(57)【要約】【課題】平面内で互いに９０°異なる２つの方向の磁界に対して感度を有する磁気方位センサの特性を、高精度、且つ、容易にすばやく測定することのできる磁気方位センサの特性測定装置とその測定方法を得ることを目的とする。【解決手段】平面内で互いに９０°異なる２つの方向の磁界に対して感度を有する地磁気方位センサに外部から磁界を印加する手段と、地磁気方位センサに電気信号を与える手段と、地磁気センサからの電気信号を受け取る手段と、その電気信号を解析ならびに判定する手段とを備えていることを特徴とする。【選択図】        図１
2004151056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地磁気方位センサに磁界を印加するための磁界発生手段と、前記磁界を検知する検知用センサと、前記磁界発生手段を制御する制御手段を備え、
前記磁界発生手段は厚さが２０ｍｍ以下であり、
前記検知用センサは前記地磁気方位センサの近傍に配置され、
前記制御手段は、前記検知用センサの出力と指令値とを比較し、前記地磁気方位センサに印加する磁界を発生若しくは変更することを特徴とする弱磁界発生装置。
【請求項２】
地磁気方位センサに対して磁界を印加するための磁界発生手段と、前記磁界を検知するための検知用センサとを備え、前記地磁気方位センサを検査するための弱磁界発生装置であって、
前記磁界発生手段は、直交する２つの方向の成分を有する磁界を発生し、
前記地磁気方位センサ若しくは前記検知用センサの少なくとも一方は、前記磁界の２つの方向成分に直交する向きにおける厚さが２０ｍｍ以内の磁界センサであることを特徴とする弱磁界発生装置。
【請求項３】
地磁気方位センサに対して磁界を印加するための磁界発生手段と、前記磁界を検知するための検知用センサとを備え、前記地磁気方位センサを検査するための弱磁界発生装置であって、
磁界発生手段の厚さが２０ｍｍ以下であり、
前記磁界発生手段は、直交する２つの方向の成分を有する磁界を発生し、
前記地磁気方位センサと前記検知用センサは、平面状で面内に感磁軸を持っていて、平行に設置されることを特徴とする弱磁界発生装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの弱磁界発生装置に、被測定物である地磁気方位センサを搬送する搬送装置を設けることを特徴とする弱磁界発生装置。
【請求項５】
磁界発生手段と制御手段を備える弱磁界発生装置を用い、
前記制御手段によって、前記磁界発生手段から磁界センサに磁界を印加する工程と、
前記制御手段によって、前記磁界センサの出力と指令値を比較し、前記磁界センサに印加する磁界を変更する工程を備えることを特徴とする磁界センサの検査方法。
【請求項６】
磁界発生手段と制御手段と検知用センサとを備える弱磁界発生装置を用い、
前記制御手段によって前記磁界発生手段から磁界センサに磁界を印加する工程と、
前記制御手段によって、前記検査用センサの出力若しくは前記磁界センサの出力のいずれかと指令値を比較し、前記磁界センサに印加する磁界を変更する工程を備えることを特徴とする磁界センサの検査方法。
【請求項７】
磁界発生手段と制御手段と搬送装置を備える弱磁界発生装置を用い、
前記搬送装置により、前記弱磁界発生装置に測定対象の磁界センサを供給する工程と、
前記制御手段によって、前記磁界発生手段から磁界センサに磁界を印加する工程と、
前記制御手段によって、前記検査用センサの出力若しくは前記磁界センサの出力のいずれかと指令値を比較し、前記磁界センサに印加する磁界を変更する工程と、
前記搬送装置により、前記弱磁界発生装置から測定対象の磁界センサを取り出す工程とを備えることを特徴とする磁界センサの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁界センサを検査することが可能な磁界発生装置、および磁界センサの検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、方位センサを検査する為の磁界発生装置として、図１１に示すようなヘルムホルツコイルが用いられている。また、他の構成として、ヘルムホルツコイルを用い、方位センサを回転させて、地磁気方位センサを検査する特性測定装置が検討されている（例えば、特許文献１）。詳細には、互いに９０°異なる方向に対する地磁気方位を検出する地磁気方位センサを回転駆動する回転駆動手段を有し、９０°異なる方向に対する第１及び第２の地磁気方位角検出信号の各測定レベルを最小二乗法演算する構成が開示されている。
【０００３】
この地磁気方位センサの特性を測定する従来の測定装置は、地磁気方位センサを回転台に載置して、その回転台を手動あるいは自動で回転させると共に、その地磁気方位センサからの互いに９０°異なる方向に対する地磁気方位角検出信号を、信号処理回路を通じてオシロスコープ等の波形観測装置に入力してその波形を観察し、その波形に応じて信号処理回路に設けた可変抵抗器を調整して、所定出力を得られるよう調整していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１７８６６３号公報（第２〜４頁、図１〜２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は高感度の磁界センサ、特に地磁気方位センサの製造・量産を検討している。被測定物に印加する磁界が地磁気より大きい場合には、地磁気の存在は測定精度（若しくは検査精度）にほとんど影響を及ぼさない。例えば、コイル（磁界発生手段）に流す電流値を制御することにより、磁界を直接的に制御できる。
また、弱磁界発生装置の付近に鉄材等が存在しても、それらの残留磁気は測定精度に影響を及ぼさない。しかし、１００μＴ以下の弱磁界を検知する磁界センサを評価若しくは検査する装置では、地磁気の存在や前記残留磁気等の影響を考慮する必要がある。
【０００６】
従来の装置は、大型のコイルを用い、広い空間（体積の大きい空間）で所定の値の磁界を発生させて、望ましい測定精度を得ていた。このような装置は、地磁気シミュレータとして販売されており、開発初期の評価や、精密な測定を行うに重要であった。しかしながら、磁界センサの量産を考えると、次の（１）〜（５）の点が懸念される。
【０００７】
（１）高精度化に問題がある。コイルの寸法が大きく、本来一様な磁界空間（コイル直径の１／１０倍程度と考えられる広さ）内部でも、被検査センサを搬送するロボットハンドがこの空間内部にはいった場合を想定するとロボットアームの磁化により磁界の変動が起こる。空間内に、ターンステージの磁化、ねじ等の構成部材の局部的な磁化などがあるため、磁界を一定にすることは出来なかった。地磁気強度分布、測定場所における地磁気の乱れに等により、測定精度が低くなるという欠点があった。
【０００８】
（２）高速化に際して機械的障害がある。大型のヘルムホルツコイルの中央に被測定対象を配置する際、コイルの巻き線が邪魔になった。このため、従来の地磁気方位センサの特性測定装置は、手作業でしか扱えなかった。地磁気特性方位センサの特性測定は、操作が煩雑であり、時間が掛かかるという点で問題が大きかった。高速化する場合、特にロボットハンドを用いて被測定対象を搬送する場合に、ロボットハンドが移動できる、より開いた空間を必要とする。
【０００９】
（３）消費電力に問題がある。ヘルムホルツコイルは大型のコイルであり、磁界の発生に大きな電力を必要とする。
（４）高速化に際して電気的障害がある。コイルの大きさ、すなわちコイルのインダクタンスが大きく、発生する磁界の制御に時間を要するという問題がある。
（５）装置が大型となって場所を占めること、さらには高価であることが問題である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、互いに９０°異なる方向に対する磁界を安定に高精度で印加し、地磁気方位を検出する地磁気方位センサの特性を、迅速、高精度、且つ、容易に測定することのできる地磁気方位センサの特性測定装置（磁界発生装置）および地磁気方位センサ（弱磁界センサ）の検査方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
［１］  本発明の弱磁界発生装置は、地磁気方位センサに磁界を印加するための磁界発生手段と、前記磁界を検知する検知用センサと、前記磁界発生手段を制御する制御手段を備え、
前記磁界発生手段は厚さが２０ｍｍ以下であり、
