CN112444660A - 具有传感器芯片和汇流排的传感器装置 - Google Patents

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CN112444660A CN202010861799.9A CN202010861799A CN112444660A CN 112444660 A CN112444660 A CN 112444660A CN 202010861799 A CN202010861799 A CN 202010861799A CN 112444660 A CN112444660 A CN 112444660A
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J·赫格尔
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Abstract

本申请的各实施例涉及具有传感器芯片和汇流排的传感器装置。一种传感器装置包括：介电基板；与介电基板机械连接的汇流排；形成在介电基板中的腔；以及布置在腔中的传感器芯片，其中传感器芯片被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场，其中在传感器芯片在汇流排上的正射投影中，传感器芯片与汇流排至少部分地重叠。

Description

具有传感器芯片和汇流排的传感器装置
技术领域
本公开总体上涉及传感器装置。特别地，本公开涉及具有传感器芯片和汇流排的传感器装置。
背景技术
传感器装置可以包含传感器芯片和汇流排。汇流排可以被设计为引导待测量的电流，而传感器芯片可以被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场。在这里，可以以无接触的方式进行传感器芯片与汇流排之间的测量。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，期望的是，提供良好的传感器性能以及传感器芯片与汇流排之间的可靠的绝缘。
发明内容
多个方面涉及一种传感器装置。该传感器装置包括介电基板。该传感器装置还包括与介电基板机械连接的汇流排。该传感器装置还包括形成在介电基板中的腔。该传感器装置还包括布置在腔中的传感器芯片，其中传感器芯片被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场。在传感器芯片在汇流排上的正射投影中，传感器芯片与汇流排至少部分地重叠。
多个方面涉及一种传感器装置。该传感器装置包括壳体。该传感器装置还包括布置在壳体中的汇流排。该传感器装置还包括布置在壳体中的传感器封装件，该传感器封装件包括被封装在传感器封装件中的传感器芯片，其中传感器芯片被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场。在传感器芯片在汇流排上的正射投影中，传感器芯片与汇流排至少部分地重叠。
多个方面涉及一种传感器装置。该传感器装置包括具有开口的汇流排。该传感器装置还包括传感器封装件，该传感器封装件包括封装材料和由封装材料封装的传感器芯片。该传感器芯片被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场。传感器封装件被布置在汇流排的开口之内。
多个方面涉及一种传感器装置。该传感器装置包括预封装引线框架，该预封装引线框架包括引线框架和封装材料，其中引线框架由封装材料封装，并且其中引线框架的一部分形成汇流排。该传感器装置还包括布置在汇流排上方的传感器芯片，其中传感器芯片被布置在封装材料的外部，并且其中传感器芯片被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场。在传感器芯片在汇流排上的正射投影中，传感器芯片与汇流排至少部分地重叠。预封装引线框架的封装材料被布置在汇流排与传感器芯片之间。
附图说明
在下文中根据附图进一步阐明根据本公开的传感器装置。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的横截面侧视图。
图2示意性地示出了根据本公开的传感器装置200的横截面侧视图。
图3示意性地示出了根据本公开的传感器装置300的横截面侧视图。
图4示意性地示出了根据本公开的传感器装置400的横截面侧视图。
图5示意性地示出了根据本公开的传感器装置500的横截面侧视图。
图6示意性地示出了根据本公开的传感器装置600的横截面侧视图。
图7示意性地示出了根据本公开的传感器装置700的横截面侧视图。
