JP2014052267A

JP2014052267A - 磁気センサモジュールの感度調整方法

Info

Publication number: JP2014052267A
Application number: JP2012196555A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Yukawa; 紀久雄湯川; Yuta Hoshino; 佑太星野; Nobuaki Otake; 伸明大竹; Takeo Uekusa; 武雄植草; Masanori Tanaka; 政範田中
Original assignee: Seiko NPC Corp
Current assignee: Seiko NPC Corp
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2014-03-20

Abstract

【課題】磁気センサ素子の出力を処理してなる磁気センサモジュールの出力のばらつきを防止できる磁気センサモジュールの感度調整方法を提供する。
【課題の解決手段】磁気センサモジュールの感度調整方法は、着磁前の磁石素材と磁気センサ素子を、磁気センサ素子の出力を処理するＩＣとともにモジュール化して磁気センサモジュールを形成した後、磁石素材に磁界を加えてフル着磁し、コイルの入力磁界強度とこれに対応する磁気センサモジュールの出力から磁気センサモジュールの感度を求め、次いで磁石の減磁処理を行なって、再びコイルの入力磁界強度とこれに対応する磁気センサモジュールの出力から磁気センサモジュールの感度を求め、この磁気センサモジュールの感度が所望の感度に達するまで磁石の減磁処理を繰り返し行なうものである。
【選択図】図５

Description

本発明は、磁気センサ素子と磁気センサ用ＩＣをパッケージ化してなる磁気センサモジュールの感度調整方法に関する。

従来、磁気センサにあっては、磁気センサ素子にバイアスをかける磁石としてあらかじめ完全着磁（以下、フル着磁という。）された磁石を用い、このフル着磁した磁石と、例えばＴＭＲ素子（トンネル磁気抵抗効果素子）のような磁気センサ素子とを組み合わせて実装しているのが一般的である。

ところが、この場合には、フル着磁という一律状態で磁化された磁石を磁気センサ素子と組み合わせるので、磁石の磁界強度と磁気センサ素子の感度との整合性がとれず、磁気センサ素子の出力にばらつきを生じてしまう。このため、磁気センサ素子と磁石を、磁気センサ素子の出力を増幅など所定の処理を行なって出力する磁気センサ用ＩＣ（以下単にＩＣという。）とともにパッケージ化してなる磁気センサモジュールにおいては、前記磁気センサ素子の出力のばらつきがＩＣで増幅されるので、前記磁気センサモジュールの出力はさらに大きなばらつきを生じてしまうという不都合がある。加えて、従来においては、あらかじめフル着磁した磁石を用いて実装するので、その組み込み工程において、磁石が他の機器や装置等に引き寄せられて衝突し、割れたり欠けたりする事態も生じ得るという不都合もある。

従来においても、磁気センサ素子の出力のばらつきを解消するために、着磁前の磁石素材と磁気センサ素子とで磁気センサを製造した後に、磁石素材をフル着磁し、このフル着磁した磁石の磁界強度及び磁気センサ素子の抵抗を測定して、磁石の減磁処理を行なう工程を複数回行なった後、再度磁界強度及び抵抗を測定して減磁特性を出し、磁気センサ素子が必要とする抵抗または感度（抵抗の関数）になる目標の磁界強度を設定したうえ減磁処理を行ない、その後、抵抗値及び磁界強度の最終的な測定を行なって磁石の磁界強度と磁気センサ素子の感度との整合性を確認する方法が提案されている（特許文献１）。

