CN102331519B - 磁场电流传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁场电流传感器。公开了磁场电流感测装置、系统和方法。在一个实施例中，一种电流传感器包括半导体芯片；被置放在半导体芯片上的隔离层；被置放在隔离层上的至少一个锚固垫片；被与半导体芯片电隔离的电流输入和电流输出；被耦合到电流输入和电流输出的至少一个接合线，被置放在电流输入和电流输出之间的所述至少一个接合线的纵向部分被装订到所述至少一个锚固垫片；和被布置成感测由在所述至少一个接合线中流动的电流感生的磁场的至少一个传感器元件。

Description

磁场电流传感器
技术领域
本发明大体上涉及电流传感器并且更加具体地涉及集成电路磁场电流传感器。 
背景技术
传统的集成电路（IC）电流传感器装置能够通常被划分成两组：高电流和低电流。高电流装置能够是被用于超过50Amp（A）的电流的那些并且包括块状导体，例如引线框架的某些部分。这些装置通常具有低的内阻，这是期望的，但是它们还遭受低电流密度和在导体和半导体芯片之间的装配公差难题。低电流装置通常适用于10A或者更低的电流并且经常包括在半导体制造工艺中在芯片的表面上制造的导体。虽然低电流装置并不遭受装配公差难题，但是这些装置在高内阻和功率耗散问题方面受到挑战。 
因此，需要这样一种IC电流传感器装置，该装置适用于例如大约75A或者更低的电流范围，并不具有前述低电流装置的高电阻问题，同时还具有比高电流装置更好的对准（alignment）。 
发明内容
在一个实施例中，一种电流传感器包括半导体芯片；被置放在半导体芯片上的隔离层；被置放在隔离层上的至少一个锚固垫片（anchor pad）；被与半导体芯片电隔离的电流输入和电流输出；被耦合到电流输入和电流输出的至少一个接合线，被置放在电流输入和电流输出之间的所述至少一个接合线的纵向部分被装订（stitch）到所述至少一个锚固垫片；和被布置成感测由在所述至少一个接合线中流动的电流感生的磁场的至少一个传感器元件。 
在一个实施例中，一种方法包括提供磁场电流传感器，该磁场电流传感器具有在电流输入和电流输出之间的针脚（stitch）处被耦合到至少一个锚固垫片的至少一个接合线，其中该电流输入、该电流输出、该至少一个接合线和该至少一个锚固垫片被与芯片电隔离，并且邻近（proximate）该针脚布置至少一个传感器元件以感测由在该至少一个接合线中的电流感生的磁场。 
在一个实施例中，一种电流传感器包括半导体芯片；被置放在半导体芯片上的隔离层；被置放在隔离层上的至少一个锚固垫片；被与半导体芯片电隔离的电流输入和电流输出；被耦合到电流输入和电流输出的至少一个接合条，被置放在电流输入和电流输出之间的该至少一个接合条的一部分被耦合到该至少一个锚固垫片；和被布置成感测由在该至少一个接合条中流动的电流感生的磁场的至少一个传感器元件。 
在一个实施例中，一种电流传感器包括半导体芯片；被置放在半导体芯片上的隔离层；被置放在隔离层上的多个锚固垫片；被与半导体芯片电隔离并且包括电流输出部分和第一和第二电流输入部分的引线框架导体；被耦合到第一电流输入部分和电流输出部分的第一接合线，在第一电流输入部分和电流输出部分之间的第一接合线的一部分被耦合到该多个锚固垫片中的第一个；被耦合到第二电流输入部分和电流输出部分的第二接合线，在第二电流输入部分和电流输出部分之间的第二接合线的一部分被耦合到该多个锚固垫片中的第二个；和被布置成感测由在第一和第二接合线中流动的电流感生的磁场的多个传感器元件。 
附图说明
结合附图，考虑本发明的各种实施例的以下详细说明，可以更加完全地理解本发明，其中： 
图1描绘根据一个实施例的电流传感器装置的截面视图。
图2描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
图3描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
图4描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
图5描绘根据一个实施例的电流传感器装置的截面视图。 
图6A描绘根据一个实施例的电流传感器装置的截面视图。 
图6B描绘图6A的电流传感器装置的顶视图。 
