KR101090967B1 - Electronic compass and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자 나침반에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지자기를 감지하여 3차원 좌표를 추출하는 전자 나침반 및 전자 나침반의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic compass, and more particularly, to an electronic compass and a method for manufacturing the electronic compass to extract the three-dimensional coordinates by detecting the geomagnetic.
지자기(geomagnetic) 센서는 지구자기의 세기를 측정하여 방위각을 계산하여 전자 나침반으로 기능할 수 있다. 전자 나침반 기능을 구현하기 위해서는 서로 수직하는 X, Y, 및 Z 축의 3축의 지자기 센서가 필요하다. A geomagnetic sensor can function as an electronic compass by measuring the strength of the earth's magnetic field, calculating the azimuth angle. To implement the electronic compass function, three-axis geomagnetic sensors with X, Y, and Z axes perpendicular to each other are required.
수직으로 배열된 3개의 지자기 센서에 기초하여 각 센서 축이 지자기 세기의 벡터 성분들을 검출하는데 있어서, 실질적으로 동일한 감도를 가지는 센서에 의하여 직교 좌표계의 X, Y 및 Z축의 지자기를 측정하는 것이 정확한 좌표 추출에 용이하다.In the detection of the vector components of the geomagnetic intensity on each sensor axis based on three vertically arranged geomagnetic sensors, measuring the geomagnetism of the X, Y and Z axes of the Cartesian coordinate system by a sensor having substantially the same sensitivity is the correct coordinate. Easy to extract
휴대 장치에 3축의 지자기 센서를 탑재하기에는 크기의 제약이 따르기 때문에, 휴대 장치에는 2축 지자기 센서는 X 및 Y 평면에 2축의 지자기 센서를 서로 수직으로 배열한 센서로서 플럭스 게이트(fluxgate), MR(magneto-resistance), MI(magneto-impedance) 등의 여러 타입의 센서를 실장시키고, 나머지 1개의 축은 다른 형태의 센서를 채용하여 3축의 하이브리드형(Hybrid type)으로 전자 나침반을 구성할 수 있다. 예를 들어, 2축의 센서는 플럭스게이트 타입을 적용하고 나머지 1축은 MR 센서 또는 홀(hall) 센서 등을 이용하여 전자 나침반의 수직 높이를 줄일 수 있다.Since three-axis geomagnetic sensors are mounted in portable devices, the two-axis geomagnetic sensor is a sensor in which two axes of geomagnetic sensors are arranged perpendicularly to each other in the X and Y planes, such as fluxgate and MR ( Various types of sensors such as magneto-resistance (MI) and magneto-impedance (MI) can be mounted, and the other one axis can adopt a different type of sensor to form a three-axis hybrid type electronic compass. For example, the two axes of the sensor may use a fluxgate type, and the other one of the axes may reduce the vertical height of the electronic compass by using an MR sensor or a hall sensor.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 지자기 센서를 구성하는 플럭스 게이트 센서의 구조를 개선하여 작은 크기로 구현 가능하여 휴대용 기기에 실장될 수 있는 전자 나침반 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an electronic compass and a method of manufacturing the same, which may be implemented in a small size by improving the structure of the flux gate sensor constituting the geomagnetic sensor.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 플럭스 게이트 센서가 홀 센서를 둘러싸도록 배치하여 지자기 감지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전자 나침반 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an electronic compass and a method of manufacturing the flux gate sensor which can be arranged to surround the hall sensor to improve the reliability of geomagnetic sensing.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 동일한 크기의 전자 나침반 내부에 복수 개의 센서를 실장시켜 신뢰성있는 벡터 추출 동작을 수행할 수 있는 전자 나침반 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electronic compass and a method of manufacturing the same, which can perform a reliable vector extraction operation by mounting a plurality of sensors inside the electronic compass of the same size.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반은, 제1 방향으로 연장되는 제1 자성체를 구비하여 제1 방향 자기 벡터 성분을 추출하며, 상기 제1 자성체의 양 단(end)은 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 향하여 내측으로 45˚ 내지 90˚로 구부러진 'ㄷ'자 형상을 가지는 제1 방향 자기 센서, 및 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 자성체를 구비하여 제2 방향 자기 벡터 성분을 추출하며, 상기 제2 자성체의 양 단은 상기 제1 방향을 향하여 내측으로 45˚ 내지 90˚로 구부러진 'ㄷ' 자 형상을 가지는 제2 방향 자기 센서를 포함한다.An electronic compass according to an embodiment of the present invention includes a first magnetic body extending in a first direction to extract a first direction magnetic vector component, and both ends of the first magnetic body are connected to the first direction. A second direction magnetic vector component having a first direction magnetic sensor having a 'c' shape bent inwardly at an angle of 45 ° to 90 ° toward a second vertical direction, and a second magnetic body extending in the second direction; To extract, both ends of the second magnetic body includes a second direction magnetic sensor having a '' 'shape bent in the 45 ° to 90 ° inward toward the first direction.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 나침반은 기판 상에 형성되고, 제1 방향으로 연장된 제1 픽업 영역과 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 연장된 제1 구동 영역을 포함하는 제1 자성체를 구비하여 제1 방향 자기 벡터 성분을 추출하는 제1 방향 자기 센서, 상기 기판 상에 형성되고, 상기 제2 방향으로 연장된 제2 픽업 영역과 상기 제1 방향으로 연장된 제2 구동 영역을 포함하는 제2 자성체를 구비하여 제2 방향 자기 벡터 성분을 추출하는 제2 방향 자기 센서, 및 상기 기판의 중앙에 형성되어 상기 제1 및 제2 방향들과 수직인 제3 방향의 자기 벡터 성분을 추출하는 홀 센서를 포함하며, 상기 홀 센서는 상기 제1 및 제2 방향 자기 센서들에 의하여 둘러싸이도록 배치된다.An electronic compass according to another embodiment of the present invention is formed on a substrate and includes a first pick-up region extending in a first direction and a first driving region extending in a second direction perpendicular to the first direction. A first direction magnetic sensor having a magnetic material and extracting a first direction magnetic vector component, a second pickup region formed on the substrate and extending in the second direction and a second driving region extending in the first direction; A second directional magnetic sensor having a second magnetic body including a second directional magnetic vector component, and a magnetic vector component in a third direction formed at the center of the substrate and perpendicular to the first and second directions; And a Hall sensor for extracting, wherein the Hall sensor is disposed to be surrounded by the first and second directional magnetic sensors.
본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 방향의 벡터 성분을 추출하는 제1 방향 자기 센서, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향의 벡터 성분을 추출하는 제2 방향 자기 센서를 포함하는 전자 나침반을 제조하는 방법에 있어서, 상기 제2 방향으로 자기장을 인가하여 상기 제1 방향 자기 센서에 포함되는 제1 강자성체를 형성하는 단계, 및 상기 제1 방향으로 자기장을 인가하여 상기 제2 방향 자기 센서에 포함되는 제2 강자성체를 형성하는 단계를 포함한다.An electronic compass comprising a first direction magnetic sensor for extracting a vector component in a first direction and a second direction magnetic sensor for extracting a vector component in a second direction perpendicular to the first direction according to another embodiment of the present invention. A manufacturing method, comprising: forming a first ferromagnetic material included in the first direction magnetic sensor by applying a magnetic field in the second direction, and applying the magnetic field in the first direction to include in the second direction magnetic sensor Forming a second ferromagnetic material.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반 및 그 제조 방법은 지자기 센서를 구성하는 플럭스 게이트 센서의 구조를 개선하여 작은 크기로 구현 가능하여 휴대용 기기에 적합하다.The electronic compass and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention can be implemented in a small size by improving the structure of the flux gate sensor constituting the geomagnetic sensor is suitable for a portable device.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 나침반 및 그 제조 방법은 플럭스 게이트 센서가 홀 센서를 둘러싸도록 배치하여 지자기에 따른 간섭을 최소화하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전자 나침반 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. An electronic compass and a method for manufacturing the same according to another embodiment of the present invention provide a electronic compass and a method for manufacturing the same, in which a flux gate sensor is disposed to surround the hall sensor, thereby minimizing interference due to the geomagnetic.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전자 나침반 및 그 제조 방법은 전자 나침반 내부에 일 방향의 벡터 성분을 추출하는 복수 개의 센서를 실장시켜 각 방향의 성분들을 보상하여 신뢰성있는 벡터 추출 동작을 수행할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, an electronic compass and a method of manufacturing the same may be equipped with a plurality of sensors that extract vector components in one direction inside the electronic compass to compensate components in each direction to perform a reliable vector extraction operation. have.
도 1은 플럭스 게이트 센서의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2a 내지 4b는 플럭스 게이트 센서의 좌표 측정 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 내지 5c는 플럭스 게이트 센서에 있어서, 강자성체의 길이에 따른 측정 전압의 크기를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6a는 종래의 X축 및 Y축으로 배열된 자기 센서들을 포함하는 전자 나침반을 나타내는 도면이다.
도 6b내지 6d는 본 발명의 실시예들에 따른 전자 나침반을 나타내는 도면들이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 센서의 출력 전압 측정 능력을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 Z 축 방향의 벡터 성분을 추출하는 홀 센서를 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반을 나타내는 도면들이다.
도 11은 도 10의 전자 나침반에서 추출된 각 방향의 벡터 성분들에 기초하여 좌표 추출부에서 실제 좌표를 산출하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반을 나타내는 도면이다.
도 13a 내지 13j는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반의 제조 방법을 나타내는 도면들이다.
도 14a는 도 13a 내지 13j에 나타낸 공정에 기초하여 2차원의 자기 센서들이 형성된 이후에 전자 나침반을 구동하는 주문형 집적 회로(ASIC, application-specific integrated circuit)를 더 포함하여 패키지 형태로 구현된 전자 나침반을 나타내는 사시도이고, 도 14b는 도 14a를 B-B' 방향으로 절단한 단면도이다.1 is a conceptual diagram for describing an operation of a flux gate sensor.
