CN112213543B - 具有用于校准传感器装置的辅助结构的传感器装置 - Google Patents

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Abstract

本申请的各实施例涉及具有用于校准传感器装置的辅助结构的传感器装置。传感器装置包括：导电的芯片载体，其中芯片载体包括辅助结构，其中辅助结构包括第一预校准电流接头和第二预校准电流接头；布置在芯片载体的装配面上的磁场传感器芯片，其中磁场传感器芯片包括传感器元件，其中辅助结构的形状被设计为使得预校准电流在传感器元件的位置上感应出预设的预校准磁场，该预校准电流从第一预校准电流接头通过辅助结构流向第二预校准电流接头，其中在经预校准的传感器装置的测量运行中，在第一预校准电流接头和第二预校准电流接头之间没有预校准电流流动。

Description

具有用于校准传感器装置的辅助结构的传感器装置
技术领域
本公开总体上涉及传感器装置。特别地，本公开涉及一种具有用于校准传感器装置的辅助结构的传感器装置。
背景技术
传感器装置可以灵敏地对温度变化、湿度和机械应力做出响应。为了实现传感器装置的高的测量精度，在传感器装置的制造结束时可以进行校准，以补偿上述影响。例如，可以通过流过外部的汇流排(Stromschiene)的电流产生校准所需的磁场。传感器装置的制造商一直致力于改善其产品。特别地，在这里值得期望的是，通过传感器装置提供可靠且精确的测量。
发明内容
多个方面涉及一种传感器装置，该传感器装置包括：导电的芯片载体，其中芯片载体包括辅助结构，其中辅助结构包括第一预校准电流接头和第二预校准电流接头；布置在芯片载体的装配面上的磁场传感器芯片，其中磁场传感器芯片包括传感器元件，其中辅助结构的形状被设计为使得预校准电流在传感器元件的位置上感应出预设的预校准磁场，该预校准电流从第一预校准电流接头通过辅助结构流向第二预校准电流接头，其中在经预校准的传感器装置的测量运行中，在第一预校准电流接头和第二预校准电流接头之间没有预校准电流流动。
多个方面涉及一种传感器装置，该传感器装置包括：芯片载体；布置在芯片载体上的磁场传感器芯片，其中磁场传感器芯片包括至少一个传感器元件；封装材料，其中芯片载体和磁场传感器芯片至少部分地被封装材料封装；以及布置在磁场传感器芯片上的电流导线，其中电流导线的形状被设计为使得流过电流导线的电流在传感器元件的位置上感应出预设的磁场。
附图说明
在下文中根据附图详细解释根据本公开的传感器装置以及用于校准传感器装置的方法。在附图中示出的元件并不一定相对于彼此按比例绘制。相同的附图标记可以表示相同的部件。
图1示意性地示出了根据本公开的传感器装置100的俯视图。
图2示意性地示出了根据本公开的传感器装置200的俯视图。
图3示意性地示出了根据本公开的传感器装置300的俯视图。
图4示意性地示出了根据本公开的传感器装置400的俯视图。
图5示意性地示出了根据本公开的传感器装置500的俯视图。
图6示意性地示出了根据本公开的传感器装置600的俯视图。
图7示意性地示出了根据本公开的传感器装置700的俯视图。
图8包括图8A和图8B，图8A和图8B示意性地示出了传感器装置800的俯视图和横截面图。
图9包括图9A和图9B，图9A和图9B示意性地示出了传感器装置900的俯视图和横截面图。
图10包括图10A和图10B，图10A和图10B示意性地示出了传感器装置1000的俯视图和横截面图。
图11示意性地示出了根据本公开的传感器装置1100的横截面图。
图12示意性地示出了根据本公开的传感器装置1200的俯视图。
图13示意性地示出了根据本公开的传感器装置1300的俯视图。
图14示出了用于校准根据本公开的传感器装置的方法的流程图。
图15示出了一个示图，该示图示出了根据本公开的十个传感器装置样机(Prototypen)的灵敏度。
图16包括图16A和图16B，图16A和图16B示出了涡电流对通过传感器装置的磁场测量的影响，这些传感器装置具有带有切口(Einkerbung)的或没有切口的引线框架。在这里，图16A示出了差分磁场的频率相关性，并且图16B示出了磁场的相移的频率相关性。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本公开的传感器装置100的俯视图。以一般方式示出了传感器装置100，以便定性地描述本公开的各个方面。传感器装置100可以具有另外的方面，在图1中为了简单起见并未示出这些另外的方面。例如，传感器装置100可以以结合根据本公开的其它传感器装置描述的任何方面扩展。对于图1的说明同样可以适用于本文中描述的根据本公开的传感器装置中的其它传感器装置。
