KR20080020265A - 3축 홀 센서 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 X축 및 Y축으로 센서를 세우지 않고서도 3축 방향에 대한 센싱이 가능한 3축 홀 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 3축 홀 센서는 기판; 상기 기판에 수평되게 형성되어 지자계를 유도하는 유도체; 및 상기 기판의 상면에서 상기 유도체의 상부에 설치되되, 상기 유도체의 형성 방향에 대해 수직의 지자계 감지 방향을 갖도록 설치된 적어도 3개의 홀 센서 칩을 포함한다.

이러한 구성의 본 발명에 의하면, X축 및 Y축으로 홀 센서를 세우지 않고 수평상태로 설치하고서도 3축 방향에 대한 센싱이 가능하므로 종래의 방식에 비해 훨씬 간단한 방법으로 제작이 가능하게 된다.

Description

3축 홀 센서 및 그의 제조방법{3 axes hall sensor and manufacturing method of the 3 axes hall sensor}

도 1은 일반적인 홀 센서의 외관사시도,

도 2는 일반적인 홀 센서의 X축, Y축 방향으로의 검지를 위한 구성도,

도 3은 본 발명에 채용되는 유도체에 의한 자속의 변화를 설명하기 위한 도면,

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3축 홀 센서의 구성을 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명의 3축 홀 센서의 홀 센서 칩에 대한 자속을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 3축 홀 센서내의 홀 센서 칩의 출력 파형도,

도 8은 본 발명에서의 와이자 형상의 결선형과 직교좌표형간의 상관관계를 설명하기 위한 도면,

도 9는 본 발명의 일예에 따른 반도체 부품의 좌표계의 개념도,

도 10은 본 발명의 설명에 채용되는 좌표변환용 소프트웨어 알고리즘을 설명하는 플로우차트,

도 11은 본 발명의 일 예에 따른 3축 홀 센서의 출력특성을 직교좌표계의 출 력으로 변환환 파형도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

22 : 제 1기판 24 : 제 2기판

26 : 기판 28 : 유도체

30 : 홀 센서 칩 32 : 몰딩부

본 발명은 3축 홀 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 홀 센서를 이용한 3축 홀 센서에 비해 간단하게 제조할 수 있도록 한 3축 홀 센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

센서는 어떤 물리, 화학적량을 다른 물리, 화학적량으로 변환시키는 기능을 수행하는 소자를 통칭하는 용어로서, 정밀측정, 생산자동화 및 자동제어 등에 다양하게 사용된다.

최근에는 GPS(Global Positioning System) 수신기를 설치한 카 네비게이션 장치 및 네비게이션 기능을 갖는 휴대 단말기에 방위 센서가 장착되어 있다.

방위 센서는 미세자계 중 하나인 지구 자계를 측정하여 방위를 표시한다. 미세자계 중 하나인 지구 자계를 측정하여 방위를 측정하는 방법은 지표면과 수평한 위치에서 지구 자계의 3축 성분을 측정하여 방위를 표시하는 것을 기본으로 하고 있다. 미세 자계 검출센서에 사용되는 자계 검출 방법은 통상적으로 플럭스 게이트(Flux gate) 방법, 직류자기저항(MR) 효과 방법, 자기 임피던스(MI; Magneto-impedance) 효과 방법, 및 홀 효과 방법 등으로 크게 4가지로 분류된다.

하지만, 플럭스 게이트 방법을 이용한 센서는 일본국 특개평 9-43322호 및 11-118892호에 제안되어 있는 바와 같이 7장의 제한된 크기의 기판에 대한 자성체 및 동박 패터닝과 스루홀의 형성/도금 및 적층 등의 제조가 복잡하고, 소비전력이 크며 극소형화에 문제가 있어 휴대폰 등의 소형 포터블 기기에는 적용이 어렵다는 단점을 가지고 있다.

그리고, 직류자기저항 효과 방법을 이용한 센서는 극소형화는 가능하지만 출력신호가 작아 많은 증폭이 필요하고 이로 인한 노이즈 등의 문제점을 안고 있다.

