高精度磁気センサ

　当社の「高精度磁気センサ」は、従来の開閉検知向け磁気センサに比べて、(1)精度が高く(2)検知範囲が広く(3)温度特性が安定していて(4)構造がシンプルであるという優れた特長を持ちます(表1)。精度が高く広範囲を検知できるということは、センサに相対する磁石の設計自由度が上がり、磁石の小形化といった最適化が容易となります。

　用いられている高精度磁気素子は、外部磁界の変動に応じて電気抵抗が変化するもので、当社が長年にわたり経験と実績を蓄積してきたHDD用磁気ヘッドにもその技術が応用されています。精度はもちろん、出力レベルも高い高精度磁気素子は、高感度領域まで幅広く高精度なセンサが設計できます。現在の動作磁界は2.0mT(ミリ・テスラ)ですが、潜在能力としては今以上に高感度のものも開発できる可能性に溢れています。

高精度磁気センサの特長(表1)

高精度	高精度磁気素子の採用により、広範囲を高精度に検知
レイアウト自由度	ピンポイントからワイドレンジまで検知範囲の制御が可能で、機器のレイアウトの自由度が高い
温度特性	-40℃〜85℃の範囲でHon値変動が8%と特性が安定
低消費電流	Ave. 2μAと低い
バリエーション	単極/双極、1値/2値出力、サイズで品種が豊富

　高精度磁気素子の特性を見てみると、3V印加時の出力の変化が200mV程度。これに対し、従来のセンサは30mVから60mV程度と小さいため、出力信号を増幅しないと信号がノイズに埋もれやすくなってしまいます。しかも、アンプ回路が必要となる分だけシステムは複雑になってしまいます。構成がシンプルで、かつ高精度という「高精度磁気センサ」の特長が注目される所以です。

　「高精度磁気センサ」と検知感度が同等の従来形センサを、同一形状の磁石を用いて感度領域比較をした場合、「高精度磁気センサ」は従来形センサに比べ検知範囲が広く(図1)、2倍以上の面積で検知が可能です。この検知範囲の広さが携帯電話など小形化が求められる機器において、センサと対応する磁石の設置場所を考える際に、自由度が確保できるという大きなメリットを持っています。

さらに、温度特性を比較した場合、「高精度磁気センサ」は25℃でのHon(オン動作磁界)でわずか8%の変化率であるのに対し、従来形センサはその2〜5倍と大きくなります。また、消費電流も小さく、3V印加時で従来形センサの平均消費電流が3.0〜6.0μA程度であるのに対し、「高精度磁気センサ」は2.0μAとなります。

　このように、様々な点で高い特性を持つ「高精度磁気センサ」は、数多くの制約の中で機器設計をしなければならない技術者の方々にとって大きな可能性を持ったセンサと言えます。

高精度磁気センサの検知範囲(図1)

　「高精度磁気センサ」には12の製品バラエティが用意されています。まず、パッケージには、外形2.1×2.1×0.75mmのSON (Small Outline Nonleaded)パッケージと、外形1.1×0.9×0.55mmと小形のMAP (Mold Array Package)の2種類があります。

　検知の極性と出力については、1方向の磁力線にだけ反応してオン/オフする「単極・1出力」、1方向とその逆方向の磁力線に反応し、どちらに対しても同じオン/オフ動作をする「双極・1出力」、1方向とその逆方向の磁力線に反応し、それぞれOut1とOut2にオン/オフ出力をする「双極・2出力」の3種類があります。
　これらに、それぞれ動作磁界Hon=2.0mT (Hoff=1.2mT)と動作磁界Hon=3.0mT (Hoff=2.2mT)の2タイプの動作磁界を組合わせて、合計12タイプを取揃えています(表2)。

　従来形センサには、磁力線の方向まで判別するのは不可能なタイプもあります。当社は、HDD用磁気ヘッドで長年培ったノウハウを活かして、豊富な製品バラエティを実現しています。 　

高精度磁気センサのバリエーション(表2)

項　目			品種
検知： 極性・出力	単極	1出力	○
	双極	1出力	○
		2出力(S or N判定)	○
パッケージ (W×L×T)	ラインアップ サイズ	SON	2.1×2.1×0.75mm
		MAP	1.1×0.9×0.55mm

　携帯電話に代表される最近の小形デジタル機器は、カメラのオートフォーカス用モータ、スピーカーなどに磁性体が多く使われています。当社は、これまでに様々なセンサを手がけ、多くのノウハウを蓄積しています。特に、磁気センサに関しては20年以上の開発経験があり、それをもとにした機器設計ノウハウも蓄積しています。そこで、希望されるお客様には、機器の設計情報から磁場のシミュレーションを行い、制約の多い機器設計の中で、「高精度磁気センサ」の最適配置を提案することも可能です。

　アルプス電気では今後、低電圧対応、小形化をさらに図った「高精度磁気センサ」を開発していく予定です。携帯電話、パソコン、情報機器、AV機器、情報家電、白物家電、自動車など、幅広い分野で可能性を広げる充実の「高精度磁気センサ」にご期待ください。


日経エレクトロニクス3/26号より

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高精度磁気センサの今後の開発計画ロードマップ(図2)