生していることがわかる。同様に、Ｘ軸の磁気コイル１０，１１およびＹ軸の磁気コイル２０，２１により発生する磁界についてもそれぞれ、磁気センサ１２０の検出面上およびその検出面付近において均一な磁界となっていることがわかる。この場合、磁気センサ１２０の検出面上およびその検出面付近における磁界の均一性とは、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸それぞれ独立した要素である。

以上の説明から、以下のような結論を得る。

測定ボード１００において、検査用ソケット１１０に固定された磁気センサ１２０と、各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向全ての磁気コイルとを、基板の同一平面上に設置することによって、磁気センサ１２０の検出面上での磁界の均一性を良くすることができる。この場合、各軸の磁気コイルから磁気センサ１２０までの距離は必ずしも同一に設定されているのではなく、磁気センサ１２０の検出面上およびその検出面付近において各軸毎の磁界の均一性がそれぞれ得られていればよいことから、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸それぞれ独立した構成、距離、および配置に設定されている。

また、測定ボード１００において、Ｚ軸の磁気コイル３０と磁気センサ１２０との間のＺ軸方向の距離は、該Ｚ軸方向の所定の位置に設置されたＺ軸の磁気コイル３０が所定の距離だけ変化したときに発生する磁界の変化率が磁気センサ１２０の検出面上で略ゼロとなる、距離に設定することによっても、磁気センサ１２０の検出面上での磁界の均一性を良くすることができる。

さらに、Ｚ軸の磁気コイル３０と磁気センサ１２０との間のＺ軸方向の距離ｂは、Ｚ軸の磁気コイル３０が発生する磁界が磁気センサ１２０の検出面上で均一となる距離に設定してもよい。このような磁界の均一性を保つために、Ｚ軸方向の磁気コイル３０だけでなく、Ｘ軸方向の磁気コイル１０，１１、Ｙ軸方向の２個の磁気コイル２０，２１についてもそれぞれ、半径ａが異なり、かつ、各軸の磁気コイルと磁気センサ１２０との間のそれぞれの距離が異なるように構成することができる。この場合、それぞれの磁気コイルから発生した磁界が磁気センサ１２０の検出面上で均一となるように磁気センサ１２０との距離をそれぞれ調整することによって、測定のバラツキをなくすことができる。

以上のように、磁気センサ１２０の検出面上で、Ｘ，Ｙ軸の磁界の均一性のみならず、Ｚ軸の磁界の均一性をよくすることができるため、測定ボード１００への取付け誤差等によって発生する測定値のバラツキを無くして、測定精度を一段と向上させることが可能となる。

１０，１１ Ｘ軸の磁気コイル
２０，２１ Ｙ軸の磁気コイル
２０，２１ Ｙ軸の磁気コイル
３０ Ｚ軸の磁気コイル
１００ 測定ボード
１１０ 検査用ソケット
１２０ 磁気センサ

Claims (7)

1. 磁気センサの磁気特性を測定する磁気センサ測定ボードであって、
   前記磁気センサを固定する検査用ソケットと、
   前記磁気センサに対して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向にそれぞれ磁界を発生させる複数の磁気コイルと
   を具え、
   前記検査用ソケットに固定された前記磁気センサと、前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向全ての磁気コイルとは、基板の同一平面上に設置されたことを特徴とする磁気センサ測定ボード。
2. 前記Ｚ軸の磁気コイルと前記磁気センサとの間のＺ軸方向の距離は、該Ｚ軸方向の所定の位置に設置された前記Ｚ軸の磁気コイルが所定の距離だけ変化したときに発生する磁界の変化率が前記磁気センサの検出面上で略ゼロとなる、距離に設定されたことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ測定ボード。
3. 前記Ｚ軸の磁気コイルと前記磁気センサとの間のＺ軸方向の距離は、前記Ｚ軸の磁気コイルが発生する磁界が前記磁気センサの検出面上で均一となる、距離に設定されたことを特徴とする請求項１又は２記載の磁気センサ測定ボード。
4. 前記Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向の磁気コイルは、各軸の磁気コイルごとにコイル半径が異なり、かつ、該各軸の磁気コイルと前記磁気センサとの間のそれぞれの距離が異なることを特徴とする請求項３記載の磁気センサ測定ボード。
5. 前記複数の磁気コイルは、Ｘ軸方向の２個の磁気コイルと、Ｙ軸方向の２個の磁気コイルと、Ｚ軸方向の１個の磁気コイルとからなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気センサ測定ボード。
6. 前記Ｚ軸の磁気コイルは、前記磁気センサを囲んで配置されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気センサ測定ボード。
7. 前記Ｚ軸の磁気コイルは、前記Ｘ軸の磁気センサおよび前記Ｙ軸の磁気センサの内側に配置されたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気センサ測定ボード。

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