CN111556956B - 传感器封装 - Google Patents

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Abstract

描述了一种传感器封装(100)，包括：非导电衬底(105)；位于非导电衬底(105)的第一侧(115)处的至少两个导电线圈(110a‑c)，位于非导电衬底(105)的、与该非导电衬底(105)的第一侧相对的第二侧(125)处的评估电路(120)，以及至少两个导电线圈(110a‑c)与评估电路(120)之间的导电连接件。

Description

传感器封装
技术领域
本申请涉及传感器封装，具体而言，涉及用于旋转和/或线性位置感测的感应传感器封装。
背景技术
用于测量磁场的磁场属性的装置通常被称为磁场传感器或磁传感器。典型地，这些传感器包括被配置成用于感测磁场的属性的传感器元件。例如，霍尔元件、诸如线圈之类的感应元件、或磁阻元件。这些传感器元件也可被称为磁场灵敏元件或感测元件。
传感器元件受磁场影响并输出指示感测到的磁场的信号。由此，可使用直接或间接的测量。对于直接测量，例如，可以测量遇到的磁场的磁场强度，而对于间接测量，可以通过测量由磁通量感应出的可量化的属性(例如，感应出的电流或电压)来测量磁通量。
然而，传感器的其他元件(即，非感测元件)也受磁场影响。例如，磁场可在诸如导电元件(其电连接传感器的元件)之类的传感器的其他元件中引起涡流，并且可因此影响磁传感器内所包括的集成电路的性能。集成电路典型地执行计算传感器的输出的任务，对集成电路的操作的任何影响会影响传感器的性能和准确性。已知的传感器包括引线框架，该引线框架用于对传感器的不同元件进行布线，并且集成电路被安装在该引线框架上。此类引线框架易引起涡流的生成。例如，如果要由传感器感测的磁场随时间改变，则在引线框架中感应出涡流，因为引线框架由导电材料制成。这些涡流创建相反的磁场，该相反的磁场例如通过不仅干扰集成电路的操作而且干扰感测元件的操作而影响传感器的准确性。因此，这些传感器针对感测静态磁场被优化，并且遭受磁场的高频率的改变。因此，可以说这些传感器对于交变磁场是不稳健的。因此，需要具有减少的涡流生成的传感器。
现有解决方案集中于改变涡流的影响或者集中于将集成电路与涡流屏蔽。在US6,853,178 B2中给出影响减小概念的示例，其中将插槽引入到引线框架中，这些插槽被配置成用于破坏引线框架中的涡流。然而，即使引入到引线框架中的插槽可减小涡流流动，涡流的幅度也未改变，并且因此涡流将仍具有对传感器准确性的显著影响。
在US 8,629,539 B2中描述屏蔽概念的示例。在此种情况下，在引线框架和集成电路上放置非导电桨叶。此种屏蔽概念针对集成电路而并非针对周围的其他元件可减小涡流。此外，位于半导体材料内的非导电桨叶增加了传感器的复杂性，这使得制造过程更加困难。
因此，本申请的目的之一在于克服已知的现有技术的缺陷并提供改善的传感器封装，其有效地提高传感器的准确性并提供紧凑的传感器设计，具体而言，提供其中感测设备可被定位成非常靠近产生或影响对象的磁场的传感器设计。
发明内容
前述目的通过根据本申请的独立权利要求的传感器封装来解决。
根据本发明的传感器封装也可被称为传感器或感应传感器。在本申请的意义上的传感器封装是传感器元件的组装件。根据本发明的传感器封装包括：非导电衬底、位于非导电衬底的第一侧处的至少两个感测元件、位于非导电衬底的与非导电衬底的第一侧相对的第二侧处的至少一个非感测元件、以及至少两个感测元件与至少一个非感测元件之间的导电连接件。
由于感测元件、非导电衬底、以及非感测元件的布置，传感器的准确性增加，因为更少的传感器元件暴露于磁场。因此，产生更少的可能降低感测的准确性的涡流。具体而言，至少两个感测元件位于非导电衬底的第一侧处，而至少一个非感测元件位于第二侧处。由此，至少两个感测元件不需要直接连接至衬底，而仅物理地位于衬底的第一侧上。至少一个非感测元件也不需要直接连接至衬底，而仅物理地位于衬底的第二侧上。因此，可以说衬底位于至少两个感测元件与至少一个非感测元件之间。由此，除衬底之外还有一个或若干个其他层可位于至少两个感测元件与至少一个非感测元件之间。这些其他层也可被合并在衬底中或可位于衬底的一侧或两侧上。因此，同样这些层可位于至少两个感测元件与至少一个非感测元件之间。这些层可携载各种进一步的导电或非导电结构。替代地，不同的层自身可以是导电的或非导电的，例如以提供传感器封装的元件之间的电连接或将它们彼此隔离。
至少两个感测元件与至少一个非感测元件之间的导电连接件可仅部分地位于衬底的第一侧上，以使它们对磁场的暴露最小化，使得较少的涡流被感应，这可赋予测量的准确性。导电连接件由此可直接从至少两个感测元件传递到至少一个非感测元件，或者可以间接地从至少两个感测元件传递到至少一个非感测元件。在它们间接地从至少两个感测元件传递到至少一个非感测元件的情况下，导电连接件可通过穿过进一步的感测或非感测元件(例如，进一步的有源和/或无源电子元件)来形成。导电连接件还可通过位于非导电衬底内的不同的导电层或导电结构来形成。
非导电衬底用作中央基座，不同的传感器元件(即，感测元件)以及非感测元件位于该中央基座处。通过使用该非导电中央基座，涡流的生成被减少。术语非导电衬底是指传感器封装的用作该封装的基座的部分。传感器封装中所包括的不同元件可被组装在非导电衬底上。衬底可以是固态衬底，其被配置成包括或支撑传感器封装的不同元件。衬底是非导电衬底，这意味着其不传导电流。优选地，可将玻璃增强的环氧树脂层叠片用作衬底材料。玻璃增强的环氧树脂层叠是包括机织玻璃纤维和环氧树脂黏合剂的复合材料，其具有阻燃性。然而，还可以使用陶瓷、硅、二氧化硅、氧化铝、蓝宝石、锗、砷化镓、或硅和锗的合金来形成衬底。
非导电衬底包括至少第一侧和第二侧，其中，第一侧和第二侧彼此相对。衬底的侧可限定衬底的表面。然而，根据本发明，侧可以不仅是指具有由其长度和宽度限定的某个尺寸的衬底的表面。侧还可限定衬底的体积，其不仅具有某个长度和宽度，而且具有厚度或高度。衬底的第一侧和第二侧可具有相同的厚度。然而，第一侧和第二侧可具有不同的厚度可以是可能的。衬底可包括均质材料或者可包括层结构，其中，衬底的第一侧可包括衬底的至少一层，并且其中，衬底的第二侧可包括衬底的至少一个其他层。衬底的第一侧和第二侧可彼此接触，或者它们可由层分隔开，该层既不属于衬底的第一侧也不属于衬底的第二侧。
根据本发明的传感器封装可被配置成对磁场灵敏。导电线圈是传感器封装的元件，并且可被称为感测元件。具体而言，导电线圈是被配置成用于生成或用于接收磁场的感应元件。例如，线圈可以是导线、按线圈形状的导线、按螺旋形状的导线、或按螺线、回路、多匝回路、螺线管、电感器或阵列形状的导线。线圈是导电的，以使得其被配置成用于传导电流。可例如通过将导电线圈印刷、蚀刻、焊接、或胶合在非导电衬底的第一侧的表面上而在衬底的表面上布置至少两个导电线圈。然而，将至少两个导电线圈至少部分地集成到衬底的第一侧中也是可能的。还能以不同的高度将至少两个导电线圈布置在衬底的第一侧上。例如，可将至少两个导电线圈中的一个导电线圈布置在衬底的第一侧的表面处，而将至少两个导电线圈中的其他导电线圈布置在衬底的第一侧的内部，由此至少部分地位于另一导电线圈的下方。由此，至少两个导电线圈至少部分地彼此重叠是可能的。此外，将至少两个导电线圈的至少部分布置在衬底的第一侧的表面上而将至少两个导电线圈的余下部分布置在衬底的第一侧的内部也可以是可能的。例如，至少两个导电线圈可具有螺旋形状，其具有某个高度。螺旋可开始于衬底的表面，并且特别地在衬底的第一侧内延伸。由此，衬底的表面不一定指代最上层或元件。根据本发明，在衬底的表面上可存在进一步的装置或层。
