DE69834043T2

DE69834043T2 - Eine stromüberwachungseinrichtung und ein verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE69834043T2
Application number: DE69834043T
Authority: DE
Inventors: Ralph Steiner; Michael Schneider; Felix Mayer
Original assignee: Ams International AG
Current assignee: Ams International AG
Priority date: 1997-09-15
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2018-09-12
Also published as: EP0944839B1; US6356068B1; ATE322023T1; WO1999014605A1; ES2262241T3; EP0944839A1; DE69834043D1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung liegt in dem Gebiet galvanisch isolierter Strommessung und betrifft ein vollständig paketiertes integriertes Stromüberwachungssystem und ein Verfahren zur Herstellung solcher gekapselter Mikrosysteme.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein geeignetes Prinzip galvanisch isolierter Strommessung ist die Detektion des magnetischen Feldes, das durch einen Strom erzeugt wird. Dieses magnetische Feld wird z. B. mit der Hilfe eines Hall-Sensors gemessen, der z. B. auf einem Halbleitersubstrat integriert ist. Solche Systeme sind z. B. vollständig in einem IC-Gehäuse paketiert, das ein Halbleiterelement mit integrierter Sensoreinrichtung und einem Strompfad für den zu überwachenden Strom enthält.
Die Veröffentlichungen DE-3828005 und WO-95/25959 beschreiben Systeme gemäß dem obigen Prinzip, bei dem das Halbleiterelement mit der integrierten Sensoreinrichtung auf einer Chiphalterung befestigt ist. Diese Chiphalterung besteht aus einem elektrisch leitenden Material und erstreckt sich aus dem IC-Gehäuse heraus und wird als Pfad für einen zu messenden Strom verwendet. Diese Systeme sind für Messungen in einem großen Strombereich anwendbar. Die Form der Chiphalterung (und folglich der Stromweg) ist jedoch durch ihre mechanische Haltefunktion vorgegeben. Aufgrund dieser Einschränkung kann die Chiphalterung für ihre Funktion als Stromweg nicht optimiert werden, und daher kann nur eine eingeschränkte Empfindlichkeit erreicht werden. Ferner gibt es immer das Halbleitersubstrat und eine zusätzliche isolierende Schicht zwischen dem Strompfad und dem Chip mit dem magnetischen Sensor, d. h. ein Abstand von etwa 0,7 mm zwischen dem Strompfad und der Sensoreinrichtung. Da das von dem Strom erzeugte magnetische Feld mit dem Abstand von dem Stromweg drastisch abnimmt, ist die Empfindlichkeit des Systems zusätzlich eingeschränkt.
Die Veröffentlichung WO 95/25959 schlägt ebenfalls vor, den Stromweg auf der strukturierten Oberfläche des Halbleiterelements in der Nähe der integrierten magnetischen Sensoren zu integrieren. Ein solches System kann genau auf die gleiche Weise wie jedes herkömmliches Halbleiterelement paketiert und kontaktiert werden. Abgesehen von einer Vergrößerung der Größe des Halbleiterelements und damit der Kosten des Halbleiterelements ist jedoch der Messbereich des Systems, verglichen mit dem Messbereich eines Systems, bei dem die Chiphalterung als Strompfad dient, stark verringert.
Hinsichtlich des Messbereichs trifft das Gleiche auf das in der Veröffentlichung US-5041780 beschriebene System zu, bei dem der Stromweg als zusätzliche strukturierte metallische Schicht realisiert ist, die auf der strukturierten Oberfläche des Halbleiterelements abgeschieden ist, das die integrierten magnetischen Sensoren enthält. Ein solcher Stromweg ist für eine optimale relative Positionierung der magnetischen Sensoren und des Stromwegs strukturiert und erlaubt es, die Sensoren bedeutsam näher zu dem Stromweg (höhere Messempfindlichkeit) als bei anderen Systemen zu positionieren. Eine Herstellung des Halbleiterelements erfordert jedoch zusätzliche Herstellungsschritte (Abscheiden und Strukturieren zusätzlicher Schichten), die zu den Gesamtkosten des Halbleiterelements beitragen.
