Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf multifunktionale Verbindungsmodule zum Montieren auf Träger, und insbesondere auf multifunktionale Verbindungsmodule mit integrierten Magnetfeldsensoren.The present application relates to multifunctional connection modules for mounting on carriers, and in particular to multifunctional connection modules with integrated magnetic field sensors.
Leistungsbaugruppen enthalten einen oder mehrere Leistungshalbleiterchips wie z.B. Leistungstransistor- und/oder Leistungsdiodenchips, die an einem Substrat wie z.B. einem Leiterrahmen oder einem keramischen Substrat, das eine strukturierte metallisierte Oberfläche aufweist, befestigt sind. In jedem Fall werden genaue Strom- und/oder Temperaturmessungen benötigt, um zuverlässigen und sicheren Betrieb der Leistungsbaugruppe sicherzustellen. Einige Strom/Temperatursensoren sind unter Verwendung externer Komponenten wie z.B. Nebenschlusswiderständen implementiert, die hochpräzise sind, jedoch die Konstruktion der Baugruppe verkomplizieren. Andere herkömmliche Herangehensweisen integrieren einen Sensor vom elektrischen Typ in den Leistungshalbleiterchip. Diese Herangehensweise reduziert die Komplexität der Konstruktion der Baugruppe, jedoch auf Kosten reduzierter Präzision. Typische integrierte Sensoren vom elektrischen Typ wie z.B. eine Diode, deren Spannung für Temperatur oder Strom repräsentativ ist, weisen geringe Abfühlgenauigkeit auf, z.B. ± 28%. Die Abfühlgenauigkeit kann mit kundenspezifischer Kalibrierung verbessert werden, z.B. auf ± 2%, aber das erfordert Kalibrierungsaufwand, der die Kosten erhöht. Einige Anwendungen laufen mit einem definierten Sicherheitsabstand oder Abschaltmerkmal, um Überstrom/-wärme und Beschädigung der Leistungshalbleitervorrichtungen zu vermeiden. Dieselben Probleme gelten für Träger wie z.B. Platinen wie PCBs (Leiterplatten), wobei Abfühlen von Strom und/oder Temperatur von Komponenten, die an einer Platine befestigt sind, ungenaue Ergebnisse hervorbringen oder teure Lösungen erfordern kann. Die DE 10 2011 056 187 A1 offenbart ein Verbindungsmodul mit einer Metallklemme und einem an der Metallklemme befestigten Magnetfeldsensor, der dazu ausgelegt ist, einen Stromfluss durch die Metallklemme zu bestimmen. Weitere vergleichbare Verbindungsmodule sind in der DE 10 2013 113 186 A1 offenbart.Power assemblies contain one or more power semiconductor chips such as, for example, power transistor and / or power diode chips, which are fastened to a substrate such as, for example, a leadframe or a ceramic substrate that has a structured metallized surface. In either case, accurate current and / or temperature measurements are required to ensure reliable and safe operation of the power assembly. Some current / temperature sensors are implemented using external components, such as shunt resistors, which are highly accurate but complicate the construction of the assembly. Other conventional approaches incorporate an electrical type sensor into the power semiconductor chip. This approach reduces the complexity of designing the assembly, but at the cost of reduced precision. Typical integrated sensors of the electrical type, such as a diode, the voltage of which is representative of temperature or current, have poor sensing accuracy, for example ± 28%. Sensing accuracy can be improved with custom calibration, for example to ± 2%, but this requires calibration effort, which increases costs. Some applications run with a defined safety margin or shutdown feature in order to avoid overcurrent / heat and damage to the power semiconductor devices. The same problems apply to carriers such as circuit boards such as PCBs (printed circuit boards), and sensing the current and / or temperature of components attached to a board can produce inaccurate results or require expensive solutions. the DE 10 2011 056 187 A1 discloses a connection module with a metal clamp and a magnetic field sensor attached to the metal clamp and designed to determine a current flow through the metal clamp. Other comparable connection modules can be found in the DE 10 2013 113 186 A1 disclosed.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein/en verbessertes/n Verbindungsmodul und Trägeraufbau bereitzustellen.It is an object of the invention to provide an improved connection module and carrier structure.
Die Aufgabe der Erfindung kann durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Ausführungsformen und Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen spezifiziert.The object of the invention can be achieved by the features of the independent claims. Embodiments and further developments are specified in the dependent claims.
Gemäß einer Ausführungsform eines Verbindungsmoduls umfasst das Verbindungsmodul eine Metallklemme, die einen ersten Endabschnitt, einen zweiten Endabschnitt und einen Mittelabschnitt, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt erstreckt, aufweist. Der erste Endabschnitt ist konfiguriert zum externen Befestigen an einem Halbleiternacktchip oder einer Halbleiterchipbaugruppe, der/die an einem Träger oder an einem Metallbereich des Trägers angebracht ist. Der zweite Endabschnitt ist konfiguriert zum externen Anbringen an einem anderen Metallbereich des Trägers oder an einem/r anderen Halbleiternacktchip oder Halbleiterchipbaugruppe, der/die an dem Träger angebracht ist. Das Verbindungsmodul umfasst ferner einen Magnetfeldsensor, der an der Metallklemme befestigt ist. Der Magnetfeldsensor arbeitet, um ein Magnetfeld abzufühlen, das durch Strom, der durch die Metallklemme fließt, produziert wird.According to one embodiment of a connection module, the connection module comprises a metal clip having a first end section, a second end section and a central section extending between the first and second end sections. The first end portion is configured for external attachment to a semiconductor die or die assembly that is attached to a carrier or to a metal portion of the carrier. The second end portion is configured for external attachment to another metal region of the carrier or to another semiconductor die or semiconductor die assembly that is attached to the carrier. The connection module further comprises a magnetic field sensor which is attached to the metal clamp. The magnetic field sensor works to sense a magnetic field produced by current flowing through the metal clamp.
Gemäß einer Ausführungsform eines Trägeraufbaus umfasst der Trägeraufbau einen Träger, der mehrere Metallbereiche aufweist, die in ein elektrisch isolierendes Material eingebettet oder an ihm angebracht sind, eine/n erste/n Halbleiternacktchip oder Halbleiterchipbaugruppe, der/die an einem ersten aus den Metallbereichen des Trägers angebracht ist, und ein erstes Verbindungsmodul. Das erste Verbindungsmodul umfasst eine Metallklemme, die einen ersten Endabschnitt, einen zweiten Endabschnitt und einen Mittelabschnitt, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt erstreckt, aufweist. Der erste Endabschnitt ist an dem ersten Metallbereich des Trägers oder an dem/der ersten Halbleiternacktchip oder Halbleiterchipbaugruppe angebracht. Der zweite Endabschnitt ist an einem zweiten Metallbereich des Trägers oder an einem/r zweiten Halbleiternacktchip oder Halbleiterchipbaugruppe, der/die an dem Träger angebracht ist, angebracht. Das erste Verbindungsmodul umfasst ferner einen Magnetfeldsensor, der an der Metallklemme befestigt ist. Der Magnetfeldsensor arbeitet, um ein Magnetfeld abzufühlen, das durch Strom, der durch die Metallklemme fließt, produziert wird.According to one embodiment of a carrier structure, the carrier structure comprises a carrier which has a plurality of metal regions that are embedded in an electrically insulating material or attached to it, a first semiconductor bare chip or semiconductor chip assembly, which is attached to a first one of the metal regions of the carrier is attached, and a first connection module. The first connection module includes a metal clip having a first end portion, a second end portion, and a central portion extending between the first and second end portions. The first end section is attached to the first metal region of the carrier or to the first semiconductor die or semiconductor chip assembly. The second end portion is attached to a second metal region of the carrier or to a second semiconductor die or semiconductor chip assembly attached to the carrier. The first connection module further comprises a magnetic field sensor which is attached to the metal clamp. The magnetic field sensor works to sense a magnetic field produced by current flowing through the metal clamp.
Fachleute erkennen zusätzliche Merkmale und Vorteile nach dem Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und nach dem Betrachten der begleitenden Zeichnungen.Those skilled in the art will recognize additional features and advantages after reading the following detailed description and viewing the accompanying drawings.
Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, sofern sie einander nicht ausschließen. Ausführungsformen sind in den Zeichnungen abgebildet und in der folgenden Beschreibung genau beschrieben.
- 1A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer ersten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 1B stellt eine Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der mit A-A' gekennzeichneten Linie in 1A dar.
- 2 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer zweiten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 3 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer dritten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 4 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer vierten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 5 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer fünften Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 6 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer sechsten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 7 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer siebten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 8 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer achten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 9A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer neunten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 9B stellt eine Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der mit B-B' gekennzeichneten Linie in 9A dar.
- 10 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer zehnten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 11A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer elften Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 11B stellt eine Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der mit C-C' gekennzeichneten Linie in 11A dar.
- 12 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer zwölften Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 13A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer dreizehnten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 13B stellt eine Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der mit D-D' gekennzeichneten Linie in 13A dar.
- 14A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer vierzehnten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 14B stellt eine Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der mit E-E' gekennzeichneten Linie in 14A dar.
- 15A stellt Vektoren des Magnetfelds dar, das durch den Strom produziert wird, der durch eine U-förmige Metallklemme fließt.
- 15B stellt eine Schnittansicht der U-förmigen Metallklemme, die in 15A gezeigt ist, entlang der mit A-A gekennzeichneten Linie dar.
- 16A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer fünfzehnten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 16B stellt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs der in 16A gezeigten Baugruppe dar.
- 17 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer sechzehnten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 18 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer siebzehnten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 19A stellt eine perspektivische Ansicht einer achtzehnten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 19B stellt eine vergrößerte Schnittansicht eines Bereichs der in 19A gezeigten Baugruppe dar.
- 20 stellt eine Schnittansicht einer neunzehnten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, die einen integrierten Magnetfeldsensor aufweist.
- 21 bis 23 stellen jeweilige Schnittansichten von drei unterschiedlichen Ausführungsformen eines eigenständigen multifunktionalen Verbindungsmoduls dar, das einen Magnetfeldsensor enthält.
- 24 stellt eine Draufsicht der in 21 gezeigten Ausführungsform des multifunktionalen Verbindungsmodul dar.
- 25 stellt eine Draufsicht der in 22 und 23 gezeigten Ausführungsformen des multifunktionalen Verbindungsmodul dar.
- 26 und 27 stellen jeweils Draufsichten der in den 22 und 23 gezeigten Ausführungsformen der multifunktionalen Verbindungsmodule dar, wobei der Magnetfeldsensor arbeitet, um Differenzabfühlen zu implementieren.
- 28 stellt eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines Trägeraufbaus dar, der das multifunktionale Verbindungsmodul verwendet.
- 29A stellt eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Trägeraufbaus dar, der die in 21 gezeigte Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls verwendet.
- 29B stellt eine Schnittansicht des Trägeraufbaus von 29A entlang der mit F-F' in 29A gekennzeichneten Linie dar.
- 29C stellt dieselbe Schnittansicht des Trägeraufbaus entlang der mit F-F' gekennzeichneten Linie in 29A dar, jedoch mit der in 22 gezeigten Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls.
- 29D stellt dieselbe Schnittansicht des Trägeraufbaus entlang der mit F-F' gekennzeichneten Linie in 29A dar, jedoch mit der in 23 gezeigten Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls.
- 30 stellt eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines Trägeraufbaus dar, der das multifunktionale Verbindungsmodul verwendet.
- 31 stellt eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform eines Trägeraufbaus dar, der das multifunktionale Verbindungsmodul verwendet.
- 32 stellt eine Draufsicht einer fünften Ausführungsform eines Trägeraufbaus dar, der das multifunktionale Verbindungsmodul verwendet.
- 33 stellt eine Draufsicht einer sechsten Ausführungsform eines Trägeraufbaus dar, der das multifunktionale Verbindungsmodul verwendet.
- 34 stellt eine Draufsicht einer siebten Ausführungsform eines Trägeraufbaus dar, der das multifunktionale Verbindungsmodul verwendet.
- 35 stellt eine Draufsicht einer achten Ausführungsform eines Trägeraufbaus dar, der das multifunktionale Verbindungsmodul verwendet.
- 36 stellt eine Draufsicht einer neunten Ausführungsform eines Trägeraufbaus dar, der das multifunktionale Verbindungsmodul verwendet.
- 37 stellt eine Draufsicht einer zehnten Ausführungsform eines Trägeraufbaus dar, der das multifunktionale Verbindungsmodul verwendet.
The elements of the drawings are not necessarily to scale relative to one another. The same reference numbers indicate corresponding, similar parts. The features of the various illustrated embodiments can be combined, provided that they are not mutually exclusive. Embodiments are shown in the drawings and described in detail in the following description. - 1A FIG. 10 shows a top-down plan view of a first embodiment of a semiconductor assembly having an integrated magnetic field sensor.
- 1B FIG. 13 is a cross-sectional view of the assembly taken along the line marked AA 'in FIG 1A represent.
- 2 FIG. 10 shows a top-down plan view of a second embodiment of a semiconductor assembly having an integrated magnetic field sensor.
- 3 FIG. 10 shows a top-down plan view of a third embodiment of a semiconductor assembly having an integrated magnetic field sensor.
- 4th FIG. 10 shows a top-down plan view of a fourth embodiment of a semiconductor assembly that has an integrated magnetic field sensor.
- 5 shows a plan view from top to bottom of a fifth embodiment of a semiconductor assembly that has an integrated magnetic field sensor.
- 6th shows a plan view from top to bottom of a sixth embodiment of a semiconductor assembly that has an integrated magnetic field sensor.
- 7th shows a plan view from top to bottom of a seventh embodiment of a semiconductor assembly that has an integrated magnetic field sensor.
- 8th FIG. 11 illustrates a top-down plan view of an eighth embodiment of a semiconductor assembly that has an integrated magnetic field sensor.
- 9A FIG. 10 shows a top-down plan view of a ninth embodiment of a semiconductor assembly that has an integrated magnetic field sensor.
- 9B FIG. 13 is a cross-sectional view of the assembly taken along the line marked BB 'in FIG 9A represent.
- 10 FIG. 10 shows a top-down plan view of a tenth embodiment of a semiconductor assembly having an integrated magnetic field sensor.
- 11A FIG. 10 shows a top-down plan view of an eleventh embodiment of a semiconductor assembly having an integrated magnetic field sensor.
- 11B FIG. 13 shows a cross-sectional view of the assembly along the line marked CC 'in FIG 11A represent.
- 12th FIG. 10 shows a top-down plan view of a twelfth embodiment of a semiconductor assembly having an integrated magnetic field sensor.
- 13A FIG. 10 shows a top-down plan view of a thirteenth embodiment of a semiconductor assembly having an integrated magnetic field sensor.
- 13B FIG. 13 is a cross-sectional view of the assembly taken along the line marked DD 'in FIG 13A represent.
- 14A shows a plan view from top to bottom of a fourteenth embodiment of a semiconductor assembly that has an integrated magnetic field sensor.
- 14B FIG. 13 is a cross-sectional view of the assembly taken along the line labeled EE 'in FIG 14A represent.
- 15A represents vectors of the magnetic field produced by the current flowing through a U-shaped metal clamp.
- 15B FIG. 10 is a sectional view of the U-shaped metal clip shown in FIG 15A along the line marked AA.
- 16A shows a plan view from top to bottom of a fifteenth embodiment of a semiconductor assembly that has an integrated magnetic field sensor.
- 16B FIG. 11 is an enlarged view of a portion of the FIG 16A assembly shown.
- 17th shows a plan view from top to bottom of a sixteenth embodiment of a semiconductor assembly that has an integrated magnetic field sensor.
- 18th shows a plan view from top to bottom of a seventeenth embodiment of a semiconductor assembly that has an integrated magnetic field sensor.
- 19A illustrates a perspective view of an eighteenth embodiment of a semiconductor assembly having an integrated magnetic field sensor.
- 19B FIG. 11 is an enlarged sectional view of a portion of FIG 19A assembly shown.
- 20th illustrates a sectional view of a nineteenth embodiment of a semiconductor assembly having an integrated magnetic field sensor.
- 21 until 23 represent respective sectional views of three different embodiments of a stand-alone multifunctional Connection module that contains a magnetic field sensor.
- 24 represents a top view of the in 21 shown embodiment of the multifunctional connection module.
- 25th represents a top view of the in 22nd and 23 shown embodiments of the multifunctional connection module.
- 26th and 27 represent top views of the in the 22nd and 23 The illustrated embodiments of the multifunctional interconnect modules, wherein the magnetic field sensor operates to implement differential sensing.
- 28 Figure 10 shows a top view of a first embodiment of a support structure using the multifunctional connection module.
- 29A FIG. 11 shows a top view of a second embodiment of a support structure which incorporates the one shown in FIG 21 shown version of the multifunctional connection module is used.
- 29B FIG. 13 is a sectional view of the support structure of FIG 29A along the with FF 'in 29A marked line.
- 29C FIG. 13 shows the same sectional view of the support structure along the line marked FF 'in FIG 29A dar, but with the in 22nd version of the multifunctional connection module shown.
- 29D FIG. 13 shows the same sectional view of the support structure along the line marked FF 'in FIG 29A dar, but with the in 23 version of the multifunctional connection module shown.
- 30th Figure 12 illustrates a top view of a third embodiment of a carrier assembly using the multifunctional interconnect module.
- 31 Figure 10 illustrates a top view of a fourth embodiment of a support structure using the multifunctional interconnect module.
- 32 Figure 10 shows a plan view of a fifth embodiment of a support structure using the multifunctional connection module.
- 33 Figure 12 shows a plan view of a sixth embodiment of a support structure using the multifunctional connection module.
- 34 Figure 12 shows a plan view of a seventh embodiment of a support structure using the multifunctional connection module.
- 35 Figure 10 shows a plan view of an eighth embodiment of a support structure using the multifunctional connection module.
- 36 Figure 12 illustrates a top view of a ninth embodiment of a support structure employing the multifunctional connection module.
- 37 Figure 3 illustrates a plan view of a tenth embodiment of a support structure using the multifunctional connection module.
Hier beschriebene Ausführungsformen stellen die Integration eines Magnetfeldsensors wie z.B. eines magnetoresistiven Sensors (XMR-Sensors) oder eines Hall-Sensors in eine Halbleiterbaugruppe oder ein eigenständiges multifunktionales Verbindungsmodul für integrierte Strom- und/oder Temperaturmessung bereit. Der Magnetfeldsensor erzeugt ein Signal in Reaktion auf ein Magnetfeld, das durch Strom produziert wird, der in einem Strompfad eines Halbleiterchips, der in der Baugruppe enthalten ist, oder nahe dem multifunktionalen Verbindungsmodul fließt. Die Höhe des Signals ist proportional der Strommenge, die in dem Strompfad fließt, und gibt den Stromverbrauch des Halbleiterchips und/oder die Temperatur der Baugruppe oder des multifunktionalen Verbindungsmoduls an. Die Halbleiterbaugruppe oder das multifunktionale Verbindungsmodul kann mit oder ohne galvanische Isolierung zwischen dem Magnetfeldsensor und dem Halbleiterchip (in dem Fall einer Baugruppe) oder der Metallklemme (in dem Fall eines multifunktionalen Verbindungsmoduls) bereitgestellt sein.Embodiments described here provide the integration of a magnetic field sensor such as a magnetoresistive sensor (XMR sensor) or a Hall sensor in a semiconductor assembly or an independent multifunctional connection module for integrated current and / or temperature measurement. The magnetic field sensor generates a signal in response to a magnetic field produced by current flowing in a current path of a semiconductor chip contained in the package or near the multifunctional interconnect module. The level of the signal is proportional to the amount of current that flows in the current path and indicates the current consumption of the semiconductor chip and / or the temperature of the assembly or of the multifunctional connection module. The semiconductor assembly or the multifunctional connection module can be provided with or without galvanic isolation between the magnetic field sensor and the semiconductor chip (in the case of an assembly) or the metal clamp (in the case of a multifunctional connection module).
