霍爾電動勢校正裝置以及霍爾電動勢校正方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種抑制布局面積的增大、消耗電流的增加并通過進行應力校正和溫度校正來高精度地校正霍爾元件的磁靈敏度的霍爾電動勢校正裝置和霍爾電動勢校正方法?；魻栯娮铚y量部(13)測量霍爾元件(11)所具有的多個電極間的兩個方向以上的通電方向的霍爾電阻值(VR)。霍爾電動勢測量部(14)測量霍爾元件的霍爾電動勢(VH)。溫度測量部(15)測量霍爾元件的環(huán)境溫度。校正信號生成部(20)根據(jù)霍爾電阻測量部測量得到的霍爾電阻值和溫度測量部的溫度輸出值(T)來校正霍爾電動勢。校正系數(shù)運算電路(21)根據(jù)由霍爾電阻測量部測量出的霍爾電阻值和由溫度測量部測量出的溫度輸出值來計算校正系數(shù)(K)。校正系數(shù)由應力校正系數(shù)(Kσ)和溫度校正系數(shù)(KT)構成。
【專利說明】霍爾電動勢校正裝置以及霍爾電動勢校正方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種霍爾電動勢校正裝置以及霍爾電動勢校正方法，更詳細地說，涉 及一種能夠同時校正施加于霍爾元件的應力的影響和溫度的影響的霍爾電動勢校正裝置 以及霍爾電動勢校正方法。

【背景技術】
[0002] 以往，作為內(nèi)置有霍爾元件的磁傳感器半導體集成電路，已知有檢測電流所產(chǎn)生 的磁場的電流傳感器、檢測磁體的旋轉的旋轉角傳感器、檢測磁體的移動的位置傳感器等。
[0003] 已知這種霍爾元件的磁靈敏度根據(jù)溫度的變化而變化。因此，為了高精度地校正 霍爾元件的磁靈敏度，而需要對溫度的影響進行校正。并且，已知霍爾元件的磁靈敏度不僅 受溫度影響，還根據(jù)應力的不同而發(fā)生變化（壓電霍爾效應）。
[0004] 圖1是將磁傳感器的半導體集成電路封裝密封后的截面結構圖。形成為如下的結 構：在引線框1上具有嵌入有霍爾元件2的磁傳感器的半導體集成電路3且在其周圍設置 有模制樹脂4。在該結構中，由于硅、引線框1以及模制樹脂4等的熱膨脹系數(shù)不同，因此在 包含硅表面上在內(nèi)的各處產(chǎn)生應力。并且，該應力根據(jù)使用環(huán)境的溫度、濕度等變化而產(chǎn)生 變化。因此，產(chǎn)生了磁傳感器的半導體集成電路的磁靈敏度根據(jù)使用環(huán)境的不同而發(fā)生變 化這樣的問題。
[0005] 針對像這樣的磁傳感器的半導體集成電路的磁靈敏度根據(jù)使用環(huán)境的不同而發(fā) 生變化的問題，例如在專利文獻1中公開了以下技術：利用霍爾元件的偏移（offset)的變 化檢測應力的變化來校正磁靈敏度。
[0006] 并且，例如在專利文獻2中公開了以下技術：利用霍爾元件的電阻值（霍爾電阻 值）的變化檢測應力的變化并反饋到霍爾元件的驅動電流（霍爾驅動電流）中來校正磁靈 敏度。
[0007] 另外，例如在專利文獻3至專利文獻5以及非專利文獻1中公開了以下技術：除霍 爾元件外還使用應力檢測元件，根據(jù)其應力檢測結果來校正磁靈敏度。
[0008] 另外，例如在專利文獻6中還公開了以下方法：通過研究封裝材料、封裝結構來降 低對霍爾元件施加的應力。
[0009] 另外，針對霍爾元件的磁靈敏度根據(jù)溫度的變化而變化的問題，例如在專利文獻7 中公開了以下技術：通過具備對霍爾元件的電源電壓進行控制的單片微型計算機來校正磁 靈敏度。
[0010] 專利文獻1 :美國專利第6362618號說明書（B2)
[0011] 專利文獻2 :美國專利第6483301號說明書（B2)
[0012] 專利文獻3 :美國專利第6906514號說明書（B2)
[0013] 專利文獻4 :美國專利第7437260號說明書（B2)
[0014] 專利文獻5 :美國專利第7302357號說明書（B2)
[0015] 專利文獻6 :日本特開2008-292182號公報
[0016] 專利文獻7 :日本特開2009-139213號公報
[0017] 非專利文獻 1 :IEEE Sensors Jouranal, Vol.，No. 11，November2〇〇7Udo Ausserlechner, Mario Motz, Michael Holliber 著
