用于電流測(cè)量的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】用于電流測(cè)量的設(shè)備包括具有第一電流導(dǎo)體（3）的襯底（2）和具有第二電流導(dǎo)體（5）的電流傳感器（4）。電流傳感器（4）安裝在襯底（2）的第一電流導(dǎo)體（3）上方。第二電流導(dǎo)體（5）與附接的第一和第二終端引線（7，8）整體地形成，通過(guò)第一和第二終端引線（7，8），提供和排放要測(cè)量的電流。電流傳感器（4）還包括帶有安裝在面向襯底（2）的第二電流導(dǎo)體（5）側(cè)面的第二電流導(dǎo)體（5）上的磁場(chǎng)傳感器（11）的半導(dǎo)體芯片（10）。所述磁場(chǎng)傳感器（11）對(duì)平行于所述半導(dǎo)體芯片（10）的所述有效表面并垂直于所述第二電流導(dǎo)體（5）延伸的所述磁場(chǎng)的分量敏感。第二電流導(dǎo)體（5）在第一電流導(dǎo)體（3）上方并平行于第一電流導(dǎo)體（3）延伸。
【專利說(shuō)明】用于電流測(cè)量的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于電流測(cè)量的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 有許多配置和變體的電流導(dǎo)體可用。電流傳感器，例如從US7129691、 W02005026749、W02006130393和US2010156394已知，這樣的電流傳感器檢測(cè)由電流所生成 的磁場(chǎng)，被封包在常規(guī)1C外殼內(nèi)，并且要測(cè)量的電流所流經(jīng)的電流導(dǎo)體在其中被引導(dǎo)穿過(guò) 外殼。這樣的電流傳感器包含電流導(dǎo)體，該電流導(dǎo)體作為引線框架的一部分排列，引線框架 用于安裝和生產(chǎn)電氣終端，電流傳感器還包含安裝在引線框架上的半導(dǎo)體芯片，該芯片包 括至少一個(gè)磁場(chǎng)傳感器和對(duì)于其操作以及對(duì)于其輸出信號(hào)的處理所需的電子器件。
[0003] 此外，封入常規(guī)1C外殼內(nèi)的電流傳感器也是已知的，例如，從JP2003302428，這種 電流傳感器安裝在導(dǎo)電路徑上方的印刷電路板上并測(cè)量流過(guò)導(dǎo)電路徑的電流。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的用于電流測(cè)量的設(shè)備包括：
[0005] 具有第一電流導(dǎo)體的襯底，以及
[0006] 具有第二電流導(dǎo)體的電流傳感器，其中所述電流傳感器
[0007] 被封入1C外殼中并安裝在所述襯底上的所述第一電流導(dǎo)體上方，其中所述第二 電流導(dǎo)體與附接的第一和第二終端引線整體地形成，并且包括第三電氣終端引線和半導(dǎo)體 芯片，所述半導(dǎo)體芯片具有帶有磁場(chǎng)傳感器的有效表面和用于所述磁場(chǎng)傳感器的操作的電 子電路，所述半導(dǎo)體芯片安裝在所述第二電流導(dǎo)體上，其中
[0008] 所述第一和第二終端引線在所述外殼的第一側(cè)壁上從所述外殼伸出，并且與所述 第一側(cè)壁相對(duì)的所述外殼的側(cè)壁上的所述第三終端引線，朝所述襯底彎曲，
[0009] 所述半導(dǎo)體芯片安裝在面向所述襯底的所述第二電流導(dǎo)體的側(cè)面上，
[0010] 所述半導(dǎo)體芯片的電氣終端通過(guò)接合線連接到所述第三終端引線，
[0011] 所述磁場(chǎng)傳感器對(duì)平行于所述半導(dǎo)體芯片的所述有效表面并垂直于所述第二電 流導(dǎo)體延伸的所述磁場(chǎng)的分量敏感，
[0012] 所述第二電流導(dǎo)體在所述第一電流導(dǎo)體的上方并平行于所述第一電流導(dǎo)體延伸， 其中在操作中，要測(cè)量的第一電流流過(guò)所述第一電流導(dǎo)體，要測(cè)量的第二電流流過(guò)所述第 二電流導(dǎo)體。
[0013] 根據(jù)第一方面，要測(cè)量的第一電流和要測(cè)量的第二電流是相同電流，且第二電流 導(dǎo)體以這樣的方式電氣連接到第二終端引線，使得所述要測(cè)量的電流流過(guò)第一電流導(dǎo)體， 并且以相反方向流過(guò)第二電流導(dǎo)體。