传感器装置100可以具有导电的芯片载体2。芯片载体2例如可以由铜、镍、铝或不锈钢制成。在一个示例中，芯片载体2可以是具有裸片焊盘和连接引线(Anschlussleitern)(未示出)的引线框架。芯片载体2可以具有辅助结构，该辅助结构具有第一预校准电流接头4A和第二预校准电流接头4B。此外，传感器装置100可以具有布置在芯片载体2的装配面上的磁场传感器芯片6，其中磁场传感器芯片6可以具有至少一个传感器元件。在图1的示例中，磁场传感器芯片6可以具有两个传感器元件8A和8B。在另一示例中，磁场传感器芯片6可以仅具有单个传感器元件。辅助结构的形状可以被设计为使得预校准电流10在传感器元件8A、8B的位置上感应出预设的预校准磁场，该预校准电流10从第一预校准电流接头4A通过辅助结构流向第二预校准电流接头4B。
传感器装置100的辅助结构可以对应于芯片载体2或由芯片载体2形成的人造汇流排，该人造汇流排从第一预校准电流接头4A向第二预校准电流接头4B走向。在这里，特别地可以通过芯片载体2的几何形状和/或预校准电流接头4A、4B的布置得到该人造汇流排的走向或预校准电流10相对于传感器元件8A、8B的电流路径。在经预校准的传感器装置100的测量运行中，在第一预校准电流接头4A和第二预校准电流接头4B之间可以没有预校准电流10流动。
在图1的示例性俯视图中，芯片载体2可以具有矩形的形状。在这里，芯片载体2的相应的侧棱边和磁场传感器芯片6的相应的侧棱边可以基本上彼此平行地定向。传感器元件8A、8B可以布置在磁场传感器芯片6的相对的左侧棱边和右侧棱边处。预校准电流接头4A、4B可以布置在芯片载体2的相对的上侧棱边和下侧棱边处。在这里，在传感器元件8A、8B之间的连接线和在预校准电流接头4A、4B之间的连接线基本上彼此垂直地走向。
预校准电流接头4A、4B和传感器元件8A、8B可以相对于彼此布置，使得从第一预校准电流接头4A向第二预校准电流接头4B流动的预校准电流10遵循在传感器元件8A、8B之间走向的电流路径。换句话说，该电流路径可以与从第一传感器元件8A向第二传感器元件8B走向的假想连接线相交。因此，第一预校准电流接头4A可以布置在假想连接线下方，而第二预校准电流接头4B可以布置在假想连接线上方。在图1的示例中，预校准电流10的直线的电流路径可以被视为按逆时针方向围绕第一传感器元件8A走向的具有无限大的半径的圆的一个部段，以及按顺时针方向围绕第二传感器元件8B走向的具有无限大的半径的圆的一个部段。
在图1的示例中，传感器元件8A、8B中的每个传感器元件可以对应于霍尔传感器。因此，磁场传感器芯片6特别地可以是差分的霍尔磁场传感器芯片。预校准电流10可以在第一传感器元件8A的位置上并且在第二传感器元件8B的位置上感应出预校准磁场。在这里，在第一传感器元件8A的位置上的预校准磁场可以与在第二传感器元件8B的位置上的预校准磁场方向相反。在图1的示例中，在第一传感器元件8A的位置上的预校准磁场可以从绘图平面中向外指向，并且在第二传感器元件8B的位置上的预校准磁场可以指向绘图平面中。因此，通过预校准电流10可以在传感器元件8A、8B的位置上感应出限定的差分预校准磁场。在图1的俯视图中，辅助结构或预校准电流10的电流走向和传感器元件8A、8B分别(至少部分地)无重叠。因此可以保证，感应出的磁场在传感器元件8A、8B的位置上具有垂直于相应的霍尔传感器元件的分量。在一个示例中，辅助结构和传感器元件8A、8B可以分别完全无重叠。在另一示例中，辅助结构和传感器元件8A、8B可以分别小部分地重叠。在该情况下，辅助结构和传感器元件8A、8B可以至少80％或至少85％或至少90％或至少95％无重叠。
芯片载体2的辅助结构可以用于进行传感器装置100的校准。在校准时，可以在不同电流频率下和/或在不同温度下(从而在可能存在的封装材料的不同机械应力的情况下)将预校准电流10馈送到第一预校准电流接头4A中。对于每个电流频率和/或每个温度，从第一预校准电流接头4A向第二预校准电流接头4B流动的电流可以产生预设的或限定的预校准磁场，该预校准磁场可以被传感器元件8A、8B检测。可以记录传感器装置100的测量结果，并且可以消除所记录的测量值的偏移(Offset)。通过消除该偏移，可以在所考虑的电流频率范围和/或所考虑的温度范围上提供传感器装置100的恒定灵敏度。
可以在传感器装置100的制造过程结束时进行所描述的校准。特别地，可以在由封装材料封装传感器装置100的部件之后进行校准，使得在校准时已经考虑了由封装材料的机械应力产生的影响。应当说明的是，在预校准电流10的走向相反，即从第二预校准电流接头4B向第一预校准电流接头4A的情况下，也可以进行传感器装置的校准。这同样适用于本文中描述的根据本公开的其它传感器装置的校准。