2A to 4B are diagrams for explaining a principle of measuring a coordinate of a flux gate sensor.
5A to 5C are diagrams for describing magnitudes of measured voltages according to lengths of ferromagnetic materials in a flux gate sensor.
6A is a diagram illustrating an electronic compass including magnetic sensors arranged in a conventional X and Y axes.
6B to 6D are diagrams illustrating an electronic compass according to embodiments of the present invention.
7A and 7B are diagrams for describing an output voltage measuring capability of a magnetic sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a hall sensor which extracts a vector component in the Z axis direction.
9 and 10 are diagrams illustrating an electronic compass according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a conceptual diagram for describing a method of calculating actual coordinates by a coordinate extracting unit based on vector components of each direction extracted by the electronic compass of FIG. 10.
12 is a diagram illustrating an electronic compass according to an embodiment of the present invention.
13A to 13J are views illustrating a method of manufacturing an electronic compass according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14A is an electronic compass implemented in a package further including an application-specific integrated circuit (ASIC) for driving the electronic compass after two-dimensional magnetic sensors are formed based on the processes shown in FIGS. 13A to 13J. 14B is a sectional view taken along the line BB 'of FIG. 14A.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 플럭스 게이트 센서의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for describing an operation of a flux gate sensor.
도 1을 참조하면 플럭스 게이트 센서(10)는 강자성체(ferromagnetic material, 11), 구동(Driving) 코일(12) 및 픽업(Pick up) 코일(13)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
플럭스 게이트 센서(10)는 구동 코일(12)을 통하여 제공되는 교류 전류에 의하여 강자성체(11)에 유도된 자기장에 따라 생성되는 전압을 픽업 코일(12)이 측정하는 방법으로 동작한다.The
강자성체(11)는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 이들의 합금을 포함할 수 있으며, 외부 자기장의 영향으로 원자들이 일정한 방향으로 배열되어 자화(磁化, magnetize)된다. 강자성체(11)의 자화 방향은 구동 코일(12)에 의한 전류에 따라 상이해지기 때문에 구동 코일(12)을 통하여 교류 전류가 제공되는 경우, 교류 전류의 주기에 따라 강자성체(11) 내부의 자화 방향이 반전된다. 자화 방향이 반전되는 경우, 피크 전압이 생성되어 픽업 코일(12)에 의하여 측정된다.The
도 2a 내지 4b는 플럭스 게이트 센서의 좌표 측정 원리를 설명하기 위한 도면들이다.2A to 4B are diagrams for explaining a principle of measuring a coordinate of a flux gate sensor.
도 2a는 동서 방향으로 놓여져 있는 플럭스 게이트 센서를 나타내며, 도 2b는 도 2a와 같이 플럭스 게이트 센서가 놓여져 있는 경우에 픽업 코일에서 측정한 전압 출력 파형을 나타낸다.FIG. 2A shows the flux gate sensor placed in the east-west direction, and FIG. 2B shows the voltage output waveform measured by the pickup coil when the flux gate sensor is placed as shown in FIG. 2A.
도 3a는 남북 방향으로 놓여져 있는 플럭스 게이트 센서를 나타내며, 도 3b는 도 3a와 같이 플럭스 게이트 센서가 놓여져 있는 경우에 픽업 코일에서 측정한 전압 출력 파형을 나타낸다.FIG. 3A illustrates a flux gate sensor placed in the north-south direction, and FIG. 3B illustrates a voltage output waveform measured by the pickup coil when the flux gate sensor is placed as shown in FIG. 3A.
도 4a는 북남 방향으로 놓여져 있는 플럭스 게이트 센서를 나타내며, 도 4b는 도 4a와 같이 플럭스 게이트 센서가 놓여져 있는 경우에 픽업 코일에서 측정한 전압 출력 파형을 나타낸다.4A shows the flux gate sensor lying in the north-south direction, and FIG. 4B shows the voltage output waveform measured by the pickup coil when the flux gate sensor is placed as shown in FIG. 4A.
도 2a, 3a 및 4a에서 R은 기준점을 나타낸다. 픽업 코일에서 측정되는 전압에 기초하여 기준점(R)의 방위를 산출할 수 있다. 도 2a 내지 4b에서 각 플럭스 게이트 센서에 제공되는 교류 전류는 실질적으로 동일한 진폭과 주기를 가진다.In Figures 2a, 3a and 4a R represents a reference point. The orientation of the reference point R may be calculated based on the voltage measured at the pickup coil. In FIGS. 2A-4B, the alternating current provided to each flux gate sensor has substantially the same amplitude and period.
도 2b를 참조하면, 플럭스 게이트 센서가 동서 방향으로 놓여져 있는 경우, 구동 코일에 의하여 인가되는 사인파(sine wave) 또는 삼각파(triangle wave)의 교류 전류에 기초하여 강자성체(10) 내부의 자화 방향이 반전되며, 자화 방향이 반전되는 시간에 픽업 코일에 피크 전압(peak voltage)이 측정된다. 피크 전압의 크기는 아래와 같이 산출될 수 있다.Referring to FIG. 2B, when the flux gate sensor is placed in the east-west direction, the magnetization direction inside the
[수학식 1][Equation 1]
수학식 1에서 K는 상수이고, M은 자기장의 값, t는 시간, 및 V는 측정 전압 값을 나타낸다. 수학식 1에 기초하여 측정된 전압 값에 따른 자기장을 산출할 수 있다. In Equation 1, K is a constant, M is the value of the magnetic field, t is time, and V is the measured voltage value. A magnetic field according to the measured voltage value may be calculated based on Equation 1.
도 3b를 참조하면, 자화 방향이 반전되는 두 번에 있어서, 남북 방향의 경우, 한 번은 동서 방향보다 느린 시간에 자화 반전이 일어나고, 다음 번은 동서 방향보다 빠른 시간에 자화 반전이 일어나는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 3B, in the case where the magnetization direction is reversed twice, in the north-south direction, the magnetization reversal occurs at a time slower than the east-west direction, and the magnetization reversal occurs at a time earlier than the east-west direction. .
도 4b를 참조하면, 자화 방향이 반전되는 두 번의 경우에, 북남 방향의 경우, 한 번은 동서 방향보다 빠른 시간에 자화 반전이 일어나고, 다음 번은 동서 방향보다 늦은 시간에 자화 반전이 일어난다.Referring to FIG. 4B, in two cases in which the magnetization direction is reversed, in the north-south direction, magnetization reversal occurs at a time earlier than the east-west direction, and magnetization reversal occurs at a time later than the east-west direction.
이와 같이 특정한 기준 방위에서의 자화 반전과 현재 자화 반전의 시간을 비교하면 현재 플럭스 게이트 센서에 인가되고 있는 자기장의 크기를 알 수 있으며, 플럭스 게이트 센서를 X 축 및 Y 축 방향으로 위치시키면, 각 방향에 대한 지자기를 측정하여 2차원 벡터 좌표를 생성할 수 있다.By comparing the times of magnetization reversal and current magnetization reversal in a specific reference orientation as described above, the magnitude of the magnetic field currently applied to the flux gate sensor can be known, and when the flux gate sensor is positioned in the X and Y directions, The geomagnetism of can be measured to generate two-dimensional vector coordinates.
도 5a 내지 5c는 플럭스 게이트 센서에 있어서, 강자성체의 길이에 따른 측정 전압의 크기를 설명하기 위한 도면들이다. 5A to 5C are diagrams for describing magnitudes of measured voltages according to lengths of ferromagnetic materials in a flux gate sensor.
도 5a는 전류 인가에 따라 자화된 강자성체의 자력선을 도시한 개념도이다. 도 5a를 참조하면, 자화된 강자성체가 N극 및 S극을 가져 N극으로부터 S극으로 자력선이 분포하는 것을 알 수 있다. 그러나 자력선은 강자성체 내부에서만 일직선을 이루며, 강자성체(10) 외부에서는 곡선 형태를 이루며, 특히 N극 및 S극 부근의 영역에서는 자력선이 방사형으로 분포하여 어느 특정한 방향으로의 자기장을 설정할 수 없다. 결국 N극 및 S극 영역에서는 역자장(Demagnetizing) 영역이 형성되어 교류 전류가 흘러 강자성체(10)의 자화 반전이 일어나더라도 도리어 자화 반전을 방해할 수 있다.5A is a conceptual diagram illustrating a magnetic force line of a ferromagnetic material magnetized by application of current. Referring to FIG. 5A, it can be seen that the magnetized ferromagnetic material has N poles and S poles, and magnetic force lines are distributed from the N pole to the S pole. However, the lines of magnetic force form a straight line only inside the ferromagnetic material, and form a curved line outside the
도 5b에서는 강자성체(10)의 길이에 따라 실질적으로 자화 반전이 일어나는 영역(1a)과 자화 반전을 방해하는 영역(1b)을 나타내었다. 도 5b에서 빗금으로 표시된 영역이 자화 반전의 발생이 곤란한 영역이고, 빗금으로 표시되지 않은 영역(1a) 만이 자화 반전의 발생이 용이한 영역이다.In FIG. 5B, a region 1a in which magnetization reversal substantially occurs and a
강자성체(10)의 길이가 길어질수록 자화 반전이 발생 가능한 영역(1a)이 증가되며, 도 5c에서도 확인할 수 있듯이 자화 반전이 발생되는 영역(1a)이 넓을 수록 측정되는 전압의 크기는 커진다. 도 5b의 (c)의 경우와 같이 자화 반전이 발생되는 영역(1b)이 지나치게 협소한 경우, 측정되는 피크 전압의 크기 또한 매우 작아지며, 이렇게 작아진 피크 전압은 외부에서 발생하는 전압 누설 또는 인접한 전자 기기 및 주변 회로에서 발생하는 전자기파 등에 기인한 노이즈(noise)에 파묻히게 되어, 이후의 신호처리 과정에서 피크 전압의 위치를 파악하기 어려워져. 지자기 측정에 오류가 발생할 수 있다. 따라서 지자기 측정의 신뢰성을 높이기 위해서는 출력되는 피크 전압의 크기를 증가시키는 것이 필요하며, 그렇게 만들기 위해서는 플럭스 게이트 센서(10) 내부에서 자화 반전이 일어나는 영역을 가능한 한 넓게 확보하는 것이 중요하다.As the length of the
도 6a는 종래의 X축 및 Y축으로 배열된 자기 센서들을 포함하는 전자 나침반을 나타내는 도면이다. 6A is a diagram illustrating an electronic compass including magnetic sensors arranged in a conventional X and Y axes.