例如，表面可至少部分地涂覆有保护层。例如，如果另一导体应当被定位在导电线圈上方，则导体将与这些线圈交叉所在的线圈的至少部分可以被施加有电介质，以使得导体交叉是可能的。此外，在至少两个导电线圈上方还可布置保护层，该保护层完全覆盖导电线圈。
至少两个导电线圈中的至少一个可形成传感器封装的传感器元件，该传感器元件可对磁场灵敏。这意味着至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈可被配置成用于接收磁场。所述至少一个线圈可被称为接收线圈。磁场可以是向量场，被表示为B，在笛卡尔坐标系中，该向量场可包括三个分量Bx、By和Bz。然而，本领域技术人员将认识到，仅取决于坐标系的定义的其他分量也是可能的。当至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈接收磁场时，如由法拉第感应定律所描述，在所述至少一个线圈中可引起电流。进一步地，电流也可与可被感测的电压相关联。电流可被称为感应电流，并且电压可被称为感应电压。感测感应电流或感应电压可包括以下各项中的任一项：记录感应电流和/或电压、测量感应电流和/或电压、和/或将感应电流和/或电压引导至用于记录该感应电流和/或电压的装置或用于测量该感应电流和/或电压的装置。此种感应电流或电压也可被称为传感器的直接感测信号或直接测量信号。进一步地，至少一个接收线圈可被配置成与评估电路通信。例如，所述至少一个线圈可向评估电路提供感应电流或电压或者指示感应电流或电压的信号。评估电路包括用于记录感应电流和/或电压的装置和/或用于测量感应电流和/或电压的装置可以是可能的。评估电路随后可处理感应电流和/或电压，并且可产生传感器的间接测量信号。
进一步地，至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈可被配置成用于提供磁场。提供磁场也可被称为产生、生成、或发生磁场。所述至少一个线圈因此也可被称为提供线圈、产生线圈、生成线圈、或发射线圈。所述至少一个发射线圈可提供磁场作为对可被施加到发射线圈并且由此可流动通过该发射线圈的电流的响应。电流可引起电磁电荷的移动。如本领域中已知，电磁电荷的移动可引起磁场的生成。此种效应由安培定律表示。磁场的强度以及由此所产生的磁通量与提供给线圈的电流量成比例。可被施加到所述至少一个发射线圈的电流可通过评估电路被提供给所述至少一个发射线圈。然而，评估电路控制提供给至少一个发射线圈的电流或电压也是可能的。因此，发射线圈也可被配置成与评估电路通信。然而，也可直接向发射线圈提供电流。
因此，感测元件可以由生成或发射磁场的元件(诸如，发射线圈)以及由感测或测量磁场的元件(诸如，接收线圈)形成。
至少一个接收线圈可被配置成用于接收由至少一个发射线圈提供的磁场。由此，至少一个接收线圈可被配置成与至少一个发射线圈感应地耦合。此种感应耦合可以是磁通量耦合。由此，磁通量是穿过给定表面的总磁场的测量。因此，磁通量与穿过给定表面的磁场的磁场线的数量(即，磁场线的密度)有关。磁通量耦合可受特定目标影响，由发射线圈生成的磁场冲击在该特定目标上，并且该特定目标影响该磁场的磁产线的方向。如此受影响的磁场也可由接收线圈测量。由此，特定目标的形态可由限定目标如何影响磁场线的走向的优选方向的结构构成。由此，目标的形状或形态可影响磁场线在优选方向上对齐。因此，如果至少一个接收线圈位于该优选方向内，并且由此由至少一个发射线圈生成的磁场线在接收线圈的方向上对齐，则该至少一个发射线圈与至少一个接收线圈之间的磁通量耦合最高。当目标被移动并且由此磁场再次以不同方式被影响时，此种情形再次改变，因为优选方向已经改变。因此，至少一个发射线圈与至少一个接收线圈之间的磁通量耦合对于不同的目标位置是不同的。此种知识允许基于由至少一个接收线圈采取的测量来感测目标的位置。
至少一个发射线圈和至少一个接收线圈可各自被配置成将其操作模式从发射磁场改变为接收磁场，并且反之亦然。由此，至少一个发射线圈可将其操作模式从生成磁场改变为接收磁场，并且可由此变成至少一个接收线圈中的一个。类似地，至少一个接收线圈可被配置成将其操作模式从接收磁场改变为生成磁场，并且可由此变成至少一个发射线圈中的一个。此外，构想了不同的线圈可改变它们的灵敏度和/或它们产生的磁场的强度。
例如评估电路之类的非感测元件可位于非导电衬底的与第一侧相对的第二侧处。类似于第一侧处的导电线圈，评估电路可被布置在例如衬底的第二侧的表面上，或者可至少部分地被集成到衬底的第二侧中。同样此处，衬底的第二侧上的元件可覆盖有保护层，该保护层可完全或部分地覆盖第二侧并且可允许导体交叉。
位于非导电衬底的第二侧处的评估电路可以是半导体器件。评估电路也可被称为集成电路或管芯。评估电路可借助导电连接件而与至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈连接。进一步地，评估电路可被配置成用于接收来自至少一个接收线圈的指示感测到的磁场的信号。替代地或附加地，评估电路也可借助导电连接件而与至少两个导电线圈中的其他导电线圈连接。评估电路可由此被配置成用于控制提供给至少一个发射线圈的电流或电压。连接可以是直接的或间接的。
由评估电路从至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈接收的信号可指示感应电流或电压和/或由传感器感测的磁场的强度。例如，所述信号可以是电流或电压，其中，电流可以是感应电流，并且电压可以是感应电压。评估电路可使用接收到的信号来评估感测到的磁场，其中，评估感测到的磁场可包括处理接收到的信号。评估电路可向另一实体报告接收自接收线圈的直接信号或者处理的结果(即，间接测量信号)。由此，报告可包括向另一实体提供处理的结果或者将接收到的信号引导或转发至另一实体。
同样，评估电路可向至少两个导电线圈中的可被称为发射线圈的至少一个导电线圈提供电流，以使得所述发射线圈提供磁场。替代地或附加地，评估电路可控制提供给至少一个发射线圈的电流或电压。向发射线圈提供电流或电压和/或控制到发射线圈的电流或电压的这些过程也可被称为驱动发射线圈。评估电路可自主地驱动发射线圈，其中，评估电路可连续地或以脉冲方式来驱动发射线圈。同样，评估电路可利用交流电流来驱动发射线圈，以便感应出交变磁场。
由于评估电路可自主地驱动至少一个发射线圈并且可接收来自至少一个接收线圈的信号，因此也可以说，评估电路可操作至少两个导电线圈。由此，操作线圈可包括以下各项中的至少一项：控制磁场、感测磁场、评估磁场、和/或报告感测或评估磁场的结果。
至少两个导电线圈和评估电路可借助导电连接件而被连接。导电连接件可包括适合于提供或接收电流或电压或信号的任何类型的连接件。优选地，导电连接件可包括非导电衬底中或非导电衬底上的导线、衬底中的包括导线的通道、或者如印刷电路板迹线之类的电路路径。由此，导电连接件可包括导电材料，以使得这些导电连接件被配置成用于传导电流。连接由此可以是直接的或间接的。连接也可由衬底内的导电层或借助衬底内的其他导电结构来形成。