特别地，可以在组装过程期间将磁场传感器芯片6布置在芯片载体2上。在这种组装过程中，可以实现几微米的定位公差。这意味着，可以以相应的精度相对于感应出的预校准磁场的源(即相对于辅助结构)定位传感器元件8A、8B，使得可以进行相应地精确的校准。与此相比，在使用常规的外部磁场源(例如外部电磁线圈(Magnetspule)或外部汇流排)时，仅可以实现几百微米的定位精度。因此，根据本公开的传感器装置的校准比常规的校准过程精确一个或多个数量级。此外，在根据本公开的校准的情况下，磁场传感器芯片及其传感器元件相对于磁场源的定位在不同温度下可以是恒定的。与此相比，在外部产生磁场的情况下，需要在每个单独的温度下重新定位磁场传感器芯片，因此定位误差可能会一再地变化。
在传感器装置100的制造期间或在传感器装置100的制造结束时，可以进行传感器装置100的所描述的校准。在这种校准之后，经预校准的传感器装置100可以工作在测量运行中。在该情况下，例如可以由传感器装置100检测由测量电流感应出的测量磁场。在经预校准的传感器装置100的测量运行中，在第一预校准电流接头4A和第二预校准电流接头4B之间可以没有预校准电流10流动。换句话说，预校准电流接头4A、4B可以不被设计为，用于经预校准的传感器装置100的测量运行或在经预校准的传感器装置100的测量运行期间被使用。相反地，预校准电流接头4A、4B可以仅被设计为用于传感器装置100的校准。因此，在一个示例中，在传感器元件8A、8B的位置上，由测量电流感应出的测量磁场比由预校准电流10感应出的预校准磁场大一个或多个数量级。在另一示例中，感应出的测量磁场的强度和感应出的预校准磁场的强度可以具有相同的数量级。在又一示例中，感应出的测量磁场甚至弱于感应出的预校准磁场。应当说明的是，即使在高的测量电流下也可以对制造完成的传感器装置100进行校准。然而，在这种后来的校准中，电流不再流过辅助结构的预校准电流接头4A、4B。
图2示意性地示出了根据本公开的传感器装置200的俯视图。传感器装置200可以至少部分地类似于图1的传感器装置100。与图1相比，芯片载体2或辅助结构可以具有两个切口12A、12B。在图2的示例中，第一切口12A可以从芯片载体2的下侧棱边开始延伸到芯片载体2中，并且在该情况下基本上平行于芯片载体2的左侧棱边和右侧棱边走向。第二切口12B可以从芯片载体2的上侧棱边开始延伸到芯片载体2中，并且具有类似的形状。在图2的俯视图中，第一切口12A和第一传感器元件8A以及第二切口12B和第二传感器元件8B可以分别至少部分地无重叠。
馈送到辅助结构中的且从第一预校准电流接头4A流向第二预校准电流接头4B的预校准电流10可以沿着围绕切口12A、12B走向的电流路径流动。在图2的俯视图中，电流路径可以具有S形走向，其中第一传感器元件8A和第二传感器元件8B分别可以布置在S形走向之内。类似于图1的示例，预校准电流10可以在传感器元件8A、8B的位置上的产生限定的差分预校准磁场，可以基于该差分预校准磁场进行传感器装置200的校准。
切口12A、12B可以中断由出现的磁场在芯片载体2中感应出的电子流。通过该中断，可以抑制在高的电流频率下在芯片载体2中形成涡流或涡电流。因此，在使用带有切口的芯片载体时，可以提供提高的频率带宽。在图16中示出并讨论了在带有切口的引线框架和没有切口的引线框架的情况下，涡电流对磁场测量的影响。
图3示意性地示出了根据本公开的传感器装置300的俯视图。在图3的示例中，芯片载体2可以带有切口12A，该切口12A从芯片载体2的上侧棱边开始延伸到芯片载体2中。在图3的俯视图中，芯片载体2可以被设计为U形的。在所示出的示例中，该U形可以具有直角。在其它示例中，芯片载体2的U形可以是倒圆角的。因此，传感器装置300的辅助结构的形状可以被设计为使得预校准电流10同样具有U形走向。在这里，第一传感器元件8A可以布置在辅助结构的U形走向之外，并且第二传感器元件8B可以布置在辅助结构的U形走向之内。在图3的示例中，第一传感器元件8A和辅助结构可以完全无重叠，而第二传感器元件8B和辅助结构至少部分地重叠。
图4示意性地示出了根据本公开的传感器装置400的俯视图。在图4的示例中，传感器装置400的辅助结构可以具有三个预校准电流接头4A至4C。为了校准传感器装置400，第一预校准电流10A可以从第一预校准电流接头4A向第二预校准电流接头4B流动，并且第二预校准电流10B可以从第一预校准电流接头4A向第三预校准电流接头4C流动。应当说明的是，在预校准电流10A、10B相反走向的情况下，也可以进行传感器装置400的校准。
芯片载体2可以被设计为U形。因此，传感器装置400的辅助结构可以被成形为使得第一预校准电流10A围绕第一传感器元件8A走向，并且在第一传感器元件8A的位置上感应出预设的第一预校准磁场。以类似的方式，第二预校准电流10B可以围绕第二传感器元件8B走向，并且在第二传感器元件8B的位置上感应出预设的第二预校准磁场。第一预校准磁场和第二预校准磁场可以具有相反的方向。
图5示意性地示出了根据本公开的传感器装置500的俯视图。传感器装置500可以至少部分地类似于图4的传感器装置400。与图4相比，传感器装置500的辅助结构可以被设计为使得两个传感器元件8A、8B位于预校准电流10A、10B的走向之外。
