DE102004021862A1 - Current sensor has two lead frames each having a magnetic field sensor chip that are attached to the frame opposite one another - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Halbleitersensorik und insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Magnetfeldsensor, der sich gegenüber dem Stand der Technik einfacher herstellen lässt.The The present invention relates to the field of semiconductor sensor technology and in particular, the present invention relates to a Magnetic field sensor, facing make the prior art easier.
Um ein Magnetfeld eines stromdurchflossenen Leiters berührungslos messen zu können, können spezielle Magnetfeldsensoren verwendet werden, die in einer bestimmten Position in Bezug auf den Leiter angeordnet sind. Dabei kann der Leiter zugleich als Leadframe verwendet werden und eine Magnetfeldkomponente parallel zur Leiteroberfläche ausgewertet werden (z. B. mit einem GMR oder einer vertikalen Hallsonde). Weiter kann die Messung von äußeren Störfeldern unbeeinflusst bleiben, wozu das Feld über- und unter dem Leiterstreifen (das heißt dem Leadframe) gemessen wird. An beiden Orten hat das Feld unterschiedliches Vorzeichen, so dass sich sein Betrag durch Subtraktion verdoppelt. Fremdfelder sind jedoch in guter Näherung homogen, so dass sie durch die Subtraktion herausgekürzt werden.Around a magnetic field of a current-carrying conductor contactless to be able to measure can Special magnetic field sensors are used in a given Position are arranged with respect to the conductor. It can the Head can also be used as a leadframe and a magnetic field component evaluated parallel to the conductor surface (eg with a GMR or a vertical Hall probe). Further can be the measurement of external interference fields remain unaffected, including the field above and below the conductor strip (that is the Leadframe) is measured. In both places the field has different things Sign, so that its amount doubles by subtraction. foreign fields however, are in good approximation homogeneous, so that they are cut out by the subtraction.
Ein
solches Problem wurde bereits in der Patentanmeldung mit dem deutschen
Aktenzeichen 10315532.5 behandelt. In dieser Patentanmeldung wurde
vorgeschlagen, dass zwei Magnetfeldsensorchips
Ferner
ist in der
- a) Beide Chips werden zugleich (d.h. simultan) auf der Leadframe-Ober- und -Unterseite befestigt, so dass beide Kleber/Lote zugleich aushärten. Während des Aushärtens darf sich dabei die Lage der Chips gegenüber dem Leadframe nicht unzulässig ändern. Dadurch, dass die Chips gleichzeitig zu beiden Seiten des Leadframes befestigt werden, kann dies ein schwieriges Problem darstellen. Herkömmlicherweise liegt der Chip auf dem Leadframe, so dass eine Position durch die Schwerkraft nicht verändert wird. Wenn nun allerdings der zweite Chip auf der Leadframe-Unterseite liegt, so kann es bei schlecht gewählten Prozessparametern dazu kommen, dass sich seine Lage während des Aushärtens ändert. Alternativ kann man aber das Leadframe während des Aushärtens auch senkrecht stellen, so dass beide Chips die Schwerkraft in derselben Richtung (parallel zur Chipebene bzw. Lötfläche/Klebefläche) wird. Die Chips werden solange gehalten, bis das Lot/der Kleber zu Folgeabkühlung hinlänglich zäh wird, so dass sich die Lage der Chips auch dann nicht mehr ändert, wenn sie losgelassen werden.
- b) Die Chips werden zeitlich hintereinander am Leadframe befestigt, wobei man zwei Kleber/Lote verwenden muss, die unterschiedliche Aushärtungs- bzw. Erweichungstemperaturen haben. Zuerst wird dann ein Chip mit jenem Kleber/Lot befestigt, das die höhere Verarbeitungstemperatur benötigt, danach wird der andere Chip mit einem Kleber/Lot befestigt, dessen Verarbeitungstemperatur hinreichend niedrig ist, so dass die erste Kleb/Lötstelle nicht unzulässig erweicht wird.
- a) Both chips are attached simultaneously (ie simultaneously) to the leadframe top and bottom so that both adhesives / solders cure at the same time. During curing, the position of the chips relative to the leadframe may not change inadmissibly. The fact that the chips are attached to both sides of the leadframe at the same time can be a difficult problem. Conventionally, the chip is located on the leadframe, so that a position is not changed by gravity. If, however, the second chip is located on the bottom side of the leadframe, it may happen that the situation changes during hardening in the case of poorly selected process parameters. Alternatively, however, one can also set the leadframe vertical during curing so that both chips become the force of gravity in the same direction (parallel to the chip plane or soldering surface / bonding surface). The chips are held until the solder / adhesive becomes reasonably choppy for follow-up cooling, so that the location of the chips does not change even when released.
- b) The chips are attached one after the other to the leadframe using two adhesives / solders having different curing and softening temperatures, respectively. First, a chip is attached with that glue / solder that needs the higher processing temperature, then the other chip is attached with an adhesive / solder, the processing temperature is sufficiently low, so that the first adhesive / solder joint is not unduly softened.
Weiterhin
offenbart die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Stromsensor, ein Verfahren zum Herstellen eines Stromsensors und ein Verfahren zum Betreiben eines Stromsensors zu schaffen, wobei sich der Stromsensor gegenüber dem Stand der Technik einfacher herstellen lässt.The The object of the present invention is to provide a current sensor, a method for manufacturing a current sensor and a method for To operate a current sensor, wherein the current sensor across from make the prior art easier.
Diese Aufgabe wird durch einen Stromsensor gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zum Herstellen einer Stromsensors gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren zum Betreiben eines Stromsensors gemäß Anspruch 16 gelöst.These The object is achieved by a current sensor according to claim 1, a method for producing a current sensor according to claim 13 and a method for operating a current sensor according to claim 16.
Die
vorliegende Erfindung schafft eine Stromsensorvorrichtung mit folgenden
Merkmalen:
einem ersten Leiterrahmen, der einen ersten Bereich mit
einem Stromleiter aufweist;
einen ersten Magnetfeldsensor,
der auf dem ersten Bereich auf einer ersten Seite des ersten Leiterrahmens
angeordnet ist;
einen zweiten Leiterrahmen, der einen zweiten
Bereich mit einem Stromleiter aufweist;
einen zweiten Magnetfeldsensor,
der auf dem zweiten Bereich einer ersten Seite des zweiten Leiterrahmens
angeordnet ist; und
wobei zweite Seiten der Leiterrahmen, die
den ersten Seiten derselben gegenüberliegen, einander zugewandt
angeordnet sind, derart, dass die Magnetfeldsensoren einander im
Wesentlichen gegenüberliegend
angeordnet sind.The present invention provides a current sensor device having the following features:
a first lead frame having a first region with a current conductor;
a first magnetic field sensor disposed on the first region on a first side of the first lead frame;
a second lead frame having a second region with a current conductor;
a second magnetic field sensor disposed on the second region of a first side of the second lead frame; and
wherein second sides of the lead frames facing the first sides thereof are arranged facing each other, such that the magnetic field sensors are arranged substantially opposite to each other.
