CN111308153A - 具有集成电流导体的电流传感器 - Google Patents

Abstract

一种用于测量至少30安培的电流的电流传感器设备(200)，包括：引线框架，具有拥有中心线(C)的电导体(203)；基板(210)，安装到电导体并且包括第一磁传感器(211)和第二磁传感器(212)，该第一磁传感器(211)和第二磁传感器(212)被配置成用于提供第一值(v1)和第二值(v2)；以及处理电路(610；710)，用于基于第一值(v1)与第二值(v2)之间的差或加权差来确定电流。第一磁传感器和第二磁传感器关于中心线(C)不对称地布置。

Description

具有集成电流导体的电流传感器

发明领域

本发明总体上涉及电流传感器的领域，并且更具体地涉及能够测量相对高的电流(例如，至少30安培)的电流传感器。

发明背景

存在基于磁传感器的用于测量相对高的电流(例如，至少25安培)的电流传感器。这些电流传感器通常测量在外部导体中流动的电流。此类电流传感器系统的问题在于，测量的精度很大程度上取决于传感器设备相对于电导体的安装公差。虽然通过在系统级执行校准测试(例如，在将传感器芯片安装到PCB上之后)来提高精度是可能的，但这非常不方便、易受人为错误影响、耗时且昂贵。

总是存在改进或替代的余地。

发明概述

本发明的实施例的目的是提供能够测量相对高的电流(例如，至少30安培的电流)的电流传感器。

本发明的实施例的又一个目的是提供“集成电流传感器设备”(即，具有并入设备内部的电导体)，并且能够测量相对高的电流(例如，至少30安培的电流)。

本发明的实施例的又一个目的是提供高度紧凑的此类电流传感器。

本发明的实施例的又一个目的是提供对外部干扰场(也称为“杂散场”)高度不敏感的此类电流传感器。

本发明的实施例的又一个目的是提供高度精确的电流传感器，而无需在PCB级(例如，由OEM客户)进行校准测试。

本发明的实施例的又一个目的是提供易于生产的电流传感器。

本发明的实施例的又一个目的是提供可以以减小的安装公差安装在PCB上而不牺牲精度的电流传感器。

本发明的实施例的又一个目的是提供电流传感器，该电流传感器包括半导体管芯，并且能够在不(显著)增大管芯尺寸并且不(显著)降低精度的情况下，测量相对高的电流(例如，至少30安培的电流)。

本发明的实施例的目的是提供包括集成的电导体和小于7平方毫米的半导体管芯、并且能够测量至少40安培的电流的电流传感器。

本发明的实施例的又一个目的是提供具有更长的使用寿命的此类电流传感器，尤其是因为其对裂纹或微裂纹较不敏感。

这些和其他的目的通过根据本发明的实施例的电流传感器设备来实现。

在第一方面，本发明提供了一种用于测量电流的电流传感器设备，包括：引线框架，包括第一部分(例如，高功率部分)，该第一部分包括第一引线(例如，第一输入引线和第一输出引线)，该第一引线连接或成形为使得形成适于承载待测电流的电导体，以及第二部分(例如，低功率部分)，该第二部分包括多个第二引线；基板，包括或连接到至少第一磁传感器，并且包括或连接到第二磁传感器，第一和第二磁传感器形成第一磁传感器对；其中第一磁传感器具有最大灵敏度的第一轴，而第二磁传感器具有最大灵敏度的第二轴，该第二轴平行于第一轴；其中第一磁传感器位于第一位置，并且被配置成用于提供指示在所述第一位置处的第一磁场分量的第一值；其中第二磁传感器位于第二位置，并且被配置成用于提供指示在所述第二位置处的第二磁场分量的第二值；其中由待测电流在流过电导体时引起的磁场在第一传感器位置处定义第一磁场矢量，而在第二传感器位置处定义第二磁场矢量，第一磁场矢量和第二磁场矢量定义交叉或相交的线；处理电路，连接到第一和第二磁传感器，并且适于至少基于从第一传感器对获得的第一值与第二值之间的差或加权差来确定待测电流；并且其中电导体具有中心线，并且中心线与第一传感器位置之间的第一距离不同于中心线与第二传感器位置之间的第二距离；并且其中第一传感器位置和第二传感器位置被放置为使得满足以下条件中的一个或多个：i)垂直于与电导体平行的平面(或者另有说明，平行于包含电导体的平面)的第一传感器位置的投影位于电导体的外部，而垂直于所述平面的第二传感器位置的投影位于电导体的内部；ii)由在第一传感器位置处的第一磁场矢量和在第二传感器位置处的第二磁场矢量所定义的角度是在从70°至110°范围内的角度；iii)包含中心线和第一传感器位置的第一虚拟平面与包含中心线和第二传感器位置的第二虚拟平面之间的角度是在从30°至110°、或从40°至110°、或从50°至110°、或从60°至110°、或从70°至110°、或从80°至100°或从50°至88°、或从60°至88°、或从30°至80°、或从30°至88°的范围内的角度。

基于具有最大灵敏度的平行轴的两个传感器之间的差来计算电流的优点在于，这允许以基本不受杂散场干扰的方式确定电流。基于加权差计算电流的优点在于，这还允许补偿灵敏度失配。

将电导体进行集成的主要优点在于，与包括安装在外部电导体附近(例如在PCB(印刷电路板)上)的电流传感器设备的系统相比，这允许基板(并且因此磁传感器)相对于电导体的高精度定位。集成电流传感器的定位公差通常比PCB上或电导体上的芯片的定位公差精确一个数量级。此外，传感器位置与集成电流导体之间的距离通常也比传感器位置与外部电流导体之间的距离小至少2倍，并且当考虑到磁场强度通常随1/r减小而磁场梯度的大小通常随1/(r*r)减小时，通常SNR比使用外部电流导体的解决方案提高至少4倍。较小的公差和较小的距离两者都使得具有集成或嵌入式电导体的电流传感器具有比安装至外部电导体的电流传感器高得多的精度。

如所描述的按照第一传感器和第二传感器的投影位置或按照它们相对于电导体的中心线的距离定位第一传感器和第二传感器，简单来说，这可以解释为：位于一个导体边缘的相对侧，而不是在电导体的相对侧上或附近的主要优点在于，这使得基板宽度与导体宽度之间的关系分离，或者换句话说，这允许选择小于导体宽度的基板尺寸(或管芯尺寸)，这在传感器位于电流导体的相对边缘附近的解决方案中是不可能的。这个优点不应该被低估，因为(例如，半导体)基板的成本占了电流传感器的总成本的很大一部分，而(对于电导体的给定的材料和给定的厚度以及对于给定的最大待测电流)，电导体的宽度决定导体的电阻，并且因此决定热耗散(焦耳耗散)，并且因此决定用集成电流传感器可以测量的最大电流。

该电流传感器设备的优点在于，其能够基于磁场梯度的测量(例如，ΔBx/Δx)来测量所述电流。

基于具有最大灵敏度的平行轴的两个传感器提供的值之间的差来计算(待测)电流的优点在于，这允许以基本不受杂散场干扰的方式确定电流。

将电导体进行集成的主要优点在于，与包括安装在外部电导体附近(例如在PCB(印刷电路板)上)的电流传感器设备的系统相比，这允许基板相对于电导体的高精度定位。集成电流传感器的定位公差通常比PCB上或电导体上的芯片的定位公差精确一个数量级。所有其他方面保持相同，这意味着除非采取附加的措施(诸如由应用中的最终客户进行的校准测试)，否则具有嵌入式电导体的电流传感器具有比安装到外部电导体的电流传感器高得多的精度。

将第二传感器定位在电导体“上方或下方”(或陈述为：使得其在垂直于导体平面的方向上的投影是在电导体“上”的位置)，并且将第一传感器定位在电导体的“外部”(使得其垂直投影“不位于”电导体上)的主要优点在于，其使基板宽度与导体宽度之间的关系分离，或者换句话说，它允许选择小于导体宽度的基板尺寸(或管芯尺寸)，这在传感器位于电流导体的相对边缘附近的解决方案中是不可能的。这个优点不应该被低估，因为基板的成本占了电流传感器的总成本的很大一部分，而(对于电导体的给定的材料和给定的厚度以及对于给定的最大待测电流)电导体的宽度决定导体的电阻，并且因此决定热耗散(焦耳耗散)。

本发明部分地基于可以在不显著降低电流测量精度且不显著增加管芯尺寸、并且因此增加成本的情况下增加电导体的宽度(并且因此减小电阻，或增大最大允许电流)的见解。

在实施例中，待确定的电流基于第一值(v1)与第二值(v2)的加权差，并且选择各自的权重因子(A、B)，使得消除均匀的外部磁场。权重因子可以例如在校准测试期间被确定并且被存储在非易失性存储器中，并且在实际使用期间从非易失性存储器中被检取。

电流传感器设备可以例如通过以下方式生产：a)提供包括电导体的引线框架；b)可选地在电导体上提供绝缘材料；c)将基板安装在电导体上或绝缘材料上；d)电连接第二引线和基板(例如，通过应用键合接线)；e)包覆模制引线框架和基板。

第一引线可包括一个或多个(初级电流)第一输入引线和一个或多个(初级电流)第一输出引线。多个第二引线也可称为“低压引线”或“信号引线”。

“第一矢量和第二矢量限定交叉或相交的线”是指第一矢量位于第一虚拟线上，而第二矢量位于第二虚拟线上，并且第一线和第二线不平行。优选地，第一和第二矢量限定在从5°至175°的范围内、或从185°至355°的范围内、或从70°至110°的范围内的角度。

第一传感器和第二传感器可以嵌入在基板中，或者可以安装到或安装在所述基板上，或沉积在所述基板上。替代地，仅第一传感器被嵌入在基板中，并且第二传感器被嵌入在第二基板中，该第二基板例如通过键合接线连接到第一基板。

“电导体”是引线框架的电连接到第一引线的一部分，引线框架包括第一引线，并且电导体的电阻被限定为将在第一输入引线与第一输出引线之间测量的电阻。

第一输入引线和第一输出引线可以位于设备封装的相对侧，或者位于设备封装的相邻侧(例如，形成L形)。

此类电流传感器设备可以通过以下方式生产：a)提供包括电导体的引线框架；b)可选地在电导体上提供绝缘材料；c)将基板安装在电导体上或绝缘材料上；d)电连接第二引线和基板；e)包覆模制引线框架和基板。