图6示意性地示出了根据本公开的传感器装置600的俯视图。在图6的示例中，辅助结构可以具有四个预校准电流接头4A至4D。为了校准传感器装置600，第一预校准电流10A可以从第一预校准电流接头4A向第二预校准电流接头4B流动，并且第二预校准电流10B可以从第三预校准电流接头4C向第四预校准电流接头4D流动。芯片载体可以具有分别被设计为U形的两个部分2A和2B。因此，辅助结构的形状可以被设计为使得第一预校准电流10A U形地围绕第一传感器元件8A走向并且在第一传感器元件8A的位置上感应出预设的第一预校准磁场。以类似的方式，第二预校准电流10B可以U形地围绕第二传感器元件8B走向，并且在第二传感器元件8B的位置上感应出预设的第二预校准磁场。在这里，第一预校准磁场和第二预校准磁场可以具有相反的方向，使得在传感器元件8A、8B的位置上产生限定的差分预校准磁场，可以基于该差分预校准磁场进行传感器装置600的校准。
图7示意性地示出了根据本公开的传感器装置700的俯视图。在图1至图6的前述示例中，传感器元件8A、8B中的每个传感器元件特别地可以对应于霍尔传感器元件。与此相比，传感器装置700的传感器元件8A、8B可以分别对应于磁阻传感器元件或垂直霍尔传感器元件或磁通门传感器元件。传感器元件8A、8B例如可以是磁阻xMR传感器元件、特别地AMR传感器元件、GMR传感器元件或TMR传感器元件。由于所提及的传感器元件特别地可以对于“平面内”磁场分量灵敏，因此传感器元件8A、8B可以与由芯片载体2形成的人造汇流排或预校准电流10的走向一致定向。换句话说，传感器元件8A、8B可以直接布置在预校准电流10的走向上方。也就是说，在图7的俯视图中，辅助结构和传感器元件8A、8B分别可以完全重叠。
图8包括图8A和图8B，图8A和图8B示意性地示出了传感器装置800的俯视图和横截面图。传感器装置800可以具有芯片载体2和布置在芯片载体2的上装配面上的磁场传感器芯片6。在图8的示例中，芯片载体2和磁场传感器芯片6可以布置在xy平面中。磁场传感器芯片6可以具有两个传感器元件8A、8B，这两个传感器元件8A、8B在图8A的俯视图中可以布置在磁场传感器芯片6的左上角或右上角。传感器元件8A、8B和辅助结构或芯片载体2在俯视图中可以不重叠。特别地，传感器元件8A、8B可以是形成差分磁场传感器的霍尔传感器元件。
芯片载体2可以具有带有四个预校准电流接头4A至4D的辅助结构。例如，芯片载体2可以是具有多个连接引线14A至14D的引线框架。在这里，预校准电流接头4A至4D可以分别包括连接引线14A至14D中的一个连接引线，或分别与连接引线14A至14D中的一个连接引线电连接。芯片载体2可以在芯片载体2的左侧棱边的上部区域中具有第一切口12A，并且在芯片载体2的右侧棱边的上部区域中具有第二切口12B。
在校准传感器装置800时，可以通过第一连接引线14A和第一预校准电流接头4A将第一预校准电流馈送到芯片载体2的辅助结构中(参见Iin)。由于第一切口12A的形状和布置，第一预校准电流10A可以围绕第一切口12A流动，并且通过第二预校准电流接头4B和第二连接引线14B离开芯片载体2(参见Iout)。以类似的方式，可以通过第三连接引线14C和第三预校准电流接头4C将第二预校准电流馈送到芯片载体2的辅助结构中(参见Iin)。由于第二切口12B的布置，第二预校准电流10B可以围绕第二切口12B流动，并且通过第四预校准电流接头4D和第四连接引线14D离开芯片载体2(参见Iout)。
第一预校准电流10A可以在第一传感器元件8A的位置上感应出具有正z方向上的分量的预校准磁场(参见+Bz)。以类似的方式，第二预校准电流10B可以在第二传感器元件8B的位置上感应出具有负z方向上的分量的预校准磁场(参见-Bz)。通过预校准电流10A、10B穿过辅助结构的走向，可以在传感器元件8A、8B的位置上产生限定的差分磁场，该差分磁场可以用于校准传感器装置800。
传感器装置800可以具有封装材料16。芯片载体2和磁场传感器芯片6可以至少部分地被封装材料16封装。连接引线14A至14D可以至少部分地从封装材料16中突出，使得可以将预校准电流10A、10B从封装材料16之外馈送到传感器装置800的辅助结构中。例如，由封装材料16形成的壳体可以是所谓的TDSO封装。
图9包括图9A和图9B，图9A和图9B示意性地示出了传感器装置900的俯视图和横截面图。传感器装置900可以至少部分地类似于图8的传感器装置800。与图8相比，传感器装置900的切口12A、12B可以布置在芯片载体2的上侧棱边的左侧区域和右侧区域中。