도 6a를 참조하면, 전자 나침반(600a)은 기판(610a) 상에 X 축 방향으로 연장되는 제1 방향 자기 센서(620a), Y 축 방향으로 연장되는 제2 방향 자기 센서(630a)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6A, the
기판(610a)은 실리콘 기판, 실리콘-게르마늄(Si-Ge), SOI(silicon-on-insulation) 기판, 및 인쇄 회로 기판(PCB, Printed circuit base)을 포함할 수 있다. The
제1 방향 자기 센서(620a)는 강자성체(m1)의 양 단(both end)을 감싸는 제1 구동 코일(d11, d12)에 의하여 제공되는 교류 전류에 의하여 형성되는 전압을 제1 픽업 코일(p1)로 측정하고, 측정된 전압에 기초하여 제1 방향 자기 벡터 성분을 추출할 수 있다.The first direction
제2 방향 자기 센서(630a)는 강자성체(m2)의 중앙을 감싸는 제2 픽업 코일(p2)로 강자성체(m2)의 양 단을 감싸는 제2 구동 코일(d21, d22)에 의하여 제공되는 교류 전류에 의하여 형성되는 전압을 측정하여 제2 방향 자기 벡터 성분을 추출할 수 있다. The second direction
다만, 도 6a의 경우, 자화 방향이 측정되는 부분은 제1 및 제2 픽업 코일들(p1, p2)이 권선된 부분이며, 구동 코일들(d11, d12, d21, d22)이 감겨있는 부분에 의하여 전자 나침반(600a)의 X 축 및 Y축의 길이가 증가하여 전체적인 사이즈가 증가한다.However, in FIG. 6A, the portion in which the magnetization direction is measured is a portion in which the first and second pickup coils p1 and p2 are wound, and the portion in which the driving coils d11, d12, d21, and d22 are wound. As a result, the length of the X axis and the Y axis of the
도 6b내지 6d는 본 발명의 실시예들에 따른 전자 나침반을 나타내는 도면들이다.6B to 6D are diagrams illustrating an electronic compass according to embodiments of the present invention.
도 6b 내지 6d에 있어서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타내는 것으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.In FIGS. 6B to 6D, the same reference numerals refer to the same elements, and detailed description thereof will be omitted.
도 6b를 참조하면, 전자 나침반(600b)은 기판(610b), 기판(610b) 상에 형성된 제1 방향 자기 센서(620b) 및 제2 방향 자기 센서(630b)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6B, the
도 6a와 비교하였을 경우, 제1 방향 자기 센서(620b)의 제1 자성체(m1)는 X 축 방향으로 연장되나, 제1 자성체(m1)의 양 단이 Y 축 방향으로 구부러진 형태를 가지며, 제2 방향 자기 센서(630b)의 제2 자성체(m2)도 Y 축 방향으로 연장되나, 제2 자성체(m2)의 양 단이 X 축 방향으로 구부러진 형태를 가진다. 제1 방향 자기 센서(620b) 및 제2 방향 자기 센서(630b)가 구부러진 영역에는 구동 코일들이 감기며, 자화 반전에 의한 전압 측정이 이루어지는 영역은 동일하게 X 축 및 Y 축 방향으로 연장된다. 각 자성체들(m1, m2)의 양 단은 동일한 방향을 향하도록 구부러지며, 기판(610b) 상에서 배치를 통하여 전체 전자 나침반(600b)의 크기를 줄이기 위하여 내측으로 구부러질 수 있다.6A, the first magnetic body m1 of the first direction
제1 방향 자기 센서(620b) 및 제2 방향 자기 센서(630b)에 있어서, 구동 코일(d11, d12, d21, d22)이 권선되는 구부러진 영역들은, 픽업 코일(p1, p2)이 권선되는 영역보다 짧은 길이를 가질 수 있다. In the first directional
제1 방향 자기 센서(620b)는 양 단에 감겨 교류 전류를 제공하는 제1 구동 코일(d11, d12)을 포함하며, 제1 구동 코일(d11, d12)은 서로 연결되어 있다. 또한, 제1 구동 코일(d11, d12)에 의한 자화 반전을 측정하는 제1 픽업 코일(p1)은 제1 방향으로 연장된 강자성체 영역에 감겨있다. 또한, 제1 픽업 코일(p1)의 자화 반전 측정을 돕기 위하여 제1 자성체(m1)가 구부러진 영역, 즉 제1 구동 코일(d11, d12)과 제1 픽업 코일(p1) 사이에 제1 보조 코일(c11, c12)이 더 감겨질 수 있다. 제1 보조 코일(c11, c12)은 제1 구동 코일(d11, d12)과 연결되어 제1 구동 코일(d11, d12)로부터 제공되는 전류에 의한 자화 방향을 제1 픽업 코일(p1)의 방향으로 유도시킨다.The first directional
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반(600b)은 픽업 코일(p1, p2)이 감겨 전압 크기가 측정되는 영역은 각각 제1 방향 및 제2 방향을 향하도록 유지하되, 이를 제외한 구동 코일(d11, d12, d21, d22)이 감기는 영역은 구부러진 형태로 형성함으로써 작은 크기로 구현될 수 있다. Accordingly, the
제2 방향 자기 센서(630b)는 배치 방향이 제1 방향 자기 센서(620b)과 수직한 것을 제외하면 제1 방향 자기 센서(620b)와 실질적으로 동일한 구조를 가진다.The second direction
즉, 제2 방향 자기 센서(630b)는 중앙 부분은 제2 방향으로 연장되는 형태를 가지되, 양 단은 제1 방향을 향하도록 구부러진 형태를 가지는 제2 자성체(m2)를 포함하며, 자성체(m2)의 제2 방향으로 연장된 부분에는 제2 픽업 코일(p2), 제1 방향으로 연장된 부분에는 제2 구동 코일(d21, d22)이 감겨 제2 픽업 코일(p2)이 감기는 영역은 제2 방향을 유지하되, 교류 전류가 제공되는 영역은 구부러진 형태를 가질 수 있다. 또한, 제2 자성체(m2) 상의 제2 픽업 코일(p2)과 제2 구동 코일(d21, d22) 사이에는 제2 보조 코일(c21, c22)이 감겨 구동 전류가 제공되는 방향을 제2 방향으로 유도해준다.That is, the second direction
도 6c는 도 6b와 유사한 구조를 가지지만 제1 방향 자기 센서(620c) 및 제2 방향 자기 센서(630c)의 구동 코일이 감지는 영역, 즉, 자성체의 양 단이 구부러진 각도가 45˚인 것을 특징으로 한다.FIG. 6C has a structure similar to that of FIG. 6B, but indicates that an area where the driving coils of the first direction
제1 및 제2 방향 자기 센서들(620c, 630c)의 양 단의 구부러진 각도를 제외하고는 도 6b및 6c의 전자 나침반들(600b, 600c)은 실질적으로 동일한 구조를 가진다.The
도 6c의 전자 나침반(600c)은 도 6a의 전자 나침반(600a)과 비교하여 크기를 줄일 수 있는 동시에, 도 6b의 전자 나침반(600b)과 비교하여 구동 전류가 제공되는 구동 코일(d11, d12, d21, d22)과 픽업 코일(p1, p2) 사이의 각도가 작기 때문에 구동 코일(d11, d12, d21, d22)로부터 제공되는 교류 전류의 방향을 유도하기 위한 보조 코일(c11, c12, c21, c22)의 권선 수를 줄일 수 있다.The
도 6b 및 도 6c의 전자 나침반들(600b, 600c)은 각 센서들을 자화시키기 위한 구동 코일이 감기는 양 단 부분을 45˚ 내지 90˚로 구부려 배치시킴으로써 2차원의 전자 나침반의 크기를 줄일 수 있다. 픽업 코일이 감기는 부분의 방향은 실질적으로 동일하기 때문에 각 방향의 벡터 성분 추출의 효과는 도 6a에 도시된 전자 나침반(600a)과 실질적으로 동일하다.The
도 6d는 제1 방향 자기 센서(620d) 및 제2 방향 자기 센서(630d)의 형태가 'ㄴ' 자인 것을 특징으로 한다. 6D is characterized in that the first direction
도 6d에서, 제1 방향 자기 센서(620d)는 제1 방향으로 연장된 픽업 영역과 제2 방향으로 연장된 구동 영역을 포함하여 'ㄴ' 자 형태를 가지는 제1 자성체(m1)를 포함할 수 있으며, 픽업 영역에는 제1 픽업 코일(p1), 구동 영역에는 제1 구동 코일(d11)이 감길 수 있다. 또한, 제2 방향 자기 센서(630d)는 제2 방향으로 연장된 픽업 영역과 제1 방향으로 연장된 구동 영역을 포함하여 'ㄴ' 자 형태를 가지는 제2 자성체(m2)를 포함할 수 있으며, 픽업 영역에는 제2 픽업 코일(p2), 구동 영역에는 제2 구동 코일(d21)이 감길 수 있다.In FIG. 6D, the first direction
전자 나침반(600d)은 자기 벡터를 추출하는 픽업 코일(p1, p2)이 감기는 영역과 상이한 방향으로 자성체를 구부려 구동 코일(d11, d21)을 한쪽 방향으로 집중적으로 배치하여 구동 전류의 크기를 크게 할 수 있으며, 각 자성체(m1, m2)의 구부러진 영역에 구동 전류를 픽업 코일(p1, p2) 방향으로 유도하기 위한 보조 코일(c1, c2)을 포함할 수 있다. 또한, 자성체(m1, m2)의 픽업 영역의 끝 단에도 구동 코일(d12, d22)이 감겨 구동 전류에 의한 자기장이 자성체(m1, m2) 전체에 형성될 수 있도록 하여 픽업 코일(p1, p2)이 피크 전압을 측정할 수 있도록 한다.The
전자 나침반(600d)은 자기장을 형성하는 구동 영역과 전압을 측정하는 픽업 영역을 구분하여 픽업 영역은 방향 측정을 위한 방향으로 유지시키되, 구동 영역을 측정 방향과 수직하도록 구부려 작은 크기로 구현될 수 있다. The
도 6d에서는 구동 영역이 픽업 영역과 수직을 이루는 형태로 도시되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반(600d)은 픽업 영역이 각각 제1 방향과 제2 방향을 향하고 있는다면, 구동 영역이 구부러지는 각도는 45 ˚ 내지 90 ˚일 수 있으며, 도시된 것에 한정되지 않는다.In FIG. 6D, the driving region is illustrated to be perpendicular to the pickup region. However, in the
도 6b 내지 6d에 도시된 전자 나침반들(600b, 600c, 600d)에 있어서 점선 부분은 종래의 전자 나침반(600a)의 크기를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반들(600b, 600c, 600d)은 종래의 전자 나침반(600a)의 약 60~80% 정도의 크기를 가져 소형화를 도모할 수 있다. In the
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 센서의 출력 전압 측정 능력을 설명하기 위한 도면들이다. (a)는 종래의 플럭스 게이트 센서의 길이와 자화 반전에 따른 감지 전압을 나타내고, (b)는 종래의 플럭스 게이트 센서의 길이 만을 감소시켰을 경우에 따른 감지 전압을 나타내며, (c)는 본 발명의 일 실시예에 따라 플럭스 게이트 센서의 자성체의 양 단을 구부린 경우의 길이와 감지 전압을 나타낸다.7A and 7B are diagrams for describing an output voltage measuring capability of a magnetic sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. (a) shows the sensing voltage according to the length and magnetization reversal of the conventional flux gate sensor, (b) shows the sensing voltage when the length of the conventional flux gate sensor is reduced only, and (c) shows According to an embodiment, the length and the sensing voltage when the both ends of the magnetic material of the flux gate sensor are bent are shown.
