[發明專利]校正磁場產生裝置及其磁場傳感器與校正方法

有效

• 申請號: 201910363700.X
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN111722168B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 傅乃中;郭明諭;汪大鏞
• 申請（專利權）人: 宇能電科技股份有限公司
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨;侯奇慧

本發明公開了一種校正磁場產生裝置及其磁場傳感器與校正方法，通過內建可以產生相互正交或接近正交且均勻的三軸向磁場的結構，使得磁場傳感器可以得到三軸磁場校正信息，達到隨時可以自我校正磁場感測能力的效果。其后，磁場傳感器在實際進行測量時，可以通過此校正信息量對測量的結果進行校正，以提升測量三軸磁場信息的準確性。

技術領域

本發明為一種磁場校正的技術，特別是指一種可以內建有校正磁場產生平臺以產生三軸向且均勻的校正磁場的校正磁場產生裝置及其具有自我校正磁場能力的磁場傳感器與校正方法。

背景技術

隨著科技的進步，智能型手持裝置(例如：手機或者是穿戴式裝置)的應用領域也逐漸增加。一般而言，這些智能型手持裝置中，都會配置一種磁場傳感器，用來作為定位位置與方位的用途，例如：電子羅盤、地磁指紋、室內導航等。

磁場傳感器一般是利用磁阻效應來進行磁場感測。所謂磁阻效應(Magnetoresistance?Effect,MR)是指特定磁阻材料的電阻隨著外加磁場的變化而改變的效應。因此可以將具有磁阻效應的材料設置在感測裝置當中，利用此效應進行各種應用。目前以磁阻材料進行磁感測的裝置，較常見的如巨磁阻(Giant?Magnetoresistance,GMR)磁傳感器與異向性磁阻(Anisotropic?Magnetoresistance,AMR)磁傳感器等。

盡管磁阻元件的應用領域很廣，但存在一些有待克服的問題。例如：在應用的情境中，磁阻元件的感測能力會受到很多環境因素的影響，例如：溫度、或者是其外圍電子元件所產生的磁場。此外，磁阻元件所感測的信息，也會受到制程的影響，例如：在封裝焊接于電路板上等制程中，產生應力變化(霍爾效應和磁阻傳感器皆應力敏感)。另外，也會因為使用時間而造成感測能力退化(aging)，使三軸感測磁場信息變化不一等。

因為前述的問題，如何對具有磁阻元件的磁場傳感器進行校正，是一個很重要的課題。在現有技術中，有利用磁阻感測單元的一側具有補償線圈導入補償電流的方式來補償。通過補償電流流過該補償線圈用來建立一補償磁場至磁阻感測單元。此補償磁場可用來校正因外部干擾磁場對磁阻感測單元所造成的影響，其校正的效果可通過補償電流的電流大小進行控制。此外，又如美國公告專利US5,532,584公開了一種用來產生校正磁阻傳感器的平行導體，用來導引電流，以產生磁場，進而被磁阻傳感器所感測。感測到的信號被用來校正MR傳感器因為溫度或者長時間使用所產生的誤差。

另外，在現有技術中，若欲解決磁場傳感器測量不精準的問題，通常是調整、改變該磁場傳感器的制造程序，以提升該磁場傳感器測量的精準度，然而這種方式需要花費許多資源對制造程序進行調整、改善，導致生產成本提升或良率問題，即便芯片商完成芯片校正，也因后續封裝焊接于電路板上等制程，產生應力變化(霍爾效應和磁阻傳感器皆應力敏感)，或時間效應使三軸變化不一，或每顆芯片溫度效應不一，無法精準補償，以上皆造成準度偏差。基于目前芯片安裝后無法對其三軸有效且精準校正，若無法有效改善測量的精準度時，由于不具備精準自我校正的能力，也會造成后續應用上的困擾。

所以，如何提升磁場傳感器使用時的精確度確實是一個急需改善的問題，因此需一種校正磁場產生裝置及其具有自我校正磁場能力的磁場傳感器與校正方法來解決現有技術的不足。

發明內容

本發明提供一種校正磁場產生裝置及其具有自我校正磁場能力的磁場傳感器與校正方法通過結構設計出可以產生三維度正交或接近正交、均勻、穩定的高精度磁場以利適時校準磁場傳感器，有別于先前設計的缺陷，無法取代出廠前驗證及生產均勻度等問題。此外，為了提供穩定的電流，本發明更利用單一電源模塊提供三軸穩定場，校正后大幅提高應用端的準確度及可行性，即使電源模塊變動，也可維持三軸磁場比例，達到準確校正的目的。

本發明提供一種校正磁場產生裝置及其具有自我校正磁場能力的磁場傳感器與校正方法，可以在出廠前或者是被安裝在應用裝置之后隨時的進行自我校正，達到降低環境磁場、溫度效應、封裝效應以及長期使用造成測量能力衰減所產生的影響，進而達到隨時提供準確磁場測量結果的效果。