[0014] 優(yōu)選地，襯底包括至少又一個(gè)電流導(dǎo)體，該電流導(dǎo)體以這樣的方式與所述第一電 流導(dǎo)體串聯(lián)連接，使得要測(cè)量的電流以相同方向流過(guò)所述第一電流導(dǎo)體和所述至少又一個(gè) 電流導(dǎo)體。
[0015] 根據(jù)第二方面，設(shè)備以這樣的方式配置，使得在操作中，要測(cè)量的第一電流以預(yù)定 方向流過(guò)所述第一電流導(dǎo)體，要測(cè)量的第二電流以相同方向流過(guò)所述第二電流導(dǎo)體，使得 由第一電流所生成的磁場(chǎng)和由第二電流所生成的磁場(chǎng)在磁場(chǎng)傳感器的位置指向相反的方 向，并且以這樣的方式彼此調(diào)節(jié)第一電流導(dǎo)體與磁場(chǎng)傳感器的寬度和距離和第二電流導(dǎo)體 與磁場(chǎng)傳感器的寬度和距離，使得如果兩個(gè)電流具有相同的強(qiáng)度，則在磁場(chǎng)傳感器的位置 處關(guān)于由第一電流所生成的磁場(chǎng)大小和由第二電流所生成的磁場(chǎng)大小一樣強(qiáng)。
[0016] 優(yōu)選地，磁屏蔽被附接到半導(dǎo)體芯片反面的第二電流導(dǎo)體的側(cè)面上。
[0017] 優(yōu)選地，磁場(chǎng)傳感器包括至少一個(gè)磁場(chǎng)集中器和至少一個(gè)霍爾元件，其中霍爾元 件是被布置在所述磁場(chǎng)集中器下方的所述磁場(chǎng)集中器的邊緣區(qū)域中的水平霍爾元件，或者 是被布置在與所述磁場(chǎng)集中器相鄰的所述磁場(chǎng)集中器的邊緣區(qū)域中的垂直霍爾元件。
[0018] 可另選地，磁場(chǎng)傳感器是AMR或GMR或磁通門傳感器。
[0019] 優(yōu)選地，在半導(dǎo)體芯片和電流傳感器的第二電流導(dǎo)體之間安置了陶瓷板，該陶瓷 板被用作電絕緣體。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，陶瓷板在所有四個(gè)側(cè)面伸出半導(dǎo)體芯片以外至少0. 1_。
[0021] 在另一個(gè)實(shí)施例中，陶瓷板在所有四個(gè)側(cè)面伸出半導(dǎo)體芯片以外至少0. 4_。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022] 附圖被納入本說(shuō)明書中并構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分，示出了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施例，用于與詳細(xì)描述一起，說(shuō)明本發(fā)明的原理和實(shí)現(xiàn)。附圖不是按比例繪制的。在附圖 中：
[0023] 圖1和2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于電流測(cè)量的設(shè)備的一實(shí)施例的截面和頂視圖，
[0024] 圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于電流測(cè)量的設(shè)備的進(jìn)一步的實(shí)施例的截面圖， 以及
[0025] 圖5示出了另外配備有磁屏蔽的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 圖1和2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于電流測(cè)量的設(shè)備1的一實(shí)施例的截面和頂視 圖。設(shè)備1包括具有第一電流導(dǎo)體3的襯底2和具有第二電流導(dǎo)體5的電流傳感器4。電 流傳感器4被封入1C外殼6中，例如，在S0IC-8或S0IC-16外殼中，并在第一電流導(dǎo)體3 上方安裝在襯底2上。電流傳感器4包括與附接的第一和第二電氣終端引線7和8整體地 形成的第二電流導(dǎo)體5,通過(guò)該第二電流導(dǎo)體提供并排放要測(cè)量的電流，和第三電氣終端引 線9,以及安裝在第二電流導(dǎo)體5上面向襯底2的側(cè)面的半導(dǎo)體芯片10。半導(dǎo)體芯片10具 有帶有磁場(chǎng)傳感器11的有效表面和用于磁場(chǎng)傳感器的操作的電子電路。第一和第二終端 引線7和8從外殼6的第一側(cè)壁12從外殼6中伸出，第三終端引線9從外殼6的與側(cè)壁12 相對(duì)的側(cè)壁13伸出，并朝襯底2彎曲。半導(dǎo)體芯片10的電氣終端通過(guò)接合線14連接到第 三終端引線9。電流傳感器4被對(duì)齊并以這樣的方式安裝在襯底2上，使得第一電流導(dǎo)體3 和第二電流導(dǎo)體5彼此平行地延伸，并彼此有一段距離地一個(gè)位于另一個(gè)上面。兩個(gè)電流 導(dǎo)體3和5以這樣的方式彼此電氣連接，使得兩個(gè)電流導(dǎo)體3和5中要測(cè)量的電流在相反 的方向流動(dòng)。磁場(chǎng)傳感器對(duì)磁場(chǎng)的平行于半導(dǎo)體芯片10的有效表面、并因此也平行于襯底 2的表面并垂直于兩個(gè)電流導(dǎo)體3和5而延伸的分量敏感。