前記検知用センサは前記地磁気方位センサの近傍に配置され、
前記制御手段は、前記検知用センサの出力と指令値を比較し、前記地磁気方位センサに印加する磁界を発生若しくは変更することを特徴とする。
【００１２】
上記［１］で、地磁気方位センサは直交する２つの方向における磁界強度を検出することができる。前記地磁気方位センサとしては、例えば、薄膜の磁性膜と導体と、前記磁性体に長手方向のバイアス磁界を与えるバイアスコイルとを基板上に備えた磁気センサ素子を用いることができる。前記地磁気方位センサは被測定物に相当する。
この弱磁界発生装置は、地磁気方位センサを測定する検査装置に用いることができ、地磁気方位センサを配置するための検査部を備えることが望ましい。
なお、“近傍”とは、単に近接して配置するということに限らず、地磁気方位センサに印加される磁界の中に検知用センサが在るように配置する程度の距離も包含する。“厚さ”とは、例えば磁界発生手段が複数のコイルで構成されている場合、それらコイルを配列する平面に対して直交する向きにおけるコイルの寸法を指す。本発明では、直交する２つの方向における磁界強度を検出する地磁気方位センサであれば、地磁気方位センサの検査若しくは測定を行うに当たって、磁界印加手段を厚さ２０ｍｍ以下に薄型化・小型化できることを見いだし、地磁気方位センサの特性を、迅速、高精度、且つ、容易に測定することのできる弱磁界発生装置および磁界センサの検査方法を構成している。
【００１３】
検査部は、地磁気方位センサを固定する部材であり、望ましくは地磁気方位センサの電極に接触する端子を備えるもの（例えば、ＩＣソケットの如き構成）とする。前記端子は、例えば、地磁気方位センサにバイアス用の電流を送る電極や地磁気方位センサの出力を得る電極等と、本発明に係る制御手段とを接続する。
磁界発生手段は、地磁気方位センサを含む空間に磁界を印加するものであればよいが、地磁気方位センサに対してのみ均一な磁界を印加することにより磁界発生に費やすエネルギーを抑制することが望ましい。
地磁気方位センサの出力とは、磁界を検知するように動作させたときに地磁気方位センサから得られる電気信号に相当し、地磁気方位センサが受けた磁界の向き若しくは磁界の強さに係る情報を有する。
指令値は、制御手段に組み込んだプログラムが発生する値または予め制御手段に与えた値であり、任意の発生もしくは印加すべき磁界の目標値であり基準値に相当する。制御手段は地磁気方位センサの出力とこの指令値との差を増幅して磁界発生手段に負帰還させて測定磁界を制御する際に用いる値である。
【００１４】
ここで、検知用センサは、被測定物と同じ地磁気方位センサとすることが望ましい。双方のセンサの相対的な配置は、磁界分布に対して対称な配置としたり、又は形状の長手方向・磁気的異方性を平行若しくは直交にして配置することができる。最も良好には、双方のセンサがともに磁界発生手段との位置関係が同一であること若しくは同一ととみなされる程度に近接していることである。検知用センサが被測定物である地磁気方位センサの“近傍”にあるとは、両者の受ける磁界が同等である範囲内まで近づけて配置されている状態であることが望ましい。検知用センサで測定した磁界と同等の磁界が被測定物（地磁気方位センサ）に印加されているものとして制御を行うためである。例えば、装置に固定した地磁気方位センサに他の方位センサプローブを接触させて測定した磁界と、検知用センサが測定した磁界の差が、±１０％の範囲内であるものとする。より望ましくは±５％の範囲内とする。
【００１５】
［２］本発明の他の弱磁界発生装置は、地磁気方位センサに対して磁界を印加するための磁界発生手段と、印加される前記磁界を検知するための検知用センサとを備え、前記地磁気方位センサを検査するための弱磁界発生装置であって、
前記磁界発生手段は、直交する２つの方向の成分を有する磁界を発生し、
前記地磁気方位センサ若しくは前記検知用センサの少なくとも一方は、前記磁界の２つの方向成分に直交する方向における厚さが２０ｍｍ以内の磁界センサであることを特徴とする。
上記［２］の弱磁界発生装置は、磁界センサの特性測定装置として用いることができる。ここで、“直交”とは、向きが９０°異なる関係に必ずしも限定されず、９０度±数度程度の関係（ほぼ直交な関係、もしくは制御装置による補正で直交な関係として計算・評価できる状態）を含む。
前記磁界発生手段は、前記方向の少なくとも１つに対応する方向成分を有する磁界を発生するものであることが望ましい。
前記地磁気方位センサならびにその近傍に配置された前記検知用センサでは、感磁軸を含む平面における外寸法が、感磁軸を含まない他の１軸方向の寸法（より望ましくは２ｍｍ以下）より大きいことが望ましい（薄い形状のセンサが望ましい）。なお、より望ましくは、磁界発生手段および検知用センサ共に厚さが２０ｍｍ以下である構成とする。
【００１６】
［３］  本発明の他の弱磁界発生装置は、地磁気方位センサに対して磁界を印加するための磁界発生手段と、前記磁界を検知するための検知用センサとを備え、前記地磁気方位センサを検査するための弱磁界発生装置であって、
磁界発生手段の厚さが２０ｍｍ以下であり、
前記磁界発生手段は、直交する２つの方向の成分を有する磁界を発生し、
前記地磁気方位センサと前記検知用センサは、平面状で面内に感磁軸を持っていて、平行に設置されることを特徴とする。
なお、前記磁界発生手段および前記検知用センサ共に厚さが２０ｍｍ以下であることが望ましい。“平行”とは、完全な平行状態であることが望ましいが、検査に差し障りがない程度であれば相対的に数度の傾斜があるような平行に近い状態をも包含する。
【００１７】
［４］  本発明の他の弱磁界発生装置は、上記［１］〜［３］のいずれかの弱磁界発生装置に、被測定物である地磁気方位センサを搬送するための搬送装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記［４］で、“搬送する”とは、地磁気方位センサの測定若しくは検査を行う弱磁界発生装置に対して、地磁気方位センサを送り込み、測定若しくは検査が終了したら地磁気方位センサを取り出す動作を指す。ただし、弱磁界発生装置の検査部に地磁気方位センサを固定し、測定し、検査部から外すという動作でもよい。さらに、地磁気方位センサを検査用ソケットに固定し、ついで前記検査用ソケットを弱磁界装置に組み込み、測定し、取り外すという動作であっても、“搬送”という用語に包含される。搬送装置は、被測定物を搬送する手段や、被測定物を所定の位置に固定する機械的手段（例えば、ロボット）を含む用語として用いる。
【００１９】
［５］  本発明の磁界センサの検査方法は、磁界発生手段と制御手段を備える弱磁界発生装置を用い、
前記制御手段によって前記磁界発生手段から磁界センサに磁界を印加する工程と、
前記制御手段によって、前記磁界センサの出力と指令値を比較し、前記磁界センサに印加する磁界を変更する工程を備えることを特徴とする。
【００２０】
［６］  本発明の他の磁界センサの検査方法は、磁界発生手段と制御手段と検知用センサとを備える弱磁界発生装置を用い、
前記制御手段によって前記磁界発生手段から磁界センサに磁界を印加する工程と、
前記制御手段によって、前記検査用センサの出力若しくは前記磁界センサの出力のいずれかと指令値を比較し、前記磁界センサに印加する磁界を変更する工程を備えることを特徴とする。
【００２１】
［７］  本発明の他の磁界センサの検査方法は、磁界発生手段と制御手段と搬送装置を備える弱磁界発生装置を用い、
前記搬送装置により、前記弱磁界発生装置に測定対象の磁界センサを供給する工程と、
前記制御手段によって、前記磁界発生手段から磁界センサに磁界を印加する工程と、
前記制御手段によって、前記検査用センサの出力若しくは前記磁界センサの出力のいずれかと指令値を比較し、前記磁界センサに印加する磁界を変更する工程と、
前記搬送装置により、前記弱磁界発生装置から測定対象の磁界センサを取り出す工程とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の磁界センサの検査方法は、磁界発生手段と制御手段を備える弱磁界発生装置を用い、
前記制御手段により、前記磁界発生手段から磁界センサに磁界を印加し、前記磁界センサの出力を測定する工程と、
前記磁界の大きさ若しくは向きを変更して前記磁界センサに印加し、前記磁界センサの出力を測定する工程とを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の他の磁界センサの検査方法は、磁界発生手段と制御手段を備える弱磁界発生装置を用い、