Der Magnetfeldsensor kann in dieselbe Halbleiterbaugruppe wie der Halbleiterchip, für den Strom- und/oder Temperaturmessungen gewünscht sind, integriert sein, außerhalb der Baugruppe auf den stromführenden Verbindungen der Baugruppe angeordnet sein oder in einem eigenständigen multifunktionalen Verbindungsmodul, das von der Baugruppe getrennt ist, enthalten sein. Beispielsweise kann der Magnetfeldsensor in den Halbleiterchip eingebettet sein, auf dem Halbleiterchip angeordnet sein, auf einer oder mehreren der Leitungen der Baugruppe angeordnet sein, über oder unter einer Metallklemme angeordnet sein, die in der Halbleiterbaugruppe zum elektrischen Verbinden von einer oder mehreren der Leitungen mit dem Halbleiterchip oder mit einer anderen der Leitungen enthalten ist, oder über oder unter einer Metallklemme angeordnet sein, die in einem multifunktionalen Verbindungsmodul, das von der Chipbaugruppe getrennt ist, enthalten ist.The magnetic field sensor can be integrated in the same semiconductor assembly as the semiconductor chip for which current and / or temperature measurements are desired, arranged outside the assembly on the current-carrying connections of the assembly or contained in an independent multifunctional connection module that is separate from the assembly being. For example, the magnetic field sensor can be embedded in the semiconductor chip, arranged on the semiconductor chip, arranged on one or more of the lines of the assembly, arranged above or below a metal clamp that is used in the semiconductor assembly for electrically connecting one or more of the lines to the Semiconductor chip or with another of the lines is included, or be arranged above or below a metal clamp, which is contained in a multifunctional connection module that is separate from the chip assembly.
In dem Fall eines eigenständigen multifunktionalen Verbindungsmoduls kann ein Nacktchip oder eine Chipbaugruppe an einem Träger wie z.B. einer Leiterplatte (z.B. einer PCB), einem Keramiksubstrat, einem Kunststoffmodul, einem gegossenen Modul, einem Leiterrahmen, usw. angebracht sein, und das multifunktionale Verbindungsmodul kann verwendet werden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Chip und einem Metallbereich des Trägers, zwischen dem Chip und einem weiteren Chip, der an dem Träger angebracht ist, oder zwischen zwei unterschiedlichen Metallbereichen des Trägers zu bilden. In jedem Fall gibt der Begriff „auf“, wie er hier verwendet ist, eine Position in Kontakt oder in unmittelbarer Nähe zu und getragen von einer externen Oberfläche an, oder um einen Ursprung für das Anbringen oder das Tragen anzugeben.In the case of a stand-alone multifunctional interconnect module, a bare chip or chip assembly can be attached to a carrier such as a printed circuit board (e.g., a PCB), a ceramic substrate, a plastic module, a molded module, a lead frame, etc., and the multifunctional interconnect module can be used are to establish an electrical connection between the chip and a metal area of the carrier, between the chip and another chip that is connected to is attached to the carrier, or to be formed between two different metal areas of the carrier. In any event, the term “on” as used herein indicates a position in contact with or in close proximity to and supported by an external surface, or to indicate an origin for attachment or support.
1A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer ersten Ausführungsform einer Halbleiterbaugruppe dar, und 1B stellt eine Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der mit A-A' gekennzeichneten Linie in 1A dar. Material zum Anbringen des Chips und Chipmetallisierungen sind in den 1A und 1B zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt. 1A FIG. 13 illustrates a top-down plan view of a first embodiment of a semiconductor package, and FIG 1B FIG. 13 is a cross-sectional view of the assembly taken along the line marked AA 'in FIG 1A material for attaching the chip and chip metallizations are in the 1A and 1B not shown to simplify the illustration.
Die Halbleiterbaugruppe enthält ein Substrat, das mehrere Metallleitungen 100 aufweist, und einen Halbleiterchip 102, der an einer ersten aus den Leitungen 100-1 angebracht ist. Die Baugruppe kann einen einzelnen Halbleiterchip oder mehr als einen Halbleiterchip enthalten. Jedes Standardsubstrat für Halbleiterbaugruppen kann verwendet werden. Beispielsweise kann das Substrat ein Leiterrahmen sein, der eine Chip-„Paddle“-Leitung 100-1, an der der Halbleiterchip 102 angebracht ist, und mehrere Signal- und Stromleitungen 100-2 bis 100-8 zum Bereitstellen von Signal- und Stromverbindungen zu dem Halbleiterchip 102 aufweist. In einem weiteren Beispiel kann das Substrat ein keramikbasiertes Substrat sein wie z.B. ein DCB-Substrat (direkt kupfer-gebondetes Substrat), ein ABM-Substrat (aktives metallgelötetes Substrat) oder ein DAB-Substrat (direkt aluminium-gebondetes Substrat) sein, in dem eine oder beide Hauptseiten einer Keramikbasis eine strukturierte metallisierte Oberfläche aufweisen, die die Leitungen 100 zum Anbringen des Halbleiterchips 102 bilden und Signal- und Stromverbindungen mit dem Halbleiterchip 102 bereitstellen. In anderen Beispielen kann das Substrat ein strukturiertes Metallsubstrat, eine Leiterplatte (PCB), usw. sein. Die Halbleiterbaugruppe kann jeder Typ einer Standard-Halbleiterbaugruppe sein, die Leitungen 100 zum Anbringen des Halbleiterchips 102 und Bereitstellen von Signal- und Stromverbindungen für den Halbleiterchip 102 aufweist. Beispielsweise kann die Halbleiterbaugruppe eine gegossene Baugruppe, eine Baugruppe mit offenem Hohlraum mit oder ohne einen Deckel, eine eingekapselte Polymerbaugruppe, eine PCB-basierte Baugruppe usw. sein. In jedem Fall bezieht sich der Begriff „Leitung“, wie er hier verwendet ist, auf irgendeinen isolierten elektrischen Leiter, der physikalisch oder elektrisch mit einer elektrischen Vorrichtung verbunden ist.The semiconductor assembly includes a substrate that has multiple metal lines 100 and a semiconductor chip 102 that on a first off the lines 100-1 is appropriate. The assembly can contain a single semiconductor chip or more than one semiconductor chip. Any standard substrate for semiconductor assemblies can be used. For example, the substrate can be a lead frame that has a chip “paddle” line 100-1 at which the semiconductor chip 102 attached, and multiple signal and power lines 100-2 until 100-8 for providing signal and power connections to the semiconductor chip 102 having. In another example, the substrate can be a ceramic-based substrate such as a DCB substrate (directly copper-bonded substrate), an ABM substrate (active metal-soldered substrate) or a DAB substrate (directly aluminum-bonded substrate) in which one or both main sides of a ceramic base have a structured metallized surface that supports the lines 100 for attaching the semiconductor chip 102 form and signal and power connections with the semiconductor chip 102 provide. In other examples, the substrate can be a structured metal substrate, a printed circuit board (PCB), and so on. The semiconductor assembly can be any type of standard semiconductor assembly, the leads 100 for attaching the semiconductor chip 102 and providing signal and power connections for the semiconductor chip 102 having. For example, the semiconductor package may be a molded package, an open cavity package with or without a lid, an encapsulated polymer package, a PCB-based package, and so on. In any event, as used herein, the term “lead” refers to any insulated electrical conductor that is physically or electrically connected to an electrical device.
Ein Magnetfeldsensor 104 ist in dieselbe Baugruppe wie der Halbleiterchip 102 integriert und in unmittelbarer Nähe zu einem Strompfad des Halbleiterchips 102 positioniert, so dass der Sensor 104 das Magnetfeld abfühlen kann, das durch den Strom produziert wird, der durch den Strompfad fließt. Gemäß der in den 1A und 1B dargestellten Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor 104 über einer Metallklemme 106 angeordnet, die in der Halbleiterbaugruppe enthalten ist. Die Metallklemme 106 verbindet eine oder mehrere der Leitungen 100 mit dem Halbleiterchip 102. In einem Fall ist die Metallklemme 106 aus Kupfer hergestellt. Die Metallklemme 106 kann jedoch aus anderen Materialien hergestellt sein. In jedem Fall erzeugt der Magnetfeldsensor 104 ein Signal in Reaktion auf ein Magnetfeld, das durch Strom produziert wird, der in einem Strompfad des Halbleiterchips 102 fließt. Der Strompfad ist in 1B durch Pfeile dargestellt.A magnetic field sensor 104 is in the same assembly as the semiconductor chip 102 integrated and in close proximity to a current path of the semiconductor chip 102 positioned so that the sensor 104 sense the magnetic field produced by the current flowing through the electrical path. According to the 1A and 1B The illustrated embodiment is the magnetic field sensor 104 over a metal clamp 106 arranged, which is contained in the semiconductor assembly. The metal clamp 106 connects one or more of the lines 100 with the semiconductor chip 102 . In one case the metal clamp is 106 made of copper. The metal clamp 106 however, it can be made of other materials. In any case, the magnetic field sensor generates 104 a signal in response to a magnetic field produced by electricity flowing in a current path of the semiconductor chip 102 flows. The rung is in 1B represented by arrows.
Die Höhe des Signals, das durch den Magnetfeldsensor 104 erzeugt wird, ist proportional der Strommenge, die in dem Strompfad fließt, und gibt den Stromverbrauch des Halbleiterchips 102 und/oder die Temperatur der Baugruppe an. Beispielsweise im Fall eines Hall-Sensors variiert ein Wandler, der in dem Magnetfeldsensor 104 enthalten ist, seine Ausgangsspannung in Reaktion auf das Magnetfeld. In dem Fall eines magnetoresistiven Sensors (XMR-Sensors) wie z.B. eines anisotropen magnetoresistiven Sensors (AMR-Sensors), eines riesenmagnetoresistiven Sensors (GMR-Sensors) oder tunnelmagnetoresistiven Sensors (TMR-Sensors) ändert sich der elektrische Widerstand eines Metalls, Halbmetalls oder Halbleiters, das/der in dem Magnetfeldsensor 104 enthalten ist, unter dem Einfluss des Magnetfelds. Die Orientierung und Konfiguration des Magnetfeldsensors 104 kann gemäß dem Typ der eingesetzten Sensorvorrichtung variieren. In jedem Fall ist die Höhe des Signals, das durch den Magnetfeldsensor 104 erzeugt wird, eine monoton abhängige Reaktion auf die Strommenge, die in dem Strompfad des Halbleiterchips 102 fließt. So können der Stromfluss durch den Halbleiterchip 102 und die Temperatur innerhalb der Baugruppe gleichzeitig gemessen werden.The level of the signal that is sent by the magnetic field sensor 104 is proportional to the amount of current flowing in the current path, and gives the power consumption of the semiconductor chip 102 and / or the temperature of the assembly. For example, in the case of a Hall sensor, a transducer in the magnetic field sensor varies 104 included is its output voltage in response to the magnetic field. In the case of a magnetoresistive sensor (XMR sensor) such as an anisotropic magnetoresistive sensor (AMR sensor), a giant magnetoresistive sensor (GMR sensor) or tunnel magnetoresistive sensor (TMR sensor), the electrical resistance of a metal, semimetal or semiconductor changes that is in the magnetic field sensor 104 is contained under the influence of the magnetic field. The orientation and configuration of the magnetic field sensor 104 may vary according to the type of sensor device used. In each case the level of the signal that is sent by the magnetic field sensor 104 is generated, a monotonically dependent response to the amount of current that is in the current path of the semiconductor chip 102 flows. This allows the current to flow through the semiconductor chip 102 and the temperature within the assembly can be measured at the same time.
Beispielsweise in dem Fall eines Leistungs-MOSFET-Chips kann der Stromfluss durch die Source oder den Drain des Leistungs-MOSFET durch Positionieren des Magnetfeldsensors 104 in unmittelbarer Nähe zu dem Source- oder Drain-Strompfad der Vorrichtung genau gemessen werden. In dem Fall eines IGBT-Chips kann der Stromfluss durch den Emitter oder Kollektor des IGBT durch Positionieren des Magnetfeldsensors 104 in unmittelbarer Nähe zu dem Emitter- oder Kollektor-Strompfad der Vorrichtung genau gemessen werden. In dem Fall eines Leistungsdiodenchips kann der Stromfluss durch die Anode oder Kathode der Leistungsdiode durch Positionieren des Magnetfeldsensors 104 in unmittelbarer Nähe zu dem Anoden- oder Kathodenstrompfad der Vorrichtung genau gemessen werden. Selbst wenn das Signal, das durch den Magnetfeldsensor 104 erzeugt wird, nichtlinear ist, kann es korrigiert werden, z.B. mit einer Mikrosteuereinheit.For example, in the case of a power MOSFET chip, the current flow through the source or drain of the power MOSFET can be controlled by positioning the magnetic field sensor 104 can be accurately measured in close proximity to the source or drain current path of the device. In the case of an IGBT chip, the current flow through the emitter or collector of the IGBT can be controlled by positioning the magnetic field sensor 104 can be accurately measured in close proximity to the emitter or collector current path of the device. In the case of a power diode chip, the current flow through the anode or cathode of the power diode can be controlled by positioning the magnetic field sensor 104 can be accurately measured in close proximity to the anode or cathode current path of the device. Even if the signal coming through the magnetic field sensor 104 is generated is non-linear, it can be corrected, e.g. with a microcontroller.
In einigen Anwendungen kann der Magnetfeldsensor 104 mit einer signifikant niedrigeren Spannung versorgt werden oder Signale an einer signifikant niedrigeren Spannung führen (z.B. 5 V) im Vergleich zu dem Halbleiterchip 102 (z.B. 500 V, 1000 V oder sogar höher). Für diese Anwendungen kann der Magnetfeldsensor 104 von der Metallklemme 106 und deshalb von dem Halbleiterchip 102 galvanisch isoliert sein. In einer Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor 104 von der Metallklemme 106 durch einen Abstandshalter 108 beabstandet. Der Abstandshalter 108 kann elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend sein. Beispielsweise kann der Abstandshalter 108 ein leitfähiges Klebemittel, Sintermaterial, Lötmetall usw. für Anwendungen im niedrigen bis mittleren Spannungsbereich (z.B. bis zu 500 V) sein. In einem weiteren Beispiel kann das Material des Abstandshalters 108 so gewählt sein, um galvanische Isolierung bereitzustellen. Ein leitfähiges Klebemittel kann als der Abstandshalter 108 in dem Fall verwendet werden, wenn die Klemmenspannung und die Mikrosteuereinheit keine Spannungsdifferenz aufweisen oder die Spannungsspitzen auf der Klemme 106 durch andere Komponenten blockiert sind. Andernfalls stellt der Abstandshalter 108 galvanische Isolierung z.B. mit nichtleitendem Klebstoff bereit. Die Dicke des Klebstoffs beeinflusst die Reaktion des Magnetfeldsensors 104 und das Niveau der galvanischen Isolierung. Material und Abmessungen des Abstandshalters können ausgewählt sein, um den kleinsten detektierten Strom, größten detektierten Strom und Niveau der galvanischen Isolierung zu optimieren.In some applications the magnetic field sensor 104 are supplied with a significantly lower voltage or carry signals at a significantly lower voltage (for example 5 V) compared to the semiconductor chip 102 (e.g. 500 V, 1000 V or even higher). The magnetic field sensor 104 from the metal clamp 106 and therefore from the semiconductor chip 102 be galvanically isolated. In one embodiment, the magnetic field sensor is 104 from the metal clamp 106 by a spacer 108 spaced. The spacer 108 can be electrically conductive or electrically insulating. For example, the spacer 108 a conductive adhesive, sintered material, solder, etc. for applications in the low to medium voltage range (e.g. up to 500 V). In another example, the material of the spacer 108 be chosen to provide galvanic isolation. A conductive adhesive can act as the spacer 108 be used in the case when the terminal voltage and the microcontroller have no voltage difference or the voltage spikes on the terminal 106 blocked by other components. Otherwise, the spacer provides 108 galvanic isolation ready, for example with non-conductive adhesive. The thickness of the adhesive affects the response of the magnetic field sensor 104 and the level of galvanic isolation. The material and dimensions of the spacer can be selected to optimize the smallest detected current, largest detected current, and level of galvanic isolation.
Die Dicke des Abstandshalters 108 kann so gewählt sein, dass die Stärke des Magnetfelds, das in den Magnetfeldsensor 104 eintritt, auf ein nicht zerstörendes Niveau reduziert ist. Ein relativ dicker Abstandshalter ist insbesondere für Anwendungen mit hohem Strom vorteilhaft. In einer Ausführungsform ist der Abstandshalter 108 ein Halbleiterchip wie z.B. ein Siliziumchip, der zwischen den Magnetfeldsensor 104 und die Metallklemme 106 eingeschoben ist. In anderen Ausführungsformen kann der Abstandshalter 108 ein/e Polymer, Keramik, nichtleitendes Klebemittel, nichtleitende Folie oder irgendein anderes ein- oder mehrschichtiges Material sein, das den Magnetfeldsensor 104 von der Metallklemme 106 trennt. Alternativ kann der Magnetfeldsensor 104 direkt an der Metallklemme 106 angebracht sein, z.B. durch Löten, falls der Sensor 104 eine lötfähige Rückseite aufweist, oder durch ein elektrisch nichtleitendes Klebemittel.The thickness of the spacer 108 can be chosen so that the strength of the magnetic field that enters the magnetic field sensor 104 occurs, is reduced to a non-destructive level. A relatively thick spacer is particularly advantageous for high current applications. In one embodiment, the spacer is 108 a semiconductor chip such as a silicon chip placed between the magnetic field sensor 104 and the metal clamp 106 is inserted. In other embodiments, the spacer 108 a / e polymer, ceramic, non-conductive adhesive, non-conductive foil or any other single or multilayer material, the magnetic field sensor 104 from the metal clamp 106 separates. Alternatively, the magnetic field sensor 104 directly on the metal clamp 106 be attached, e.g. by soldering, if the sensor 104 has a solderable back, or by an electrically non-conductive adhesive.
Elektrische Verbindungen mit dem Magnetfeldsensor können durch elektrische Leiter 110 wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw., die an einem Ende an dem Magnetfeldsensor 104 und an dem gegenüberliegenden Ende an einer oder mehreren der Leitungen 100 der Baugruppe angebracht sind, hergestellt werden. Ein zusätzlicher elektrischer Leiter 112 verbindet eine getrennte Kontaktstelle 114 auf der Oberseite des Halbleiterchips 102 elektrisch mit einer entsprechenden Leitung 100-2 der Baugruppe, z.B. um eine Gate-Verbindung für einen Transistorchip zu bilden. Die Metallklemme 106 kann die Drain-(MOSFET) oder Kollektor- (IGBT) Verbindung in dem Fall eines Leistungstransistors oder die Anoden- oder Kathoden-Verbindung in dem Fall einer Leistungsdiode bereitstellen. Eine elektrische Verbindung zu der Rückseite des Halbleiterchips 102 ist durch die Leitung 100-1 der Baugruppe, die an dieser Seite des Chips 102 angebracht ist, bereitgestellt. Diese elektrische Verbindung kann die Source- (MOSFET) oder Emitter- (IGBT) Verbindung in dem Fall eines Leistungstransistors oder die Kathoden- oder Anoden-Verbindung in dem Fall einer Leistungsdiode sein.Electrical connections to the magnetic field sensor can be made by electrical conductors 110 such as wire bonds, wire ribbons, etc. attached to the magnetic field sensor at one end 104 and at the opposite end on one or more of the conduits 100 attached to the assembly. An additional electrical conductor 112 connects a separate contact point 114 on top of the semiconductor chip 102 electrically with a corresponding cable 100-2 of the assembly, e.g. to form a gate connection for a transistor chip. The metal clamp 106 may provide the drain (MOSFET) or collector (IGBT) connection in the case of a power transistor or the anode or cathode connection in the case of a power diode. An electrical connection to the back of the semiconductor chip 102 is through the line 100-1 the assembly that is on that side of the chip 102 is attached, provided. This electrical connection can be the source (MOSFET) or emitter (IGBT) connection in the case of a power transistor or the cathode or anode connection in the case of a power diode.