特許第２６９９６８５号公報

しかしながら、磁気センサモジュールにあっては、磁気センサ素子の出力は、アンプで増幅するなどの所定の処理がされて出力されるので、上述の従来提案された方法では、磁気センサ素子とＩＣのアンプなど構成部材の特性との整合性に関しては何ら考慮されていないため、磁気センサ素子の出力のばらつきは防止できたとしても、磁気センサモジュールの出力のばらつきは防止できないという不都合がある。
本発明は、この不都合を解消し、磁石の磁界強度と磁気センサ素子の出力を処理してなる磁気センサモジュールの感度の整合性をとって、磁気センサモジュールの出力のばらつきを防止できる磁気センサモジュールの感度調整方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明に係る磁気センサモジュールの感度調整方法は、着磁前の磁石素材と磁気センサ素子を、磁気センサ素子の出力を処理するＩＣとともにモジュール化して磁気センサモジュールとなした後、前記磁石素材をフル着磁し、前記磁気センサモジュールにコイルから加えられる入力磁界強度とこれに対応する前記磁気センサモジュールの出力から前記磁気センサモジュールの感度を求め、次いで磁石の減磁処理を行なった後、再度、前記磁気センサモジュールに前記コイルから加えられる入力磁界強度とこれに対応する前記磁気センサモジュールの出力から前記磁気センサモジュールの感度を求め、前記磁気センサモジュールが所望の感度に達するまで前記磁石の減磁処理を繰り返し行なうものである。

本発明に係る磁気センサモジュールの感度調整方法によれば、コイルから加えられる入力磁界強度とこれに対応する磁気センサモジュールの出力に基づいて磁気センサモジュールの感度を求めることで、磁石の磁界強度と磁気センサモジュールの感度の整合性をとって、磁気センサモジュールの出力のばらつきを防止できるので、最適感度の磁気センサモジュールを得ることができる。また、モジュール化後に磁石素材をフル着磁するので、磁石の組み込み工程において、磁石が他の機器や装置等に引き寄せられて衝突し、割れたり欠けたりする事態を避けることができる。

本発明の一実施形態における磁気センサモジュールの概略的な拡大断面図。同じく磁気センサモジュールの感度を求める感度測定回路図。同じく磁気センサモジュールに対するコイルの入力磁界強度と磁気センサモジュールの出力電圧との関係を示すグラフ。同じく磁石のバイアス磁界強度と磁気センサモジュールの感度との関係を示すグラフ。同じく感度調整処理動作を示すフロー図。

まず、添付図面の図１に基づいて磁気センサモジュールの構成を説明する。磁気センサモジュール１は、フレーム２上にＴＭＲ型磁気センサ素子のようなＭＲ素子をブリッジに組んでなる磁気センサ素子３と、アンプ、演算回路などを備え磁気センサ素子３の出力を増幅し、所定の処理を施して出力するＩＣ４と、前記ＭＲ素子に磁気バイアスをかける磁石５とを、樹脂封止７してワンパッケージ化してなるものである。なお、前記磁石５は着磁前の磁石素材の状態で組み込まれており、また、図１中、６ａ，６ｂはリードで、これらのリード６ａ，６ｂと前記ＩＣ４とはワイヤボンディングされ、前記磁気センサ素子３と前記ＩＣ４もワイヤボンディングされている。

次に、一般的な着磁処理及び減磁処理について説明する。着磁処理は、パルス発生回路からコイルにパルス電流を流してパルス磁場を生成し、前記コイルに対して所定状態で配置した磁石素材に前記パルス磁場を印加して、着磁するものである。一方、減磁処理は、コイルにコンデンサに充電した電荷を流すことで共振磁場を発生させ、磁場を反転させ続けることで磁石から磁力を取って、減磁するものである。より具体的には、コイルに流れている電流を減少させてゼロに近づけると、コイルからそれを妨害するための電流が発生し、この発生した逆の電流がコンデンサに充電され、この充電された電流がコイルに流れて磁場を反転し、この一連の磁場反転動作を繰り返すことにより、磁界は弱まって磁石が減磁される。

続いて、図２に基づいて、磁気センサモジュール１の感度を求めるための感度測定回路について説明するが、便宜上、磁気センサモジュール１は概略的に示しており、ＩＣ４はアンプのみを図示し、磁石５は図示省略している。図２中、８はコイル、９は電流源である。この構成において、前記コイル８に前記電流源９から電流を流して、前記コイル８に磁界を発生させると、この磁界強度に応じて、磁気センサモジュール１の出力電圧は変化する。また、図２におけるコイル８により磁気センサモジュール１に入力磁界強度Hinを与えて、これに対する磁気センサモジュール１の出力電圧Voutを求めることにより、その入出力特性直線の傾きがわかり、この入力特性直線の傾きが磁気センサモジュール１の感度を示すものである。したがって、図３に示すように、前記入力磁界強度HinとしてHin1〜Hin3の３つの入力磁気強度を与えて、対応する出力電圧Vout1〜Vout3を測定することで、その入出力特性直線の傾きから磁気センサモジュール１の感度を求めることができる。

