(57)【要約】【課題】磁気センサの感度の補正が不要となり、また容易に小型化することができる磁気センサＩＣを提供する。【解決手段】この磁気センサＩＣ１は、図１（ｂ）に示すように、磁場８の変化を検出して第１の検出信号を出力する第１の磁気センサ１１と、磁場８の変化を検出して第２の検出信号を出力する第２の磁気センサ１２と、第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２とを近接させた状態で封止する封止体１４と、を備え、第１の検出信号及び第２の検出信号に基づいた出力信号を出力するように概略構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場の変化を検出して第１の検出信号を出力する第１の磁気センサと、
前記磁場の変化を検出して第２の検出信号を出力する第２の磁気センサと、
前記第１の磁気センサと前記第２の磁気センサとを近接させた状態で封止する封止体と、
を備え、
前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に基づいた出力信号を出力する磁気センサＩＣ。
【請求項２】
前記第１の磁気センサが、第１のチップに形成され、
前記第２の磁気センサが、第２のチップに形成された請求項１に記載の磁気センサＩＣ。
【請求項３】
前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号に基づいて差分を算出し、算出された前記差分としきい値と、を比較して故障の有無を判定し、その判定結果を前記出力信号として出力する判定部を備えた請求項１又は２に記載の磁気センサＩＣ。
【請求項４】
前記判定部は、前記第１の検出信号と前記第２の検出信号との前記差分を算出する差分算出部、及び前記しきい値を生成し、前記しきい値と前記差分とを比較する比較部、を備える請求項３に記載の磁気センサＩＣ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサＩＣに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、電流路を流れる電流によって発生する磁界の強さを検出するため、電流路上方に位置した基板の表裏面に対向して配置される二つの磁気検出器と、電流路に装着される電磁シールド枠部材と、二つの磁気検出器のそれぞれが検出した磁界の差からいずれか一方に生じ得る故障の有無を判別する制御回路と、を備えた電流検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この電流検出装置は、電磁シールド枠部材が外側からの電磁波の伝搬を防止するので、外部磁界の影響を受けることなく、磁気検出器の故障判定を高精度に実施することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３２２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の電流検出装置は、磁気検出器のそれぞれがモールドされ、さらに基板の表裏面に配置されるので、位置ずれに起因して磁気検出器の感度に差が生じる。従来の電流検出装置は、磁気検出器のそれぞれが検出した磁界の差から故障を正確に判別するためには、磁気検出器の感度を補正する必要がある。また、従来の電流検出装置は、モールドされた二つの磁気検出器を用いるので、体積が増加する問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、磁気センサの感度の補正が不要となり、また容易に小型化することができる磁気センサＩＣを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、磁場の変化を検出して第１の検出信号を出力する第１の磁気センサと、磁場の変化を検出して第２の検出信号を出力する第２の磁気センサと、第１の磁気センサと第２の磁気センサとを近接させた状態で封止する封止体と、を備え、第１の検出信号及び第２の検出信号に基づいた出力信号を出力する磁気センサＩＣを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁気センサ間の感度の補正が不要となり、また容易に小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサＩＣが配置された電流センサの概略図であり、（ｂ）は、磁気センサＩＣの配置に関する概略図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係る磁気センサＩＣの回路図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る磁気センサＩＣの故障の判定に関するフローチャートである。
【図４】図４（ａ）は、第３の実施の形態に係る磁気センサＩＣの配置に関する概略図であり、（ｂ）は、第３の実施の形態に係る磁気センサＩＣの配置に関する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施の形態の要約）
実施の形態に係る磁気センサＩＣ（Integrated Circuit）は、磁場の変化を検出して第１の検出信号を出力する第１の磁気センサと、磁場の変化を検出して第２の検出信号を出力する第２の磁気センサと、第１の磁気センサと第２の磁気センサとを近接させた状態で封止する封止体と、を備え、第１の検出信号及び第２の検出信号に基づいた出力信号を出力するように概略構成されている。
【００１１】