图7A描绘根据一个实施例的电流传感器装置的截面视图。 
图7B描绘图7A的电流传感器装置的顶视图。 
图8A描绘根据一个实施例的电流传感器装置的截面视图。 
图8B描绘图8A的电流传感器装置的顶视图。 
图9A描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
图9B描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
图10描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
图11描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
图12A描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
图12B描绘图12A的电流传感器装置的截面视图。 
图13A描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
图13B描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
图14描绘根据一个实施例的电流传感器装置的顶视图。 
虽然本发明容许各种修改和可替代形式，但是其细节已经在图中作为实例示出并且将予以详细描述。然而，应该理解，并非意图将本发明限制于所描述的具体实施例。相反，意图在于涵盖落入如由所附权利要求限定的、本发明的精神和范围内的所有的修改、等价形式和可替代形式。 
具体实施方式
本发明涉及IC磁场电流感测装置。在实施例中，电流传感器装置包括产生较少的触点和因此较低的内阻、较少的发热和较小的空间要求的被锚固的接合线配置。实施例因此还在装置寿命期间呈现改进的可靠性和稳定的每安培磁场。 
参考图1，描绘了IC电流传感器装置100的实施例的截面。装置100包括被安装到芯片底盘（paddle）104的硅芯片102。介电隔离层106被布置于芯片102上。电流输入引脚108和电流输出引脚110以及芯片102，在一个实施例中由装置封装114的复合模112封住，并且接合线116将输入引脚108耦合到输出引脚110。在实施例中引脚108和110被与芯片102电隔离。虽然在图1的视图中没有描绘另外的引脚到芯片102的任何电连接，但是本领域技术人员可以理解能够以各种方式实现这种连接。在实施例中，包括在下文中讨论的那些，如本领域技术人员理解地，输入引脚108和输出引脚110之一或这两者能够包括引脚、垫片、引线、球、平台（land）和引线框架导体。 
在一个实施例中，接合线116还被耦合到被置放在隔离层106上的锚固垫片118。锚固垫片118是电浮的，被与芯片102电隔离，并且相对于位于附近的传感器元件例如（在图1中未描绘的）霍尔传感器固定比较粗的并且因此低欧姆的接合线116，从而传感器元件感测在操作中通过接合线116的电流的磁场。在一个实施例中，锚固垫片118包括普通金属，例如铝，或者在其它实施例中包括金属合金。 
在一个实施例中接合线116沿着电流的方向通过“针脚”耦合到锚固垫片118。通常，针脚的长度大于宽度。在实施例中，接合线116能够通过直接铜接合、球形接合、楔形接合、钉头式接合或者本领域技术人员理解的某种其它适当技术而被耦合到锚固垫片118和/或引脚108和110。如本领域技术人员理解地，接合技术能够依赖于接合线116的一个或多个特性，例如它的材料、粗度或者某种其它质量。例如，楔形接合典型地用于铝接合线，而钉头式接合能够更加适合于更细的接合线。接合线116形成环从而在实施例中它还被以距离hd与芯片102的边缘分离从而提供电隔离。在一个实施例中，hd是大约0.3毫米（mm），这提供了6千伏（kV）或者更大的电隔离。在其它实施例中，hd例如在大约0.1mm和大约0.3mm之间改变，和/或能够更大或者更小。 
在图2中描绘了电流传感器装置100的顶视图。在图2中，以经由接合线124而被耦合到引脚122的芯片102上的接合垫片120的形式包括到芯片102的电和输出信号连接。虽然在图2中和在这里的其它附图中以曲线方式描绘出接合线124，但是当在实施例中从顶部观察时，它能够事实上是基本线性的。 