图10包括图10A和图10B，图10A和图10B示意性地示出了传感器装置1000的俯视图和横截面图。在图10的示例中，芯片载体2可以具有呈裸片焊盘形式的装配面和多个连接引线14。磁场传感器芯片6例如可以布置在裸片焊盘的下侧上。芯片载体2可以具有两个切口12A、12B，使得传感器元件8A、8B在图10A的俯视图中不与芯片载体2重叠。传感器装置1000的辅助结构可以具有呈三个连接引线14A至14C形式的三个预校准电流接头4A至4C。例如，连接引线14A至14C可以是测试针脚或所谓的弹簧针脚(Pogopins)。
在校准传感器装置1000时，可以通过第一预校准电流接头4A处的第一连接引线14A将第一预校准电流馈送到芯片载体2的辅助结构中。由于第一切口12A的布置和形状，第一预校准电流10A可以围绕第一切口12A走向，并且在第二预校准接头4B处通过第二连接引线14B离开芯片载体2。以类似的方式，通过第三预校准电流接头4C处的第三连接引线14C将第二预校准电流10B馈送到芯片载体2的辅助结构中。由于第二切口12B的布置和形状，第二预校准电流10B可以围绕第二切口12B走向，并且同样在第二预校准接头4B处通过第二连接引线14B离开芯片载体2。类似于之前所描述的示例，预校准电流10A、10B可以在传感器元件8A、8B的位置上产生限定的差分磁场，该差分磁场可以用于校准传感器装置1000。
在图1至图6和图8至图10的俯视图中，传感器元件8A、8B和辅助结构可以(至少部分地)无重叠地布置。特别地，可以在霍尔传感器元件或差分的霍尔磁场传感器芯片的情况下使用这种无重叠的布置。在这种情况下，应当说明的是，可以通过使传感器元件8A、8B与预校准电流的电流走向一致定向，针对磁阻传感器元件或垂直霍尔传感器元件或磁通门传感器元件的情况调整所述附图的示例。在这里，磁阻传感器元件或垂直霍尔传感器元件或磁通门传感器元件可以分别直接布置在相应的电流路径上方或下方，即辅助结构和相应的传感器元件在相应的俯视图中可以完全重叠。
图11示意性地示出了根据本公开的传感器装置1100的横截面图。传感器装置1100可以具有芯片载体2，该芯片载体2具有裸片焊盘和连接引线14A、14B。在芯片载体2的装配面上可以布置有磁场传感器芯片6，该磁场传感器芯片6可以具有至少一个传感器元件8。例如，磁场传感器芯片6可以是具有两个传感器元件的差分磁场传感器芯片。芯片载体2和磁场传感器芯片6可以至少部分地被封装材料16封装。在这里，连接引线14A、14B可以至少部分地从封装材料16中突出，以便可以从封装材料16外部电接触磁场传感器芯片6。
在磁场传感器芯片6上可以布置有电流导线18。在图11的示例中，电流导线18可以布置在磁场传感器芯片6的远离芯片载体2的表面上。电流导线18的形状可以被设计为使得流过电流导线18的电流在一个或多个传感器元件8的位置上感应出预设的磁场。在图12和图13中示出了电流导线18的示例性形状或走向。电流导线18可以在第一端部处具有第一预校准电流接头4A，并且在第二端部处具有第二预校准电流接头4B。预校准电流接头4A、4B可以通过连接元件20A、20B与连接引线14A、14B电连接。在图11的示例中，以连接线的形式示出了连接元件20A、20B。在其它示例中，连接元件20A、20B可以是夹子(Clips)和/或带子应当说明的是，对于图1至图10的上述说明也可以用于图11的传感器装置1100。在这种情况下，图1至图10的辅助结构可以与图11的电流导线18等同或相同。
电流导线18可以用于进行传感器装置1100的校准。在校准时，可以在不同电流频率下和/或在不同温度下通过第一连接引线14A、第一连接元件20A和第一预校准电流接头4A将预校准电流馈送到电流导线18中(参见Iin)。流过电流导线18的预校准电流可以在至少一个传感器元件8的位置上产生限定的预校准磁场，可以基于该预校准磁场进行校准。在该情况下，为了简单起见，参考结合图1的相应说明。预校准电流可以通过第二预校准电流接头4B、第二连接元件20B和第二连接引线14B离开传感器装置1100(参见Iout)。
例如，可以在传感器装置1100的制造结束之后进行传感器装置1100的所描述的校准。特别地，可以在已经由封装材料16封装传感器装置1100的部件之后进行校准。因此，在校准时，可以考虑由封装材料16的应力引起的影响。
图12示意性地示出了根据本公开的传感器装置1200的俯视图。传感器装置1200可以类似于图11的传感器装置1100，并且示出电流导线18在磁场传感器芯片6的表面上的更详细的走向。磁场传感器芯片6可以具有两个传感器元件8A、8B。例如，磁场传感器芯片6可以是差分的霍尔磁场传感器芯片。电流导线18可以按顺时针方向围绕第一传感器元件8A走向，使得流过电流导线18的预校准电流可以感应出指向绘图平面中的预校准磁场。以类似的方式，电流导线18可以按逆时针方向围绕第二传感器元件8B走向，使得预校准电流可以感应出从绘图平面中向外指向的预校准场。在图11的示例中，分别示出了电流导线18围绕传感器元件8A、8B的矩形走向。在其它示例中，电流导线18还可以以圆形的或椭圆形的形状围绕传感器元件8A、8B引导。