그리고, 자기 임피던스 효과 방법을 이용한 센서는 출력신호가 직류자기저항 효과 센서에 비해 약 50배에서 크게는 100배 정도 크지만 고주파의 교류전류를 사용하기 때문에 심한 노이즈와 회로 구성에 어려움이 있다.

그리고, 홀 효과 방법을 이용한 홀 센서는 직류전류를 사용하여 노이즈가 작고 제조 공정 또한 반도체 공정을 이용하므로 생산이 용이하고 크기가 작아 칩 사이즈의 제조가 가능하다. 그 홀 센서는 감도가 낮아 지구 자계 측정에 적용하는 것이 어려웠으나 최근 고감도의 홀 센서 개발이 이루어져서 지구 자계 측정에 적용되고 있다.

일반적으로, 홀 센서는 도 1에 예시한 바와 같이 특정 방향(즉, 홀 센서(10)의 윗부분으로 입사되는 방향)의 자계를 검지하는 검지의 지향성(검지 방향)을 갖고, 검지 방향의 자계에 따른 크기의 미약 전압을 출력하는 특성을 갖는다. 따라서, 홀 센서(10)를 이용하여 지구 자계의 X축의 검지를 위해서는 도 1의 홀 센서(10)를 도 2의 (a)와 같이 90도로 세워야 하는 공정이 필요하다. 이때 홀 센서(10)가 90도에서 벗어나게 세워지면 센서의 오차를 발생시키게 되고 방위의 오류를 발생시키게 된다. 아울러 제조 공정상 정확하게 90도를 유지하는 것은 불가능하 다. 그리고, 도 2의 (b)와 같이 만들어진 홀 센서(10)는 다시 X축과 Y축으로 나뉘어져 서로 90도가 되도록 위치되어야 하며 이때 X축과 Y축 간에 각도가 90도에서 벗어나게 되면 이 또한 방위 오차를 초래하게 된다. 이 또한 제조공정상 정확한 90도의 유지는 불가능하다. 따라서, 이 두 오차가 겹쳐지게 되면 상당히 큰 방위 오차를 발생시키게 되고, 보정 또한 거의 불가능한 상태가 되어 방위 센서로서 정밀한 방위측정이 어려워지는 치명적인 결함을 가지게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, X축 및 Y축으로 센서를 세우지 않고서도 3축 방향에 대한 센싱이 가능한 3축 홀 센서 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 미세 자계의 방향 및 크기를 보다 정확하게 측정할 수 있도록 한 3축 홀 센서 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 부품은, 기판; 상기 기판에 수평되게 형성되어 지자계를 유도하는 유도체; 및 상기 기판의 상면에서 상기 유도체의 상부에 설치되되, 상기 유도체의 형성 방향에 대해 수직의 지자계 감지 방향을 갖도록 설치된 적어도 3개의 홀 센서 칩을 포함한다.

그리고, 상기 기판은 절연성의 제 1기판 및 제 2기판으로 구성되고, 상기 제 1기판상에 상기 유도체가 패터닝되고 상기 유도체가 패터닝된 상기 제 1기판의 상 부에 상기 제 2기판이 적층된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 유도체는 십자 형상, 와이자 형상, 삼각 형상 중의 어느 한 형상으로 이루어진다.

그리고, 상기 적어도 3개의 홀 센서 칩은 동일 간격으로 상호 이격된다.

그리고, 상기 적어도 3개의 홀 센서 칩의 저면 중앙은 상기 유도체의 각각의 말단부 상면에 대향된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 부품의 제조방법은, 제 1기판위에 외부 자기장을 유도하는 유도체를 형성하는 제 1과정; 상기 유도체가 형성된 제 1기판의 상면에 제 2기판을 적층하여 베이스 기판을 형성하는 제 2과정; 및 상기 베이스 기판의 상면에 적어도 3개의 홀 센서 칩을 설치하되, 상기 유도체의 형성 방향에 대해 수직의 지자계 감지 방향을 갖도록 상기 유도체의 상부에 설치하는 제 3과정을 포함한다.