图8示意性地示出了根据本公开的传感器装置800的横截面侧视图。
图9示意性地示出了根据本公开的传感器装置900的横截面侧视图。
图10示意性地示出了根据本公开的传感器装置1000的横截面侧视图。
图11示意性地示出了根据本公开的传感器装置1100的横截面侧视图。
图12示意性地示出了根据本公开的传感器装置1200的横截面侧视图。
图13示意性地示出了根据本公开的传感器装置1300的横截面侧视图。
图14示意性地示出了根据本公开的传感器装置1400的横截面侧视图。
图15示意性地示出了根据本公开的传感器装置1500的透视图。
图16示意性地示出了根据本公开的传感器装置1600的透视图。
图17示意性地示出了根据本公开的传感器装置1700的横截面侧视图。
图18示意性地示出了可以被包含在根据本公开的传感器装置中的汇流排1800的俯视图。
图19示意性地示出了可以被包含在根据本公开的传感器装置中的汇流排1900的俯视图。
图20示意性地示出了可以被包含在根据本公开的传感器装置中的汇流排2000的透视图。
图21示意性地示出了可以被包含在根据本公开的传感器装置中的汇流排2100的透视图。
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的横截面侧视图。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其它传感器装置。
传感器装置100可以具有介电基板2，该介电基板2具有一个或多个介电层4A至4C。在介电层4A至4C之间可以布置一个或多个导电层6A、6B。在介电基板2中可以形成腔8。在腔8中可以布置具有一个或多个传感器元件12A、12B的传感器芯片10。传感器芯片10可以通过电连接元件14与导电层6A中的一个导电层电连接。在介电基板2中可以布置汇流排16。可以与汇流排16电连接的连接引线(Anschlussleiter)18可以从介电基板2中凸出。从介电基板2中凸出的另一连接引线20可以通过导电层6A和电连接元件14与传感器芯片10电连接。
介电基板2可以由一个或多个介电层4形成。在图1的示例中，介电基板2可以具有三个介电层4A至4C。在其它示例中，介电基板2可以是两层的、四层的、五层的，等。例如，介电基板2可以是层压材料(Laminat)或PCB(印刷电路板)基板。介电层4可以由聚合物，例如环氧树脂，丙烯酸酯或者热塑性材料或热固性材料制成。在一个示例中，介电层4可以由被填充的或未填充的预浸料制成，其中预浸料可以是纤维垫(例如，纤维玻璃或碳纤维)和树脂(例如热固性材料)的组合。预浸料可以用于制造PCB基板。在这里，可以用作介电材料的预浸料例如是：FR-2、FR-3、FR-4、FR-5、FR-6、CEM-1、CEM-2、CEM-3、CEM-4、CEM-5。
导电层6例如可以被形成为金属层，并且被布置在介电基板2的上侧和/或下侧上和/或介电层4之间。在图1的示例中，导电层6B可以形成介电基板2内的汇流排16。因此，汇流排16可以与介电基板2机械连接，并且可以不被布置在介电基板2的外部。汇流排16可以被设计为引导待测量的电流。此外，导电层6可以形成重布线(Umverdrahtung)，该重布线可以被设计为从介电基板2的外部提供传感器芯片10和汇流排16的电接触。在图1中，例如可以通过导电层6A电接触传感器芯片10。此外，导电层6可以被设计为提供布置在介电基板2中的部件与布置在介电基板2上的部件之间的重布线。例如，导电层6可以被形成为金属重布线层或导体迹线(Leiterbahnen)。例如，可以使用以下金属或其合金作为材料：铜、铝、镍、钯、银、锡、金。
布置在腔8中的传感器芯片10或者传感器元件12A、12B可以被设计为检测由流过汇流排16的电流感应出的磁场。基于所检测到的磁场或者所检测到的感应磁场的磁通密度，可以确定电流的强度。在这里，特别地，在这里，可以以电气隔离的方式或者以无接触的方式检测感应磁场。在这里，在传感器芯片10或者传感器元件12A、12B沿着y方向在汇流排16上的正射投影中，传感器芯片10或者传感器元件12A、12B与汇流排16至少部分地重叠。由传感器芯片10所检测的物理信号可以被转换成电信号以用于进一步处理，并且可以经由电连接元件14，经由导电层6A并且经由连接引线20传输到其它部件(未示出)以用于进一步的处理或评估。在图1的示例中，电连接元件14可以是导线。在其它示例中，电连接元件14可以由带(Ribbon)或夹子(Clip)形成。