还描绘了相对于锚固垫片118和接合线116置放的多个传感器元件126。在图2中描绘了四个传感器元件126，例如霍尔效应元件，但是其它实施例能够包括或多或少的传感器元件。在实施例中，邻近接合线116的、被耦合到锚固垫片118的部分布置传感器元件126，这有利地提供在传感器元件126和接合线116之间的距离的稳定性以及每安培磁场的稳定性，经由所述距离，传感器元件126在装置100的寿命期间测量磁场。传感器元件126通常被定位于接合线116的左侧和右侧（相对于电流方向），并且在锚固板118的下面和/或紧邻锚固板118。如果消减传感器元件126的信号，则总信号变得独立于均匀背景磁场。因此，能够测量静态或者瞬变差场（differential field）。 
装置100提供了另外的优点。例如，因为仅仅在接合线116和锚固垫片118之间利用单一触点，所以与具有用于电流输入和输出的两个触点的传统装置相比，需要较小的芯片面积。此外，小尺寸的锚固板118使横向爬电距离最大化并且通过将锚固板118与隔离层106的边缘分离而提供良好的隔离，在一个维度（dimension）中在图2中在l处描绘，但是能够被应用于可以是相等的或者可以是不相等的所有四个，这又改进了电压击穿可靠性。因为电流并不离开接合线116，所以到锚固板118的接合经受较小的应力，从而增加了接合可靠性。锚固板118也并不需要是特别地厚的或者低欧姆的，从而能够替代铜地使用较不那么昂贵的铝。 
在其它实施例中，装置100包括被平行地布置并且在实施例中被以大约0.5mm到大约2mm隔开的两个或者更多接合线116。多个接合线116能够被锚固在单一锚固板118上或者不同的锚固板118上。在另一实施例中，接合线116可以根本未被锚固，而是分流部分电流。能够靠近该一个或者多个锚固板118布置传感器元件126。 
在图3中描绘了传感器装置200的另一个实施例，其中电流通过相邻的接合线部分沿着相反的方向流动。接合线216的上部（相对于页面上的绘图的定向）被锚固到第一锚固板218a，而接合线216的下部被锚固到第二锚固板218b。锚固板118a和118b相互间被隔开和电隔离，但是所述隔离通常仅仅需要承受少许伏特，因为沿着接合线216的电压降是小的。装置200还包括两个电流输入引脚208a、208b和两个电流输出引脚210a、210b。图3的实施例仅仅描绘引脚的接合垫片，并且在实施例中每一个引脚均可以具有单独的接合垫片，或者多个接合垫片可以耦合到单一引脚。在其它实施例中，引脚208a能够是输入并且引脚208b能够是输出从而引脚210a、210b既不是输入也不是输出并且仅仅能够可选地在外部达到。 
在一个实施例中，（在图3中未描绘的）复合模能够部分地或者完全地封住输出引脚210a、210b，或者能够充分地从装置200的封装外侧达到引脚210a、210b。在另一实施例中，引脚210a、210b能够包括尺寸适于接合两个接合线，或者接合线216的某些部分的单一引脚。在又一个实施例中，如在图4中描绘地，能够完全地省略引脚210a、210b。 
通常，装置200的配置的一个优点是对于磁干扰的易感性降低，因为能够从传感器元件226a的信号减去传感器元件226b的信号。例如在此通过引用而被以整体并入的、题目为“磁场电流传感器（Magnetic field Current Sensors）”的、相关的并且共同未决的美国申请No.12/630,596中公开地，这提供了一种可操作的三霍尔电流传感器装置。装置200还能够提供改进的串扰抑制。然而，缺陷可能是较高的电阻，因为接合线216较长。 
在实施例中有利的是在接合线和芯片底盘之间具有特定距离hp（例如，参考图1），因为接合线的磁场能够在芯片底盘中感生涡流，涡流能够减小电流传感器装置的带宽。为了增加这个距离hp，能够在实施例中增大芯片的厚度。 
涡流还能够在锚固板中发生。为了最小化这些电流，在一个实施例中，锚固板包括一个或者多个槽。还有利的是在实施例中将置放在锚固板下面的电流传感器装置的构件与能够在锚固板和传感器的电路元件之间建立的电场屏蔽开来。 
关于电流传感器装置的封装（例如，参考图1的封装114），在实施例中使用非磁性材料，其中铁和镍是不利的。在实施例中，封装材料具有接近或者大约为一的相对磁导率。 
图5描绘电流传感器装置300的实施例，电流传感器装置300的尺寸被确定为近似在其中的磁场。类似于在上文中讨论的实施例，传感器装置300包括芯片302、隔离层306、接合线316、锚固垫片318和传感器元件326。描绘了接合线316的直径d，例如是隔离间隙d iso 和分离传感器元件326的距离s。 