여기서, 상기 제 1과정은 상기 유도체를 십자 형상, 와이자 형상, 삼각 형상 중의 어느 한 형상으로 한다.

그리고, 상기 제 3과정에서, 상기 적어도 3개의 홀 센서 칩을 동일 간격으로 상호 이격시킨다.

그리고, 상기 제 3과정에서, 상기 적어도 3개의 홀 센서 칩의 저면 중앙을 상기 유도체의 각각의 말단부 상면에 대향되게 한다.

본 발명의 실시예를 설명하기 전에, 본 발명에 채용되는 자기유도 및 자기증폭에 대하여 먼저 설명한다.

도 3과 같이 균일한 자기장 내에 고투자율의 자성체(20)가 놓여 있을 경우 자기 유도(B)는 하기의 식 1과 같이 정의되어 진다.

B = H + 4πM (식 1)

여기서, H는 순수하게 인가된 자기장의 세기이고, M은 인가된 자기장 하에 존재하는 물질(자성체(20))의 자기모멘트(magnetic moment)이다. 따라서, 일정한 자기장의 세기(H)하에서 자기 유도(B)는 자성체(20)의 자기모멘트 즉, 자기투자율(magnetic permeability)에 의존하게 된다.

아울러, 도 3을 보면 자기장은 자성체(20)에 의하여 집속되어 방향이 자성체(20) 쪽으로 변형됨에 따라 자성체(20)의 양 끝단에서는 최대의 자속 왜곡이 나타나고 자속밀도(magnetic flux density)도 증가하게 되는 것을 알 수 있다. 일종의 자기 증폭이 이루어지게 된다. 여기서, 인가된 자기장과 자성체(20)의 투자율에 따른 자기 유도의 비(Magnetic gain : G_M)를 하기의 식 2와 같이 정의할 수 있다.

G_M = B/B₀ (식 2)

여기서, B는 자성체(20)에 유도된 자기 유도이고, B₀는 공기 중에서의 자기 유도이다.

따라서, 자기 유도의 비(G_M)는 자성체(20)의 투자율과 비례하는 값이 되고 자기 증폭의 크기라고 할 수 있다. 자기 증폭은 자성체(20)의 위치와 두께(t) 대 길이(L)의 비로 정의되는 외형비(aspect ratio)에 따라 다르다.

도 3과 같은 구조에서 자성체(20)가 평평한 판상의 타원이라고 가정을 하면 이 타원의 장축 방향으로 자기장이 인가되었을 때 반자장 계수는 하기의 식 3과 같다.

(식 3)

여기서, L은 타원 장축의 길이이고, t는 자성체(20)의 두께이다. 반자장이 상기와 같이 표현될 때 자성체(20) 내부의 자기 유도(B_i)는 하기의 식 4와 같이 표현되어 진다.

(식 4)

따라서, 타원의 자성체에 무한히 근접한 양 끝단의 표면에 자기 유도를 B_S라고 한다면 B_S ≒ B_i로 표현될 수 있고, 이때의 자기 증폭(G_M)은 하기의 식 5와 같다.

(식 5)

따라서, 투자율이 일정한 자성체 양 끝단의 자기 증폭은 두께 대 길이의 비, t/L에 반비례하게 된다. 따라서, 두께에 비하여 길이가 무한히 길수록 자기 증폭은 증가하게 된다.

이와 같이 본 발명은 상술한 이론을 바탕으로 구현된다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 부품 및 그의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

이하의 설명에서, 홀 센서의 조합으로 이루어진 3축 센서는 상세한 설명 및 청구항에 기재된 3축 홀 센서의 일예이다. 본 발명의 보호범위는 이하에서 설명하는 기술적 사상을 적용할 수 있는 3축 홀 센서에 미친다. 홀 센서라 함은 페라이트 기판위에 홀 소자를 형성시키고 그 위에 다시 페라이트 요크를 설치하여 지자계를 집속하는 효과를 얻어 출력을 증폭시킨 형태의 홀 센서가 대표적일 수 있는데, 그 홀 센서 이외로 센서면의 수직 방향으로 자계를 측정하는 센서 또는 본 발명에서 제시한 형태와 다른 형태로 제조된 홀 센서 등이 채용되어도 된다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 3축 홀 센서의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 3축 홀 센서의 홀 센서 칩에 대한 자속을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다. 특히, 도 5는 도 4에서 일부분을 단면처리한 도면으로서, 예를 들어 도 4의 (a)에서 유도체(28)의 좌측 말단부분을 단면처리한 것으로 이해하면 된다.