[0027] 襯底2包括多個(gè)導(dǎo)電路徑，這些導(dǎo)電路徑被用來(lái)將要測(cè)量的電流導(dǎo)向電流傳感器 4并流過(guò)第一電流導(dǎo)體3,以給電流傳感器4提供電源，并將電流傳感器4的輸出信號(hào)導(dǎo)向 合適的位置。第一電流導(dǎo)體3是這樣的導(dǎo)電路徑15的一部分，導(dǎo)電路徑15另外以這樣的 方式形成，使得終端引線8與導(dǎo)電路徑15進(jìn)行接觸。要測(cè)量的電流通過(guò)導(dǎo)電路徑16導(dǎo)向 第一終端引線7,流過(guò)電流傳感器4中的第二電流導(dǎo)體5,然后通過(guò)終端引線8流到導(dǎo)電路 徑15,并流過(guò)第一電流導(dǎo)體3。當(dāng)電流流過(guò)第一電流導(dǎo)體3時(shí)在磁場(chǎng)傳感器的位置處產(chǎn)生的 磁場(chǎng)和當(dāng)電流流過(guò)第二電流導(dǎo)體5時(shí)在磁場(chǎng)傳感器的位置處產(chǎn)生的磁場(chǎng)以相同方向出現(xiàn)， 因此，相加。
[0028] 如附圖所示出的，磁場(chǎng)傳感器優(yōu)選地是從US5942895已知的磁場(chǎng)傳感器。這樣的 磁場(chǎng)傳感器包括被窄間隙分開的兩個(gè)磁場(chǎng)集中器17,以及布置于磁場(chǎng)集中器17的邊緣下 方在間隙兩側(cè)的兩個(gè)水平霍爾元件18 (或霍爾元件集群)，或布置于磁場(chǎng)集中器17之間的 間隙中的垂直霍爾元件。磁場(chǎng)傳感器也可以是AMR (各向異性磁阻傳感器)或GMR (巨型磁 阻傳感器）或磁通門傳感器或任何其他磁傳感器。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的用于電流測(cè)量的設(shè)備的特征在于，要測(cè)量的電流首先流過(guò)作為電流 傳感器的一部分的電流導(dǎo)體，其次流過(guò)布置于電流傳感器下方的電流導(dǎo)體，其中，兩個(gè)電流 導(dǎo)體彼此平行地延伸。如此，由要測(cè)量的電流所生成的磁場(chǎng)在磁場(chǎng)傳感器的位置處增大。
[0030] 也可以提供與第一電流導(dǎo)體3平行地延伸并與第一電流導(dǎo)體3相鄰地布置或布置 于第一電流導(dǎo)體3下方的至少又一個(gè)電流導(dǎo)體19。至少又一個(gè)電流導(dǎo)體19以這樣的方式 與所述第一電流導(dǎo)體3串聯(lián)連接，使得要測(cè)量的電流以相同方向流過(guò)所述第一電流導(dǎo)體3 和所述至少又一個(gè)電流導(dǎo)體19。此用途所需的連接以這樣的方式圍繞電流傳感器4引導(dǎo)， 使得它們?cè)诖艌?chǎng)傳感器的位置處不生成磁場(chǎng)，或只生成非常小的磁場(chǎng)。
[0031] 襯底2特別是印刷電路板。當(dāng)前，這樣的印刷電路板常常包括多個(gè)金屬鍍層平面。 在此情況下，在至少又一個(gè)金屬鍍層平面中提供又一個(gè)電流導(dǎo)體19是有用處的，該電流導(dǎo) 體19平行于第一電流導(dǎo)體3延伸。至少又一個(gè)電流導(dǎo)體19和第一電流導(dǎo)體3 -個(gè)接一個(gè) 地串聯(lián)連接，并通過(guò)導(dǎo)電路徑20以這樣的方式彼此連接，使得在第一電流導(dǎo)體3和在所有 進(jìn)一步的電流導(dǎo)體19中，要測(cè)量的電流以相同方向流動(dòng)。換言之，第一電流導(dǎo)體3和其他 又一個(gè)電流導(dǎo)體19形成線圈。在圖3中的截面圖中示出了這樣的用于電流測(cè)量的設(shè)備。