この磁気センサＩＣは、第１の磁気センサと第２の磁気センサとを近接させて封止するので、それぞれがモールドされている磁気センサを配置する場合と比べて、特に体積が小さくなり、容易に小型化することができる。また、磁気センサＩＣは、第１の磁気センサと第２の磁気センサとの距離が、それぞれがモールドされている磁気センサ間の距離と比べて近くなるので、磁束が実質的に均一な領域に二つの磁気センサを配置することを可能にし、磁気センサの感度の補正が不要となる。
【００１２】
ここで、近接させた状態とは、例えば、モールドにより封止体が磁気センサの周囲に形成されている場合において、この磁気センサを２つ並べた際の磁気センサ間の距離よりも近い状態を示すものとする。
【００１３】
[第１の実施の形態]
（磁気センサＩＣ１の構成）
図１（ａ）は、第１の実施の形態に係る磁気センサＩＣが配置された電流センサの概略図であり、（ｂ）は、磁気センサＩＣの配置に関する概略図である。図２は、第１の実施の形態に係る磁気センサＩＣの回路図である。図１（ｂ）は、実線で描いた楕円形により、コア５の第１の端部５１と第２の端部５２の間の磁束分布を示している。なお、実施の形態に係る各図において、描かれた画像と画像の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１４】
図１（ａ）に示す電流センサ３は、一例として、車両に搭載されるセンサである。この電流センサ３は、例えば、三相モータに流れる電流を測定する場合、３つの相のそれぞれに配置され、電流が測定される。
【００１５】
この電流センサ３は、例えば、図１（ａ）に示すように、磁気センサＩＣ１と、コア５と、バスバ７と、を備えて概略構成されている。
【００１６】
この磁気センサＩＣ１は、図１（ｂ）に示すように、磁場８の変化を検出して第１の検出信号を出力する第１の磁気センサ１１と、磁場８の変化を検出して第２の検出信号を出力する第２の磁気センサ１２と、第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２とを近接させた状態で封止する封止体１４と、を備え、第１の検出信号及び第２の検出信号に基づいた出力信号を出力するように概略構成されている。なお、本実施の形態に係る出力信号は、後述する判定信号であるが、用途に応じて処理された信号であっても良い。
【００１７】
また磁気センサＩＣ１は、第１の検出信号及び第２の検出信号に基づいて差分を算出し、算出された差分としきい値と、を比較して故障の有無を判定し、その判定結果を出力信号として出力する判定部１５を備えている。
【００１８】
さらに磁気センサＩＣ１は、第１の磁気センサ１１、第２の磁気センサ１２及び判定部１５等が搭載された基体１０を備えている。この基体１０は、例えば、細長い板状のプリント配線基板である。基体１０の一方端部には、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２が配置され、他方端部には、端子２１〜端子２５が配置されている。
【００１９】
（コア５の構成）
コア５は、図１（ａ）に示すように、環形状の一部が切り取られたような形状を有している。このコア５は、一例として、板形状を有する複数の板状コアが重ねられたものである。板状コアは、例えば、パーマロイ、電磁鋼板、フェライト等の軟磁性体材料を用いて形成される。
【００２０】
具体的には、環形状の一部が切り取られた部分の端部である第１の端部５１及び第２の端部５２は、このコア５の長径方向に形成されている。磁気センサＩＣ１は、この第１の端部５１及び第２の端部５２によって囲まれる領域に配置される。
【００２１】
（バスバ７の構成）
バスバ７は、例えば、銅、銅合金及び黄銅等の導電性を有する板部材を打ち抜いて細長い板形状となるように形成されたものである。なお、バスバ７の形状は、板形状に限定されず、任意の形状で良い。
【００２２】
このバスバ７には、検出対象となる電流９が流れ、この電流９により、図１（ａ）の紙面において、時計回りに磁場８が発生する。その磁場８の一部は、コア５の内部に磁路８０を形成している。
【００２３】
（第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２の構成）
第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、図１（ｂ）に示すように、１つのチップ１３に形成されている。第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、このチップ１３に形成された後、封止樹脂を用いたモールドによって形成された封止体１４により封止されている。
【００２４】
第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、一例として、シリコン基板上に形成されたＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ等のIII-V族化合物の膜からなるホール素子である。なお、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２の変形例としては、例えば、磁場８の変化を信号として出力することが可能なＧＭＲ（Giant Magneto Resistive effect）素子等の磁気感応素子を用いて第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２を構成しても良い。
【００２５】
この第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、コア５の第１の端部５１及び第２の端部５２に挟まれた領域に生じる磁場８の磁束が、各センサの検出面に実質的に垂直となるように配置される。
【００２６】