至少两个导电线圈与评估电路之间的导电连接件被配置成用于实现电流或电压在至少两个导电线圈与评估电路之间的传输。所传输的电流或电压也可被称为信号。例如，评估电路可被配置成用于接收来自至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈的例如电压和/或电流形式的信号。然而，评估电路也可被配置成用于驱动至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈，其中，驱动线圈意指电压和/或电流经由导电连接件被施加到所述线圈。此种所施加的电压和/或电流可例如是恒定的电压和/或电流或者交流电压和/或电流。
至少两个导电线圈与评估电路之间的导电连接件可被合并在衬底中。例如，导电连接件可穿透衬底的从第一侧到第二侧的整个厚度。同样，衬底包括穿透衬底的整个厚度的至少一个孔或通道以使得导电连接件可至少部分地穿过所述至少一个孔或通道可以是可能的。此外，衬底还可包括提供导电连接件的导电层。导电连接件可通过直接或间接的导电路径形成，即，直接地或经由进一步的有源和/或无源元件将至少两个线圈与评估电路连接。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，非导电衬底可包括电绝缘的、非金属的、和/或低介电损失的材料。例如，非导电衬底可包括塑料、玻璃、或陶瓷材料。使用这些电绝缘的、非金属的、和/或低介电损失的材料中的至少一种进一步减少根据本发明的传感器封装中的涡流生成，因为这些材料对磁场不灵敏或至少仅在很小程度上对磁场灵敏。因此，在衬底材料自身中不生成或仅生成很小的涡流。此外，这些材料充当屏蔽件以保护评估电路免受所测量和/或所产生的磁场的影响。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，非导电衬底可被配置成用于赋予实质的结构刚性。在从现有技术已知的解决方案中，结构刚性可仅借助被用作中央基座的引线框架来建立。由于衬底被用作根据本发明的传感器封装中的中央基座，因此衬底可被配置成用于提供传感器封装的结构刚性中的至少一些或全部。在本发明的意义上的结构刚性意指衬底包括在与传感器的预期使用有关的任何情况期间就传感器封装的寿命而言是稳定的结构或形态。结构刚性也可被称为稳定性、持久性、和/或耐久性。然而，结构刚性也可由引线框架提供。此外，结构刚性可以通过利用模具材料对传感器元件进行模制或包覆模制来实现。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，非导电衬底可包括连接垫，该连接垫位于衬底的第二侧处，用于将至少两个导电线圈与评估电路连接。连接垫可与位于衬底的第一侧处的至少两个导电线圈连接，并且可被配置成与位于非导电衬底的第二侧处的评估电路连接。例如，连接垫可以是接合垫或导线垫。在评估电路位于衬底的第二侧上作为倒装芯片的情况下，连接垫可被配置成通过线接合或通过凸块接合而与评估电路连接。连接垫可连接到至少两个导电线圈与评估电路之间的导电连接件，或者可以是所述导电连接件的部分。进一步地，连接垫可通过穿透非导电衬底的至少一个布线连接到至少两个导电线圈。替代地，连接垫的至少部分可穿透非导电衬底，以使得连接垫的所述部分可延伸至非导电衬底的第一侧，并且可连接到至少两个非导电线圈。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，评估电路作为倒装芯片被安装到衬底的第二侧上。由此，衬底可包括允许评估电路连接至导电连接件并由此连接到至少两个导电线圈的相应的连接件。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，至少两个导电线圈可在非导电衬底的第一侧处至少部分地被集成到该非导电衬底中。例如，至少两个导电线圈可各自包括一体积，由此不仅在长度和宽度上延伸从而跨越一区域而且具有高度或厚度。至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈随后可至少部分地被集成到非导电衬底中，以使得例如线圈的体积的第一部分被非导电衬底围绕。根据一个实施例，线圈的体积的至少第二部分不被非导电衬底围绕。例如，第一部分可位于非导电衬底的内部，而第二部分可位于非导电衬底的表面上。然而，至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈的体积可完整地被集成到衬底中也是可能的。在此种情况下，所述线圈的整个体积可位于非导电衬底的内部，以使得线圈的整个体积可位于非导电衬底的表面之下。至少两个导电线圈还能以不同的高度被集成在衬底中。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，至少两个导电线圈在结构上可以彼此不重叠。由此，所述至少两个线圈可彼此相邻但在结构上可以彼此不重叠。结构上重叠也可被称为至少部分地交织、交错或交缠。因此，至少两个线圈以使得所述至少两个线圈中特定的一个线圈的体积没有位于属于所述至少两个线圈中的另一线圈的体积中的部分的方式各自被定位在衬底的特定体积中。详细地，至少两个线圈中的第一线圈可限定第一连续体积，该第一连续体积不具有与可由所述至少两个线圈中的第二线圈限定的第二连续体积共同的部分。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，至少两个导电线圈至少部分地且在结构上重叠。由此，至少两个线圈的空间延伸至少部分地重叠。对于此种重叠，至少两个线圈可被实现在衬底上的或衬底中的不同的层上。因此，这两个线圈中的至少一个线圈被布置在其中的平面可相对于至少两个线圈中的至少另一线圈被布置在其中的平面在空间上偏移。也可以说，两个导电线圈中的至少一个导电线圈位于至少两个导电线圈中的另一线圈下方。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，至少两个导电线圈中的一个导电线圈可提供磁场，并且该至少两个导电线圈中的其他线圈接收磁场。由此，至少一个接收线圈可耦合到至少一个发射线圈。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，传感器封装可包括位于非导电衬底的第一侧处的至少三个导电线圈。由此，至少三个导电线圈可被配置成用于将它们的操作模式从产生磁场切换至接收磁场。由此，在一种配置中，三个导电线圈中的至少一个导电线圈可产生磁场而另外两个导电线圈接收磁场。在另一种配置中，三个导电线圈中的两个导电线圈可产生磁场而另一导电线圈接收相应磁场的叠加。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，传感器封装可进一步包括引线框架，该引线框架可仅被布置在衬底的第二侧处。引线框架可用于位于非导电衬底的第二侧处的元件的组装。例如，评估电路可至少部分地被放置在引线框架上。然而，评估电路直接被放置在非导电衬底上并且引线框架仅至少部分地围绕该评估电路或者引线框架被定位成紧邻评估电路也可以是可能的。可通过导线将评估电路连接至引线框架。在衬底的空间延伸的一维延伸或二维延伸中，引线框架可以在衬底的空间延伸上方延伸20％、30％、50％或80％。引线框架可向衬底提供附加的结构刚性。由于本发明的该实施例的引线框架可仅位于非导电衬底第二侧处，因此引线框架中涡流的生成可被减少。进一步地，引线框架可位于第二侧处的一位置处，该位置充分远离至少两个导电线圈，以使得可在引线框架中生成的小的涡流不影响指示感测到的磁场的感应电流或感应电压。由此，可以说可将至少两个导电线圈与不期望的涡流屏蔽，因为可能在其中生成涡流的元件充分远离至少两个导电线圈的位置。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，引线框架可在非导电衬底的第二侧处至少部分地被集成到衬底中。