Die Halbleiterbaugruppe kann gegossen oder eingekapselt sein mit einem nichtleitenden Material 117 wie z.B. einer Gussmasse, einem Klebemittel, Silikon, Silikongel, usw. Das nichtleitende Material 117 ist in 1A zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt. Zusätzlich zu der Zuverlässigkeit, die durch ein solches Guss/Einkapselungsmittel 117 bereitgestellt ist, stellen die dielektrischen Eigenschaften des Guss/Einkapselungsmittels 117 auch gute elektrische Isolation zwischen dem Sensor 104, der an einer relativ niedrigen Spannung (z.B. 5 V) arbeitet, und dem Halbleiterchip 102, der an einer relativ hohen Spannung (z.B. mehreren hundert oder tausend Volt) arbeitet, bereit.The semiconductor assembly can be molded or encapsulated with a non-conductive material 117 such as a casting compound, an adhesive, silicone, silicone gel, etc. The non-conductive material 117 is in 1A not shown to simplify the illustration. In addition to the reliability afforded by such a molding / encapsulant 117 provided are the dielectric properties of the molding / encapsulant 117 also good electrical isolation between the sensor 104 working on a relatively low voltage (e.g. 5 V) and the semiconductor chip 102 working on a relatively high voltage (e.g. several hundred or thousand volts).
2 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer zweiten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 2 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu sind jedoch andere, passive Komponenten 118 wie z.B. Widerstände und/oder Kondensatoren, die einen Teil der Abfühlschaltung umfassen, die den Magnetfeldsensor 104 enthält, ebenfalls in dieselbe Baugruppe wie der Sensor 104 und der Halbleiterchip 102 integriert. Die passiven Komponenten 118 sind an unterschiedliche der Leitungen 100 der Baugruppe angeschlossen. Elektrische Leiter 110 wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. verbinden die passiven Komponenten 118 mit dem Magnetfeldsensor 104 elektrisch. 2 FIG. 10 shows a top-down plan view of a second embodiment of the semiconductor package 2 The embodiment shown is similar to that in FIGS 1A and 1B embodiment shown. In contrast to this, however, are other, passive components 118 such as resistors and / or capacitors that comprise part of the sensing circuitry that controls the magnetic field sensor 104 also in the same assembly as the sensor 104 and the semiconductor chip 102 integrated. The passive components 118 are on different lines 100 connected to the assembly. Electric conductors 110 such as wire bonds, wire bands, etc. connect the passive components 118 with the magnetic field sensor 104 electric.
3 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer dritten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 3 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu ist jedoch eine Logikvorrichtung 120 zum Steuern des Magnetfeldsensors 104 an derselben Metallklemme 106 angebracht, auf der der Sensor 104 angeordnet ist. Irgendeine Standard-Logikvorrichtung wie z.B. eine Mikrosteuereinheit, ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung) usw., die zum Steuern der Operation des Magnetfeldsensors 104 imstande ist, kann verwendet werden. Elektrische Leiter 110 wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. verbinden die Logikvorrichtung 120 mit einer oder mehreren Leitungen der Baugruppe elektrisch, um elektrische Verbindungen mit der Logikvorrichtung 120 bereitzustellen. Zusätzliche elektrische Leiter 122 wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. verbinden die Logikvorrichtung 120 elektrisch mit dem Magnetfeldsensor 104. 3 FIG. 3 illustrates a top-down plan view of a third embodiment of the semiconductor package 3 The embodiment shown is similar to that in FIGS 1A and 1B embodiment shown. In contrast, however, is a logic device 120 to control the magnetic field sensor 104 on the same metal clamp 106 attached on which the sensor 104 is arranged. Any standard logic device such as a microcontroller, ASIC (application specific integrated circuit), etc., used to control the operation of the magnetic field sensor 104 is able can be used. Electric conductors 110 such as wire bonds, wire ribbons, etc. connect the logic device 120 with one or more lines of the assembly electrical to establish electrical connections with the logic device 120 provide. Additional electrical conductors 122 such as wire bonds, wire ribbons, etc. connect the logic device 120 electrically with the magnetic field sensor 104 .
4 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer vierten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 4 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in 3 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu sind jedoch andere, passive Komponenten 118 wie z.B. Widerstände und/oder Kondensatoren, die einen Teil der Abfühlschaltung umfassen, die die Logikvorrichtung 120 und den Magnetfeldsensor 104 enthält, auch in dieselbe Baugruppe wie der Sensor 104, die Logikvorrichtung 120 und der Halbleiterchip 102 integriert. Die passiven Komponenten 118 sind an unterschiedlichen der Leitungen 100 der Baugruppe angeschlossen. Elektrische Leiter 110 wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. verbinden die passiven Komponenten 118 elektrisch mit der Logikvorrichtung 120 und/oder dem Magnetfeldsensor 104. So sind die passiven Komponenten 118 mit dem Magnetfeldsensor 104 und der Logikvorrichtung 120 elektrisch verbunden, um die gewünschte Abfühlschaltung zu bilden. 4th FIG. 10 shows a top-down plan view of a fourth embodiment of the semiconductor package 4th The embodiment shown is similar to that in FIG 3 embodiment shown. In contrast to this, however, are other, passive components 118 such as resistors and / or capacitors that comprise part of the sensing circuitry that makes up the logic device 120 and the magnetic field sensor 104 also in the same assembly as the sensor 104 , the logic device 120 and the semiconductor chip 102 integrated. The passive components 118 are on different lines 100 connected to the assembly. Electric conductors 110 such as wire bonds, wire bands, etc. connect the passive components 118 electrically with the logic device 120 and / or the magnetic field sensor 104 . So are the passive components 118 with the magnetic field sensor 104 and the logic device 120 electrically connected to form the desired sensing circuit.
5 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer fünften Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 5 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu weist jedoch die Metallklemme 106 einen konisch zulaufenden Bereich 124 auf, für den die Breite der Metallklemme 106 auf weniger als die oder auf die gleiche Breite des Magnetfeldsensors 104 reduziert ist und der Sensor 104 über dem konisch zulaufenden Bereich 124 positioniert ist. Der konisch zulaufende Bereich 124 ist zwischen den breiteren gegenüberliegenden Endbereichen 126, 128 der Metallklemme 106 eingefügt. Der Abschnitt des konisch zulaufenden Bereichs 124, der unter dem Magnetfeldsensor 104 angeordnet ist und eine schmalere Breite aufweist als der Sensor 104, ist in 5 in gestrichelten Linien gezeigt, da dieser Teil des konisch zulaufenden Bereichs 124 durch den Magnetfeldsensor 104 bedeckt und somit nicht sichtbar ist. 5 FIG. 10 shows a top-down plan view of a fifth embodiment of the semiconductor package 5 The embodiment shown is similar to that in FIGS 1A and 1B embodiment shown. In contrast, however, the metal clamp 106 a tapered area 124 on, for which the width of the metal clamp 106 to less than or the same width as the magnetic field sensor 104 is reduced and the sensor 104 above the tapered area 124 is positioned. The tapered area 124 is between the wider opposite end regions 126 , 128 the metal clamp 106 inserted. The section of the tapered area 124 that is under the magnetic field sensor 104 is arranged and has a narrower width than the sensor 104 , is in 5 shown in dashed lines as this is part of the tapered area 124 by the magnetic field sensor 104 covered and therefore not visible.
6 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer sechsten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 6 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in 5 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu enthält die Metallklemme 106 ferner seitliche Zweige 130, 132, die sich parallel zu dem konisch zulaufenden Bereich 124 zwischen den gegenüberliegenden Endbereichen 126, 128 erstrecken. Die seitlichen Zweige 130, 132 sind von dem konisch zulaufenden Bereich 124 beabstandet und nicht von dem Magnetfeldsensor 104 bedeckt. Das Hinzufügen der seitlichen Zweige 130, 132 ermöglicht, dass die Metallklemme 106 mehr Strom handhaben kann als die Klemmenkonfiguration, die in 5 dargestellt ist. Es können jedoch mehr zusätzlicher Kalibrierungsaufwand und Versatzwerte benötigt werden, da nicht der gesamte Strompfad unter dem Magnetfeldsensor 104 verläuft. Somit repräsentiert das Magnetfeld, das durch den Magnetfeldsensor 104 abgefühlt wird, nicht den gesamten Strom, der durch den Pfad fließt, sondern stattdessen nur den Teil des Stroms, der unter dem Sensor 104 fließt. 6th FIG. 11 shows a top-down plan view of a sixth embodiment of the semiconductor package 6th The embodiment shown is similar to that in FIG 5 embodiment shown. In contrast, the metal clamp contains 106 further lateral branches 130 , 132 that are parallel to the tapered area 124 between the opposite end regions 126 , 128 extend. The lateral branches 130 , 132 are from the tapered area 124 spaced apart and not from the magnetic field sensor 104 covered. Adding the side branches 130 , 132 allows the metal clamp 106 can handle more current than the terminal configuration included in 5 is shown. However, more additional calibration effort and offset values may be required because the entire current path is not under the magnetic field sensor 104 runs. Thus represents the magnetic field generated by the magnetic field sensor 104 is sensed, not all of the current flowing through the path, but instead only the portion of the current that is under the sensor 104 flows.
7 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer siebten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 7 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu ist jedoch der Magnetfeldsensor 104 auf einer Leitung 100-3 der Baugruppe angeordnet, die von der Leitung 100-1 verschieden ist, an der der Halbleiterchip 102 angebracht ist. Die Leitung 100-3, auf der der Magnetfeldsensor 104 angeordnet ist, stellt eine elektrische Verbindung mit dem Halbleiterchip 102 durch einen oder mehrere elektrische Leiter 134 wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder, usw., bereit. Einer oder mehrere dieser elektrischen Leiter 134 sind zwischen den Halbleiterchip 102 und den Magnetfeldsensor 104 eingeschoben. Der Magnetfeldsensor 104 arbeitet, um das Magnetfeld abzufühlen, das durch den Strom produziert wird, der in dem Strompfad fließt, der durch die Leitung 100-3, auf der der Magnetfeldsensor 104 angeordnet ist, und jeden elektrischen Leiter 134, der mit dieser Leitung 100-3 verbunden ist und zwischen den Halbleiterchip 102 und den Magnetfeldsensor 104 eingeschoben ist, fließt. 7th FIG. 10 shows a top-down plan view of a seventh embodiment of the semiconductor package 7th The embodiment shown is similar to that in FIGS 1A and 1B embodiment shown. In contrast to this, however, is the magnetic field sensor 104 on one line 100-3 the assembly arranged by the line 100-1 is different at which the semiconductor chip 102 is appropriate. The administration 100-3 on which the magnetic field sensor 104 is arranged, establishes an electrical connection with the semiconductor chip 102 by one or more electrical conductors 134 such as wire bonds, wire ribbons, etc., ready. One or more of these electrical conductors 134 are between the semiconductor chip 102 and the magnetic field sensor 104 inserted. The magnetic field sensor 104 works to sense the magnetic field produced by the current flowing in the current path that is through the line 100-3 on which the magnetic field sensor 104 is arranged, and each electrical conductor 134 who is with this lead 100-3 is connected and between the semiconductor chip 102 and the magnetic field sensor 104 is inserted, flows.
8 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer achten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 8 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in 7 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu ist jedoch die elektrische Verbindung zwischen der Leitung 100-3, auf der der Magnetfeldsensor 104 angeordnet ist, und dem Halbleiterchip 102 durch eine Metallklemme 106 anstelle der Drahtbonds oder Bänder bereitgestellt. Der Magnetfeldsensor 104 arbeitet, um das Magnetfeld abzufühlen, das durch den Strom produziert wird, der in dem Strompfad, der durch die Leitung 100-3, auf der der Magnetfeldsensor 104 angeordnet ist, und die Metallklemme 106, die diese Leitung 100-3 mit dem Halbleiterchip 102 verbindet, fließt. 8th FIG. 10 shows a top-down plan view of an eighth embodiment of the semiconductor package 8th The embodiment shown is similar to that in FIG 7th embodiment shown. In contrast to this, however, is the electrical connection between the line 100-3 on which the magnetic field sensor 104 is arranged, and the semiconductor chip 102 by a metal clamp 106 provided in place of the wire bonds or ribbons. The magnetic field sensor 104 works to sense the magnetic field produced by the current running in the current path that runs through the line 100-3 on which the magnetic field sensor 104 is arranged, and the metal clamp 106 who have this line 100-3 with the semiconductor chip 102 connects, flows.
9A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer neunten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar, und 9B stellt eine Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der mit B-B' gekennzeichneten Linie in 9A dar. Die in 9A und 9B gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu ist jedoch der Magnetfeldsensor 104 unter einer Metallklemme 106 angeordnet, die eine der Leitungen 100-3 der Baugruppe mit dem Halbleiterchip 102 elektrisch verbindet. Der Magnetfeldsensor 104 ist in 9A als ein gestrichelter Kasten gezeigt, weil der Sensor 104 in dieser Ansicht durch die Metallklemme 106 bedeckt ist. Eine oder mehrere der Leitungen 100 der Baugruppe erstrecken sich unter der Metallklemme 106, um elektrische Verbindungen an der Rückseite 103 des Magnetfeldsensors 104 bereitzustellen. Mechanischer Kontakt zwischen der Oberseite 105 des Magnetfeldsensors 104 und der darüber liegenden Metallklemme 106 ist nicht notwendig, weil der Sensor 104 durch eine oder mehrere der darunter liegenden Leitung(en) 100 der Baugruppe getragen wird. Die Oberseite 105 des Magnetfeldsensors 104 kann von der darüber liegenden Metallklemme 106 galvanisch isoliert sein, z.B. durch einen Luftspalt 136. Zusätzlich oder alternativ kann ein Abstandshalter (in 9B nicht gezeigt) den Magnetfeldsensor 104 von der Metallklemme 106 trennen, wie z.B. in 1B gezeigt. Beispielsweise kann der Spalt 136 mit einer Art Polymer wie z.B. Gussmasse, nicht leitendem Klebemittel oder nicht leitender Folie/Klebeband gefüllt sein. Alternativ kann ein leitfähiges Material den Spalt 136 zwischen dem Sensor 104 und der darüber liegenden Metallklemme 106 im Fall von Niederspannungsvorrichtungen füllen. Anders als 1B wäre der Abstandshalter zwischen der Oberseite 105 des Magnetfeldsensors 104 und der darüber liegenden Metallklemme 106 eingeschoben. 9A FIG. 11 shows a top-down plan view of a ninth embodiment of the semiconductor package, and FIG 9B FIG. 13 is a cross-sectional view of the assembly taken along the line marked BB 'in FIG 9A dar. The in 9A and 9B The embodiment shown is similar to that in FIGS 1A and 1B embodiment shown. In contrast to this, however, is the magnetic field sensor 104 under a metal clamp 106 arranged one of the lines 100-3 the assembly with the semiconductor chip 102 electrically connects. The magnetic field sensor 104 is in 9A shown as a dashed box because the sensor 104 in this view through the metal clamp 106 is covered. One or more of the lines 100 of the assembly extend under the metal clamp 106 to make electrical connections at the rear 103 of the magnetic field sensor 104 provide. Mechanical contact between the top 105 of the magnetic field sensor 104 and the metal clamp above 106 is not necessary because the sensor 104 through one or more of the underlying line (s) 100 the assembly is carried. The top 105 of the magnetic field sensor 104 can from the metal clamp above 106 be galvanically isolated, for example by an air gap 136 . Additionally or alternatively, a spacer (in 9B not shown) the magnetic field sensor 104 from the metal clamp 106 separate, such as in 1B shown. For example, the gap 136 be filled with a type of polymer such as casting compound, non-conductive adhesive or non-conductive film / tape. Alternatively, a conductive material can fill the gap 136 between the sensor 104 and the metal clamp above 106 fill in the case of low voltage devices. Different to 1B would be the spacer between the top 105 of the magnetic field sensor 104 and the metal clamp above 106 inserted.
10 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer zehnten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 10 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in 7 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu weist jedoch der Magnetfeldsensor 104 eine Öffnung 138 auf, die sich durch den Sensor 104 erstreckt. Verschiedene Halbleitertechnologien ermöglichen ohne Weiteres die Bildung solch einer Öffnung 138, z.B. durch Maskieren und chemische Ätzprozesse, Laserbohrprozesse usw., und deshalb ist in dieser Hinsicht keine weitere Erläuterung bereitgestellt. Wenigstens ein elektrischer Leiter 134-1 ist an der Leitung 100-3, auf der der Magnetfeldsensor 104 angeordnet ist, durch die Öffnung 138 in dem Sensor 104 angebracht. Das andere Ende dieser Leitung 134-1 ist an dem Halbleiterchip 102 angebracht, um die entsprechende elektrische Verbindung zu vervollständigen. Der Magnetfeldsensor 104 arbeitet, um das Magnetfeld abzufühlen, das durch Strom produziert wird, der in dem Strompfad fließt, der durch die Leitung 100-3, auf der der Magnetfeldsensor 104 angeordnet ist, und den elektrischen Leiter 134-1, der an dieser Leitung 100-3 durch die Öffnung 138 in dem Magnetfeldsensor 104 angebracht ist, fließt. 10 FIG. 10 shows a top-down plan view of a tenth embodiment of the semiconductor package 10 The embodiment shown is similar to that in FIG 7th embodiment shown. In contrast to this, however, the magnetic field sensor 104 an opening 138 on, going through the sensor 104 extends. Various semiconductor technologies allow such an opening to be easily formed 138 e.g., masking and chemical etching processes, laser drilling processes, etc., and therefore no further explanation is provided in this regard. At least one electrical conductor 134-1 is on the line 100-3 on which the magnetic field sensor 104 is arranged through the opening 138 in the sensor 104 appropriate. The other end of that line 134-1 is on the semiconductor chip 102 attached to complete the appropriate electrical connection. The magnetic field sensor 104 works to sense the magnetic field produced by current flowing in the current path that goes through the line 100-3 on which the magnetic field sensor 104 is arranged, and the electrical conductor 134-1 who is on this line 100-3 through the opening 138 in the magnetic field sensor 104 is attached, flows.