电导体可以具有束状部分，但这不是绝对必需的。

其中导体基本是平面的(例如，束状的)，并且其中第一传感器和第二传感器适于测量基本平行于导体所限定的平面的磁场分量(例如，Bx场)，而不是用于测量基本垂直于基本平面的场的场分量的实施例的优点在于，相较于很大程度上取决于导体宽度的Bz(其中Bz是指基本垂直于所述平面的场分量)，Bx分量的大小基本独立于导体宽度。

第一磁传感器和第二磁传感器关于中心线不对称地布置。

优选地，电导体具有小于0.80毫欧、或小于0.60毫欧、或小于0.50毫欧、或小于0.40毫欧、或小于0.30毫欧、或小于0.28毫欧、或小于0.26毫欧的电阻。

电阻小于例如0.30毫欧的优点在于，这允许电流传感器设备通过(峰值电流高达100安培或甚至120安培的)(集成)电导体传导至少30安培的电流。

在实施例中，第一磁传感器和第二磁传感器中的每一个包括至多一个或至少一个或至少两个水平霍尔元件和至少一个或两个集成磁聚集器(IMC)。

使用IMC的优点在于，它将平面内磁场分量(通常由Bx或By表示)转换为平面外磁场分量(通常由Bz表示)，后者可以通过水平霍尔元件测量。使用IMC的进一步优点在于，它提供了无源信号放大(通常放大约5或6倍)。IMC的厚度通常在从约20至25微米的范围内，例如，等于约23微米。

在实施例中，第一磁传感器和第二磁传感器各自包括至少一个垂直霍尔元件。垂直霍尔元件可以布置成用于测量磁场分量(Bx)，场分量Bx被定向为基本平行于电导体平面(如果电导体基本是平面)，并且在垂直于中心线的方向上。

在实施例中，第一磁传感器和第二磁传感器各自包括至少一个磁阻元件。

磁阻元件可包括锑化铟(InSb)、巨磁阻(GMR)元件、各向异性磁阻(AMR)元件、隧穿磁阻(TMR)元件或磁隧道结(MTJ)元件中的至少一个。

至少一个磁阻元件可以布置在桥电路中。磁传感器可进一步包括补偿线圈和闭环电流感测系统。此类闭环电流感测系统的优点在于，它可以减少或基本消除非线性。

在实施例中，引线框架是具有在从100至600微米、或从200至500微米的范围内(例如，基本与200微米相等，或基本与250微米相等)的厚度的铜引线框架。

使用形成为引线框架的一部分的内部导体，该引线框架具有在从100至400微米的范围内或等于约200或约250微米的厚度，来构建能够测量至少30安培或至少40安培或至少50安培的电流的电流传感器设备是重要的，尤其是因为用于减少电流传感器设备中的集成导体的电导的经典方式是通过增加导体的厚度同时保持导体的宽度不变，因为否则，如果增加宽度而保持厚度不变，基板的尺寸则需要增加(并且因此成本也需要增加)。

在实施例中，电导体的边缘与第一传感器位置的投影之间的第一距离大于电导体的宽度的10％；和/或其中电导体的中心线与第二传感器位置的投影之间的第二距离小于电导体的宽度的10％。

将第一传感器定位在相对远离电导体边缘的位置的优点在于，这提供了磁场分量的相对小的第一值，并且因此提供了第一值与第二值之间的相对大的差(或梯度)。

将第二传感器定位在相对靠近中心线的位置，例如，基本在导体的中间(例如，在横向方向上电导体的从40％至60％)的优点在于，这提供了磁场分量的相对大的第二值，并且因此提供了第一值与第二值之间的相对大的差(或梯度)。

如果电导体是束状的，则长度基本平行于电流流动的方向，或者换句话说，是从第一输入引线到第一输出引线的方向(或反之亦然)。束状导体的宽度与其垂直。并且，束状导体的高度小于长度并且小于宽度。

如果电导体不是束状的，则“导体宽度”被限定为在通过第一传感器位置并且垂直于中心线的虚拟线上测量的第一线段和在通过第二传感器位置并且垂直于中心线的虚拟线上测量的第二线段中的最大值。

在实施例中，第一传感器位置与第二传感器位置之间的距离小于电导体的宽度。

在实施例中，基板的宽度Ws小于电导体的宽度Wc。

在实施例中，第一传感器位置与第二传感器位置之间的距离小于电导体的宽度Wc的80％，或者小于Wc的60％。

在实施例中，第一传感器位置与第二传感器位置之间的距离Δx是在从1.0毫米至3.0毫米的范围内、或在从1.0毫米至2.5毫米的范围内的值。

在实施例中，电导体的宽度Wc在从1.0毫米至7.0毫米的范围内；和/或基板的面积在从1至5平方毫米的范围内。

在实施例中，电导体的宽度为大约4.0±0.5mm，而基板的尺寸为2±0.5mm乘3±0.5mm。

优选地，电导体在第一磁传感器和第二磁传感器的附近具有(在垂直于中心线的平面中)拥有恒定横截面的导体部分。

在实施例中，基板具有包含第一磁传感器和第二磁传感器的第一表面，并且第一表面面向电导体；而电流传感器设备进一步包括位于基板的第一表面与电导体之间的电绝缘材料。电绝缘材料可以是作为半导体管芯(例如，CMOS设备)的一部分的聚酰胺层，或者可以是应用在引线框架与半导体管芯之间的电绝缘带。

该实施例的优点在于，磁传感器与电导体之间的距离相对小，而由传感器中的至少一个或仅一个测量的信号相对大(例如，比第二表面面向电导体的情况大)。这提高了信噪比。

在该实施例中，基板优选地在第一区域或第一端由电导体和绝缘材料机械地支撑。

基板还可以在相对区域或相对端处被机械地支撑，或者可以在另一端上保持浮置，在基板与电导体之间具有间隙，该间隙可以由空气、或由模制化合物、或由绝缘带或另一种电绝缘材料(例如，合适的聚合物)填充。

在实施例中，基板具有包含第一磁传感器和第二磁传感器的第一表面，并且第一表面面向电导体。第一表面与电导体之间的距离可以是在从150至250微米的范围内、或者在从170至210微米的范围内的值，例如，等于大约190微米。

在实施例中，电绝缘材料适用于承受至少1000伏的电压。

在实施例中，基板具有包含第一磁传感器和第二磁传感器的第一表面，并且第一表面背向电导体。

在该实施例中，在电导体与基板之间不绝对需要电绝缘材料，但是可以可选地存在电绝缘材料。在没有电绝缘材料的实施例中，基板可以直接被放置在电导体的顶部，而其间没有附加的绝缘材料。这更容易生产(需要更少的材料和更少的处理)，并且因此更快生产并且生产起来更便宜。

基板的第一表面与电导体之间的距离可以是在从300至400微米的范围内、或者在从320至380微米的范围内的值，例如，等于大约350微米。

在其中通过电绝缘带将基板与电导体隔开的实施例中，基板与电导体之间的距离可以是从大约10至100微米、或从15至100微米、或从20至100微米、或从30至100微米、或从30至80微米、或从30至50微米的范围内的值，例如，等于大约40微米。

在实施例中，基板进一步包括位于基板与电导体重叠的部分上的多个键合焊盘；并且电流传感器设备进一步包括使多个第二引线中的一个或多个与多个键合焊盘中的一个或多个互连的多个键合接线。

在实施例中，键合焊盘仅位于与被机械地支撑在其下方(即，不保持浮置的)的基板的一部分相对应的基板的区域中。

在实施例中，基板进一步包括多个焊料凸块，该焊料凸块连接到第二引线中的至少一些，但是与电导体且与第一引线电流阻断。

可以通过充满空气的间隙或充满模制化合物的间隙或充满绝缘材料(例如，绝缘带)的间隙等来实现电流阻断。

在实施例中，电路包括差分放大器，该差分放大器被配置成用于确定并且放大第一值与第二值之间的所述差。

在实施例中，电路包括放大器，该放大器被配置成用于例如通过放大器前面的开关来选择性地放大第一值和第二值，并且这两个经放大的信号可以被临时存储(例如，存储在一个或多个采样和保持电路上)并且然后相减。

在实施例中，可以通过第一放大器来放大第一传感器信号，并且可以通过第二放大器来放大第二传感器信号，并且可以将两个经放大的值彼此相减。

传感器设备可以进一步包括模数转换器ADC，该ADC被配置成用于将经放大的差信号(v1-v2)数字化，或者用于选择性地将第一放大信号和第二放大信号数字化。ADC可以是数字处理器(例如，可编程微控制器)的一部分。

待测电流可以被提供为与电流成比例的模拟输出信号，或者可以被提供为例如可以是经由串行位流的输出的数字信号。

在实施例中，电流传感器设备进一步包括数字处理器，该数字处理器包括或连接至非易失性存储器，该非易失性存储器存储至少一个常数值(例如，转换因子)，并且数字处理器适用于基于第一值与第二值之间的差或加权差以及基于所述常数值来确定待测电流。

数字处理器可以具有连接至差分放大器的输出的输入，在该情况下，数字处理器可以适用于将差信号数字化，并且适用于将经数字化的值乘以所述常数值K，例如根据以下公式：I＝K.(ΔV)，其中ΔV是经数字化的差信号。

替代地，可以在数字域中执行相减。数字处理器可以具有连接至放大器的输出的输入，并且数字处理器可以适用于选择性地将第一放大信号和第二放大信号中的每一个数字化，用于在数字域中执行相减，并且用于将结果乘以所述常数值K，以获得指示待测电流的结果，例如根据以下公式：I＝K.(V1-V2)，其中V1是(可选地经放大的)第一信号的数字化值，而V2是(可选地经放大的)第二信号的数字化值。

在变体中，数字处理器可以适用于使用以下公式计算电流：I＝(A.V1)-(B.V2)，其中“A”是第一放大因子(模拟或数字)，而“B”是第二放大因子(模拟或数字)。该实施例提供了能够校正灵敏度失配的优点。A和B的值可以被存储在非易失性存储器中，并且可以在校准期间或以任何其他合适的方式被确定。

在实施例中，基板进一步包括至少一个温度传感器，该温度传感器被配置成用于测量与第一磁传感器和/或第二磁传感器的温度有关的至少一个温度，该至少一个温度传感器连接至数字处理器；并且数字处理器适用于基于第一值与第二值之间的差或加权差并考虑至少一个所测量的温度来计算待测电流。