Ferner
schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines
Stromsensors mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines ersten
und zweiten Leiterrahmens, wobei der erste Leiterrahmen einen ersten
Bereich mit einem Stromleiter aufweist und der zweite Leiterrahmen
einen zweiten Bereich mit einem Stromleiter aufweist;
Anordnen
eines ersten Magnetfeldsensors auf dem ersten Bereich auf einer
ersten Seite des ersten Leiterrahmens;
Anordnen eines zweiten
Magnetfeldsensors auf dem zweiten Bereich auf einer ersten Seite
des zweiten Leiterrahmens; und
Anordnen von zweiten Seiten
der Leiterrahmen, die den ersten Seiten derselben gegenüberliegen,
derart, dass die zweiten Seiten einander zugewandt ausgerichtet
werden und die Magnetfeldsensoren im Wesentlichen einander gegenüberliegend
angeordnet werden, um den Stromsensor herzustellen.Further, the present invention provides a method of manufacturing a current sensor, comprising the steps of:
Providing first and second leadframes, the first leadframe having a first region with a current conductor and the second leadframe having a second region with a current conductor;
Arranging a first magnetic field sensor on the first region on a first side of the first lead frame;
Arranging a second magnetic field sensor on the second region on a first side of the second lead frame; and
Arranging second sides of the lead frames opposed to the first sides thereof such that the second sides are aligned facing each other and the magnetic field sensors are arranged substantially opposite to each other to make the current sensor.
Ferner
schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines
Stromsensors, wobei der Stromsensor einen ersten Leiterrahmen, der
einen ersten Bereich mit einem Stromleiter, einen ersten Magnetfeldsensorchip,
der auf dem ersten Bereich auf einer ersten Seite des Leiterrahmens
angeordnet ist, aufweist, einen zweiten Leiterrahmen, der einen
zweiten Bereich mit einem Stromleiter aufweist, einen zweiten Magnetfeldsensorchip,
der auf dem zweiten Bereich einer ersten Seite des zweiten Leiterrahmens
angeordnet ist, umfasst und wobei zweite Seiten der Leiterrahmen,
die den ersten Seiten derselben gegenüberliegen, einander zugewandt angeordnet
sind, derart, dass die Magnetfeldsensorchips einander im wesentlichen
gegenüberliegend angeordnet
sind, wobei das Verfahren zum Betreiben des Stromsensors folgende
Schritte aufweist:
Beaufschlagen des ersten Leiterrahmens oder
des zweiten Leiterrahmens mit einem Strom; und
Erfassen eines
Signals des ersten Magnetfeldsensorchips oder des zweiten Magnetfeldsensorchips.Further, the present invention provides a method of operating a current sensor, wherein the current sensor comprises a first lead frame having a first region with a current conductor, a first magnetic field sensor chip disposed on the first region on a first side of the lead frame, a second lead frame comprising a second region having a current conductor, a second magnetic field sensor chip disposed on the second region of a first side of the second lead frame, and second faces of the lead frames facing the first sides thereof facing each other, in that the magnetic field sensor chips are arranged substantially opposite one another, the method for operating the current sensor having the following steps:
Applying a current to the first lead frame or the second lead frame; and
Detecting a signal of the first magnetic field sensor chip or the second magnetic field sensor chip.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zuerst der erste Magnetfeldsensor auf einer ersten Seite des ersten Leiterrahmens montiert wird, dann der zweite Magnetfeldsensor in herkömmlicher Weise auf der ersten Seite des zweiten Leiterrahmens montiert wird und dann beide Leiterrahmen mit dem Rücken, d.h. zweiten Seiten, die den ersten Seiten gegenüberliegen, zueinander fixiert werden. Dies bedeutet insbesondere, dass die Leiterrahmen in eine Position gebracht werden, bei denen die Seiten, auf denen die Magnetfeldsensoren nicht montiert sind, zueinander zugewandt sind. Um einen Schutz des ersten und zweiten Magnetfeldsensors bereitstellen zu können, lassen sich auch die beiden Magnetfeldsensoren vor dem Ausrichten der zweiten Seiten der Leiterrahmen zueinander beispielsweise durch eine Umspritzung in eine Vergussmasse absichern. Alternativ kann dieses Fixieren beispielsweise durch Kleben mit einem leitfähigen oder isolierenden Kleber erfolgen oder durch weiteres Vergießen realisiert werden.Of the The present invention is based on the finding that first the first magnetic field sensor mounted on a first side of the first lead frame is then the second magnetic field sensor in a conventional manner on the first Side of the second lead frame is mounted and then both lead frames with the back, i.e. second sides, which are opposite to the first sides, fixed to each other become. This means in particular that the ladder frames in one Position are brought where the sides on which the magnetic field sensors are not are mounted, facing each other. For a protection of the first and be able to provide second magnetic field sensor, the two can be Magnetic field sensors prior to aligning the second sides of the lead frames for example, by an encapsulation in a potting compound to secure. Alternatively, this fixing can be done by, for example Stick with a conductive or insulating adhesive or realized by further potting become.
Im Betrieb wird dann Strom durch die beiden Leiterrahmen geschickt, wobei der Strom tangentielle Felder auf der Oberfläche beider Magnetfeldsensoren erzeugt. Die Magnetfeldsensoren lassen sich dann beispielsweise über interne oder externe Pins derselben so verschalten, dass sie externe Felder subtrahieren und von dem Stromfluss durch einen oder beide Leiterrahmen erzeugte Felder addieren. Die wesentliche Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, dass ein Gesamtsignal, das sich aus einem Anteil von Signalen des ersten Magnetfeldsensors und einem Anteil von Signalen des zweiten Magnetfeldsensors ergibt, unabhängig von der Aufteilung des Stroms auf den ersten oder zweiten Leiterrahmen ist.In operation, current is then sent through the two lead frames, the current generating tangential fields on the surface of both magnetic field sensors. The magnetic field sensors can then be interconnected via internal or external pins, for example, so that they subtract external fields and add fields generated by the current flow through one or both leadframes. The essential finding of the present invention is therefore that a total signal, which results from a proportion of signals of the first magnetic field sensor and a proportion of signals of the second magnetic field sensor, regardless of the distribution of the current to the first or second lead frame is.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.preferred embodiments The present invention will be described below with reference to the accompanying Drawings closer explained.
Es zeigen:It demonstrate:
In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of the preferred embodiments of the present invention are for those in the various Drawings shown and similar acting elements same or similar Reference numeral used, with a repeated description of this Elements is omitted.
Unter
Zuhilfenahme der
Im
Folgenden wird daher gezeigt, dass die Stromaufteilung wegen der
Symmetrie des Magnetfeldes zu keiner Beeinträchtigung der Genauigkeit führt. Das
Magnetfeld eines Leiterrahmens L1, dessen Querschnitt in
Für die nähere Beschreibung
der Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Stromsensors, wie er im
Prinzipschaltbild aus
- B1
- y-Komponente am Ort des ersten Magnetfeldsensors (das heißt am ersten Chip IC1 am ersten Leiterrahmen L1),
- B2
- y-Komponente am Ort des zweiten Magnetfeldsensors (das heißt am zweiten Chip IC2 am zweiten Leiterrahmen L2),
- I0
- Gesamtstrom durch beide Leiterrahmen L1 und L2,
- k·I0
- Strom durch den Leiterrahmen 1,
- (1–k)·I0
- Strom durch den Leiterrahmen L2,
- d
- Chipdicke,
- t
- Leiterrahmendicke des ersten Leiterrahmens L1 und des zweiten Leiterrahmens L2, und
- g
- Normalabstand der beiden Leiterrahmen L1 und L2 (das heißt, ihrer zugewandten Innenfläche).
- B1
- y component at the location of the first magnetic field sensor (that is, at the first chip IC1 on the first lead frame L1),
- B2
- y component at the location of the second magnetic field sensor (that is, at the second chip IC2 at the second lead frame L2),
- I 0
- Total current through both lead frames L1 and L2,
- k · I 0
- Current through the lead frame 1,
- (1-k) · I 0
- Current through the lead frame L2,
- d
- Chip thickness,
- t
- Conductor frame thickness of the first lead frame L1 and the second lead frame L2, and
- G
- Normal distance of the two lead frames L1 and L2 (that is, their facing inner surface).