11A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer elften Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar, und 11B stellt eine Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der mit C-C' gekennzeichneten Linie in 11A dar. Die in 11A und 11B gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu ist jedoch der Magnetfeldsensor 104 in demselben Chip 102 wie die Leistungshalbleitervorrichtung(en) 140 eingebettet. Der Chip 102 enthält einen Halbleiterkörper 140, der Si oder einen Verbindungshalbleiter wie z.B. SiC, GaAs, GaN, usw. umfasst. Die Leistungsvorrichtung(en) 138 sind in dem Halbleiterkörper 140 gebildet. Der Magnetfeldsensor 104 ist in demselben Halbleiterkörper 140 wie die Leistungsvorrichtung(en) 138 angeordnet, jedoch von den Leistungsvorrichtung(en) 138 galvanisch isoliert. Die galvanische Isolierung kann in den Halbleiterkörper 140 oder als Teil einer Bondleitung mit der darunter liegenden Leitung 100-1 der Baugruppe integriert sein. In jedem Fall ist der Stromflusspfad in die Leistungsvorrichtung(en) 138 und aus den Leistungsvorrichtung(en) 138 zu einer PCB, einem Keramiksubstrat usw. (nicht gezeigt) in 11B durch eine Reihe von Pfeilen dargestellt. Wie in 11B gezeigt ist, breitet sich einiger Strom unter dem Magnetfeldsensor 104 in der Leitung 100-1 aus, an der der Chip 102 angebracht ist. Das Magnetfeld, das durch den Strom produziert wird, der in diesem Teil der Leitung 100-1 fließt, wird durch den integrierten Magnetfeldsensor 104 abgefühlt. Die Höhe des entsprechenden Signals, das durch den Sensor 104 produziert wird, ist proportional der Strommenge, die in diesem Teil des Strompfads fließt. Die Metallklemme 106, die in 11A gezeigt ist, kann durch einen anderen Typ eines elektrischen Leiters wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. ersetzt sein. 11A FIG. 11 illustrates a top-down plan view of an eleventh embodiment of the semiconductor package, and FIG 11B FIG. 13 shows a cross-sectional view of the assembly along the line marked CC 'in FIG 11A dar. The in 11A and 11B The embodiment shown is similar to that in FIGS 1A and 1B embodiment shown. In contrast to this, however, is the magnetic field sensor 104 in the same chip 102 like the power semiconductor device (s) 140 embedded. The chip 102 contains a semiconductor body 140 comprising Si or a compound semiconductor such as SiC, GaAs, GaN, etc. The performance device (s) 138 are in the semiconductor body 140 educated. The magnetic field sensor 104 is in the same semiconductor body 140 like the power device (s) 138 arranged but by the power device (s) 138 galvanically isolated. The galvanic isolation can be in the semiconductor body 140 or as part of a bond line with the underlying line 100-1 be integrated into the assembly. In either case, the current flow path into the power device (s) 138 and from the power device (s) 138 to a PCB, a ceramic substrate, etc. (not shown) in FIG 11B represented by a series of arrows. As in 11B shown, some current is spreading under the magnetic field sensor 104 on the line 100-1 from where the chip 102 is appropriate. The magnetic field that is produced by the electricity flowing in that part of the line 100-1 flows through the integrated magnetic field sensor 104 felt. The level of the corresponding signal that is sent by the sensor 104 produced is proportional to the amount of current that flows in this part of the current path. The metal clamp 106 , in the 11A shown may be replaced by a different type of electrical conductor such as wire bonds, wire ribbons, etc.
12 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer zwölften Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 12 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in 7 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu ist der Magnetfeldsensor 104 jedoch auf einer dritten Leitung 100-10 angeordnet. Eine erste Gruppe 144 aus einem oder mehreren elektrischen Leitern wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. weist jeweils ein erstes Ende, das an einer zweiten Leitung 100-3 angebracht ist, und ein zweites Ende, das an der dritten Leitung 100-10 angebracht ist, auf. Eine zweite Gruppe 146 aus einem oder mehreren elektrischen Leitern wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. weist jeweils ein erstes Ende, das an der dritten Leitung 100-10 angebracht ist, und ein zweites Ende, das an dem Halbleiterchip 102 angebracht ist, der an einer ersten Leitung 100-1 angebracht ist, auf. Der Magnetfeldsensor 104 ist zwischen der ersten Gruppe 144 und der zweiten Gruppe 146 aus einem oder mehreren elektrischen Leitern eingeschoben und fühlt das Magnetfeld ab, das durch den Strom produziert wird, der aus der ersten Gruppe 144 aus einer oder mehreren elektrischen Leitern zu der zweiten Gruppe 146 aus einem oder mehreren elektrischen Leitern durch die dritte Leitung 100-10 fließt. 12th FIG. 10 shows a top-down plan view of a twelfth embodiment of the semiconductor package 12th The embodiment shown is similar to that in FIG 7th embodiment shown. The difference is the magnetic field sensor 104 but on a third line 100-10 arranged. A first group 144 consisting of one or more electrical conductors such as wire bonds, wire bands, etc., each has a first end that is connected to a second line 100-3 attached, and a second end that attaches to the third conduit 100-10 is appropriate on. A second group 146 One or more electrical conductors such as wire bonds, wire bands, etc. each have a first end that is connected to the third line 100-10 attached, and a second end attached to the semiconductor chip 102 is attached to a first line 100-1 is appropriate on. The magnetic field sensor 104 is between the first group 144 and the second group 146 inserted from one or more electrical conductors and senses the magnetic field that is produced by the current that comes from the first group 144 from one or more electrical conductors to the second group 146 from one or more electrical conductors through the third line 100-10 flows.
13A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer dreizehnten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar, und 13B stellt eine Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der mit D-D' gekennzeichneten Linie in 13A dar. Die in 13A und 13B gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu ist jedoch der Magnetfeldsensor 104 auf dem Halbleiterchip 102 anstatt der Metallklemme 106, die die entsprechende Leitung 100-3 der Baugruppe mit dem Halbleiterchip 102 elektrisch verbindet, angeordnet. Der Magnetfeldsensor 104 ist von dem Halbleiterchip 102 galvanisch isoliert. In einer Ausführungsform trennt ein Abstandshalter 108 den Magnetfeldsensor 104 von dem Halbleiterchip 102. Der Abstandshalter 108 kann sowohl galvanische Isolierung als auch Magnetfeldreduktion an dem Sensor 104 bereitstellen, wie hier vorstehend beschrieben. 13A FIG. 13 illustrates a top-down plan view of a thirteenth embodiment of the semiconductor package, and FIG 13B FIG. 13 is a cross-sectional view of the assembly taken along the line marked DD 'in FIG 13A dar. The in 13A and 13B The embodiment shown is similar to that in FIGS 1A and 1B embodiment shown. In contrast to this, however, is the magnetic field sensor 104 on the semiconductor chip 102 instead of the metal clamp 106 that the corresponding line 100-3 the assembly with the semiconductor chip 102 electrically connects, arranged. The magnetic field sensor 104 is from the semiconductor chip 102 galvanically isolated. In one embodiment, a spacer separates 108 the magnetic field sensor 104 from the semiconductor chip 102 . The spacer 108 can do both galvanic isolation and magnetic field reduction on the sensor 104 as described herein above.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen positionieren den Magnetfeldsensor so, dass die interessierende Magnetfeldstärke in nur einer Richtung gemessen wird. Mit einer solchen Sensorkonfiguration muss zusätzliche Signalverarbeitung ausgeführt werden, um den Einfluss von magnetischen Streufeldern wie z.B. des Erdmagnetfelds auf die Messergebnisse zu unterdrücken. Dementsprechend können Strommessungsinformationen, die aus der Sensorausgabe abgeleitet werden, Beiträge enthalten, die auf magnetische Streufelder zurückzuführen sind, die auf den Magnetfeldsensor treffen, was die Strommessungsinformationen weniger genau macht, falls sie nicht weiter verarbeitet werden, um diese Beiträge aufzuheben. Die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen verwenden ein Differenzmessverfahren, wobei der Magnetfeldsensor wenigstens zwei Magnetfeldsensorkomponenten umfasst, die so positioniert sind, dass das interessierende Magnetfeld auf die Magnetfeldsensorkomponenten in unterschiedlichen Richtungen trifft, was es ermöglicht, den Einfluss des magnetischen Streufelds wie z.B. des Erdmagnetfelds auf die Messergebnisse einfacher zu unterdrücken.The embodiments described above position the magnetic field sensor in such a way that the magnetic field strength of interest is measured in only one direction. With such a sensor configuration, additional signal processing must be carried out in order to suppress the influence of magnetic stray fields such as the earth's magnetic field on the measurement results. Accordingly, current measurement information derived from the sensor output may include contributions due to stray magnetic fields impinging on the magnetic field sensor, making the current measurement information less accurate if it is not further processed to cancel these contributions. The embodiments described below use a differential measurement method, the magnetic field sensor comprising at least two magnetic field sensor components that are positioned so that the magnetic field of interest hits the magnetic field sensor components in different directions, which makes it easier to determine the influence of the magnetic stray field such as the earth's magnetic field on the measurement results to suppress.
Die Höhe des Signals, das durch jede Magnetfeldsensorkomponente erzeugt wird, ist proportional der Strommenge, die in dem Strompfad fließt, und gibt den Stromverbrauch des Halbleiterchips und/oder die Temperatur der Baugruppe an. Beispielsweise in dem Fall eines Hall-Sensors können wenigstens zwei Wandler so positioniert sein, dass das interessierende Magnetfeld (vertikal) auf die Wandler in unterschiedlichen vertikalen Richtungen trifft. Jeder Wandler variiert seine Ausgangsspannung in Reaktion auf das Magnetfeld. In dem Fall von magnetoresistiven Sensorkomponenten (XMR-Sensorkomponenten) wie z.B. anisotropen magnetoresistiven Sensorkomponenten (AMR-Sensorkomponenten), riesenmagnetoresistiven Sensorkomponenten (GMR-Sensorkomponenten) oder tunnelmagnetoresistiven Sensorkomponenten (TMR-Sensorkomponenten) ändert sich der elektrische Widerstand eines Metalls, Halbmetalls oder Halbleiters, das/der in den XMR-Magnetfeldsensorkomponenten enthalten ist, unter dem Einfluss des Magnetfelds, das (seitlich) auf die XMR-Sensorkomponenten in unterschiedlichen seitlichen Richtungen trifft.The level of the signal that is generated by each magnetic field sensor component is proportional to the amount of current that flows in the current path and indicates the current consumption of the semiconductor chip and / or the temperature of the assembly. For example, in the case of a Hall sensor, at least two transducers can be positioned so that the magnetic field of interest (vertically) hits the transducers in different vertical directions. Each transducer varies its output voltage in response to the magnetic field. In the case of magnetoresistive sensor components (XMR sensor components) such as anisotropic magnetoresistive sensor components (AMR sensor components), giant magnetoresistive sensor components (GMR sensor components) or tunnel magnetoresistive sensor components (TMR sensor components, the electrical resistance of a metal or semi-conductor) changes / contained in the XMR magnetic field sensor components, under the influence of the magnetic field that hits the XMR sensor components (laterally) in different lateral directions.
Die Orientierung und Konfiguration der Magnetfeldsensorkomponenten können gemäß dem Typ des eingesetzten Magnetfeldsensors variieren. Beispielsweise können die Magnetfeldsensorkomponenten eindimensionale XMR- oder Hall-Vorrichtungen sein, wobei sie nur die Magnetfeldstärke messen, oder können dreidimensionale Vorrichtungen sein, die auch ein elektrisches Signal ausgeben, das proportional einem Abstand zwischen dem Strompfad und der dreidimensionalen Magnetfeld-Abfühlkomponente ist. In jedem Fall ist die Höhe des Signals, das durch jede Magnetfeldsensorkomponente erzeugt wird, proportional der Strommenge, die in dem Strompfad des Halbleiterchips fließt. Die Magnetfeldsensorkomponenten sind jedoch so positioniert, dass das interessierende Magnetfeld auf die Magnetfeldsensorkomponenten in unterschiedlichen Richtungen trifft, was ermöglicht, dass der Einfluss von magnetischen Streufeldern wie z.B. des Erdfelds unterdrückt wird, z.B. durch Verwenden der Differenz der elektrischen Signalausgaben der Sensorkomponente. So können der Stromfluss durch den Halbleiterchip und die Temperatur innerhalb der Baugruppe genauer gemessen werden.The orientation and configuration of the magnetic field sensor components can vary according to the type of magnetic field sensor used. For example, the magnetic field sensor components can be one-dimensional XMR or Hall devices, measuring only magnetic field strength, or can be three-dimensional devices that also output an electrical signal that is proportional to a distance between the current path and the three-dimensional magnetic field sensing component. In any case, the level of the signal generated by each magnetic field sensor component is proportional to the amount of current flowing in the current path of the semiconductor chip. However, the magnetic field sensor components are positioned so that the magnetic field of interest hits the magnetic field sensor components in different directions, which enables the influence of stray magnetic fields such as the earth's field to be suppressed, e.g. by using the difference in the electrical signal outputs of the sensor component. In this way, the current flow through the semiconductor chip and the temperature within the assembly can be measured more precisely.
14A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer vierzehnten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar, und 14B stellt eine Querschnittsansicht der Baugruppe entlang der mit E-E' gekennzeichneten Linie in 14A dar. Die in 14A und 14B gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 1A und 1B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu umfasst jedoch der Magnetfeldsensor 104 eine erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a und eine zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b. Die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b ist durch die Metallklemme 106 bedeckt und deshalb in 14A nicht zu sehen. 14A FIG. 11 shows a top-down plan view of a fourteenth embodiment of the semiconductor package, and FIG 14B FIG. 13 is a cross-sectional view of the assembly taken along the line labeled EE 'in FIG 14A dar. The in 14A and 14B The embodiment shown is similar to that in FIGS 1A and 1B embodiment shown. In contrast, however, includes the magnetic field sensor 104 a first magnetic field sensing component 104a and a second magnetic field sensing component 104b . The second magnetic field sensing component 104b is through the metal clamp 106 covered and therefore in 14A not to see.
Die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a ist benachbart der Oberseite der Metallklemme 106 und von dem Strompfad galvanisch isoliert. Die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b ist benachbart der Unterseite der Metallklemme 106 und ebenfalls von dem Strompfad galvanisch isoliert. Die erste und die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a, 104b des Magnetfeldsensors 104 sind gemäß dieser Ausführungsform in getrennten Halbleiterchips angeordnet, weil die Sensorkomponenten 104a, 104b benachbart entgegengesetzten Seiten derselben Metallklemme 106 sind. In einer Ausführungsform trennt ein Abstandshalter 108a, 108b jede Magnetfeldsensorkomponente 104a, 104b von der Metallklemme 106. Der Abstandshalter 108 kann sowohl galvanische Isolierung als auch Magnetfeldreduktion an jeder Sensorkomponente 104a, 104b bereitstellen, wie hier vorstehend beschrieben. Die Metallklemme 106 verbindet eine Leitung 100-3 der Halbleiterbaugruppe mit einem Anschluss (z.B. Emitter- oder Source-Anschluss) des Halbleiterchips 102.The first magnetic field sensing component 104a is adjacent to the top of the metal clip 106 and galvanically isolated from the current path. The second magnetic field sensing component 104b is adjacent to the bottom of the metal clip 106 and also galvanically isolated from the current path. The first and second magnetic field sensing components 104a , 104b of the magnetic field sensor 104 are arranged according to this embodiment in separate semiconductor chips because the sensor components 104a , 104b adjacent opposite sides of the same metal clip 106 are. In one embodiment, a spacer separates 108a , 108b any magnetic field sensor component 104a , 104b from the metal clamp 106 . The spacer 108 can provide both galvanic isolation and magnetic field reduction on each sensor component 104a , 104b as described herein above. The metal clamp 106 connects a line 100-3 the semiconductor assembly with a connection (eg emitter or source connection) of the semiconductor chip 102 .
Mit der in 14A und 14B gezeigten Sensorkomponentenkonfiguration ist die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a so positioniert, dass das Magnetfeld, das durch Strom produziert wird, der durch den Strompfad fließt, auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a in einer ersten Richtung trifft. Die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b ist so positioniert, dass das Magnetfeld auf die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b in einer zweiten Richtung, die anders ist als die erste Richtung, trifft. Der Strompfad ist in 14B durch Pfeile dargestellt.With the in 14A and 14B The sensor component configuration shown is the first magnetic field sensing component 104a positioned so that the magnetic field produced by current flowing through the current path is applied to the first magnetic field sensing component 104a hits in a first direction. The second magnetic field sensing component 104b is positioned so that the magnetic field is incident on the second magnetic field sensing component 104b in a second direction that is different from the first direction. The rung is in 14B represented by arrows.
Strom tritt in die Leitung 100-3 ein, durchläuft die Metallklemme 106 von rechts nach links, tritt in den Halbleiterchip 102 ein und tritt aus der Baugruppe durch Leitung 100-1 aus. 14B stellt einige wenige Vektoren des resultierenden Magnetfelds, das in die Zeichenebene oberhalb der Metallklemme 106 eintritt, durch das Symbol ⊗ dar und einige wenige Vektoren des Magnetfelds, das aus der Zeichenebene unterhalb der Metallklemme 106 austritt, durch das Symbol 0 dar. So trifft das interessierende Magnetfeld, d.h. das Magnetfeld, dass durch den Strom produziert wird, der in dem Strompfad fließt, in dieser Ausführungsform in entgegengesetzten Richtungen auf die erste und die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a, 104b.Electricity enters the line 100-3 one, passes through the metal clamp 106 from right to left, enters the semiconductor chip 102 enters and exits the assembly by conduction 100-1 out. 14B represents a few vectors of the resulting magnetic field that is in the plane of the drawing above the metal clamp 106 enters, represented by the symbol ⊗ and a few vectors of the magnetic field that emerges from the plane of the drawing below the metal clamp 106 exits, through the symbol 0 Thus, in this embodiment, the magnetic field of interest, ie the magnetic field produced by the current flowing in the current path, hits the first and second magnetic field sensing components in opposite directions 104a , 104b .
Der Magnetfeldsensor 104 produziert ein elektrisches Signal, das dem abgefühlten Magnetfeld proportional ist. Das elektrische Signal umfasst eine erste Signalkomponente, die durch die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a ausgegeben wird, und eine zweite Signalkomponente, die durch die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente ausgegeben wird. Die Differenz der elektrischen Signale, die durch die Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104a, 104b ausgegeben werden, unterdrückt (löscht in diesem Fall aus) den Einfluss magnetischer Streufelder, weil alle magnetischen Streufelder, die auf die Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104a, 104b treffen, das in derselben Richtung mit der in den 14A und 14B gezeigten Sensorkomponentenkonfiguration tun. Das interessierende Magnetfeld trifft auf die Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104a, 104b mit der in den 14A und 14B gezeigten Sensorkomponentenkonfiguration in entgegengesetzten Richtungen, und deshalb wird die gemessene Stärke des interessierenden Magnetfelds konstruktiv kombiniert, um eine genaue Schätzung des Stroms, der in dem Strompfad fließt, zu ergeben, ohne durch magnetische Streufelder beeinflusst zu sein.The magnetic field sensor 104 produces an electrical signal proportional to the sensed magnetic field. The electrical signal includes a first signal component generated by the first magnetic field sensing component 104a and a second signal component output by the second magnetic field sensing component. The difference in electrical signals produced by the magnetic field sensing components 104a , 104b output, suppresses (in this case cancels out) the influence of stray magnetic fields because all the stray magnetic fields that affect the magnetic field sensing components 104a , 104b the one in the same direction as that in the 14A and 14B sensor component configuration shown. The magnetic field of interest strikes the magnetic field sensing components 104a , 104b with the in the 14A and 14B sensor component configuration shown in opposite directions, and therefore the measured strength of the magnetic field of interest is constructively combined to give an accurate estimate of the current flowing in the current path without being influenced by stray magnetic fields.
15A stellt Vektoren eines Magnetfelds dar, das durch Strom produziert wird, der durch eine Metallklemme 200 fließt, die einen ersten Abschnitt 202 und einen zweiten Abschnitt 204 aufweist, die voneinander beabstandet sind und sich parallel zueinander als Teil des Strompfads erstrecken. Ein dritter Abschnitt 206 erstreckt sich senkrecht zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 202, 204 und verbindet den ersten Abschnitt 202 mit dem zweiten Abschnitt 204. Die Enden 208, 210 des ersten und des zweiten Abschnitts 202, 204 sind nicht physikalisch miteinander verbunden. Strom, der in der Metallklemme 200 fließt, tritt in ein Ende 208 ein und tritt an dem anderen Ende 210 aus. Der Strom fließt in der entgegengesetzten Richtung in dem ersten Abschnitt 202 im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt 204. Als ein Ergebnis breitet sich das Magnetfeld, das durch den Strom produziert wird, der in der Metallklemme 200 fließt, nach außen von dem ersten Abschnitt 202 in der entgegengesetzten Richtung im Vergleich zu dem zweiten Abschnitt 204 aus. 15A represents vectors of a magnetic field produced by current passing through a metal clamp 200 that flows a first section 202 and a second section 204 which are spaced from one another and extend parallel to one another as part of the current path. A third section 206 extends perpendicularly between the first and second sections 202 , 204 and connects the first section 202 with the second section 204 . The ends 208 , 210 of the first and second sections 202 , 204 are not physically connected to each other. Electricity running in the metal clamp 200 flows, comes to an end 208 one and enters at the other end 210 out. The current flows in the opposite direction in the first section 202 compared to the second section 204 . As a result, the magnetic field produced by the current flowing in the metal clamp spreads 200 flows outward from the first section 202 in the opposite direction compared to the second section 204 out.