该电流传感器的优点在于，其包括温度补偿机制。以此方式，可以进一步提高电流测量的精度。

在实施例中，基板进一步包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器被配置成用于测量第一磁传感器的第一温度T1，而第二温度传感器被配置成用于测量第二磁传感器的第二温度T2，第一温度传感器和第二温度传感器连接至数字处理器；并且数字处理器适用于基于第一值v1与第二值v2之间的差或加权差并考虑第一温度和第二温度来计算待测电流。

分别测量每个磁传感器的温度的该实施例的主要优点在于，第一磁传感器和第二磁传感器的温度可以基本不同，特别是如果正在测量相对高的电流(例如，大于30安培)，因为此类高的电流通常会导致电导体显著地升温，从而在基板上产生相对大的温度梯度。通过测量并且考虑两个温度，可以进一步提高电流测量的精度。此外，(多个)温度传感器还可用于检测设备是否在其指定的操作范围内工作。如果不是，则传感器设备可以报告错误，该错误可以用于安全目的。

在实施例中，第一磁传感器包括至少第一水平霍尔元件，并且第一温度传感器基本围绕第一水平霍尔元件，而第二磁传感器包括至少第二水平霍尔元件，并且第二温度传感器基本围绕第二水平霍尔元件。

温度传感器可以以与专利文献EP3109658A1中所述类似的方式围绕水平霍尔元件布置，具有或不具有应力传感器。

在实施例中，基板进一步包括至少一个应力传感器，该应力传感器被配置成用于测量与第一磁传感器所经历的机械应力有关的至少一个应力值，该至少一个应力传感器(例如，通信地)连接至数字处理器；并且数字处理器适用于基于第一值与第二值之间的差或加权差并考虑至少一个所测量的应力值来计算待测电流。

应力传感器可以以与专利文献EP3109658A1中所述类似的方式围绕水平霍尔元件布置，但不具有温度传感器。

该电流传感器的优点在于，其包括应力补偿机制。以此方式，可以进一步提高电流测量的精度。

在实施例中，基板进一步包括第一应力传感器和第二应力传感器，第一应力传感器被配置成用于测量在第一传感器位置处的第一应力，而第二应力传感器被配置成用于测量在第二传感器位置处的第二应力，第一应力传感器和第二应力传感器连接至数字处理器，并且数字处理器适用于基于第一值v1与第二值v2之间的差或加权差并考虑第一应力和第二应力来计算待测电流。

分别测量每个磁传感器的(机械)应力的该实施例的主要优点在于，施加在第一磁传感器和第二磁传感器上的应力可以基本不同，特别是如果正在测量相对高的电流(例如，大于30安培)，因为此类高的电流通常会导致电导体显著地升温，从而产生相对大的温度梯度，从而导致(与不同材料的不同热膨胀系数有关的)机械应力。以此方式，可以进一步提高电流测量的精度。

在实施例中，基板进一步包括围绕第一磁传感器的第一温度传感器和第一应力传感器，以及围绕第二磁传感器的第二温度传感器和第二应力传感器，第一温度传感器和第一应力传感器以及第二温度传感器和第二应力传感器(例如，通信地)连接至数字处理器；并且其中数字处理器适用于基于(可选地用第一因子A放大或乘以第一因子A的)第一值与(可选地用第二因子B放大或乘以第二因子B的)第二值之间的差并考虑第一温度和第二温度以及第一应力和第二应力来计算待测电流，其中可以选择因子A和B来补偿灵敏度失配。

温度传感器和应力传感器可以以与专利文献EP3109658A1中所述类似的方式围绕第一磁传感器和第二磁传感器布置。以此方式，可以进一步提高电流测量的精度。

在实施例中，由处理电路基于第一磁传感器和第二磁传感器确定的电流值被认为是第一电流值；以及基板进一步包括以与第一磁传感器类似的方式布置并配置成用于测量第三值的第三磁传感器，并且进一步包括以与第二磁传感器类似的方式布置并配置成用于测量第四值的第四磁传感器；以及处理电路进一步连接至用于获得第三值的第三磁传感器，并且连接至用于获得第四值的第四磁传感器，并且进一步适用于基于第三值与第四值之间的差或加权差来确定第二电流值；以及进一步适用于将第二电流值和第一电流值进行比较，并且如果第一电流值与第二电流值之间的差或比率满足预定条件(例如，落在预定义范围内或落在预定义范围外)，则提供第一电流值和第二电流值的平均值作为待测电流值。替代地，第一电流值或第二电流值可以被提供为“该”电流值。

第三磁传感器和第四磁传感器可包括形成第二对磁传感器的第三水平霍尔元件和第四水平霍尔元件。第二对的传感器元件可以位于与第一对的传感器元件距中心线基本相同的距离处，但不是绝对必需的。

该实施例可以使用四个磁传感器用于冗余目的和/或“功能安全”目的。在第一电流值和第二电流值基本相同的情况下，提供这些电流的平均值，这进一步提高了精度。

在第一值和第二值相差太大的情况下(大于预定义值或大于预定义百分比)，电流传感器设备可以提供误差信号，例如经由第二引线中的一根提供模拟误差信号，或者经由第二引线中的一根以串行数据流的形式提供数字误差值。

在特定实施例中，引线框架是厚度在从100至600微米的范围内的铜引线框架；并且第一引线包括位于设备一侧上的第一输入引线，以及位于设备的与第一侧相对的另一侧上的第一输出引线；并且电导体包括基本平面且基本束状的互连部分，该互连部分的长度基本跨越第一输入引线与第一输出引线之间的整个距离；并且电导体的电阻小于0.80毫欧；并且束状互连部分的宽度在从1.0毫米至7.0毫米的范围内；并且半导体基板包括所述第一磁传感器和所述第二磁传感器和集成或嵌入在所述基板中的所述处理电路；并且基板的宽度(Ws)小于束状互连部分的宽度(Wc)；并且垂直于由束状互连部分的长度和宽度方向限定的平面(XY)的第一传感器位置的投影位于束状互连部分的外部，并且垂直于所述平面的第二传感器位置的投影位于束状互连部分上；并且电流传感器设备被包覆模制以形成封装的电流传感器设备。

在该实施例中，束状互连部分形成电导体的主要部分。该实施例具有上述优点的组合(例如，高精度、对外部杂散场不敏感、良好的SNR、能够测量高的电流、低电阻、低发热等)。此外，该电流设备是高度紧凑的，具有高机械鲁棒性或刚性，并且具有相对低的材料成本(尤其是由于半导体基板的小尺寸)。

与具有弯曲导体部分的现有技术设备相比，该设备的主要优点在于，由于由焦耳加热引起的温度变化所引起的裂纹或微裂纹的减少趋势，因此具有更长的使用寿命。

根据第二方面，本发明还提供了一种制造用于测量电流的电流传感器设备的方法，该方法包括以下步骤：a)提供包括第一部分(例如，高功率部分)的引线框架，该第一部分包括连接或成形为使得形成适于承载待测电流的电导体的第一引线(例如，第一输入引线和第一输出引线)，以及第二部分(例如，低功率部分)，该第二部分包括多个第二引线；b)提供基板，该基板包括或连接到至少第一磁传感器，并且包括或连接到第二磁传感器，第一磁传感器具有最大灵敏度的第一轴，而第二磁传感器具有最大灵敏度的第二轴，该第二轴平行于第一轴；第一磁传感器位于第一位置，并且被配置成用于提供指示在所述第一位置处的第一磁场分量的第一值；第二磁传感器位于第二位置，并且被配置成用于提供指示在所述第二位置处的第二磁场分量的第二值；其中由待测电流在流过电导体时引起的磁场在第一传感器位置处定义第一磁场矢量，而在第二传感器位置处定义第二磁场矢量，第一磁场矢量和第二磁场矢量定义交叉或相交的线；c)将基板相对于引线框架安装，使得中心线与第一传感器位置之间的第一距离不同于中心线与第二传感器位置之间的第二距离；并且使得第一传感器位置和第二传感器位置被放置为使得满足以下条件中的一个或多个：i)垂直于与电导体平行的平面(或者另有说明，平行于包含电导体的平面)的第一传感器位置的投影位于电导体的外部，而垂直于所述平面的第二传感器位置的投影位于电导体的内部；ii)在第一传感器位置处的第一磁场矢量和在第二传感器位置处的第二磁场矢量所定义的角度是在从70°至110°范围内的角度；iii)包含中心线和第一传感器位置的第一虚拟平面与包含中心线和第二传感器位置的第二虚拟平面之间的角度是在从70°至110°、或从80°至100°、或从50°至88°、或从60°至88°范围内的角度；d)提供处理电路，该处理电路连接至第一磁传感器和第二磁传感器，并且适于至少基于从第一传感器对获得的第一值与第二值之间的差或加权差来确定待测电流；其中电导体具有中心线。

处理电路可以嵌入在与第一磁传感器和/或第二磁传感器相同的基板上，在该情况下，步骤d)可被包括在步骤b)中。

根据第三方面，本发明还提供了一种用于测量电流的电流传感器设备，包括：引线框架，包括第一部分(例如，高功率部分)，该第一部分包括连接或成形为使得形成适于承载待测电流的电导体的第一引线(例如，第一输入引线和第一输出引线)；基板，包括或连接到至少第一磁传感器，并且包括或连接到第二磁传感器；第一和第二磁传感器形成第一磁传感器对；其中第一磁传感器具有最大灵敏度的第一轴，而第二磁传感器具有最大灵敏度的第二轴，该第二轴平行于第一轴；其中第一磁传感器位于第一位置处，并且被配置成用于提供指示由所述电流引起的磁场在所述第一位置处的第一磁场分量的第一值；其中第二磁传感器位于第二位置处，并且被配置成用于提供指示所述磁场在所述第二位置处的第二磁场分量的第二值；处理电路，该处理电路连接至第一磁传感器和第二磁传感器，并且适于至少基于所述第一值与所述第二值之间的加权差来确定所述磁场的磁场梯度，其中选择各自的权重因子，使得消除均匀的外部磁场。

在所附独立和从属权利要求中阐述了本发明的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及其他从属权利要求的特征适当地组合，而不仅仅是如在权利要求中明确阐述的。

参考下文描述的(多个)实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得以阐明。

附图简述

图1A的(a)部分和图1A的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了根据本发明的第一实施例的电流传感器设备的示例性框图。