DE 41 41 386 A1 offenbart ein Halbleiterelement, das auf einer Stromschleife angeordnet ist, die in einem Anschlussrahmen ausgebildet ist. Ein Hall-Sensor ist in dem Halbleiterelement auf der Seite angeordnet, die der Stromschleife gegenüberliegt. Die Dicke des Halbleiterelements schränkt die Empfindlichkeit des Sensors ein.
EP 0 772 046 offenbart ein Halbleiterelement und einen Stromleiter mit einer elektrisch isolierenden Schicht dazwischen. Hall-Sensoren sind in dem Halbleiterelement auf der Seite angeordnet, die dem Stromleiter gegenüberliegt. Der Stromleiter kann einen Anschlussrahmen umfassen.
EP 0 537 419 A1 zeigt einen an einem Anschlussrahmen befestigten Hall-Sensor mit magnetischen Feldkonzentratoren, die durch geeignete Gestaltung des Anschlussrahmens erzeugt werden.
Es zeigt sich, dass alle der bekannten vollständig paketierten Systeme zur Stromüberwachung und die Verfahren zur Herstellung dieser ihre Nachteile hinsichtlich entweder des Messbereichs oder der Messempfindlichkeit oder der Kosten haben. Dies bedeutet, dass es der Stand der Technik nicht ermöglicht, Systeme geringer Kosten herzustellen, die gleichzeitig einen sehr großen Messbereich und eine sehr hohe Messempfindlichkeit haben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein vollständig paketiertes Stromüberwachungssystem für galvanisch isolierte Strommessungen bereitzustellen, das in einem IC-Gehäuse gekapselt ist und eine integrierte magnetische Sensoreinrichtung mit entsprechender Elektronik und einen elektrisch leitenden Pfad für den zu messenden Strom umfasst und das die oben beschriebenen Nachteile der Vorrichtungen bekannter Technik vermeidet, d. h. einen großen Strombereich mit hoher Empfindlichkeit abdeckt und weiterhin bei im Wesentlichen gleichen oder sogar geringeren Kosten als die bekannten Vorrichtungen hergestellt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung mit geringen Kosten des erfinderischen vollständig paketierten Stromüberwachungssystems für galvanisch isolierte Strommessung aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch das System und das Verfahren, wie in den Ansprüchen definiert, erreicht.
Das erfinderische System deckt einen Strombereich von bis zu 50 A für den zu messenden Strom ab. Ferner werden eine hohe Messgenauigkeit und eine hohe Empfindlichkeit aufgrund eines sehr geringen Abstands zwischen magnetischen Sensoren und des Pfads des zu überwachenden Stroms erreicht. Das erfinderische System kann unter Verwendung von Ausrüstung des Standes der Technik bei einem Minimum an Herstellungsschritten und ohne spezielle Anpassung der Ausrüstung hergestellt werden. Daher wird eine Herstellung in großem Umfang und mit geringen Kosten gewährleistet.
Die neuartige Struktur und das erfinderische Herstellungsverfahren basieren auf der Idee, einen herkömmlichen Anschlussrahmen zu modifizieren, indem zwei oder mehr Zuleitungen kurz geschlossen werden, um einen Strompfad zu bilden. Dieser Strompfad des modifizierten Anschlussrahmens zusammen mit den Zuleitungen für elektrische Verbindungen dienen als Chiphalterung, auf der das Halbleiterelement befestigt ist. Dadurch ist das Halbleiterelement mit den integrieren Sensoren und den Verbindungsstellen in Richtung auf den Strompfad und die Zuleitungen hin befestigt, wodurch eine Zuleitung-auf-Chip-Paketierungstechnologie (LOC; engl.: Lead-on-Chip) verwendet wird. Das erforderliche Klebeband für die LOC-Paketierungstechnologie dient zusätzlich als isolierende Schicht zwischen dem Strompfad und dem Sensorhalbleiterelement, um eine hohe Durchbruchsspannung zu gewährleisten, die für galvanisch isolierten Strommessungen erforderlich ist. Diese Paketierungsabfolge wird vorzugsweise auf einem kommerziellen LOC-Halbleiterelement-Bondierungsgerät durchgeführt.