15B stellt eine Schnittansicht der Metallklemme 200, die in 15A gezeigt ist, entlang der mit A-A gekennzeichneten Linie dar. Strom fließt in einer Richtung in dem ersten Abschnitt 202 der Metallklemme 200, wie durch Symbol ⊗ in 15B repräsentiert ist, und fließt in der entgegengesetzten Richtung in dem zweiten Abschnitt 204 der Metallklemme 200, wie durch Symbol 0 in 15B repräsentiert ist. In 15B ist außerdem ein magnetisches Streufeld gezeigt, das auf jeden Abschnitt 202, 204 der Metallklemme 200 in derselben Richtung trifft. 15B zeigt außerdem einen ersten Vektor 212, 212', der das interessierende Magnetfeld repräsentiert, einen zweiten Vektor 214, 214', der das magnetische Streufeld repräsentiert, und einen dritten Vektor 216, 216', der die Kombination aus dem ersten und dem zweiten Vektor repräsentiert, gemessen für den ersten und den zweiten Abschnitt 202, 204 der Metallklemme 200. Der Einfluss des magnetischen Streufelds auf das Abfühlergebnis ist in 15B deutlich sichtbar. Der Einfluss des magnetischen Streufelds kann durch Einsetzen eines Differenzmessverfahrens unterdrückt werden, wobei eine erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a in unmittelbarer Nähe zu dem ersten Abschnitt 202 der Metallklemme 200 platziert ist und eine zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b in unmittelbarer Nähe zu dem zweiten Abschnitt 204 der Metallklemme 200 platziert ist. Durch Verwenden der Differenz der Ausgaben der Sensorkomponenten (X1-X2), ist der Einfluss des homogenen magnetischen Streufelds eliminiert, wie in dem unteren Teil von 15B angegeben ist. 15B Figure 10 is a sectional view of the metal clip 200 , in the 15A is shown along the line labeled AA. Current flows in one direction in the first section 202 the metal clamp 200 , as indicated by symbol ⊗ in 15B is represented and flows in the opposite direction in the second section 204 the metal clamp 200 , as indicated by symbol 0 in 15B is represented. In 15B a stray magnetic field is also shown which is applied to each section 202 , 204 the metal clamp 200 hits in the same direction. 15B also shows a first vector 212 , 212 ' representing the magnetic field of interest, a second vector 214 , 214 ' representing the stray magnetic field and a third vector 216 , 216 ' representing the combination of the first and second vectors measured for the first and second sections 202 , 204 the metal clamp 200 . The influence of the magnetic stray field on the sensing result is in 15B clearly visible. The influence of the stray magnetic field can be reduced by inserting a Differential measurement method can be suppressed, wherein a first magnetic field sensing component 104a in close proximity to the first section 202 the metal clamp 200 and a second magnetic field sensing component 104b in close proximity to the second section 204 the metal clamp 200 is placed. By using the difference in the outputs of the sensor components (X1-X2), the influence of the homogeneous stray magnetic field is eliminated, as in the lower part of FIG 15B is specified.
16A stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer fünfzehnten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar, und 16B stellt eine Explosionsansicht des Bereichs dar, der in dem gestrichelten Kasten enthalten ist, der in 16A gezeigt ist. Die in 16A und 16B gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 14A und 14B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu sind jedoch die erste und die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a, 104b des Magnetfeldsensors 104 in demselben Sensorchip 300 integriert und deshalb in derselben Ebene befestigt. Der Sensorchip 300 ist an unterschiedlichen Leitungen/Metallklemmen 100-3, 100-4/106 der Halbleiterbaugruppe angebracht. Die erste Leitung/Metallklemme 100-3 ist mit einem ersten Anschluss (z.B. Kollektor oder Drain) des Halbleiterchips 102 elektrisch verbunden, und die zweite Metallklemme 100-3 ist mit einem zweiten Anschluss (z.B. Emitter oder Source) des zweiten Halbleiterchips 102 elektrisch verbunden. Strom, der in dem Strompfad fließt, durchläuft eine andere Richtung entlang der ersten Leitung/Metallklemme 100-4/106 als entlang der zweiten Leitung/Metallklemme 100-3. Die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a ist benachbart der ersten Leitung/Metallklemme 100-4/106, und die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b ist benachbart der zweiten Leitung/Metallklemme 100-3. Strom, der in den Halbleiterchip 102 eintritt, durchläuft die erste Leitung/Metallklemme 100-4/106 in einer ersten Richtung. Strom, der aus dem Halbleiterchip 102 austritt, durchläuft die zweite Leitung/Metallklemme 100-3 in der entgegengesetzten Richtung. Als ein Ergebnis trifft das Magnetfeld, das durch Strom produziert wird, der in dem Strompfad fließt, auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a in der entgegengesetzten Richtung wie auf die Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a. 16A FIG. 11 shows a top-down plan view of a fifteenth embodiment of the semiconductor package, and FIG 16B FIG. 10 is an exploded view of the area contained in the dashed box shown in FIG 16A is shown. In the 16A and 16B The embodiment shown is similar to that in FIGS 14A and 14B embodiment shown. In contrast, however, the first and second magnetic field sensing components are different 104a , 104b of the magnetic field sensor 104 in the same sensor chip 300 integrated and therefore fixed in the same plane. The sensor chip 300 is on different lines / metal clamps 100-3 , 100-4 / 106 attached to the semiconductor assembly. The first wire / metal clamp 100-3 is to a first connection (eg collector or drain) of the semiconductor chip 102 electrically connected, and the second metal terminal 100-3 is connected to a second connection (eg emitter or source) of the second semiconductor chip 102 electrically connected. Current flowing in the current path traverses a different direction along the first line / metal clip 100-4 / 106 than along the second line / metal clamp 100-3 . The first magnetic field sensing component 104a is adjacent to the first wire / metal clamp 100-4 / 106 , and the second magnetic field sensing component 104b is adjacent to the second wire / metal clip 100-3 . Electricity going into the semiconductor chip 102 enters, passes through the first line / metal clamp 100-4 / 106 in a first direction. Electricity coming from the semiconductor chip 102 exits, passes through the second line / metal clamp 100-3 in the opposite direction. As a result, the magnetic field produced by current flowing in the current path meets the first magnetic field sensing component 104a in the opposite direction as on the magnetic field sensing component 104a .
17 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer sechzehnten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 17 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 16A und 16B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu ist der Sensorchip, der die erste und die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a, 104b enthält, an derselben Leitung/Metallklemme 100-4/106 angebracht. Die Leitung/Metallklemme 100-4/106 ist mit einem Anschluss (z.B. Emitter oder Source) des Halbleiterchips 102 elektrisch verbunden. Die Leitung/Metallklemme 100-4/106 umfasst einen ersten Abschnitt 400 und einen zweiten Abschnitt 402, die voneinander beabstandet sind und sich parallel zueinander erstrecken, als Teil des Strompfads. Ein dritter Abschnitt 404 der Leitung/Metallklemme 100-4/106 erstreckt sich senkrecht zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt 400, 402 und verbindet den ersten Abschnitt 400 mit dem zweiten Abschnitt 402. Die Enden des ersten und des zweiten Abschnitts 400, 402 sind nicht physikalisch miteinander verbunden. Strom, der in dem Strompfad fließt, durchläuft eine andere Richtung entlang dem ersten Abschnitt 400 der Leitung/Metallklemme 100-4/106 als entlang dem zweiten Abschnitt 402 der Leitung/Metallklemme 100-4/106, wie z.B. hier vorstehend in Verbindung mit 15A und 15B beschrieben. Die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a ist benachbart dem ersten Abschnitt 400 der Leitung/Metallklemme 100-4/106, und die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b ist benachbart dem zweiten Abschnitt 402 der Leitung/Metallklemme 100-4/106. Auf diese Weise trifft Strom, der in der Leitung/Metallklemme 100-4/106 fließt, auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a in der entgegengesetzten Richtung wie auf die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b, so dass Streufeldbeiträge durch das hier beschriebene Differenzabfühlverfahren ausgelöscht werden. 17th FIG. 10 shows a top-down plan view of a sixteenth embodiment of the semiconductor package 17th The embodiment shown is similar to that in FIGS 16A and 16B embodiment shown. In contrast, the sensor chip is responsible for the first and second magnetic field sensing components 104a , 104b contains, on the same wire / metal clamp 100-4 / 106 appropriate. The wire / metal clamp 100-4 / 106 is connected to a connection (e.g. emitter or source) of the semiconductor chip 102 electrically connected. The wire / metal clamp 100-4 / 106 includes a first section 400 and a second section 402 spaced apart and extending parallel to one another as part of the current path. A third section 404 the wire / metal clamp 100-4 / 106 extends perpendicularly between the first and second sections 400 , 402 and connects the first section 400 with the second section 402 . The ends of the first and second sections 400 , 402 are not physically connected to each other. Current flowing in the current path traverses a different direction along the first section 400 the wire / metal clamp 100-4 / 106 than along the second section 402 the wire / metal clamp 100-4 / 106 such as hereinbefore in connection with 15A and 15B described. The first magnetic field sensing component 104a is adjacent to the first section 400 the wire / metal clamp 100-4 / 106 , and the second magnetic field sensing component 104b is adjacent to the second section 402 the wire / metal clamp 100-4 / 106 . In this way, electricity hits the wire / metal clamp 100-4 / 106 flows onto the first magnetic field sensing component 104a in the opposite direction as on the second magnetic field sensing component 104b so that stray field contributions are canceled out by the difference sensing method described here.
In einer Ausführungsform erstreckt sich der erste Abschnitt 400 der Leitung/Metallklemme 100-4/106 über die Grundfläche des Halbleiterchips 102 hinaus, und die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a ist benachbart dem ersten Abschnitt 400 außerhalb der Grundfläche des Halbleiterchips 102. Die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b ist benachbart dem zweiten Abschnitt 402 innerhalb der Grundfläche des Halbleiterchips 102.In one embodiment, the first section extends 400 the wire / metal clamp 100-4 / 106 across the base of the semiconductor chip 102 addition, and the first magnetic field sensing component 104a is adjacent to the first section 400 outside the base area of the semiconductor chip 102 . The second magnetic field sensing component 104b is adjacent to the second section 402 within the base of the semiconductor chip 102 .
18 stellt eine Draufsicht von oben nach unten einer siebzehnten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 18 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in 17 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu erstreckt sich jedoch der zweite Abschnitt 402 der Leitung/Metallklemme 100-4/106 ebenfalls über die Grundfläche des Halbleiterchips 102 hinaus. Auf diese Weise sind beide Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104a, 104b benachbart dem jeweiligen Abschnitt 400, 402 der Leitung/Metallklemme 100-4/106 außerhalb der Grundfläche des Halbleiterchips 102. Mit dieser Konfiguration haben Störungen in dem Strom, der in dem Halbleiterchip 102 fließt, weniger Auswirkung auf das Magnetfeld, das durch die Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104a, 104b des Magnetfeldsensors 104 abgefühlt wird, weil die Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104a, 104b nicht über oder unter dem Halbleiterchip 102, sondern stattdessen seitlich versetzt von dem Chip 102 in der vertikalen Richtung positioniert sind. 18th FIG. 10 shows a top-down plan view of a seventeenth embodiment of the semiconductor package 18th The embodiment shown is similar to that in FIG 17th embodiment shown. In contrast, however, the second section extends 402 the wire / metal clamp 100-4 / 106 also over the base area of the semiconductor chip 102 out. In this way, both are magnetic field sensing components 104a , 104b adjacent to the respective section 400 , 402 the wire / metal clamp 100-4 / 106 outside the base area of the semiconductor chip 102 . With this configuration, there are disturbances in the current flowing in the semiconductor chip 102 flows, has less effect on the magnetic field generated by the magnetic field sensing components 104a , 104b of the magnetic field sensor 104 is sensed because the magnetic field sensing components 104a , 104b not above or below the semiconductor chip 102 , instead it is laterally offset from the chip 102 are positioned in the vertical direction.
In einer Ausführungsform enthält der Halbleiterchip 102 einen Leistungstransistor, der durch ein Schaltsignal gesteuert wird, das an das Gate 116 des Leistungstransistors angelegt ist. Das Schaltsignal steuert das Schalten des Leistungstransistors, während dessen Störungen in dem Strom auftreten, der durch den Leistungstransistor fließt. Ein Differenzsignal, das der Differenz zwischen den elektrischen Signalen, die durch die Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104a, 104b des Magnetfeldsensors 104 ausgegeben werden, entspricht, kann verarbeitet werden, um die Auswirkung der Störungen auf das gemessene Magnetfeld zu unterdrücken, basierend auf Zeitsteuerungsinformationen, die dem Schaltsignal zugeordnet sind. Beispielsweise kann das Schaltsignal ein PWM-Signal (Pulsweitenmodulations-Signal) sein, das an das Gate 116 des Leistungstransistors angelegt wird. In diesem Beispiel entsprechen die Zeitsteuerungsinformationen der relativen Einschaltdauer und/oder der Frequenz des PWM-Signals. Eine Steuereinheit (nicht gezeigt), die das PWM-Signal bereitstellt, kennt die relative Einschaltdauer und die Frequenz des PWM-Signals. Somit weiß die Steuereinheit, wann der Leistungstransistor angeschaltet wird, abgeschaltet wird und wie lange der Leistungstransistors angeschaltet oder abgeschaltet bleibt. Basierend auf diesen Zeitsteuerungsinformationen weiß die Steuereinheit, wann Störungen in dem Strom auftreten, der durch den Leistungstransistor fließt, und kann das Differenzsignal verarbeiten, um den Einfluss dieser Störungen auf die Messergebnisse, die durch die Sensorkomponenten 104a, 104b produziert werden, zu entfernen oder wenigstens zu reduzieren, z.B. durch Ignorieren, Filtern usw. des Differenzsignals während bekannter Störungszeitspannen.In one embodiment, the semiconductor chip contains 102 a power transistor that is controlled by a switching signal sent to the gate 116 of the power transistor is applied. The switching signal controls the switching of the power transistor, during which disturbances occur in the current flowing through the power transistor. A difference signal that is the difference between the electrical signals generated by the magnetic field sensing components 104a , 104b of the magnetic field sensor 104 can be processed to suppress the effect of the disturbances on the measured magnetic field based on timing information associated with the switching signal. For example, the switching signal can be a PWM signal (pulse width modulation signal) that is sent to the gate 116 of the power transistor is applied. In this example, the timing information corresponds to the duty cycle and / or the frequency of the PWM signal. A control unit (not shown) that provides the PWM signal knows the duty cycle and the frequency of the PWM signal. The control unit thus knows when the power transistor is switched on, when it is switched off and how long the power transistor remains switched on or off. Based on this timing information, the control unit knows when disturbances occur in the current flowing through the power transistor and can process the difference signal in order to determine the influence of these disturbances on the measurement results obtained by the sensor components 104a , 104b are produced, to remove or at least to reduce, for example by ignoring, filtering etc. the difference signal during known disturbance time periods.
19A stellt eine perspektivische Ansicht einer achtzehnten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar, und 19B stellt eine Draufsicht mit mehr Einzelheiten der in 19A gezeigten Baugruppe dar. Die in 19A und 19B gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 16A und 16B gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu ist der Magnetfeldsensor 104 jedoch an der Außenseite der Baugruppe auf den stromführenden Verbindungen angebracht, um das Magnetfeld abzufühlen. Die Halbleiterbaugruppe kann beispielsweise eine Baugruppe in Transistorabmessungen (TO-Baugruppe) oder ein anderer Typ einer Standard-Halbleiterbaugruppe sein, die eine erste Leitung 3, die mit einem ersten Anschluss (z.B. Emitter oder Source) des Halbleiterchips 102 elektrisch verbunden ist, eine zweite Leitung 2, die mit einem zweiten Anschluss (z.B. Kollektor oder Drain) des Halbleiterchips 102 elektrisch verbunden ist, eine dritte Leitung 1, die mit einem dritten Anschluss (z.B. Gate) des Halbleiterchips 102 elektrisch verbunden ist, und eine Einkapselung 500, die den Halbleiterchip 102 ummantelt, aufweist. Die Leitungen 1, 2, 3 stehen aus der Einkapselung 500 hervor. Die erste und die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a, 104b des Magnetfeldsensors 104 sind in demselben Sensorchip 502 integriert, und der Sensorchip 502 ist an derselben Seite von wenigstens zwei der Drähte 1, 2, 3 außerhalb der Einkapselung 500 angebracht. Die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a erstreckt sich entlang der ersten Leitung 3, und die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b erstreckt sich entlang der zweiten Leitung 2. Strom, der durch den Strompfad fließt, durchläuft eine andere Richtung entlang der ersten Leitung 3 (z.B. Emitter- oder Source-Leitung) als entlang der zweiten Leitung 2 (z.B. Kollektor- oder Drain-Leitung). In der in den 19A und 19B gezeigten Konfiguration fließt der Strom in der entgegengesetzten Richtung entlang der ersten und der zweiten Leitung 3, 2. So trifft das Magnetfeld, das durch den Strom produziert wird, der in den Halbleiterchip 102 entlang der ersten Leitung 3 und aus dem Halbleiterchip 102 entlang der zweiten Leitung 2 fließt, auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a in der entgegengesetzten Richtung wie auf die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b. 19A FIG. 13 illustrates a perspective view of an eighteenth embodiment of the semiconductor package, and FIG 19B FIG. 10 shows a plan view in more detail of the FIG 19A assembly shown. The in 19A and 19B The embodiment shown is similar to that in FIGS 16A and 16B embodiment shown. The difference is the magnetic field sensor 104 but attached to the outside of the assembly on the live connections to sense the magnetic field. The semiconductor assembly can be, for example, an assembly with transistor dimensions (TO assembly) or another type of standard semiconductor assembly that has a first line 3 connected to a first connection (eg emitter or source) of the semiconductor chip 102 is electrically connected, a second line 2 connected to a second connection (e.g. collector or drain) of the semiconductor chip 102 is electrically connected, a third line 1 connected to a third connection (e.g. gate) of the semiconductor chip 102 is electrically connected, and an encapsulation 500 who have favourited the semiconductor chip 102 encased, having. The lines 1 , 2 , 3 stand out from the encapsulation 500 emerged. The first and second magnetic field sensing components 104a , 104b of the magnetic field sensor 104 are in the same sensor chip 502 integrated, and the sensor chip 502 is on the same side of at least two of the wires 1 , 2 , 3 outside of encapsulation 500 appropriate. The first magnetic field sensing component 104a extends along the first conduit 3 , and the second magnetic field sensing component 104b extends along the second conduit 2 . Current flowing through the current path traverses a different direction along the first line 3 (e.g. emitter or source line) than along the second line 2 (e.g. collector or drain line). In the in the 19A and 19B As shown in the configuration shown, the current flows in the opposite direction along the first and second lines 3 , 2 . This is how the magnetic field that is produced by the electricity that enters the semiconductor chip hits 102 along the first line 3 and from the semiconductor chip 102 along the second line 2 flows onto the first magnetic field sensing component 104a in the opposite direction as on the second magnetic field sensing component 104b .