图1B示出了图1A的(b)部分的放大图。

图2的(a)部分和图2的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了根据本发明的第二实施例的电流传感器设备的示例性框图。

图3的(a)部分和图3的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了根据本发明的第三实施例的电流传感器设备的示例性框图。

图4的(a)部分和图4的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了根据本发明的第四实施例的电流传感器设备的示例性框图。

图5的(a)部分和图5的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了根据本发明的第五实施例的电流传感器设备的示例性框图。

图6示出了可在本发明的实施例中使用的电路的示例性框图。

图7示出了可在本发明的实施例中使用的电路的示例性框图。

图8的(a)部分和图8的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了根据本发明的另一实施例的电流传感器设备的示例性框图。

图9示出了根据本发明的实施例的用于生产电流传感器的示例性方法的流程图。

这些附图仅是示意性而非限制性的。在附图中，出于解说性目的，可将要素中的一些的尺寸放大且不按比例绘制。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。

具体实施方式

将就特定实施例并且参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性且非限制性的。在附图中，出于解说性目的，可将要素中的一些的尺寸放大且不按比例绘制。尺寸和相对尺寸不对应于对本发明的实施的实际减少量。

此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的要素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或以任何其他方式来描述顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的不同的顺序来进行操作。

另外，说明书和权利要求书中的术语顶部、下方等等被用于描述性目的而不一定用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在合适情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以除了本文描述或图示的定向的之外的其他定向来操作。

应当注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限定于其后列出的装置；它并不排除其他要素或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此，表述“一种包括装置A和B的设备”的范围不应当被限制于仅由组件A和B构成的设备。其意味着对于本发明，该设备的仅有的相关组件是A和B。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部指代同一实施例，而是可以指代同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如从本公开中对本领域普通技术人员将是显而易见的，特定的特征、结构或特性可以用任何合适的方式进行组合。

类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助理解各发明性方面中的一个或多个发明性方面的目的，本发明的各种特征有时被一起编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，这种公开的方法不应被解释为反映所要求保护的本发明需要比每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反，如所附权利要求反映的，发明性方面在于比单个前述公开的实施例的全部特征少的特征。因此，具体实施方式所附的权利要求由此被明确并入本具体实施方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独的实施例。

此外，如将由本领域技术人员所理解的，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征，但是不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均可以任何组合来使用。

在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而要理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中，未详细示出公知的方法、结构和技术，以免混淆对本描述的理解。

在本文中，术语“中心线”和“心线”作为同义词来使用。

如本文中所使用的术语“磁传感器”可指能够测量诸如霍尔效应或磁阻(MR)效应之类的一个或多个磁效应的一个或多个传感器元件。针对磁阻效应的非限制性示例包括GMR(巨磁阻)、CMR(庞磁阻)、AMR(各向异性磁阻)或TMR(隧穿磁阻)。取决于上下文，术语“磁传感器”可指单个磁敏元件(例如，水平霍尔元件或垂直霍尔元件)，或者可指一组磁性元件(例如，布置在惠斯通桥(Wheatstone bridge)中或者可指并联连接的至少两个霍尔传感器元件的组)，或者可指进一步包括以下各项中的一项或多项的子电路：偏置电路、读出电路、放大器、模数转换器等。

如本文中使用的术语“集成电流传感器”指包括能够传导全部待测电流的电导体的集成电路(芯片或IC)。电导体通常至少部分地被模制化合物围绕(例如，以露出至多一个表面的方式)。此类包覆模制的设备在本文中也称为“封装设备”。

除非根据上下文清楚地意味其他含义，当引用“电导体的宽度”时，(通常)意味着“在垂直于中心线并平行于引线框架所定义的平面的平面中的中心线的每个点处的电导体的局部横向尺寸”。对于束状电导体的特殊情况，长度仅指第一引线与第二引线之间的尺寸(在正常使用期间电流将流过该尺寸)，而宽度仅指横向于该方向的导体尺寸。

当引用“加权差”时，是指两个值中的一个或两个乘以各自的因子后的两个值之间的差。在本发明的上下文中，“值V1与值V2的加权差”是指计算为A*V1-B*V2的值V，其中A和B是预定义常数，V1是第一值，而V2是第二值。

本发明涉及基于磁传感器的电流传感器，也被称为“磁电流传感器”，更具体地用在汽车应用中(例如，用于测量电动车辆或混合动力车辆中的电流)。电流传感器必须能够测量至少30安培直流的电流，其峰值电流高达100安培或高达120安培。

本发明提出了一种用于测量电流的电流传感器设备。设备包括引线框架。引线框架包括第一部分(例如，高功率部分)，该第一部分包括连接或成形为使得形成适于承载待测电流的电导体的第一引线(例如，第一输入引线和第一输出引线)，以及第二部分(例如，低功率部分)，该第二部分包括多个第二引线。设备进一步包括至少一个基板(例如，单个半导体管芯、或两个半导体管芯、或多管芯)。基板可以相对于电导体安装在预定义位置处。基板包括或连接到至少第一磁传感器，并且包括或连接到第二磁传感器。每个磁传感器可包括一个或多个感测元件、和/或激励电路、和/或读出电路。第一磁传感器具有最大灵敏度的第一轴，而第二磁传感器具有最大灵敏度的第二轴。第一磁传感器和第二磁传感器被布置成使得最大灵敏度的第一轴平行于最大灵敏度的第二轴。第一磁传感器位于第一位置，并且被配置成用于提供指示所述第一位置处的第一磁场分量(例如，在基板的平面中或在与所述基板表面正交的方向上的平面内场分量)的第一值。第二磁传感器位于第二位置。第二位置可以与第一位置隔开。第二磁传感器被配置成用于提供指示所述第二位置处的第二磁场分量(例如，在基板的平面中或在与基板的平面正交的虚拟平面中的平面内场分量)的第二值。由待测电流在流过电导体时引起的磁场在第一传感器位置处定义第一磁场矢量，而在第二传感器位置处定义第二磁场矢量。第一磁场矢量和第二磁场矢量不平行，或者换句话说，定义交叉或相交的线。电流传感器设备进一步包括处理电路。处理电路可以集成在包括第一磁传感器和/或第二磁传感器的基板上，或者集成在另一基板上。处理电路连接至第一磁传感器以获得第一值，并且连接至第二磁传感器以获得第二值，并且适于或被配置成用于基于第一值与第二值之间的差或加权差来确定待测电流。电导体具有中心线。电导体可以具有相对短或相对长的束状部分，或者具有甚至极小的束状导体部分。在此类实施例中，待测电流在基本平行于所述中心线并且显著垂直于所述引线框架的横向切口的方向上流动，或者另有说明，平行于包含电导体的平面。当待测电流在电导体中流动时，其在基本平行于中心线的方向上流动。第一传感器位置和第二传感器位置关于中心线不对称地放置。更具体地，第一传感器位置和第二传感器位置可以被放置成使得满足以下条件中的一个或多个：i)垂直于与电导体平行的平面的第一传感器位置的投影位于电导体的外部，而垂直于所述平面的第二传感器位置的投影位于电导体的内部；ii)在第一传感器位置处的第一磁场矢量B1和在第二传感器位置处的第二磁场矢量B2所定义的角度γ1是在从70°至110°的范围内的角度；iii)包含中心线和第一传感器位置的第一虚拟平面与包含中心线和第二传感器位置的第二虚拟平面之间的角度γ2是在从70°至110°的范围内的角度。

该电流传感器设备的优点在于，其能够基于磁场梯度的测量(例如，ΔBx/Δx)来测量所述电流。

以该方式计算电流的优点在于，这允许以基本不受杂散场干扰的方式确定电流。

将电导体进行集成的主要优点在于，与具有安装在外部电导体附近(例如在PCB(印刷电路板)上)的电流导体的系统相比，这允许基板相对于电导体的高精度定位。集成电流传感器的定位公差通常比PCB上或电导体上的芯片的定位公差精确一个数量级。所有其他方面保持相同，这意味着除非采取附加的措施(诸如由应用中的最终客户进行的校准测试)，否则具有嵌入式电导体的电流传感器具有比安装到外部电导体的电流传感器高得多的精度。

将第一传感器定位在电导体上方或下方、并且将第二传感器定位在电导体的外部的主要优点在于，其使基板宽度与导体宽度之间的关系分离，或者换句话说，其允许选择小于导体宽度W的基板尺寸(或管芯尺寸)，这在传感器位于电流导体的相对边缘附近的解决方案中是不可能的。这个优点不应该被低估，因为基板的成本占了电流传感器总成本的很大一部分，而(对于电导体的给定的材料和给定的厚度以及对于给定的最大待测电流)电导体的宽度决定导体的电阻，并且因此决定热耗散(焦耳耗散)。

电导体的电阻可小于0.50毫欧、或小于0.40毫欧、或小于0.30毫欧、或小于0.28毫欧、或小于0.26毫欧、或小于0.24毫欧、或小于0.22毫欧、或小于0.20毫欧，以允许电导体可以承载至少30安的电流。

本发明部分地基于见解，即可以在不显著降低电流测量精度且不增加管芯尺寸并且因此增加成本的情况下，通过第一电流传感器和第二电流传感器的这种特定布置增加电导体的宽度(并且因此减小电阻，或增大最大允许电流)。进一步的可选改进在下文说明。

现在参考附图。

图1A的(a)部分和图1A的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了根据本发明的第一实施例的电流传感器设备100的示例性框图。

电流传感器设备100包括引线框架103，该引线框架103包括第一部分(例如，高功率部分)，该第一部分包括连接或成形为使得形成适于承载待测电流的电导体的第一引线101。在所示示例中，多个第一输入引线101a和多个第一输出引线101b通过电导体103互连，该电导体103的宽度Wc在相对于电导体的中心线的局部横向方向上测量。电导体可以具有束状部分，但不是绝对必需的。束状部分可以在第一输入引线101a与第一输出引线101b之间的整个距离上延伸。引线框架进一步包括第二部分(例如，低功率部分)，该第二部分包括多个第二引线102。