Das erfinderische Stromüberwachungssystem legt einen sehr geringen Leistungsverlust in dem Pfad für den zu messenden Strom an den Tag. Daher ist das System für Ströme von bis zu 50 A anwendbar, ohne dabei die Betriebstemperatur der integrierten magnetischen Sensoren zu überschreiten. Aufgrund der perfekten Isolierung zwischen dem Strompfad und dem Halbleiterelement mit den integrierten magnetischen Sensoren wird eine Durchbruchsspannung in der Größenordnung von einigen kV erreicht. Die Systemantwort in einem Strombereich von ± 10 A zeigt eine geringe Nichtlinearität unter ± 0,3 %. Dies führt zu einer absoluten Messgenauigkeit besser als 50 mA (Empfindlichkeit in der Größenordnung von 0,1 mV/A, Auflösung in der Größenordnung von 10 mA). Die Leistung kann durch weichmagnetische Feldkonzentratoren weiter verbessert werden.
Vor allem kann das erfinderische Herstellungsverfahren des Stromüberwachungssystems mit gut bekannter und etablierter Ausrüstung (im Speziellen ein LOC-Halbleiterelement-Bondierungsgerät, ein Drahtbondierungsgerät und Ausrüstung zum Formen von Kunststoff realisiert werden. Der Herstellungsablauf benötigt, verglichen mit dem Herstellungsablauf beim Paketieren eines herkömmlichen Halbleiterelements, weder zusätzliche Prozessschritte noch eine Anpassung der Ausrüstung.
Im Allgemeinen umfasst das erfinderische Verfahren die Schritte:

– Bereitstellen eines Halbleiterelements, das eine strukturierte Oberfläche, eine erste Seite, eine zweite Seite, einen integrierten Schaltkreis mit einer Magnetsensoreinrichtung, optional integrierter Elektronik, und Verbindungsstellen für externe elektrische Verbindungen zu dem integrierten Schaltkreis aufweist, wobei die Magnetsensoreinrichtung und die Verbindungsstellen an der ersten Seite angeordnet sind,
– Bereitstellen eines Anschlussrahmens, der einen Rahmen und verbunden mit dem Rahmen erste Zuleitungen, die mit den Verbindungsstellen verbindbar sind, zweite Zuleitungen und einen Strompfad umfasst, der wenigstens zwei der zweiten Zuleitungen kurz schließt,
– Befestigen des Halbleiterelements auf dem Anschlussrahmen, wobei die erste Seite dem Anschlussrahmen gegenüberliegt, indem die freien Enden der Zuleitungen und des Strompfads mit der strukturierten Seite des Halbleiterelements mit der Hilfe einer elektrisch isolierenden Verbindungseinrichtung verbunden werden, die zwischen Bereichen des Anschlussrahmens und des anzuschließenden Halbleiterelements angeordnet ist,
– Verbinden der Verbindungsstellen des integrierten Schaltkreises mit den Zuleitungen des Anschlussrahmens durch Drahtverbindungen,
– Verkapseln des Halbleiterelements und der Teile des Anschlussrahmens, die mit dem Halbleiterelement verbunden sind, in einem IC-Gehäuse,
– und Abschneiden des Rahmens von dem Anschlussrahmen.

Die elektrisch isolierende Verbindungseinrichtung besteht vorteilhafter Weise aus einem Klebeband, wie es bei der Lead-on-Chip- oder LOC-Paketierungstechnologie verwendet wird. Ein solches Klebeband besteht üblicher Weise aus drei polymeren Schichten, wodurch die äußeren Schichten eine geringere Haftglasübergangstemperatur als die mittlere Schicht haben.
Für den Verbindungsschritt wird das Band auf eine Temperatur über der unteren Haftglasübergangstemperatur der äußeren Schichten und unter die Haftglasübergangstemperatur der mittleren Schicht gebracht und die zu verbindenden Teile werden zusammengedrückt. Eine Verwendung einer solchen Verbindungseinrichtung gewährleistet eine isolierende Schicht mit einer definierten Dicke zwischen Teile des Anschlussrahmens und des Halbleiterelements. Klebebänder, wie sie bei der LOC-Paketierungstechnologie verwendet werden, liefern eine isolierende Schicht mit einer typischen Dicke von z. B. 0,05 mm bis 0,1 mm.