前記制御手段により、前記磁界発生手段から磁界センサに回転磁界を印加し、前記磁界センサの出力を測定する工程と、
前記回転磁界の大きさを変更して前記磁界センサに印加し、前記磁界センサの出力を測定する工程とを有することを特徴とする。
より詳しくは、回転磁界を順次印加し、少なくとも２つの出力を制御手段で受け取り、演算を行い、前記少なくとも２つの出力の関係から、地磁気方位センサにおける感度、オフセット、および直線性等を計算することができる。ここで、回転磁界とは、被測定対象に絶対値が一定で且つ方向のみが変化する磁界に相当する。
【００２４】
本発明の他の磁界センサの検査方法は、磁界センサ素子を多数形成したウェハについてプローバ−を近接させ、前記プローバ−を制御手段で作動させることにより、磁界センサを磁界センサ素子の段階で検査若しくは測定する検査方法であって、
前記プローバ−は、プローブ端子と磁界発生手段を備え、
前記ウェハに前記プローバーを近接させて、ウェハ上の磁界センサ素子の電極にプローブ端子を接触させる工程と、
前記磁界発生手段から前記磁界センサ素子に磁界を印加する工程と、
前記制御手段によって、前記磁界センサ素子の出力と指令値を比較し、前記磁界センサ素子に印加する磁界を変更する工程とを備えることを特徴とする。
【００２５】
前記ウェハは、セラミックス等の基板上に薄膜製膜技術やフォトリソグラフィー等のパターニング技術により、薄膜で多数の磁界センサ素子を形成したものである。ウェハを切断して個々の磁界センサ素子やセンサブロック体を得る。磁界センサ素子に端子電極やモールディングや他の部材を付加することで、磁界センサ若しくは地磁気方位センサを形作ることができる。
【００２６】
前述の本発明の検査方法により、地磁気方位センサを製造するにあたってウェハの状態で地磁気方位センサの検査を行うことができる。地磁気方位センサの製造工程の途中の段階で、良否を判定するため、否となった磁界センサ素子を後の工程に流さずに済むため、製造効率をより高めることができる。
【００２７】
プローブは、制御手段から磁界センサ素子に対して電流や電圧や駆動信号等を供給して磁界センサを動作させたり、磁界センサ素子の出力等を制御手段に伝達したりすることに用いる。検査ユニットには、更に検知用センサを設けても良い。すなわち、上述の本発明の弱磁界発生装置において、“検知部”とその周辺に設けていた機能を検査ユニットに付加すれば、ウェハの段階で同様の検査や測定を行なうことができる。
【００２８】
本発明にて、地磁気方位センサの検査では、およそ０から１００μＴ（マイクロテスラ）の磁界を磁界発生装置から印加することが望ましい。なお、地磁気の大きさは３０μＴ程度である。測定毎に印加する磁界のズレの大きさは５μＴ以下にすることが望ましく、更に望ましくは１μＴ以下とする。量産時の地磁気方位センサの検査では、測定精度を１０％以内に収める必要があるため、地磁気方位センサの占める空間で印加磁界の精度を±５％以内にすることが望ましく、より好ましくは±１％以内とする。
【００２９】
本発明に係る弱磁界発生装置は、地磁気レベル以下の低い磁界を発生することができる。そのため、低い磁界強度領域での各種磁気測定が可能な磁界発生装置としても用いることができる。特に、１０−７Ｔから１０−３Ｔの範囲の磁界で磁界を発生でき磁界発生装置を提供することができる。この磁界発生装置は、高精度に各種の磁気測定が可能である。
【００３０】
本発明は、特に携帯機器などに搭載される地磁気方位センサの特性測定装置と地磁気方位センサの特性測定法として用いられることが望ましい。より望ましくは、電子化されたコンパスの特性測定装置と特性測定方法であることとする。
本発明に係る弱磁界発生装置若しくは検査方法は、１００μＴ以下の磁界を検知できる高感度の弱磁界センサ（より具体的には、磁界感度が１０−７〜１０−４Ｔの弱磁界センサ）を評価することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
上述の本発明に係るさらに詳しい形態について、以下に説明する。
（１．磁界発生手段関連の形態）
（１−１）
本発明にて、磁界発生手段として、互いに直交する方向の磁界を発生して且つ被測定物（地磁気方位センサ）に前記磁界を印加する構成を用いることができる。例えば、複数の電磁コイルを用いる。地磁気方位センサの感磁方向（或いは感磁軸）を含む平面内において、前記磁界発生手段が互いに直交する方向の磁界を発生することが更に望ましい。なお、互いに直交する方向の磁界は、制御手段が磁界発生手段をコントロールすることで得られる合成磁界と言える。この結果、合成磁界は任意に面内で方向大きさを制御できる。本発明にて、前記磁界発生手段は、直流磁界若しくは交流磁界であり、その周波数範囲が直流から１００Ｈｚまでの範囲内にあることが望ましい。
【００３２】
（１−２）
磁界発生手段、すなわち被測定物である地磁気方位センサに対して磁界を印加する手段としては、次に挙げる群から選ばれる少なくとも一つを用いることができる。第１の群として、コイル、空芯ソレノイド、ソレノイドコイル、また断面が矩形の空芯コイル、角型断面（例；３０ｍｍ×１００ｍｍ×長さ３０ｍｍ）は広い体積に亘って良好な一様性が得られる。また、さらに薄型の構造が要求される場合には、平面スパイラルコイルの発生するコイル面に平行で径方向の磁界を用いることができる。
【００３３】
第２の群として、フェライト磁心を備えたソレノイドコイル、電磁石等がある。具体的にはコイル径若しくは電磁石のコア径が１０ｍｍのものを用いることができる。フェライトを使った小型の電子部品、例えばフェライトで出来たドラム形のコアに巻き線を施したチョークコイル（ドラムチョーク）等も空芯コイルにくらべ同一電流でより強い磁界を被測定物に印加できるため、磁界発生用コイルとして使用できる。
【００３４】
なお、第１または第２の群において、コイル等を２個一組として用いることが望ましい。コイル同士をその軸方向（磁界の向き）に沿って対向させ、対向するコイル間に被検査物（方位センサ）を配置する。コイル１個を単独で用い、コイルと被検査物の距離Ｒとすると、被検査物に印加される磁界はおよそ（１／Ｒ３）に比例し、Ｒが大きくなると磁界が著しく低下してしまう。すなわち、磁界発生装置として単一のコイルを用い、磁界を印加する場合、所定の位置に被検査物をハンドリングした時に位置ズレが生じると、印加する磁界の大きさも著しく変わってしまう。これに対して、コイルを２個一組で対向させると、コイル間の磁界は両方のコイルの磁界が合成された磁界となり、磁界の極小値が所定の値となり、少々被検査物とコイルの相対的位置にズレが生じても、印加する磁界の著しい低下や変動を回避できる。すなわち、被測定物の両側にコイルを配置すると、磁界の強度分布を広い空間で所定値にすることができる。この結果、携帯機器に適した小型の被測定物の近傍に小型の検知用センサを配置すると、被測定物（地磁気方位センサ）と検知用センサはほぼ同一の磁界を受けるため、検査若しくは測定の精度が高い。
【００３５】
（１−３）
磁界発生手段を小型化することで、磁界センサの検査若しくは測定に際して、大きなスペースが不要になる。すなわち、磁界発生手段として小型のコイルを用いるとよい。扁平でコイルの面積が大きいものを用いるより、コイルの面積が小さいコイルを用いることが消費電力の点で望ましい。
ここで、コイルの面積とは、導線断面ではなく、コイルを巻いた広がりの面積若しくはコイルのスパイラル進行方向に垂直な面でみた広がりの面積を指す。コイルの面積の小型化により、被検査物の方位センサを検査若しくは測定するのに必要な磁界を、被測定物の近傍に展開すれば良くなる。従って、従来法では磁界を均一且つ広範囲にわたって維持するため、コイル電流によるエネルギー消費が減少し、磁界発生手段の消費電力も小さくすることができる。
【００３６】
さらに、被測定物である地磁気方位センサに印加する磁界は、直流磁界を順次所定の設定値に切り替えて、その間に被測定対象からの電気信号を読み取る。すなわち、印加する磁界は交流成分を持つものであり、その応答速度は量産性にとって重要となる。磁界の応答速度すなわち制御速度は制御の手法によるが、基本的にはセンサの応答周波数とコイルのインダクタンスの大きさによる。インダクタンスは体積に比例するため、コイルの小型化はインダクタンスの低減につながりと、省電力化と応答速度改善の両方に効果がある。直径５０ｃｍのヘルムホルツコイルを小型化によって１ｃｍ直径のコイルに変えると、従来約１Ｈｚの応答であったものが、１００Ｈｚ程度まで向上し、短時間での測定が可能となる。