도 7a에서 종래의 플러스 게이트 센서의 전체 자성체의 길이는 L1a이고, 이 중에서 교류 전류를 제공하기 위하여 구동 코일이 감기는 영역의 길이는 2* L1c 로 나타낼 수 있다. 교류 전류가 제공되어 자성체가 자화되며 자화 반전이 일어나는 경우의 피크 전압을 측정하기 위한 픽업 코일이 감기는 영역의 길이는 L1b로 나타낼 수 있다. 상기에서 도 5a 내지 5c를 참조하여 설명한 바와 같이 자화 반전의 발생이 가능한 영역이 길어질 수록 피크 전압의 크기가 커지는 효과가 있을 뿐더러 코일이 감기는 영역의 길이가 길수록 감기게 되는 권선 수가 길이에 비례하여 증가하기 때문에 구동 코일이 감기는 영역이 길어질수록 구동 코일을 통해서 자성체에 인가시키는 코일 내부의 자기장의 세기가 커져서, 출력되는 피크 전압의 크기를 증가시키며, 또한, 픽업 코일이 감기는 영역이 길어질수록 픽업 코일의 권선수를 증가시킬 수 있고, 권선수의 증가는 픽업 코일을 따라서 출력되는 피크 전압의 크기를 증가시켜, 이후의 신호처리 과정을 통하여 피크 전압의 위치를 정확하게 판별할 수 있게 한다.In FIG. 7A, the length of the entire magnetic body of the conventional plus gate sensor is L1a, and the length of the region in which the driving coil is wound to provide an alternating current may be represented by 2 * L1c. The length of the region in which the pick-up coil is wound to measure the peak voltage when an alternating current is provided to magnetize the magnetic body and the magnetization reversal occurs may be represented by L1b. As described above with reference to FIGS. 5A to 5C, the longer the region where magnetization reversal can occur, the larger the magnitude of the peak voltage is, and the longer the length of the coil winding region is in proportion to the length. Increasing the area where the drive coil is wound increases, the intensity of the magnetic field inside the coil applied to the magnetic material through the drive coil increases, thereby increasing the magnitude of the output peak voltage, and the longer the area where the pickup coil is wound, The number of turns of the pickup coil can be increased, and the increase in the number of turns increases the magnitude of the peak voltage output along the pickup coil, so that the position of the peak voltage can be accurately determined through subsequent signal processing.
플럭스 게이트 센서가 L1b의 길이를 가지는 경우, 자화 반전에 의하여 Vd1의 전압이 감지된다. When the flux gate sensor has a length of L1b, the voltage of Vd1 is sensed by magnetization reversal.
(b)는 플럭스 게이트 센서의 크기를 줄이기 위하여 자성체 전체의 길이를 줄인 경우를 나타낸다. 플럭스 게이트 센서 전체의 길이도 L2a로 줄고, 구동 코일이 감기는 영역의 길이는 2* L2c, 픽업 코일이 감기는 영역의 길이는 L1b로 줄어들었다. 따라서 자화를 유발하는 구동 전류의 크기도 줄었을 뿐더러 자화 반전에 참여하는 영역도 줄어들었기 때문에 도 8b에서는 측정되는 피크 전압의 크기가 Vd2로 줄어든 것을 알 수 있다. (b) shows a case in which the entire length of the magnetic material is reduced to reduce the size of the flux gate sensor. The length of the entire flux gate sensor is also reduced to L2a, the length of the area where the drive coil is wound is reduced to 2 * L2c, and the length of the area where the pickup coil is wound to L1b. Accordingly, the magnitude of the driving current that causes magnetization is reduced and the area participating in the magnetization reversal is also reduced. Thus, in FIG. 8B, the magnitude of the measured peak voltage is reduced to Vd2.
(c) 에서는 구동 코일이 감기는 영역의 길이는 L3c로 (a)의 L1c와 실질적으로 동일할 수 있으나, 구동 코일이 감기는 영역의 자성체를 구부려 직선 길이는 L3a로, L1a보다는 작으며, 실질적으로는 L2a와 유사한 길이를 가질 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 센서는 제1 방향의 자기 벡터 성분을 추출하는 경우에 제1 방향으로 픽업 코일이 감기는 영역의 길이는 L3b로 유지하되, 구동 코일이 감기는 영역을 제2 방향을 향하여 내측으로 구부려, 자기 센서 전체의 제1 방향의 길이를 줄일 수 있다.In (c), the length of the region in which the driving coil is wound may be substantially the same as L1c in (a), but the straight length is L3a, which is smaller than L1a by bending the magnetic material in the region in which the driving coil is wound. It may have a length similar to L2a. Therefore, in the magnetic sensor according to an embodiment of the present invention, when the magnetic vector component in the first direction is extracted, the length of the region in which the pickup coil is wound in the first direction is maintained at L3b, and the region in which the driving coil is wound is removed. It can bend inward toward two directions and can reduce the length of the 1st direction of the whole magnetic sensor.
또한 (c)에서는 교류 전류를 제공하는 구동 코일이 감기는 영역의 길이가 2*L3c로 도 7a의 플럭스 게이트 센서와 비교하였을 경우, 실질적으로 2* L1c와 유사하기 때문에 교류 전류 구동 능력을 유지하는 동시에 픽업 코일이 감기는 영역은 변화가 없으므로 측정 전압의 크기도 Vd3로 Vd1과 비교하였을 때, 동일한 성능을 유지할 수 있는 것을 알 수 있다.In addition, in (c), the length of the region in which the drive coil providing the alternating current is wound is 2 * L3c, which is substantially similar to 2 * L1c in comparison with the flux gate sensor of FIG. At the same time, the area in which the pick-up coil is wound does not change, and thus it can be seen that the same performance can be maintained when the magnitude of the measured voltage is also Vd3 compared to Vd1.
예를 들어, 도 7a의 각 플럭스 게이트 센서들에서 감지되는 전압은 도 7b에서 Vd1, Vd3는 약 13Mv, Vd2는 약 6Mv의 값을 가질 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7a의 (c)의 플럭스 게이트 센서는 길이는 줄어들면서도 측정되는 전압 값이 유지되어 자기 감지 능력이 향상된다.For example, the voltage sensed by the flux gate sensors of FIG. 7A may have values of Vd1, Vd3 of about 13 Mv, and Vd2 of about 6 Mv in FIG. 7B. Accordingly, the flux gate sensor of FIG. 7A (c) according to an embodiment of the present invention maintains the measured voltage value while reducing its length, thereby improving self-sensing capability.
도 8은 Z 축 방향의 벡터 성분을 추출하는 홀 센서를 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating a hall sensor which extracts a vector component in the Z axis direction.
도 8을 참조하면, 홀 센서(800)는 홀 센서용 박막의 양 단에 구동 전류(Id)를 인가하여 유도되는 전압(Vs)을 측정하여 자기장을 측정한다. 예를 들어, 홀 센서(800)의 수직 방향으로 자기장(B)이 인가되는 경우, 외부에서 인가되는 자기장에 의하여 전자의 흐름이 휘어져 홀 전압(Hall voltage)이 형성된다. Referring to FIG. 8, the
홀 전압은 아래와 같이 나타낼 수 있다.Hall voltage can be expressed as follows.