通过接合线316的电流I能够被表达如下： 
(B/μ0)*2*π*square root((s/2)2+(d iso +d/2)2)
对于s = d + 2*d iso 给出最大场：
Bz = μ0*I/(2*π*(d+2*d iso )
这在50A和d iso +d/2 = 大约0.54mm时提供例如大约18.5mT。差场或者在左和右传感器元件326的场的差异是两倍之大。
在例如，d =大约0.5mm时接合线326的电阻是： 
Rho*length/cross-sectional area（Rho*长度/截面面积）。
在示例性实施例中，接合线326的长度是大约5mm、截面面积是π*(0.25mm)2并且Rho是1/(34S/μm)，从而提供大约0.75mΩ的电阻。在电阻不是低的时，在具有适用性的功率模块和其它装置中通常能够通过单一接合线实现大约50A。因此，接合线326能够在实施例中带有充分冷却地应对电流和电阻。 
在图6中描绘了包括锚固接合线的电流传感器装置的另一个实施例，其中利用两个楔形接合针脚来锚固接合线。传感器400包括基板402（在一个实施例中例如块硅）和隔离层406（例如氧化硅）。在一个实施例中，隔离层为大约10μm厚。接合线在416处示出并且在实施例中能够包括铝、金和/或铜，但是通常是非磁性金属。 
基板402包括用于传感器元件的掺杂槽区（tub）403，例如在一个实施例中的霍尔效应装置。槽区403例如能够是以10^15/cm3低度n掺杂的。虽然图6的实施例包括四个传感器元件426，但是其它实施例能够具有或多或少的传感器元件，例如仅仅一个。此外，传感器元件426相对于接合线416的横向位置通常不是关键性的，从而传感器元件426之一或这两者在实施例中能够移位，例如使得一个完全地在接合线416下面或者两者都不被接合线416重叠。传感器元件426包括能够是高度n掺杂的触点427，在一个实施例中例如大约10^17/cm3或者更多。每一个传感器元件426通常包括四个触点427。 
如所描绘地，接合线416包括具有变化的截面和厚度的片段并且在被一起地称作锚固垫片418的锚固垫片418a和418b处被锚固到传感器400。锚固垫片418能够包括金属并且在实施例中未被电耦合到基板402的任何部分或者未被相互电耦合。片段416a和416e是接合线416的电流输入和输出片段。在416b和416d处，接合线416分别地被装订到锚固垫片418a和418b。在一个实施例中，楔形接合工具的喷嘴能够在引线结合期间将接合线416向下推动到锚固垫片418上，从而使得片段416b和416d变形。中间片段416c保持为416b和416d处的针脚之间的桥。 
传感器400的实施例的一个优点在于，传感器元件426实际上并不由于装订过程而受到压力，因为传感器元件426未被置于针脚416b和418a和416d和418b正下方。然而，缺点能够是在接合线416和传感器元件426之间的、更大的垂直距离，以及更高的横向空间消耗。 
在图7中描绘了电流传感器装置500的另一个实施例。如与传感器400相比，传感器500的一个优点在于，在接合线516的针脚部分516b和霍尔效应传感器元件526之间的垂直距离更小，同时针脚部分516b的厚度也是更小的，从而电流密度并且因此磁场也是更大的。在图7B中，针脚部分516b被示为是透明的，从而能够在下面（相对于在页面上的定向）看到霍尔传感器元件526。在一个实施例中传感器元件526完全地被针脚部分516b覆盖，在制造期间，这能够导致在元件526上的机械应力增加。如果在其它实施例中包括其它的金属部件，例如在其中如在CMOS工艺中经常普遍的那样该技术提供几个金属层的实施例中，例如连接各种装置，类似晶体管与霍尔元件526或者被用于限定在霍尔元件526的有效空间附近的等势线的顶板从而保持寿命漂移为低的接合线，能够有利的地使用乳酪（cheesing）技术。例如，氧化物柱体能够被插入大的金属部件中从而以机械方式稳定垂直结构。与能够是柔软的且易延展的、用于片上接线的广泛使用的铝相比，这种氧化物柱体针对机械载荷是更加稳健的。 