图13示意性地示出了根据本公开的传感器装置1300的俯视图。传感器装置1300可以具有四个预校准电流接头4A至4D。第一预校准电流可以通过第一电流导线18A从第一预校准电流接头4A流向第二预校准电流接头4B，并且在第一传感器元件8A的位置上产生第一预校准磁场。以类似的方式，第二预校准电流可以通过第二电流导线18B从第三预校准电流接头4C流向第四预校准电流接头4D，并且在第二传感器元件8B的位置上产生第二预校准磁场。
图14示出了根据本公开的用于校准传感器装置的方法的流程图。例如，可以根据图14的方法校准本文中描述的传感器装置中的每个传感器装置。因此，可以结合图1至图13中的每个附图来阅读该方法。
在22中，可以将至少一个预校准电流馈送到辅助结构的至少一个预校准电流接头中。在24中，可以在不同电流频率下和/或在不同温度下测量由预校准电流感应出的至少一个预校准磁场。在26中，可以基于至少一个预校准磁场的所测得的值来校准传感器装置。特别地，在由封装材料封装芯片载体和磁场传感器芯片之后进行传感器装置的校准。
图15示出了一个示图，该示图示出了根据本公开的十个传感器装置样机的灵敏度。在这里，关于在样机上测得的差分磁场绘出灵敏度。图15的示图基于在室温下利用自动测试设备(ATE)对十个样机的测量。对于每个样机进行十次测量。因此，在图15中示出了分别从十个测量值中得到的十条曲线。曲线中的每条曲线可以与样机中的额一个样机相关联。对于每个样机，由于信号噪声和有限的测量精度而得到不同的测量值。十个样机的曲线表明，在室温下样机灵敏度的零件间变差(part-to-part variation)低于5％。
图16包括图16A和图16B，图16A和图16B示出了涡电流对通过传感器装置的磁场测量的影响，这些传感器装置具有带有切口的或没有切口的引线框架。在图9中示出了带有切口的示例性引线框架。对于没有切口的引线框架的情形的结果由小圆圈示出，而对于带有切口的引线框架的情形的结果由小十字示出。图16A示出了差分磁场的频率相关性，其中关于以kHz为单位的电流频率绘出在左侧的霍尔传感器元件上测得的磁场强度和在右侧的霍尔传感器元件上测得的磁场强度之间的差。图16B示出了磁场的相移的频率相关性，其中关于以kHz为单位的电流频率绘出了以度为单位的相移。
从图16中可以看出，在带有切口的引线框架的情形中，直至约2MHz的频率值都不存在衰减。切口可以中断电子流，从而抑制在高频率下形成涡电流。与此相比，在没有切口的引线框架的情形中，可以观察到信号下降和相移。两种情形的比较表明，在带有切口的引线框架的情形中可以存在提高的带宽。
示例
在下文中根据示例解释传感器装置以及用于校准传感器装置的方法。
示例1是一种传感器装置，包括：导电的芯片载体，其中芯片载体包括辅助结构，其中辅助结构包括第一预校准电流接头和第二预校准电流接头；布置在芯片载体的装配面上的磁场传感器芯片，其中磁场传感器芯片包括第一传感器元件，其中辅助结构的形状被设计为使得第一预校准电流在第一传感器元件的位置上感应出预设的第一预校准磁场，该第一预校准电流从第一预校准电流接头通过辅助结构流向第二预校准电流接头，其中在经预校准的传感器装置的测量运行中，在第一预校准电流接头和第二预校准电流接头之间没有预校准电流流动。
示例2是根据示例1的传感器装置，其中在第一传感器元件的位置上，由测量电流感应出的测量磁场比由第一预校准电流感应出的第一预校准磁场大了多个数量级。
示例3是根据示例1或2的传感器装置，其中：辅助结构包括切口，并且第一预校准电流沿着围绕切口走向的电流路径流动。
示例4是根据前述示例中任一项所述的传感器装置，其中：第一传感器元件包括霍尔传感器元件，并且在垂直于芯片载体的装配面的视图中，辅助结构和第一传感器元件无重叠。
示例5是根据示例1至3中任一项所述的传感器装置，其中：第一传感器元件包括磁阻传感器元件或垂直霍尔传感器元件或磁通门传感器元件，并且在垂直于芯片载体的装配面的视图中，辅助结构和第一传感器元件完全重叠。
示例6是根据前述示例中任一项所述的传感器装置，其中磁场传感器芯片是差分磁场传感器芯片并且包括第二传感器元件。
示例7是根据示例6的传感器装置，其中第一预校准电流在第二传感器元件的位置上感应出预校准磁场，其中在第二传感器元件的位置上的预校准磁场与在第一传感器元件的位置上的预校准磁场方向相反。
示例8是根据示例6或7的传感器装置，其中：在垂直于芯片载体的装配面的视图中，第一预校准电流沿着电流路径流动，并且电流路径与从第一传感器元件到第二传感器元件的假想连接线相交。
示例9是根据示例6至8中任一项所述的传感器装置，其中：辅助结构的形状被设计为使得在垂直于芯片载体的装配面的视图中，第一预校准电流具有S形走向，并且第一传感器元件和第二传感器元件布置在S形走向之内。
示例10是根据示例6至8中任一项所述的传感器装置，其中：辅助结构的形状被设计为使得在垂直于芯片载体的装配面的视图中，第一预校准电流具有U形走向，第一传感器元件布置在U形走向之内，并且第二传感器元件布置在U形走向之外。