[수학식 2][Equation 2]
Vs는 측정된 홀 전압, K2는 상수, Id는 홀 센서(800)에 제공된 구동 전류, 및 B는 홀 센서(800)에 인가되는 자기장의 크기를 나타낸다.Vs is the measured Hall voltage, K2 is a constant, Id is the drive current provided to the
홀 센서는 얇은 박막으로 제조할 수 있기 때문에 2차원의 자기 센서보다 소형화에 유리한 조건을 가지지만, 외부 자기장에 의하여 쉽게 영향을 받아, 특히 집적 회로 내부에 홀 센서가 장착되는 경우, 외부 회로에 의하여 생성된 자기장에 의하여 홀 전압의 값이 쉽게 변동되어 신뢰성을 기대하기 어렵다.The Hall sensor has a favorable condition for miniaturization than a two-dimensional magnetic sensor because it can be manufactured in a thin film, but is easily affected by an external magnetic field, especially when the Hall sensor is mounted inside an integrated circuit, Due to the generated magnetic field, the value of the hole voltage is easily changed, so it is difficult to expect reliability.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating an electronic compass according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 전자 나침반(900a)은 기판(910), 제1 방향 자기 센서(920), 제2 방향 자기 센서(930), 및 복수의 제3 방향 자기 센서들(940, 950)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the
기판(910)은 도 6a 내지 6d에서 설명한 기판들(610a, 610b, 610c, 610d)과 실질적으로 동일한 기판일 수 있다. 기판(910)에는 제1 방향 자기 센서(920), 제2 방향 자기 센서(930), 및 복수의 제3 방향 자기 센서들(940, 950)이 형성될 수 있다. 기판(910) 상에 각각의 센서들이 형성되는 방법에 대해서는 도 13을 참조하여 후술하도록 한다.The
제1 방향 자기 센서(920)는 제1 방향으로 연장된 영역과, 제2 방향으로 연장된 영역을 포함하여 'ㄷ' 자 형태를 가지는 제1 자성체(926)를 포함할 수 있다. 제1 방향으로 연장된 영역에는 제1 방향 벡터 성분을 추출하기 위하여 제1 픽업 코일(921)이 감기고, 제2 방향으로 연장된 영역에는 제1 자성체(926)를 자화시키기 위하여 교류 전류를 제공하는 제1 구동 코일(922, 923)이 감긴다. 다만, 제1 구동 코일(922, 923)에 의하여 제공되는 교류 전류가 제1 방향으로 제공되어야 하기 때문에 교류 전류의 방향을 유도하기 위한 제1 보조 코일(924, 925)이 제1 구동 코일(922, 923)과 제1 픽업 코일(921)의 사이에 감길 수 있다. The first direction
제1 자성체(926)는 제1 방향으로 연장된 영역의 길이가 제2 방향으로 연장된 영역의 길이보다 길 수 있다. 도 9에서 제1 자성체(926)는 양 단이 제2 방향으로 수직하여 구부러진 형태로 도시되어 있으나, 양 단이 동일한 방향을 향하여 구부러지면 족하고 제2 방향으로 구부러지는 각도는 45˚ 내지 90˚를 가질 수 있으며, 도 9에 도시된 형태에 한정되지는 않는다.The length of the region extending in the first direction of the first
제2 방향 자기 센서(930)는 제 2 방향으로 연장된 영역과 제1 방향으로 연장된 영역을 가지는 제2 자성체(936)를 포함할 수 있다. 제2 방향 자기 센서(930)는 제2 자성체(936)의 제2 방향으로 연장된 영역을 감싸는 제2 픽업 코일(931), 제2 자성체(936)의 제1 방향으로 연장된 영역을 감싸는 제2 구동 코일(932, 933), 및 제2 구동 코일(922, 923)과 제2 픽업 코일(931)의 사이에서 교류 전류를 제2 방향으로 유도하는 제2 보조 코일(934, 935)을 포함할 수 있다. 각각의 코일들의 역할은 제1 방향 자기 센서(920)에서의 역할과 실질적으로 동일하다. 또한, 제2 방향 자기 센서(930)의 형태 역시 제1 방향 자기 센서(920)와 동일하게 도9에 도시된 것에 한정되지 않는다.The second direction
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반(900a)에서 X 축 및 Y축 방향의 벡터 성분들은 동시에 추출되어야 하는 바, 제1 방향 자기 센서(920) 및 제2 방향 자기 센서(930)는 한 쌍의 구동 핀(dp1, dp2)에 의하여 구동될 수 있다. 한 쌍의 구동 핀(dp1, dp2)과 제1 및 제2 구동 코일들(922, 923, 932, 933), 제1 및 제2 보조 코일들(924, 925, 934, 935)은 하나의 전류 경로를 형성할 수 있다. In the
따라서, 제1 방향 자기 센서(920)에 대하여 구동 전류를 제공하고, 제2 방향 자기 센서(930)에 대하여 구동 전류를 제공하는 경우, 두 쌍의 구동 핀들이 필요하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반(900a)에서는 한 쌍의 구동 핀을 통하여 2 방향의 좌표를 추출할 수 있어 소형화에 적합하다.Thus, when providing a driving current for the first directional
제1 방향의 자기 벡터 성분을 추출하기 위한 제1 픽업 코일(921)은 제1 픽업 핀 쌍(sp1, sp2)을 통하여 전압을 감지하고, 제2 픽업 코일(931)은 제2 픽업 핀 쌍(sp3, sp4)을 통하여 전압을 감지할 수 있다.The first pick-up
복수의 제3 방향 자기 센서들(940, 950)은 외부 자기장에 의하여 쉽게 영향을 받을 수 있기 때문에 동시에 구동되지 않고 각각 구동될 수 있으며, 각각에서 추출된 제3 방향 벡터 성분들은 평균을 내어 보상된 제3 방향 벡터 성분을 추출할 수 있다. 도시되지는 않았으나, 제3 방향 벡터 성분들을 보상하는 등의 산출 동작은 별도의 좌표 추출부에서 수행될 수 있다. Since the plurality of third directional
제1 방향 자기 센서(920) 및 제2 방향 자기 센서(930)의 제1 및 제2 자성체들(926, 936)은 강자성체 물질을 포함할 수 있기 때문에 제1 및 제2 방향 자기 센서들(920, 930)은 제3 방향 자기 센서들(940, 950)을 둘러싸도록 배치되어 별도의 전자기 차폐 수단을 포함하지 않으면서도 제3 방향 자기 센서들(940, 950)의 측면으로부터 유입되는 외부 전자파 혹은 외부 자기장을 차단할 수 있다.Since the first and second
각 3 방향 자기 센서들(940, 950)은 구동 전류를 제공하는 구동 핀 쌍(dp3, dp4, dp5, dp6)과 홀 전압을 감지하는 감지 핀 쌍(sp5, sp6, sp7, sp8)에 연결될 수 있다.Each three-way
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반(900a)은 복수의 제3 방향 자기 센서들(940, 950)을 외부 자기장으로부터 보호하기 위하여 전자기 차폐 수단(960)을 더 포함할 수 있다. 전자기 차폐 수단(960)은 강자성체 및 연자성체 물질을 포함할 수 있으며, 기판(910) 상에서 제3 방향 자기 센서들(940, 950)을 감싸도록 배치될 수 있다.In addition, the
따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반(900a)은 구동 코일이 감기는 부분을 구부려 전류 구동 능력과 전압 감지 능력을 유지하면서도 크기를 줄일 수 있으며, 구부려진 자기 센서들의 효율적인 배치를 통하여 홀 센서의 전자기 차폐를 동시에 수행할 수 있기 때문에 크기 감소의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.Therefore, the
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반을 나타내는 도면이다. 도 10을 참조하면, 전자 나침반(900b)은 도 9의 전자 나침반(900a)과 비교하였을 경우, 한 쌍의 제1 방향 자기 센서 및 제2 방향 자기 센서를 더 포함한다.10 is a diagram illustrating an electronic compass according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, when compared with the
복수개의 제1 방향 자기 센서들(920a, 920b)은 기판(910)의 중앙, 즉 제3 방향 자기 센서들(940, 950)이 형성된 부분을 바라보면서 마주보도록 배치될 수 있으며, 복수개의 제2 방향 자기 센서들(930a, 930b)도 마찬가지로 기판(910)의 중앙을 바라보면서 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 이러한 배치를 통하여 제3 방향 자기 센서들(940, 950)의 전(全) 방향을 복수개의 제1 및 제2 방향 자기 센서들(920a, 920b, 930a, 930b)이 감쌀 수 있어, 전자기 차폐 기능을 향상시킬 수 있는 동시에, 각 방향에 대하여 자기 벡터 성분을 복수 개 추출할 수 있어 전자 나침반(900b)의 크기를 지나치게 증가시키지 않으면서 좌표 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The plurality of first directional
즉, 도 9의 전자 나침반(900a)에서는 제3 방향 자기 센서(940, 950)만을 복수개 포함하여 각각에서 추출된 벡터 성분을 평균 내어 보상된 제3 방향 벡터 성분을 추출하였으나, 도 10의 전자 나침반(900b)은 제1 방향과 제2 방향의 벡터 성분을 추출하는 자기 센서들을 복수개 포함하여 제1 및 제2 방향 벡터 성분을 추출하는 경우에도 평균적을 내어 벡터 성분을 추출하여 보상 동작을 수행할 수 있다.That is, the
제1 방향 자기 센서(920a)와 제2 방향 자기 센서(930a)는 도 9를 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 구조를 가지므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.Since the first directional
도 10의 실시예에서 추가된 제1 방향 자기 센서(920b)는 구동 코일(922b, 923b), 픽업 코일(921b), 및 보조 코일(924b, 925b)에 의하여 감겨져 있으며, 제2 방향 자기 센서(930b)는 구동 코일(932b, 933b), 픽업 코일(931b), 및 보조 코일(934b, 935b)에 의하여 감겨져 있다. 한 쌍의 구동 핀(dp7, dp8)에 의하여 제1 및 제2 방향 자기 센서들(920b, 930b)에 동시에 교류 전류가 제공되며, 제1 방향 자기 센서(920b)는 제4 픽업 핀 쌍(sp9, sp10)을 통하여 제2 방향 자기 센서(930b)는 제5 픽업 핀 쌍(sp11, sp12)을 통하여 전압을 감지한다.The first directional
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반(900b)은 제1 및 제2 방향 자기 센서들이 쌍을 이루어 동작할 수 있으며, 예를 들어, 제1 및 제2 방향 자기 센서들(920a, 920b, 930a, 930b)이 동시에 모두 동작하는 경우, 각 픽업 핀 쌍들(sp1, sp2, sp3, sp4, sp9, sp10, sp11, sp12)에서 측정된 전압을 모두 수신한 좌표 추출부(도시되지 않음)에서 제1 방향에 따른 추출 전압과 제2 방향에 따른 추출 전압들의 평균값으로 각 방향의 벡터 성분을 추출하여 좌표를 산출할 수 있다.The
또한, 실시예에 따라 선택적으로 제1 및 제2 방향 자기 센서들(920a, 930a) 또는 제1 및 제2 방향 자기 센서들(920b, 930b)을 동작시킬 수 있다. 이러한 경우에는 각각의 자기 센서들의 수명을 늘릴 수 있으며, 또한 하나의 자기 센서가 정상적으로 동작하지 못하는 경우, 다른 자기 센서를 동작시킴으로써 동작의 안정성을 높일 수도 있다. 각 자기 센서들의 선택적인 동작은 전자 나침반(900b)에 연결된 별도의 제어 회로에 의하여 수행될 수 있다.In some embodiments, the first and second directional
도 11은 도 10의 전자 나침반(900b)에서 추출된 각 방향의 벡터 성분들에 기초하여 좌표 추출부에서 실제 좌표를 산출하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 11 is a conceptual diagram for describing a method of calculating actual coordinates by a coordinate extracting unit based on vector components of respective directions extracted by the
도 11을 참조하면, 전자 나침반(900b)에서 추출된 각 방향의 좌표들을 평균내어 실질적으로 C((X1+X2)/2, (Y1+Y2)/2, (Z1+Z2)/2)) 좌표가 추출된 것을 알 수 있다. 이 경우, 한 번 측정된 A(X1, Y1, Z1) 및 B(X2, Y2, Z2) 좌표들에 비하여 신뢰성을 높일 수 있다.Referring to FIG. 11, the coordinates of each direction extracted by the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반을 나타내는 도면이다.12 is a diagram illustrating an electronic compass according to an embodiment of the present invention.