Das
erste Magnetfeld B1, das durch den ersten Magnetfeldsensorchip IC1
gemessen werden kann, lässt
sich durch den folgenden Ausdruck beschreiben:
Das
Magnetfeld B2, das am zweiten Magnetfeldsensorchip IC2 gemessen
werden kann, lässt sich
durch den folgenden Ausdruck beschreiben:
In der oben bezeichneten Notation wird mit dem Ausdruck By jenes Feld bezeichnet, dass durch 1 Ampere Stromfluss zustande kommt.In the above notation, the expression B y designates that field that is due to 1 ampere current flow.
Mit
der oben genannten Symmetriebedingung lässt sich leicht zeigen, dass
für die
Differenz aus B2 – B1
gilt:
Die
zuvor genannte Differenzbeziehung zeigt, dass B2 – B1 eine
Funktion I0, nicht aber von k ist. Somit
ist die Differenz der Felder am Ort der beiden Magnetfeldsensorchips
IC1 und IC2 unabhängig von
der Stromaufteilung auf die beiden Leiterrahmen L1 und L2. Die Aufteilung
des Gesamtstroms I0 auf die Leiter L1 und
L2 beeinflusst das Signal B2 – B1 daher
nicht. B2 – B1
misst somit die Summe des Gesamtstroms durch die Leiterrahmen L1
und L2. Dabei ist die genaue Geometrie des Leiterquerschnitts von dem
ersten Leiterrahmen L1 und dem zweiten Leiterrahmen L2 nicht wesentlich.
Der erste Leiterrahmen L1 kann sogar einen anderen Querschnitt haben
als der zweite Leiterrahmen L2. Um eine optimale Messeigenschaft
des Stromsensors bereitzustellen, sollte allerdings der Leiterquerschnitt
eine gerade Funktion bezüglich
der in
Für die Herstellung der oben beschriebenen Anordnung sind ferner die folgenden Montagemöglichkeiten denkbar:
- 1. Verwendung eines einzelnen Grundleiterrahmens,
wie beispielsweise dem in
2 dargestellte Leiterrahmen L12. Die beiden Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 werden nebeneinander am gleichen Leadframe (d.h. Leiterrahmen) L12 platziert. Zwischen den ICs befinden sich Ausstanzungen202 , die für eine Verbindung beider Magnetfeldsensorchips (das heißt ICs) als interne Pins, beispielsweise wie die Pins204 oder als externe Pins206 oder als optionale externe Pins208 benutzt werden können. An der Außenseite zumindest eines der beiden Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 befinden sich die Pins zur Stromversorgung beider Magnetfeldsensoren sowie zur Dateneingabe oder Datenausgabe. Als Dateneingabe für einen Magnetfeldsensor wäre in diesem Zusammenhang ein Eingangspin zum Kalibrieren des Sensors denkbar, die Datenausgabe kann die Ausgabe eines Messwerts umfassen. Die Stromflussrichtung in der in2 dargestellten Applikation ist vertikal in beiden Teilen L1 und L2 des Leadframes gleich gerichtet. Zuerst werden die Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 am Leiterrahmen L12 mit herkömmlichen Verfahren (beispielsweise durch Kleben oder Löten) befestigt. Dieses Befestigen kann dabei auf der gleichen Seite des Leiterrahmens L12 erfolgen, wodurch sich die herkömmlichen Herstellungsverfahren einsetzen lassen. Dabei kann je nach Bedarf eine leitende Verbindung oder eine elektrische Isolation zwischen den Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 und dem Leiterrahmen L12, das heißt, den Primärstromleiter, geschaffen werden. Danach werden beispielsweise die Verbindungen der Magnetfelssensorchips untereinander sowie zur Außenwelt durch herkömmliche Bondverfahren hergestellt. Hieran anschließend gibt es die folgenden beiden Möglichkeiten: a) Der Leiterrahmen L12 wird an der in2 dargestellten gestrichelten Linie210 gefaltet, so dass die Leiterrahmenteile links und rechts von der gestrichelten Linie210 mit der Rückseite zueinander stehen. Dies bedeutet beispielweise, dass die in2 dargestellte Anordnung derart gefaltet wird, dass die beiden äußeren Enden212 des Gesamtleiterrahmens L12 nach hinten geklappt werden, wodurch sich die Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 auf den Außenseiten des Gesamtleiterrahmens L12 befinden. Dazu ist es notwendig, den Gesamtleiterrahmen L12 zumindest teilweise aus einem gesamten Leiterrahmenband (beispielsweise einem Endlosband) herauszustanzen. Dieses Endlosband lässt sich insbesondere aus produktionstechnischen Gründen vorteilhaft verwendet, da in einem solchen Band eine Montage der Magnetfeldsensorchips kostengünstig und einfach herstellbar ist. Danach kann die Anordnung des zusammengeklappten Leiterrahmens L12 vergossen werden, um ein Schutzgehäuse um die beiden Magnetfeldsensoren IC1 und IC2 bereitzustellen. Dieser Fertigungsschritt ist wohl aber sehr kompliziert und unhandlich. Daher wird in der Praxis meist die nachfolgend näher beschriebene Alternative bevorzugt. b) Die beiden Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 werden einzeln vergossen, um ein Schutzgehäuse um diese Magnetfeldsensorchips bereitzustellen. In diesem Fall werden die beiden Verbindungspins zwischen den beiden Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 teilweise freistehend – das heißt, unvergossen – belassen. Danach erst werden die beiden Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 teilweise oder zur Gänze freigestanzt und die Faltung entlang der gestrichelten Linie210 vorgenommen. Alternativ zur Faltung kann auch eine Trennung erfolgen: Danach werden die beiden Teile mit dem ersten Leiterrahmen L1 und dem zweiten Leiterrahmen L2 mit dem Rücken zueinander gebracht und verbunden, was beispielsweise durch ein Löten, Kleben oder Schweißen möglich ist. Dabei gibt es die Möglichkeit, dass beide Leiterrahmen-Rücken ganzflächig leitfähig miteinander (beispielsweise elektrisch leitfähig durch eine Haftschicht302 ) verbunden werden, wie es in3 dargestellt ist. Die Magentfeldsensorchips IC1 und IC2 mit den jeweiligen (Magnetfeld-) Elementarsensoren IC1' und IC2' können dann durch eine Haftschicht304 (= die attach) auf den ersten Leiterrahmen L1 oder zweiten Leiterrahmen L2 befestigt werden, wie es in3 dargestellt ist. Alternativ können auch die beiden Leiterrahmen-Rücken nicht ganzflächig verbunden werden, wie es beispielsweise durch die Haftschicht302 in4 dargestellt ist. In diesem Fall lässt sich auch als Verbindungsschicht eine Haftschicht mit einem isolierenden oder nicht-isolierenden Material verwenden. Alternativ ist auch denkbar, dass die beiden Magnetfeldsensorchips auf den Leiterrahmen mit einer Vergussmasse einzeln umspritzt werden, so dass diese Magnetfeldsensorchips und ein erster Bereich der Leiter L1 oder L2, auf dem die Magnetfeldsensorchips jeweils angeordnet sind von der Vergussmasse umschlossen werden. Beispielsweise kann dann die Vergussmasse bei Zusammenklappen auch die Rückseite beider Leiterrahmen L1 und L2 bedecken, so dass diese nur noch an ihren Pins miteinander verbunden sind. Ebenso ist es denkbar, dass die beiden Leiterrahmenteile L1 und L2 vollständig voneinander isoliert bleiben und damit die Summe der in dem Leiterrahmen L1 und dem Leiterrahmen L2 fließenden Ströme gemessen werden kann, ohne dass diese dabei galvanisch in Verbindung stehen. - 2. Verwendung zweiter getrennter Leiterrahmen:
Diese Möglichkeit
entspricht der in Punkt 1b aufgezeigten Möglichkeit bei Trennung der
beiden Leiterrahmenteile L1 und L2. Insbesondere können dazu
zwei (End-los-) Leiterrahmenbänder verwendet
werden, wobei auf das erste Band nur Magnetfeldsensorchips vom Typ
des ersten Magnetfeldsensorchips IC1 aufgebracht und auf das zweite
Band nur Magnetfeldsensorchips vom Typ des zweiten Magnetfeldsensorchips
IC2 aufgebracht werden. Danach gibt es wieder die folgenden Möglichkeiten,
dass
a) beide Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 getrennt voneinander
noch in ihrem Leiterrahmenband vergossen und anschließend mit
dem Rücken
zueinander montiert werden, oder
b) einer der beiden Magnetfeldsensoren
aus seinem Leiterrahmenband herausgestanzt und mit dem Rücken zum
anderen Magnetfeldsensor montiert und danach erst vergossen wird.