Die Halbleiterbaugruppe kann ferner ein zusätzliches Substrat 504 enthalten, das an den Leitungen 1, 2, 3 außerhalb der Einkapselung 500 angebracht ist, wobei das zusätzliche Substrat an der entgegengesetzten Seite der Leitungen 1, 2, 3 wie der Sensorchip 502 angebracht ist. Anschlüsse des Sensorchips 502 sind mit den Leitungen 506, 508, 510, 512 des zusätzlichen Substrats 504 elektrisch verbunden, um Punkte des externen elektrischen Kontakts zum Zugreifen auf die elektrischen Signale, die durch die Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104, 104b des Magnetfeldsensors 104, der in dem Sensorchip 502 enthalten ist, ausgegeben werden, bereitzustellen.The semiconductor assembly can also have an additional substrate 504 included that on the lines 1 , 2 , 3 outside of encapsulation 500 is attached, with the additional substrate on the opposite side of the leads 1 , 2 , 3 like the sensor chip 502 is appropriate. Connections of the sensor chip 502 are with the lines 506 , 508 , 510 , 512 of the additional substrate 504 electrically connected to points of external electrical contact for accessing the electrical signals generated by the magnetic field sensing components 104 , 104b of the magnetic field sensor 104 that is in the sensor chip 502 is included, to be issued.
20 stellt eine Schnittansicht einer neunzehnten Ausführungsform der Halbleiterbaugruppe dar. Die in 20 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in den 19A und 19B gezeigten Ausführungsform. Der Typ der Baugruppe ist jedoch anders. Gemäß der in 20 gezeigten Ausführungsform ist die Halbleiterbaugruppe eine Oberflächenmontagebaugruppe. Die Emitter-/Source-Leitung 100-4 der Halbleiterbaugruppe steht aus der Einkapselung 500 an der entgegengesetzten Seite der Baugruppe wie die Kollektor-/Drain-Leitung 100-3 hervor. Strom, der in dem Strompfad fließt, durchläuft eine andere Richtung entlang der Emitter-/Source-Leitung 100-4 als entlang der Kollektor-/Drain-Leitung 100-3. Die Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104a, 104b des Magnetfeldsensors 104 sind in getrennten Sensorchips 600, 602 angeordnet. Der Sensorchip 600 mit der ersten Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a ist an der Emitter-/Source-Leitung 100-4 angebracht, und der Sensorchip 602 mit der zweiten Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b ist an der Kollektor-/Drain-Leitung 100-3 angebracht. 20th FIG. 3 illustrates a sectional view of a nineteenth embodiment of the semiconductor package 20th The embodiment shown is similar to that in FIGS 19A and 19B embodiment shown. However, the type of assembly is different. According to the in 20th In the embodiment shown, the semiconductor package is a surface mount package. The emitter / source line 100-4 the semiconductor assembly stands out from the encapsulation 500 on the opposite side of the assembly as the collector / drain line 100-3 emerged. Current flowing in the current path traverses a different direction along the emitter / source line 100-4 than along the collector / drain line 100-3 . The magnetic field sensing components 104a , 104b of the magnetic field sensor 104 are in separate sensor chips 600 , 602 arranged. the Sensor chip 600 with the first magnetic field sensing component 104a is on the emitter / source line 100-4 attached, and the sensor chip 602 with the second magnetic field sensing component 104b is on the collector / drain line 100-3 appropriate.
Die Halbleiterbaugruppe kann ferner ein zusätzliches Substrat 604 enthalten, das durch die Einkapselung 606 ummantelt ist. Dieselbe oder eine andere Einkapselung kann verwendet werden, um den Halbleiterchip 102 und das zusätzliche Substrat 604 zu ummanteln. Anschlüsse der getrennten Sensorchips 600, 602 sind mit Leitungen des zusätzlichen Substrats 604 durch elektrische Leiter 608 wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. elektrisch verbunden, um Punkte für externen elektrischen Kontakt zum Zugreifen auf die elektrischen Signale, die durch die Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104a, 104b des Magnetfeldsensors 104 ausgegeben werden, bereitzustellen.The semiconductor assembly can also have an additional substrate 604 contained that by encapsulation 606 is sheathed. The same or a different encapsulation can be used to encapsulate the semiconductor chip 102 and the additional substrate 604 to sheath. Connections of the separated sensor chips 600 , 602 are with leads of the additional substrate 604 by electrical conductors 608 such as wire bonds, wire ribbons, etc. electrically connected to points of external electrical contact to access the electrical signals generated by the magnetic field sensing components 104a , 104b of the magnetic field sensor 104 are issued.
Die in Verbindung mit den 14A bis 20 beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen Abfühlen von Strom in einer Halbleiterbaugruppe, die einen Halbleiterchip, der an einem Substrat angebracht ist, und einen Magnetfeldsensor, der als Teil derselben Halbleiterbaugruppe wie der Halbleiterchip enthalten ist und in unmittelbarer Nähe zu einem Strompfad des Halbleiterchips positioniert ist, enthält. Das Stromabfühlverfahren enthält Produzieren eines ersten elektrischen Signals durch eine erste Magnetfeld-Abfühlkomponente, die von dem Strompfad galvanisch isoliert ist und so positioniert ist, dass ein Magnetfeld, das durch einen Strom produziert wird, der in dem Strompfad fließt, auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente in einer ersten Richtung trifft, wobei das elektrische Signal proportional dem Magnetfeld ist. Das Stromabfühlverfahren enthält außerdem Produzieren eines zweiten elektrischen Signals durch eine zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente, die von dem Strompfad galvanisch isoliert ist und so positioniert ist, dass das Magnetfeld auf die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente in einer anderen als der ersten Richtung trifft, wobei das zweite elektrische Signal proportional dem Magnetfeld ist. Das Stromabfühlverfahren enthält ferner Produzieren eines dritten elektrischen Signals als die Differenz zwischen dem ersten elektrischen Signal und dem zweiten elektrischen Signal.The in connection with the 14A until 20th Embodiments described enable current sensing in a semiconductor package that includes a semiconductor chip attached to a substrate, and a magnetic field sensor that is included as part of the same semiconductor package as the semiconductor chip and is positioned in close proximity to a current path of the semiconductor chip. The current sensing method includes producing a first electrical signal by a first magnetic field sensing component that is galvanically isolated from the current path and positioned such that a magnetic field produced by a current flowing in the current path is applied to the first magnetic field sensing component hits in a first direction, the electrical signal being proportional to the magnetic field. The current sensing method also includes producing a second electrical signal by a second magnetic field sensing component that is galvanically isolated from the current path and is positioned such that the magnetic field impinges on the second magnetic field sensing component in a direction other than the first, the second being electrical Signal is proportional to the magnetic field. The current sensing method further includes producing a third electrical signal as the difference between the first electrical signal and the second electrical signal.
Die erste und die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente können so positioniert sein, dass das Magnetfeld auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente in der entgegengesetzten Richtung wie auf die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente trifft, wie hier vorstehend beschrieben. Auf diese Weise wird die Stärke des Magnetfelds, die durch die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente abgefühlt wird, mit der Stärke des Magnetfelds, die durch die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente abgefühlt wird, konstruktiv kombiniert, und irgendwelche Messungen magnetischer Streufelder, die durch die erste und die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente vorgenommen werden, werden aus dem dritten elektrischen Signal das durch das Stromabfühlverfahren produziert wird, ausgelöscht.The first and second magnetic field sensing components may be positioned such that the magnetic field hits the first magnetic field sensing component in the opposite direction as the second magnetic field sensing component, as described hereinabove. In this way, the strength of the magnetic field sensed by the first magnetic field sensing component is constructively combined with the strength of the magnetic field sensed by the second magnetic field sensing component, and any measurements of stray magnetic fields obtained by the first and the second magnetic field sensing components are canceled from the third electrical signal produced by the current sensing process.
In einigen Fällen kann der Halbleiterchip einen oder mehrere Leistungstransistoren enthalten, die durch ein Schaltsignal gesteuert werden, das das Schalten des/der Leistungstransistor(en), während dessen Störungen in dem Strom, der durch den/die Leistungstransistor(en) fließt, auftreten, steuert. Für diese Fälle kann das Stromabfühlverfahren ferner Verarbeiten des dritten elektrischen Signals umfassen, um die Wirkung der Störungen auf das Magnetfeld zu unterdrücken, basierend auf Zeitsteuerungsinformationen, die dem Schaltsignal zugeordnet sind. Beispielsweise kann das Schaltsignal ein PWM-Signal (Pulsweitenmodulations-Signal) sein, und die Zeitsteuerungsinformationen entsprechen einer relativen Einschaltdauer und/oder einer Frequenz des PWM-Signals. Basierend auf diesen Informationen weiß eine Steuereinheit, die das PWM-Signal erzeugt, wann Störungen in dem Strom auftreten, der durch den/die Leistungstransistor(en) fließt, und kann das dritte elektrische Signal verarbeiten, um den Einfluss dieser Störung auf die Messergebnisse, die durch die Magnetfeld-Abfühlkomponenten produziert werden, zu entfernen oder wenigstens zu reduzieren, z.B. durch Ignorieren, Filtern usw. des dritten elektrischen Signals während bekannter Störungszeitspannen, wie hier vorstehend beschrieben.In some cases, the semiconductor chip may contain one or more power transistors that are controlled by a switching signal that activates the switching of the power transistor (s), during which disturbances occur in the current flowing through the power transistor (s), controls. For these cases, the current sensing method may further include processing the third electrical signal to suppress the effect of the disturbances on the magnetic field based on timing information associated with the switching signal. For example, the switching signal can be a PWM signal (pulse width modulation signal), and the timing information corresponds to a relative switch-on duration and / or a frequency of the PWM signal. Based on this information, a control unit that generates the PWM signal knows when disturbances occur in the current flowing through the power transistor (s) and can process the third electrical signal in order to determine the influence of this disturbance on the measurement results, that are produced by the magnetic field sensing components, or at least reduce, e.g., by ignoring, filtering, etc., the third electrical signal during known disturbance periods of time, as described hereinabove.
Die hier vorstehend in Verbindung mit den 1-20 beschriebenen Ausführungsformen stellen die Integration des Magnetfeldsensors wie z.B. eines magnetoresistiven Sensors (XMR-Sensors) oder Hall-Sensors in eine Halbleiterbaugruppe bereit. Die als Nächstes in Verbindung mit den 21-37 beschriebenen Ausführungsformen gehören zu einem eigenständigen multifunktionalen Verbindungsmodul, das einen Magnetfeldsensor wie z.B. einen XMR-Sensor oder einen Hall-Sensor zur Strom- und/oder Temperaturmessung enthält. Der Magnetfeldsensor funktioniert wie hier vorstehend beschrieben und erzeugt ein Signal in Reaktion auf ein Magnetfeld, das durch Strom produziert wird, der in einem Strompfad einer Metallklemme fließt, die in dem eigenständigen multifunktionalen Verbindungsmodul enthalten ist. Das eigenständige multifunktionale Verbindungsmodul kann eine oder mehrere Magnetfeld-Abfühlkomponenten enthalten und mit galvanischer Isolierung zwischen dem Magnetfeldsensor und der Metallklemme versehen sein oder nicht, wie vorstehend hier beschrieben.The above in connection with the 1-20 The embodiments described provide the integration of the magnetic field sensor such as a magnetoresistive sensor (XMR sensor) or Hall sensor in a semiconductor assembly. The next in connection with the 21-37 The described embodiments belong to an independent multifunctional connection module that contains a magnetic field sensor such as an XMR sensor or a Hall sensor for current and / or temperature measurement. The magnetic field sensor functions as described hereinbefore and generates a signal in response to a magnetic field produced by current flowing in a current path of a metal clip contained in the self-contained multifunctional interconnect module. The self-contained multifunctional interconnect module may or may not include one or more magnetic field sensing components and may or may not be provided with galvanic isolation between the magnetic field sensor and the metal clip, as described hereinabove.
Das eigenständige multifunktionale Verbindungsmodul kann verwendet werden, um eine direkte elektrische Verbindung zwischen Komponenten und/oder Metallbereichen eines Trägeraufbaus zu bilden. Der Begriff „Träger“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich allgemein auf irgendeinen Typ von Substrat, Aufbau oder Gehäuse, an dem ein oder mehrere Halbleiternacktchips und/oder Halbleiterchipbaugruppen angebracht oder darin enthalten sind. Beispielsweise kann sich der Begriff „Träger“ auf eine Leiterplatte wie z.B. eine PCB, ein Keramiksubstrat, ein Kunststoffmodul, ein Gussmodul, einen Leiterrahmen oder irgendeinen anderen Typ von Träger beziehen. In einem Fall kann ein Halbleiternacktchip oder eine Halbleiterchipbaugruppe wie z.B. ein Gusshalbleiterchip an einem Träger wie z.B. einer PCB angebracht sein, und das multifunktionale Verbindungsmodul kann verwendet werden, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Nacktchip/der Chipbaugruppe und einem Metallbereich des Trägers, zwischen dem Nacktchip/der Chipbaugruppe und einem/einer anderen Nacktchip/Chipbaugruppe, der/die am den Träger angebracht ist, oder zwischen zwei unterschiedlichen Metallbereichen des Trägers z.B. in einer Nebenschlusskonfiguration zu bilden.The stand-alone multifunctional connection module can be used to establish a direct electrical connection between components and / or to form metal areas of a support structure. As used herein, the term “carrier” generally refers to any type of substrate, structure, or package to which one or more semiconductor dies and / or semiconductor die assemblies are attached to or contained. For example, the term “carrier” can refer to a circuit board such as a PCB, a ceramic substrate, a plastic module, a cast module, a lead frame, or any other type of carrier. In one case, a semiconductor die or a semiconductor chip assembly such as a cast semiconductor chip can be attached to a carrier such as a PCB, and the multifunctional connection module can be used to establish an electrical connection between the bare chip / the chip assembly and a metal area of the carrier, between the bare chip / the chip assembly and another bare chip / chip assembly that is attached to the carrier, or between two different metal areas of the carrier, for example in a shunt configuration.
21 bis 23 stellen jeweilige Schnittansichten von drei unterschiedlichen Ausführungsformen eines eigenständigen multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 dar. Gemäß der in 21 gezeigten Ausführungsform umfasst das multifunktionale Verbindungsmodul 700 eine Metallklemme 702, die einen ersten Endabschnitt 704, einen zweiten Endabschnitt 706 und einen Mittelabschnitt 708, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt 704, 706 erstreckt, umfasst. Die Metallklemme 702 kann eine einzelne, kontinuierliche Konstruktion aufweisen, so dass keine physikalischen Grenzen oder Nahtstellen zwischen den Endabschnitten 704, 706 und dem Mittelabschnitt 708 der Metallklemme 702 vorhanden sind. Der erste Endabschnitt 704 der Metallklemme 702 ist zum externen Anbringen an einem Halbleiternacktchip oder eine Halbleiterchipbaugruppe, der/die an einem solchen Träger angebracht ist, oder an einem Metallbereich des Trägers angebracht ist (in 21 nicht gezeigt) konfiguriert. Der zweite Endabschnitt 706 der Metallklemme 702 ist ähnlich zum externen Anbringen an einem anderen Metallbereich des Trägers oder an einem/einer anderen Halbleiterchip oder Halbleiterchipbaugruppe, der/die an dem Träger angebracht ist (ebenfalls in 21 nicht gezeigt) konfiguriert. 21 until 23 represent respective sectional views of three different embodiments of an independent multifunctional connection module 700 according to the in 21 The embodiment shown comprises the multifunctional connection module 700 a metal clamp 702 having a first end portion 704 , a second end portion 706 and a central section 708 extending between the first and second end portions 704 , 706 extends, includes. The metal clamp 702 can be of a single, continuous construction so that no physical boundaries or seams between the end sections 704 , 706 and the middle section 708 the metal clamp 702 available. The first end section 704 the metal clamp 702 is for external attachment to a semiconductor die or a semiconductor chip assembly which is attached to such a carrier or to a metal region of the carrier (in 21 not shown) configured. The second end section 706 the metal clamp 702 is similar to external attachment to another metal area of the carrier or to another semiconductor chip or semiconductor chip assembly that is attached to the carrier (also in 21 not shown) configured.
Das multifunktionale Verbindungsmodul 700 umfasst ferner einen Magnetfeldsensor 104, der an der Metallklemme 702 befestigt ist. Der Magnetfeldsensor 104 ist an dem Mittelabschnitt 708 der Metallklemme 702 an der obersten Hauptoberfläche in den 21 bis 23 befestigt. Im Allgemeinen kann der Magnetfeldsensor 104 an irgendeinem Abschnitt 704, 706, 708 der Metallklemme 702 entweder an der oberen oder unteren Hauptoberfläche der Klemme 702 angebracht sein, z.B. wie vorstehend hier beschrieben, und kann auf der Metallklemme 702 zentriert sein oder sogar an der Klemme 702 überstehen. Der Magnetfeldsensor 104 arbeitet, um ein Magnetfeld abzufühlen, das durch Strom produziert wird, der durch die Metallklemme 702 fließt, wie vorstehend hier beschrieben. Beispielsweise kann der Magnetfeldsensor 104 ein XMR-Sensor, wie z.B. ein anisotroper magnetoresistiver Sensor (AMR-Sensors), ein riesenmagnetoresistiver Sensor (GMR-Sensor) oder ein tunnelmagnetoresistiver Sensor (TMR-Sensor), oder ein Hall-Sensor sein, der ein Signal erzeugt in Reaktion auf das Magnetfeld, das durch den Strom produziert wird, der in einem Strompfad der Metallklemme 702 fließt.The multifunctional connection module 700 further comprises a magnetic field sensor 104 holding on to the metal clamp 702 is attached. The magnetic field sensor 104 is at the middle section 708 the metal clamp 702 at the top main surface in the 21 until 23 attached. In general, the magnetic field sensor 104 at any section 704 , 706 , 708 the metal clamp 702 either on the upper or lower major surface of the clamp 702 may be attached, for example as described hereinabove, and may be on the metal clip 702 be centered or even on the clamp 702 survive. The magnetic field sensor 104 works to sense a magnetic field produced by current passing through the metal clamp 702 flows as described hereinabove. For example, the magnetic field sensor 104 an XMR sensor, such as an anisotropic magnetoresistive sensor (AMR sensor), a giant magnetoresistive sensor (GMR sensor) or a tunnel magnetoresistive sensor (TMR sensor), or a Hall sensor that generates a signal in response to the Magnetic field produced by the current flowing in a current path of the metal clamp 702 flows.
Der Magnetfeldsensor 104 kann an der Metallklemme 702 durch ein elektrisch leitfähiges oder nicht leitfähiges Material oder durch einen Abstandshalter 710 befestigt sein. In einigen Anwendungen kann der Magnetfeldsensor 104 mit einer signifikant niedrigeren Spannung versorgt sein oder Signale bei einer signifikant niedrigeren Spannung führen (z.B. 5 V) im Vergleich zu dem Halbleiterchip, was bewirkt, dass Strom durch die Klemme 702 fließt (z.B. 500 V, 1000 V oder sogar höher). Für diese Anwendungen kann der Magnetfeldsensor 104 von der Metallklemme 702 galvanisch isoliert sein. In einer Ausführungsform ist der Magnetfeldsensor 104 von der Metallklemme durch einen Abstandshalter 710 beabstandet. Der Abstandshalter 710 kann elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend sein. Beispielsweise kann der Abstandshalter 710 ein leitfähiges Klebemittel, Sintermaterial, Lötmetall usw. zur Anwendung in dem niedrigen bis mittleren Spannungsbereich (z.B. bis zu 500 V) sein. In einem weiteren Beispiel kann das Material des Abstandshalters 710 so gewählt sein, um galvanische Isolierung bereitzustellen. Ein leitfähiges Klebemittel kann in dem Fall, wenn die Klemmenspannung und die Mikrosteuereinheit für den Sensor 104 keine Spannungsdifferenz aufweisen oder die Spannungsspitzen auf der Klemme 702 durch andere Komponenten blockiert sind, als der Abstandshalter 710 verwendet werden. Andernfalls kann der Abstandshalter 710 galvanische Isolierung z.B. mit nichtleitendem Klebstoff bereitstellen. Die Dicke des Klebstoffs beeinflusst die Reaktion des Magnetfeldsensors 104 und das Niveau der galvanischen Isolierung. Material und Abmessungen des Abstandshalters können ausgewählt sein, um den/das kleinsten detektierten Strom, größten detektierten Strom und Niveau der galvanischen Isolierung zu optimieren.The magnetic field sensor 104 can on the metal clamp 702 by an electrically conductive or non-conductive material or by a spacer 710 be attached. In some applications the magnetic field sensor 104 be supplied with a significantly lower voltage or carry signals at a significantly lower voltage (e.g. 5 V) compared to the semiconductor chip, which causes current to flow through the terminal 702 flows (e.g. 500 V, 1000 V or even higher). The magnetic field sensor 104 from the metal clamp 702 be galvanically isolated. In one embodiment, the magnetic field sensor is 104 from the metal clamp through a spacer 710 spaced. The spacer 710 can be electrically conductive or electrically insulating. For example, the spacer 710 a conductive adhesive, sintered material, solder, etc. for use in the low to medium voltage range (e.g. up to 500 V). In another example, the material of the spacer 710 be chosen to provide galvanic isolation. A conductive adhesive can be used in the case when the terminal voltage and the microcontroller for the sensor 104 show no voltage difference or the voltage peaks on the terminal 702 are blocked by other components than the spacer 710 be used. Otherwise, the spacer 710 Provide galvanic isolation, e.g. with non-conductive adhesive. The thickness of the adhesive affects the response of the magnetic field sensor 104 and the level of galvanic isolation. The material and dimensions of the spacer can be selected to optimize the smallest detected current, largest detected current, and level of galvanic isolation.