在根据本发明的一个实施例中，评估电路可通过线接合连接至引线框架，或者作为倒装芯片被安装到引线框架上，或者可经由衬底连接至引线框架。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，非导电衬底的第一侧处的至少两个导电线圈可限定第一区域，并且评估电路可位于非导电衬底的第二侧处的第二区域内，该第二区域与第一区域直接相对。由此，两个区域可具有相同的尺寸。本领域技术人员将会认识到，管芯不需要填充整个第二区域，但是可以位于衬底的第二侧处的第二区域内。因为元件在非导电衬底上的组装可靠地减少了涡流，因此将至少两个电感线圈和评估电流分别组装在直接彼此相对的第一侧和第二侧的区域中是可能的。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，传感器封装包括至少一个端子，其中，该至少一个端子是供给端子、输入端子和输出端子中的一个，其中，该至少一个端子可连接至评估电路和/或连接到至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈。可对至少一个端子和衬底进行焊接或胶合。进一步地，将所述至少一个端子焊接或胶合到引线框架也是可能的，该引线框架可位于非导电衬底的第二侧处。至少一个端子可被配置成用于将传感器连接至使用该传感器的实体。因此，至少一个端子可连接至实体的印刷电路板。至少一个端子可被配置成用于使得能够在传感器与实体之间进行通信。例如，传感器封装可经由一个端子接收供给电压，该供给电压为传感器的操作提供功率。另外，传感器可经由输入端子接收输入信息，该输入信息可被配置成用于控制传感器。输入信息可例如包括指示传感器可开始或停止其感测磁场的操作的信息。进一步地，输入信息还可以是命令输入、内部或外部测试输入、或错误信号。评估电路可经由输出端子向设备提供可指示感测到的磁场的输出信号。由此，输出信号可包括原始数据(即，来自线圈的直接信号)或经处理的数据(即，间接信号，也就是经处理的直接信号的结果)，其中，原始数据或经处理的数据可指示感测到的磁场或感测到的感应电流或感应电压。经处理的数据包括与在传感器的附近移动并可影响磁通量耦合的目标有关的位置信息也是可预料的。原始数据可例如包括可由至少两个导电线圈中的至少一个导电线圈感测到的感应电流或感应电压。经处理的数据可包括关于感测到的磁场的信息，该信息可与感应电流或感应电压有关。经处理的数据可以是由评估电路提供或受评估电路控制的电流或电压。即使在此处描述端子的仅一种配置，对本领域技术人员清楚的是，还涵盖其他配置。例如，可将两个端子配置成供给端子，例如，用于VDD和GND，并且另一端子可以是组合输入/输出端子。然而，其他配置和数量的端子也是可能的。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，传感器封装可包括至少一个无源组件。无源组件也可被称为无源元件、附加元件、附加组件，并且可以是用于评估电路电源系统的阻断电容和/或电阻器、用于电磁兼容性(EMC)发射的电容器、和/或无源电感器。无源组件可被安装在引线框架上或可被安装在非导电衬底上。无源组件可例如分别被胶合或被焊接至引线框架或者被胶合或被焊接至衬底。替代地，无源组件可以是被实现在非导电衬底内的分布式元件。例如，非导电衬底可包括可被印刷到非导电衬底上的电路，并且该电路的部分可被配置成用于形成无源组件。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，传感器封装可至少部分地被模具材料包封。通过模具材料来包封传感器封装可保护传感器封装的组件免受其环境影响。例如，模具材料可提供保护以免受腐蚀和/或免受诸如冲击之类的物理损坏。模具材料可以是非导电模具材料，例如，基于环氧树脂的模制复合物或聚苯硫醚(PPS)。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，非导电衬底可包括再分布层。由此，再分布层是非导电衬底的部分，该部分可被配置成用于在评估电路与引线框架之间对导电连接件进行布线。由此，导电连接件可至少部分地位于再分布层处。由此，导电连接件可在再分布表面上，可至少部分地位于再分布层内部，和/或可穿透再分布层。
在根据本发明的传感器封装的一个实施例中，封装的尺寸取决于内部元件并且取决于衬底材料的能力。例如，涉及非导电衬底的体积的衬底的印刷可大于评估电路。封装的尺寸可例如是5-10x 5-10mm2。在一个实施例中，封装可具有6x 9mm2或6x 6.5mm2的尺寸。评估电路可具有1mm2、10mm2或20mm2的尺寸。在优选实施例中，至少两个线圈可具有与封装的尺寸类似的尺寸，其中，线圈的尺寸在每个方向上小1mm，以便确保线圈可完全被模具材料模制。
附图说明
以下描述和附图详细阐述了上文所描述的传感器封装的某些说明性方面。然而，这些方面指示了可在其中采用各实施例的原理的各种方式中的几种方式，并且所描述的实施例旨在包括所有此类方面及其等效方案。
在附图中，贯穿不同的附图，相同的附图标记一般是指相同的部分。附图不一定是按比例的，相反，一般对于说明本发明的原理进行强调。
在下列描述中，参考下列附图描述了本发明的各实施例，在附图中：
图1a、图1b示出根据本发明的实施例示例的传感器封装的平面图，其中，该平面图是衬底的第二侧的表面的平面图；
图2示出根据本发明的一个实施例示例的传感器封装的平面图，其中，该平面图是衬底的第一侧的表面的平面图；
图3a、图3b示出根据本发明的实施例示例的传感器封装的侧视图。
图4a示出根据本发明的实施例示例的传感器封装的平面图，其中，该平面图是衬底的第一侧的表面的平面图。
图4b示出了图4a的传感器布置的磁通量的图示。
图5至图8示出根据本发明的实施例示例的传感器封装的平面图，其中，该平面图是衬底的第一侧的表面的平面图。
具体实施方式
下列具体实施方式引用附图，这些附图通过说明的方式示出具体细节以及本发明可在其中实施的实施例。
在本文中使用词语“示例性”意指“充当示例、实例、或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计不必被解释为相比其他实施例或设计更优选或有利。
图1a示出根据本发明的一个实施例示例的传感器封装100的平面图。详细地，图1a示出非导电衬底105的第二侧125的表面的平面图。非导电衬底105被配置成用于在其第二侧125处支撑数个元件，例如，评估电路120。因此，评估电路120和/或进一步的元件可直接安装在衬底105上或可仅物理地位于衬底105的第二侧125上，但不与衬底105直接接触。例如，可在评估电路120、进一步的元件与衬底105之间布置保护层。进一步地，评估电路和/或进一步地元件也可整体地或至少部分地被集成到衬底105的第二侧125中。
评估电路120也可被称为集成电路或管芯。评估电路120可以是半导体器件。在此处示出的实施例示例中，评估电路120位于非导电衬底105的第二侧125处并且被安装到非导电衬底105上。如此，例如评估电路120之类的位于非导电衬底105的第二侧125处的元件可位于非导电衬底105的第二侧125处的表面上或者可至少部分地被集成到非导电衬底105的体积中。