본 발명의 3축 홀 센서는, 기판(26); 상기 기판(26)에 수평되게 형성되고 지 자계를 유도하는 유도체(28); 상기 기판(26)의 상면에서 상기 유도체(28)의 상부에 설치되되, 상기 지자계에 수평되게 설치되어, 상기 유도체(28)에 의해 수직 방향으로 유도되는 지자계를 감지하는 홀 센서 칩(30); 및 상기 홀 센서 칩(30)이 설치된 상기 기판(26)의 상면에 형성되는 몰딩부(32)를 포함한다.

여기서, 상기 기판(26)은 절연체로 이루어진 제 1기판(22)과 제 2기판(24)으로 이루어진다. 본 발명의 실시예에서는 인쇄회로 기판을 상기 기판(26)으로 사용하게 되겠으나, 그 인쇄회로 기판으로 한정하지 않고 절연물질로 본 발명의 실시예와 같은 공정이 가능하면 어떠한 것이라도 좋다.

그 제 1기판(22)과 제 2기판(24) 사이에는 상기 유도체(28)가 설치된다.

상기 유도체(28)는 대략 1000 이상의 투자율을 갖는 고투자율 자성체로서, Co, Fe 또는 Ni 등이 포함된 비결정질, 퍼멀로이, 슈퍼멀로이 및 인바 등으로 이루어진 금속군으로부터 선택된 재료로 이루어진다.

상기 유도체(28)는 도 4의 (a)와 같이 십자 형상이어도 되고, 도 4의 (b)와 같이 와이자 형상이어도 되며, 도 4의 (c)와 같이 삼각 형상이어도 된다. 물론, 그 유도체(28)의 형상은 도 4에 도시된 형상 이외의 형상(예컨대, 사각 형상 등)이어도 무방하다.

예를 들어, 상기 유도체(28)가 도 4의 (a)처럼 십자 형상 또는 도 4의 (b)처럼 와이자 형상이면 상기 유도체(28)의 각각의 말단부(끝부분) 상면에 상기 홀 센서 칩(30)을 위치시킨다. 한편, 상기 유도체(28)가 도 4의 (c)처럼 삼각 형상이면 상기 유도체(28)의 각각의 모서리의 상면에 상기 홀 센서 칩(30)을 위치시킨다. 이 때, 상기 홀 센서 칩(30)의 위치를 정할 때 상기 유도체(28)의 각각의 말단부(끝부분) 상면 또는 모서리의 상면이 각각의 홀 센서 칩(30)의 저면 정가운데에 위치하도록 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 홀 센서는 센서의 수직 방향으로 지나가는 자속의 밀도를 측정하는 센서이고, 본 발명은 홀 센서의 수평으로 지나가는 자속을 홀 센서의 수직 방향으로 유도하여 측정하는 것을 주요한 내용으로 하는 바, 상기 유도체(28)의 말단부 또는 모서리가 홀 센서의 정 가운데에 있을 때 수평으로 진행하는 자속이 홀 센서의 수직 방향으로 최대로 유도되기 때문이다.

기존의 경우 X축과 Y축을 검지하기 위해서는 홀 센서를 평면에서 90도로 세워야 하는 공정이 필요하지만, 본 발명은 도 6과 같이 유도체(28)에 의하여 지자계를 유도하여 검지하는 방법을 채택함으로써 그 공정이 생략되어 그에 필요한 공정 및 오차가 없어진다. 그리고, 기존의 홀 센서와 같이 평면에서 90도로 세워진 센서를 다시 X축과 Y축을 직교하도록 위치시켜야 하는 공정도 생략되므로, 그 공정 오차에 따른 출력의 오차를 최소화할 수 있고, 공정 또한 간단하여 대량 생산이 상당히 용이해 지게 된다.