[0018] 非專利文獻 2 :Piezo_Hall Coefficients of n-type Silicon, J. Appl. Phys., vol. 64, pp. 276-282, 1988. B. Haig 著


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 發(fā)明要解決的問是頁
[0020] 關于上述的各先行技術文獻進行說明來說明本發(fā)明要解決的課題。
[0021] 首先，專利文獻1所示的技術涉及如下一種電路結構：通過被設置成依照斬波時 鐘對以霍爾驅動電流通電的端子對和從霍爾元件檢測霍爾電動勢的端子對進行選擇的斬 波開關的連接切換，來分時檢測霍爾電動勢和霍爾元件的偏移，由此不僅獲取霍爾電動勢， 還獲取與霍爾元件中的應力相關的信息。
[0022] 圖2是表示霍爾元件的橋模型和應力的方向的圖，示出了霍爾元件的偏移與應力 的關系。能夠使用一般的橋模型來說明霍爾元件。在該橋模型中，在使電流沿圖2所示的 箭頭方向流動時，偏移電壓用相向的端子間的電壓差（V rV3)表示。橋路電阻Rbi、Rb2、Rb3、 他 4根據(jù)應力〇χ、〇γ的不同而變化，能夠用下面的（1)式表示。
[0023] [數(shù) 1]
[0024] Rbi = Rb10(l+ π L(T) 〇 x+ ji τ(Τ) σ γ)
[0025] Rb2 = Rb2〇 (1+ π L (Τ) σ y+ Ji τ (Τ) σ χ)
[0026] ... (1)
[0027] Rb3 = Rb3CI(l+ π L(T) σ χ+ π τ(Τ) σ γ)
[0028] Rb4 = Rb40 (1+ ji L (Τ) 〇 y+ ji τ (T) σ χ)
[0029] :與電流流動方向平行的壓電電阻系數(shù)
[0030] π τ:與電流流動方向垂直的壓電電阻系數(shù)
[0031] Rb1(l :應力為0時的橋路電阻Rh的電阻值
[0032] Rb2Q :應力為0時的橋路電阻Rb2的電阻值
[0033] Rb3Q :應力為0時的橋路電阻Rb3的電阻值
[0034] Rb4Q :應力為0時的橋路電阻Rb4的電阻值
[0035] 利用該⑴式，能夠通過下面的（2)式來表示偏移電壓（VrV3)。
[0036] [數(shù) 2]
[0037]

【權利要求】
1. 一種霍爾電動勢校正裝置，具有：霍爾元件，其產(chǎn)生霍爾電動勢；以及校正信號生成 部，其生成用于校正該霍爾元件的霍爾電動勢的信號，該霍爾電動勢校正裝置的特征在于， 上述校正信號生成部根據(jù)與上述霍爾元件的不同端子間的電阻值相應的信息和上述 霍爾元件的溫度信息來生成用于校正上述霍爾元件的霍爾電動勢的信號。
2. 根據(jù)權利要求1所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 還具備霍爾電動勢校正部，該霍爾電動勢校正部根據(jù)來自上述校正信號生成部的校正 信號，對基于上述霍爾電動勢的物理量進行校正。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 上述校正信號生成部根據(jù)與上述霍爾元件的磁靈敏度溫度特性相關的信息來生成用 于校正上述霍爾元件的霍爾電動勢的信號。
4. 根據(jù)權利要求1、2或3所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 上述校正信號生成部根據(jù)與上述霍爾元件的電阻值的溫度特性相關的信息來生成用 于校正上述霍爾元件的霍爾電動勢的信號。
5. 根據(jù)權利要求1至4中的任一項所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 上述校正信號生成部根據(jù)與上述霍爾元件的壓電系數(shù)的溫度特性相關的信息來生成 用于校正上述霍爾元件的霍爾電動勢的信號。
6. 根據(jù)權利要求5所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 與上述霍爾元件的壓電系數(shù)的溫度特性相關的信息是與上述霍爾元件的壓電霍爾系 數(shù)的溫度特性相關的信息和/或與上述霍爾元件的壓電電阻系數(shù)的溫度特性相關的信息。