図２（ｂ）では、第２の端部５２側から第１の端部５１を見た際の磁束分布８１を模式的に示している。図２（ｂ）では、第１の端部５１を点線で示している。図２（ｂ）において、楕円形状を有する線の間隔が狭い場所は、磁束密度が高く、広い場所は、磁束密度が低いことを示している。なお、図２（ｂ）では、封止体１４の近傍は、磁束分布の図示を省略している。
【００２７】
第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、図２（ｂ）に示すように、１つのチップ１３上に形成されるため、両者の間隔が狭く、実質的に磁束が均一な領域に配置することが可能になる。
【００２８】
第１の磁気センサ１１は、例えば、図２に示すように、第１の検出信号を２系統出力するように構成されている。
【００２９】
一方の第１の検出信号は、図２に示すように、アンプ１１ａに入力する。
【００３０】
アンプ１１ａは、入力した第１の検出信号を処理した第１の出力信号を出力するように構成されている。この第１の出力信号は、例えば、端子２２を介して出力される。
【００３１】
他方の第１の検出信号は、図２に示すように、判定部１５に入力する。
【００３２】
また、第２の磁気センサ１２は、例えば、第２の検出信号を２系統出力するように構成されている。
【００３３】
一方の第２の検出信号は、図２に示すように、アンプ１２ａに入力する。このアンプ１１ａ及びアンプ１２ａは、ハイインピーダンスであり、端子２２及び端子２４側に電流がほとんど流れないようにするために設けられている。
【００３４】
アンプ１２ａは、入力した第２の検出信号を処理した第２の出力信号を出力するように構成されている。この第２の出力信号は、例えば、端子２４を介して出力される。
【００３５】
他方の第２の検出信号は、図２に示すように、判定部１５に入力する。
【００３６】
（チップ１３の構成）
チップ１３は、例えば、シリコン基板である。前述のように、このチップ１３には、第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２とが形成されている。なお、判定部１５は、アンプ１１ａ及びアンプ１２ａと共に、このチップ１３上に形成されても良い。
【００３７】
（封止体１４の構成）
封止体１４は、チップ１３に形成された第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２を、光、熱及び湿度等から保護するために形成されている。封止体１４は、例えば、エポキシ樹脂を主成分に、シリカ充填材等を加えた熱硬化性成形材料（封止樹脂）を用いて形成される。
【００３８】
（判定部１５の構成）
判定部１５は、第１の磁気センサ１１から出力される第１の検出信号と第２の磁気センサ１２から出力される第２の検出信号と、の差分を算出し、この差分と、しきい値と、を比較して故障の有無を判定するように構成されている。
【００３９】
具体的には、判定部１５は、図２に示すように、第１の検出信号と第２の検出信号との差分を算出する差分算出部１６、及びしきい値を生成し、しきい値と差分とを比較する比較部１７、を備えて概略構成されている。
【００４０】
差分算出部１６は、例えば、主に、コンパレータを用いて構成される。この差分算出部１６の非反転入力端子（＋）には、例えば、第１の検出信号が入力する。差分算出部１６の反転入力端子（−）には、例えば、第２の検出信号が入力する。この差分算出部１６の出力端子からは、第１の検出信号と第２の検出信号との差分が差分信号として出力される。
【００４１】
この差分信号は、例えば、比較部１７の非反転入力端子（＋）に入力する。
【００４２】
比較部１７は、例えば、主に、コンパレータを用いて構成される。この比較部１７の反転入力端子（−）には、基準電圧が入力されている。つまり、しきい値が作成されている。なお、しきい値は、例えば、基準電圧を変えることにより、任意に設定可能である。
【００４３】
比較部１７は、差分信号としきい値とを比較して判定信号を、端子２３を介して出力する。比較部１７は、例えば、差分がしきい値より大きい場合は、故障と判定し、差分がしきい値以下である場合は、故障は発生していないと判定する。なお、第１の検出信号と第２の検出信号との差分は、双方が同じ出力を行っている場合、ゼロとなるが、この差分に許容される範囲を持たせる場合、この許容される範囲に基づいてしきい値が設定される。
【００４４】
ここで端子２１は、磁気センサＩＣ１が動作するために必要な電圧が印加される端子であり、端子２５は、接地される端子である。
【００４５】
以下では、磁気センサＩＣ１の故障を判定する動作について、図３のフローチャートに従って説明する。
【００４６】
検出対象である電流９が、バスバ７に流されると、図１（ａ）に示すように、電流９に応じた磁場８が発生する。図１（ａ）では、電流９は、紙面の手前から奥の方に向かって流れているので、磁場８が時計回りに発生している。
【００４７】
磁気センサＩＣ１の第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２は、この磁場８に基づいた第１の検出信号及び第２の検出信号を出力する（Ｓ１）。この第１の検出信号及び第２の検出信号は、判定部１５に入力する。
【００４８】
差分算出部１６は、第１の検出信号と第２の検出信号とに基づいて差分を算出し（Ｓ２）、算出した差分に基づく差分信号を比較部１７に出力する。
【００４９】
比較部１７は、差分信号に基づいて、算出された差分としきい値とを比較する（Ｓ３）。
【００５０】
比較部１７は、差分がしきい値より大きい場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２の少なくとも１つが故障したと判定する（Ｓ５）。
【００５１】
比較部１７は、判定結果に基づいて、故障を示す判定信号を、端子２３を介して出力する（Ｓ６）。
【００５２】