示例11是根据示例6的传感器装置，其中：辅助结构包括第三预校准电流接头，并且辅助结构的形状被设计为使得第二预校准电流在第二传感器元件的位置上感应出预设的第二预校准磁场，该第二预校准电流从第一预校准电流接头通过辅助结构流向第三预校准电流接头，并且第一预校准磁场和第二预校准磁场具有相反的方向。
示例12是根据示例11的传感器装置，其中辅助结构的形状被设计为使得在垂直于芯片载体的装配面的视图中，第一预校准电流具有围绕第一传感器元件的走向，并且第二预校准电流具有围绕第二传感器元件的走向。
示例13是根据示例11的传感器装置，其中：辅助结构的形状被设计为使得在垂直于芯片载体的装配面的视图中，第一预校准电流和第二预校准电流具有各自的走向，并且第一传感器元件和第二传感器元件位于这些走向之外。
示例14是根据示例6的传感器装置，其中：辅助结构包括第三预校准电流接头和第四预校准电流接头，并且辅助结构的形状被设计为使得另一预校准电流在第二传感器元件的位置上感应出另一预校准磁场，所述另一预校准电流从第三预校准电流接头通过辅助结构流向第四预校准电流接头。
示例15是根据示例14的传感器装置，其中：辅助结构的形状被设计为使得在垂直于芯片载体的装配面的视图中，第一预校准电流具有第一U形走向，并且所述另一预校准电流具有另一U形走向，并且第一传感器元件位于第一U形走向之内，并且第二传感器元件位于所述另一U形走向之内。
示例16是根据前述示例中任一项所述的传感器装置，其中：芯片载体包括具有多个连接引线的引线框架，并且第一预校准电流接头和第二预校准电流接头分别包括引线框架的连接引线。
示例17是根据前述示例中任一项所述的传感器装置，还包括：封装材料，其中芯片载体和磁场传感器芯片至少部分地被封装材料封装。
示例18是一种用于校准根据前述示例中任一项所述的传感器装置的方法，其中该方法包括：将至少一个预校准电流馈送到辅助结构的至少一个预校准电流接头中；在不同电流频率下和/或在不同温度下测量由预校准电流感应出的至少一个预校准磁场；并且基于至少一个预校准磁场的所测得的值来校准传感器装置。
示例19是根据示例18的方法，其中在由封装材料封装芯片载体和磁场传感器芯片之后进行校准。
示例20是一种传感器装置，包括：芯片载体；布置在芯片载体上的磁场传感器芯片，其中磁场传感器芯片包括至少一个传感器元件；封装材料，其中芯片载体和磁场传感器芯片至少部分地被封装材料封装；以及布置在磁场传感器芯片上的电流导线，其中电流导线的形状被设计为使得流过电流导线的电流在传感器元件的位置上感应出预设的磁场。
示例21是根据示例20的传感器装置，其中：芯片载体包括具有从封装材料中突出的连接引线的引线框架，并且连接引线被设计为通过连接引线将电流馈送到电流导线中。
尽管在本文中示出和说明了特定实施方式，但是对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，多个备选的和/或等效的实施方式可以代替所示出的和所说明的特定实施方式，而不脱离本公开的范围。本申请旨在覆盖在本文中所讨论的特定实施方式的所有修改或变型。因此，本公开仅由权利要求和权利要求的等同物限制。

Claims (21)

1.一种传感器装置，包括：
导电的芯片载体，其中所述芯片载体包括辅助结构，其中所述辅助结构包括第一预校准电流接头和第二预校准电流接头；
磁场传感器芯片，布置在所述芯片载体的装配面上，其中所述磁场传感器芯片包括第一传感器元件；
其中在所述传感器装置的校准中，所述辅助结构的形状使得第一预校准电流从所述第一预校准电流接头经过所述辅助结构流向所述第二预校准电流接头，并且所述第一预校准电流在所述第一传感器元件的位置上感应出预设的第一预校准磁场；
其中在经预校准的所述传感器装置的测量运行中，在所述第一预校准电流接头和所述第二预校准电流接头之间没有预校准电流流动。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中在所述第一传感器元件的位置上，由测量电流感应出的测量磁场比由所述第一预校准电流感应出的所述第一预校准磁场大了多个数量级。
3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其中：
所述辅助结构包括切口；并且
所述第一预校准电流沿着围绕所述切口走向的电流路径流动。
4.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其中：
所述第一传感器元件包括霍尔传感器元件；并且
在垂直于所述芯片载体的装配面的视图中，所述辅助结构和所述第一传感器元件无重叠。
5.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其中：
所述第一传感器元件包括磁阻传感器元件或垂直霍尔传感器元件或磁通门传感器元件；并且