非导电衬底105的第二侧125还可包括连接垫130，该连接垫130连接至评估电路120。在图1a中示出的实施例示例中，评估电路120借助导线连接至连接垫130。进一步地，连接垫130被配置成连接到至少两个导电线圈，这些导电线圈位于非导电衬底105的第一侧115处并且在下文参考图2更详细地描述。连接垫130可借助穿透非导电衬底105的连接件而被连接至如图2中所示的至少两个导电线圈110a-c。例如，连接垫130的至少连接部可延伸穿过非导电衬底105而到该非导电衬底105的第一侧115。在非导电衬底105的第一侧115处，连接垫130的连接部分可连接到至少两个导电线圈110a-c。在另一示例中，非导电衬底105可包括至少一个通道，该至少一个通道被配置成连接非导电衬底105的第一侧115和第二侧125。由此，该至少一个通道可包括至少一个导电连接件，例如导线，该至少一个导电连接件被配置成连接至少两个导电线圈110a-c和结合垫130。然而，被配置成连接接合垫130和至少两个导电线圈110a-c的至少一根导线在非导电衬底105中不存在特定通道的情况下穿过非导电衬底105也是可能的。此外，衬底105本身包括允许在评估电路120与至少两个导电线圈110a-c之间的导电连接的导电层或其他导电结构也是可能的。
进一步地，图1a中示出的传感器封装100包括作为进一步的元件的无源组件150a-d。这些无源组件150a-d可被称为无源元件、附加元件、或附加组件，并且可包括用于评估电路120的电源系统的阻断电容和电阻器、用于电磁兼容性(EMC)发射的电容器、和/或无源电感器。在此处示出的实施例示例中，无源组件150a-d被安装到非导电衬底105上。可将无源组件150a-d焊接或胶合到非导电衬底105上。虽然未在此处示出，但是在第二侧125可包括引线框架的情况下，可将无源组件150a-d至少部分地安装到该引线框架上。在图1a中，每个无源组件150a-d被描绘为被安装在非导电衬底105上作为相干元件的分立元件，即局部化元件，如由框150a-d所指示。然而，无源组件150a-d是被实现在非导电衬底105内的分布式元件也是可能的。例如，非导电衬底105可包括电路，并且该电路的部分可被配置成用于形成无源组件150a-d。此类电路可被印刷或被蚀刻到非导电衬底105上。
同样，图1a中示出的传感器封装100包括数个端子135、140、145a-n，具体而言，包括至少一个供给端子135、至少一个输入端子140、以及数个输出端子145a-n。本领域技术人员将会理解，即使如此在此处示出具体数量的端子，但是可实现任何合适数量的端子。端子135、140、145a-n可被配置成用于将传感器连接至使用该传感器的实体，即设备(此处未示出)。例如，端子135,140,145a-n可被配置成用于将传感器与印刷电路板连接。进一步地，端子135,140,145a-n可被配置成用于将由传感器封装100获得的信息提供给该传感器封装100的环境，例如，提供给使用该传感器的设备。
供给端子135可被配置成用于向传感器封装100提供供给电压。如此，供给电压可使得传感器封装100能够进行操作。输入端子140可被配置成用于向传感器封装100提供输入信号。输入信号可以是例如可用于控制传感器的电流或电压。例如，输入信号可指令传感器例如通过开始或完成感测磁场的过程来开始或完成其操作。输出端子145a-n可被配置成用于将数据从传感器封装100传输到至少一个其他设备。传感器封装100可包括任何数量的输出端子145a-n，这些输出端子145a-n适合于与至少一个其他设备通信。例如，至少一个输出端子连接至评估电路120，以用于提供传感器封装100的输出数据。输出数据可例如包括感测磁场的结果。然而，输出数据可替代地或附加地包括所述感测的未经处理的数据。该未经处理的数据也可被称为原始数据，并且可以是例如由至少两个线圈中的至少一个线圈感测到的感应电流或电压。
如图1a中所描绘的传感器封装100可利用模具材料155来包封。模具材料保护传感器封装100免受其环境影响。例如，模具材料可被配置成用于保护传感器100免受腐蚀和/或物理损坏，像例如撞击。进一步地，模具材料155可使传感器封装与其环境屏蔽。模具材料可以是非导电模具材料，例如，基于环氧树脂的模制化合物或聚苯硫醚(PPS)。
虽然在图1a中位于非导电衬底105的第二侧125处的传感器封装100的元件被安装到非导电衬底105上，但该非导电衬底105的第二侧可包括引线框架也是可能的。图1b描绘了具有此类引线框架190的传感器封装100a，进一步的元件150a-d可至少部分地被安装到该引线框架190上。然而，引线框架190可包括最小尺寸并且仅覆盖非导电衬底105的小部分，以便防止生成涡流。在图1b中示出的实施例示例中，引线框架190可包括多个部分190、190a-c。引线框架190还可至少部分地集成到衬底105中。此外，即使未在此处示出，引线框架190还可连接至评估电路120，或者评估电路120可至少部分地安装在引线框架190上。
如已在图1a中所描绘，图2示出根据本发明的一个实施例示例的传感器封装100的平面图。详细地，图2示出非导电衬底105的第一侧115的表面的平面图。根据实施例示例的传感器封装100包括三个导电线圈110a-c，这三个导电线圈110a-c位于非导电衬底105的第一侧115处。三个导电线圈110a-c可例如被印刷、被蚀刻、被焊接、或被胶合到衬底105上。由此，三个导电线圈110a-c可位于非导电衬底105的表面上，或者可至少部分地被集成在非导电衬底105中。如果三个导电线圈110a-c至少部分地被集成到非导电衬底105中，则这三个导电线圈110a-c中的至少一个导电线圈整体地被集成在非导电衬底105中而其他导电线圈可被布置在衬底105的表面上也是可能的。然而，也可以是所有的三个导电线圈110a-c均被集成或被掩埋到衬底中。导电线圈100a-c也可全部或至少部分地以不同的高度位于衬底105的第一侧115处。例如，三个线圈110a-c中的至少两个被集成到衬底105中，而至少三个线圈110a-c中的一个线圈位于衬底105的第一侧115处。然而，本领域技术人员还将认识到，线圈110a-c的不同的定位是可能的。此外，三个线圈110a-c可被涂覆有涂层材料。此处示出的三个导电线圈110a-c示例性地由单个回路来表示，但本领域技术人间将认识到，其他配置也是可能的。此外，对本领域技术人员同样清楚的是，其他数量或布置的导电线圈是可能的，而不偏离本发明的范围。
如图2中所示的传感器封装100的至少三个导电线圈110a-c可包括生成磁场的至少一个线圈，例如线圈110a。所述至少一个线圈110a也可被称为提供线圈、产生线圈、生成线圈、或发射线圈。进一步地，余下的导电线圈110b和110c可接收磁场。所述线圈110b和110c也可被称为接收线圈。