도 12의 전자 나침반(900c)은 도 6d에서 설명한 제1 방향 자기 센서(620d) 및 제2 방향 자기 센서(630d)와 유사한 형태를 가지는 자기 센서들을 포함할 수 있다.The
전자 나침반(900c)의 제1 방향 자기 센서(920c, 920d)와 제2 방향 자기 센서(920d, 930d)는 제1 방향으로 연장된 영역과 제2 방향으로 연장된 영역을 모두 포함하는 'ㄴ' 자 형태를 가질 수 있다. 다만, 각각에 있어서 추출하여야 하는 벡터 성분의 방향에 따라 픽업 코일과 구동 코일이 감기는 위치가 상이하다.The first direction
도 6d를 참조하여 설명한 바와 유사하게, 제1 방향 자기 센서(920c)는 제1 방향으로 연장된 영역과 제2 방향으로 연장된 영역을 포함하는 제1 자성체(926c)를 포함하며, 제1 방향으로 연장된 영역에는 전압 측정을 위한 제1 픽업 코일(921c)이 감기며, 제2 방향으로 연장된 영역과 제1 방향으로 연장된 자성체의 끝 단에는 교류 전류의 공급을 위한 제1 구동 코일(922c, 923c)이 감길 수 있다. 또한, 제1 자성체(926c)의 구부러진 영역에는 제1 구동 코일(922c)로부터 제공되는 전류를 제1 방향으로 유도하기 위한 제1 보조 코일(924c)이 감길 수 있다.Similarly as described with reference to FIG. 6D, the first direction
제2 방향 자기 센서(930c)는 제1 방향으로 연장된 영역과 제2 방향으로 연장된 영역을 포함하는 제2 자성체(936c)를 포함하며, 제2 자성체(936c)의 제2 방향으로 연장된 영역에는 제2 픽업 코일(931c)이 감기고, 제1 방향으로 연장된 영역과 제2 방향으로 연장된 영역의 끝 단에는 제2 구동 코일(932c, 933c)이 감길 수 있다. 또한, 제2 자성체(936c)가 구부러진 영역에는 제2 보조 코일(934c)이 감겨 구동 전류의 방향을 제2 방향으로 유도시켜준다.The second direction
제1 구동 코일(922c, 923c), 제1 보조 코일(924c), 제2 구동 코일(932c, 933c), 및 제2 보조 코일(934c)은 서로 연결되어 한 쌍의 구동 핀(dp1, dp2)에 의하여 외부로부터 교류 전류를 제공받는다. 또한 제1 픽업 코일(921c)은 제1 픽업 핀 쌍(sp1, sp2), 제2 픽업 코일(932c)은 제2 픽업 핀 쌍(sp3, sp4)과 연결되어 각각 제1 방향 및 제2 방향의 자화 반전에 따른 전압을 측정한다.The first driving coils 922c and 923c, the first auxiliary coil 924c, the second driving coils 932c and 933c, and the second
이 외에 제3 방향 자기 센서(940, 950) 및 마주보는 제1 및 제2 방향 자기 센서들(920d, 930d)에 대한 설명은 생략하도록 한다.In addition, descriptions of the third directional
도 13a 내지 13j는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반의 제조 방법을 나타내는 도면들이다.13A to 13J are views illustrating a method of manufacturing an electronic compass according to an embodiment of the present invention.
도 13a에서 자성 박막을 형성하기 위하여 웨이퍼 등의 기판을 포토 레지스트(PR, photo resist)를 도포하여 포토 레지스트막을 형성하고, 도 13b에서 자기 센서의 자성체의 형태를 따라 포토 레지스트를 노출시켜 자기 센서의 자성체의 형태가 제거된 포토 레지스터 패턴을 형성한다. 도 13b에서는 도 9 및 10에서와 같이 'ㄷ' 자 형태를 가지는 자성체를 형성하는 것으로 도시하였으나, 본 발명의 다른 실시예에서와 같이 자성체의 양 단이 또는 수직으로 구부러지지 않고 45˚ 내지 90˚ 로 구부러진 'ㄷ' 자형이거나, 'ㄴ' 자형을 가질 수도 있다. In order to form a magnetic thin film in FIG. 13A, a photoresist film is applied to a substrate such as a wafer to form a photoresist film, and in FIG. 13B, the photoresist is exposed along the shape of the magnetic body of the magnetic sensor. The photoresist pattern is removed from the shape of the magnetic material. In FIG. 13B, as shown in FIGS. 9 and 10 to form a magnetic body having a 'c' shape, as in another embodiment of the present invention, both ends of the magnetic body are not bent vertically or 45 ° to 90 °. It may have a 'c' shape or a 'b' shape.
도 13c에서 자성체의 형태가 노출된 기판을 영구 자석이 내장된 스퍼터링 장치에 넣어 자기장을 인가한다. 자기장의 방향은 자성체가 자기 벡터 성분을 추출하는 방향과 실질적으로 동일한 방향일 수 있다. 즉, 제1 방향 자기 센서를 형성하는 경우, 영구 자석을 통하여 인가되는 자기장의 방향은 제1 방향에 상응할 수 있다. 자기장이 인가된 상태에서 강자성체 박막을 형성하고 포토 레지스트 패턴을 제거한다.In FIG. 13C, the magnetic substrate is applied to a sputtering apparatus having a permanent magnet embedded therein by exposing the substrate having the form of the magnetic substance. The direction of the magnetic field may be substantially the same as the direction in which the magnetic body extracts the magnetic vector component. That is, when the first direction magnetic sensor is formed, the direction of the magnetic field applied through the permanent magnet may correspond to the first direction. The ferromagnetic thin film is formed while the magnetic field is applied, and the photoresist pattern is removed.
도 13d에서 웨이퍼 전 면에 강자성체 박막을 형성하고, 도 13e에서 강자성체 박막을 유기용제를 사용하여 초음파 세척한다. In FIG. 13D, a ferromagnetic thin film is formed on the entire surface of the wafer, and in FIG. 13E, the ferromagnetic thin film is ultrasonically cleaned using an organic solvent.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반 제조 방법에서는 종래와는 달리 자기 센서의 형태가 'ㄷ' 자형 또는 'ㄴ' 자형을 가지기 때문에 X축 및 Y축의 자기 센서들을 하나의 기판에 동시에 생성하는 경우, 서로 다른 방향의 벡터 성분을 추출하는 자기 센서들이 평행하게 배치될 수가 있다. 예를 들어, 제1 방향 자기 센서의 구동 코일이 감기는 영역은 제2 방향으로 연장될 수 있으며, 제2 방향 자기 센서의 픽업 코일이 감기는 영역 또한 제2 방향으로 연장되기 때문에 이들이 동시에 형성되는 경우, 자화 배열이 흐트러지게 되어 픽업 코일에서 측정되는 전압의 크기가 감소할 수도 있다. 따라서 제1 방향의 벡터 성분을 추출하는 제1 방향 자기 센서를 형성하는 과정에서 제1 방향으로 자기장을 인가하여 자화시키고, 제2 방향 벡터 성분을 추출하는 제2 방향 자기 센서를 형성하는 과정에서 제2 방향으로 자기장을 인가하여 자화시키는 경우 자화 배열이 흐트러지는 것을 방지할 수 있다.In the method of manufacturing an electronic compass according to an embodiment of the present invention, since the magnetic sensor has a 'c' shape or a 'b' shape unlike the prior art, when the magnetic sensors of the X and Y axes are simultaneously generated on one substrate, For example, magnetic sensors extracting vector components in different directions may be arranged in parallel. For example, an area in which the driving coil of the first direction magnetic sensor is wound may extend in the second direction, and since the area in which the pickup coil of the second direction magnetic sensor is wound also extends in the second direction, they are simultaneously formed. In this case, the magnetization arrangement may be disturbed to reduce the magnitude of the voltage measured at the pickup coil. Therefore, in the process of forming the first direction magnetic sensor for extracting the vector component in the first direction, and applying a magnetic field in the first direction, and in the process of forming the second direction magnetic sensor for extracting the second direction vector component When the magnetization is applied by applying a magnetic field in two directions, it is possible to prevent the magnetization arrangement from being disturbed.