本発明では、２軸若しくは３軸の小型の磁界発生手段を用いることにより、機械的な回転機構を用いずに、地磁気方位センサに回転磁界を印加することができる。
【００３７】
（１−５）
磁界発生手段（例えばコイル）の小型化により、センサを囲い込む大型のコイルの巻き枠がないため、地磁気方位センサの挿入・検査・取出しのストロークが短くなり、地磁気方位センサ１個当たりの検査時間（スループット）を短縮することができ、量産性の効率を向上させることができる。また、小型化した磁界発生手段であれば、地磁気方位センサの製造装置に組み込みむことが可能になり、更にスループットの短縮に寄与する。例えば、地磁気方位センサのパッケージ工程にて、製造装置に直接的に検査用の磁界発生手段を組み込んだり、製造装置から排出する搬送路を検査装置に直結してハンドリングの手間を省いたりすることができ、非常に効率がよい。
【００３８】
（２．検知用センサ関連の形態）
（２−１）
本発明にて、測定物の近傍には少なくとも１個の検知用センサを配置することができる。検知用センサとして、平面内で互いに９０°異なる感磁軸を有する磁界センサ（すなわち、２軸センサ）を用いることができる。
検知用センサとして、ＭＲセンサ（磁気抵抗効果を利用した磁気センサ）やＭＲ素子、直交ＦＧセンサ（直交フラックスゲート型磁気センサ）、平行ＦＧセンサ（リング形状のタイプを含む平行フラックスゲート型磁気センサ）等を用いることができる。これらのいずれかから選択して組にした一対の検知用センサの出力で印加磁界を制御することも可能である。
【００３９】
（２−２）
本発明にて、検知用センサが磁界発生手段を制御するために用いられ、前記検知用センサを磁界発生手段から印加される磁界（若しくは合成磁界）の中心に配置することもできる。その際、被測定物（地磁気方位センサ）が磁界発生面に垂直で、検知用センサと同一直線上にあるように配置されることが望ましい。ここで磁界の中心とは、磁界発生手段自体や磁極の中心ではなく、センサに印加した磁界の分布に対称性が見いだせるときに、その磁界の分布の対称中心を指す。同一直線上とは、検知用センサと測定物の感磁軸に垂直な直線上に両センサの中心がくる関係にあることを示す。
【００４０】
（２−３）
本発明にて、薄型の地磁気方位センサを検知用センサとして用いると、被測定物の地磁気方位センサと検知用センサとの距離を短くすることができるため、測定・検査をより正確に行なうことができる。平面型であると検査装置に設置するスペースが小さいため、被測定物を設置する領域の邪魔にならない。
検知用センサとして、１軸センサを２個用いることに代えて２軸のセンサを用いると薄型化する上で好ましい。ホール素子など半導体を用いたものに較べ、感度が高く雑音が少ないセンサとして、平面スパイラルコイルとＭＲ膜を備える２軸センサを用いることができる。
３軸の磁界センサを測定する場合、検知用センサとして２軸の磁界センサに１軸の磁界であるホール素子を設けたものを使用することが望ましい。１軸にホール素子を使った３軸の検知用センサであれば、平面型の検知用センサを構成できるため、小型化と近接配置を図ることができる。
【００４１】
（２−４）
本発明で検査若しくは測定を行う検知用センサおよび地磁気方位センサは、センサの感度中心が２軸で一致しているものを用いることが望ましい。磁界に対する感度中心がセンサの外形・外観に対してずれていると、見かけの配置以上にズレが生じていることがある。ｘ軸とｙ軸のコイルに同条件で磁界を発生させていても、検知用センサから制御装置に伝達する磁界データに違いが生じる。磁界データの違いに対処するには、補正回路を設置すること又は測定プログラムで補正する必要がある。
【００４２】
発明者が作製した地磁気方位センサ（方位計）や、リングＦＧセンサ（リング型フラックスゲート）は感度中心が２軸で一致しており、高精度の検査若しくは測定が可能である。センサ感度中心が２軸で一致していると、少々設置箇所を動かしても向きを変えても、ほぼ同一磁界の印加が可能である。
【００４３】
（３．被測定物関連の形態）
本発明では、被測定物である地磁気方位センサとして、まず２軸の方位センサを測定若しくは検査することを想定している。ここで、２軸とはｘ方向の磁界成分とｙ方向の磁界成分を有する磁界である。例えば、２個の磁界発生用コイルをその軸方向がほぼ直交するように配置して磁界を発生させれば、ほぼＸＹ平面に沿った２軸の磁界となる。
【００４４】
つぎに、互いに９０°異なる３つの感磁軸を有する地磁気方位センサ（すなわち、３軸センサ）を測定するのであれば、第３軸の磁界磁界発生手段を追加して制御を行う必要がある。３つの感磁軸の全てを測定するためには、検知用センサも３軸の磁界センサにすることが必要である。前記３軸センサは、２軸の磁界センサと１軸の磁界センサを組み合わせたものを用いることができる。前記１軸の磁界センサとしては、ホール素子、ホールＩＣ等を用いることができる。
【００４５】
（４．制御手段関連の形態）
本発明では、磁界センサ（被測定物）の受ける磁界が所定の値となるように制御を行う。“所定”とは、検査を行っている最中に一定の値を維持して測定すること、たとえば−１００μＴから＋１００μＴまで２５μＴごとステップ的に９段階で磁界を変化させて磁界センサの特性を測定すること、若しくはスカラー量が一定である回転磁界を印加して測定することのいずれかにおける“一定”に相当する。磁界の大きさについて限定するものではないが、例えば、１００μＴの大きさの磁界を印加することが望ましい。
前記制御は負帰還制御とすることが望ましい。すなわち、負帰還制御を用いて被測定物（地磁気方位センサ）に磁界を印加し、被測定物の検査や測定を行うことができる。
【００４６】
本発明にて、前記制御手段は、被検査物である地磁気方位センサに対して電気信号を与える手段と、前記地磁気方位センサから得た電気信号を受け取る手段と解析若しくは判定する手段とを、備えることが自動化省力化のために望ましい。
本発明にて、前記制御手段は、検知用センサの出力が印加すべき磁界の指令値に対応する値となるように、磁界を発生するコイルの電流を調節する機能を有することを特徴とする。
本発明にて、前記制御手段は、地磁気方位センサ若しくは検査用センサの出力電圧（若しくは出力信号）を磁界（磁界の強度）として認識する処理回路を備えることを特徴とする。
【００４７】
本発明にて、前記制御手段は、地磁気方位センサ若しくは検知用センサに印加される磁界に対して、少なくとも感度、オフセット（例えば、ゼロ点等の基準について、理論値と実測値間で生じる差異）を測定し、演算する機能を持つことが望ましい。さらには、感度及びオフセットの測定のみに限定せず、消費電流、応答速度（磁界の変化に対する応答速度）、直線性（磁界とセンサ出力の関係が一次関数的であるかを評価する指標）、感磁軸（センサが磁界を検知し易い向き）毎の感度、再現性から選ばれる少なくとも１つについても測定する機能を持つことが好ましい。ここで、“演算”とはこれらの測定結果を系統的に相互関係を計算することを意味し、それらの関係から良品、不良品の判定を行なう。
【００４８】
制御装置での演算により独立な２軸の磁界を求め、それらを複数のコイルに帰還して各々が必要な磁界を発生するよう電流を供給し、外部磁界を含めて磁界を制御する。すなわち、電流制御ではない。均一な磁界を被測定物の地磁気方位センサに印加し、検査のための測定を行うには、地磁気方位センサの位置、被測定物中の感磁素子の位置の関係、コイル配置の幾何学的中心、地磁気方位センサと検知用センサが対称位置であるか等の要因が関係する。これらを踏まえると、被測定物と同一原理による検知用センサを用いると良い。より望ましくは被測定物と同一の検知用センサを用いる。
【００４９】
本発明に係る検査若しくは測定に対して外乱が加わるとすると、例えば磁界発生装置が設置された部屋の外を自動車が通る場合、あるいは付近を別のロボットアームが移動する場合等が考えられる。磁性体を含むこれら物体が移動すると、数１０Ｈｚの周波数成分を持つ外乱となり、磁界分布に影響を与える。従来の検査装置では応答が遅いので、これら周波数成分に対する制御が十分でなく、一定の磁界を印加することができなかった。このため、透磁率の高い磁性体を用いて装置を磁気的にシールドして、これらの影響を抑制していた。