Die Dicke des Abstandshalters 710 kann so gewählt sein, dass die Stärke des Magnetfelds, das in den Magnetfeldsensor 104 eintritt, auf ein nicht zerstörendes Niveau reduziert ist. Ein relativ dicker Abstandshalter ist insbesondere für Anwendungen mit hohem Strom vorteilhaft. In einer Ausführungsform ist der Abstandshalter 710 ein Halbleiterchip wie z.B. ein Siliziumchip, der zwischen den Magnetfeldsensor 104 und die Metallklemme 702 eingeschoben ist. In anderen Ausführungsformen kann der Abstandshalter 710 ein/e Polymer, Keramik, nichtleitendes Klebemittel, nichtleitende Folie oder irgendein anderes ein- oder mehrschichtiges Material sein, das den Magnetfeldsensor 104 von der Metallklemme 702 trennt. Alternativ kann der Magnetfeldsensor 104 direkt an der Metallklemme 702 angebracht sein, z.B. durch Löten, falls der Sensor 104 eine lötfähige Rückseite aufweist, oder durch ein elektrisch nichtleitendes Klebemittel.The thickness of the spacer 710 can be chosen so that the strength of the magnetic field that enters the magnetic field sensor 104 occurs, is reduced to a non-destructive level. A relatively thick spacer is particularly advantageous for high current applications. In one embodiment, the spacer is 710 a semiconductor chip such as a silicon chip placed between the magnetic field sensor 104 and the metal clamp 702 is inserted. In other embodiments, the spacer 710 a polymer, ceramic, non-conductive adhesive, non-conductive film or any other single or multi-layer material that the magnetic field sensor 104 from the metal clamp 702 separates. Alternatively, the magnetic field sensor 104 directly on the metal clamp 702 be attached, e.g. by soldering, if the sensor 104 has a solderable back, or by an electrically non-conductive adhesive.
Für jede dieser Konfigurationen ist das multifunktionale Verbindungsmodul 700 eine eigenständige Komponente. Das heißt, das multifunktionale Verbindungsmodul 700 enthält nicht die Komponente, die bewirkt, dass Strom durch die Metallklemme 702 des Verbindungsmoduls 700 fließt, d.h. die Komponente, deren Strom und/oder Temperatur durch das Verbindungsmodul 700 gemessen werden soll.For each of these configurations is the multifunctional connection module 700 an independent component. That is, the multifunctional connection module 700 does not contain the component that causes current to flow through the metal clamp 702 of the connection module 700 flows, ie the component, its current and / or temperature through the connection module 700 should be measured.
22 zeigt eine zweite Ausführungsform des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700, in dem die Metallklemme 702 in eine Einkapselung 712 eingebettet ist. Jedes Standardeinkapselungsmaterial kann verwendet werden, wie z.B. ein Klebemittel, eine Gussmasse, ein Laminat wie FR-4 oder FR-5, ein Photoresist wie z.B. ein Lötmaskenmaterial, Glas, Silizium usw. In 22 bedeckt die Einkapselung 712 die Oberfläche 703 der Metallklemme 702, an der der Magnetfeldsensor 104 befestigt ist. Der Magnetfeldsensor 104 kann auch in die Einkapselung 712 eingebettet sein, wie in 22 gezeigt ist. Elektrische Kontaktstellen 714, die an der Seite des Magnetfeldsensors 104, die von der Metallklemme 702 weg zeigt, angeordnet sind, weisen eine freigelegte Oberfläche 705 auf, die nicht durch die Einkapselung 712 bedeckt ist, um spätere elektrische Verbindung mit dem Sensor 104 zu ermöglichen. 22nd shows a second embodiment of the multifunctional connection module 700 in which the metal clamp 702 in an encapsulation 712 is embedded. Any standard encapsulation material can be used, such as an adhesive, a molding compound, a laminate such as FR-4 or FR-5, a photoresist such as a solder mask material, glass, silicon, etc. In 22nd covers the encapsulation 712 the surface 703 the metal clamp 702 at which the magnetic field sensor 104 is attached. The magnetic field sensor 104 can also be in the encapsulation 712 be embedded, as in 22nd is shown. Electrical contact points 714 that are on the side of the magnetic field sensor 104 held by the metal clamp 702 shows away, are arranged, have an exposed surface 705 on that are not due to the encapsulation 712 is covered for subsequent electrical connection to the sensor 104 to enable.
23 zeigt eine dritte Ausführungsform des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700, in der die Oberfläche 707 des Mittelabschnitts 708 der Metallklemme 702, die von dem Magnetfeldsensor 104 weg weist, auch durch die Einkapselung 712 bedeckt ist. Der erste und der zweite Endabschnitt 704, 706 der Metallklemme 702 weisen jeweils eine freigelegte Oberfläche 709 auf, die von dem Magnetfeldsensor 104 weg weist und die nicht von der Einkapselung 712 bedeckt ist, um späteres Anbringen an einem Halbleiternacktchip oder eine Halbleiterchipbaugruppe, die an einen Träger oder an einem Metallbereich des Trägers (in 23 nicht gezeigt) montiert ist, zu ermöglichen. 23 shows a third embodiment of the multifunctional connection module 700 in which the surface 707 of the middle section 708 the metal clamp 702 by the magnetic field sensor 104 points away, also through the encapsulation 712 is covered. The first and second end sections 704 , 706 the metal clamp 702 each have an exposed surface 709 on that from the magnetic field sensor 104 points away and not from encapsulation 712 is covered in order to later attach to a semiconductor die or a semiconductor chip assembly that is attached to a carrier or to a metal area of the carrier (in 23 not shown) is mounted.
24 stellt eine Draufsicht der in 21 gezeigten Ausführungsform des multifunktionalen Verbindungsmodul dar, und 25 stellt eine Draufsicht der in 22 und 23 gezeigten Ausführungsformen des multifunktionalen Verbindungsmodul dar. 24 represents a top view of the in 21 shown embodiment of the multifunctional connection module, and 25th represents a top view of the in 22nd and 23 shown embodiments of the multifunctional connection module.
Die 26 und 27 stellen jeweilige Draufsichten von Ausführungsformen des multifunktionalen Verbindungsmoduls dar, die in 22 und 23 gezeigt sind, wobei der Magnetfeldsensor 104 arbeitet, um das hier vorstehend in Verbindung mit den 14-19 beschriebene Differenzabfühlverfahren zu implementieren. Gemäß diesen Ausführungsformen umfasst der Magnetfeldsensor 104 eine erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a und eine zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b. Außerdem umfasst der Mittelabschnitt 708 der Metallklemme 702 einen ersten Leitungszweig 716 und einen zweiten Leitungszweig 718, der von dem ersten Leitungszweig 716 beabstandet ist. In der in 26 gezeigten Ausführungsform sind der erste und der zweite Leitungszweig 716, 718 an keinem Ende der Klemme 702 verbunden. In der in 27 gezeigten Ausführungsform sind der erste und der zweite Leitungszweig 716, 718 an einem Ende 704 der Klemme verbunden. Die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a des Magnetfeldsensors 104 ist benachbart dem ersten Leitungszweig 716 und so positioniert, dass ein Magnetfeld, das durch Strom produziert wird, der in dem ersten Leitungszweig 716 fließt, auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a in einer ersten Richtung trifft. Die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b des Magnetfeldsensors 104 ist benachbart dem zweiten Leitungszweig 718 und so positioniert, dass das Magnetfeld auf die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b in einer zweiten Richtung trifft, die anders als die erste Richtung ist.the 26th and 27 illustrate respective top views of embodiments of the multifunctional connection module shown in FIG 22nd and 23 are shown, the magnetic field sensor 104 works to address the above in connection with the 14-19 to implement the difference sensing method described. According to these embodiments, the magnetic field sensor comprises 104 a first magnetic field sensing component 104a and a second magnetic field sensing component 104b . Also includes the middle section 708 the metal clamp 702 a first branch 716 and a second branch 718 that of the first branch 716 is spaced. In the in 26th The embodiment shown are the first and the second branch line 716 , 718 at either end of the clamp 702 connected. In the in 27 The embodiment shown are the first and the second branch line 716 , 718 at one end 704 connected to the terminal. The first magnetic field sensing component 104a of the magnetic field sensor 104 is adjacent to the first branch 716 and positioned so that a magnetic field that is produced by electricity generated in the first branch 716 flows onto the first magnetic field sensing component 104a hits in a first direction. The second magnetic field sensing component 104b of the magnetic field sensor 104 is adjacent to the second branch 718 and positioned so that the magnetic field is incident on the second magnetic field sensing component 104b meets in a second direction that is different from the first direction.
In den in den 26 und 27 gezeigten Konfigurationen sind die erste und die zweite Richtung einander entgegengesetzt. Das elektrische Signal, das durch den Magnetfeldsensor 104 produziert wird, umfasst eine erste Signalkomponente, die durch die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a ausgegeben wird, und eine zweite Signalkomponente, die durch die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b ausgegeben wird. Auf diese Weise trifft Strom, der in der Metallklemme 702 fließt, auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a in der entgegengesetzten Richtung wie die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b, so dass Streufeldbeiträge durch Differenzabfühlen ausgelöscht werden, wie hier vorstehend beschrieben. Der in den 26-27 gezeigte Magnetfeldsensor 104 kann durch die entsprechende Einkapselung 712 des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 bedeckt sein, wie in den 22 und 23 gezeigt, ist jedoch nicht auf diese Weise in den 26-27 dargestellt, so dass die Position der Magnetfeld-Abfühlkomponenten 104a, 104b relativ zu den Leitungszweigen 716, 718 der Metallklemme 702 sichtbar sind.In the in the 26th and 27 In the configurations shown, the first and second directions are opposite to each other. The electrical signal produced by the magnetic field sensor 104 is produced includes a first signal component generated by the first magnetic field sensing component 104a is output, and a second signal component generated by the second magnetic field sensing component 104b is issued. In this way, electricity hits the metal clamp 702 flows onto the first magnetic field sensing component 104a in the opposite direction as the second magnetic field sensing component 104b so that stray field contributions are canceled out by differential sensing, as described hereinbefore. The one in the 26-27 shown magnetic field sensor 104 can through the appropriate encapsulation 712 of the multifunctional connection module 700 be covered, as in the 22nd and 23 but is not shown in this manner in the 26-27 shown so that the position of the magnetic field sensing components 104a , 104b relative to the line branches 716 , 718 the metal clamp 702 are visible.
Die 28-37 stellen unterschiedliche Ausführungsformen zum Verwenden einer oder mehrerer Instanzen des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 dar, um eine direkte elektrische Verbindung zwischen Komponenten und/oder Metallbereichen des Trägeraufbaus zu bilden.the 28-37 illustrate different embodiments for using one or more instances of the multifunctional connection module 700 represent to a direct electrical connection to form between components and / or metal areas of the support structure.
28 stellt eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines Trägeraufbaus 800 dar, die mehrere Instanzen des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 verwendet. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der Trägeraufbau 800 einen Träger 802 wie z.B. eine Leiterplatte, ein Keramiksubstrat, ein Kunststoffmodul, ein Gussmodul, einen Leiterrahmen usw., der mehrere Metallbereiche 804 aufweist, die in ein elektrisch isolierendes Material 806 wie z.B. ein Laminat wie FR-4 oder FR-5, eine Gussmasse, ein Keramiksubstrat usw., eingebettet oder daran befestigt sind. Halbleiternacktchips und/oder Halbleiterchipbaugruppen 808 sind an unterschiedlichen Metallbereichen 804 des Trägers 802 angebracht. Mehrere multifunktionale Verbindungsmodule 700 bilden direkte elektrische Verbindungen zwischen den Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppen 808 und/oder Metallbereichen 804 des Trägers 802. Jedes Verbindungsmodul 700 umfasst eine Metallklemme 702, die einen ersten Endabschnitt 704, einen zweiten Endabschnitt 706 und einen Mittelabschnitt 708, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Endabschnitt 704, 706 erstreckt, aufweist. Der erste Endabschnitt 704 ist an einem/einer der Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppen 808, die an dem Träger 802 montiert sind, angebracht. Der zweite Endabschnitt 706 ist an einem der Trägermetallbereiche 804 angebracht. Auf diese Weise stellt jedes multifunktionale Verbindungsmodul 700 eine direkte elektrische Verbindung zwischen einem/einer der Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppen 808 und einem der Metallbereiche 804 des Trägers 802 bereit. Diese Verbindungen sind in 28 nicht sichtbar. 28 Figure 10 shows a top view of a first embodiment of a support structure 800 represent the multiple instances of the multifunctional connection module 700 used. According to this embodiment, the support structure comprises 800 a carrier 802 such as a printed circuit board, a ceramic substrate, a plastic module, a cast module, a lead frame, etc., which has multiple metal areas 804 has, which in an electrically insulating material 806 such as a laminate such as FR-4 or FR-5, a molding compound, a ceramic substrate, etc., are embedded or attached thereto. Semiconductor bare chips and / or semiconductor chip assemblies 808 are on different metal areas 804 of the wearer 802 appropriate. Several multifunctional connection modules 700 form direct electrical connections between the semiconductor dies / semiconductor chip assemblies 808 and / or metal areas 804 of the wearer 802 . Any connection module 700 includes a metal clamp 702 having a first end portion 704 , a second end portion 706 and a central section 708 extending between the first and second end portions 704 , 706 extends, has. The first end section 704 is on one of the semiconductor dies / semiconductor chip assemblies 808 attached to the carrier 802 are mounted. The second end section 706 is on one of the carrier metal areas 804 appropriate. In this way, each multifunctional connection module represents 700 a direct electrical connection between one of the semiconductor dies / semiconductor chip assemblies 808 and one of the metal areas 804 of the wearer 802 ready. These connections are in 28 not visible.
Jedes Verbindungsmodul 700 umfasst außerdem einen Magnetfeldsensor 104, der an der jeweiligen Metallklemme 702 befestigt ist, wie hier vorstehend in Verbindung mit den 21-23 beschrieben. Die Metallklemmen 702 der jeweiligen Verbindungsmodule 700 können in eine Einkapselung 712 eingebettet sein, ebenfalls wie vorstehend hier in Verbindung mit den 22 und 23 beschrieben. Einer/eine oder mehrere aus den Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppen 808, die an dem Träger 802 angebracht sind, können versorgt werden oder Signale führen mit einer signifikant höheren Spannung (z.B. 500 V, 1000 V oder sogar höher) als der benachbarte Magnetfeldsensor 104 (z.B. 5 V). Für diese Anwendungen kann galvanische Isolierung zwischen dem Magnetfeldsensor 104 und der entsprechenden Metallklemme 702 bereitgestellt sein, wie hier vorstehend beschrieben.Any connection module 700 also includes a magnetic field sensor 104 on the respective metal clamp 702 is attached, as here above in connection with the 21-23 described. The metal clips 702 of the respective connection modules 700 can in an encapsulation 712 be embedded, also as above here in connection with the 22nd and 23 described. One or more of the semiconductor dies / semiconductor chip assemblies 808 attached to the carrier 802 attached, can be supplied or signals carry a significantly higher voltage (e.g. 500 V, 1000 V or even higher) than the neighboring magnetic field sensor 104 (e.g. 5 V). For these applications, galvanic isolation can be used between the magnetic field sensor 104 and the corresponding metal clamp 702 as described hereinabove.
29A stellt eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform des Trägeraufbaus 800 dar, die die Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 verwendet, die in 21 gezeigt ist, und 29B stellt eine Schnittansicht des Trägeraufbaus 800 entlang der mit F-F' gekennzeichneten Linie in 29A dar. Gemäß dieser Ausführungsform verbinden mehrere elektrische Leiter 810 wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. unterschiedliche aus den Metallbereichen 804 des Trägers 802 mit elektrischen Kontaktstellen 714, die an einer Seite des Magnetfeldsensors 104 des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700, die von der Metallklemme 702 dieses Moduls 700 weg weist, angeordnet sind. Diese Verbindungen ermöglichen, dass Signale aus dem Magnetfeldsensor 104 zu dem Träger 802 geführt werden. Ein Abstandsbolzen 812 wie z.B. ein Metallblock kann verwendet werden, um irgendeinen Spalt zwischen dem zweiten Endabschnitt 706 der Metallklemme 702 und dem Träger 802, der aus dem Anbringen des ersten Endabschnitts 704 an einem/einer aus den Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppen 808 resultiert, anzupassen. Alternativ kann der Spalt durch Herstellen des zweiten Endabschnitts 706 der Metallklemme 702 dicker (höher) als den ersten Endabschnitt 704 angepasst werden. 29A Figure 3 shows a plan view of a second embodiment of the support structure 800 represents the version of the multifunctional connection module 700 used in 21 is shown, and 29B Figure 10 is a sectional view of the support structure 800 along the line marked FF 'in 29A represents. According to this embodiment, connect a plurality of electrical conductors 810 such as wire bonds, wire bands, etc. different from the metal areas 804 of the wearer 802 with electrical contact points 714 on one side of the magnetic field sensor 104 of the multifunctional connection module 700 held by the metal clamp 702 of this module 700 points away, are arranged. These connections allow signals from the magnetic field sensor 104 to the carrier 802 be guided. A spacer bolt 812 such as a metal block can be used to fill any gap between the second end portion 706 the metal clamp 702 and the wearer 802 resulting from attaching the first end section 704 on one of the semiconductor bare chips / semiconductor chip assemblies 808 result to adapt. Alternatively, the gap can be created by producing the second end section 706 the metal clamp 702 thicker (higher) than the first end portion 704 be adjusted.
29C stellt dieselbe Schnittansicht des Trägeraufbaus 800 entlang der mit F-F' gekennzeichneten Linie in 29A dar, jedoch mit der in 22 gezeigten Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700. 29C Figure 3 shows the same sectional view of the support structure 800 along the line marked FF 'in 29A dar, but with the in 22nd version of the multifunctional connection module shown 700 .
29D stellt außerdem dieselbe Schnittansicht des Trägeraufbaus 800 entlang der mit F-F' gekennzeichneten Linie in 29A dar, jedoch mit der in 23 gezeigten Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700. 29D also shows the same sectional view of the support structure 800 along the line marked FF 'in 29A dar, but with the in 23 version of the multifunctional connection module shown 700 .
