超高分解能集積化マイクロフラックスゲート磁気センサに関する研究

超高分辨率集成微磁通门磁传感器研究

• 批准号: 09750490
• 负责人: 川人 祥二
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750490/
• 关键词: フラックスゲートセンサ; 磁気センサ; 高分解能; 集積化センサ; デルタシグマ変調; 高分解能磁気検出; 集積化磁気センサ

フラックスゲート磁気センサは、高透磁率の軟磁性コアとこれを交流励磁するコイル及び磁界検出用コイルを基本要素とするセンサで、極めて高い分解能を有する磁気センサとして古くからしられている。我々は、シリコンマイクロ加工技術に基づき、フラックスゲート磁気センサをマイクロデバイス化することに成功し、その優れた性能を明らかにしてきた。実際に、システムとして高分解能な磁気検出を行うためには、そのインターフェースにも高分解能検出に適した方式を考案し、これをセンサ上に集積化する必要がある。本研究では、まず集積化フラックスゲート磁気センサの実現のため、2層メタル0.8μmCMOS技術で試作したチップに後工程で、軟磁性薄膜の形成等を行ってマイクロフラックスゲートセンサを実現する手法を確立した。実際に試作を行った結果、極めて小型であるにもかかわらず、10Hzにおいて6nT/√Hzという高分解能特性が得られた。信号処理方式としては、ディジタル信号として高分解能検出が可能な、デルタシグマ変調に基づき、磁束領域へのパルス負帰還を行うことで、高分解能特性と良好な直線性が得られることを明らかにした。実際に、2軸のフラックスゲートセンサとデルタシグマ変調を用いたデイジタルインターフェース回路を集積化したベクトル磁気センサシステムチップを試作した。±50μTの微小磁界に対して、0.8%の非線型性誤差と、4ﾟの角度分解能を達成した。これは、通常のシリコン磁気センサでは実現し得ない値である。

High permeability soft magnetic field with AC excitation and high magnetic field decomposition energy. We have a lot of success in the field of machining technology, and we have a lot of excellent performance. In the meantime, it is necessary to integrate the high resolution energy into the magnetic field. In this study, we established a method for the realization of integrated magnetic sensor, 2-layer CMOS technology with 0.8μ m thickness and soft magnetic film formation. The results of the trial operation, extremely small, 10Hz, 6nT/√Hz, high resolution energy characteristics Signal processing method: high resolution energy detection, high resolution energy detection, high resolution, high resolution energy detection, high resolution, In practice, the 2-axis magnetic field is integrated into the magnetic field.±50μT for small magnetic field, 0.8% for nonlinear error and 4 ° for angular resolution. This is the first time I've ever seen one.

项目成果

S.Koga,A.Yamasawa,S.Kawahito,et al.: "Micro Fluxgate Magnetic Sensor Interface Circuits Using Delta-Sigma Modulation" Trans.IEE of Japan. 117E・2. 84-88 (1997)

S.Koga、A.Yamasawa、S.Kawahito 等人：“使用 Delta-Sigma 调制的微型磁通门磁传感器接口电路”Trans.IEE of Japan（1997 年）。

S.Choi, S.Kawahito et al.: "A planar fluxgate magnetic sensor for on-chip integration" Sensors & Materals. 9・4. 241-252 (1997)

S. Choi、S. Kawahito 等人：“用于片上集成的平面磁通门磁传感器”传感器与材料 9・4（1997 年）。

C.Maier,S.Kawahito et al.: "2D Magnetic Micro Fluxgate System with Digital Signal Output." Dig.Tech.Papers,Int.Solid-State Circuits Conf.130-131 (1999)

C.Maier、S.Kawahito 等人：“具有数字信号输出的 2D 磁微磁通门系统”。

S.Kawahito,S.Choi et al.: "A Delta-Sigma Sensor Interface Technique with Third-Order Noise Shaping and Its Application to Fluxgate Sensor System" Dig.Tech.Papers,10th Int.Conf.Solid-State Sensors and Actuators. 6月(発表予定). (1999)

S.Kawahito、S.Choi 等人：“采用三阶噪声整形的 Delta-Sigma 传感器接口技术及其在磁通门传感器系统中的应用”Dig.Tech.Papers，第 10 届国际会议固态传感器和执行器六月（待公布）（1999）。

S.Koga, A.Yamasawa, S.Kawahito et al.: "Micro fluxgate Magnetic Sensor Interface Circuits Using delta-Sigma Modulation" Trans.IEE of Japan. 117E・2. 84-88 (1997)

S.Koga、A.Yamasawa、S.Kawahito 等人：“使用 delta-Sigma 调制的微磁通门磁传感器接口电路”Trans.IEE of Japan（1997 年）。