[0032] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的用于電流測(cè)量的設(shè)備1的截面圖，其中，陶瓷板21被布 置于半導(dǎo)體芯片10和電流傳感器4的第二電流導(dǎo)體5之間，該陶瓷板被用作電絕緣體。陶 瓷板21在所有四個(gè)側(cè)面伸出半導(dǎo)體芯片10以外至少0. 1_，優(yōu)選地，至少0. 4_。陶瓷板 21的厚度通常是0.4_或更多。這導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片10和第二電流導(dǎo)體5之間的高絕緣強(qiáng) 度。
[0033] 能夠可選地在第二電流導(dǎo)體5的與半導(dǎo)體芯片10相對(duì)的側(cè)面提供磁屏蔽22。在 附圖中示出了這樣的實(shí)施例。磁屏蔽22被用來(lái)屏蔽磁場(chǎng)傳感器11以防止平行于半導(dǎo)體芯 片10的有效表面、并因此也平行于襯底2的表面并垂直于兩個(gè)電流導(dǎo)體3和5而延伸的磁 場(chǎng)。屏蔽22可以集成在電流傳感器4的外殼6中，或者它可以是單獨(dú)的鐵磁組件。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的用于電流測(cè)量的設(shè)備1也能夠以修改的形式使用，以測(cè)量?jī)蓚€(gè)電流 的差。修改是，襯底2上的第一電流導(dǎo)體3和電流傳感器4的第二電流導(dǎo)體5彼此不電氣連 接。在操作中，要測(cè)量的第一電流以預(yù)定方向流過(guò)第一電流導(dǎo)體3,要測(cè)量的第二電流以相 同方向流過(guò)第二電流導(dǎo)體5。磁場(chǎng)傳感器11測(cè)量由第一電流所生成的磁場(chǎng)和由第二電流所 生成的磁場(chǎng)之間的差，因?yàn)檫@兩個(gè)磁場(chǎng)在磁場(chǎng)傳感器11的位置指向相反的方向。為了確保 兩個(gè)磁場(chǎng)的差也對(duì)應(yīng)于兩個(gè)電流的差，在兩個(gè)電流的強(qiáng)度相同的情況下，在磁場(chǎng)傳感器11 的位置處由第一電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)其大小必須與由第二電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小一樣強(qiáng)。 這可以以下列方式實(shí)現(xiàn)，取決于相應(yīng)的可能性，這些方式分別地應(yīng)用或組合地應(yīng)用：
[0035] -以這樣的方式將第一電流導(dǎo)體3布置于襯底2上或襯底2中，使得第一電流導(dǎo)體 3與磁場(chǎng)傳感器11的距離和第二電流導(dǎo)體5與磁場(chǎng)傳感器11的距離一樣大。兩個(gè)電流導(dǎo) 體3和5還具有相同寬度并彼此重疊。
[0036] -相互調(diào)整第一電流導(dǎo)體3的寬度和第一電流導(dǎo)體3與磁場(chǎng)傳感器11的距離，和 第二電流導(dǎo)體5的寬度和第二電流導(dǎo)體5與磁場(chǎng)傳感器11的距離。
[0037] 盡管示出并描述了本發(fā)明的實(shí)施例和應(yīng)用，對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的 是，在不偏離此處所公開的發(fā)明構(gòu)思的情況下，上文所提及的方案以外的很多修改也是可 以的。因此，本發(fā)明不受限制，而受所附權(quán)利要求書以及它們的等效內(nèi)容的精神的限制。
【權(quán)利要求】
1. 用于電流測(cè)量的設(shè)備，包括： 具有第一電流導(dǎo)體（3)的襯底（2)，以及 具有第二電流導(dǎo)體（5)的電流傳感器（4)，其中所述電流傳感器（4) 被封入1C外殼（6)中并安裝在所述襯底（2)上的所述第一電流導(dǎo)體（3)上方，其中所 述第二電流導(dǎo)體（5)與附接的第一和第二終端引線（7,8)整體地形成，并包括第三電氣終 端引線（9)和半導(dǎo)體芯片（10)，所述半導(dǎo)體芯片（10)具有帶有磁場(chǎng)傳感器（11)的有效表面 和用于所述磁場(chǎng)傳感器（11)的操作的電子電路，所述半導(dǎo)體芯片（10)安裝在所述第二電 流導(dǎo)體（5)上，其中 所述第一和第二終端引線（7,8)在所述外殼（6)的第一側(cè)壁（12)上從所述外殼（6)伸 出，與所述第一側(cè)壁（12)相對(duì)的所述外殼（6)的側(cè)壁（13)上的所述第三終端引線（9)，朝所 述襯底（2)彎曲， 所述半導(dǎo)體芯片（10)安裝在面向所述襯底（2)的所述第二電流導(dǎo)體（5)的側(cè)面上， 半導(dǎo)體芯片（10)的電氣終端通過(guò)接合線（14)連接到所述第三終端引線（9)， 所述磁場(chǎng)傳感器（11)對(duì)平行于所述半導(dǎo)體芯片（10)的所述有效表面并垂直于所述第 二電流導(dǎo)體（5)延伸的所述磁場(chǎng)的分量敏感， 所述第二電流導(dǎo)體（5)在所述第一電流導(dǎo)體（3)的上方并平行于所述第一電流導(dǎo)體 (3)延伸，其中在操作中，要測(cè)量的第一電流流過(guò)所述第一電流導(dǎo)體（3)，以及要測(cè)量的第二 電流流過(guò)所述第二電流導(dǎo)體（5 )。