磁电流传感器
阅读：904发布：2020-05-11
专利汇可以提供磁电流传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种 电流 传感器 和电流感测方法。所述电流传感器包括：传感器芯片(10)，具有第一芯片表面(11)、第二芯片表面(12)和至少一个传感器元件(30)；以及壳体(20)，具有邻接所述第二芯片表面(12)的第一壳体表面(21)和与所述第一壳体表面(21)间隔开并且通过所述壳体(20)的间隔体部分(23)与所述第一壳体表面(21)分开的第二壳体表面(22)。所述第二壳体表面(22)被配置为安装在导体(50)上并且是电绝缘的。，下面是磁电流传感器专利的具体信息内容。
1.一种电流传感器，包括：
传感器芯片(10)，包括第一芯片表面(11)、第二芯片表面(12)和至少一个传感器元件(30)；
壳体(20)，包括邻接所述第二芯片表面(12)的第一壳体表面(21)和与所述第一壳体表面(21)间隔开并且通过所述壳体(20)的间隔体部分(23)与所述第一壳体表面(21)分开的第二壳体表面(22)，
其中，所述第二壳体表面(22)被配置为安装在导体(50)上并且是电绝缘的。
2.如权利要求1所述的电流传感器，
其中，所述壳体(20)包括模制化合物。
3.如权利要求1或2所述的电流传感器，
其中，所述第二芯片表面(12)是导电的。
4.如权利要求3所述的电流传感器，其中，所述第二芯片表面(12)由金属层形成。
5.如权利要求3所述的电流传感器，其中，所述第二芯片表面由掺杂半导体层形成。
6.如权利要求3至5中任一项所述的电流传感器，还包括：
环形导体(42)，形成在所述第一芯片表面(10)之上或中，并且电连接到所述第二芯片表面(41)。
7.如前述权利要求中任一项所述的电流传感器，
其中，所述至少一个传感器元件(30)包括在所述第一芯片表面(11)中的至少一个接触焊盘(31)。
8.如权利要求6和权利要求7所述的电流传感器，还包括：
电连接到所述环形导体(42)的另一个接触部。
9.如前述权利要求中任一项所述的电流传感器，
其中，所述至少一个传感器元件(30)选自以下构成的组：
各向异性磁阻(AMR)传感器；
庞磁阻(CMR)传感器；
非凡磁阻(EMR)传感器；
巨磁阻(GMR)传感器；
隧道磁阻(TMR)传感器；或
霍尔传感器。
10.如前述权利要求中的任一项所述的电流传感器，
其中，所述传感器芯片(10)包括至少两个传感器元件(30 1，30 2)。
11.如前述权利要求中任一项所述的电流传感器，
其中，所述传感器芯片在所述第一表面(11)处未被所述壳体(20)覆盖。
12.如权利要求11所述的电流传感器，还包括：
在所述第一芯片表面(11)之上的保护层(72)。
13.一种方法，包括：
将电流传感器(1)安装到导体(50)上，
其中，所述电流传感器包括：
传感器芯片(10)，包括第一芯片表面(11)、第二芯片表面(12)和至少一个传感器元件(30)；
壳体(20)，包括邻接所述第二芯片表面(12)的第一壳体表面(21)和与所述第一壳体表面(21)间隔开并且通过所述壳体(20)的间隔体部分(23)与所述第一壳体表面(21)分开的第二壳体表面(22)，
并且其中，将所述电流传感器(1)安装到所述导体(50)上包括：
将所述第二壳体表面(22)安装到所述导体(50)上。
14.如权利要求13所述的方法，
其中，将所述第二壳体表面(22)安装到所述导体(50)上包括将所述第二壳体表面(22)胶合到所述导体(50)。
15.如权利要求13和14中任一项所述的方法，
其中，所述导体(50)包括U形部分，所述U形部分具有基本平行的第一腿(51)和第二腿(52)，并且
其中，安装所述第二壳体表面(22)到所述导体(50)上包括将所述第二壳体表面(22)安装到所述第一腿(51)和所述第二腿(52)上。
16.如权利要求13至15中任一项所述的方法，
其中，所述传感器芯片(10)在所述第一芯片表面(11)处未被所述壳体(20)覆盖，其中，所述传感器芯片(10)的所述第一芯片表面(11)包括至少一个接触焊盘(31)，并且
其中，所述方法还包括：