Für den Schritt, den Anschlussrahmen an dem Halbleiterelement zu befestigen, kann ein bekanntes und gut etabliertes LOC-Halbleiterelement-Bondierungsgerät ohne spezielle Materialien oder Einstellungen verwendet werden. Die LOC-Paketierungstechnik wird in großem Umfang verwendet, um Speicherzellen zusammenzusetzen, um das Verhältnis der Größe des Halbleiterelements zu den Gesamtpaketierungsabmessungen zu erhöhen. Aus diesem Grund ist die Anwendung einer LOC-Technologie zu einer Weise einer kostengünstigen und zuverlässigen Paketierung für die Massenfertigung geworden, die gemäß der Erfindung seit kurzem zur Herstellung von Stromüberwachungssystemen offen steht.
Vorteilhafter Weise sind die magnetischen Sensoren Hall-Sensoren, die senkrecht zu der Oberfläche des Halbleiterelements empfindlich sind, und für eine maximale Empfindlichkeit sind sie an Stellen maximaler magnetischer Amplitude senkrecht zu der Oberfläche des Halbleiterelements positioniert, d. h. mit dem Zentrum der empfindlichen Ebene der Sensoren in der Nähe des Längsrandes des Strompfads.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Veranschaulichende Ausführungsformen des erfinderischen Systems und des erfinderischen Verfahrens werden detaillierter in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben, in denen:
1 eine veranschaulichende Ausführungsform eines erfinderischen vollständig paketierten Stromüberwachungssystems zeigt (Schnitt senkrecht zu der Oberfläche des Halbleiterelements);
2 bis 7 die Schritte des erfinderischen Verfahrens zum Herstellen des vollständig paketierten Stromüberwachungssystems zeigen;
8 ein Diagramm der gemessenen Antwort des Stromüberwachungssystems gemäß 1 zeigt (Systemantwort und Nichtlinearität versus Strom);
9 zwei weitere veranschaulichende Ausführungsformen des erfinderischen Stromüberwachungssystems zeigt, das zur Empfindlichkeitsverbesserung Feldkonzentratoren an der Rückseite des Halbleiterelements umfasst;
10 ein Diagramm der gemessenen Antwort des Stromüberwachungssystems mit Feldkonzentratoren gemäß 9 zeigt (Systemantwort versus Strom).
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform des erfinderischen vollständig paketierten Stromüberwachungssystems in einen Querschnitt senkrecht zu der Oberfläche des Halbleiterelements 1, das z. B. ein CMOS-Halbleiterelement ist. Das Halbleiterelement 1 umfasst zwei integrierte Hall-Sensoren 2, die senkrecht zu der Oberfläche des Halbleiterelements empfindlich sind. Es ist unter Zuhilfenahme eines vorab gemusterten Klebebands 3 mit den Zuleitungen 4 und dem Strompfad 5 (die Zuleitungen und der Strompfad sind Teile des gleichen Anschlussrahmens) verbunden und innerhalb des IC-Gehäuses 6 gekapselt, dessen Ränder durch gebrochene Linien gezeigt sind, wodurch die strukturierte Seite des Halbleiterelements den Teilen des Anschlussrahmens gegenüberliegt.
Die zwei CMOS-Hall-Sensoren sind senkrecht zu der Oberfläche des Halbleiterelements empfindlich. Der Strompfad 5 und das Halbleiterelement 1 sind relativ zueinander so angepasst, dass die Mittelpunkte der empfindlichen Ebenen der integrierten Sensoren 2 in der Nähe der Längsränder des Strompfads 5 (Stelle der maximalen magnetischen Amplitude senkrecht zu der Oberfläche des Halbleiterelements) positionierbar sind. Die wenigen angegebenen magnetischen Feldlinien der magnetischen Induktion B, die von dem Strom in dem Strompfad 5 erzeugt wird, zeigen, dass die Feldlinie im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Halbleiterelements an den Stellen der Sensoren sind. Aufgrund dieses Umstands und aufgrund des geringen Abstands zwischen dem Strompfad und den magnetischen Sensoren wird eine starke Systemantwort und eine weiterhin ausgezeichnete Isolierung erreicht.
Bei einem Vorspannungsstrom von 0,25 mA beträgt die Empfindlichkeit einer einzelnen Vorrichtung 510 V/AT. Die Abweichungen (engl.: offsets) der Hall-Sensoren werden gemäß [1] auf Werte von kleiner als 0,001 mV kompensiert. Die Sensoren sind an jeder Seite des Strompfads angeordnet. Die Systemantwort ist die Differenz der Hall-Spannungen, um magnetische Gleichtaktfelder auszuschließen.