在垂直于所述芯片载体的装配面的视图中，所述辅助结构和所述第一传感器元件完全重叠。
6.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述磁场传感器芯片是差分磁场传感器芯片并且包括第二传感器元件。
7.根据权利要求6所述的传感器装置，其中所述第一预校准电流在所述第二传感器元件的位置上感应出预校准磁场，其中在所述第二传感器元件的位置上的预校准磁场与在所述第一传感器元件的位置上的预校准磁场方向相反。
8.根据权利要求6或7所述的传感器装置，其中：
在垂直于所述芯片载体的装配面的视图中，所述第一预校准电流沿着电流路径流动；并且
所述电流路径与从所述第一传感器元件到所述第二传感器元件的假想连接线相交。
9.根据权利要求6或7所述的传感器装置，其中：
所述辅助结构的形状被设计为使得在垂直于所述芯片载体的装配面的视图中，所述第一预校准电流具有S形走向；并且
所述第一传感器元件和所述第二传感器元件布置在所述S形走向之内。
10.根据权利要求6或7所述的传感器装置，其中：
所述辅助结构的形状被设计为使得在垂直于所述芯片载体的装配面的视图中，所述第一预校准电流具有U形走向；
所述第一传感器元件布置在所述U形走向之内；并且
所述第二传感器元件布置在所述U形走向之外。
11.根据权利要求6所述的传感器装置，其中：
所述辅助结构包括第三预校准电流接头；并且
所述辅助结构的形状被设计为使得第二预校准电流在所述第二传感器元件的位置上感应出预设的第二预校准磁场，所述第二预校准电流从所述第一预校准电流接头通过所述辅助结构流向所述第三预校准电流接头；并且
所述第一预校准磁场和所述第二预校准磁场具有相反的方向。
12.根据权利要求11所述的传感器装置，其中所述辅助结构的形状被设计为使得在垂直于所述芯片载体的装配面的视图中，所述第一预校准电流具有围绕所述第一传感器元件的走向，并且所述第二预校准电流具有围绕所述第二传感器元件的走向。
13.根据权利要求11所述的传感器装置，其中：
所述辅助结构的形状被设计为使得在垂直于所述芯片载体的装配面的视图中，所述第一预校准电流和所述第二预校准电流具有各自的走向；并且
所述第一传感器元件和所述第二传感器元件位于所述走向之外。
14.根据权利要求6所述的传感器装置，其中：
所述辅助结构包括第三预校准电流接头和第四预校准电流接头；并且
所述辅助结构的形状被设计为使得另一预校准电流在所述第二传感器元件的位置上感应出另一预校准磁场，所述另一预校准电流从所述第三预校准电流接头通过所述辅助结构流向所述第四预校准电流接头。
15.根据权利要求14所述的传感器装置，其中：
所述辅助结构的形状被设计为使得在垂直于所述芯片载体的装配面的视图中，所述第一预校准电流具有第一U形走向，并且所述另一预校准电流具有另一U形走向；并且
所述第一传感器元件位于所述第一U形走向之内，并且所述第二传感器元件位于所述另一U形走向之内。
16.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其中：
所述芯片载体包括具有多个连接引线的引线框架；并且
所述第一预校准电流接头和所述第二预校准电流接头包括所述引线框架的各一个连接引线。
17.根据权利要求1或2所述的传感器装置，还包括：
封装材料，其中所述芯片载体和所述磁场传感器芯片至少部分地被所述封装材料封装。
18.一种用于校准根据权利要求1至17中任一项所述的传感器装置的方法，其中所述方法包括：
将至少一个预校准电流馈送到所述辅助结构的至少一个预校准电流接头中；
在不同电流频率下和/或在不同温度下测量由所述预校准电流感应出的至少一个预校准磁场；并且
基于所述至少一个预校准磁场的所测得的值来校准所述传感器装置。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在由封装材料封装所述芯片载体和所述磁场传感器芯片之后进行所述校准。
20.一种传感器装置，包括：
芯片载体；
磁场传感器芯片，布置在所述芯片载体上，其中所述磁场传感器芯片包括至少一个传感器元件；
封装材料，其中所述芯片载体和所述磁场传感器芯片至少部分地被所述封装材料封装；以及
电流导线，布置在所述磁场传感器芯片上，其中所述电流导线包括第一预校准电流接头和第二预校准电流接头，其中在所述传感器装置的校准中，所述电流导线的形状使得预校准电流从所述第一预校准电流接头经过所述电流导线流向所述第二预校准电流接头，并且所述预校准电流在所述传感器元件的位置上感应出预设的预校准磁场。
21.根据权利要求20所述的传感器装置，其中：
所述芯片载体包括具有从所述封装材料中突出的连接引线的引线框架；并且
所述连接引线被设计为使得通过所述连接引线将电流馈送到所述电流导线中。
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