これに対して、本発明に係る構成は、磁界発生手段（特にコイル）が小型化であるため、磁界印加の応答速度が速い。商用周波数程度の外乱があっても、測定に与える影響は十分小さいため、磁気シールドを設ける必要は無い。
【００５０】
（５．搬送手段の形態）
搬送手段において、地磁気方位センサをハンドリングするアーム（または保持部）等は非磁性材料で構成することが望ましい。アーム、検査部等、において、少なくとも地磁気方位センサと直接的に接する部位は非磁性材料で構成し、被測定物（地磁気方位センサ）から磁性体を離隔する。地磁気方位センサに近づける部材の非磁性化を図ることにより、被測定物を測定部まで搬送（例えば、ハンドリング）して、搬送装置のアーム若しくは保持部によって弱磁界発生装置の検査部に被測定物（地磁気方位センサ）を押さえつけ、同時に検査して、検査を終えたら被測定物を検査部から取り去るという方法を行っても、測定の精度が劣化することはない。また、被測定物から磁性材料の離隔を図ることにより、測定精度の劣化を抑制することができる。
【００５１】
（６．制御方法）
以下に、磁界の制御法に関係する事項について述べる。
（６−１）コイル
磁界発生手段が対称に配置された複数のコイルで構成されると、コイル間には対称な磁界が形成される。このような場合、磁界の中心に対して対称な位置に検知用センサと被測定物（地磁気方位センサ）を配置することが望ましい。小型のコイルを用いた場合には、コイルの大きさが、コイルと被測定物との距離と同程度になるため、被測定物の両側の等距離にコイルを配置し、磁界の強度分布が被測定物を中心に一様であることが望ましい。配置例は実施例で図示する。またコスト面では、コイルの小型化のみでなく、チョークコイルを磁界発生用コイルに用い、優れた再現性と大幅な経費の節減を図ることができる。さらに空間的に余裕のある場合には並列にコイルを配置し、均一磁場空間を拡大することができる。
【００５２】
（６−２）センサ
検知用センサの受ける磁界が被測定物（地磁気方位センサ）と同一となるには、双方のセンサにおいて、構造の特徴の一致していること、感度中心が２軸一致していることが望ましい。これらの要件を満たすことは、直交フラックスゲート型センサやＭＩセンサの方式の磁界センサでは困難である。一方、発明者の考案によるＭＲ方位センサやリング形コアを用いた平行フラックスゲート型センサでは容易に実現できる。中心からずれた場合には計算で補正が可能である。本測定器のセンサには平面センサのため場所を取らない磁気抵抗素子を用いたが、また他の磁性体を用いたセンサを使うこともできる。
【００５３】
（６−３）制御
まず、制御に用いるパラメータとして、外部磁界Ｈｅｘｔ、発生磁界Ｈａｐｐ、指令磁界Ｈｃｍｄ、合成磁界Ｈｔｏｔａｌ、センサ出力Ｈｓｅｎｓ、センサオフセットＨｏｆｆｓｅｔ、一巡ループゲイン−Ｇａｉｎを定義する。
外部磁界Ｈｅｘｔは、磁界発生手段を動作させていない時に検知用センサに印加される外部磁界である。ここで、外部磁界とは、磁界発生手段で磁界を発生させていないときにセンサ（即ち、地磁気方位センサ若しくは検知用センサ）が検知して制御手段に伝達している地磁気、残留磁気等による磁界に相当する。外乱磁界とも称する。発生磁界Ｈａｐｐは、磁界発生手段が検知用センサの存在する空間に及ぼす磁界である。指令磁界Ｈｃｍｄは、制御手段が指令する検知用センサの受ける磁界の目標値である。合成磁界Ｈｔｏｔａｌは、検知用センサが受ける合成された磁界である。センサ出力Ｈｓｅｎｓは、検知用センサの出力電圧を磁界に換算したものである。センサオフセットＨｏｆｆｓｅｔは、検知用センサの出力オフセット電圧を磁界に換算したものである。一巡ループゲイン−Ｇａｉｎは、制御手段における測定ループのゲインに相当する。
ここでは、分かりやすくするために、弱磁界発生装置にて磁界を検知して制御手段に帰還する情報を検知用センサからの情報のみに限定する。被測定物である地磁気方位センサに印加される磁界は、検知用センサに印加される磁界と同様であるとして説明を行なう。
【００５４】
指令磁界（指令値）に対して発生する合成磁界の制御法を説明する。検知用センサの出力は、実際にセンサの受けた磁界に対応する出力と無磁界の時にセンサの出力するオフセットとの和（１）式で表される。
Ｈｓｅｎｓ＝Ｈｔｏｔａｌ＋Ｈｏｆｆｓｅｔ      ：（１）式
センサの受ける磁界は、もともとあった外部磁界と、磁界発手段の及ぼす磁界の和（２）式である。
Ｈｔｏｔａｌ＝Ｈｅｘｔ＋Ｈａｐｐｌ      ：（２）式
磁界発生手段は、指令磁界とセンサ出力とを比較し増幅された値に比例して（３）式の磁界を発生する。
Ｈａｐｐ＝（Ｈｓｅｎｓ−Ｈｃｍｄ）＊（−Ｇａｉｎ）      ：（３）式
一巡ループゲイン−Ｇａｉｎは負で大きな絶対値を持つため（実施例ではオペアンプを直流帰還なしで使っているため、最低でも−Ｇａｉｎ＝１０００の値を有する）、Ｇａｉｎ＞＞１と近似して、合成磁界として次の（４）式が求められる。
Ｈｔｏｔａｌ＝Ｈｃｍｄ−Ｈｏｆｆｓｅｔ      ：（４）式
【００５５】
本発明に係る検査装置では、地磁気方位センサおよび検知用センサにおいて、磁化の向きを反転させながら磁界を測定するＭＲ素子を用いているため、Ｈｏｆｆｓｅｔは地磁気に比べて２桁は小さい値である。従って、Ｈｏｆｆｓｅｔ＝０と見なすことができ、次の（５）式が得られる。
Ｈｔｏｔａｌ＝Ｈｃｍｄ      ：（５）式
このように、外部磁界Ｈｅｘｔがあっても影響を受けず、指令磁界どおりの磁界を発生することができる。
【００５６】
以上の説明により、制御された磁界を被測定対象とその近傍にのみ加えるという小型化した構成で、地磁気方位センサを測定できることがわかる。磁界発生手段（例えばコイル）の高さ（厚さ）を２０ｍｍ以下にすることは、装置全体を小型化につながる。また、検知用センサや磁界発生手段（例えばコイル）の高さを、一般的なＩＣのソケットの高さ以下とすることができるため、磁界発生手段などの構成が検知部に沿って設けられていても、搬送装置（ロボットハンド）の動作の邪魔にならないという利点がある。
【００５７】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施例を説明する。ただし、これら実施例により本発明が必ずしも限定されるものではない。図中の符号について、同一機能を有する部品等であれば同じ符号を用いている。
【００５８】
（実施例１）
図１は、本発明に係る検査装置の一部を示す概略斜視図である。図１中（ａ）は検査部の近傍を説明する概略斜視図であり、（ｂ）は磁界発生手段の他の例を説明する概略斜視図である。図２は、一対のコイルによる磁界分布を説明するためのグラフである。図３は磁界の制御に関する回路図である。図４は磁界の指令値に対する検知用センサの応答特性を示すグラフである。図５は弱磁界発生装置の制御の概略を説明するブロック図である。
【００５９】
図１の（ａ）は、本発明に係る磁界発生手段（コイル）と検知用センサと検査部（ソケット）を設けたテーブルである。すなわち、地磁気方位センサをソケットに挿入し、コイルから磁界を印加して、検知用センサで磁界を測定し、地磁気方位センサの出力を得るためのものである。本発明の弱磁界発生装置の検査部周辺の構成に相当する。
【００６０】
基板状のテーブル１上には、地磁気方位センサを配置するためのソケット２と、地磁気方位センサに磁界を印加するためのコイル３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆを設けた。さらに、テーブルの反対側には、感磁軸の向きが直交するように、一対の１軸の検知用センサ４を配置した。検知用センサは基板裏に隠れているため、その外形を点線で表示した。ソケット２は、非導電性プラスチック製であり、地磁気方位センサを嵌め込むための凹部２ｂを有し、その中に多数の電極端子２ｃを平行に配列させた。電極端子２ｃは地磁気方位センサの電極端子と接触し、電気信号を送受するものとして設けた。
【００６１】
コイル３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆは、非磁性の筒に導線を巻いたものであり、２本の電極端子を備える。コイル３ａ及び３ｂ（Ｘ軸方向の磁界成分発生）、コイル３ｃ及び３ｄ（Ｙ軸方向の磁界発生）、コイル３ｅ及び３ｆ（Ｙ軸方向の磁界発生）は、各々を対にして配置した。この内、コイル３ｃ及び３ｄのみで磁界を発生させたときの磁界分布の例を図２に示す。なお、円筒状コイルに限らず、図１の（ｂ）に示すように、矩形の軟磁性体に絶縁被覆した導線を巻いて構成したコイル５に置換しても、ソケットの凹部に均一磁界を印加することができた。