在图1的示例中，示出了两个传感器元件12A、12B。在其它示例中，传感器芯片10可以只具有一个传感器元件，或者具有不止两个传感器元件。例如，传感器芯片10可以是差分磁场传感器芯片。传感器元件12A、12B可以是霍尔传感器元件、磁阻传感器元件、垂直霍尔传感器元件或磁通门传感器元件。磁阻xMR传感器元件可以被形成为AMR传感器元件、GMR传感器元件或TMR传感器元件的形式。在图1的示例中，传感器元件12A、12B可以被布置在传感器芯片10的背离汇流排16的一侧上。在另一示例中，传感器元件12A、12B可以被布置在传感器芯片10的朝向汇流排16的一侧上。
布置在介电基板2中的腔8可以被形成在介电层4A至4C中的一个或多个介电层中。在图1的示例中，除了布置在腔8中的部件之外，腔8可以是中空的，即，特别地可以通过空气填充。中空的腔8例如可以通过盖部(未示出)封闭。在另一示例中，可以在腔8中布置封装材料(未示出)，该封装材料可以至少部分地封装传感器芯片10和/或电连接元件14，以保护传感器芯片10和/或电连接元件14免受外部影响。封装材料例如可以包括以下项中的至少一项：模塑化合物(Moldverbindung)、层压材料、环氧树脂、被填充的环氧树脂、玻璃纤维填充的环氧树脂、酰亚胺、热塑性塑料、热固性聚合物、聚合物混合物、圆顶封装材料(Glob-Top-Material)。
连接引线18、20可以被设计为将传感器装置100与电路板或印刷电路板(未示出)机械连接和电连接。在图1的示例中，连接引线18、20基本上被形成为直线的，并且在基本上相同的方向上延伸。例如，连接引线18、20可以具有引脚阵列的形式。在介电基板2中，可以形成一个或多个通孔，这些通孔可以被设计为容纳连接引线18和/或连接引线20。例如，连接引线18、20可以作为引脚阵列插入到通孔中。通孔和引脚阵列的连接引线18、20可以简单且灵活地布置，从而有效地适于电路板的设计或者与电路板的设计兼容，反之亦然。在一个示例中，通孔可以是过孔。由通孔容纳的连接引线18可以与汇流排16电连接。在图1中，示例性地示出了与汇流排16电连接的四个连接引线18。容纳在通孔中的连接引线或传感器引脚20可以经由重布线层6A并且经由电连接元件14与传感器芯片10电连接。
特别地，传感器装置100可以是无芯的传感器装置，即，传感器装置100可以没有或者不使用磁场集中器(magnetischer Feldkonzentrator)，该磁场集中器用于集中由测量电流感应出的磁场。
图2至图4示意性地示出了根据本公开的传感器装置200至400的横截面侧视图。传感器装置200至400可以与图1的传感器装置100至少部分地相似，使得对于图1的说明也可以适用于图2至图4中的每个附图。
在图2的示例中，介电基板2可以是两层的，即，具有彼此叠置的两个介电基板4A、4B。汇流排16可以由介电基板2的外表面上的导电层6B形成。在图2中，汇流排16例如可以被布置在介电基板2的下侧上。在一个示例中，呈引脚阵列形式的连接引线18可以被插入到形成在汇流排16和介电基板2中的通孔中。在另一示例中，汇流排16和连接引线18可以制成一件式的金属构件。该金属构件可以被插入到介电基板2的通孔中。与图1相似地，连接引线18可以简单且灵活地布置，从而适于电路板的设计，反之亦然。
在图3的示例中，汇流排16和连接引线18特别地可以被形成为一件式的金属构件。该金属构件可以通过焊接材料22固定(例如，焊接)在介电基板2的下侧上的金属化部(Metallisierung)6B上。导电层6B可以被视为或者可以不被视为汇流排16的一部分。与图2相比，图3中的金属构件由于其较大的尺寸而具有提高的电流负载能力。
在图4的示例中，介电基板2可以是三层的，并且具有彼此叠置的三个介电层4A至4C。在这里，腔8例如可以被形成在两个上部介电层4A、4B中。在图4的示例中，腔8沿x方向在上部介电层4A中的尺寸可以大于腔8沿x方向在下部介电层4B中的尺寸。因此，汇流排16可以被布置在由介电层4A、4B形成的台阶部(Stufe)上。因此，汇流排16可以被布置在传感器芯片10或者传感器元件12A、12B正上方，即，在传感器芯片10在汇流排16上的正射投影中，传感器芯片10或者传感器元件12A、12B可以与汇流排16至少部分地重叠。在一个示例中，封装材料(未示出)可以被布置在腔8中，该封装材料可以至少部分地封装传感器芯片10和/或汇流排16。在另一示例中，腔8可以是中空的，并且通过盖部(未示出)密封。
在图4的示例中，汇流排16例如可以由插入到介电基板2中的预制的插入件形成。在这里，特别地，插入件可以一件式地制成。在图20和图21中示出并描述了可以在图4的传感器装置400中使用的汇流排的示例性透视图。与图1至图3相反地，汇流排16和连接引线20可以从介电基板2的上侧凸出。