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中要測(cè)量的第一電流和要測(cè)量的第二電流是相同電 流，并且其中第二電流導(dǎo)體（5)以這樣的方式電氣連接到第二終端引線（8)，使得所述要測(cè) 量的電流流過(guò)第一電流導(dǎo)體（3)，并且以相反方向流過(guò)第二電流導(dǎo)體（5)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述襯底（2)包括至少又一個(gè)電流導(dǎo)體（19)，該電 流導(dǎo)體（19)以這樣的方式與所述第一電流導(dǎo)體（3)串聯(lián)連接，使得要測(cè)量的電流以相同方 向流過(guò)所述第一電流導(dǎo)體（3)和所述至少又一個(gè)電流導(dǎo)體（19)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備以這樣的方式配置，使得在操作中，要測(cè) 量的所述第一電流以預(yù)定方向流過(guò)所述第一電流導(dǎo)體（3)，以及要測(cè)量的第二電流以相同 方向流過(guò)所述第二電流導(dǎo)體（5)，使得由第一電流所生成的磁場(chǎng)和由第二電流所生成的磁 場(chǎng)在磁場(chǎng)傳感器（11)的位置指向相反的方向，并且以這樣的方式彼此調(diào)節(jié)第一電流導(dǎo)體 (3)與磁場(chǎng)傳感器（11)的寬度和距離和第二電流導(dǎo)體（5)與磁場(chǎng)傳感器（11)的寬度和距 離，使得如果兩個(gè)電流具有相同的強(qiáng)度，則在磁場(chǎng)傳感器（11)的位置處關(guān)于由第一電流所 生成的磁場(chǎng)大小和由第二電流所生成的磁場(chǎng)大小一樣強(qiáng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，磁屏蔽（22)被附接到所述 第二電流導(dǎo)體（5)的與半導(dǎo)體芯片（10)相對(duì)的側(cè)面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述磁場(chǎng)傳感器包括至少一 個(gè)磁場(chǎng)集中器（17)和至少一個(gè)霍爾元件（18)，其中所述霍爾元件（18)是被布置在所述磁 場(chǎng)集中器（17)下方的所述磁場(chǎng)集中器（17)的邊緣區(qū)域中的水平霍爾元件，或者是被布置 在與所述磁場(chǎng)集中器（17)相鄰的所述磁場(chǎng)集中器（17)的邊緣區(qū)域中的垂直霍爾元件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述磁場(chǎng)傳感器（11)是AMR 或GMR或磁通門傳感器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，陶瓷板（21)被布置在所述 半導(dǎo)體芯片（10)和所述電流傳感器（4)的所述第二電流導(dǎo)體（5)之間。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述陶瓷板（21)在所有四個(gè)側(cè)面伸出所述半導(dǎo)體 芯片（10)以外至少0· 1mm。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述陶瓷板（21)在所有四個(gè)側(cè)面伸出所述半導(dǎo) 體芯片（10)以外至少0. 4mm。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK104142416SQ201410133683
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月7日
【發(fā)明者】羅伯特·拉茲, M·阿克曼, 陳健 申請(qǐng)人:邁來(lái)芯科技有限公司