Um die beiden Leiterrahmen L1 und L2 in Deckung zu bringen, werden
vorteilhafterweise Zentrierbohrungen wie die in
2 dargestellten Bohrungen214 verwendet. Alternativ lassen sich auch ähnliche Zentriermarken verwenden. Ebenfalls vorstellbar sind Knipsverbindungen, das heißt Einrastverbindungen, bei denen z. B. die Magnetfeldsensoren IC1 und IC2 oder eine erste Vergussmasse216 , die den ersten Magnetfeldsensor IC1 und einen ersten Bereich des ersten Leiterrahmens L1, auf dem der erste Magnetfeldsensorchip IC1 angeordnet ist, umschließt und eine zweite Vergussmasse218 , die den zweiten Magnetfeldsensor IC2 und einen ersten Bereich, auch dem der zweite Magnetfeldsensorchip IC2 angeordnet ist, umschließt, aufeinander „aufgeknipst" werden. Diese „Knipsverbindung" kann beispielsweise als mechanisch einfach herzustellende Plastik-Einrast-Verbindung ausgeführt sein.
- 1. Use of a single base ladder frame, such as in
2 illustrated lead frame L12. The two magnetic field sensor chips IC1 and IC2 are placed side by side on the same leadframe L12. There are cutouts between the ICs202 which is for connecting both magnetic field sensor chips (ie, ICs) as internal pins, such as the pins204 or as external pins206 or as optional external pins208 can be used. On the outside of at least one of the two magnetic field sensor chips IC1 and IC2 are the pins for the power supply of both magnetic field sensors and for data input or data output. In this context, an input pin for calibrating the sensor would be conceivable as data input for a magnetic field sensor, the data output may include the output of a measured value. The current flow direction in the in2 The application shown is directed vertically vertically in both parts L1 and L2 of the leadframe. First, the magnetic field sensor chips IC1 and IC2 are attached to the lead frame L12 by conventional methods (for example, by gluing or soldering). This fastening can take place on the same side of the lead frame L12, whereby the conventional manufacturing methods can be used. In this case, as required, a conductive connection or an electrical insulation between the magnetic field sensor chips IC1 and IC2 and the lead frame L12, that is, the primary current conductor, are created. Thereafter, for example, the connections of the magnetic field sensor chips to each other and to the outside world are produced by conventional bonding methods. Following this, there are the following two possibilities: a) The lead frame L12 is connected to the in2 shown dashed line210 folded, leaving the ladder frame parts to the left and right of the dashed line210 stand with the back to each other. This means, for example, that the in2 shown arrangement is folded such that the two outer ends212 of the Gesamtleiterrahmens L12 are folded backwards, whereby the magnetic field sensor chips IC1 and IC2 are on the outer sides of the Gesamtleiterrahmens L12. For this purpose, it is necessary to punch out the overall conductor frame L12 at least partially from an entire leadframe strip (for example, an endless strip). This endless belt can be advantageously used, in particular for reasons of production technology, since in such a belt assembly of the magnetic field sensor chips is inexpensive and easy to produce. Thereafter, the arrangement of the collapsed lead frame L12 may be potted to provide a protective package around the two magnetic field sensors IC1 and IC2. This production step is probably very complicated and unwieldy. Therefore, in practice usually the alternative described in more detail below is preferred. b) The two magnetic field sensor chips IC1 and IC2 are individually cast to provide a protective housing around these magnetic field sensor chips. In this case, the two connection pins between the two magnetic field sensor chips IC1 and IC2 partially free-standing - that is, non-pouring - left. Only then are the two magnetic field sensor IC1 and IC2 partially or completely punched free and the folding along the dashed line210 performed. As an alternative to folding, a separation can also take place. Thereafter, the two parts are brought to the first lead frame L1 and the second lead frame L2 with their backs to each other and connected, which is possible for example by soldering, gluing or welding. There is the possibility that both leadframe backs over the entire surface conductive each other (for example, electrically conductive by an adhesive layer302 ), as it is in3 is shown. The magenta field sensor chips IC1 and IC2 with the respective (magnetic field) elementary sensors IC1 'and IC2' can then pass through an adhesive layer304 (= the attach) are attached to the first lead frame L1 or second lead frame L2, as shown in3 is shown. Alternatively, the two leadframe backs can not be connected over the entire surface, as for example by the adhesive layer302 in4 is shown. In this case, an adhesive layer having an insulating or non-insulating material can also be used as the bonding layer. Alternatively, too it is conceivable that the two magnetic field sensor chips are individually encapsulated on the lead frame with a potting compound, so that these magnetic field sensor chips and a first region of the conductors L1 or L2, on which the magnetic field sensor chips are respectively arranged, are enclosed by the potting compound. For example, then the potting compound when folding cover the back of both lead frames L1 and L2, so that they are connected to each other only at their pins. It is also conceivable that the two lead frame parts L1 and L2 remain completely isolated from one another and thus the sum of the currents flowing in the lead frame L1 and the lead frame L2 can be measured without them being electrically connected. - 2. Use of second separate leadframe: This possibility corresponds to the possibility shown in point 1b when the two leadframe parts L1 and L2 are separated. In particular, two (end-los-) lead frame bands can be used, wherein applied to the first band only magnetic field sensor chips of the type of the first magnetic field sensor chip IC1 and applied to the second band only magnetic field sensor chips of the type of the second magnetic field sensor chip IC2. Thereafter, there are again the following possibilities: a) both magnetic field sensor chips IC1 and IC2 are cast separately in their lead frame strip and then mounted with their backs to each other, or b) one of the two magnetic field sensors punched out of its lead frame tape and with his back to the other magnetic field sensor mounted and then shed first. In order to bring the two lead frames L1 and L2 in line, are advantageously centering holes as in
2 shown holes214 used. Alternatively, similar centering marks can be used. Also conceivable Knipsverbindungen, that is snap-in connections, in which z. B. the magnetic field sensors IC1 and IC2 or a first potting compound216 comprising the first magnetic field sensor IC1 and a first region of the first lead frame L1 on which the first magnetic field sensor chip IC1 is disposed, and a second potting compound218 , which encloses the second magnetic field sensor IC2 and a first region, to which the second magnetic field sensor chip IC2 is arranged, are "snapped on one another." This "snap connection" can be embodied, for example, as a plastic snap-in connection which is easy to produce mechanically.
Ein
besonderer Vorteil dieser Anordnung ist jener, dass man bei geringen
Anforderungen an Störempfindlichkeit
beispielsweise nur den in
Ebenso
ist es möglich,
den zweiten Magnetfeldsensorchip IC2 ohne den zweiten Leiterrahmen L1
auszuführen.