在将所述电流传感器(1)安装到所述导体(50)上之后，将连接器(71)连接到所述至少一个接触焊盘(31)。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述连接器是结合线和扁平导体中的一种。
18.如权利要求16和17中任一项所述的方法，还包括：
在将所述连接器连接到所述至少一个接触焊盘(31)之后，在所述第一芯片表面(11)上形成保护层(71)。
磁电流传感器
技术领域
[0001] 本公开总体涉及磁电流传感器。
背景技术
[0002] 磁电流传感器是电流传感器，其被配置为通过感测和测量由电流引起 的磁场来间接测量流过导体的电流。对于流过电感器的任何给定电流，由 电流传感器感测的磁场的场强取决于电流传感器和导体之间的距离，其中 场强随着距离的增大而减小。
[0003] 因此存在对允许精确和容易地调整电流传感器的传感器元件和导体之 间的距离的磁电流传感器的需要。发明内容
[0004] 一个示例涉及电流传感器。电流传感器包括具有第一芯片表面、第二 芯片表面和至少一个传感器元件的传感器芯片。电流传感器还包括壳体， 壳体具有邻接第二芯片表面的第一壳体表面和与第一壳体表面间隔开并且 通过壳体的间隔体部分与第一壳体表面分开的第二壳体表面，其中，第二 壳体表面被配置为安装在导体上并且是电绝缘的。附图说明
[0005] 以下参考图示来解释示例。图示用于说明某些原理，使得仅说明了理 解这些原理所必需的方面。图示不是按比例绘制的。在图示中，相同的附 图标记表示相似的特征。
[0006] 图1A-1C示出了根据一个示例的电流传感器的不同视图；
[0007] 图2示出了根据另一示例的电流传感器的垂直横截面视图；
[0008] 图3示出了根据另一示例的电流传感器的垂直横截面视图；
[0009] 图4A-4C示出了图3中所示类型的电流传感器的壳体表面的不同示例；
[0010] 图5示出了根据一个示例的传感器芯片的垂直横截面视图；
[0011] 图6示出了根据一个示例的传感器芯片的顶视图；
[0012] 图7示出了包括两个传感器的传感器芯片的顶视图；
[0013] 图8示出了包括四个传感器的传感器芯片的顶视图；
[0014] 图9示出了图8中示出的类型的电流传感器的电路图；
[0015] 图10示出了包括导体和安装在导体上的电流传感器的布置的垂直横截 面视图；
[0016] 图11示出了根据一个示例的图10中示出的类型的布置的顶视图；
[0017] 图12示出了具有导体与安装在导体上并在图3中示出的类型的电流传 感器的布置；
[0018] 图13A示出了包括U形导体和安装在导体上的电流传感器的布置的顶 视图；
[0019] 图13B示出了图13A中所示类型的电流传感器的电路图；
[0020] 图14A-14B说明了在将电流传感器安装到导体上之后的另外的方法步 骤；
[0022] 图16A-16B说明了包括功率半导体器件和电流传感器的布置的另一示 例。
具体实施方式
[0023] 在下面的详细描述中，参考了所附图示。图示形成说明书的部分，并 且出于说明的目的，示出了如何使用和实施本发明的示例。应当理解，除 非另外特别注明，否则本文描述的各种实施例的特征可以彼此组合。
[0024] 图1A至图1C分别示出了根据一个示例的电流传感器1的垂直横截面 视图、第一顶视图、以及第二顶视图。电流传感器1包括具有第一芯片表 面11、第二芯片表面12和至少一个传感器元件30的传感器芯片10。根据 一个示例，传感器元件30是磁传感器元件，使得电流传感器1也可以称为 磁电流传感器。
[0025] 参考图1A-1C，电流传感器1还包括壳体20，壳体20具有邻接传感器 芯片10的第二芯片表面12的第一壳体表面21并具有第二壳体表面22。第 二壳体表面22与第一壳体表面21间隔开并且通过壳体20的间隔体部分23 与第一壳体表面21分开。第二壳体表面22被配置为安装在导体(图1A至 1C中未说明)上并且是电绝缘。参考图1C，其示出了第二壳体表面
22的 顶视图，第二壳体表面22可以完全由电绝缘材料形成，并且可以设计成使 得它不包括任何导电接触表面(接触焊盘)。
22的 顶视图，第二壳体表面22可以完全由电绝缘材料形成，并且可以设计成使 得它不包括任何导电接触表面(接触焊盘)。