图5示意性地示出了根据本公开的传感器装置500的横截面侧视图。以一般方式示出了传感器装置500，以便定性地描述本公开的各个方面。传感器装置500可以具有另外的方面，在图5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500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5的说明同样可以适用于本文中描述的其它传感器装置。
传感器装置500可以具有壳体24。在壳体24中，可以布置有汇流排16和传感器封装件(传感器外壳)26。传感器封装件26可以具有芯片载体34和布置在该芯片载体34上的传感器芯片10，该传感器芯片10具有一个或多个传感器元件12A、12B。传感器芯片10可以通过一个或多个电连接元件14与芯片载体34电连接。可以通过封装材料28封装传感器封装件26的所描述的部件。传感器装置500可以通过汇流排16和芯片载体34与印刷电路板(或电路板)30机械连接和电连接。印刷电路板30可以被视为或者可以不被视为传感器装置500的一部分。
壳体(或者锅状部(Topf)、坛状部(Pott)或盆状部(Wanne))24可以形成腔32，该腔32可以形成用于汇流排16和传感器封装件26的容器。壳体24可以朝向一侧敞开，并且在壳体的侧壁上具有开口，汇流排16和芯片载体34可以延伸穿过该开口。在图5中，壳体24的开口朝向印刷电路板30。在一个示例中，壳体24可以由电绝缘的材料制成，例如由塑料、陶瓷、玻璃中的至少一种材料制成。在另一示例中，壳体24可以由导电材料制成，例如由金属或金属合金制成。除了作为用于汇流排16和传感器封装件26的容器的功能之外，壳体24还可以提供附加的功能，例如电屏蔽功能和/或散热功能。
在一个示例中，腔32可以通过盖部(未示出)密封，其中汇流排16和传感器封装件26可以被布置在由壳体24和盖部形成的腔32中。在另一示例中，在壳体24或者腔32中可以布置封装材料(未示出)，其中汇流排16和传感器封装件26可以由封装材料封装。例如，封装材料可以包括以下项中的至少一项：模塑化合物、层压材料、环氧树脂、被填充的环氧树脂、玻璃纤维填充的环氧树脂、酰亚胺、热塑性塑料、热固性聚合物、聚合物混合物、圆顶封装材料。除了腔32的一侧的开口之外，壳体24可以相对于初始为液态的封装材料而言是足够密封的。
汇流排16可以被设计为引导待测量的电流。汇流排16可以由金属和/或金属合金(例如，铜、铜合金)制成，并且特别地被形成为一件式的。汇流排16可以穿过壳体24中的开口延伸到腔32中，并且被布置在传感器芯片10上方。在图5的示例中，开口被形成在壳体24的左侧壁中。在图5的示例中，汇流排16的位于壳体24外部的区段可以向下弯曲，以便与布置在传感器装置500下方的印刷电路板30机械连接和电连接。在图5的侧视图中，由于所选择的视角，仅示出了汇流排16与印刷电路板30的一个接触部。汇流排16还可以在其它部位处接触印刷电路板30。例如，在第一接触部位处，可以将测量电流从印刷电路板30馈送到汇流排16中，并且在第二接触部位处，可以将流过汇流排16的测量电流从汇流排16输出到印刷电路板30。在图18至图21中示出并描述了示例性的汇流排。
传感器封装件26可以被固定在壳体24的底面上。传感器封装件26可以是任意封装类型，例如SO(小外形，Small Outline)传感器封装件。芯片载体34例如可以被实施为引线框架(Leadframe)，该引线框架可以具有一个或多个裸片焊盘36以及一个或多个连接引线(Leads)38。在图5中，为了简单起见，芯片载体34连续地并且作为单独的部件被示出。然而，多个连接引线38中的一个或至少一个连接引线可以与裸片焊盘36机械地且电地分离。例如，引线框架可以完全由金属和/或金属合金制成，特别是由铜、铜合金、镍、铁镍合金、铝、铝合金、钢、不锈钢制成。
连接引线38可以从传感器封装件26的封装材料28中凸出，并且延伸穿过壳体24的开口。在图5的示例中，开口可以被形成在壳体24的侧壁中。连接引线38的布置在壳体24外部的区段可以向下弯曲，以便与布置在传感器装置500下方的印刷电路板30机械连接和电连接。因此，传感器装置500可以被设计为经由汇流排16并且经由一个或多个连接引线38与印刷电路板30连接。传感器芯片10可以经由电连接元件14与连接引线38电连接，使得可以从传感器封装件26的封装材料28的外部并且从壳体24的外部电接触传感器芯片10。
传感器芯片10可以被布置在裸片焊盘36上方，使得在传感器芯片10或者传感器元件12A、12B沿y方向在汇流排16上的正射投影中，传感器芯片10或者传感器元件12A、12B与汇流排16至少部分地重叠。通过传感器芯片10和汇流排16在壳体24内的这种相对布置，传感器元件12A、12B可以精确地且以无接触的方式被放置在由流过电流导体16的测量电流产生的磁场中。在图5中，通过虚线示出了汇流排16的布置在传感器芯片10正上方的区域。特别地，汇流排16在该区域中被结构化为或被成型为使得由测量电流感应出适合用于检测的磁场。在图18至图21中示出并描述了结构化的汇流排的示例。