Dann fließt
der zu messende Strom nur im ersten Leiterrahmen L1. Der zweite
Magnetfeldsensorchip IC2 kann nach dem Vergießen auf den ersten Magnetfeldsensorchip
IC1 aufgeknipst oder geklebt werden. Dabei sind dann die Dicken
des Leiterrahmens L1 oder L2 und der Vergussmassen
Die dritte Alternative ist wegen ihrer Modularität besonders günstig, da je nach Strombereich unterschiedlich dicke und breite Leiter einsetzbar sind. Die Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 messen im eigentlichen Sinn ja nur die Stromdichte im Leiter; durch Änderung der Leiterquerschnittsfläche lässt sich bei gleichbleibender Stromdichte der Gesamtstrom skalieren. Vom Halbleiterhersteller wird dann ein Dublett von Magnetfeldsensorchips (das heißt, den Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2) ausgeliefert. Dieses kann auf einem einzigen Leiterrahmenband hergestellt sein, wobei dann die elektrischen Verbindungen zwischen den Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2, das heißt, die internen Pins, bereits funktionsfertig ausgestaltet sind. Alternativ können die Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 aber auch physikalisch getrennt voneinander sein, so dass die elektrischen Verbindungen zwischen dem ersten Magnetfeldsensorchip IC1 und dem zweiten Magnetfeldsensorchip IC2 noch durch eine Verbindung von zugehörigen Pins hergestellt werden sollte. In beiden Fällen ist das Dublette aber zusammengehörig und wurde als Einheit vom Halbleiterhersteller gemeinsam kalibriert.The third alternative is particularly favorable because of their modularity, since different thicknesses and widths can be used depending on the current range. The magnetic field sensor chips IC1 and IC2 actually measure only the current density in the conductor; By changing the conductor cross-sectional area, the total current can be scaled while the current density remains the same. From the semiconductor manufacturer is then a doublet of magnetic field sensor chips (that is, the magnetic field sensor chips IC1 and IC2) shipped. This can be made on a single leadframe band, in which case the electrical connections between the magnetic field sensor chips IC1 and IC2, that is, the internal pins, are already configured to function. Alternatively, however, the magnetic field sensor chips IC1 and IC2 may be physically separate from each other so that the electrical connections between the first magnetic field sensor chip IC1 and the second magnet field sensor chip IC2 should still be made by a connection of associated pins. In both cases, however, the doublet is related and was calibrated as a unit by the semiconductor manufacturer.
Zu
den internen Pins, wie sie beispielsweise in
Ein wesentlicher Vorteil der Anordnung ist, dass der erste Magnetfeldsensorchip IC1 und der zweite Magnetfeldsensorchip IC2 parallel ausgeliefert werden, das heißt, sie entstammen zumeist demselben Frontend-Produktionslos, oder auch demselben Montagelos. Im Idealfall entstammen sie demselben Wafer und sind auf diesem unmittelbar nebeneinander angeordnet. Daher ist ihre Paarungstoleranz optimal hinsichtlich magnetischer Empfindlichkeit und Temperaturgang, sowie auch optimal hinsichtlich einem Innenwiderstand, einem Alterungsverhalten, einer Magnetfeldempfindlichkeit, einem Temperaturgang dieser Parameter, etc.One An essential advantage of the arrangement is that the first magnetic field sensor chip IC1 and the second magnetic field sensor chip IC2 delivered in parallel be, that is, they usually come from the same front-end production lot, or else the same assembly lot. Ideally, they come from the same wafer and are placed on this side by side. Therefore their mating tolerance is optimal in terms of magnetic sensitivity and temperature response, as well as optimal with respect to an internal resistance, an aging behavior, a magnetic field sensitivity, a temperature gradient this parameter, etc.
Ferner ist noch ein weiterer Vorteil zu erwähnen: Wenn die Verbindung beider ICs mit internen Pins gemacht wird, so werden diese gebondet, bevor der Endtest ausgeführt wird. Deshalb kann man beim Kalibrieren anlässlich des Endtests den Einfluss der Bonddrähte und der internen Pins (z.B. Kontaktwiderstände) mit berücksichtigen und erhält somit genauer abgeglichene Teile.Further is yet another advantage to mention: if the connection of both ICs are made with internal pins, so these are bonded before the Final test performed becomes. Therefore, one can influence the calibration during the final test the bonding wires and internal pins (e.g., contact resistances) and receives thus more exactly balanced parts.
Weiters
gibt es noch einen wichtigen Vorteil:
Die Elementarsensoren
sind empfindlich auf Magnetfelder parallel zur Chipebene. Vor dem
Falten bzw. Rücken-zu-Rücken-Montieren
reagieren sie auf ein tangentielles Magnetfeld mit gleichem Vorzeichen. Nach
dem Falten wird ja die Richtung des 2. Sensors umgedreht, sodass
er mit unterschiedlichem Vorzeichen auf das angelegte Magnetfeld
reagiert. Also kann man die Anordnung nach dem Falten nur noch durch
ein differentielles Magnetfeld – wie
es von einem dazwischenliegenden Leiter erzeugt wird – testen.
Das ist u.U. ein Problem, wenn man z.B. eine sehr hohe Stromstärke bräuchte, um
hinreichende Felder für
Testzwecke zu erzeugen. Deshalb ist es ein Vorteil, wenn man die
Sensoren vor dem Falten in üblichen
homogenen Feldern – die
gleiche Richtung auf beiden Sensoren haben – testen kann, denn diese lassen
sich einfacher mit großer
Feldstärke
erzeugen.There is another important advantage:
The elementary sensors are sensitive to magnetic fields parallel to the chip plane. Before folding or back-to-back mounting, they react to a tangential magnetic field of the same sign. After folding, the direction of the second sensor is reversed, so that it responds with different signs to the applied magnetic field. So you can test the arrangement after folding only by a differential magnetic field - as it is generated by an intermediate conductor - test. This may be a problem, for example, if you need a very high current to generate sufficient fields for testing purposes. Therefore, it is an advantage to be able to test the sensors before folding in common homogeneous fields - the same direction on both sensors - because these are easier to produce with high field strength.