[0027] 根据一个示例，至少一个传感器元件30被配置为检测与流过导体的电 流相关联的磁场，电流传感器1的第二壳体表面22可以安装在该导体上， 其中，间隔体部分23提供了导体和传感器芯片10之间的电流隔离(galvanic isolation)。传感器元件30所处位置处的磁场的场强取决于通过导体的电流 的电流电平以及传感器元件30和导体之间的距离。在图1A中示出的电流 传感器中，该距离由以下二者给出：(a)传感器元件30和第二壳体表面22 之间的距离；以及(b)第二壳体表面22与导体之间的距离。
[0028] (a)传感器元件30和第二壳体表面22之间的距离如下给出：(i)传感器 元件30和第二芯片表面12之间的距离；以及(ii)第一壳体表面21和第 二壳体表面22之间的距离d23，其中该距离d23等于间隔体部分23在正交 于第二壳体表面22的方向上的尺寸。(i)传感器元件30和第二芯片表面 12之间的距离由传感器芯片10的设计给出并且被很好地限定。(ii)第一和 第二壳体表面21、22之间的距离d23也被很好地限定并且取决于壳体20 的设计。
[0029] (b)第二壳体表面22和导体之间的距离或者通过将电流传感器安装到导 体上的过程很好地限定，或者可以被忽略。
[0030] 根据一个示例，壳体20被设计成使得第一和第二壳体表面21、22之 间的距离在30(微米)μm和4毫米(mm)之间，特别是在100μm和2mm 之间或者在200微米和1毫米之间。
[0031] 综上所述，在图1A至图1C中示出的类型的电流传感器1中，传感器 元件30和导体之间的距离被很好地限定且是已知的，使得由传感器元件30 感测的磁场的场强可以被认为仅取决于通过导体的电流的电流电平。
[0032] 在图1A-1C中示出的类型的电流传感器中，第一和第二壳体表面21、 22之间的距离d23可以通过壳体20的设计而改变。也就是说，同一类型的 传感器芯片可以嵌入不同类型的壳体20中，其中壳体在第一和第二壳体表 面21、22之间的距离d23中彼此不同。根据另一示例，仅生产在第一和第 二壳体表面21、22之间具有一个距离d23的一种类型的壳体20，并通过将 间隔体部分23减薄至期望厚度来调节距离d23。间隔体部分23的“厚度” 是第一和第二壳体表面21、22之间的距离。间隔体部分23的减薄可以包 括任何种类的研磨工艺，诸如抛光工艺、碾磨工艺等。
[0033] 参考上文，传感器元件30和第二芯片表面12之间的距离由传感器芯 片10的设计给出。然而，该距离的变化也可能发生，因为传感器芯片10 的厚度可能会因制造公差而变化。通过适当地调节第一和第二壳体表面12、 22之间的距离d23，即通过适当地调节间隔体部分23的厚度，可以补偿芯 片厚度的该变化。因此，芯片厚度的变化不会影响传感器元件30和第二壳 体表面22之间的距离。
[0034] 至少一个传感器元件30可以是任何类型的传感器元件，其被配置为感 测磁场并输出表示所感测的磁场的场强的信号。该至少一个传感器元件30 的示例包括但不限于：各向异性磁阻(AMR)传感器；庞磁阻(CMR，Colossal Magneto-Resistive)传感器；非凡磁阻(EMR，Extraordinary Magneto-Resistive) 传感器；巨磁阻(GMR，Giant Magneto-Resistive)传感器；隧道磁阻(TMR) 传感器；或霍尔传感器。前述类型的磁阻传感器也称为xMR传感器。xMR 传感器可以实现为薄膜传感器，其可以形成在传感器芯片10之上或中。在 图1A和1B中仅示意性地说明了该至少一个传感器元件30。除了对磁场敏 感的结构之外，传感器元件30还包括两个或更多个接触焊盘，接触焊盘被 配置为向传感器元件30提供电源并输出表示所感测的磁场的信号。然而， 未在图1A和1B中说明该接触焊盘。
[0035] 传感器芯片10还包括半导体本体13。根据一个示例，半导体本体13 是单晶半导体本体。根据一个示例，半导体本体13包括单晶硅(Si)或单 晶碳化硅(SiC)。半导体本体13用作用于至少一个传感器元件30的载体。 可选地，在半导体本体13中可以包括附加的电功能，例如集成电路，其例 如可以被配置为处理由传感器元件30传递的信号。
[0036] 参考图1A和1B，壳体20可被生产为使得其不覆盖所述第一芯片表面 11。壳体20可包括框架部分24，框架部分24侧向包围传感器芯片10，使 得壳体20邻接传感器芯片10的五个表面：第二芯片表面12(也可以称为 底表面)和邻接第二芯片表面12的四个垂直表面，但是壳体不邻接第一芯 片表面11。