在图8中描绘了传感器装置600的又一个实施例，其中锚固垫片618包括两个部分618a和618b以及在其之间的间隙619从而在霍尔效应元件626上方不存在任何金属垫片。在一个实施例中，部分618a和618b位于针脚部分616b的任一端部处，带有被置放在针脚部分616b的中心处或者靠近中心处的间隙619。这种配置能够在高频下减小涡流。在图8B中，能够看到霍尔效应元件626远离接合线616地移位，在接合过程期间，这能够减小在元件626上的机械应力。霍尔元件626的尺寸和定位并不是必要地与锚固垫片618的部分618a和618b的尺寸有关。在一个实施例中，选择霍尔元件626的定位从而最大化对它们起作用的磁场并且最小化在接合期间的机械应力。 
虽然在这里讨论的实施例一般地包括被布置在一个或者多个直的并且平行的行中的接合线针脚，这通常是制造这种装置的最容易的方式，但是其它装订配置也是可能的。参考图9，在传感器装置700中描绘了另一实施例。在传感器700中，单一接合线716在引线708上楔固（wedge）、在锚固垫片718处被装订到芯片702上，并且在引线710上楔固。由于物理楔固和装订，接合线716的楔固和装订部分被线性地布置并且具有大体截椭球形状。在一个实施例中，芯片底盘704能够被耦合到传感器引线709并且还能够与接地引脚一体地形成。接合线717将芯片702耦合到引线709。在图9中，用球形接合描绘了接合线717，但是能够在其它实施例中使用其它接合技术，例如楔形接合线。 
在实施例中能够有利的是并不使得电流输入和输出端子处于封装714的相对侧上，因为在封装714的单侧上布置所有的电流触点并且在封装714的相对侧上布置所有的其它触点例如传感器700的电源和信号能够是有利的。这最大化了在两者之间的爬电距离，这是有益的，因为大的爬电距离能够在高电流路径和信号路径之间保证良好的电压隔离。图9A示出仅仅一个示例性信号引脚709，并且所产生的、在d c 处示意的外部爬电距离是在封装714外侧的引线709和引线710之间的最小距离。在图9B中描绘了具有更大爬电距离d c 的传感器700的实施例。 
在图10中，电流传感器装置800包括两个锚固部分818a和818b和带有接合线816a的、另外的接合线816b和816c。这些另外的接合线816b和816c降低了内阻。在一个实施例中，仅仅接合线816a连接锚固垫片818a和818b，从而全部电流必须流动通过该接合线816a。接合线816a能够具有比在其它实施例中更小的直径从而增加在缩窄部中的电流密度并且最小化在电流和磁场元件（在图10中未绘出）之间的垂直距离。接合线816b和816c还可以具有更小的直径，因为它们的更小的楔体能够被容纳在垫片818a和818b上。然而，接合线816a提供在输入引线808和输出引线810之间的最短路径，从而具有比其它电流路径更低的接触电阻。 
可能困难的是，布置两个接合线使得它们到锚固垫片的楔形接合并不使垫片例如图10中的816b和816c短接（short）。锚固垫片818a和818b在一个实施例中应该仅仅被接合线816a而非接合线816b和816c短接。虽然能够使用用于接合线816b和816c的球形接合，但是另一种方案是使用具有侧向地偏移从而例如在图11中描绘地、一个接合线816b从接合线816a向左而接合线816c向右的“L”构形的金属垫片。在图11的实施例中，芯片802能够在大约300μm到大约750μm厚的范围中，因为在接合过程期间作用于芯片802上的大的作用力，所以通常避免芯片是太薄的。如本领域技术人员理解地，锚固垫片818a和818b通常应该基本上避免电流应该围绕其流动的内部角部（internal corner），因为由此提供了变化的电流密度。通常仅当使用多于一个的单一接合线时，这种角部才是有必要的，因为这样的话仅仅电流的一部分流动通过接合线816b和垫片818a或者接合线816c和垫片818b。因此，能够有利的是使得锚固垫片818a和818b是比较厚的，在一个实施例中例如大约20μm，而在其它实施例中，垫片818能够仅仅是几个微米，因为无任何电流流动通过它们。虽然具有几个并联接合线的实施例通常具有较低的电和热阻抗，但是这些实施例还能够遭受某些缺陷，包括能够减小传感器的带宽的、在大电流下在接合线之间的大的吸引作用力和在高频率下的涡流。 