図１では表示を省略したが、ソケット２の端子、検知用センサ４、およびコイル３ａ〜３ｆの電極端子は、制御装置（図示を省略）に接続した。
【００６２】
図２の（ａ）は、コイル３ｃ及び３ｄ（対向コイル）のみで磁界を発生させたときのコイル間の磁界分布である。縦軸は磁界強度であり、横軸はｘ軸方向もしくはＹ軸方向に相当する。コイルの中心を通る軸（Ｙ軸に平行）を含むＹＺ平面でみると、磁界分布はダイヤ形の点でプロットしたカーブの分布になった。他方、コイル間の中心を通るＸＺ平面でみると、磁界分布は四角形の点でプロットしたカーブの分布になった。図２の（ｂ）は、コイル中心を含むＸＹ平面でみたときのコイル間の磁界分布である。縦軸はＸ軸に沿った向きであり、横軸はＹ軸に沿った向きである。磁界の変化の度合いを濃淡で表現しているため、変化の小さいＸ軸の向きでは実質的に均一な磁界分布を得られることがわかった。本発明では、このように狭いながらも均一な磁界空間を利用して地磁気方位センサを配置して測定を行った。したがって、実施例１では３組の対向コイルの個別／合成の均一磁界領域に入るように地磁気方位センサを配置した。
【００６３】
図３は、磁界の制御に関する回路図であり、指令値に応じた磁界を検知用センサ近傍（検知部）に印加するための制御回路を示す。所定値の磁界を安定して印加するための回路であり、制御手段の一部に相当する。この制御回路の機能を説明する。ただし、Ｘコイル及びＹコイルに囲まれた領域の中央（即ち、検知部）に、地磁気方位センサ（被測定物）を置いていない状態で説明する。
【００６４】
Ｘ軸指令値入力（磁界強度データに対応した電気信号）を比較器に入力した。
すると、比較器は抵抗を介してＸコイル（対向する一対のコイルを直列接続したもの）に電流を流し、磁界を発生させた。センサ（検知用センサ）がＸ軸方向の磁界成分を検知して、微弱な磁界強度に応じた電気信号を増幅器で増幅し（すなわち、Ｘ軸指令値と同じ次元の値に変換し）、比較器に伝達した。比較器はセンサ（検知用センサ）から伝達された磁界強度と指令値の磁界強度を比較して差を見いだせば、その差を修正するべく抵抗に流す電流の増減を図り、指令値で設定された強度の磁界をＸコイルに発生させた。
【００６５】
Ｘ軸指令値入力と同時に、Ｙ軸の指令値入力も行い、同様のルーチンによりＹ軸指令値で設定された強度の磁界をＹコイルに発生させた。これらの制御により、地磁気方位センサを配置するための検知部に均一な磁界を印加することができた。さらに、Ｘ軸指令値とＹ軸指令値を変えることにより、回転磁界を発生させることができた。
【００６６】
なお、回路の機能をわかり易く説明するために、Ｘ軸向きの磁界成分を発生するコイルを一対のみに置き換えた構成で図示したが、図１のように配置した４個のＸ軸のコイルを直列接続していても、制御ルーチンは同様である。センサは１軸の検知用センサ２個をＺ軸の向きに重ねて図示した。比較器（オペアンプ）や増幅器やセンサには、比較機能や増幅機能や信号・電圧の伝達等のために、端子や回路接続等を設けているが、それらの図示を省略した（ただし、マイコンとの接続関については図５で一部説明する）。コイルのアース（ＧＮＤ端子）と比較器の電流供給のアースは回路的に結合しているが、図示を省略した。
【００６７】
図４は、磁界の指令値に対する検知用センサの応答特性を示すグラフである。
図３で説明した制御ルーチンにより、実施例１に係る検査装置で測定した特性である。図４の（ａ）は、印加磁界の周波数（横軸：周波数（Ｈｚ））を変化させたときに、検知用センサの出力（縦軸の電圧（Ｖ）：菱形の点でプロット）と増幅器の出力（縦軸の電圧（Ｖ）：四角の点でプロット）を測定した周波数特性である。
図４の（ｂ）は、指令値として比較器に入力する電圧（横軸のコマンド電圧（Ｖｐｐ））を変化させたときに、検知用センサの出力および増幅器の出力（縦軸：センサ電圧，駆動電圧（Ｖ）；（ａ）と同様に菱形点と四角点で各々プロット）を測定した入出力特性である。Ｖｐｐとは、指令値に対応する電圧波形を振幅（ｐｅａｋｔｏ  ｐｅａｋ）で見ていることを表す。これらのデータから、本発明の構成でリニアな制御が可能であることがわかった。さらに、検知用センサの出力電圧については、周波数や振幅の変化がリニアな領域、すなわち、周波数≦約１００Ｈｚ（望ましくは約４０Ｈｚ以下）、指令値のコマンド電圧≦約２．３Ｖという範囲で使用すべきであることが判った。
【００６８】
図５は、弱磁界発生装置の制御の概略を説明するブロック図である。図３の構成について、更にマイコンとの関係を示す。マイコンは、次に挙げる動作を実行した。すなわち、検知用センサを駆動させること、検知用センサからの出力を検知すること、制御用コンピュータから得たＸ軸及びＹ軸指令値を比較器に入力すること、制御用コンピュータからの指令を実行することである。
【００６９】
ついで、図５の各部位の動作を詳細に説明する。図５の回路は、マイコンと、通信用レベル変換ＩＣ、演算増幅器６個を主な部品として構成した。この電子回路は±５Ｖで動作した。
マイコンには、ＰＩＣマイコン（マイクロチップテクノロジー社）を用いた。
検知用センサは、磁界を検知するＭＲ素子と、前記ＭＲ素子にバイアス磁界若しくはリセット磁界を印加するバイアスコイルを備えるものを用いた。ＭＲ素子は２つのブリッジ回路を構成させた。検知用センサ中のＭＲ膜の磁化のリセットは、ＰＩＣマイコンのＩ／Ｏポートから抵抗を通してバイアスコイルに電流を流すことで実行した。ＭＲ膜のバイアスも同様に行った（ただし、より低電流を通電）。検知用センサの出力信号をＣＭＯＳ演算増幅器で約１００倍に電圧増幅したのち、前記ＰＩＣマイコンでＡＤ変換し、測定磁界の値をＰＩＣマイコン内部で計算して求めた。
【００７０】
図５で、磁界の指令値は、パソコン（制御用コンピュータ）から通信用インタフェースＩＣを介して（マイコンの通信用機能を利用）、マイコンに伝達された。マイコンは、前記磁界の指令値（Ｄ／Ａ１出力、Ｄ／Ａ２出力）を、Ｘ軸とＹ軸コイルに接続された比較器に伝達した。比較器の出力は、平滑化した後（平滑回路の図示は省略）、演算増幅器（アンプ）で増幅し、抵抗を通じてコイルに通電した。パソコンには、弱磁界発生装置（即ち、検査装置）全体の制御や判定などを行わせた。さらに、マイコンは、測定磁界と与えられた指令磁界とを比較し、差分をマイコンのポートからＰＷＭ信号として出力した（モニタ出力Ｘ、モニタ出力Ｙとしてパソコンに入力）。
【００７１】
つぎに、実施例１と比較例を対比した結果を説明する。
実施例１の構成を備えた弱磁界発生装置を作製し、磁界発生手段に対してソケットの位置を動かすことと、若しくはソケットの向きを変えることを実行したところ、被測定物に印加される磁界の変動は、地磁気の１０分の１以下に収まった。すなわち、磁界発生手段から地磁気方位センサに対して安定な磁界を印加できることがわかった。
【００７２】
実施例１として、小型の３０ｍｍの矩形断面を持つ空芯コイルを磁界発生手段に用いた場合、地磁気程度の磁界を発生するためには、２Ｗの出力（電流２００ｍＡ）を有する電力増幅機で十分に測定できた。
さらに、実施例１ｂとして、空芯コイルに代えて、フェライト磁心を有する小型のドラムチョーク（直径８ｍｍ）を磁界発生手段に用いた場合、０．１Ｗ以下の出力（電流は２０ｍＡ）を有する電力増幅機で測定できた。高出力の電力増幅器を用いることなく、安価な汎用の演算増幅器ＩＣ（ＪＲＣ４５８０Ｄ、４５５６Ａ等）を用いて地磁気程度の磁界を被測定物（地磁気方位センサ）に印加することができた。
【００７３】
また、実施例１及び１ｂに係る検査装置は、磁界発生手段が小型であり、磁界印加の応答速度が速いため、外乱を防ぐための磁気シールドを設けなくても、十分に高精度の測定を行うことができた。
比較例として、直径５０ｃｍのヘルムホルツコイルを磁界発生手段に用いた場合、地磁気程度の磁界を発生するために２５Ｗの出力を有する電力増幅器が必要になった。実施例１等に比べて装置が大きく且つ複雑になり、消費電力が高いという点で優位とは言えない。
【００７４】
ついで、地磁気方位センサの具体的に測定した手順を説明する。
まず、被測定対象の一方の感磁軸に異なる値の磁界を順次印加し、２つの感磁軸の出力を測定した。続いて、他方の感磁軸側にも同様の磁界を順次印加し、２つの感磁軸の出力を測定した。続いて、計算によって磁界に対する感度、オフセット出力（測定データの評価）、直線性、飽和特性、他軸感度等を求めた。順次印加した磁界は５つの値であり、正負にわたって適度に離散した数値を用いた。