ここで、ステップ４において、差分がしきい値以下である場合（Ｓ４：Ｎｏ）、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２のいずれも故障していないと判定し、ステップ１に処理を進める。
【００５３】
この故障を判定する動作は、電流センサ３が可動している間、継続して行われる。
【００５４】
（第１の実施の形態の効果）
本実施の形態に係る磁気センサＩＣ１は、磁気センサの感度の補正が不要となり、また容易に小型化することができる。具体的には、この磁気センサＩＣ１は、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２が、１つのチップ１３内に形成され、１つの封止体１４により封止されるので、それぞれがモールドされた磁気センサを並べる場合と比べて、磁束が実質的に均一な領域に配置することができ、感度の補正が不要となる。また磁気センサＩＣ１は、１つのチップ１３に形成してからモールドされるので、モールドされた磁気センサを並べる場合と比べて、特に体積が小さくなり、容易に小型化することができる。
【００５５】
磁気センサＩＣ１は、第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２とが１つのチップ１３に近接して形成されるので、コア５との位置ずれが生じても実質的に均一な磁束の領域内である可能性が高く、位置ずれに起因する検出精度の低下が生じにくい。
【００５６】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、磁気センサＩＣ１が、第１の実施の形態より、少しずれた位置に配置されている点で第１の実施の形態と異なっている。
【００５７】
図４（ａ）は、第３の実施の形態に係る磁気センサＩＣの配置に関する概略図である。なお以下の実施の形態において、第１の実施の形態と同じ構成及び機能を有する部分は、第１の実施の形態と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００５８】
本実施の形態に係る磁気センサＩＣ１は、図４（ａ）に示すように、第１の実施の形態より、少しずれた位置に配置されている。
【００５９】
しかし、磁気センサＩＣ１は、第１の磁気センサ１１と第２の磁気センサ１２とが１つのチップ１３に近接して形成されているため、磁気センサ間の距離が短く、配置が多少ずれた場合であっても、磁束が実質的に均一な領域に配置され、検出精度への影響が少ない。
【００６０】
また磁気センサＩＣ１は、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２を一緒にモールドして、１つの封止体１４で封止するので、それぞれをモールドする場合と比べて、体積が小さく、容易に小型化することができる。
【００６１】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、１つのチップに１つの磁気センサが形成されている点で他の実施の形態と異なっている。
【００６２】
図４（ｂ）は、第３の実施の形態に係る磁気センサＩＣの配置に関する概略図である。
【００６３】
本実施の形態に係る磁気センサＩＣ１は、図４（ｂ）に示すように、第１の磁気センサ１１が、第１のチップ１３ａに形成され、第２の磁気センサ１２が、第２のチップ１３ｂに形成されて概略構成されている。またこの磁気センサＩＣ１は、第１のチップ１３ａ及び第２のチップ１３ｂをモールドして封止体１４で覆っている。
【００６４】
この磁気センサＩＣ１は、第１のチップ１３ａと第２のチップ１３ｂとが並ぶので、１つのチップ１３に２つの磁気センサを形成する場合よりは、互いの距離が離れるが、それぞれがモールドされている場合と比べると、互いの距離は近い。
【００６５】
従って、磁気センサＩＣ１は、磁気センサ間の距離が短いので、配置が多少ずれた場合であっても、磁束が実質的に均一な領域に配置され、検出精度への影響が少ない。
【００６６】
また磁気センサＩＣ１は、第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２を一緒にモールドして、１つの封止体１４で封止するので、それぞれをモールドする場合と比べて、体積が小さく、容易に小型化することができる。
【００６７】
以上述べた少なくとも１つの実施の形態の磁気センサＩＣ１によれば、磁気センサ間の感度の補正が不要となり、また容易に小型化することが可能となる。
【００６８】
以上、本発明のいくつかの実施の形態及び変形例を説明したが、これらの実施の形態及び変形例は、一例に過ぎず、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。これら新規な実施の形態及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。また、これら実施の形態及び変形例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない。さらに、これら実施の形態及び変形例は、発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６９】
１…磁気センサＩＣ
３…電流センサ
５…コア
７…バスバ
８…磁場
９…電流
１０…基体
１１…第１の磁気センサ
１１ａ…アンプ
１２…第２の磁気センサ
１２ａ…アンプ
１３…チップ
１３ａ…第１のチップ
１３ｂ…第２のチップ
１４…封止体
１５…判定部
１６…差分算出部
１７…比較部
２１〜２５…端子
５１…第１の端部
５２…第２の端部
８０…磁路
８１…磁束分布
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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