还能够在其它实施例中使用可替代的接合线配置。例如，能够替代更加传统的圆线（round wire）地在实施例中使用带线（tape wire）。带线能够提供相对于线接合技术、机械应力和在热循环下的可靠性的优点。带线还能够有别于传统的铜夹，铜夹能够具有类似的几何形状但是具有不同的电接触和耦合。带线的另一个优点涉及如与圆线相比更小的粗度。这能够减小在传感器元件和电流之间的垂直距离，由此增加传感器系统对于电流的敏感性。在实施例中，还能够调节带条的形状以减小电阻和热阻，并且由此减小耗散。实施例还能够包括具有在它们之中形成的孔或者槽的带线条。 
在图12中描绘了包括带线的传感器900的一个实施例。传感器900包括接合带条层916，例如在一个实施例中的低温接合技术（LTJT）条，和用于条916的右和左触点930和932。在一个实施例中，接合条916为大约0.1mm厚并且在各种其它实施例中能够类似材料薄膜或者条纹。接合条916的中心部分916a被耦合到如在其它实施例中所讨论的那样从彼此和从芯片902隔离的金属锚固垫片918a和918b。条916的桥接部分916b和916c升高到芯片902的锯切边缘和隔离层（未示出）的周边上方以在电流路径和传感器电路之间提供电压隔离。在926处示出磁场传感器元件，例如霍尔效应元件。 
在图13中描绘了另一个实施例。在图13A中，传感器1000包括在单独的锚固板1018上锚固的两个接合线1016。接合线1016被耦合到引线框架导体1040，引线框架导体1040在一个实施例中包括三个部分：用作电流输出的中心部分1042，和用作输入的两个外部部分1044和1046。部分1042、1044和1046通过夹子1050耦合，夹子1050的中心部分被描绘成是透明的，但是在实际的实施例中，夹子1050能够是实心的。传感器1000的这种配置导致在接合线1016中的电流方向是相反的并且高电流路径的电阻是较低的。 
在一个实施例中，传感器1000的芯片底盘1004未被接地因为所有的信号引脚1009均通过细的接合线1011耦合，在短路的情形中，接合线1011用作熔丝。在实施例中，如在前述以及本领域技术人员理解地，角部是基本圆状的以降低高电压危险。 
在1026处描绘了霍尔板，但是在实施例中，霍尔板更加靠近接合线1016定位从而传感器元件1026至少部分地被锚固板1018隐藏并且完全地被隔离层1006隐藏。霍尔元件1026的输出信号是S*Bz(x)，其中S是大于零的敏感性，并且Bz(x)是在测试点x处的垂直磁通量密度分量。传感器1000的总信号能够被表达为： 
S*(-Bz(xL)+Bz(xC))-S*(-Bz(xC)+Bz(xR))
其中xL是左接合线1016的左侧，xC在两个接合线1016之间，并且xR在右接合线1016的右侧。电流产生以下场：
Bz(xL) = -K’*I/2, Bz(xC)=2*K*I/2, Bz(xR) = -K’*I/2
在此处假设一半电流流动通过每一个接合线1016。K’的幅度稍微小于K的幅度。组合两个等式，总信号为：
S*(K’*I/2+2*K*I/2)-S*(-2*K*I/2-K’*I/2) = S*(K’/2+K+K+K’/2)*I = S*(K’+2*K)*I
假设线性场梯度Bz = B0+b1*x，传感器1000的总信号是：
S*(-B0-b1*xL+B0+b1*xC)-S*(-B0-b1*xC+B0+b1*xR) =
S*b1*(-xL+xC+xC-xR) =
0 如果 xL-xC = xC-xR
xC能够被分解成xC’和xC’’，其中xC’是属于左接合线1016的霍尔板1026的位置并且xC’’是属于右接合线1016的霍尔板1026的位置，它们具有相同的结果。
在一个实施例中，芯片1002为大约2mm乘大约4mm。接合线1016为大约10mm长，具有大约0.5mm的直径并且被以大约0.5mm到大约1mm隔开。模体1014能够为大约10mm乘大约10mm。一个接合线1016的电阻是大约1.5mΩ，并联的两个接合线1016在室温下具有大约750μΩ。因此，电流路径的电阻在20°C下是大约850μΩ，或者在150°C下是大约1.3mΩ。如果经由在其上焊接传感器的印刷电路板（PCB）实现在外部部分1044和1046之间的连接，则能够在实施例中省略夹子1050。而且，如果引线框架1040被不同地布置，例如在图13B中描绘地，则使得接合线1016更短也是可能的。在图13B中，引线框架1040包括上部1044、下部1046和两个内部1042a和1042b。 