电流传感器设备100进一步包括：基板110(例如，半导体基板)，该基板110相对于电导体(更具体地，相对于电导体103)安装在预定义位置。基板110包括至少第一磁传感器111和第二磁传感器112。在图1A的示例中，每个传感器包括两个水平霍尔元件和两个集成磁聚集器结构(IMC)。在图1A的示例中，IMC结构具有八边形，但这对于本发明工作不是绝对需要的。这种布置允许使用水平霍尔元件测量平行于基板平面的磁场分量(表示为Bx)。其他实施例可以使用其他平面内传感器技术(诸如XMR或垂直霍尔板)。在其他实施例中，水平霍尔板也可以用于感测平面外磁场(通常称为Bz场)。

第一磁传感器111具有最大灵敏度的第一轴，而第二磁传感器112具有最大灵敏度的第二轴，该第二轴平行于第一轴。这允许信号以基本不受杂散场干扰的方式组合(例如相减)。

第一磁传感器111位于第一位置，并且被配置成用于提供指示在所述第一位置处的第一磁场分量(例如，B1x，其是磁场矢量B1在X轴上的投影)的第一值v1。

第二磁传感器112位于距第一位置隔开Δx的第二位置，并且被配置成用于提供指示在所述第二位置处的第二磁场分量(例如，B2x，其是磁场矢量B2在X轴上的投影)的第二值v2。

当待测电流流过电导体，更具体地流过电导体103时，产生磁场，该磁场由第一磁传感器111和第二磁传感器112测量。此磁场在第一传感器位置处定义第一磁场矢量B1，而在第二传感器位置处定义第二磁场矢量B2。第一磁场矢量B1和第二磁场矢量B2不平行，而是在垂直于所述中心线的平面图中定义交叉或相交的线。在垂直于所述中心线的平面图中的所述相交的线定义在从50°至110°或从75°至105°的范围内的相交角。

传感器电路100进一步包括集成在基板上的电路(例如，电处理电路(例如参见图6或图7))，并且该电路连接至第一磁传感器以获得第一值v1，并且连接至第二磁传感器以获得第二值v2，并且适于基于第一值v1与第二值v2之间的差或加权差来确定待测电流。

根据本发明的重要方面，电导体的电阻(包括第一输入引线101a和第一输出引线101b的电阻)小于0.80毫欧、或小于0.50毫欧、或小于0.40毫欧、或小于0.30毫欧、或小于0.28毫欧、或小于0.26毫欧。这可以通过选择合适的引线框架材料(例如，铜)以及合适的长度Lc和宽度Wc以及引线框架厚度来获得。由于该低电阻值，可以限制由流动通过电导体的电流引起的功耗，因此可以限制温度升高。

电导体具有中心线C。第一传感器位置和第二传感器位置被放置为使得满足以下条件中的一个或多个：i)垂直于与电导体103平行的平面p3的第一传感器位置的投影位于电导体的外部，而垂直于所述平面p3的第二传感器位置的投影位于电导体103的内部；ii)在第一传感器位置处的第一磁场矢量B1和在第二传感器位置处的第二磁场矢量B2所定义的角度γ1是在从70°至110°的范围内的角度；iii)包含中心线C和第一传感器位置的第一虚拟平面p1与包含中心线C和第二传感器位置的第二虚拟平面p2之间的角度γ2是在从70°至110°的范围内的角度。

将传感器放置在这些特定位置允许使用相对小的基板，例如宽度Ws小于电导体的宽度Wc的基板，或者使得基板宽度Ws与电导体的宽度Wc的比率Ws/Wc是小于90％或者甚至小于80％或小于70％或小于60％或小于40％的值。

本发明的见解之一是基板的宽度不完全取决于导体的宽度，而是可以使用更小的宽度。这对管芯的定价有直接影响，这在诸如汽车和工业集成电流传感器的竞争相当激烈的市场中很重要。

在特定实施例中，电导体的宽度Wc可以在从1.0至8.0毫米的范围内、或在从2.0至6.0毫米的范围内，而基板的尺寸可以为大约2±0.5毫米乘3±0.5毫米。

受益于本公开的技术人员将理解，至少在一些实施例中，第二传感器112越靠近中心线(偏移d2越小)，第二信号v2越高，并且第一传感器111越远离电导体的边缘(偏移d1越大)，第一信号v1越小，反之亦然，并且因此差信号v1-v2越大。这意味着受益于本公开的技术人员可以在精度与成本(与基板的尺寸有关)之间进行权衡。

在一些实施例中，为了克服此类权衡，第一传感器和/或第二传感器可以在单独的基板上，以增加传感器之间的距离，同时保持总体硅预算。在此类实施例中，第一传感器和/或第二传感器可以经由接线键合连接到处理单元。

在特定实施例中，电导体103的中心线C与第二传感器位置的投影之间的距离小于电导体103的宽度Wc的10％或20％，而电导体103的边缘与第一传感器位置的投影之间的距离d1大于电导体的宽度Wc的10％或20％。将第二传感器112定位在电导体103的横向方向X上的中间附近(例如，从40％至60％)的优点在于，这提供了磁场分量Bx2的相对大的第二值v2。将第一传感器111定位在相对远离电导体103的优点在于，这提供了磁场分量Bx1的相对小的第一值v1，并且因此提供了第一值v1与第二值v2之间的相对大的差(或梯度)。

引线框架可以是(例如，由铜C151制成的)铜引线框架和/或具有在从100至600微米、或从200至500微米的范围内(例如，基本等于200微米、或基本等于250微米)的厚度。使用具有从100至600微米的范围内或等于约200或约250微米的厚度的引线框架，来构建能够测量至少30安培或至少40安培或至少50安培的电流的电流传感器设备是重要的，尤其是因为用于减少电流传感器设备中的集成导体的电导的经典方式是通过增加导体的厚度同时保持导体的宽度不变，因为否则，如果增加宽度而保持厚度不变，基板的尺寸则需要增加(并且因此基板的成本也需要增加)。

在图1A的示例中，电导体连接到三根输入引线101a和三根输出引线101b，但本发明不限于此，并且第一输入引线101a和第一输出引线101b的数量可以大于三根或小于三根。

在图1A的示例中，第一引线101a、101b具有与第二引线102相同的形状和尺寸，但本发明不限于此，并且三根第一输入引线101a可以由单个相对宽的输入条(未示出)代替，并且三根第一输出引线101b可以由单个相对宽的输出条(未示出)代替。以此方式，可以进一步减小电阻，并且可以改进(例如，朝向PCB的)热传导。

图1A的电流传感器设备100包含四个水平霍尔元件和四个八边形集成磁聚集器，但是本发明不限于此，并且也可以使用其他磁传感器。

例如，在图2的(a)部分和图2的(b)部分中，第一磁传感器和第二磁传感器也基于具有IMC的水平霍尔元件，但是两个外部磁聚集器221、222的形状被改变，并且两个内部磁聚集器被组合以便形成共同的磁聚集器223。

例如，在图3的(a)部分和图3的(b)部分中，第一磁传感器和第二磁传感器也基于具有IMC的水平霍尔元件，但是四个磁聚集器321、322的形状不同于图1A的磁聚集器的形状。根据这些示例，应当清楚，也可以使用具有其他形状的IMC的水平霍尔元件。

使用具有IMC的水平霍尔元件的优点在于，IMC提供了无源信号放大(通常放大约5或6倍)。IMC的厚度通常在从约20至25微米的范围内，例如，等于约23微米。

例如，在图4的(a)部分和图4的(b)部分中，第一磁传感器包括垂直霍尔元件431，而第二磁传感器包括垂直霍尔元件432。

尽管没有明确示出，也可以使用其他磁感测元件(诸如例如磁阻元件)，例如布置在惠斯通桥中的GMR元件。也可以使用其他种类的磁阻传感器，例如包括锑化铟(InSb)、巨磁阻(GMR)元件、各向异性磁阻(AMR)元件、隧穿磁阻(TMR)元件或磁隧道结(MTJ)元件中的至少一个。

尽管没有明确示出，传感器可进一步包括合适的偏置电路或激励电路和读出电路。例如，在霍尔元件的情况下，旋转电流可用于减小偏移误差。例如，在磁阻元件的情况下，闭环电路可用于通过在传感器位置处产生局部磁场等来减小非线性。磁传感器和合适的偏置或激励电路和合适的读出电路在本领域中是已知的，并且因此在此无需详细说明。

尽管在图1A中没有明确地示出，基板可进一步包括电处理电路。处理电路的示例将在图6和图7中示出，但是本发明不限于这些示例，并且也可以使用其他处理电路。

返回参考图1A。基板110具有第一表面，也称为包含传感器元件和处理电路的有源表面，以及第二表面。

在图1A的示例中，基板110位于电导体上方或顶部，并且基板的有源表面背向电导体103。

基板110可以直接放置在电导体的顶部，而在两者之间不具有额外的绝缘材料。

在其他实施例中，基板110可包括绝缘层，例如在第二表面处的氧化物层或氮化物层，其可以与电导体103接触。

在又一些实施例中，将绝缘层(例如，绝缘聚合物或绝缘带)应用到基板110与电导体103之间。

在其他实施例中(称为“倒装芯片”布置)，基板110具有包含第一传感器元件和第二传感器元件的第一表面，并且第一表面面向电导体。在该情况下，基板与电导体隔开，并且芯片优选地进一步包括位于第一表面与电导体之间的电绝缘材料。

基板的第一表面与电导体之间的距离可以是在从150至250微米的范围内、或者在从170至210微米的范围内的值，例如，等于大约190微米。电绝缘材料可以适于承受至少1000伏的电压。

在其中通过电绝缘带将基板与电导体隔开的实施例中，基板与电导体之间的距离可以是在从大约10至100微米、或从大约30至100微米、或从30至80微米、或从30至50微米的范围内的值，例如，等于大约40微米。

该实施例的优点在于，传感器与电导体103之间的距离相对小，而由传感器测量的信号相对大(比第二表面面向电导体的情况大)。这提高了信噪比，并且因此提高了测量精度。

在该实施例中，基板在第一区域或第一端由电导体和绝缘材料机械地支撑。

基板可以在一端处被机械地支撑，并且在另一端上保持浮置，基板下方具有间隙，并且在基板与第一引线之间具有间隙，例如如图1A至图4中所示。可以由空气、或由模制化合物、或由绝缘带或另一种电绝缘材料(例如，合适的聚合物)完全地或部分地填充间隙。基板110可以通过使基板110上的键合焊盘104与第二引线102互连的接线键合105来与一个或多个第二引线102电连接。键合焊盘位于基板的区域(图1A中所示的基板110的右半部分)中，该基板由电导体103机械地支撑和/或由所述引线框架的(多个)引线支撑。没有将键合接线应用到浮置区域(图1A中所示的基板的左半部分)。