接收线圈110b和110c可被配置成用于接收由发射线圈110a提供的磁场。在接收时，所述磁场可在接收线圈110b和110c中感应出感应电流或电压。可以说接收线圈110b和110c可耦合到至少一个发射线圈110a。此种耦合可被称为感应耦合，并且可能受被配置成在线圈110a-c附近移动的目标(现在此处所示出)影响。由此，对本领域技术人员清楚的是，由至少一个发射线圈110a生成的磁场包括磁通量的梯度，该磁通量的梯度导致在目标内流动的涡流。目标中的这些涡流影响由发射线圈110a生成的磁场，并且由此影响该至少一个发射线圈110a与接收线圈110b之间的磁通量耦合。如果多于一个发射线圈被使用，则磁场由所生成的至少两个磁场的叠加构成。为了在此种情况下也遭遇磁场梯度，所生成的磁场的磁通量可以是不同的和/或所生成的磁场的方向可以是不同的。一般而言，可以说，目标处的碰撞磁场的磁通量生成将沿由该目标的结构限定的分立的路径流动的涡流。由此，这些涡流中的一些涡流可以彼此抵消，而这些涡流中的其他涡流将取决于结构的几何形状的不同和/或碰撞在目标上的磁通量的不同而被增强。例如，如果目标具有电感相同的结构，则碰撞磁场需要呈现出梯度，以便部分地和/或纯粹地感应出的涡流不被抵消，而如果目标具有相邻结构之间电感不同的结构，则磁场不需要呈现出磁梯度。由此，对于结构的几何形状以及由此对于目标的形状或形态，可以针对不同的碰撞磁场情形考虑这一点。可以利用这一点，例如以便增加沿目标的优选方向的涡流。由此，进而增加由涡流产生的磁场并且由此增加目标的影响。可以说，目标可影响发射线圈110a与接收线圈110b和110c中的每个接收线圈之间的磁通量耦合。由此，目标可被配置成例如通过使磁场线与特定的方向对齐来影响磁场的磁场线的方向，其中，该特定的方向可衍生于目标的形态。取决于目标相对于至少两个接收线圈110b和110c的位置，磁场线与其对齐的特定的方向可能不同。因此，可由至少两个接收线圈110b和110c感测的磁通量和磁场可取决于目标的位置。感测到的磁场因此可指示目标的位置或例如由移动引起的目标位置的改变，该移动可以是旋转移动或线性移动。为了促进磁场线的对齐，目标可包括导电材料。由于传感器封装100可仅包括非导电衬底105的第一侧115处的感测元件，因此这些感测元件(即，三个线圈110a-c)可被放置在距目标短距离处，这改善了磁场线的对齐。传感器封装100还可包括用于存储特定目标的预期电流或电压值的装置。这些值可在对于特定目标的校准运行期间被存储或者可以是经建模的结果。借助这些预期值与由至少两个接收线圈110b和110c实际测量到的值之间的比较，可以确定目标的位置。该比较可例如由评估电路120执行，该比较随后可提供目标的位置作为输出。
然而，根据本发明的传感器封装的至少一个发射线圈110a和接收线圈110a-c也可针对磁通量耦合进行配置。在磁通量耦合的情况下，耦合并非主要取决于磁场的幅度而是取决于磁场的磁场线的方向和/或密度。此种耦合随后可被称为磁通量耦合，因为磁场线的方向和/或密度的改变使经历磁场线的方向和/或密度改变的相应区域的磁通量改变。
导电线圈110a-c也可被配置成用于在操作期间改变它们的操作模式。例如，一个导电线圈在一个时间实例中可以是发射线圈而在另一时间实例中可以是接收线圈。因此，对于如图2中所描绘的三个导电线圈110a-c，不同的配置是可能的。例如，两个导电线圈110a和110b各自可产生磁场，而导电线圈110c可接收例如两者都受目标(未示出)影响的相应的所产生的磁场的叠加。在另一时间实例中，配置可改变，并且相应命名的线圈可采取不同的操作模式。由此，导电线圈110a-c可单独地且动态地将它们的操作模式从接收磁场改变为产生磁场，以使得磁通量耦合可从不同的位置被感测，以增强传感器封装100的位置确定能力。此种操作模式的改变将在下文更详细地描述。
进一步地，如已经在图1a中所描绘，图2示出端子135、140、145a-n和模具材料155的后视图，该模具材料155包封传感器封装100。
图3a示出如已在图1和图2中描绘的根据本发明的实施例示例的传感器封装100的侧视图。非导电衬底105包括第一侧115和第二侧125。在该示例中，非导电衬底105的第一侧115和第二侧125中的每一侧包括厚度，该厚度借助图3a中的附图标记115、125附近的括号来描绘。如图3a中所描绘，第一侧115的厚度和第二侧125的厚度可以相等。然而，第一侧115和第二侧125具有不同的厚度也是可能的。例如，第一侧115可限于衬底105的仅表面或者可限于衬底105的薄层，而第二侧125可实质上厚于第一侧115。然而，在另一示例中，第一侧115可实质上厚于第二侧125。侧115、125两者彼此相对。因此，第一侧115和第二侧125可彼此接触，或者可由至少一个层分离，该至少一个层既不是第一侧115的部分也不是第二侧125的部分。即使不同的侧115和125在此处示出的实施例示例中被描绘为实心块，侧115和125也还可包括层结构。层结构可包括非导电层和导电层。其中导电层可充当用于传感器元件的导电连接件。
非导电衬底105的第一侧115和第二侧125可由衬底材料层形成。例如，非导电衬底105可包括至少两层，其中，第一侧115包括非导电衬底105的至少第一层，并且第二侧125包括非导电衬底105的至少第二层。
在非导电衬底105包括层的情况下，该非导电衬底105可包括再分布层。在分布层可被配置成用于在三个导电线圈110a-c与评估电路120之间对导电连接件进行布线。由此，再分布层可将非导电衬底105划分成至少两部分，该至少两个部分可以等于非导电衬底105的第一侧115和第二侧125。再分布层可以是非导电衬底105的第一侧115的部分，可以是非导电衬底105的第二侧125的部分，或者可以不是非导电衬底105的第一侧115和第二侧125的部分。
如图3a中所描绘，非导电衬底105的第一侧115可包括三个导电线圈110a-c。三个导电线圈110a-c能以使得它们被布置在非导电衬底105的第一侧115的表面上的此类方式被定位在该非导电衬底105的第一侧115处。由此，三个导电线圈110a-c可被安装到非导电衬底105上，可被附接至非导电衬底105，或者可被印刷、被蚀刻、或被焊接至非导电衬底105。进一步地，至少三个导电线圈110a-c中的至少一个可涂覆有保护层。
评估电路120位于非导电衬底105的第二侧处。评估电路120可被布置在非导电衬底105的表面上。为了实现这一点，评估电路120可例如被安装到非导电衬底105上，或者被附接至非导电衬底105。
非导电衬底105的第二侧125还可包括进一步的元件，如无源组件150a-d、连接垫130、以及端子135、140、145a-c。与三个导电线圈110a-c和评估电路120类似，这些元件可位于非导电衬底105的第二侧125处。另外，端子135、140、145a-n可从非导电衬底105的第二侧125露出，以便与另一设备连接。
图3b示出如已在图1和图2中描绘的根据本发明的实施例示例的传感器封装100的侧视图。在此处示出的实施例示例中，导电线圈110a-c在第一侧115上集成到衬底105中，并且进一步的元件150a-d在第二侧125上至少部分地集成到衬底105中。另外，端子135、140、145a-n可从非导电衬底105的第二侧125露出，以便与另一设备连接。
在图3a和图3b中所描绘的两个实施例示例中，三个导电线圈110a-c是位于非导电衬底105的第一侧115处的仅有的导电元件。传感器封装的所有进一步的导电元件(即，非感测元件)位于非导电衬底105的第二侧125处。此外，即使如图3a中示出的实施例示例涉及被布置在衬底的表面上的元件而在图3b中所示的实施例示例至少部分地被集成到衬底105中的元件，但对于本领域技术人员清楚的是，这两个实施例示例的混合也被本发明的范围所覆盖。因此，一些元件可部分地或完全地被集成到衬底105中，而其他元件可在衬底105的相应侧115、125上被布置在衬底105的表面上。