Weiters erfolgt die Montage (das heißt, das Zusammenfügen von den ersten Magnetfeldsensorchip IC1 und dem zweiten Magnetfeldsensorchip IC2, durch Kleben, Löten oder Knipsen) unmittelbar nach dem Prozess des Aufbringens des Gehäuses, das heißt, dem Vergießen und vor dem Endtest des Halbleiterherstellers. Durch die kleine thermische Masse der Anordnung in bezug auf herkömmliche Stromsensoren (insbesondere durch das Fehlen eines schweren Magnetkerns) ist es dabei möglich, den Endtest bei mehreren Temperaturen aufgrund des geringen Zeitbedarfs bei dem Testen ohne schweren Magnetkern auszuführen und das System bezüglich seines Temperaturgangs, insbesondere seines Offset-Fehlers und seiner Empfindlichkeit, zu kalibrieren. Dieses Kalibrieren kann dabei dadurch erfolgen, dass der Stromsensor zuerst in einer ersten Umgebungstemperatur gemessen wird, dann die ersten Umgebungstemperatur verändert wird, um eine zweite Umgebungstemperatur zu erhalten dann das Signal des ersten oder zweiten Magnetfeldsensorchips erfasst wird, wobei das Erfassen dann ausgeführt wird, wenn der erste oder zweite Magnetfeldsensorchip die zweite Umgebungstemperatur aufweist. Hier durch kann auch eine Auswerteeinrichtung in dem erste Magnetfeldsensorchip IC1 in einem ersten Kalibrierungszustand gebracht werden und eine weitere Auswerteeinrichtung in dem zweiten Magnetfeldsensorchip IC2 in einem zweiten Kalibrierungszustand werden, der sich vom ersten Kalibrierungszustand unterscheidet und somit fertigungstechnische Toleranzen der Magnetfeldsensorchips bzw. der Auswerteeinrichtung in den Magnetfeldsensorchips ausgleicht. Durch ein solches Kalibrieren erhöht sich ferner die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit des Stromsensors, da 100 Prozent der Teile im gesamten Temperaturbereich getestet werden können. Ein Kunde erhält somit ein fertig kalibriertes Bauteil maximaler Genauigkeit und braucht selbst keine Überlegungen hinsichtlich Leitergeometrie und Kalibrierung über Temperatur anstellen.Furthermore, the assembly takes place (that is, the joining together of the first magnetic field sensor chip IC1 and the second magnetic field sensor chip IC2, by gluing, soldering or notching) immediately after the process of applying the housing, the is called, the casting and before the final test of the semiconductor manufacturer. By the small one thermal mass of the arrangement with respect to conventional current sensors (in particular by the lack of a heavy magnetic core), it is possible to Final test at several temperatures due to the short time required in testing without a heavy magnetic core and the system in terms of his Temperature response, in particular its offset error and its sensitivity, to calibrate. This calibration can be done thereby, that the current sensor first in a first ambient temperature is measured, then the first ambient temperature is changed, to get a second ambient temperature then the signal of the first or second magnetic field sensor chips is detected, wherein the Capture then executed is when the first or second magnetic field sensor chip the second Ambient temperature has. Here by can also be an evaluation in the first magnetic field sensor chip IC1 in a first calibration state and another evaluation device in the second magnetic field sensor chip IC2 in a second calibration state, different from the first Calibration state differs and thus manufacturing technology Tolerances of the magnetic field sensor chips or the evaluation in compensates for the magnetic field sensor chips. By such a calibration elevated Furthermore, the accuracy and reliability of the current sensor, because 100 percent of the parts tested throughout the temperature range can be. A customer receives Thus, a finished calibrated component of maximum accuracy and does not need to think about it with regard to conductor geometry and calibration over temperature.
Zu den beiden Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 ist ferner noch die folgende Erweiterung denkbar. Bisher wurde angenommen, dass der zweite Magnetfeldsensor IC2 lediglich einen Elementarsensor IC2' zur Detektion der zur Chipoberfläche tangentiellen Magnetfeldkomponente aufweist. Dieser wird mit dem Elementarsensor IC1' im ersten Magnetfeldsensorchip IC1 geeignet verschaltet, so dass eine Differenz zwischen einem ersten Signal des Elementarsensors IC1' im ersten Magnetfeldsensorchip IC1 und einem zweiten Signal eines Elementarsensors IC2' im zweiten Magnetfeldsensorchip IC2 gebildet werden kann. Da die Leiterstücke – das heißt, die internen Pins – jedoch für Dimensionen eines integrierten Schaltkreises als zu lange zu bezeichnen sind, empfiehlt sich eine Vorverstärkung oder Impedanzwandlung oder sonstige Signalvorverarbeitung der Sensorsignale des zweiten Magnetfeldsensorchips IC2 (oder auch des ersten Magnetfeldsensorchips IC1). Dies ist leicht möglich, da der zweite Magnetfeldsensorchip IC2 aus Sicht der Montagetechnik eine Mindestgröße haben sollte, um handhabbar zu sein. Da der Elementarsesensor IC2' zumeist wesentlich kleiner ist als diese Mindestgröße, bliebe wertvolle Silizium- bzw. Halbleiterfläche ungenutzt. Auch ist der zweite Magnetfeldsensorchip IC2 einem Wafertest zu unterziehen. Da aber das Testen des Elementarsensors IC2' weniger Zeit benötigt, als das Weitersteppen zum nächsten Magnetfeldsensor, ist es auch aus Gründen der Testzeit attraktiv, mehr Intelligenz auf den zweiten Magnetfeldsensorchip IC2 zu packen. Also kostet es in der Praxis wenig, auch den zweiten Magnetfeldsensorchip IC2 analog zum ersten Magnetfeldsensorchip IC1 mit Elektronik, das heißt, mit einer integrierten Schaltung zu versehen. Denkt man diesen Gedanken bis zu Ende, so kommt man zu dem Schluss, dass es sich anbietet, den ersten Magnetfeldsensorchip IC1 und den zweiten Magnetfeldsensorchip IC2 identisch auszugestalten. Jeder der beiden Magnetfeldsensorchips erhält somit ein Signal vom entsprechenden Partnerchip und verarbeitet dieses entweder getrennt oder gemeinsam mit seinem eigenen Signal zum Ausgangssignal. Dieses Verarbeiten kann dabei beispielsweise eine Differenzbildung und/oder eine Verstärkung der jeweiligen Signale umfassen. Dadurch erzielt man eine Redundanz, die in sicherheitsrelevanten Systemen vorteilhaft eingesetzt werden kann. Zusätzlich ist es möglich, beispielsweise durch eine Schalteinrichtung ein Umschalten zwischen einer Signalauswertung auf der Basis eines einzigen Magnetfeldsensorchips oder eine Signalauswertung auf der Basis von Signalen der beiden Magnetfeldsensorchips durchzuführen. Die Schalteinrichtung zum Koppeln einer Auswerteeinrichtung des ersten Magnetfeldsensorchips mit einer weiteren Auswerteeinrichtung des zweiten Magnetfeldsensorchips kann dabei ausgebildet sein, um ansprechend auf ein erstes Schaltsignal die Auswerteeinrichtung mit der weiteren Auswerteeinrichtung zu koppeln und ansprechend auf ein zweites Schaltsignal die Auswerteeinrichtung nicht mit der weiteren Auswerteeinrichtung zu koppeln. Eine solche Idee ist interessant, da zumeist diese Aufdoppelung der Magnetfeldsensorchips weniger als doppelte Chipfläche und weniger als doppelte Testzeit eines Einzelchips kostet und somit diese technische Zusatzleistung ökonomisch keinen wesentlichen Kostenfaktor darstellt. Eine Schwachstelle in der Einfügung derartiger redundanter Strukturen ist allerdings in der Verbindungstechnik beider Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 zu sehen, wobei sich diese Verbindungstechnik der beiden Magnetfeldsensoren allerdings durch eine eventuelle Aufdoppelung jeder Verbindung zuverlässiger und robuster machen lässt. Als weiterer Vorteil ist ferner zu nennen, dass die Anordnung auch dann noch prinzipiell funktioniert, wenn einer der Magnetfeldsensorchips ausfällt und dabei eine offene