7. 根據(jù)權利要求1至6中的任一項所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 還具備與上述霍爾元件的第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極連接的斬波開 關，該斬波開關構成為通過斬波驅動在上述第一電極與上述第二電極間施加霍爾驅動電壓 來供給霍爾驅動電流，從上述第一電極與上述第二電極間測量上述霍爾電阻值，在上述第 二電極與上述第四電極間施加霍爾驅動電壓來供給霍爾驅動電流，從上述第一電極與上述 第三電極間測量上述霍爾電動勢。
8. 根據(jù)權利要求1至7中的任一項所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于，還具備： 霍爾電動勢測量部，其測量上述霍爾元件的霍爾電動勢； 霍爾電阻測量部，其測量上述霍爾元件的不同端子間的電阻值，輸出與該電阻值相應 的信息；以及 溫度測量部，其測量上述霍爾元件的環(huán)境溫度，輸出上述霍爾元件的溫度信息。
9. 根據(jù)權利要求8所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 還具備由上述霍爾電阻測量部、上述霍爾電動勢測量部以及上述溫度測量部共享的A/ D轉換電路。
10. 根據(jù)權利要求8或9所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 上述霍爾電阻測量部測量具有十字型形狀的霍爾元件的不同端子間的電阻值。
11. 根據(jù)權利要求8至10中的任一項所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 上述溫度測量部是溫度傳感器。
12. 根據(jù)權利要求8至11中的任一項所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 上述校正信號生成部具備校正系數(shù)運算電路。
13. 根據(jù)權利要求12所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 利用驅動上述霍爾元件的霍爾驅動電流源的電流，根據(jù)來自上述校正系數(shù)運算電路的 校正系數(shù)來對上述霍爾電動勢進行校正。
14. 根據(jù)權利要求12所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 設置將來自上述霍爾電動勢測量部的霍爾電動勢放大的放大電路，利用該放大電路的 放大率，根據(jù)來自上述校正系數(shù)運算電路的校正系數(shù)來對上述霍爾電動勢進行校正。
15. 根據(jù)權利要求12所述的霍爾電動勢校正裝置，其特征在于， 在上述霍爾電動勢測量部的后級設置應力校正電路和溫度校正電路，根據(jù)來自上述校 正系數(shù)運算電路的應力校正系數(shù)和溫度校正系數(shù)對上述霍爾電動勢進行校正。
16. -種霍爾電動勢校正裝置中的霍爾電動勢校正方法，該霍爾電動勢校正裝置具有 產(chǎn)生霍爾電動勢的霍爾元件以及生成用于校正該霍爾元件的霍爾電動勢的信號的校正信 號生成部，該霍爾電動勢校正方法的特征在于， 在利用上述校正信號生成部的校正信號生成步驟中，根據(jù)與上述霍爾元件的不同端子 間的電阻值相應的信息和上述霍爾元件的溫度信息來生成用于校正上述霍爾元件的霍爾 電動勢的信號。
17. 根據(jù)權利要求16所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 根據(jù)來自上述校正信號生成部的校正信號，通過霍爾電動勢校正部對基于上述霍爾電 動勢的物理量進行校正。
18. 根據(jù)權利要求16或17所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 在利用上述校正信號生成部的校正信號生成步驟中，根據(jù)與上述霍爾元件的磁靈敏度 溫度特性相關的信息來生成用于校正上述霍爾元件的霍爾電動勢的信號。
19. 根據(jù)權利要求16、17或18所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 在利用上述校正信號生成部的校正信號生成步驟中，根據(jù)與上述霍爾元件的電阻值的 溫度特性相關的信息來生成用于校正上述霍爾元件的霍爾電動勢的信號。