图4至图8示出根据本发明的具有不同的感测元件布置的传感器封装的进一步的实施例示例。
图4a示出根据本发明的一个实施例示例的传感器封装200的平面图。详细地，图4a示出非导电衬底105的第一侧115的表面的平面图。根据实施例示例的传感器封装200包括七个导电线圈210a-f、220，这七个导电线圈210a-f、220位于非导电衬底105的第一侧115处。其中，线圈210a-f是接收线圈，而线圈220是发射线圈(以虚线描绘为圆形回路)。相比于接收线圈210a-f，发射线圈220具有显著更大的直径。接收线圈210a-f被布置在圆形线上。详细地，它们被布置在由发射线圈形成的外周上，其中，接收线圈210a-f的空间延伸的中心点沿圆周均匀分布。因此可以说，接收线圈210a-f至少部分地且在空间上与发射线圈220的空间延伸重叠。接收线圈210a-f由此可被实现在一个平面(例如，封装200的衬底105的一个层)中，而发射线圈220可被实现在另一平面(例如，封装200的衬底105的另一层)中。
如果被发射线圈220覆盖的面积大于被接收线圈210a-f中的至少一个接收线圈覆盖的面积，则由该发射线圈220生成的磁场在接收线圈210a-f中感应出显著的电流/电压。感应出的电流或电压的不受目标(其位置应当被感测)的位置的影响的部分分别被称为共模电流或共模电压，或者统称为共模信号。该共模信号不携载与目标有关的任何位置信息。然而，在如图4a中示出的线圈210a-f和220的布置的情况下，此种共模信号被抑制。该抑制在图4b的上下文中解释。
图4b示出如图4a中所描绘的线圈布置。接收线圈210a-f至少部分地且在空间上与发射线圈220重叠。在此处示出的实施例示例中，接收线圈210a-f被布置成使得它们的空间延伸的实质上一半与发射线圈220的空间延伸重叠。也可以说，接收线圈210a-f的一半位于发射线圈220的空间延伸内，而另一半位于发射线圈220的空间延伸外。这意味着接收线圈210a-f的这些一半中的每一个一半被不同的磁通量φ1和φ2穿过，这些磁通量如以接收线圈220的阴影区域所指示。同样，不同的磁通量φ1和φ2两者均由同一发射线圈220生成，φ1和φ2具有不同的方向，因为一个磁通量φ1是发射线圈220外的磁通量的部分，并且另一磁通量φ2是发射线圈220内部的磁通量的部分。接收线圈210a-f内的感应属性(电压或电流)是由两个磁通量φ1和φ2创建的感应属性的叠加。为了抑制共模信号，磁通量φ1和φ2对接收线圈210a-f的影响必须彼此抵消。这是当磁通量φ1实质上等于磁通量φ2时的情况，因为随后感应属性具有实质上相同的值，但一个是正的并且另一个是负的。在此处示出的实施例示例中，这一点通过以使得接收线圈210a-f的空间延伸的一半与发射线圈220的空间延伸重叠而另一半不重叠的方式布置接收线圈210a-f来实现。然而，对于本领域技术人员清楚的是，在其他配置中同样不得不使用其他重叠。因此，重要的是，重叠区域外的磁通量φ1与重叠区域内部的磁通量φ2实质上相同，以便两个磁通量彼此抵消。由于磁通量不是线性的，因此两个区域(因此重叠区域和非重叠区域)在尺寸上可以是不同的。例如，由于相比于非重叠区域，重叠区域将遇到更高的磁通量，因此重叠区域需要实质上比非重叠区域更小，以使得在非重叠区域中仍然遇到足够高的磁通量以抵消重叠区域内的磁通量。通过这一点，共模信号可被抑制而不具有对携载目标的位置信息的可用的第二磁场的影响。
图5示出根据本发明的一个实施例示例的传感器封装300的平面图。详细地，图5示出非导电衬底105的第一侧115的表面的平面图。类似于图4的传感器封装200，传感器封装300包括六个接收线圈310a-f和一个发射线圈320。在此处示出的实施例示例中，发射线圈320以分布式的方式被实现。在此处示出的实施例示例中，接收线圈310a-f的空间延伸与发射线圈320的空间延伸完全重叠。虽然在此处示出的实施例示例中发射线圈320与接收线圈310a-f完全重叠，但是对本领域技术人员清楚的是，重叠也可以小于所示出的重叠。在此处示出的实施例示例中，发射线圈320被实现为按螺旋形状的导线。螺旋可以是实质上平坦的，以使得螺旋形状的导线被布置在平面中，例如，被布置在衬底105的层中。接收线圈310a-f可被布置在远离发射线圈320的平面的平面中，例如，被布置在衬底105的另一层中，或被布置在衬底105上。接收线圈310a-f和发射线圈320的此种布置具有对线圈之间的制造公差较不敏感的优势。虽然在此处示出的实施例示例中的线圈回路彼此相邻，但构想了它们也可以彼此更远地间隔开，以使得仅有限数量的线圈回路将与接收线圈310a-f重叠。换言之，也可以说，发射线圈320的至少一个回路的至少部分与接收线圈310a-f的空间延伸的至少部分相交。
图6示出根据本发明的一个实施例示例的传感器封装400的平面图。详细地，图6示出非导电衬底105的第一侧115的表面的平面图。传感器封装400包括六个接收线圈410a-f和两个发射线圈420a、420b(粗体线)。由此，至少一个发射线圈420b被布置成围绕接收线圈410a-f。因此，接收传感器元件410a-f的空间延伸与发射线圈420b的空间延伸完全重叠。对本领域技术人员清楚的是，该重叠也可以小于所示出的重叠。由此，在此处示出的实施例示例中，发射线圈420b被描绘为围绕六个接收线圈410a-f的单导线回路。另一发射线圈420a被布置在通过连接差分对410a/d、410b/e以及410c/f的中心线来限定的中心。该进一步的发射线圈420a与接收线圈410a-f在空间上不重叠。使用两个发射线圈420a和420b允许抑制共模信号而无需发射线圈420a和420b与接收线圈410a-f的重叠。例如，通过相较于发射线圈420b具有更多匝数和/或在发射线圈420a中流动的更多的电流，可实现对共模信号的抑制。因此，利用此种类的布置，所有线圈可被布置在同一平面内，例如，被布置在衬底105的同一层内或在衬底105上。
接收线圈和发射线圈的形状不限于如图2、图4a/4b、图5和图6中所描绘的圆形形状。线圈也可以是六边形的或像圆的扇形一样的形状的，相应的实施例示例在图7和图8中示出。
图7示出根据本发明的又一实施例示例的传感器封装500的平面图。详细地，图7示出非导电衬底105的第一侧115的表面的平面图。在此处示出的实施例示例中，呈现出六个六边形形状的导电线圈510a-f，这些线圈被布置成圆形。由此，每个线圈510a-f可包括实质上按六边形螺旋形状的布线。在此处示出的实施例示例中，线圈510a-f彼此相邻。线圈510a-f可被配置成用于生成磁场或用于接收磁场。进一步地，它们可被配置成用于将它们的操作模式从生成磁场改变为接收磁场，并且反之亦然。例如，在第一时间实例中，线圈510a和510d可以是接收线圈，而余下的线圈510b/c/e/f是发射线圈。线圈510a和510d可形成差分对并输出差分信号。由此可通过形成由差分传感器对的接收线圈中的每个接收线圈输出的电流值或电压值的差来形成差分信号。由此，一个接收线圈的一个值表示被减数，并且另一接收线圈的另一值表示差的减数。通过执行此类差分测量，作用于两个接收线圈的实质上类似的影响被消除。例如，携载类似地影响两个接收线圈的磁通量的杂散场由于差值的建立而被消除。在另一时间实例，线圈510b和510e可以是接收线圈，而余下的线圈510a/c/d/f是发射线圈。在该时间实例中，线圈510b和510e可形成差分对并输出差分信号。在又一时间实例中，线圈510c和510f可以是接收线圈，而余下的线圈510a/b/d/e是发射线圈。在该时间实例中，线圈510c和510f可形成差分对并输出差分信号。随后可将不同的差分信号组合以确定目标的位置。清楚的是，即使在此处描述了接收线圈的顺时针的循环移位，也可执行任何任意的循环移位。此外，即使描述了形成差分对并输出差分信号，但对本领域技术人员清楚的是，每个线圈510a-f也可单独地输出信号。此外，清楚的是，所有的线圈510a-f可独立地将它们的操作模式从接收模式改变为发射模式。