なお、順次印加する磁界を９つにした場合についても同様の測定を行い、検査に使うことができることを確認したので、９つの場合の説明は割愛する。
その後、期待している特性と比較する演算を行い、測定した地磁気方位センサが良品であるか否かを検査した。
【００７５】
以下、測定と検査の工程フローの概要（１）〜（２３）を箇条書きで示す。途中「・・・・」と表記した箇所は、磁界値を変えて測定を繰り返している箇所であり、冗長につき表記を省略していることを示す。
（１）初期化。検知部で磁界をゼロに設定。
（２）測定用端子ＯＦＦ。
（３）測定用端子ＯＮ（電源ＯＮ・端子の導通開始）。
（４）電流の測定、抵抗値の演算。
（５）磁界に対するセンサの応答設定（磁界設定）。
（６）Ｘ：−１００マイクロテスラ、Ｙ：０マイクロテスラ。
（７）出力電圧測定・記憶。
（８）磁界設定。Ｘ：−７５マイクロテスラ。Ｙ：０マイクロテスラ。
（９）出力電圧測定・記憶。
・・・・
（１０）磁界設定Ｘ：０マイクロテスラ、Ｙ：０マイクロテスラ。
（１１）出力電圧測定・記憶。
（１２）磁界設定Ｘ：２５マイクロテスラ、Ｙ：０マイクロテスラ
（１３）出力電圧測定・記憶。
・・・・
（１４）磁界設定Ｘ：１００マイクロテスラ、Ｙ：０マイクロテスラ。
（１５）出力電圧測定・記憶。
（１６）磁界設定Ｘ：０マイクロテスラ、Ｙ：−１００マイクロテスラ。
（１７）出力電圧測定・記憶。
・・・・
（１８）磁界設定Ｘ：０マイクロテスラ、Ｙ：１００マイクロテスラ。
（１９）出力電圧測定・記憶。
（２０）測定用端子ＯＦＦ。
（２１）磁界感度などを計算。
（２２）被測定物の良否判定。
（２３）次の被測定物に交換して、（１）〜（２２）を繰り返す。
【００７６】
上述の実施例１によれば、互いに９０°異なる方向に対する地磁気方位を検出する地磁気方位センサに地磁気相当の弱磁界を任意に精度良くかつ高速に印加できるので、センサを回転駆動することなく、互いに９０°異なる方向に対する地磁気方位を検出する地磁気方位センサの特性を、迅速に、高精度に、容易に測定することのできる地磁気方位センサの特性測定装置を得ることができた。
【００７７】
（実施例２）
図６は、実施例１の構成に搬送装置等を追加した検査装置の概略斜視図である。
搬送装置であるロボット１１によって被測定対象である磁界センサ１３（＝３軸の地磁気方位センサ）を搬送している様子を示している。
図６の全自動検査装置の動作について説明する。まず、（Ａ）制御判定用パソコン２０からロボット１１に命令信号を送信し、ロボット１１を動作させてアーム１１ｂによって検査前パレットから配列させた３軸の磁界センサ１３を１個取り出して搬送し、ソケット２（検査部）に磁界センサ１３をセットした。ソケットの周辺構造は、Ｚ軸用の磁界発生手段としてリングコイル１５を付加した以外は、図１と同様に構成した。リングコイル１５はテーブル１０の上に配置され、その上に薄い絶縁膜を介してソケット２他の構成を設置した。リングコイルの磁界制御は、図３及び図５で説明したＸ軸やＹ軸と同様である。ロボット１１は、回転自在の主軸と、横方向に伸縮自在のロッドと、揺動及び上下伸縮自在のアーム１１ｂを備える。ロッド及びアームは非磁性のアルミニウム合金で構成した。
アーム１１ｂの先端には真空ポンプ及びチューブ（図示省略）に繋がった吸気口があり、吸引圧のＯＮ・ＯＦＦにより磁界センサを吸着・脱着した。
【００７８】
続けて、（Ｂ）制御用パソコンから命令信号を送ることで制御部２３（マイコンや増幅器や比較器を含む）を動作させて、ソケット２にセットした磁界センサ１３に対して６個のコイル３ａ〜３ｆと１個のリングコイル１５からＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸の成分を有する磁界を印加して制御しつつ、電流源２４及び電圧源２５により磁界センサ１３を磁界検知可能な状態で駆動し、電流計２６及び増幅器２２を介した電圧計２７により磁界センサ１３の出力特性等を測定し、制御判定用パソコンにデータを送信した。なお、３軸検知用センサ１４は、平行配置した２軸センサ（上）と１軸センサ（下）を組合わせて構成した。
【００７９】
続いて、（Ｃ）良品であることを制御判定用パソコン２０で判定した。続いて、（Ｄ）制御判定用パソコン２０から信号を送ったロボットのアーム１１ｂによって、ソケット２から磁界センサ１３を取り出し、良品パレット１７に磁界センサ１３を搬送・セットした。もし、不良と判定されていれば不良品パレット１６に搬送・セットされる。ついで、判定制御用パソコン２０はロボット１１をターンさせて、次の磁界センサを測定すべく、同様に（Ａ）〜（Ｄ）のプロセスを繰り返した。以上説明した装置・手順により、検査前パレット上の磁界センサの全数について、測定・検査して、良品パレット／不良品パレットに振り分けてセットすることを全自動で行うことが出来た。
なお、テーブル上の構成については斜視図で図示したが、制御判定用パソコン２０、増幅器２２、制御部２３、電流源２４、電圧源２５、電圧計２６および電流計２７については制御・計測上の接続関係を矢印で表すプロック図で図示した。
【００８０】
図６の検査装置は、Ｚ軸の向きで磁界発生手段が薄いため（即ち、平面的であるため）、検査部に磁界センサを挿入したり取り出したりする際に、ロボットのアームの動作が遮られなくて済む。従来技術のように、被測定物を大きな構造体上に載せて回転させることもない。回転装置の可動配線等も無い。本発明（特に実施例２）の構成では、ロボットアームの制御も容易になった。このように、小型化、薄型化された磁界発生手段を設けることにより、磁界センサの検査を完全に自動化することが可能となった。
【００８１】
上述の実施例２によれば、地磁気方位センサに対し、その感磁軸を有する面内において、互いに直交する方向の磁界を発生し、その合成磁界を地磁気方位センサに与えることができる。さらに、平面的な構成としたので、ロボットを用い、被測定対象を高速に無人で順次搬送し、測定を行うことが可能となった。互いに９０°異なる方向に対する地磁気方位を検出する地磁気方位センサの特性を、迅速に、より一層高精度に、容易に測定することのできる地磁気方位センサの特性測定装置を得ることができた。
【００８２】
（実施例３）
図７は、ウェハ工程で磁気的且つ電気的な検査を行う検査装置を説明するための概略斜視図である。実施例１で示した磁界発生手段や検知用センサは、その構造が簡単で平面的であるため、図７に示すように、いわゆるウェハプローバーに取り付けることができる。このウェハプローバーを用いることで、ウェハ上に作製された磁界センサ素子（製造工程途中の地磁気方位センサに相当）について、特性を検査することができた。ウェハプローバ−は、ステージ３１と、ステージコントローラ３２と、プローブカード３３と、制御装置３９で構成した。
【００８３】
ついで、ウェハプローバ−の各構成を説明する。ステージ３１は、ウェハ３０を保持してＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向へ精度良く移動可能にした。このステージ３１は、ステージコントローラ３２によって上記した４方向における移動を制御される。ここで、Ｘ，Ｙは基板の平面方向を示し、Ｚは上記平面に垂直な方向を示し、θはＺ軸の回転方向を示す。ステージ３１の上面より僅かに離れた位置には、ステージ３１から独立させて、プローブ手段としてのプローブカード３３を固定的に設けた。ステージコントローラ３２に対してプローブカード３３の相対的配置を移動若しくは固定するキャリアアームは図示を省略した。
【００８４】
プローブカード３３は、枠板３５上に磁界発生用の６個のコイル３ａ〜３ｆが配置され、枠体の窓（中心部）に斜め下方に向けて複数のプローブ針３４が設けられ、枠体の窓の一辺に検知用センサ３６が設けられている構成にした。このプローブ針３４を、ウェハ上の磁界センサ素子の電極に対して、プローブ端子として電気的に接触させた。プローブ端子は、制御装置３９中の電流源からバイアス電流や検知用電流を磁界センサ素子に対して流したり、制御装置３９中の電圧計により磁界センサ素子（ＭＲ素子）に印加されている電圧等を検出して抵抗値を検出する。コイル３ａ〜３ｆは、磁界発生手段であり、磁界センサ素子に回転磁界や任意の方向に任意の大きさの磁界を印加し得るように構成した。制御手段中の制御用コンピュータは、この装置全体の動作を制御すると同時に、検出された抵抗値にソフトウエアで所定の処理を施して、磁界検知素子（ＭＲ素子）の良否の判定を行った。なお、制御装置３９は、コイル３ａ〜３ｆ、検知用センサ３６、測定対象に選んでプローブ針３４を接続した磁界センサ素子を制御・測定・検査するものである。制御装置３９は、基本的に図６中でブロック図で表した制御判定用パソコン、増幅器、制御部、電流源、電圧源、電圧計および電流計と同等のもので構成したが、その詳細図示を省略した。