도 13f 내지 13j 에서는 도 13a 내지 13e에서와 유사한 공정이 수행된다. 즉, 도 13a 내지 13e에서는 제1 방향 자기 센서를 형성하기 위한 공정이 진행되었다면, 도 13f 내지 13j에서는 제2 방향 자기 센서를 형성하기 위한 공정이 수행된다. In FIGS. 13F to 13J, a process similar to that in FIGS. 13A to 13E is performed. That is, when the process for forming the first directional magnetic sensor is performed in FIGS. 13A to 13E, the process for forming the second directional magnetic sensor is performed in FIGS. 13F to 13J.
도 14a는 도 13a 내지 13j에 나타낸 공정에 기초하여 2차원의 자기 센서들이 형성된 이후에 전자 나침반을 구동하는 주문형 집적 회로(ASIC, application-specific integrated circuit)를 더 포함하여 패키지 형태로 구현된 전자 나침반(1400)을 나타내는 사시도이고, 도 14b는 도 14a를 B-B' 방향으로 절단한 단면도이다.FIG. 14A is an electronic compass implemented in a package further including an application-specific integrated circuit (ASIC) for driving the electronic compass after two-dimensional magnetic sensors are formed based on the processes shown in FIGS. 13A to 13J. 1400 is a perspective view, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the BB ′ direction of FIG. 14A.
도 14a를 참조하면, 전자 나침반(1400)은 인쇄 회로 기판(1410), 인쇄 회로 기판(1410)에 장착된 자기 센서 다이(1420), 자기 센서 다이(1420)를 구동하기 위한 구동 집적 회로(1430)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14A, the
자기 센서 다이(1420)는 도 9, 10 및 12에서 설명한 전자 나침반(900a, 900b, 900c)과 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 자기 센서 다이(1420)는 인쇄 회로 기판(1410) 상에 실장될 수 있다. 또한, 자기 센서 다이(1420) 상부에는 자기 센서 다이(1420)에 교류 전류를 제공하고, 자기 센서 다이(1420)로부터 측정된 전압에 기초하여 벡터 성분을 추출하고 좌표를 산출하는 등의 동작을 수행하는 구동 집적 회로(1430)가 적층될 수 있다. 구동 집적 회로(1430)는 상기한 좌표 추출부를 포함하는 제어부, 선택적으로 자기 센서들을 구동시키는 구동부, 및 측정 전류 또는 전압을 감지하는 감지부를 포함할 수 있다.The magnetic sensor die 1420 may have a structure substantially the same as the
구동 집적 회로(1430)는 인쇄 회로 기판(1410)의 제1 패드(1442)로부터 제2 패드(1444)를 통하여 와이어(1452)를 통하여 본딩될 수 있으며, 구동 집적 회로(1430)는 제3 패드(1443)를 통하여 자기 센서 다이(1420)의 제4 패드(1441)로 와이어(1451)를 통하여 교류 전류를 제공하고 또한 측정 전압을 제공받을 수 있다.The drive integrated
도 15는 구동 집적 회로의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.15 is a block diagram illustrating an embodiment of a drive integrated circuit.
도 15를 참조하면, 구동 집적 회로(1500)는 제어부(1510), 구동부(1520) 및 감지부(1530)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 15, the driving
구동 집적 회로(1500)는 제1 내지 제3 방향 자기 센서들에 대하여 별도로 구현될 수 있다. The driving
제어부(1510)는 구동부(1520)에 자기 센서들에 대한 교류 구동 신호, 예를 들어 삼각파 등을 생성하도록 구동 제어 신호(OCON)를 제공하고, 감지부(1530)에 대하여 감지 제어 신호(PCON)를 제공하여 제1 내지 제3 방향 자기 센서들에서 감지된 피크 전압을 제어부(1510)에 제공하도록 할 수 있다.The
제어부(1510)는 감지부(1530)로부터 제공받은 측정 전압에 기초하여 각 방향에 대한 벡터 성분을 추출하여 좌표를 산출하는 좌표 추출부를 포함할 수 있다.The
구동부(1520)는 구동 전압을 공급받아 구동 제어 신호(OCON)에 기초하여 제1 내지 제3 방향 자기 센서들에 구동 신호(IN)를 제공할 수 있다. 예를 들어 구동부(520)는 발진기(Oscillator)로 구현될 수 있다.The
감지부(1530)는 제1 내지 제3 방향 자기 센서들로부터 전압(OUT)을 감지하여 제어부(1510)에 제공할 수 있다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반은 강자성체의 픽업 영역을 유지하면서 구동 코일이 감기는 영역을 구부려, 전체 자기 센서의 크기를 줄이면서도 전압 측정 능력을 유지할 수 있다. The electronic compass according to an embodiment of the present invention can maintain the pickup area of the ferromagnetic material while bending the area in which the driving coil is wound, thereby reducing the size of the entire magnetic sensor and maintaining the voltage measuring capability.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 나침반은 복수의 홀 센서의 측면 부위에 외부 자기장 혹은 외부 전자파의 유입을 방지할 수 있는 연자성체 박막이 포함된 제1 및 제2 자기 센서들로 감쌀 수 있어 별도의 전자파 차폐 물질을 설치하지 않으면서도 홀 센서를 외부 자기장의 영향으로부터 보호할 수 있다.In addition, the electronic compass according to an embodiment of the present invention may be wrapped by the first and second magnetic sensors including a soft magnetic thin film capable of preventing the inflow of external magnetic fields or external electromagnetic waves in the side portions of the plurality of Hall sensors. This protects the Hall sensor from the effects of an external magnetic field without installing a separate electromagnetic shielding material.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Will be clear to those who have knowledge of.
900a, 900b, 900c: 전자 나침반
910: 기판
920a, 920b, 920c, 920d: 제1 방향 자기 센서
930a, 930b, 930c, 930d: 제2 방향 자기 센서
940, 950: 제3 방향 자기 센서900a, 900b, 900c: electronic compass
910: substrate
920a, 920b, 920c, and 920d: first direction magnetic sensor
930a, 930b, 930c, and 930d: second direction magnetic sensor
940, 950: third direction magnetic sensor
Claims (21)
상기 제2 방향으로 연장되는 제2 자성체를 구비하여 제2 방향 자기 벡터 성분을 추출하며, 상기 제2 자성체의 양 단은 상기 제1 방향을 향하여 내측으로 45˚ 내지 90˚로 구부러진 'ㄷ' 자 형상을 가지는 제2 방향 자기 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 전자 나침반.A first magnetic body having a first magnetic body extending in a first direction to extract a first direction magnetic vector component, and both ends of the first magnetic body are 45 ° to inward toward a second direction perpendicular to the first direction; A first direction magnetic sensor having a letter 'c' shape bent at 90 °; And
A second magnetic body having a second magnetic body extending in the second direction to extract a second direction magnetic vector component, and both ends of the second magnetic body are bent toward the first direction at an angle of 45 ° to 90 ° inwardly; An electronic compass comprising a second directional magnetic sensor having a shape.
상기 제1 자성체 및 제2 자성체 각각의 구부러진 양 단 영역을 감싸며, 교류 전류를 제공하는 구동 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 1,
And a drive coil surrounding the bent end portions of each of the first magnetic material and the second magnetic material and providing an alternating current.
상기 제1 자성체가 상기 제1 방향으로 연장된 영역 및 상기 제2 자성체가 상기 제2 방향으로 연장된 영역을 감싸며, 상기 교류 전류에 기초한 전압 변화를 측정하는 픽업(pick up) 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 2,
And a pick-up coil surrounding a region in which the first magnetic body extends in the first direction and a region in which the second magnetic body extends in the second direction, and measuring a voltage change based on the alternating current. Electronic compass characterized in that.
상기 제1 자성체 및 제2 자성체의 각각에 있어서, 상기 구동 코일과 상기 픽업 코일의 사이에 상기 자성체 및 구동 코일에 기초하여 생성되는 자기장의 방향을 유도하기 위하여 상기 제1 자성체 및 제2 자성체가 구부러지는 부분을 감싸는 보조 코일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반The method according to claim 3,
In each of the first magnetic body and the second magnetic body, the first magnetic body and the second magnetic body are bent between the driving coil and the pickup coil to induce a direction of a magnetic field generated based on the magnetic body and the driving coil. An electronic compass further comprising an auxiliary coil surrounding the losing portion.
상기 제1 자성체를 감싸는 제1 구동 코일과 상기 제2 자성체를 감싸는 제2 구동 코일은 한 쌍의 구동 핀 사이에 연결되어 단일(single) 전류 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 3,
And the first driving coil surrounding the first magnetic body and the second driving coil surrounding the second magnetic body are connected between a pair of driving pins to form a single current path.