如在图14中的传感器装置1000中描绘地，能够通过并联连接四个接合线1016进一步降低传感器1000的一次电路电阻。因为破坏性交互，这还降低了磁场。 
实施例由此提供了提供优于传统装置、系统和方法的优点的、具有被锚固的接合线配置的电流传感器和电流感测装置、系统和方法。实施例能够具有较少的触点和因此较低的内阻、较少的发热和较小的空间要求。实施例还能够在装置寿命期间呈现改进的可靠性和稳定的每安培磁场。 
已经在这里描述了系统、装置和方法的各种实施例。这些实施例是仅仅作为实例给出的而非意在限制本发明的范围。而且，应该理解，已经描述的实施例的各种特征可以被以各种方式组合以产生多个另外的实施例。而且，虽然已经描述了用于由所公开的实施例使用的各种材料、尺寸、形状、植入位置等，但是在不超出本发明的范围的情况下，可以利用除了所公开的那些之外的其它材料、尺寸、形状、植入位置等。 
有关领域普通技术人员将会认识到，本发明可以包括比在上述任何单独实施例中示意的更少的特征。在这里描述的实施例并非意在是可以用于组合本发明的各种特征的方式的穷举性的表示。相应地，实施例并非是彼此排斥性的特征组合；实际上，如本领域普通技术人员理解地，本发明可以包括选自不同的单独实施例的、不同的单独特征的组合。 
通过引用以上文献实现的任何结合均受到限制，使得与在这里的清楚的公开相违背的任何主题均未得以结合。通过引用以上文献实现的任何结合均进一步受到限制，使得在文献中包括的权利要求在这里均未通过引用得以结合。通过引用以上文献实现的任何结合均更进一步地受到限制，使得在文献中提供的任何定义在这里均未通过引用得以结合，除非在这里被特意地包括。 
为了解释用于本发明的权利要求的意图，特意地指出美国法典第35条第六段112节的条款将不被引用，除非在权利要求中叙述了特定的术语“用于…的装置”或者“用于…的步骤”。 

Claims (31)

1.一种电流传感器，包括半导体芯片和被置放在所述半导体芯片上的隔离层，其特征在于所述电流传感器还包括：
被置放在所述隔离层上的至少一个锚固垫片；
被与所述半导体芯片电隔离的电流输入和电流输出；
被耦合到所述电流输入和所述电流输出的至少一个接合线，被置放在所述电流输入和所述电流输出之间的所述至少一个接合线的纵向部分被装订到所述至少一个锚固垫片；和
被布置成感测由在所述至少一个接合线中流动的电流感生的磁场的至少一个传感器元件。
2.根据权利要求1的电流传感器，其中所述至少一个锚固垫片包括金属。
3.根据权利要求1的电流传感器，进一步包括被耦合到所述半导体芯片的芯片底盘。
4.根据权利要求1的电流传感器，其中被装订到所述至少一个锚固垫片的所述至少一个接合线的所述纵向部分的长度大于被装订到所述至少一个锚固垫片的所述至少一个接合线的所述纵向部分的宽度。
5.根据权利要求1的电流传感器，其中利用选自以下组中的技术将所述至少一个接合线的所述纵向部分装订到所述至少一个锚固垫片，所述组包括直接铜接合、球形接合、楔形接合和钉头式接合。
6.根据权利要求1的电流传感器，其中所述至少一个接合线的非装订部分被以分离距离与所述半导体芯片隔离。
7.根据权利要求6的电流传感器，其中所述分离距离是至少100微米。
8.根据权利要求1的电流传感器，其中所述至少一个接合线的非装订部分形成环并且被以垂直分离距离与所述半导体芯片的边缘隔离。
9.根据权利要求1的电流传感器，其中邻近被装订到所述至少一个锚固垫片的所述至少一个接合线的所述纵向部分布置所述至少一个传感器元件。
10.根据权利要求9的电流传感器，进一步包括多个传感器元件，所述多个传感器元件的第一部分被布置于所述至少一个接合线的第一侧上，并且所述多个传感器元件的第二部分被布置于所述至少一个接合线的第二侧上。
11.根据权利要求10的电流传感器，其中根据以下布置所述多个传感器元件的所述第一部分和所述多个传感器元件的所述第二部分，从而感测在所述至少一个接合线中的最大磁场：
s = d + 2*d iso ，
这里s是在所述多个传感器元件的所述第一和第二部分之间的横向分离距离，d是所述至少一个接合线的直径并且d iso 是在所述至少一个接合线和所述多个传感器元件的平面之间的分离距离。
12.根据权利要求1的电流传感器，其中所述至少一个传感器元件包括霍尔效应元件。