상기 유도체(28)의 상방으로 3개 또는 4개의 홀 센서 칩(30)이 설치된다. 예를 들어, 상기 유도체(28)가 십자 형상이면 4개의 홀 센서 칩(30)이 그 유도체(28)의 각각의 말단부(끝부분) 상면에 설치되고, 상기 유도체(28)가 와이자 형상 또는 삼각 형상이면 3개의 홀 센서 칩(30)이 그 유도체(28)의 각각의 말단부(끝부분) 또는 각각의 모서리의 상면에 설치된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 반도체 부품을 제조하는 방법들은 다양할 수 있는데, 그 중의 한 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 절연체로 이루어진 제 1기판(22)상에 유도체(28)를 약 100 ~ 300℃의 핫 프레스(hot press)를 이용하여 약 5 ~ 100Kg/㎠ 으로 가압하여 약 30분에서 3시간 정도 압착한다.

이후, 이렇게 압착된 제 1기판(22)위의 유도체(28)를 에칭을 통하여 원하는 형상(예컨대, 십자 형상, 와이자 형상, 삼각 형상 등)으로 패터닝한다.

그리고, 그 위에 절연체로 이루어진 제 2기판(24)과 동박(도시 생략)을 차례로 약 100 ~ 300℃의 핫 프레스(hot press)를 이용하여 약 5 ~ 100Kg/㎠ 으로 가압하여 약 30분에서 3시간 정도 압착한다. 그리고, 그 제 2기판(24)위의 동박(도시 생략)은 에칭 및 드릴을 통하여 회로를 형성하고, Ni도금과 Au도금을 하여 기판(26) 제조를 마무리한다.

마무리된 기판(26)에 홀 센서 칩(30)을 위치시킨다. 예를 들어, 상기 기판(26)내에 형성된 유도체(28)가 도 4의 (a)처럼 십자 형상 또는 도 4의 (b)처럼 와이자 형상이면 상기 유도체(28)의 각각의 말단부(끝부분) 상면에 상기 홀 센서 칩(30)의 저면 중앙이 대향되게 위치시킨다. 그리고, 상기 유도체(28)가 도 4의 (c)처럼 삼각 형상이면 상기 유도체(28)의 각각의 모서리의 상면에 상기 홀 센서 칩(30)의 저면 중앙이 대향되게 위치시킨다.

그 이후에는, 상기 홀 센서 칩(30)에 대한 와이어 본딩을 실시하여 회로와 연결한 후 에폭시 몰딩을 하여 몰딩부(32)를 형성시킴으로써, 본 발명에서의 3축 홀 센서의 제조를 마무리한다.

일예로 설명한 상기의 제조방법에 의해 제조되는 본 발명의 3축 홀 센서는 3개의 홀 센서 칩(30)이 각각의 위치에 설치된다. 그 각각의 홀 센서 칩(30)은 지자계에 수평되게 설치되어 상기 유도체(28)에 의해 수직 방향으로 유도되는 지자계를 감지하여 출력하게 되는데, 그 출력되는 ha(X축), hb(Y축), 및 hc(Z축)에 대한 출력 파형은 도 7에 예시된 파형처럼 된다. 도 7에서, ha, hb, hc의 출력은 소정의 연산을 통하여 직교좌표계의 X, Y, Z축으로의 변환이 가능하다.

그리고, 본 발명의 3축 홀 센서내에는 도 7과 같은 ha, hb, hc의 출력 파형으로부터 각도정보(즉, 방위정보)를 추출해 낼 수 있는 마이컴(도시 생략)과 같은 프로세서가 내장되어 있다. 물론, 그 마이컴은 외장되어 있어도 무방하다. 그 마이컴에서의 연산에 의해 직교좌표계의 3축 정보를 추출해 내는 것이 가능하게 된다.