替代地，基板110可以在相对端处被支撑，例如如图5所示，其中第二引线502s中的一些被连接或成形以便形成机械支撑。在图5的示例中，两个相对的引线502s互连以形成悬架，基板510可以放置在该悬架上。在该情况下，可以在基板上的任何地方提供经由键合接线505连接至第二引线502的键合焊盘504，不仅可以在“放置在电导体上的区域”(图5中的右侧)中，还可以在例如由第二引线502s支撑的“位于电导体外部的区域”(图5中的左侧)中。在图5的示例中，两个相对的引线502s是互连的，但这不是绝对需要的，并且提供两个单独的支撑件(例如，位于图5的左上角的连接到(一个或多个)上引线502s的第一支撑件，以及位于图5的左下角的连接到(一个或多个)下引线502s的第二支撑件)也是可能的。

在一些实施例中，基板110由连接到地的引线框架的部分支撑，本文中也被称为“接地平面”。

基板110还可包括多个焊料凸块(未示出)，例如，位于第二表面上。焊料凸块可以通过“通孔”电连接到第一表面上的元件或迹线或组件。焊料凸块可以搁放在第二引线102上且连接到第二引线102，但是焊料凸块与电导体103和第一引线101a、101b电流阻断。可以通过充满空气的间隙或充满模制化合物的间隙或充满绝缘材料(例如，绝缘带)的间隙或以任何合适的方式来实现电流阻断。

图1B示出了图1A的(b)部分的放大图。

在第一变体中，第一磁传感器111包括顶部具有两个IMC 121a、121b的仅单个水平霍尔元件131a，而第二磁传感器112包括顶部具有两个IMC 122a、122b的单个水平霍尔元件131c。因此，在该实施例中，省略了水平霍尔元件131b和131d。元件131a和131c形成不对称的传感器对。元件131a可以测量v1～-Bx+Bz-K1.电流，(其中～表示“与……成比例”)，而元件131c可以测量v2～-Bx+Bz-K2.电流。然后可以基于这些信号的差来计算电流I，例如，作为v1-v2，或作为这些信号的加权差，例如作为A.v1-B.v2，其中A和B为可以在校准期间确定的常数。这些常数中的至少一个可以不同于1.00。这可用于补偿灵敏度失配。

替代地，可以仅使用传感器元件131b和131d，并且可以省略131a和131c。

在另一变体中，存在四个水平霍尔元件131a至131d，其中元件131a和131c形成第一非对称对，而元件131b和131d形成第二非对称对。元件131b可以测量v1b～+Bx+Bz+K1.电流，而元件131d可以测量v2b～+Bx+Bz+K2.电流。在该实施例中，可以基于从第一非对称对131a、131c获得的值来计算电流的第一值(I1)，并且可以基于从第二非对称对131b、131d获得的值来计算电流的第二值(I2)。如果第一电流值(I1)和第二电流值(I2)满足预定义标准，例如具有小于预定义值的差，或者具有在预定义范围内(例如，从95％到105％)的比率，则电路可以提供两个电流值的平均值作为“该”电流值。如果第一电流值(I1)和第二电流值(I2)基本不同，例如，具有大于所述预定义值的差，或者具有在所述预定义范围外的比率，则可以提供警告或误差信号。该实施例提供了可用于功能安全目的的冗余。

图2的(a)部分和图2的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了电流传感器设备200的示例性框图。电流传感器设备200是图1A的电流传感器100的变体。图2的电流传感器200与图1A的电流传感器100之间的主要区别在于，集成磁聚集器(IMC)不同。更具体地，图2示出了具有四个水平霍尔元件和三个IMC元件(即两个梯形外部IMC 221、222和对于两个传感器共同的一个延伸的八边形中间IMC)的电流传感器200。上面针对图1A的电流传感器100描述的其他所有内容及其变体在此也适用，例如，如上所述，仅需要水平霍尔元件中的两个，另外两个可用于冗余或提高精度或提高灵敏度或两者。

图3的(a)部分和图3的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了电流传感器设备300的示例性框图。电流传感器设备300是图1A的电流传感器设备100的变体。图3的电流传感器设备300与图1A的电流传感器设备100之间的主要区别在于，集成磁聚集器(IMC)不同。更具体地，图3示出了具有四个水平霍尔元件和四个梯形IMC组件(即第一磁传感器311的两个IMC组件321和第二磁传感器312的两个IMC组件322)的电流传感器。以上针对图1A的电流传感器设备100和其变体描述的任何其他事物也适用于此。

图4的(a)部分和图4的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了电流传感器设备400的示例性框图。电流传感器设备400是图1A的电流传感器设备100的变体。图4的电流传感器设备400与图1A的电流传感器设备100之间的主要区别在于：第一磁传感器包括第一垂直霍尔元件431，而第二磁传感器包括第二垂直霍尔元件432，两者均被配置成用于测量在平行于由电流导体403的长度和宽度限定的平面XY的方向上定向的在横向方向X上的磁场分量Bx。不存在IMC。垂直霍尔元件在X方向上具有最大灵敏度的轴，或者换句话说，第一磁传感器适于测量第一磁场分量B1x，而第二磁传感器适于测量第二磁场分量B2x。

以上针对图1A的电流传感器设备100和其变体描述的任何其他事物也适用于此。具体地，第一传感器优选地定位成相对远离电导体403，使得Bx1相对小，而第二传感器优选地定位成相对靠近电导体的中间，使得Bx2相对大。

图4中所示的两个垂直霍尔元件431、432形成第一非对称对。出于冗余或功能安全的目的，以类似于图1B中所述方式再添加两个垂直霍尔元件是可能的，但不具有IMC。更具体地，第三垂直霍尔元件可位于例如邻近第一霍尔元件431，而第四垂直霍尔元件可位于例如邻近第二霍尔元件432。第三垂直霍尔元件和第四垂直霍尔元件将形成第二非对称对。可以基于来自第一非对称对的信号来计算待测电流的第一值(I1)，并且可以基于来自第二非对称对的信号来计算待测电流的第二值(I2)。可以基于第一信号与第二信号的差来计算第一电流(I1)，例如根据以下公式：K*(v1-v2)，其中K是预定义的常数，并且v1、v2是分别由第一传感器和第二传感器提供的信号，或者基于这些信号的加权平均值，例如根据以下公式：K*(A.v1-B.v2)，其中A和B是可以在校准测试期间确定的预定义的常数。同样，可以计算待测电流的第二值(I2)。如果第一电流值(I1)和第二电流值(I2)或多或少相同，则根据预定义的标准，可以将第一电流值与第二电流值的平均值提供为“该”电流值，否则可以提供误差信号。由于减法，因此减少或消除了外部干扰场(如果存在的话)的影响。

在另一变体(未示出)中，在基板上提供三个垂直霍尔元件，例如，添加了第三垂直霍尔元件，其基本位于图4所示的霍尔元件的中间，其将提供第三信号v3。然后使用左霍尔元件和中间霍尔元件来计算第一电流值(I1)是可能的，例如使用公式I1＝K1.(v1-v3)或使用公式I1＝K1.(A.v1-B.v3)；并且使用右霍尔元件和中间霍尔元件来计算第二电流值(I2)是可能的，例如使用公式I2＝K2.(v2-v3)或使用公式I2＝K2.(C.v2-B.v3)，其中A、B和C是可用于校正不同传感器元件的灵敏度失配的常数。如同上文，第一电流值和第二电流值中的每一个对外部干扰场基本不敏感。此实施例的优点在于，其仅需要三个垂直霍尔元件而不是四个垂直霍尔元件。

在图4的另一变体(未示出)中，垂直霍尔元件431、432由水平霍尔元件代替，但不存在IMC。水平霍尔元件在Z方向上具有最大灵敏度的轴，或者换句话说，第一磁传感器适于测量第一磁场分量B1z，而第二磁传感器适于测量第二磁场分量B2z。以上针对图1A的电流传感器设备100和其变体描述的任何其他事物也适用于此。

在特定示例中，第一磁传感器431优选地定位成距电导体403的边缘小于导体宽度Wc的30％的距离，使得Bx1相对大，而第二传感器432优选地定位成相对靠近电导体的中间，例如在小于导体403的宽度Wc的10％的距离处，使得Bx2相对小。

在特定示例中，第二传感器432的投影基本定位在电导体的中间，基本在中心线C的上方或下方。在该实施例中，由电流引起的B2z的值基本等于零，因此，第二传感器432将仅测量杂散场分量。此实施例允许直接测量杂散场分量而不用求解一组方程。杂散场的值可以被放大并作为模拟信号输出，和/或可以被数字化并提供为数字输出值。就发明人所知，没有电流传感器故意将传感器元件中的一个放置在该位置处，在该位置不能测量来自电流导体403的信号。然而，通过这样做，可以将基板的尺寸减小大约两倍，而同时可以减小来自外部干扰场的影响。该见解在现有技术中是未知的。相反，在现有技术中的电流传感器中，传感器元件通常位于距中心线相等距离处，可能因为人们错误地认为传感器元件不可以位于电导体上方或下方以便测量干扰场。

图5的(a)部分和图5的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了电流传感器设备500的示例性框图。电流传感器设备500是图1A的电流传感器设备100的变体。图5的电流传感器设备500与图1A的电流传感器设备100之间的主要区别在于：基板510不仅在一端(图5的右侧)例如由电导体503(直接或间接地经由绝缘材料)支撑，而且在基板的相对侧或边缘(图5的左侧)由一根或多根第二引线502s和/或其延伸部分和/或其互连部分支撑。基板510可包括键合焊盘504，这些键合焊盘504位于基板510上的任何位置，不仅位于由电导体503支撑的基板部分上。这些键合焊盘504可经由键合接线505连接至第二引线502。这允许对基板面积更高效的使用。以上针对图1A的电流传感器设备100和其变体描述的任何其他事物加以必要修改也适用于此。

应当清楚，“在基板的两端支撑基板”的特征也适用于其他磁传感器，或者换句话说，该特征也可以被添加到图2至图4的电流传感器。技术人员可以找到或设计具有足够数量的引脚的新封装。