Verbindung zum Partnerchip entsteht. Auf diese Weise sinkt zwar die Empfindlichkeit auf cirka die Hälfte, da nur noch ein Feld auf einer Leiteroberfläche gemessen wird. Der Stromfluss kann allerdings noch notdürftig erfasst werden. Durch übliche Plausibilitätsvergleiche der Ausgangssignale beider Magnetfeldsensorchips kann man dann leicht feststellen, ob eventuell einer der beiden Magnetfeldsensorchips nicht mehr funktioniert.For the two magnetic field sensor chips IC1 and IC2 is still the following extension conceivable. Previously, it was assumed that the second magnetic field sensor IC2 has only one elementary sensor IC2 'for detecting the magnetic field component that is tangent to the chip surface. This is appropriately connected to the elementary sensor IC1 'in the first magnetic field sensor chip IC1, so that a difference between a first signal of the elementary sensor IC1' in the first magnetic field sensor chip IC1 and a second signal of an elementary sensor IC2 'in the second magnetic field sensor chip IC2 can be formed. Since the conductor pieces - that is, the internal pins - but for dimensions of an integrated circuit to be described as too long, we recommend a pre-amplification or impedance conversion or other signal preprocessing of the sensor signals of the second magnetic field sensor chip IC2 (or the first magnetic field sensor chip IC1). This is easily possible, since the second magnetic field sensor chip IC2 should have a minimum size from the point of view of assembly technology in order to be manageable. Since the elementary sensor IC2 'is usually much smaller than this minimum size, would remain valuable silicon or semiconductor surface unused. Also, the second magnetic field sensor chip IC2 is subjected to a wafer test. However, since testing the elementary sensor IC2 'takes less time than further stepping to the next magnetic field sensor, it is also attractive for reasons of test time to pack more intelligence on the second magnetic field sensor chip IC2. So in practice, it costs little, even the second magnetic field sensor chip IC2 analog to the first magnetic field sensor chip IC1 with electronics, that is, to be provided with an integrated circuit. If one thinks this thought to the end, one comes to the conclusion that it is advisable to design the first magnetic field sensor chip IC1 and the second magnetic field sensor chip IC2 identically. Each of the two magnetic field sensor chips thus receives a signal from the corresponding partner chip and processes this either separately or together with its own signal to the output signal. This processing may include, for example, a difference formation and / or a gain of the respective signals. This achieves a redundancy that can be advantageously used in safety-relevant systems. In addition, it is possible, for example by a switching device, to perform a switchover between a signal evaluation based on a single magnetic field sensor chip or a signal evaluation on the basis of signals of the two magnetic field sensor chips. The switching device for coupling an evaluation device of the first magnetic field sensor chip with a further evaluation device of the second magnetic field sensor chip can be designed to couple the evaluation device to the further evaluation device in response to a first switching signal and not to couple the evaluation device to the further evaluation device in response to a second switching signal , Such an idea is interesting, since usually this doubling of the magnetic field sensor chips costs less than twice the chip area and less than twice the test time of a single chip, and thus this technical additional service does not represent a significant economic cost. However, a weak point in the insertion of such redundant structures is to be seen in the connection technology of both magnetic field sensor IC1 and IC2, although this connection technique of the two magnetic field sensors can be made more reliable and robust by a possible doubling of each connection. Another advantage is also to mention that the arrangement still works in principle, if one of the magnetic field sensor chips fails and thereby creates an open connection to the partner chip. In this way, although the sensitivity drops to about half, since only one field is measured on a conductor surface. However, the current flow can still be detected in a makeshift manner. By usual plausibility comparisons of the output signals of both magnetic field sensor chips, one can then easily determine whether possibly one of the two magnetic field sensor chips no longer works.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass der Kern der Erfindung einen Stromsensor betrifft, der den elektrischen Stromgesamtfluss durch ein oder mehrere Leiterteile misst, wobei der Strom im Falle mehrerer elektrisch miteinander verbundener Leiterteile dieselbe Stromflussrichtung aufweist, indem zwei Magnetfeldsensoren, die zur Leiteroberfläche parallele Magnetfeldkomponenten auf der Oberseite des obersten Leiterteils und auf der Unterseite des untersten Leiterteils messen, die Differenz bilden und zur Bewertung der Summe der Ströme durch alle Leiterteile heranziehen. Der Unterschied zur eingangs erwähnten Patentanmeldung besteht darin, dass die Magnetfeldsensoren nicht auf beiden Seiten ein- und desselben Leiter eines Leiterrahmens aufgebracht werden brauchen. Statt dessen werden sie auf der Oberseite von Leiterrahmen in konventioneller Weise befestigt. Die Leiterrahmen können dann zugleich als Leiter dienen. Wenn ein Leiterrahmen (beispielsweise des ersten Magnetfeldsensorschips IC1 und/oder des zweiten Magnetfeldsensorchips IC2) nicht als Leiter dient, so wird sein Gehäuse vorzugsweise mit Vorrichtungen versehen, die seine Lage bezüglich des ihm zugeordneten Leiters eindeutig definieren. Weiterhin ist anzumerken, dass die beiden Magnetfeldsensorchips IC1 und IC2 zueinander zugeordnet sind und vorzugsweise aus demselben Wafer und/oder demselben Montagelos stammen können und ferner in einem Endtest aufeinander abgestimmt oder kalibriert werden können. Weiterhin können der erste Magnetfeldsensorchip IC1 und der zweite Magnetfeldsensorchip IC2 identisch ausgestaltet sein, so dass das System redundant wird.In summary It should be noted that the gist of the invention is a current sensor relates to the total electric flow through one or more Conductor pieces measures, with the electricity in case of multiple electric interconnected conductor parts the same direction of current flow by having two magnetic field sensors parallel to the conductor surface Magnetic field components on top of the top conductor part and measure on the underside of the lowest ladder part, the difference form and used to evaluate the sum of the currents through all ladder parts. The difference to the aforementioned Patent application is that the magnetic field sensors are not on both sides of one and the same ladder of a ladder frame need to be applied. Instead, they are on top fastened by ladder frame in a conventional manner. The ladder frames can then serve as a leader at the same time. If a leadframe (for example the first magnetic field sensor chip IC1 and / or the second magnetic field sensor chip IC2) does not serve as a conductor, so its housing is preferably with devices provided that its location regarding clearly define the manager assigned to him. Furthermore is Note that the two magnetic field sensor chips IC1 and IC2 to each other are assigned and preferably from the same wafer and / or the same Montagelos can come and further tuned or calibrated in a final test can be. Furthermore you can the first magnetic field sensor chip IC1 and the second magnetic field sensor chip IC2 be configured identically, so that the system becomes redundant.