[0037] 参考图1A，壳体20的框架部分24和第一芯片表面11可以基本上形 成平坦的表面。根据图2中示出的另一示例，框架部分24在电流传感器的 垂直方向上延伸超出第一芯片表面11。电流传感器的“垂直方向”是正交 于第一和第二芯片表面11、12以及第一和第二壳体表面21、22的方向。
[0038] 图3示出了根据另一示例的电流传感器1的垂直横截面视图。在该示 例中，壳体20包括从第二壳体表面22突出的至少一个间隔体25。至少一 个间隔体25是壳体20的部分并且可以包括与壳体20的其余部分相同类型 的材料，诸如环氧基树脂。在图4A至4C中说明了至少一个间隔体25的不 同示例。根据一个示例，至少一个间隔体25被设计成使得其高度(在正交 于第二壳体表面22的方向上的尺寸)在5微米(μm)和200微米(μm) 之间，特别是在10μm和100μm之间。
[0039] 根据图4A中示出的一个示例，至少一个间隔体25包括多个间隔体25， 该多个间隔体25彼此间隔开地布置。仅出于说明的目的，图4A中示出的 每一个间隔体25具有矩形横截面。也可以实现任何其他类型的横截面，诸 如例如椭圆形横截面或多边形横截面。根据图4B中示出的另一示例，至少 一个间隔体25包括彼此间隔开的两个细长的间隔体。图4A和4B中示出的 布置仅代表许多不同示例中的两个；不言而喻，图4A和4B中示出的间隔 体也可以布置在第二壳体表面22的其它区域中。根据图4C中示出的另一 个示例，壳体20包括一个环形的间隔体25。当然，不同类型的间隔体25 可以组合在一个壳体中。
[0040] 在图3中示出的电流传感器1的类型中，至少一个间隔体25可以与导 体接触，使得至少一个间隔体25在导体和第二壳体表面22的没有布置间 隔体25那些部分之间限定空间。该空间可以填充有诸如胶的安装材料，以 将第二壳体表面22安装到导体上。归因于间隔体25，导体和间隔体部分 23之间，以及因此在传感器元件30和导体之间，的距离被很好地限定。
[0041] 图5更详细地示出了传感器芯片10的一个示例的垂直横截面视图。在 该示例中，传感器芯片10包括形成第二芯片表面12的导电层41。根据一 个示例，该导电层41是形成在传感器芯片10的半导体本体13上的金属层。 根据另一示例，导电层41是传感器芯片13的部分，并且是高掺杂的单晶 半导体层。根据一个示例，该高掺杂半导体层的掺杂浓度高于-31E19cm 。
[0042] 参考图6，其示出了第一芯片表面11的顶视图，传感器芯片10还可以 包括导电环42，其横向围绕传感器芯片10的其中集成了至少一个传感器元 件30的区域。导电环可以形成在半导体本体13的表面之上或形成在形成 在传感器芯片10(半导体本体13)的表面11中的沟槽中。根据一个示例， 导电环42包括金属，诸如例如铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、银(Ag)或 钨(W)。根据另一示例，导电环42包括高度掺杂的晶体半导体材料，诸 如多晶硅。
[0043] 根据一个示例，传感器芯片10包括图5中示出的导电层41和图6中 示出的导电环42，其中层41和环42彼此电连接。根据一个示例，环42和 层41通过从环42延伸穿过传感器芯片10到达导电层41的至少一个导电 过孔电连接。导电层41有助于避免或至少减小传感器元件和导体的电容耦 合。
[0044] 参考上文，传感器芯片10包括至少一个传感器元件，其中，在本文先 前解释的示例中，仅示出了一个传感器芯片30。根据图7中示出的一个示 例，两个传感器元件301、302集成于传感器芯片10中不同的位置处。根 据图8中示出的另一示例，四个传感器元件301、302、303、304集成于传 感器芯片10中不同的位置处。
[0045] 根据另一示例(图中未示出)，在具有四个传感器元件的配置中，两个 传感器元件可以一个放置在另一个上。例如，在如图7中示出的配置中， 代替第一传感器元件301，两个传感器元件(诸如图8中示出的传感器元件 301和304)可以一个堆叠在另一个以上，并且代替第二传感器元件302， 可以将两个传感器元件(诸如图8中示出的传感器元件302和303)一个堆 叠在另一个以上。