30 stellt eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform des Trägeraufbaus 800 dar, die das multifunktionale Verbindungsmodul 700 verwendet. Die in 30 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in 29A gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu umfasst jedoch das Verbindungsmodul 700 ferner eine metallische Umverdrahtungsschicht 720, die in dieselbe Einkapselung 712 wie die Metallklemme 702 eingebettet und von der Metallklemme 702 getrennt ist. Die metallische Umverdrahtungsschicht 720 kann mit Kontaktstellen des Magnetfeldsensors 104, die auf der Vorderseite (die nicht gezeigt sind) und/oder Rückseite (die nicht sichtbar sind) des Sensors 104 angeordnet sind, elektrisch verbunden sein. Die Oberseite der Metallklemme 702 und der Magnetfeldsensor 104 können durch die Einkapselung 712 bedeckt sein, wie in den 22 und 23 gezeigt, sind in 30 jedoch nicht auf diese Weise dargestellt, so dass die Position des Magnetfeldsensors 104 und der Metallklemme 702 relativ zu der metallischen Umverdrahtungsschicht 720 sichtbar ist. Mehrere elektrische Leiter 810 wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. verbinden unterschiedliche der Metallbereiche 804 des Trägers 802 mit der metallischen Umverdrahtungsschicht 720 des Verbindungsmoduls 700. 30th Figure 10 shows a top view of a third embodiment of the support structure 800 represent the multifunctional connection module 700 used. In the 30th The embodiment shown is similar to that in FIG 29A embodiment shown. In contrast, however, comprises the connection module 700 also a metallic redistribution layer 720 that are in the same encapsulation 712 like the metal clamp 702 embedded and from the metal clamp 702 is separated. The metallic redistribution layer 720 can with contact points of the magnetic field sensor 104 that are on the front (which are not shown) and / or back (which are not visible) of the sensor 104 are arranged to be electrically connected. The top of the metal clamp 702 and the magnetic field sensor 104 can through encapsulation 712 be covered, as in the 22nd and 23 are shown in 30th however, not shown in this way, so the position of the magnetic field sensor 104 and the metal clamp 702 relative to the metallic redistribution layer 720 is visible. Multiple electrical conductors 810 such as wire bonds, wire bands, etc. connect different of the metal areas 804 of the wearer 802 with the metallic redistribution layer 720 of the connection module 700 .
31 stellt eine Draufsicht einer vierten Ausführungsform des Trägeraufbaus 800 dar, die das multifunktionale Verbindungsmodul 700 verwendet. Die in 31 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in 30 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu umfasst jedoch das Verbindungsmodul 700 ferner eine Logikvorrichtung 722, die an der Metallklemme 702 befestigt ist und arbeitet, um den Magnetfeldsensor 104 zu steuern. Die Metallklemme 702, der Magnetfeldsensor 104 und die Logikvorrichtung 722 können durch die Einkapselung 712 bedeckt sein, sind jedoch in 31 nicht auf diese Weise dargestellt, so dass die Position des Magnetfeldsensors 104, der Metallklemme 702 und der Logikvorrichtung 722 relativ zu der metallischen Umverdrahtungsschicht 720 sichtbar ist. Mehrere elektrische Leiter 810 wie z.B. Drahtbonds, Drahtbänder usw. verbinden unterschiedliche aus den Metallbereichen 804 des Trägers 802 mit der metallischen Umverdrahtungsschicht 720 des Verbindungsmoduls 700, und weitere elektrische Leiter 814 können zum direkten elektrischen Verbinden der Logikvorrichtung 722 und/oder des Magnetfeldsensors 104 mit Metallbereichen 804 des Trägers 802 und/oder der metallischen Umverdrahtungsschicht 720 vorgesehen sein. 31 Figure 3 shows a plan view of a fourth embodiment of the support structure 800 represent the multifunctional connection module 700 used. In the 31 The embodiment shown is similar to that in FIG 30th embodiment shown. In contrast, however, comprises the connection module 700 also a logic device 722 attached to the metal clamp 702 is attached and works to the magnetic field sensor 104 to control. The metal clamp 702 , the magnetic field sensor 104 and the logic device 722 can through encapsulation 712 be covered, but are in 31 not shown in this way, so the position of the magnetic field sensor 104 , the metal clamp 702 and the logic device 722 relative to the metallic redistribution layer 720 is visible. Multiple electrical conductors 810 such as wire bonds, wire bands, etc. connect different metal areas 804 of the wearer 802 with the metallic redistribution layer 720 of the connection module 700 , and other electrical conductors 814 can for direct electrical connection of the logic device 722 and / or the magnetic field sensor 104 with metal areas 804 of the wearer 802 and / or the metallic redistribution layer 720 be provided.
32 stellt eine Draufsicht einer fünften Ausführungsform des Trägeraufbaus 800 dar, die das multifunktionale Verbindungsmodul 700 verwendet. Die in 32 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in 31 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu umfasst jedoch das Verbindungsmodul 700 ferner eine oder mehrere passive Vorrichtungen 724 wie z.B. Kondensatoren, Widerstände usw., die an der metallischen Umverdrahtungsschicht 720 des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 angebracht sind. Die Metallklemme 702, der Magnetfeldsensor 104, die Logikvorrichtung 722 und die passiven Vorrichtungen 724 können durch die Einkapselung 712 bedeckt sein, sind jedoch in 32 nicht auf diese Weise dargestellt, so dass die Position des Magnetfeldsensors 104, der Metallklemme 702, der Logikvorrichtung 722 und der passiven Vorrichtungen 724 relativ zu der metallischen Umverdrahtungsschicht 720 sichtbar ist. 32 Figure 3 shows a plan view of a fifth embodiment of the support structure 800 represent the multifunctional connection module 700 used. In the 32 The embodiment shown is similar to that in FIG 31 embodiment shown. In contrast, however, comprises the connection module 700 also one or more passive devices 724 such as capacitors, resistors, etc. attached to the metallic redistribution layer 720 of the multifunctional connection module 700 are attached. The metal clamp 702 , the magnetic field sensor 104 , the logic device 722 and the passive devices 724 can through encapsulation 712 be covered, but are in 32 not shown in this way, so the position of the magnetic field sensor 104 , the metal clamp 702 , the logic device 722 and passive devices 724 relative to the metallic redistribution layer 720 is visible.
33 stellt eine Draufsicht einer sechsten Ausführungsform des Trägeraufbaus 800 dar, die die in 27 gezeigte Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 verwendet. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der Mittelabschnitt 708 der Metallklemme 702 des Verbindungsmoduls 700 einen ersten Leitungszweig 716 und einen zweiten Leitungszweig 718, der von dem ersten Leitungszweig 716 beabstandet ist. Der Magnetfeldsensor 104 umfasst eine erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a benachbart dem ersten Leitungszweig 716 der Metallklemme 702 und so positioniert, dass ein Magnetfeld, das durch Strom produziert wird, der in dem ersten Leitungszweig 716 fließt, auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a in einer ersten Richtung trifft, und eine zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b benachbart dem zweiten Leitungszweig 718 der Metallklemme 702 und so positioniert, dass das Magnetfeld auf die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b in einer zweiten Richtung trifft, die anders als die erste Richtung ist. Der Hauptstrom, der zwischen dem/der Halbleiternacktchip/Halbleiterchipbaugruppe 808 und dem entsprechenden Trägermetallbereich 804 geführt ist, fließt durch die Metallklemme 702 des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 und ändert die Richtung entlang der Länge der Metallklemme 702, so dass Streufeldbeiträge durch Differenzabfühlen, das in dem Magnetfeldsensor 104 implementiert ist, ausgelöscht werden, wie hier vorstehend beschrieben. 33 Figure 3 shows a plan view of a sixth embodiment of the support structure 800 that the in 27 Shown version of the multifunctional connection module 700 used. According to this embodiment, the middle section comprises 708 the metal clamp 702 of the connection module 700 a first branch 716 and a second branch 718 that of the first branch 716 is spaced. The magnetic field sensor 104 comprises a first magnetic field sensing component 104a adjacent to the first branch 716 the metal clamp 702 and positioned so that a magnetic field that is produced by electricity generated in the first branch 716 flows onto the first magnetic field sensing component 104a in a first direction, and a second magnetic field sensing component 104b adjacent to the second branch 718 the metal clamp 702 and positioned so that the magnetic field is incident on the second magnetic field sensing component 104b hits in a second direction that is different from the first direction. The main flow that flows between the semiconductor die / semiconductor chip assembly 808 and the corresponding carrier metal area 804 is guided, flows through the metal clamp 702 of the multifunctional connection module 700 and changes direction along the length of the metal clip 702 so that stray field contributions by differential sensing that in the magnetic field sensor 104 implemented, as described hereinbefore.
34 stellt eine Draufsicht einer siebten Ausführungsform des Trägeraufbaus 800 dar, die die in 26 gezeigte Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 verwendet. Gemäß dieser Ausführungsform ist der/die Halbleiternacktchip/Halbleiterchipbaugruppe 808 eine seitliche Transistorvorrichtung mit allen Leistungsanschlüssen an einer Seite, die zu dem Verbindungsmodul 700 weist. Der Mittelabschnitt 708 der Metallklemme 702 des Verbindungsmoduls 700 umfasst einen ersten Leitungszweig 716 und einen zweiten Leitungszweig 718, der von dem ersten Leitungszweig 716 beabstandet ist. Der erste Leitungszweig 716 der Metallklemme 702 stellt eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem ersten Leistungsanschluss 816 an der Oberseite des/der Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppe 808 und einem Metallbereich 804 des Trägers 802 bereit. Der zweite Leitungszweig 718 der Metallklemme 702 stellt eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Leistungsanschluss 818 an der Oberseite des/der Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppe 808 und einem anderen Metallbereich 804 des Trägers 802 bereit. Der Magnetfeldsensor 104 umfasst eine erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a benachbart dem ersten Leitungszweig 716 der Metallklemme 702 und so positioniert, dass ein Magnetfeld, das durch Strom produziert wird, der in dem ersten Leitungszweig 716 fließt, auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a in einer ersten Richtung trifft, und eine zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b benachbart dem zweiten Leitungszweig 718 der Metallklemme 702 und so positioniert, dass das Magnetfeld auf die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b in einer zweiten Richtung trifft, die anders als die erste Richtung ist. 34 Figure 3 shows a plan view of a seventh embodiment of the support structure 800 that the in 26th Shown version of the multifunctional connection module 700 used. According to this embodiment, the semiconductor die / semiconductor chip assembly is / are 808 a lateral transistor device with all power connections on one side leading to the connection module 700 shows. The middle section 708 the metal clamp 702 of the connection module 700 comprises a first branch line 716 and a second branch 718 that of the first branch 716 is spaced. The first branch of the line 716 the metal clamp 702 provides a direct electrical connection between the first power connection 816 on top of the semiconductor die (s) / die assembly 808 and a metal area 804 of the wearer 802 ready. The second branch of the line 718 the metal clamp 702 provides a direct electrical connection between the second power connection 818 on top of the semiconductor die (s) / die assembly 808 and another metal area 804 of the wearer 802 ready. The magnetic field sensor 104 comprises a first magnetic field sensing component 104a adjacent to the first branch 716 the metal clamp 702 and positioned so that a magnetic field that is produced by electricity generated in the first branch 716 flows onto the first magnetic field sensing component 104a in a first direction, and a second magnetic field sensing component 104b adjacent to the second branch 718 the metal clamp 702 and positioned so that the magnetic field is incident on the second magnetic field sensing component 104b meets in a second direction that is different from the first direction.
35 stellt eine Draufsicht einer achten Ausführungsform des Trägeraufbaus 800 dar, die die in 26 gezeigte Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 verwendet. Gemäß dieser Ausführungsform ist der/die Halbleiternacktchip/Halbleiterchipbaugruppe 808 eine vertikale Transistorvorrichtung mit einem ersten Leistungsanschluss (nicht sichtbar) an ihrer Unterseite und an einen ersten Metallbereich 804 des Trägers 802 angebracht, und einem zweiten Leistungsanschluss 818 an der Seite, die zu dem Verbindungsmodul 700 weist. Der Mittelabschnitt 708 der Metallklemme 702 des Verbindungsmoduls 700 umfasst einen ersten Leitungszweig 716 und einen zweiten Leitungszweig 718, der von dem ersten Leitungszweig 716 beabstandet ist. Der erste Leitungszweig 716 der Metallklemme 702 stellt eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem ersten Metallbereich 804 des Trägers 702 und einem zweiten Metallbereich 804 des Trägers 802 bereit. Der zweite Leitungszweig 718 der Metallklemme 702 stellt eine direkte elektrische Verbindung zwischen dem (zweiten) Leistungsanschluss 818 an der Oberseite des/der Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppe 808 und einem dritten Metallbereich 804 des Trägers 802 bereit. Der Magnetfeldsensor 104 umfasst eine erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a benachbart dem ersten Leitungszweig 716 der Metallklemme 702 und so positioniert, dass ein Magnetfeld, das durch Strom produziert wird, der in dem ersten Leitungszweig 716 fließt, auf die erste Magnetfeld-Abfühlkomponente 104a in einer ersten Richtung trifft, und eine zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b benachbart dem zweiten Leitungszweig 718 der Metallklemme 702 und so positioniert, dass das Magnetfeld auf die zweite Magnetfeld-Abfühlkomponente 104b in einer zweiten Richtung trifft, die anders als die erste Richtung ist. 35 Figure 3 shows a plan view of an eighth embodiment of the support structure 800 that the in 26th Shown version of the multifunctional connection module 700 used. According to this embodiment, the semiconductor die / semiconductor chip assembly is / are 808 a vertical transistor device having a first power connection (not visible) on its underside and to a first metal region 804 of the wearer 802 attached, and a second power connection 818 on the side that leads to the connection module 700 shows. The middle section 708 the metal clamp 702 of the connection module 700 comprises a first branch line 716 and a second branch 718 that of the first branch 716 is spaced. The first branch of the line 716 the metal clamp 702 provides a direct electrical connection between the first metal area 804 of the wearer 702 and a second metal area 804 of the wearer 802 ready. The second branch of the line 718 the metal clamp 702 provides a direct electrical connection between the (second) power connection 818 on top of the semiconductor die (s) / die assembly 808 and a third metal area 804 of the wearer 802 ready. The magnetic field sensor 104 comprises a first magnetic field sensing component 104a adjacent to the first branch 716 the metal clamp 702 and positioned so that a magnetic field that is produced by electricity generated in the first branch 716 flows onto the first magnetic field sensing component 104a in a first direction, and a second magnetic field sensing component 104b adjacent to the second branch 718 the metal clamp 702 and positioned so that the magnetic field is incident on the second magnetic field sensing component 104b meets in a second direction that is different from the first direction.
36 stellt eine Draufsicht einer neunten Ausführungsform des Trägeraufbaus 800 dar, die die in einer der 21-27 gezeigte Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 verwendet. Obwohl das multifunktionale Verbindungsmodul 700 mit einer Einkapselung 712 gezeigt ist, wie in Verbindung mit den 22-23 und 25-27 gezeigt ist, kann die Einkapselung 712 weggelassen werden, wie in Verbindung mit den 21 und 24 gezeigt ist. In jedem Fall sind wenigstens zwei Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppen 808 an den jeweiligen Metallbereichen 804 des Trägers 802 angebracht. Der erste Endabschnitt 704 der Metallklemme 702 (in 36 nicht sichtbar) des Verbindungsmoduls 700 ist an einem/einer ersten aus den Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppen 808 angebracht, und der zweite Endabschnitt 706 der Metallklemme 702 (ebenfalls in 36 nicht sichtbar) ist an einem/einer zweiten aus den Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppen 808 angebracht, um eine direkte elektrische Verbindung zwischen zwei Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppen 808 über das Verbindungsmodul 700 bereitzustellen. 36 Figure 3 shows a plan view of a ninth embodiment of the support structure 800 represent that in one of the 21-27 Shown version of the multifunctional connection module 700 used. Although the multifunctional connection module 700 with an encapsulation 712 shown is how in conjunction with the 22-23 and 25-27 shown can encapsulation 712 be omitted, as in connection with the 21 and 24 is shown. In each case there are at least two semiconductor dies / semiconductor chip assemblies 808 on the respective metal areas 804 of the wearer 802 appropriate. The first end section 704 the metal clamp 702 (in 36 not visible) of the connection module 700 is on a first one of the semiconductor dies / semiconductor chip assemblies 808 attached, and the second end portion 706 the metal clamp 702 (also in 36 not visible) is on a second one of the semiconductor bare chips / semiconductor chip assemblies 808 attached to a direct electrical connection between two semiconductor dies / semiconductor chip assemblies 808 via the connection module 700 provide.
37 stellt eine Draufsicht einer zehnten Ausführungsform des Trägeraufbaus 800 dar, die die in einer der 21-27 gezeigte Version des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 verwendet. Obwohl das multifunktionale Verbindungsmodul 700 wieder mit einer Einkapselung 712 gezeigt ist, wie in Verbindung mit den 22-23 und 25-27 gezeigt ist, kann die Einkapselung 712 weggelassen werden, wie in Verbindung mit den 21 und 24 gezeigt ist. In jedem Fall ist der in 37 gezeigte Trägeraufbau ähnlich der in 36 gezeigten Ausführungsform. Im Unterschied dazu ist jedoch der erste Endabschnitt 704 der Metallklemme 702 (in 36 nicht sichtbar) des Verbindungsmoduls 700 an einem ersten Metallbereich 804 des Trägers 802 angebracht, und der zweite Endabschnitt 706 der Metallklemme 702 (in 36 ebenfalls nicht sichtbar) ist an einem zweiten Metallbereich 804 des Trägers 802 angebracht, um eine direkte elektrische Verbindung zwischen den zwei Metallbereichen 804 des Trägers 802 bereitzustellen. In einigen Fällen können die zwei Metallbereiche 804 geerdet sein, um eine Source-Verbindung mit den entsprechenden Halbleiternacktchips/Halbleiterchipbaugruppen 808 über die jewei- ligen Trägermetallbereiche 804 bereitzustellen. In diesen Fällen kann der Magnetfeldsensor 104 des multifunktionalen Verbindungsmoduls 700 verwendet werden, um Temperatur und/oder Strom abzufühlen. 37 Figure 3 shows a plan view of a tenth embodiment of the support structure 800 represent that in one of the 21-27 Shown version of the multifunctional connection module 700 used. Although the multifunctional connection module 700 again with an encapsulation 712 shown is how in conjunction with the 22-23 and 25-27 shown can encapsulation 712 be omitted, as in connection with the 21 and 24 is shown. In any case, the in 37 The carrier structure shown is similar to that in 36 embodiment shown. In contrast to this, however, is the first end section 704 the metal clamp 702 (in 36 not visible) of the connection module 700 on a first metal area 804 of the wearer 802 attached, and the second end portion 706 the metal clamp 702 (in 36 also not visible) is on a second metal area 804 of the wearer 802 attached to a direct electrical connection between the two metal areas 804 of the wearer 802 provide. In some cases the two metal areas 804 be grounded to provide a source connection with the corresponding semiconductor dies / semiconductor chip assemblies 808 over the respective carrier metal areas 804 provide. In these cases, the magnetic field sensor 104 of the multifunctional connection module 700 used to sense temperature and / or current.
Wie hier verwendet sind die Begriffe „aufweisen“, „beinhalten“, „enthalten“, „umfassen“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein genannter Elemente oder Merkmale angeben, jedoch zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Die Artikel „ein/e/r“ und „der/die/das“ sollen sowohl den Plural als auch den Singular enthalten, sofern der Kontext nicht deutlich etwas anderes angibt.As used herein, the terms “have”, “include”, “contain”, “comprise” and the like are open-ended terms that indicate the presence of named elements or features, but do not exclude additional elements or features. The articles “a / e / r” and “der / die / das” are intended to contain both the plural and the singular, unless the context clearly indicates otherwise.
Es ist zu verstehen, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert sein können, sofern nicht spezifisch anders angemerkt.It is to be understood that the features of the various embodiments described here can be combined with one another, unless specifically noted otherwise.