20. 根據(jù)權利要求16至19中的任一項所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 在利用上述校正信號生成部的校正信號生成步驟中，根據(jù)與上述霍爾元件的壓電系數(shù) 的溫度特性相關的信息來生成用于校正上述霍爾元件的霍爾電動勢的信號。
21. 根據(jù)權利要求20所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 與上述霍爾元件的壓電系數(shù)的溫度特性相關的信息是與上述霍爾元件的壓電霍爾系 數(shù)的溫度特性相關的信息和/或與上述霍爾元件的壓電電阻系數(shù)的溫度特性相關的信息。
22. 根據(jù)權利要求16至21中的任一項所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 還設置與上述霍爾元件的第一電極、第二電極、第三電極以及第四電極連接的斬波開 關，該斬波開關通過斬波驅動在上述第一電極與上述第二電極間施加霍爾驅動電壓來供給 霍爾驅動電流，從上述第一電極與上述第二電極間測量上述霍爾電阻值，在上述第二電極 與上述第四電極間施加霍爾驅動電壓來供給霍爾驅動電流，從上述第一電極與上述第三電 極間測量上述霍爾電動勢。
23. 根據(jù)權利要求16至22中的任一項所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于，還具 有以下步驟： 霍爾電動勢測量步驟，測量上述霍爾元件的霍爾電動勢； 霍爾電阻測量步驟，測量上述霍爾元件的不同端子間的電阻值，輸出與該電阻值相應 的信息；以及 溫度測量步驟，測量上述霍爾元件的環(huán)境溫度，輸出上述霍爾元件的溫度信息。
24. 根據(jù)權利要求23所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 利用共享的A/D轉換電路來分時測量上述霍爾電阻測量步驟的電阻值、上述霍爾電動 勢測量步驟的霍爾電動勢以及上述溫度測量步驟的溫度值。
25. 根據(jù)權利要求23或24所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 在上述霍爾電阻測量步驟中，測量具有十字型形狀的霍爾元件的不同端子間的電阻 值。
26. 根據(jù)權利要求23、24或25所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 在上述溫度測量步驟中，利用溫度傳感器進行測量。
27. 根據(jù)權利要求23至26中的任一項所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 在上述校正信號生成部的校正信號生成步驟中，通過校正系數(shù)運算電路生成校正信 號。
28. 根據(jù)權利要求27所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 利用驅動上述霍爾元件的霍爾驅動電流源的電流，根據(jù)來自上述校正系數(shù)運算電路的 校正系數(shù)來對上述霍爾電動勢進行校正。
29. 根據(jù)權利要求27所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 設置將來自上述霍爾電動勢測量步驟的霍爾電動勢放大的放大電路，利用該放大電路 的放大率，根據(jù)來自上述校正系數(shù)運算電路的校正系數(shù)來對上述霍爾電動勢進行校正。
30. 根據(jù)權利要求27所述的霍爾電動勢校正方法，其特征在于， 在通過上述霍爾電動勢測量步驟對霍爾電動勢進行測量的后級設置應力校正電路和 溫度校正電路，根據(jù)來自上述校正系數(shù)運算電路的應力校正系數(shù)和溫度校正系數(shù)來對上述 霍爾電動勢進行校正。
【文檔編號】G01R33/07GK104303065SQ201380024243
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權日:2012年6月29日
【發(fā)明者】藤田泰介, 岡武茂樹 申請人:旭化成微電子株式會社