[0046] 根据一个示例，图8中示出的四个传感器芯片301-304中的每一个是 磁阻传感器元件，并且这些传感器元件连接以形成传感器桥。图9中说明 了这种传感器桥的电路图。在图9中，四个传感器元件301-304中的每一 个由可变电阻器表示。传感器桥包括两个串联电路，每一个串联电路包括 两个传感器，其中这些串联电路中的每一个连接在第一供应节点34和第二 供应节点35之间。这些供应节点34、35被配置为接收在第一供应电位 VDD和第二供应电位VSS之间可用的供应电压。两个串联电路中的第一串 联电路的抽头形成第一输出节点36，并且两个串联电路中的第二串联电路 的抽头形成传感器桥的第二输出节点37。
[0047] 传感器芯片301-304中的每一个在供应节点34、35中的相应一个与抽 头36、37中的相应一个之间形成电阻器，其中该电阻器的电阻取决于由相 应的传感器芯片301-304感测的磁场的大小。根据一个示例，形成一个串 联电路的两个传感器芯片具有相反的电阻特性，使得当磁场的大小增大时， 这些传感器芯片中的一个的电阻增大并且另一个传感器芯片的电阻减小。 此外，根据一个示例，连接到相同供应节点34、35的两个传感器芯片具有 不同的电阻特性。
[0048] 出于说明的目的，假设连接在第一供应节点34和串联电路中的第一串 联电路的抽头36之间的第一传感器元件301和连接在第二供应节点35和 串联电路中的第二串联电路的抽头37之间的第三传感器元件303具有相同 的电阻特性，使得电阻随着具有给定取向的磁场的大小的增大而增大，并 且使得电阻随着具有相反取向的磁场的大小的增大而减小。根据一个示例， 第一和第三传感元件301、303是使得，当具有如图8和9中示出的取向的 磁场的大小增大时，它们的相应的电阻增大，并且当具有与图8和9中示 出的取向相反的取向的磁场的大小增大时，它们相应的电阻减小。此外， 假设连接在第一供应节点34和第二串联电路的抽头37之间的第二传感器 元件302和连接在第二供应节点35和第一串联电路的抽头36之间的第四 传感器元件304具有相同的电阻特性，使得电阻随着具有给定取向的磁场 的大小的增大而减小，并且电阻随着具有相反取向的磁场的大小增大而增 大。根据一个示例中，第二和第四传感器元件302、304是使得，当具有如 图8和9中示出的取向的磁场的大小增大时，它们相应的电阻减小，并且 当具有与图8和9中示出的取向相反的取向的磁场的大小增大时，它们相 应的电阻增大。当由传感器芯片301-304感测的磁场的大小为零时，第一 抽头36和第二抽头37之间的电压VSENSE具有可以为零或不同于零的静态 电平。此外，当电场的大小不同于零时，电压VSENSE具有偏离静态电平的 电压电平，其中该电压电平和静态电平之间的差的符号取决于磁场的取向， 并且差的大小取决于磁场的大小。磁场的取向取决于引起磁场的电流的方 向，并且电场的大小取决于电流的电流电平。因此，感测电压VSENSE的电 压电平与静态电平的偏差表示引起磁场的电流。
[0049] 图10示出了包括导体50和安装在导体50上的电流传感器1的布置的 垂直横截面视图。电流传感器1是本文前面解释的类型中的任何类型的电 流传感器，其中，在图10中仅说明了壳体20和传感器芯片10；在图10中 未示出集成在传感器芯片10中的至少一个传感器元件。参考图10，电流传 感器1安装在导体50上，其中壳体20的第二壳体表面22安装在导体50 上。在该示例中，将壳体20安装到导体50上包括使用胶61将壳体20胶 合到导体50。导体50的其上安装有电流传感器1的部分的顶视图示于图 11中。在图11中示出的示例中，导体50在正交于电流流动方向的方向上 比电流传感器20的壳体宽。然而，这只是一个示例。根据另一示例，电流 传感器的壳体比导体50宽。“电流流动方向”是电流流过导体50的方向。 该电流流动方向在图11中由标有“I”的箭头表示。
[0050] 该导体50可以是任何种类的导体，特别是，任何种类的扁平导体。导 体50的示例包括但不限于：PCB(印刷电路板)的迹线；DCB(直接铜键 合)基底的导体；连接到功率半导体器件的接触焊盘的接触夹等。