图6示出了电路610的示例性框图，在没有一个或多个温度传感器和一个或多个应力传感器，或者至少没有考虑由它们提供的值的情况下，电路610可以在例如图1A至图5中所示的电流传感器设备中使用。注意，尽管电导体物理上位于第一磁传感器611和第二磁传感器621附近，但是由于电流导体与该电路电流阻断，因此该图中省略了电流导体。

处理单元630适于以任何已知的方式确定待测电流，例如通过根据以下公式计算电流：I＝K.(v1-v2)，其中K是(例如，在设计期间或在评估阶段期间确定的)预定义常数，v1是由第一磁传感器611提供的值，而v2是由第二磁传感器621提供的值。处理单元630可包括数字处理器，该数字处理器包括或连接至存储至少一个常数值K的非易失性存储器631。

尽管没有明确示出，但是处理电路610可包括差分放大器，该差分放大器被配置成用于确定并且放大第一值v1与第二值v2之间的差，并且用于放大该差。替代地，处理电路610可包括放大器，该放大器被配置成用于选择性地放大第一值v1和第二值v2。传感器设备可进一步包括模数转换器ADC，该ADC被配置成用于将该经放大的差信号数字化。ADC可以是数字处理器电路的部分。待测电流可以被提供为与电流成比例的模拟输出信号，或者可以被提供为指示待测电流的数字信号。根据需要，(图1A至图5和图8中所示出的)第二引线可用于向处理电路610提供电源电压和接地信号，和/或用于提供数据接口，例如串行数据总线(例如，使用I2C协议，或使用RS232协议，或使用任何其他合适的协议)，和/或其他输入信号或输出信号。

图7示出了处理电路710的示例性框图，其可以被视为图6的处理电路610的变体，进一步包括通信地连接至处理单元730的第一温度传感器712和第二温度传感器722。处理单元730适于基于值v1和v2、但考虑温度信号t1、t2中的一个或两个来确定待测电流。为了针对温度变化补偿测量值v1、v2(例如，用于补偿传感器元件的灵敏度变化)，可以考虑所测量的(多个)温度。此类补偿技术在本领域中是众所周知的，并且因此在本文中不需要被更详细地解释。在特定实施例中，以EP3109658A1中所述类似的方式执行温度补偿，该专利的全部内容通过引用合并于此。

该电流传感器的优点在于，其包括温度补偿机制。以此方式，可以进一步提高电流测量的精度。

图6的处理单元630和图7的处理单元730可包含数字处理器，例如可编程微控制器。尽管没有明确示出，但是电路610和710还可包含至少一个模数转换器，该模数转换器可以是磁传感器的一部分，或者可以是处理单元的一部分，或者可以实现为(例如，传感器电路的输出与处理单元的输入之间的)单独的电路。出于与没有示出在本领域中众所周知的并且因此不需要在此详细描述的偏置电路、读出电路、可选的放大器、电源等相同的原因，图6和图7的框图没有示出该级别的细节。

在该方面要注意的是，如果信号v1、v2、t1和t2是模拟信号，则处理单元730可包含至少一个ADC以将这些模拟信号转换为数字信号，而在信号v1、v2、t1和t2是数字信号的情况下，处理单元730不需要具有ADC。

具有两个温度传感器，每个磁传感器一个温度传感器的实施例的优点在于，第一磁传感器和第二磁传感器的温度可以基本不同，特别是如果正在测量相对高的电流(例如，大于30安培)，因为如此高的电流通常会导致电导体显著地升温，从而在基板上产生相对大的温度梯度。以此方式，可以进一步提高电流测量的精度。

在图7的变体(未示出)中，电路包括仅一个温度传感器，该温度传感器可被布置成用于测量第一磁传感器的温度，或用于测量第二磁传感器的温度。然后可以基于估计的功耗(进而基于v1和v2)并基于环境温度的预定义假设来估计另一个磁传感器的温度，而不是实际测量另一个温度。当然，具有两个温度传感器的实施例更精确。

在图7的变体(未示出)中，电路包括一个或两个应力传感器而不是一个或两个温度传感器，并且处理单元730适于基于从磁传感器获得的值并考虑从一个或两个应力传感器获得的(多个)应力值来确定电流。

在图7的另一变体(未示出)中，电路除了一个或两个温度传感器之外还包括一个或两个应力传感器，并且处理单元730适于基于从磁传感器和一个或多个温度传感器和一个或多个应力传感器获得的值来确定电流。

处理器可进一步适于计算第一电流和第二电流，如上例如相关于图1B所述，其中第三磁元件131c可被布置为第一磁元件131a的备用，而第四磁元件131d可被布置为第二磁元件131b的备用。第三元件131c和第四元件131d可分别被布置成与第一元件131a和第二元件131b相同的距离处，但这不是绝对需要的。实际上，甚至可以期望使用其他区别(诸如距离或传感器类型)，以便提供所谓的“非异构冗余”。处理电路可以适于基于第一值v1和第二值v2来计算第一电流值I1，并且可以进一步适于基于第三值v3和第四值v4来计算第二电流值I2。两种测量均对杂散场不敏感。除非电流传感器产生故障，理想情况下第一电流I1和第二电流I2应该相同。

在使用期间，电路可以计算第一电流和第二电流，并且计算差I1-I2或比率I1/I2，并且如果差小于预定义阈值，或者如果比率落在预定义边界之内，则电路可以得出结论：测量是正确的，并且如果所计算的差或比率落在所述边界之外，则电路可以得出结论：测量是不正确的。如果电路被设计成使得R的预定义值大约等于1，则在测量正确的情况下，电路可以提供I1和I2的平均值。以该方式，可以进一步改进SNR。具有三个或四个磁传感器的实施例可以用于冗余目的和/或功能安全目的。

图8的(a)部分和图8的(b)部分分别以俯视图和截面图示出了电流传感器设备800的示例性框图。电流传感器设备800是图1A的电流传感器设备100的变体。图8的电流传感器设备800与图1A的电流传感器设备100之间的主要区别在于，电导体803不是直的而是U形的。在第一磁传感器811和第二磁传感器812的附近，电导体803具有极小的束状导体部分或具有极小长度的束状导体部分。中心线或心线C以虚线示出，并且还具有弯曲的形状，例如，U形或V形或C形。在该实施例中，待测电流(局部地)在基本平行于所述中心线C并且显著垂直于所述引线框架的横向切口的方向上流动，或者另有说明，平行于包含电导体803的平面。以上针对图1A的电流传感器设备100和其变体描述的任何其他事物加以必要修改也适用于此。

图9示出了生产如上所述的电流传感器的示例性方法900的流程图。方法包括下列步骤：

a)901：提供包括电导体103的引线框架；

b)902：提供包括或连接至至少第一磁传感器并且包括或连接至第二磁传感器的基板，其中第一磁传感器具有最大灵敏度的第一轴并且被配置成用于提供第一值v1，并且其中第二磁传感器具有基本平行的(例如平行于最大灵敏度的第一轴的)最大灵敏度的第二轴并且被配置成用于提供第二值v2；

c)903：将基板相对于引线框架安装，使得满足与传感器与电导体的中心线之间的距离、或所述传感器位置与中心线之间的角度、或由在所述传感器位置处的磁场矢量形成的角度相关的一个或多个预定义条件；

d)904：提供处理电路，该处理电路连接至第一磁传感器和第二磁传感器，并且适于至少基于第一值v1和第二值v2来确定待测电流I。

在实施例中，基板包括第一磁传感器和第二磁传感器和处理电路，并且步骤d)被包括在步骤b)中。

在实施例中，步骤b)包括提供进一步包括绝缘层(例如，氧化物层或氮化物层)的基板；并且步骤c)包括将基板直接安装在电导体的顶部。

在实施例中，步骤c)包括在电导体的顶部提供绝缘带并且将基板安装在绝缘带的顶部。

尽管在本发明的不同的附图和不同实施例中解释了各个特征，但是在阅读本文档时，如将对技术人员显而易见的，构想了不同实施例的特征可以被组合。

附图标记

100,200,300,400,500,800 电流传感器设备

101,201,501,801 第一引线(例如，第一输入引线和第一输出引线)

102,202,502,802 第二引线

103,203,303,403,503,803 电导体

104,504,804 键合焊盘

105,505,805 键合接线

110,210,310,410,510,810 基板

111,211,311,511,811 第一磁传感器

112,212,312,512,812 第二磁传感器

121,221,321 第一磁传感器的(多个)集成磁聚集器

122,222,322 第二磁传感器的(多个)集成磁聚集器

131 水平霍尔元件

140 模制化合物

223 第一磁传感器和第二磁传感器的共同集成磁聚集器

431,432 第一/第二垂直霍尔元件

850 电导体的束状部分

p1、p2 通过电导体的中心线和第一、第二传感器位置的平面

p3 通过中心线与电导体(的上表面或下表面)平行的平面

d1 第一偏移(第一传感器位置与电导体的边缘之间的距离)

d2 第二偏移(第二传感器位置与中心线之间的距离)

Δx 第一传感器位置与第二传感器位置之间的距离

B1、B2 第一/第二磁场矢量

Lc、Wc 电导体的长度/宽度

Ls、Ws (半导体)基板的长度/宽度

C 电导体的中心线或心线

Claims (21)

1.一种用于测量电流(I)的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，包括：

-引线框架，所述引线框架包括第一部分，所述第一部分包括连接或成形为使得形成适于承载待测电流的电导体的第一引线(101；201；301；401；501；801)，以及第二部分，所述第二部分包括多个第二引线(102；202；302；402；502；802)；

-基板(110；210；310；410；510；810)，所述基板包括或连接到至少第一磁传感器(111；211；311；411；511；811)并且包括或连接到第二磁传感器(112；212；312；412；512；812)，所述第一磁传感器和所述第二磁传感器形成第一磁传感器对；

-其中所述第一磁传感器具有最大灵敏度的第一轴，而所述第二磁传感器具有最大灵敏度的第二轴，所述第二轴平行于所述第一轴；

-其中所述第一磁传感器位于第一位置处，并且被配置成用于提供指示在所述第一位置处的第一磁场分量(B1x、B1z)的第一值(v1)；

-其中所述第二磁传感器位于第二位置处，并且被配置成用于提供指示在所述第二位置处的第二磁场分量(B2x、B2z)的第二值(v2)；

-其中由所述待测电流(I)在流过所述电导体时引起的磁场在所述第一传感器位置处定义第一磁场矢量(B1)，而在所述第二传感器位置处定义第二磁场矢量(B2)，所述第一磁场矢量(B1)和所述第二磁场矢量(B2)定义交叉或相交的线；