Die wesentlichen Vorteile des erfinderischen vollständig paketierten Stromüberwachungssystems sind die Folgenden:

– Die Zuleitungen zur elektrischen Verbindung des Sensorhalbleiterelements und des Strompfads beliebiger Gestalt sind Teile des gleichen Anschlussrahmens. Dieser Anschlussrahmen passt in ein industrielles LOC-Halbleiterelement-Bondierungsgerät. Daher ist für eine kostengünstige und Fabrikation in großen Stückzahlen gesorgt.
– Weil der Strompfad und die Anschlussstifte des IC-Gehäuses Teile der gleichen Metallschicht sind, wird ein Strompfad mit niedrigem ohmschen Widerstand zu einer äußeren Stromquelle erreicht. Dies führt zu einem geringen Leistungsverlust in dem Strompfad und daher zu einer geringen Temperaturerhöhung des Strompfads, während er betriebe wird. Ferner wird eine bessere thermische Verbindung zu den Anschlussstiften des IC-Gehäuses erreicht, was zu einer niedrigeren Betriebstemperatur des Strompfads führt.
– Der Strompfad ist so nah wie möglich zu den magnetischen Sensoren angeordnet und durch das LOC-Klebeband perfekt elektrisch isoliert.
– Die Zuleitungen zur elektrischen Verbindung des Sensorhalbleiterelements und des Strompfads sind räumlich getrennt. Folglich werden hohe Durchbruchsspannungen erreicht.

Die 2 bis 7 zeigen die Schritte des erfinderischen Verfahrens, um das vollständig paketierte Stromüberwachungssystem herzustellen.
2 zeigt den Anschlussrahmen 7, der einen Rahmen 8 und mit dem Rahmen 8 verbunden umfasst: Zuleitungen 4 mit freien Enden und einen Strompfad 5, der wenigstens zwei Zuleitungen kurzschließt (es ist nur eine Hälfte des Anschlussrahmens gezeigt).
3 zeigt die Schritte, das Klebeband 3 vorab zu mustern, wobei das vorab gemusterte Klebeband z. B. an den freien Enden der Zuleitungen 4 und an dem mittleren Abschnitt des Strompfads 5 positioniert wird. Das Klebeband ist z. B. ABLOC 5000 und wird bei 300°C und 3 bar mit dem Anschlussrahmen verbunden. Das Klebeband hat eine endgültige Dicke von 0,09 mm und eine Durchbruchsspannung von 14 kV.
4 zeigt die Anordnung des CMOS-Sensor-Halbleiterelements 1, das integrierte magnetische Sensoren 2 (z. B. ein Paar Hall-Sensoren) und Kontaktstellen 9 für den integrierten Schaltkreis zu dem Klebeband 3 umfasst, so dass die strukturierte Oberfläche des Halbleiterelements 1 dem Klebeband gegenüberliegt. Das Halbleiterelement 1 wird so angeordnet, dass die integrierten magnetischen Sensoren 2 an gegenüberliegenden Seiten des Strompfads 5 positioniert sind. Das Halbleiterelement 1 wird bei 300°C an dem Klebeband befestigt, wodurch eine Anordnungsgenauigkeit im Bereich von Mikrometern möglich ist.
5 zeigt den Kontaktierungsschritt, in dem Drahtverbindungen 10 zwischen den Kontaktstellen 9 und den Enden der Zuleitungen 4 unter Verwendung eines herkömmlichen Draht-Bondierungsgeräts hergestellt werden.
6 zeigt das System nach einem Kunststoffgießen, in welchem Schritt das IC-Gehäuse 6 um das an dem Anschlussrahmen 7 befestigte Sensor-Halbleiterelement 1 geformt wird.
7 zeigt das fertiggestellte System. Der Rahmen des Anschlussrahmens wird entfernt und die Kontaktanschlussstifte 11 zum Kontaktieren des Sensor-Halbleiterelements und des Strompfads werden gebildet.