[0051] 在图10中说明的示例中，导体50和第二壳体表面22之间的距离由胶 61的厚度限定。根据一个示例，胶的厚度在5(微米)μm和200微米(μm) 之间，特别是在10μm和100μm之间，的范围中。胶的厚度有助于导体50 和传感器元件30之间的距离，因此胶61的厚度的公差将有助于导体50和 传感器元件30之间的距离的公差。根据一个示例。为了提供导体50和传 感器元件30之间的距离的低绝对公差，选择胶61的(标称)厚度，使得 其小于间隔体部分23的厚度d23的50％、25％、10％、5％、或甚至1％。
[0052] 图12示出了根据另一示例的图10中示出的类型的布置。在该示例中， 电流传感器1在第二表面22处包括至少一个间隔体25。在该示例中，该至 少一个间隔体25邻接导体并且导体50与第二壳体表面22的其余部分之间 的空间填充有胶61。在该示例中，胶61将壳体
20连接到导体50，并且第 二壳体表面22和导体50之间的距离由至少一个间隔体25限定。
20连接到导体50，并且第 二壳体表面22和导体50之间的距离由至少一个间隔体25限定。
[0053] 图13A示出了根据另一例的具有导体50和电流传感器1的布置。在该 示例中，导体50是U形的并且包括由间隙53分开的两个腿51、52。电流 传感器1安装在第一腿51和第二腿
52上并桥接间隙53。根据一个示例。 电流传感器1安装在第一和第二腿51、52上，使得它与连接第一和第二腿 51、52的导体部分54间隔开。根据一个示例，电流传感器1包括彼此间隔 开的至少两个传感器元件301、302。根据一个示例，电流传感器1安装在 导体50上，使得至少两个传感器元件301、302中的第一传感器元件301位于两个腿51、52中的第一腿51以上，并且至少两个传感器元件301、302中的第二传感器元件302位于两个腿51、52中的第二腿52以上。
流过导 体50的电流I在第一腿51和第二腿52中相对于电流传感器1具有的相反 电流方向，使得由流过第一腿51的电流引起的磁场腿51和由流过第二腿 52的电流引起的磁场具有相反的符号。根据一个示例，从由主要感测由第 二腿52中的电流引起的磁场的第二传感器元件302生成的信号中减去由主 要感测由第一腿51中的电流引起的磁场的第一传感器元件
301生成的信号。 以此方式，获得了传感器信号，其具有的大小大约是由单个的传感器元件
301、302生成的传感器信号的大小的两倍。此外，由第一传感器元件301和第二传感器元件
302两者感测的寄生磁场不影响通过减去传感器信号而 获得的信号。
52上并桥接间隙53。根据一个示例。 电流传感器1安装在第一和第二腿51、52上，使得它与连接第一和第二腿 51、52的导体部分54间隔开。根据一个示例，电流传感器1包括彼此间隔 开的至少两个传感器元件301、302。根据一个示例，电流传感器1安装在 导体50上，使得至少两个传感器元件301、302中的第一传感器元件301位于两个腿51、52中的第一腿51以上，并且至少两个传感器元件301、302中的第二传感器元件302位于两个腿51、52中的第二腿52以上。
流过导 体50的电流I在第一腿51和第二腿52中相对于电流传感器1具有的相反 电流方向，使得由流过第一腿51的电流引起的磁场腿51和由流过第二腿 52的电流引起的磁场具有相反的符号。根据一个示例，从由主要感测由第 二腿52中的电流引起的磁场的第二传感器元件302生成的信号中减去由主 要感测由第一腿51中的电流引起的磁场的第一传感器元件
301生成的信号。 以此方式，获得了传感器信号，其具有的大小大约是由单个的传感器元件
301、302生成的传感器信号的大小的两倍。此外，由第一传感器元件301和第二传感器元件
302两者感测的寄生磁场不影响通过减去传感器信号而 获得的信号。
[0054] 在图13A中说明的示例中，第一和第二腿51、52中的每一个腿在正交 于电流流动方向的方向上从传感器1突出。然而，这只是一个示例。根据 另一示例(图13A中以虚线说明)，电流传感器1在正交于电流流动方向的 方向上延伸超过第一和第二腿51、52中的每一个腿。