13.根据权利要求1的电流传感器，包括被相互隔开和电隔离的两个锚固板，其中所述至少一个接合线的第一纵向部分被装订到所述两个锚固板中的第一个，并且所述至少一个接合线的第二纵向部分被装订到所述两个锚固板中的第二个。
14.根据权利要求13的电流传感器，其中所述至少一个接合线的所述第一和第二纵向部分是相互平行的。
15.根据权利要求13的电流传感器，其中所述至少一个接合线的所述第一和第二纵向部分相对于彼此被线性地布置。
16.根据权利要求15的电流传感器，其中在所述第一和第二纵向部分之间邻近所述至少一个接合线的未装订部分布置所述至少一个传感器元件。
17.根据权利要求13的电流传感器，其中所述第一和第二纵向部分是相互平行的，并且其中在所述第一纵向部分中的电流方向与在所述第二纵向部分中的电流方向相反。
18.根据权利要求1的电流传感器，其中所述电流输入和电流输出选自以下组，所述组包括引脚、垫片、引线、球、平台和引线框架导体。
19.根据权利要求1的电流传感器，其中所述至少一个接合线选自以下组，所述组包括圆线和带线。
20.根据权利要求1的电流传感器，其中所述至少一个锚固垫片被与所述隔离层的边缘分离。
21.根据权利要求1的电流传感器，进一步包括信号引脚，其中所述信号引脚被布置于与所述电流输入和所述电流输出分离的所述传感器的一侧上。
22.根据权利要求21的电流传感器，其中所述电流输入和所述电流输出被布置于相对侧上。
23.根据权利要求1的电流传感器，包括三个接合线和两个锚固垫片，第一接合线被耦合到所述电流输入和所述电流输出，被置放在所述电流输入和所述电流输出之间的所述第一接合线的纵向部分被装订到所述两个锚固垫片中的至少一个，第二接合线被置放在所述电流输入和所述两个锚固垫片中的第一个之间，并且第三接合线被置放在所述电流输出和所述两个锚固垫片中的第二个之间。
24.根据权利要求23的电流传感器，其中所述两个锚固垫片是L形的。
25.一种电流感测方法，包括：
提供磁场电流传感器，所述磁场电流传感器具有在电流输入和电流输出之间的针脚处被耦合到至少一个锚固垫片的至少一个接合线，其中所述电流输入、所述电流输出、所述至少一个接合线和所述至少一个锚固垫片被与芯片电隔离，并且邻近所述针脚布置至少一个传感器元件以感测由在所述至少一个接合线中的电流感生的磁场。
26.根据权利要求25的方法，进一步包括：
在所述至少一个接合线中感生电流；和
利用所述至少一个传感器元件测量由所述电流感生的磁场。
27.根据权利要求25的方法，其中提供进一步包括使用选自以下组中的技术将所述至少一个接合线装订到所述至少一个锚固垫片，所述组包括直接铜接合、球形接合、楔形接合和钉头式接合。
28.根据权利要求25的方法，其中提供进一步包括利用隔离层或者物理分离中的至少一种将所述至少一个接合线与芯片隔离。
29.一种电流传感器，包括：
半导体芯片；
被置放在所述半导体芯片上的隔离层；
被置放在所述隔离层上的至少一个锚固垫片；
被与所述半导体芯片电隔离的电流输入和电流输出；
被耦合到所述电流输入和所述电流输出的至少一个接合条，被置放在所述电流输入和所述电流输出之间的所述至少一个接合条的一部分被耦合到所述至少一个锚固垫片；和
被布置成感测由在所述至少一个接合条中流动的电流感生的磁场的至少一个传感器元件。
30.一种电流传感器，包括：
半导体芯片；
被置放在所述半导体芯片上的隔离层；
被置放在所述隔离层上的多个锚固垫片；
被与所述半导体芯片电隔离并且包括电流输出部分和第一和第二电流输入部分的引线框架导体；
被耦合到所述第一电流输入部分和所述电流输出部分的第一接合线，在所述第一电流输入部分和所述电流输出部分之间的所述第一接合线的一部分被耦合到所述多个锚固垫片中的第一个；
被耦合到所述第二电流输入部分和所述电流输出部分的第二接合线，在所述第二电流输入部分和所述电流输出部分之间的所述第二接合线的一部分被耦合到所述多个锚固垫片中的第二个；和
被布置成感测由在所述第一和第二接合线中流动的电流感生的磁场的多个传感器元件。
31.根据权利要求30的电流传感器，其中所述电流输出包括第一和第二电流输出部分，所述第一接合线被耦合到所述第一电流输出部分并且所述第二接合线被耦合到所述第二电流输出部分。
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