8 zeigt ein Diagramm der gemessenen Antwort des Stromüberwachungssystems gemäß 1. Die Systemantwort in mV (links) und die Nichtlinearität in 1/1000 mV sind gegenüber dem Strom (Bereich –10 A bis +10 A) aufgetragen. Das Signal ist mit einer Empfindlichkeit von 0,082 mV/A linear. Die Nichtlinearität ist kleiner als ± 0.3 % und der Signal-Offset liegt unterhalb von 0,002 mV. Linearität, Offset und Rauschen führen zu einer Messgenauigkeit besser als 50 mA und einer Auflösung 10 mA. Die Nichtlinearität beruht im Wesentlichen auf einem Leistungsverlust in dem Strompfad. Mit einer Temperaturkompensation der Empfindlichkeit der Hall-Sensoren kann die Systemlinearität auf einfache Weise verbessert werden.
Die Systemempfindlichkeit kann ferner durch magnetische Feldkonzentratoren verbessert werden, wie in 9 gezeigt, die den Strompfad 5 und die Zuleitungen 4 des Anschlussrahmens und zwei CMOS-Halbleiterelemente 1.1 und 1.2 zeigt, die mit Feldkonzentratoren ausgestattet sind.
Das Halbleiterelement 1.1, das auf 0,075 mm dünner gemacht wurde, trägt eine weichmagnetische Lage 20, die an seiner Rückseite angebracht ist. Das Halbleiterelement 1.2 umfasst Spitzenkonzentratoren 21, die durch anisotropes Ätzen der Rückseite hergestellt und mit einer weichen NiFeMo-Legierung 22 plattiert sind [2]. Der NiFeMo-Film hat eine Dicke von etwa 0,015 mm.
10 zeigt in einem Diagramm der Systemantwort gegenüber dem Strom die Verbesserungen, die mit den Halbleiterelementen 1.1 und 1.2 gemäß 9 verglichen mit dem Halbleiterelement 1 gemäß 1 erreicht werden.
Wie durch eine graphische Darstellung (a) gezeigt, verbessert die ferromagnetische Schicht 20 des Halbleiterelements 1.1 die Empfindlichkeit um einen Faktor von 1,5 auf 0,124 mV/A ohne dabei die Nichtlinearität und den Offset der Systemantwort zu beeinflussen. Wie durch die graphische Darstellung (b) gezeigt, erhöhen die Spitzenkonzentratoren die Empfindlichkeit sogar um einen Faktor von 3 auf 0,237 mV/A. Aufgrund der Hysterese dieses speziellen NiFeMo-Films wird eine zusätzliche Nichtlinearität eingeführt. Die graphische Darstellung (c) zeigt die Systemantwort des Systems gemäß 1.
Referenzen

[1] R. Steiner, et al., "Offset Reduction in Hall Devices by Continuos Spinning Current Method", International Conference on Solid-State Sensors and Actuactors 1997, Digest of Technical Papers, Bd. I, S. 381, 1997.
[2] W. Taylor, et al., "Electroplated Soft Magnetic Materials for Microsensors and Microactuators", International Conference on Solid-State Sensors and Actuators 1997, Digest of Technical Papers, Bd. II, S. 1445, 1997.

Claims

System zur galvanisch isolierten Strommessung, mit: – einem Halbleiterelement (1, 1.1, 1.2), das eine strukturierte Oberfläche, eine erste Seite, eine zweite Seite, einen integrierten Schaltkreis mit einer Magnetsensoreinrichtung (2) und Kontaktierungsstellen (9) für externe Verbindungen zu dem integrierten Schaltkreis aufweist, – einem Anschlussrahmen (7), auf dem das Halbleiterelement (1, 1.1, 1.2) mit seiner strukturierten Oberfläche dem Anschlussrahmen (7) gegenüber liegend befestigt ist, wobei der Anschlussrahmen (7) mit den Verbindungsstellen (9) verbindbare erste Zuleitungen (4), zweite Zuleitungen und einen Strompfad (5) umfasst, der wenigstens zwei der zweiten Zuleitungen kurzschließt, und – einer Verbindungseinrichtung (3), die den Strompfad und Enden der ersten Zuleitungen an der strukturierten Oberfläche des Halbleiterelements fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass – die Verbindungseinrichtung (3) elektrisch isolierend ist, – die Magnetsensoreinrichtung (2) und die Verbindungsstellen (9) an der ersten Seite angeordnet sind, und – die erste Seite dem Anschlussrahmen (7) gegenüber liegt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Verbindungseinrichtung (3) ein LOC-Klebeband ist, das drei Polymerschichten umfasst.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement (1, 1.1, 1.2) ein CMOS-Halbleiterelement ist und dass es wenigstens einen Hall-Sensor umfasst, der senkrecht zu der Halbleiterelementoberfläche empfindlich ist, und dass die Längskante des Strompfads (5) in der Nähe des Zentrums der empfindlichen Ebene des wenigstens einen Hall-Sensors angeordnet ist.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterelement (1, 1.1, 1.2) ein Paar Hall-Sensoren umfasst und dass der integrierte Schaltkreis ferner eine Einrichtung umfasst, um eine Differenz der Signale der Sensoren des Paars zu erzeugen.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite des Halbleiterelements (1.1, 1.2) mit Feldkonzentratoren (20, 21, 22) ausgestattet ist.