图8示出根据本发明的一个实施例示例的传感器封装600的平面图。详细地，图8示出非导电衬底105的第一侧115的表面的平面图。传感器封装600包括六个线圈610a-f，其中，线圈610a-f被布置成圆形。每个线圈610a-f可包括实质上按圆的扇形形状的导线，该扇形形状也被称为梯形形状。由此，线圈610a-f的导线可包括按梯形形状的单个回路，或者可包括按梯形形状的多个回路。线圈610a-f可被配置成用于生成磁场或用于接收磁场。进一步地，它们可被配置成用于将它们的操作模式从生成磁场改变为接收磁场，并且反之亦然。例如，在第一时间实例中，线圈610a和610d可以是接收线圈，而余下的线圈610b/c/e/f是发射线圈。线圈610a和610d可形成差分对并输出差分信号。在另一时间实例，线圈610b和610e可以是接收线圈，而余下的线圈610a/c/d/f是发射线圈。在该时间实例中，线圈610b和610e可形成差分对并输出差分信号。在又一时间实例中，线圈610c和610f可以是接收线圈，而余下的线圈610a/b/d/e是发射线圈。在该时间实例中，线圈610c和610f可形成差分对并输出差分信号。随后可将不同的差分信号组合以确定目标的位置。清楚的是，即使在此处描述了接收线圈的顺时针的循环移位，也可执行任何任意的循环移位。此外，即使描述了形成差分对并输出差分信号，对本领域技术人员清楚的是，每个线圈510a-f也可单独地输出信号。此外，清楚的是，所有的线圈610a-f可独立地将它们的操作模式从接收模式改变为发射模式。
虽然本文中所描绘的附图指代明确的线圈布置和线圈形状，但对本领域技术人员清楚的是，进一步的布置和形状也是可能的。相对于接收线圈的数量维持旋转对称性的任何形状的线圈是可能的。例如，三个线圈的实施例可包括实质上三角形的线圈形状，并且五个线圈的实施例可包括实质上五边形的线圈形状。
同样对本领域技术人员清楚的是，接收线圈的合适的数量可与形状相关联或形成其位置应当被感测的目标。例如，包括三个接收线圈的旋转传感器的实施例可对于感测从0°到180°的目标位置是灵敏的。在旋转传感器的另一实施例中，包括五个接收线圈的布置可对于感测从0°到360°的目标位置是灵敏的。一般而言，使用更多的接收线圈可提供更低的感应电压幅度，并且对接收自接收线圈的更大数量的信号的处理可能是更复杂的。
上文已描述的内容包括一个或多个实施例的示例。当然，不可能出于描述前述实施例的目的描述元件、组件或方法的每一个可想到的组合，但是本领域普通技术人员可认识到，各实施例的许多进一步的组合和排列是可能的。相应地，所描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和范围内的全部此类变更、修改和变体。

Claims (14)

1.一种传感器封装(100)，包括：
非导电衬底(105)；
至少两个导电线圈(110a-c)，位于所述非导电衬底(105)的第一侧(115)处；
评估电路(120)，位于所述非导电衬底(105)的、与所述非导电衬底(105)的所述第一侧(115)相对的第二侧(125)处；以及
所述至少两个导电线圈(110a-c)与所述评估电路(120)之间的导电连接件，
其中，所述至少两个导电线圈(110a-c)中的一个导电线圈产生磁场，并且所述至少两个导电线圈(110a-c)中的其他导电线圈接收所述磁场。
2.根据权利要求1所述的传感器封装(100)，其中，所述衬底(105)包括电绝缘的、非金属的、和/或低介电损耗的材料。
3.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，其中，所述衬底(105)被配置成用于赋予实质的结构刚性，或者其中，引线框架被配置成用于赋予结构刚性。
4.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，其中，所述衬底（ 105 ） 包括连接垫(130)，所述连接垫(130)在所述衬底(105)的所述第二侧上，用于将所述至少两个导电线圈(110a-c)与所述评估电路(120)连接。
5.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，其中，所述评估电路(120)作为倒装芯片被安装到所述衬底(105)的所述第二侧(125)上。
6.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，其中，所述至少两个导电线圈(110a-c)在所述衬底(105)的所述第一侧(115)上至少部分地被集成到所述衬底(105)中。
7.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，其中，所述至少两个导电线圈(110a-c)在结构上彼此不重叠，或者在结构上至少部分地彼此重叠。
8.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，其中，所述评估电路(120)是半导体器件。
9.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，进一步包括：
引线框架，所述引线框架仅被布置在所述衬底(105)的所述第二侧(125)上。
10.根据权利要求9所述的传感器封装(100)，其中，所述评估电路(120)通过导线接合被连接至所述引线框架或者作为倒装芯片被安装到所述引线框架上，或者其中，所述评估电路(120)经由所述衬底被连接至所述引线框架。
11.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，其中，所述衬底(105)的所述第一侧(115)上的所述至少两个导电线圈(110a-c)限定第一区域，并且其中，所述评估电路(120)在所述衬底(105)的所述第二侧(125)上被布置在第二区域内，所述第二区域与所述第一区域直接相对。
12.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，进一步包括：
至少一个端子，其中，所述至少一个端子是供给端子(135)、输入端子(140)和输出端子(145a-n)中的一者，其中，所述至少一个端子连接至所述评估电路(120)和/或连接至所述至少两个导电线圈(110a-c)中的至少一个导电线圈。
13.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，进一步包括：
至少一个无源组件(150a-d)。
14.根据权利要求1或2所述的传感器封装(100)，其中，所述传感器封装(100)由模具材料(155)包封。
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