ところで、磁石５のバイアス磁界強度と磁気センサモジュール１の感度との関係は、図４に示すように、バイアス磁界強度に応じて感度は変化するものである。例えば、バイアス磁界強度がフル着磁時Hayの磁気センサモジュール１の感度はSaであり、バイアス磁界強度が減磁したHbyでは、磁気センサモジュール１の感度はSbである。したがって、磁気センサモジュール１の感度をSbに設定したい場合は、磁石５をフル着磁後にバイアス磁界強度をHayからHbyまで減磁すればよいことになる。そして、この磁気センサモジュール１の感度は、上述したように、図２に示すコイル８により磁気センサモジュール１に加えられる入力磁界強度Hinと磁気センサモジュール１の出力電圧Voutの関係から知ることができる（図３参照）。このため、前記入力磁界強度Hinと前記出力電圧Voutを測定して磁気センサモジュール１の感度を求め、この感度が所望の設定感度になるように、フル着磁した磁石５の減磁処理を行なうことによって、磁気センサモジュール１は最適感度、すなわち所望の設定感度を有するものとなる。

ここで、磁気センサモジュール１の所望の設定感度をSbとする場合の感度調整方法を、図５のフロー図に基づいて説明する。まず、図示していない公知の着磁装置に磁気センサモジュール１を所定状態に配置して着磁処理を行ない、磁石５をフル着磁する（ステップ１０１）。そして、フル着磁時における磁気センサモジュール１の感度Sa（図４参照）を、コイル８からの入力磁界強度Hinと磁気センサモジュール１の出力電圧Voutの関係（図２，図３参照）から求める（ステップ１０２）。次いで、図示していない公知の減磁装置で磁石５の減磁処理を行ない（ステップ１０３）、減磁後の磁気センサ素子３の感度をコイル８による入力磁界強度Hinと磁気センサモジュール１の出力電圧Voutの関係（図２，図３参照）から求める（ステップ１０４）。

さらに続いて、この減磁後の磁気センサモジュール１の感度を設定感度Sbと比較して、設定感度Sbであるか否か判断する（ステップ１０５）。ここで、設定感度Sbでなければ、ステップ１０３に戻って、再度磁石５の減磁処理を行なう。以後前記ステップ１０４、前記ステップ１０５の処理動作を行い、前記ステップ１０５で磁気センサモジュール１の感度が設定感度Sbでないと判断すると、前記ステップ１０３に戻って前記ステップ１０５迄の処理動作を繰り返す。そして、前記ステップ１０５で減磁後の磁気センサモジュール１の感度が設定感度Sbであると判断すれば処理動作を終了する。

このようにして、本実施形態によれば、出力にばらつきがなく、所望の最適感度を有する磁気センサモジュール１をえることができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、例えば、磁気センサモジュール１の構成は図1に示すものに限らず、種々変更可能である。

１磁気センサモジュール
３磁気センサ素子
４ＩＣ
５磁石
８コイル

Claims

着磁前の磁石素材と磁気センサ素子を、磁気センサ素子の出力を処理するＩＣとともにモジュール化して磁気センサモジュールとなした後、前記磁石素材をフル着磁し、前記磁気センサモジュールにコイルから加えられる入力磁界強度とこれに対応する前記磁気センサモジュールの出力から前記磁気センサモジュールの感度を求め、次いで磁石の減磁処理を行なった後、再度、前記磁気センサモジュールに前記コイルから加えられる入力磁界強度とこれに対応する前記磁気センサモジュールの出力から前記磁気センサモジュールの感度を求め、前記磁気センサモジュールが所望の感度に達するまで前記磁石の減磁処理を繰り返し行なう磁気センサモジュールの感度調整方法。