Verfahren zum Herstellen eines vollständig paketierten Stromüberwachungssystems zur galvanisch isolierten Strommessung, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Halbleiterelements (1, 1.1, 1.2), das eine strukturierte Oberfläche, eine erste Seite, eine zweite Seite, einen integrierten Schaltkreis mit einer Magnetsensoreinrichtung (2) und Verbindungsstellen (9) für externe Verbindungen zu dem integrierten Schaltkreis aufweist, bei dem die Magnetsensoreinrichtung (2) und die Verbindungsstellen (9) auf der ersten Seite angeordnet sind, – Bereitstellen eines Anschlussrahmens (7), der einen Rahmen (8) und mit dem Rahmen verbunden mit den Verbindungsstellen (9) verbindbare erste Zuleitungen (4), zweite Zuleitungen und einen Strompfad (5) umfasst, der wenigstens zwei der zweiten Zuleitungen kurzschließt, – Befestigen des Halbleiterelements (1, 1.1, 1.2) auf dem Anschlussrahmen (7), wobei die strukturierter Oberfläche dem Anschlussrahmen gegenüber liegt, indem die freien Enden der Zuleitungen (4) und der Strompfad (5) mit der strukturierten Oberfläche des Halbleiterelements (1, 1.1, 1.2) unter Zuhilfenahme einer elektrisch isolierenden Verbindungseinrichtung (3) verbunden werden, die zwischen Bereichen des Anschlussrahmens (7) und des Halbleiterelements (1, 1.1, 1.2) angeordnet ist, – Verbinden der Verbindungsstellen (9) des integrierten Schaltkreises mit den Zuleitungen (4) des Anschlussrahmens (7) durch Drahtverbindungen (10), – Kapseln des Halbleiterelements (1, 1.1, 1.2) und der Teile des Anschlussrahmens (7), die mit dem Halbleiterelement verbunden sind, in einem IC-Gehäuse (6), und – Abschneiden des Rahmens (8) von dem Anschlussrahmen (7).
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, ein Halbleiterelement (1, 1.1, 1.2) bereitzustellen, umfasst, unter Zuhilfenahme einer CMOS-Technik wenigstens einen Hall-Sensor zu fertigen, der senkrecht zu der Halbleiterelementoberfläche empfindlich ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, ein Halbleiterelement (1, 1.1, 1.2) bereitzustellen, umfasst, eine Paar Hall-Sensoren und eine Einrichtung zu fertigen, um eine Differenz der Signale der Sensoren des Paars zu erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, das Halbleiterelement (1, 1.1, 1.2) zu befestigen, umfasst, als Verbindungseinrichtung (3) ein gemustertes Klebeband zwischen dem Anschlussrahmen (7) und dem Halbleiterelement (1, 1.1, 1.2) anzuordnen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, das Halbleiterelement (1, 1.1, 1.2) an dem Anschlussrahmen (7) zu befestigen, mit einem bekannten LOC-Halbleiterelement-Bondiergerät durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, das Halbleiterelement (1, 1.1, 1.2) bereitzustellen, umfasst, eine Einrichtung zur Temperaturkompensation der Sensorsignale zu fertigen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, das Halbleiterelement (1.1) bereitzustellen, umfasst, eine weichmagnetische Schicht (20) an der Rückseite des Halbleiterelements anzubringen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt, das Halbleiterelement (1.2) bereitzustellen, umfasst, durch anisotropes Ätzen und Plattieren mit einer weichen NiFeMo-Legierung Spitzenkonzentratoren (21) auf der Rückseite des Halbleiterelements herzustellen.