[0055] 此外，在图13A中说明的示例中，电流传感器1包括两个传感器元件 301、302(以实线说明)。然而，这只是一个示例。根据另一示例(图13A 中以虚线说明)，电流传感器1包括四个传感元件301-304，其中，这些传 感元件301-304中的两个301、304位于第一腿51以上且传感元件301-304中的两个302、303位于第二腿52以上。在图13A中说明的示例中，位于 同一腿以上的两个传感器元件彼此间隔开地布置。也就是说，位于第一腿51以上的第一传感器元件301和第四传感器元件304彼此间隔开，并且位 于第二腿52以上的第二传感器元件302和第三传感器元件303彼此间隔开。 然而，这只是一个示例。根据另一示例(未示出)，位于第一腿51以上的 两个传感器元件301和304可以在第一腿51以上一个堆叠在另一个以上， 并且布置在第二腿52上的两个传感器元件302和303可以在第二腿51以 上一个堆叠在另一个以上。
[0056] 在具有如图13A中说明的四个传感器元件301-304(或具有堆叠的传 感器元件)的电流传感器中，四个传感器元件可以如图13B中说明地连接。 图13B示出了电流传感器的等效电路图，其中，每一个传感器元件301-304由可变电阻器表示。图13B示出的电路图非常类似于图8中示出的电路图。 参考图13A和13B，位于第一腿51以上的第一和第四传感器元件301、304形成连接在第一供应节点34和第二供应节点35之间并具有第一抽头36的 第一串联电路，并且形成于第二腿52以上的第二和第三传感器元件302、 303形成连接在第一供应节点34和第二供应节点35之间并具有第二抽头 37的第二串联电路。根据一个示例，形成一个串联电路的两个传感器元件 具有不同的电阻特性并且连接到相同的供应节点的传感器元件具有相同的 电阻特性。也就是说，第一和第二传感器元件301、302具有相同的电阻特 性，使得它们的电阻随着具有第一取向的磁场的大小的增大而增大，并且 使得电阻随着具有与第一取向相反的第二取向的磁场的大小的增大而减小， 并且第三和第四传感器元件
303、304具有相同的电阻特性，使得它们的电 阻随着具有第一取向的磁场的大小的增大而减小，并且使得电阻随着具有 与第一取向相反的第二取向的磁场的大小的增大而增大。
303、304具有相同的电阻特性，使得它们的电 阻随着具有第一取向的磁场的大小的增大而减小，并且使得电阻随着具有 与第一取向相反的第二取向的磁场的大小的增大而增大。
[0057] 当电流流过图13A中说明的U形导体50时，发生在平行于传感器芯 片10的第一表面11的平面中在第一腿51以上具有第一场分量且在第二腿 52以上具有第二场分量的磁场，其中第一和第二场分量具有相反的取向。 类似于图9中说明的示例，第一抽头36和第二抽头37之间的感测电压 VSENSE具有静态电平。在如图13A和13B中示出的拓扑中，该静态电平广 泛地独立于由传感器301-304中的每一个感测的(均匀)磁场，因为这样 的磁场在第一和第二抽头36、37处引起电势的等效变化。因此，这种拓扑 对于共模干扰是鲁棒的。然而，导致在第一和第二腿51、52以上具有不同 取向的磁场分量的通过导体50的电流导致感测电压VSENSE的电平与静态电 平的偏差，使得感测电压电平VSENSE与静态电平之间的差的符号取决于电 流方向，并且大小取决于通过导体50的电流的电流电平。
[0058] 参考上文，壳体20可以被配置为使得它不覆盖第一芯片表面11。这使 得在电连接传感器芯片10之前将电流传感器1安装到导体50成为可能。 参考图14A，电连接传感器芯片10可以包括将至少一个连接器71连接到 第一芯片表面11处的接触焊盘。在图14A中，仅示意性地说明了一个连接 器71。不言而喻，连接传感器芯片10包括将与所需的同样多的连接器连接 到传感器芯片10，使得每一个接触焊盘在第一芯片表面11处连接到连接器。 根据一个示例，至少一个连接器71是结合线。在图14A中，仅示出了该结 合线71的部分，即，连接到第一芯片表面11的部分。在图14A中，示意 性地说明了至少一个传感器元件的一个接触焊盘31。该接触焊盘31是被配 置为接收供应电压的接触焊盘或被配置为输出传感器信号的接触焊盘。根 据一个示例，传感器芯片10包括图9中说明的类型的传感器布置。在该示 例中，图14A中示出的接触焊盘31可以表示如图9中示出的供应节点34、 35或输出节点36、
37中的任何一个。
37中的任何一个。
[0059] 除了供应节点和输出节点之外，传感器芯片10还可以包括接触焊盘， 该接触焊盘连接到图5中示出的导电层41和/或图6中示出的导电环42并 且被配置为将导电层41和/或导电环42连接到诸如地的具有预定义电位的 电路节点。