상기 제1 자성체를 감싸는 제1 픽업 코일은 한 쌍의 제1 픽업 핀과 전류 경로를 형성하며, 상기 제2 자성체를 감싸는 제2 픽업 코일은 한 쌍의 제2 픽업 핀과 전류 경로를 형성하여 선택적으로 픽업 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 3,
The first pickup coil surrounding the first magnetic body forms a current path with a pair of first pickup pins, and the second pickup coil surrounding the second magnetic body forms a current path with a pair of second pickup pins. Electronic compass, characterized in that for performing a pickup operation.
상기 제1 및 제2 방향과 수직하는 제3 방향의 자기 벡터 성분을 추출하는 적어도 하나의 홀 센서를 더 포함하며,
상기 홀 센서는 상기 제1 및 제2 자기 센서들이 형성된 기판의 중앙에 형성되어 상기 제1 및 제2 방향 자기 센서들에 의하여 둘러싸이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 1,
At least one Hall sensor extracting a magnetic vector component in a third direction perpendicular to the first and second directions,
And the hall sensor is formed in the center of the substrate on which the first and second magnetic sensors are formed and is surrounded by the first and second directional magnetic sensors.
상기 각 홀 센서에 의하여 추출된 적어도 하나의 상기 제3 방향의 자기 벡터 성분에 기초하여 보상된(compensated) 제3 방향 벡터 성분을 추출하는 것을 특징으로 하는 좌표 추출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 7,
And a coordinate extractor configured to extract a compensated third direction vector component based on at least one magnetic vector component of the third direction extracted by each hall sensor. Compass.
상기 좌표 추출부 및 상기 제1 방향 자기 센서, 제2 방향 자기 센서, 및 홀 센서를 구동하는 구동부를 포함하는 주문형 집적 회로(ASIC, application-specific integrated circuit)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 8,
And an application-specific integrated circuit (ASIC) including the coordinate extractor and the driving unit for driving the first direction magnetic sensor, the second direction magnetic sensor, and the hall sensor. .
상기 제1 방향 자기 센서 및 제2 방향 자기 센서들이 각각 복수개인 경우, 상기 기판 중앙을 서로 마주보도록 배치되며,
상기 좌표 추출부는 상기 복수개의 제1 방향 자기 센서 및 제2 방향 자기 센서들에 의하여 추출된 제1 방향 자기 벡터 성분 및 제2 방향 자기 벡터 성분들에 기초하여 보상된 제1 및 제2 방향 벡터 성분들을 추출하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 8,
When there are a plurality of first directional magnetic sensors and second directional magnetic sensors, the centers of the substrates are disposed to face each other.
The coordinate extractor may include first and second directional vector components compensated based on the first directional magnetic vector component and the second directional magnetic vector components extracted by the plurality of first and second directional magnetic sensors. Electronic compass characterized in that the extraction.
상기 복수개의 제1 방향 자기 센서들 빛 제2 방향 자기 센서들은 별도의 핀들에 의하여 각각 구동되는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 9,
The plurality of first directional magnetic sensors light second directional magnetic sensors are each driven by separate pins.
상기 기판 상에 형성되고, 상기 제2 방향으로 연장된 제2 픽업 영역과 상기 제1 방향으로 연장된 제2 구동 영역을 포함하는 제2 자성체를 구비하여 제2 방향 자기 벡터 성분을 추출하는 제2 방향 자기 센서; 및
상기 기판의 중앙에 형성되어 상기 제1 및 제2 방향들과 수직인 제3 방향의 자기 벡터 성분을 추출하는 홀 센서를 포함하며, 상기 홀 센서는 상기 제1 및 제2 방향 자기 센서들에 의하여 둘러싸이도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.A first magnetic body formed on the substrate, the first magnetic body including a first pick-up region extending in a first direction and a first driving region extending in a second direction perpendicular to the first direction to obtain a first direction magnetic vector component; A first directional magnetic sensor to extract;
A second magnetic body formed on the substrate and including a second pickup region extending in the second direction and a second driving region extending in the first direction to extract a second direction magnetic vector component; Directional magnetic sensor; And
A hall sensor formed in the center of the substrate and extracting a magnetic vector component in a third direction perpendicular to the first and second directions, wherein the hall sensor is formed by the first and second direction magnetic sensors; And an electronic compass arranged to be enclosed.
상기 제1 및 제2 구동 영역들을 감싸며 교류 전류를 제공하는 제1 및 제2 구동 코일들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method of claim 12,
And first and second drive coils surrounding the first and second drive regions and providing alternating current.
상기 제1 구동 코일은 상기 제1 픽업 영역 중에서 상기 제1 자성체의 일 단을 감싸는 제1 구동 보조 코일을 포함하며,
상기 제2 구동 코일은 상기 제2 픽업 영역 중에서 상기 제2 자성체의 일 단을 감싸는 제2 구동 보조 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 13,
The first driving coil includes a first driving auxiliary coil surrounding one end of the first magnetic material in the first pickup region,
And the second driving coil includes a second driving auxiliary coil surrounding one end of the second magnetic material in the second pickup region.
상기 제1 및 제2 픽업 영역들을 감싸며, 상기 교류 전류에 기초하여 유도된 전압을 측정하는 제1 및 제2 픽업 코일들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method according to claim 13,
And first and second pickup coils surrounding the first and second pickup regions and measuring a voltage induced based on the alternating current.
상기 제1 자성체에 있어서 상기 제1 구동 영역과 상기 제1 픽업 영역이 만나는 제1 교차 영역 및 상기 제2 자성체에 있어서 상기 제2 구동 영역과 상기 제2 픽업 영역이 만나는 제2 교차 영역을 각각 감싸며, 상기 제1 구동 코일 및 제2 구동 코일에 의한 전압 유도 동작을 돕는 제1 및 제2 보조 코일들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반.The method of claim 12,
A first crossing region where the first driving region and the first pickup region meet each other in the first magnetic body and a second crossing region where the second driving region and the second pickup region meet each other in the second magnetic body And first and second auxiliary coils for assisting a voltage induction operation by the first driving coil and the second driving coil.
상기 제2 방향으로 자기장을 인가하여 상기 제1 방향 자기 센서에 포함되는 제1 강자성체를 형성하는 단계; 및
상기 제1 방향으로 자기장을 인가하여 상기 제2 방향 자기 센서에 포함되는 제2 강자성체를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제1 강자성체는 상기 제1 방향으로 연장되며, 상기 제1 방향 자기 센서의 양 단은 상기 제2 방향을 향하여 내측으로 구부러진 'ㄷ' 자형인 것을 특징으로 하는 전자 나침반 제조 방법.A method of manufacturing an electronic compass comprising: a first directional magnetic sensor extracting a vector component in a first direction; and a second directional magnetic sensor extracting a vector component in a second direction perpendicular to the first direction.
Applying a magnetic field in the second direction to form a first ferromagnetic material included in the first direction magnetic sensor; And
Applying a magnetic field in the first direction to form a second ferromagnetic material included in the second direction magnetic sensor,
The first ferromagnetic material extends in the first direction, and both ends of the first directional magnetic sensor are 'c' shaped bent inwardly toward the second direction.
상기 제2 방향으로 자기장을 인가하여 상기 제1 방향 자기 센서에 포함되는 제1 강자성체를 형성하는 단계; 및
상기 제1 방향으로 자기장을 인가하여 상기 제2 방향 자기 센서에 포함되는 제2 강자성체를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 제2 강자성체는 상기 제2 방향으로 연장되며, 상기 제2 방향 자기 센서의 양 단은 상기 제1 방향을 향하여 내측으로 구부러진 'ㄷ' 자형인 것을 특징으로 하는 전자 나침반 제조 방법.A method of manufacturing an electronic compass comprising: a first directional magnetic sensor extracting a vector component in a first direction; and a second directional magnetic sensor extracting a vector component in a second direction perpendicular to the first direction.
Applying a magnetic field in the second direction to form a first ferromagnetic material included in the first direction magnetic sensor; And
Applying a magnetic field in the first direction to form a second ferromagnetic material included in the second direction magnetic sensor,
The second ferromagnetic material extends in the second direction, and both ends of the second direction magnetic sensor are 'c' shaped bent inwardly toward the first direction.
상기 제1 강자성체를 형성하는 단계는,
웨이퍼 상에 상기 제1 강자성체의 형태를 가지는 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 제1 방향의 자기장을 인가한 상태에서, 상기 포토 레지스트 패턴 상에 제1 강자성체 박막을 형성하는 단계; 및
상기 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반 제조 방법.The method according to any one of claims 18 and 19,
Forming the first ferromagnetic material,
Forming a photoresist pattern having a form of the first ferromagnetic material on a wafer;
Forming a first ferromagnetic thin film on the photoresist pattern while applying a magnetic field in the first direction; And
And removing the photoresist pattern.
상기 제2 강자성체를 형성하는 단계는,
웨이퍼 상에 상기 제2 강자성체의 형태를 가지는 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 제2 방향의 자기장을 인가한 상태에서, 상기 포토 레지스트 패턴 상에 제1 강자성체 박막을 형성하는 단계; 및
상기 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 나침반 제조 방법.The method according to any one of claims 18 and 19,
Forming the second ferromagnetic material,
Forming a photoresist pattern having a form of the second ferromagnetic material on a wafer;
Forming a first ferromagnetic thin film on the photoresist pattern while applying a magnetic field in the second direction; And
And removing the photoresist pattern.
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---|---|---|---|
KR1020110041131A KR101090967B1 (en) | 2011-04-29 | 2011-04-29 | Electronic compass and method of fabricating the same |
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---|---|---|---|---|
KR101945438B1 (en) * | 2017-08-03 | 2019-02-07 | 삼성중공업 주식회사 | Escape direction guide systems |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100800279B1 (en) * | 2004-07-14 | 2008-02-05 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | Azimuth meter having spin-valve giant magneto-resistive elements |
-
2011
- 2011-04-29 KR KR1020110041131A patent/KR101090967B1/en not_active IP Right Cessation
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