상술한 본 발명의 반도체 부품은 유도체(28)의 형상 즉, 십자 형상, 와이자 형상, 삼각 형상의 형태에 따라 다음과 같은 각기 다른 간단한 연산으로 직교좌표계의 3축 정보를 추출해 내는 것이 가능하며, 그들의 상관관계는 도 8과 같다. 상관관계에 사용되어진 수식은 다음과 같다.

십자형의 경우는, 아주 단순한 대수적 연산을 통해서 하기의 식 6과 같이 고정좌표계의 값이 충분히 추출가능하다.

(식 6)

여기서, X1_out와 X2_out는 서로 마주보고 있는 한 쌍의 홀 센서 칩의 출력이고, Y1_out와 Y2_out는 나머지 90도의 각도로 정렬되어 있는 다른 한 쌍의 홀 센서 칩의 출력이다.

Y자형의 경우는, 복잡한 방정식으로 이루어지나, 이는 하기의 식 7과 같이 간단한 식으로 변환이 가능하다. 도 9와 같이 축 X 와 A를 일치시키고, 벡터 H를 정의하면 <A,B,C> 평면상에서

(식 7)

이 된다. 여기서, ha, hb, hc는 와이자 형상 또는 삼각 형상의 유도체를 갖춘 3축 홀 센서의 각 축의 출력 크기를 나타내며

,

,

는 각 축을 나타내는 단위벡터이다. 이를 balanced three phase로 가정하면 하기의 식 8과 같이 된다.

(식 8)

복소수평면상에서 벡터 ht는 하기의 식 9와 같은 형태로 표현되고,

(식 9)

여기서,

(식 10)

이 된다.

이를 직교좌표 시스템으로 변환하면, x와 y의 직교좌표축을 사용하였을 경우

= hx ,

= hy가 가능하다.

또한, 상기의 식 8을 식 10에 합성하게 되면 하기의 식 11이 된다.

(식 11)

여기에서, hx = ha 이어야 하므로 결과적으로 K = 2/3 이다.

따라서, 상기의 식 10은 하기의 식 12와 같이 된다.

(식 12)

만약, balanced three phase 아닌 경우, 즉

로 정의한다면 (여기서

는 불균형을 나타내는 벡터임) 하기의 식 13과 같이 된다.

(식 13)

식 13에서,

,

,

은 수평면상에 투영된 Y형 또는 삼각형 a,b,c축의 투영벡터이다. 상기의 식 13에 의하여 x, y, z의 3축 직교좌표계로 환산된 각 벡터의 값들은 하기의 식 14와 같이 변경되어진다.

(식 14)

결과적으로, 직교좌표계 3축의 값은 간단한 대수연산으로 구해진다.

그리고, hz는 유도체(28)가 삼각 형상의 경우 역시 와이자 형상과 같은 특성을 지니며, 구하는 식 역시 동일하다.

상술한 본 발명의 실시예는 도 10의 플로우차트에 기재된 알고리즘을 통하여 그 값을 각도정보로 변환, 그 성능을 입증할 수 있다. 그 알고리즘의 핵심은 상술한 간단한 대수적 연산을 하는 부분에 있으며, 이를 위한 전처리 연산으로 옵셋 및 스케일을 맞추어 주는 공정이 필요하다. 전처리 연산은 초기 일정시간 3축 홀 센서의 출력을 받아들임으로써 충분히 연산 가능하며, 이를 토대로 이후 전처리 연산이 없이도 방위 연산으로 직접 구동하는 것이 가능하다.