[0060] 参考图14B，将电流传感器1安装到导体50还可以包括在形成至少一 个连接器71之后在第一芯片表面11上形成保护层72。保护层72是例如环 氧基树脂。根据一个示例，保护层72包括所谓的“团块顶部(glob top)”。
[0061] 在图14A和14B中示出的导体50可以是本文先前所解释的任何种类的 导体。也就是说，导体可以是参考图10解释的类型的导体，或者是参考图 13解释的(并且在图14A和14B中以虚线说明的)具有两个腿51、52和 间隙53的导体。
[0062] 图15A和15B说明了可以如何使用如本文先前所解释的类型的电流传 感器1来测量通过功率半导体器件，特别是功率晶体管，的电流一个示例。 在图15A和15B说明的示例中，功率晶体管集成在半导体芯片81中，半导 体芯片81包括第一芯片表面84处的控制焊盘83和第一负载焊盘82。该半 导体芯片81在下面也称为功率半导体芯片。
[0063] 根据一个示例，集成在芯片81中的功率晶体管器件是MOSFET或 IGBT，并且第一负载焊盘82连接到MOSFET或IGBT的源极区域(在IGBT 的情况下，也称为发射极区域)。在该示例中，控制焊盘83连接到MOSFET 或IGBT的栅电极。此外，MOSFET或IGBT的漏极区域由邻接第二芯片表 面85的区域形成，其中，该第二芯片表面85电连接到导电载体92，其中， 载体92布置在电绝缘基底91上。根据一个示例，载体92是铜层，且基底 91是陶瓷层。在该示例中，基底91和载体92形成DCB基底。第二芯片表 面85可以通过焊接或胶合中的一种连接到载体。然而，在图15中未说明 诸如焊料层或胶的连接层。
[0064] 在图15A和15B说明的示例中，导体50具有电连接到第一负载焊盘 82的接触区域55。将接触区域55电连接到第一负载焊盘82可以包括焊接 或胶合中的一种。然而，图15B中未说明焊料层或胶层。参考图15A，导 体50可包括两个腿51、52，如本文前面解释的。
[0065] 应当注意的是，图15A和15B仅示出了包括功率半导体器件和电流传 感器10的整体电路的一个部分。流传感器10被配置为测量经导体50流入 功率半导体器件的电流。在图15A和15B中未示出电路的其它部分，诸如 连接到功率半导体器件的负载或连接到控制焊盘83并被配置成接通或断开 功率半导体器件的控制电路。
[0066] 图16A和16B示出了根据另一示例的具有电流传感器10和集成在功率 半导体芯片81中的功率半导体器件的布置。在该示例中，导体50由导电 载体92的部分形成，功率半导体芯片81的第二表面85安装在该部分上。 将半导体芯片81安装到导电载体92上可以包括焊接或胶合中的一种。然 而，在图15B中未示出焊料层或胶。与参考图14A和14B解释的示例中类 似，集成在功率半导体芯片81中的功率半导体器件可以是MOSFET或 IGBT中的一种。
[0067] 根据一个示例，集成在另外的功率半导体芯片86中的功率二极管与集 成在功率半导体芯片81中的功率晶体管器件并联连接。另外的半导体芯片 86包括在第一芯片表面上的第一负载焊盘87。该负载焊盘87电连接到功 率晶体管器件的第一负载焊盘82。功率晶体管器件的第一负载焊盘81和功 率二极管之间的电连接由结合线(如图16A中示意性地说明的)或由接触 夹(未示出)形成。另外的功率半导体芯片86的第一负载焊盘87形成功 率二极管的阳极节点和阴极节点中的一个。该另外的功率半导体芯片86的 第二芯片表面形成阳极节点和阴极节点中的另一个，并且电连接到导电载 体92并安装在导电载体92上。
[0068] 导电载体92连接到第一端子93，并且功率半导体芯片81、86的第一 负载焊盘82、87连接到第二端子94。此外，电流传感器1的接触焊盘连接 到另外的端子951-955并且功率晶体管器件的控制焊盘83连接到另一端子 97。这些端子93-97从封装功率半导体芯片81、
86和电流传感器1的壳体 突出。在该示例中，电绝缘基底91形成该壳体的部分。壳体由电绝缘盖98 完成。
86和电流传感器1的壳体 突出。在该示例中，电绝缘基底91形成该壳体的部分。壳体由电绝缘盖98 完成。
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