- By B y
- Magnetfeldtast durch 1 Ampere Stromfluss zustande kommtMagnetfeldtast due to 1 ampere current flow
- x'x '
- x-Koordinatex-coordinate
- y'y '
- y-Koordinatey coordinate
- L1L1
- erster Leiterrahmenfirst leadframe
- L2L2
- zweiter Leiterrahmensecond leadframe
- IC1IC1
- erster Magnetfeldsensorchipfirst Magnetic field sensor chip
- IC2IC2
- zweiter Magnetfeldsensorchipsecond Magnetic field sensor chip
- B1B1
- y-Komponente am Ort des ersten Elementarsensory component at the location of the first elementary sensor
- B2B2
- y-Komponente am Ort des zweiten Elementarsensorsy component at the location of the second elementary sensor
- I0 I 0
- Gesamtstrom durch beide Leitertotal current through both conductors
- k·I0 k · I 0
- Strom durch den ersten Leiterrahmen L1electricity through the first lead frame L1
- (1–k)·I0 (1-k) · I 0
- Strom durch den zweiten Leiterrahmen L2electricity through the second lead frame L2
- dd
- Chipdickechip thickness
- tt
- Leiterrahmendicke des ersten Leiterrahmens L1 und desLeadframe thickness the first lead frame L1 and the
- zweiten Leiterrahmens L2second Lead frame L2
- gG
- Normalabstand der beiden Leiterrahmen L1 und L2 (dasnormal distance the two lead frames L1 and L2 (the
- heißt, der Abstand der zugewandten Innenflächeis called, the Distance of the facing inner surface
- 202202
- Ausstanzungenouts
- 204204
- interne Pinsinternal pins
- 206206
- externe Pinsexternal pins
- 208208
- optionale externe Pinsoptional external pins
- 210210
- gestrichelte Linie (Faltungslinie)dashed Line (folding line)
- 212212
- Außenseite des Gesamtleiterrahmens L12outside of the overall ladder frame L12
- L12L12
- GesamtleiterrahmenTotal leadframe
- 214214
- Zentrierbohrungcentering
- 216216
- erste Vergussmasse zum Bilden der erstenfirst Potting compound for forming the first
- Gehäusestruktur für den Magnetfeldsensorchip IC1housing structure for the Magnetic field sensor chip IC1
- 218218
- Gussmasse zum Bilden einer zweiten Gehäusestruktur umSealing compound for forming a second housing structure around
- den zweiten Magnetfeldsensorchip IC2the second magnetic field sensor chip IC2
- 302302
- Haftschicht (leitend oder isolierend)adhesive layer (conductive or insulating)
- IC1'IC1 '
- Elementarmagnetfeldsensor 1Elementary magnetic field sensor 1
- IC2'IC2 '
- Elementarmagnetfeldsensor 2Elementary magnetic field sensor 2
- 304304
- Haftschicht zum Befestigen der Magnetfeldsensoren IC1adhesive layer for fixing the magnetic field sensors IC1
- und IC2 (= die attach)and IC2 (= the attach)
- 502502
- erster Magnetfeldsensorchipfirst Magnetic field sensor chip
- 504504
- zweiter Magnetfeldsensorchipsecond Magnetic field sensor chip
- 506506
- Leiterrahmenleadframe
- 508508
- erste Haftschicht zwischen dem erstenfirst Adhesive layer between the first
-
Magnetfeldsensorchip
502 und dem Leiterrahmen506 Magnetic field sensor chip502 and the ladder frame506 - 510510
- zweite Haftschicht zwischen dem zweitensecond Adhesive layer between the second
-
Magnetfeldsensorchip
504 und dem Leiterrahmen506 Magnetic field sensor chip504 and the ladder frame506 - 512512
- Bonddraht zum Kontaktieren des erstenbonding wire for contacting the first
-
Magnetfeldsensorchips
502 mit einem externenMagnetic field sensor chips502 with an external one -
Anschlusspin
514 connector pin514 - 514514
- externer Anschlusspinexternal connector pin
- 516516
- zweiter Bonddraht zum Kontaktieren des zweitensecond Bonding wire for contacting the second
-
Magnetfeldsensorchips
504 mit dem externen Pin514 Magnetic field sensor chips504 with the external pin514
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102331519A (en) * | 2010-06-10 | 2012-01-25 | 英飞凌科技股份有限公司 | Magnetic field current sensors |
| US8629520B2 (en) | 2006-01-20 | 2014-01-14 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for an integrated sensor |
| DE102005060713B4 (en) | 2005-12-19 | 2019-01-24 | Austriamicrosystems Ag | Magnetic field sensor arrangement and method for non-contact measurement of a magnetic field |
| CN112289921A (en) * | 2019-07-22 | 2021-01-29 | 英飞凌科技股份有限公司 | Sensor chip for calibration and associated lead frame |
| US10935612B2 (en) | 2018-08-20 | 2021-03-02 | Allegro Microsystems, Llc | Current sensor having multiple sensitivity ranges |
| US11567108B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-01-31 | Allegro Microsystems, Llc | Multi-gain channels for multi-range sensor |
| CN118884013A (en) * | 2024-09-27 | 2024-11-01 | 苏州矩阵光电有限公司 | Hall current sensor and preparation method thereof |
| US12196825B2 (en) | 2021-12-01 | 2025-01-14 | Infineon Technologies Ag | Sensor devices, associated production methods and methods for determining a measurement current |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2328587A1 (en) * | 1973-06-05 | 1975-01-09 | Siemens Ag | ARRANGEMENT FOR MEASURING ELECTRIC AC POWER WITH THE AID OF AN ELECTRONIC MEASURING DEVICE |
| DE2630958B2 (en) * | 1976-07-07 | 1978-07-27 | Heliowatt Werke Elektrizitaets-Gesellschaft Mbh, 1000 Berlin | Error compensation method |
| DE10011974A1 (en) * | 2000-03-11 | 2001-09-27 | Geyer Ag | Micro-technological current sensor assembly, has conductors arranged closely in line on run-around frame and fixed by insulating plastic cover, after which run-around frame is removed |
| DE10051160A1 (en) * | 2000-10-16 | 2002-05-02 | Infineon Technologies Ag | Sensor arrangement for contactless measurement of low currents positioned in loop formed by symmetrical conductor branches |
| DE10108640A1 (en) * | 2001-02-22 | 2002-09-19 | Infineon Technologies Ag | Contact-free current measurement device has an array of two similar magnetic field sensors for measuring equal currents flowing in opposite directions in parallel conductors, such that measurements are insensitive to position |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH650357A5 (en) * | 1981-03-26 | 1985-07-15 | Landis & Gyr Ag | MAGNETIC CORE-FREE MEASURING CONVERTER FOR POTENTIAL-FREE MEASUREMENT OF A MEASURING CURRENT. |
-
2004
- 2004-05-04 DE DE102004021862.5A patent/DE102004021862B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2328587A1 (en) * | 1973-06-05 | 1975-01-09 | Siemens Ag | ARRANGEMENT FOR MEASURING ELECTRIC AC POWER WITH THE AID OF AN ELECTRONIC MEASURING DEVICE |
| DE2630958B2 (en) * | 1976-07-07 | 1978-07-27 | Heliowatt Werke Elektrizitaets-Gesellschaft Mbh, 1000 Berlin | Error compensation method |
| DE10011974A1 (en) * | 2000-03-11 | 2001-09-27 | Geyer Ag | Micro-technological current sensor assembly, has conductors arranged closely in line on run-around frame and fixed by insulating plastic cover, after which run-around frame is removed |
| DE10051160A1 (en) * | 2000-10-16 | 2002-05-02 | Infineon Technologies Ag | Sensor arrangement for contactless measurement of low currents positioned in loop formed by symmetrical conductor branches |
| DE10108640A1 (en) * | 2001-02-22 | 2002-09-19 | Infineon Technologies Ag | Contact-free current measurement device has an array of two similar magnetic field sensors for measuring equal currents flowing in opposite directions in parallel conductors, such that measurements are insensitive to position |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LEMME,H.: Ein Modul für alle Strombereiche. In: Elektronik, 18, 1999, S. 71 ff * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005060713B4 (en) | 2005-12-19 | 2019-01-24 | Austriamicrosystems Ag | Magnetic field sensor arrangement and method for non-contact measurement of a magnetic field |
| US8629520B2 (en) | 2006-01-20 | 2014-01-14 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for an integrated sensor |
| US8952471B2 (en) | 2006-01-20 | 2015-02-10 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for an integrated sensor |
| US9082957B2 (en) | 2006-01-20 | 2015-07-14 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for an integrated sensor |
| US9859489B2 (en) | 2006-01-20 | 2018-01-02 | Allegro Microsystems, Llc | Integrated circuit having first and second magnetic field sensing elements |
| US10069063B2 (en) | 2006-01-20 | 2018-09-04 | Allegro Microsystems, Llc | Integrated circuit having first and second magnetic field sensing elements |
| CN102331519A (en) * | 2010-06-10 | 2012-01-25 | 英飞凌科技股份有限公司 | Magnetic field current sensors |
| US10935612B2 (en) | 2018-08-20 | 2021-03-02 | Allegro Microsystems, Llc | Current sensor having multiple sensitivity ranges |
| CN112289921A (en) * | 2019-07-22 | 2021-01-29 | 英飞凌科技股份有限公司 | Sensor chip for calibration and associated lead frame |
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