다시 말해서, 유도체(28)를 와이자 형상인 것으로 가정하고, 3축 홀 센서의 출력을 마이컴(도시 생략)에서 연산하여 각도정보를 추출해 내는 것으로 가정하고 설명하면 다음과 같다. 먼저, 3축 홀 센서의 출력 크기 Ha, Hb, Hc는 도 7과 같은 파형으로 나타난다(S10). 마이컴에서는 그 출력값에 대한 오프셋 및 이득(gain)을 보정한다(S12). 그리고 나서, 그 마이컴은 오프셋 및 이득이 보정된 ha, hb, hc의 출력값을 직교좌표계의 값으로 환산한다(S14). 그 후, 그 마이컴은 환산된 직교좌표계의 값에 대하여 오프셋 및 이득을 재차 조정한 후에 각도 추정 역변환을 실시하여 각도정보를 얻게 된다(S16, S18). 최종적으로, 마이컴은 그 얻어진 각도정보를 디스플레이한다(S20). 그 각도정보를 디스플레이하기 위해서 3축 홀 센서는 표시부를 구비할 수도 있고, 외부의 표시부에 그 각도정보를 보내어 표시되게 할 수도 있다. 그 표시부에 대한 사항은 당업자라면 누구라도 쉽게 알 수 있는 사항이라 상세히 설명하지 않는다.

도 11의 (a)는 와이자 형태로 제작한 3축 홀 센서의 출력을 나타내는 그래프이고, 도 11의 (b)는 그 3축 홀 센서의 출력(도 11의 (a))을 마이컴을 이용하여 직교좌표계로 변환한 그래프이다. 각도정보의 오차는 최대 5도 이내의 양호함을 보이며, 이는 기존에 나와 있는 3축 홀 센서들과 비교하여 전혀 손색이 없거나 동등한 레벨의 성능으로써 충분히 실제 제품의 개발 및 양산이 가능하다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형 이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, X축 및 Y축으로 홀 센서를 세우지 않고 수평상태로 설치하고서도 3축 방향에 대한 센싱이 가능하므로 종래의 방식에 비해 훨씬 간단한 방법으로 제작이 가능하게 된다.

그리고, 3축 홀 센서의 출력 또한 극대화되며 미세 자계의 방향 및 크기를 보다 정확하게 측정할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 기판;

   상기 기판에 수평되게 형성되어 지자계를 유도하는 유도체; 및

   상기 기판의 상면에서 상기 유도체의 상부에 설치되되, 상기 유도체의 형성 방향에 대해 수직의 지자계 감지 방향을 갖도록 설치된 적어도 3개의 홀 센서 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 홀 센서.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 기판은 절연성의 제 1기판 및 제 2기판으로 구성되고, 상기 제 1기판상에 상기 유도체가 패터닝되고 상기 유도체가 패터닝된 상기 제 1기판의 상부에 상기 제 2기판이 적층된 것을 특징으로 하는 3축 홀 센서.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 유도체는 십자 형상, 와이자 형상, 삼각 형상 중의 어느 한 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3축 홀 센서.
4. 청구항 1에 있어서

   상기 적어도 3개의 홀 센서 칩은 동일 간격으로 상호 이격된 것을 특징으로 하는 3축 홀 센서.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 적어도 3개의 홀 센서 칩의 저면 중앙은 상기 유도체의 각각의 말단부 상면에 대향되는 것을 특징으로 하는 3축 홀 센서.
6. 제 1기판위에 외부 자기장을 유도하는 유도체를 형성하는 제 1과정;

   상기 유도체가 형성된 제 1기판의 상면에 제 2기판을 적층하여 베이스 기판을 형성하는 제 2과정; 및

   상기 베이스 기판의 상면에 적어도 3개의 홀 센서 칩을 설치하되, 상기 유도체의 형성 방향에 대해 수직의 지자계 감지 방향을 갖도록 상기 유도체의 상부에 설치하는 제 3과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 3축 홀 센서의 제조방법.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 제 1과정은, 상기 유도체를 십자 형상, 와이자 형상, 삼각 형상 중의 어느 한 형상으로 하는 것을 특징으로 하는 3축 홀 센서의 제조방법.
8. 청구항 6에 있어서

   상기 제 3과정에서, 상기 적어도 3개의 홀 센서 칩을 동일 간격으로 상호 이격시키는 것을 특징으로 하는 3축 홀 센서의 제조방법.
9. 청구항 6에 있어서,

   상기 제 3과정에서, 상기 적어도 3개의 홀 센서 칩의 저면 중앙을 상기 유도체의 각각의 말단부 상면에 대향되게 하는 것을 특징으로 하는 3축 홀 센서의 제조방법.

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