【００８５】
図７における具体的な測定手順を説明する。まず、制御用コンピュータからの指令により、コイル３ａ〜３ｆに電流が流されて、予め規定された水平方向の磁界がウェハに印加した。同時に、電流源からプローブ針３４を介してウェハ中の磁界センサ素子の電極（パッド電極）にバイアス電流が流される。そして、予め定められた手順で、コイルによる磁界を順次変化させて、その都度、磁界センサ素子中のＭＲ素子の抵抗値をプローブ針３４を介して検出し、検出した抵抗値を制御用コンピュータに取り込み、ウェハ中の磁界センサ素子の良否判定を行った。このように、１つの磁界センサ素子（ＭＲ素子）の判定を終了したら、ステージ３１を磁界センサ素子の１素子分だけずらし、隣接する磁界センサ素子（ＭＲ素子）を同様にして測定・判定した。以下同様に、ステージを間欠的に移動させてウェハ中の全ての磁界センサ素子（ＭＲ素子）を判定した。
【００８６】
このように、磁界センサ素子（ＭＲ素子）に磁界を印加しつつ、その電気抵抗を測定することにより、磁界センサ素子の良否を容易に判断することができる。従って、従来用いたような大型で高価なヘルムホルツコイルを用いることなく、磁界センサ素子の評価を行うに充分な磁界強度を得る事が可能である。しかも、簡単な構造の装置で検査を行うことができるので、設備コストを削減できるのみならず、検査作業も迅速に行うことができる。さらに、市販のオートプローバを改造して、磁界発生手段であるコイルと磁界検知用センサを制御装置等を付加するだけで、より信頼の高い検査を行うことができる。
なお、上述の実施例では、ウェハの状態で磁界センサ素子（ＭＲ素子）の磁気特性を測定したが、他方式の磁界センサについても測定することが可能である。
【００８７】
図８はソケットとコイルの配置を補足説明する平面図である。図８の（ａ）は実施例１のソケット周辺構造に相当する。ソケットの中央にはＸ軸方向に沿った溝があり、溝の辺には電極端子２ｃを複数個配列させた。対向する電極端子２ｃの並びに対応させるように凹部２ｂに地磁気方位センサ（若しくは磁界センサ：被測定物）を配置するものとした。凹部２ｂのＸ軸方向の幅は、地磁気方位センサが嵌合される幅であって、且つ地磁気方位センサの端子と電極端子２ｃが電気的に接触・導通するよう設計した。図８の（ｂ）は実施例２のソケット周辺構造に相当する。リングコイル１７、即ちＺ軸コイル以外の構成は同図（ａ）と同様にした。（ｂ）は、３軸センサの地磁気方位センサ（特にホール素子を他の１軸の感磁素子として使用）を測定する場合に用いた。実施例２では、検知用センサのＺ軸相当の感磁素子として、ホールＩＣ（アレグロ製）を用いた。ホールＩＣの出力を演算増幅器を介して、Ｚ軸コイルに負帰還させた。
【００８８】
上述の実施例３によれば、互いに９０°異なる方向に対する地磁気方位を検出する地磁気方位センサを有する地磁気方位計において、製造途中段階にあるウエハ工程で、従来は抵抗値の検査のみだった検査を、磁界を印加して測定することが可能になり、磁気的な感度や直線性の測定を可能とした。この結果、迅速に、高精度に、容易に良品のみを後工程で加工することができるようになった。これによって地磁気方位を高精度に測定することのできる地磁気方位計を安価に提供することができた。
【００８９】
（実施例４）
図９は、他の実施例を説明するための平面図である。図９中の（ａ）は、図３に説明した磁界発生用のコイルを４個用いた構成に相当する。一対のＹ軸コイルと１対のＸ軸コイルを用い、Ｘ軸コイルの中心軸はソケット２の中心軸に沿って設けた。
【００９０】
（実施例５）
図９中（ｂ）は、被測定物の有無を検知する機能を追加した構成である。ソケット２の溝の向きの直上に投光器と受光器を配置したものであり、磁界センサ１３がソケット２にセットされていない時は、投光器からの光が受光器で検知された。磁界センサ１３がソケット２にセットされたときは、ソケット２の溝が磁界センサ１３で遮られて、受光器で検知する光量が減少する。受光器が検知する光量の違いによって、磁界センサ１３の有無を判定できた。
したがって、ソケット２の溝の向きの直上にはＸ軸コイルを配置せず、直上から離して平行にＸ軸コイルを配置する場合（即ち、図８の構成）であれば、適用可能である。但し、図９の（ａ）の場合は、Ｘ軸コイルが邪魔になるので適用が困難である。なお、投光器は、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザーダイオード）やそれらの光を光ファイバやライトガイドで導いたもので構成することができた。受光器は、ＰＤ（フォトダイオード）もしくは光ファイバやライトガイドの終端にＰＤを設けたもので構成することができた。
【００９１】
（実施例６）
図１０は、他の実施例を説明するための平面図および概略側面図である。
図１０中の平面図（ａ）は、磁界発生用に６個のコイルを用いた構成であり、磁界中心の近傍にセンサ５０（検知用センサ）と被検知用素子５１を配置したものである。図１０の（ｂ）は、同図（ａ）をＹ軸の向きでみた概略側面図であり、磁界の中心（一点鎖線の交点）に対して、センサ５０と被測定素子５１を等間隔で対称に配置した様子を示している。磁界中心について対称配置とすることにより、印加磁界の制御に用いるセンサ５０の測定した磁界が、被測定素子５１の受ける磁界と同等になるため、測定の精度をより高めることができた。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の構成を用いることにより、互いに９０°異なる方向に対する磁界を安定に高精度で印加し、地磁気方位センサ若しくは磁界センサの特性を、迅速、高精度、容易に測定することのできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る検査装置の一部を示す概略斜視図である。
【図２】一対のコイルによる磁界分布を説明するためのグラフである。
【図３】磁界の制御に関する回路図である。
【図４】磁界の指令値に対する検知用センサの応答特性を示すグラフである。
【図５】弱磁界発生装置の制御の概略を説明するブロック図である。
【図６】実施例１の検査装置に搬送手段等を追加した構成の概略斜視図である。
【図７】ウェハ工程で検査を行う検査装置を説明するための概略斜視図である。
【図８】ソケットとコイルの配置を詳細に説明する平面図である。
【図９】他の実施例を説明するための平面図である。
【図１０】他の実施例を説明するための平面図および概略側面図である。
【図１１】ヘルムホルツコイルの斜視図である。
【符号の説明】
１  テーブル、  ２  ソケット、  ２ｂ  凹部、  ２ｃ  電極端子、
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ  コイル、
４  検知用センサ、  ５  コイル、
１０  テーブル、  １１  ロボット、  １１ｂ  アーム、
１２  検査前パレット、  １３  磁界センサ、  １４  ３軸検知用センサ、
１５  リングコイル、  １６  不良品パレット、  １７  良品パレット、
２０  制御測定用パソコン、  ２２  増幅器、  ２３  制御部、
２４  電流源、  ２５  電圧源、  ２６  電圧計、  ２７  電流計、
３０  ウェハ、  ３１  ステージ、  ３２  ステージコントローラ、
３３  プローブカード、  ３４  プローブ針、  ３５  枠板、
３６  検知用センサ、  ３９  制御装置、
４０  投光器、  ４１  受光器、  ５０  センサ、  ５１  被測定素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004151056.tif 000009
【図８】
2004151056.tif 000010
【図９】
2004151056.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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