-处理电路(610；710)，所述处理电路连接到所述第一磁传感器和所述第二磁传感器，并且适于至少基于从所述第一传感器对获得的所述第一值(v1)与所述第二值(v2)之间的差或加权差来确定所述待测电流(I)；

-并且其中所述电导体具有中心线(C)，并且所述中心线(C)与所述第一传感器位置之间的第一距离(e1)不同于所述中心线(C)与所述第二传感器位置之间的第二距离(e2)；

-并且其中所述第一传感器位置和所述第二传感器位置被放置为使得满足以下条件中的一个或多个：

i)垂直于与所述电导体(103；203；303；403；503；803)平行的平面(p3)的所述第一传感器位置的投影位于所述电导体的外部，而垂直于所述平面(p3)的所述第二传感器位置的投影位于所述电导体(103；203；303；403；503；803)的内部；

ii)在所述第一传感器位置处的所述第一磁场矢量(B1)和在所述第二传感器位置处的所述第二磁场矢量(B2)所定义的角度(γ1)是在从70°至110°的范围内的角度；

iii)包含所述中心线(C)和所述第一传感器位置的第一虚拟平面(p1)与包含所述中心线(C)和所述第二传感器位置的第二虚拟平面(p2)之间的角度(γ2)是在从30°至110°的范围内的角度。

2.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述第一磁传感器和所述第二磁传感器中的每一个包括至多一个或至少一个或至少两个水平霍尔元件(131)和至少一个或两个集成磁聚集器(121；122；221；222；223；321；322)。

3.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述引线框架是具有在从100至600微米的范围内的厚度的铜引线框架。

4.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述电导体(103；203；303；403；503；803)的边缘与所述第一传感器位置的投影之间的第一距离(d1)大于所述电导体的宽度(Wc)的10％；和/或

其中所述电导体(103；203；303；403；503；803)的所述中心线(C)与所述第二传感器位置的投影之间的第二距离(d2)小于所述电导体的宽度(Wc)的10％。

5.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述第一传感器位置与所述第二传感器位置之间的距离(Δx)小于所述电导体(103；203；303；403；503；803)的宽度(Wc)；

或者其中所述基板(110；210；310；410；510；810)的宽度(Ws)小于所述电导体(103；203；303；403；503；803)的宽度(Wc)的90％或者80％或者70％或者60％或者50％或者40％。

6.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述电导体(103；203；303；403；503；803)的宽度(Wc)在从1.0毫米至7.0毫米的范围内；

和/或其中所述基板(110；210；310；410；510；810)的面积在从1至5平方毫米的范围内。

7.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述基板(110；210；310；410；510；810)具有包含所述第一磁传感器和所述第二磁传感器的第一表面，并且其中所述第一表面面向所述电导体(103；203；303；403；503；803)；

并且其中所述电流传感器设备进一步包括位于所述基板的所述第一表面与所述电导体(103；203；303；403；503；803)之间的电绝缘材料。

8.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述基板(110；210；310；410；510；810)具有包含所述第一磁传感器和所述第二磁传感器的第一表面，并且其中所述第一表面背向所述电导体(103；203；303；403；503；803)。

9.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述基板(110；210；310；410；510；810)进一步包括位于所述基板与所述电导体重叠的部分上的多个键合焊盘(104；204；304；404；504；804)；

并且其中所述电流传感器设备进一步包括使所述多个第二引线(102；202；302；402；502；802)中的一个或多个与所述多个键合焊盘(104；204；304；404；504；804)中的一个或多个互连的多个键合接线(105；205；305；405；505；805)。

10.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述基板(110；210；310；410；510；810)进一步包括多个焊料凸块，所述多个焊料凸块连接到所述第二引线(102；202；302；402；502；802)中的至少一些，但是与所述电导体和所述第一引线(101；201；301；401；501；801)电流阻断。

11.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述电路(610；710)包括差分放大器，所述差分放大器被配置成用于确定并且放大所述第一值(v1)与所述第二值(v2)之间的所述差。

或者其中所述电路(610；710)包括放大器，所述放大器被配置成用于选择性地放大所述第一值(v1)和所述第二值(v2)。

12.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

进一步包括数字处理器(630；730)，所述数字处理器包括或连接至非易失性存储器(631；731)，所述非易失性存储器存储至少一个常数值(K、A、B)，并且其中所述数字处理器适于基于所述第一值(v1)与所述第二值(v2)之间的差以及基于所述常数值(K、A、B)来确定所述待测电流。

13.根据权利要求12所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述基板(110；210；310；410；510；810)进一步包括至少一个温度传感器(712、722)，所述至少一个温度传感器被配置成用于测量与所述第一磁传感器(711)和/或所述第二磁传感器(721)的温度相关的至少一个温度，所述至少一个温度传感器(712、722)连接至所述数字处理器(730)；

并且其中所述数字处理器(730)适于基于所述第一值(v1)与所述第二值(v2)之间的差或加权差以及考虑至少一个所测量的温度(t1、t2)来计算所述待测电流。

14.根据权利要求12所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中所述基板(110；210；310；410；510；810)进一步包括至少一个应力传感器，所述至少一个应力传感器被配置成用于测量与所述第一磁传感器所经历的机械应力有关的至少一个应力值，所述至少一个应力传感器连接至所述数字处理器(730)；以及

其中所述数字处理器适于基于所述第一磁值(v1)与所述第二磁值(v2)之间的差或加权差以及考虑至少一个所测量的应力值来计算所述待测电流。

15.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500；800)，

其中由所述处理电路基于所述第一磁传感器和所述第二磁传感器确定的电流值被认为是第一电流值(I1)；以及

-并且其中所述基板(110；210；310；410；510；810)进一步包括以与所述第一磁传感器类似的方式布置并配置成用于测量第三值(v3)的第三磁传感器，并且进一步包括以与所述第二磁传感器类似的方式布置并配置成用于测量第四值(v4)的第四磁传感器；

-并且其中所述处理电路(630；730)进一步连接至所述第三磁传感器以获得所述第三值(v3)，并且连接至所述第四磁传感器以获得所述第四值(v4)，

并且进一步适于基于所述第三值(v3)与所述第四值(v4)之间的差来确定第二电流值(I2)；

并且进一步适于将所述第二电流值和所述第一电流值进行比较，并且如果所述第一电流值与所述第二电流值之间的差或比率满足预定条件，则提供所述第一电流值和所述第二电流值的平均值作为电流值。

16.根据权利要求1所述的电流传感器设备(100；200；300；400；500)，

其中所述引线框架是具有在从100至600微米的范围内的厚度的铜引线框架；

并且其中所述第一引线包括位于所述设备的一侧上的第一输入引线，以及位于所述设备的与第一侧相对的另一侧上的第一输出引线；

并且其中所述电导体包括基本平面且基本束状的互连部分，所述互连部分的长度基本跨越所述第一输入引线与所述第一输出引线之间的整个距离；

并且其中所述电导体具有小于0.80毫欧的电阻；

并且其中所述束状互连部分的宽度在从1.0毫米至7.0毫米的范围内；

并且其中所述半导体基板包括所述第一磁传感器和所述第二磁传感器和集成或嵌入在所述基板中的所述处理电路；

并且其中所述基板的宽度(Ws)小于所述束状互连部分的宽度(Wc)；

并且其中垂直于由所述束状互连部分的长度和宽度方向限定的平面(XY)的所述第一传感器位置的投影位于所述束状互连部分的外部，并且其中垂直于所述平面的所述第二传感器位置的投影位于所述束状互连部分上；

并且其中所述电流传感器设备被包覆模制以形成封装的电流传感器设备。

17.一种用于生产电流传感器(100；200；300；400；500；800)的方法(900)，包括以下步骤：

a)(901)提供包括电导体(103)的引线框架；

b)(902)提供包括或连接到至少第一磁传感器并且包括或连接到第二磁传感器的基板，其中所述第一磁传感器具有最大灵敏度的第一轴并且被配置成用于提供第一值(v1)，并且其中所述第二磁传感器具有基本平行于最大灵敏度的所述第一轴的最大灵敏度的第二轴，并且被配置成用于提供第二值(v2)；

c)(903)将所述基板相对于所述引线框架安装，使得满足与传感器与所述电导体的中心线之间的距离、或传感器位置与所述中心线之间的角度、或由在所述传感器位置处的磁场矢量形成的角度相关的一个或多个预定义条件；

d)(904)提供处理电路，所述处理电路连接至所述第一磁传感器和所述第二磁传感器，并且适于至少基于所述第一值(v1)和所述第二值(v2)来确定待测电流(I)。

18.如权利要求17所述的方法，

进一步包括步骤e)：至少部分地将所述引线框架和所述基板包覆模制以便形成封装的电流传感器设备。

19.如权利要求17所述的方法，

其中步骤a)包括：将所述引线框架提供为具有在从100至600微米的范围内的厚度的铜引线框架；所述引线框架具有位于所述引线框架的一侧上的第一输入引线以及位于所述引线框架的与第一侧相对的另一侧上的第一输出引线；所述电导体包括基本平面且基本束状的互连部分，所述互连部分的长度基本跨越所述第一输入引线与所述第一输出引线之间的整个距离；所述电导体的电阻小于0.80毫欧；所述束状互连部分的宽度在从1.0毫米至7.0毫米的范围内；

和/或其中步骤b)和步骤d)包括：为所述半导体基板提供所述第一磁传感器和所述第二磁传感器和集成或嵌入在所述基板中的所述处理电路；

和/或其中所述基板的宽度(Ws)小于所述束状互连部分的宽度(Wc)的90％或80％或70％或60％或50％或40％；

和/或其中步骤c)包括将所述基板相对于所述引线框架安装，使得所述基板的一端由所述电导体支撑，并且所述基板的相对端由通过与所述电导体电绝缘的第二引线的互连形成的机械支撑件支撑。

20.如权利要求19所述的方法，

其中垂直于由所述束状互连部分的长度和宽度方向限定的平面的第一传感器位置的投影位于所述束状互连部分的外部，并且其中垂直于所述平面的第二传感器位置的投影位于所述束状互连部分上。

21.如权利要求17所述的方法，

其中步骤c)进一步包括：在所述电导体的顶部提供绝缘带并且将所述基板安装在所述绝缘带的顶部。

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