传感器封装件26的封装材料28例如可以包括以下项中的至少一项：模塑化合物、层压材料、环氧树脂、被填充的环氧树脂、玻璃纤维填充的环氧树脂、酰亚胺、热塑性塑料、热固性聚合物、聚合物混合物、圆顶封装材料。传感器封装件26的封装材料28和布置在壳体24中的另一封装材料可以是相同的或者彼此不同的。
特别地，传感器装置500可以是无芯的传感器装置，即，传感器装置500可以没有或者不使用磁场集中器，该磁场集中器用于集中由测量电流感应出的磁场。
图6至图12示意性地示出了根据本公开的传感器装置600至1200的横截面侧视图。传感器装置600至1200可以与图5的传感器装置500至少部分地相似，使得对于图5的说明也可以适用于图6至图12中的每个附图。
在图6的示例中，汇流排16可以形成壳体24的侧壁。在这里，汇流排16可以至少部分地嵌入壳体24的材料中。在图6中，汇流排16可以示例性地形成壳体24的底面的区段。因此，壳体24的底面可以由汇流排16的材料形成，并且可以由壳体24的材料本身形成。底面的由壳体24形成的区段在y方向上的厚度可以大于底面的由汇流排16形成的区段。通过这种方式，可以在汇流排16与壳体24之间提供台阶部，使得传感器封装件26可以被布置在壳体24的特别是电绝缘的材料上。在图6的示例中，壳体24的开口可以背离印刷电路板30。与图5类似地，由壳体24形成的腔32可以通过盖部(未示出)封闭，或者封装材料(未示出)可以被布置在壳体24中并且封装汇流排16和/或传感器封装件26。在这里，封装材料尤其可以被布置在汇流排16与传感器封装件26之间。
图7的传感器装置700可以与图6的传感器装置600至少部分地相似。与图6类似地，汇流排16可以嵌入壳体24的底面中，并且传感器芯片10的传感器元件12A、12B可以朝向汇流排16。与图6相反地，壳体24的开口可以朝向印刷电路板30。
与上述示例类似地，在图8的示例中，连接引线38延伸穿过壳体24的侧壁。与上述示例相反地，与印刷电路板30连接的汇流排16可以通过壳体24的朝向印刷电路板30的开口从下方伸入到壳体24中。在这里，汇流排16并不一定必须接触壳体24。此外，汇流排16可以接触或者可以不接触传感器封装件26的封装材料28。在壳体24中，可以布置另一封装材料(未示出)，该另一封装材料可以封装汇流排16和传感器封装件26。通过封装材料，可以提供在汇流排16、传感器封装件26和壳体24之间的机械连接，这在图8的定性的示例中为了简单起见而未示出。
在图9的示例中，在x方向上，壳体24的右侧壁比壳体24的左侧壁厚，例如以便机械地稳定传感器装置900的右侧。从右侧壁中凸出的连接引线38可以具有翼形(gull wing)的形状，并且通过焊接材料40焊接到印刷电路板30的电接触部或导体迹线上。通过类似的方式，汇流排16可以通过焊接材料40焊接到印刷电路板30的电接触部或导体迹线上。因此，传感器装置900可以通过汇流排16和连接引线38与印刷电路板30机械连接和电连接。从与印刷电路板30的接触部开始，汇流排16可以向上穿过壳体24的底面中的开口插入到腔32中。在传感器芯片10或者传感器元件12A、12B沿y方向在汇流排16上的正射投影中，传感器芯片10或者传感器元件12A、12B可以与汇流排16至少部分地重叠。传感器芯片10可以通过封装材料封装，在图9中为了简单起见而未示出该封装材料。
图10的传感器装置1000可以与图9的传感器装置900至少部分地相似。与图9相反地，在图10中，汇流排16可以延伸穿过壳体24的侧壁。汇流排16的布置在壳体24外部的区段可以与印刷电路板30机械连接和电连接。汇流排16的在壳体24内延伸的区段可以被放置在传感器芯片10正上方，使得在沿y方向的正射投影中，传感器元件12A、12B与汇流排16至少部分地重叠。汇流排16可以基本上直角地弯曲，使得传感器装置100可以通过汇流排16和连接引线38装配到印刷电路板30上。
图11的传感器装置1100可以与图8的传感器装置800至少部分地相似。与图8相反地，汇流排16在(负的)y方向上进一步伸入到壳体24中，使得汇流排16的一部分可以被布置在传感器封装件26的上侧与壳体24的底面之间。在这里，特别地，传感器芯片10的传感器元件12A、12B可以朝向汇流排16的该上部区段。
图12的传感器装置1200可以与图11的传感器装置1100至少部分地相似。与图11相反地，传感器装置1200附加地具有布置在传感器芯片10或传感器封装件26与汇流排16之间的电介质56。在图12的侧视图中，汇流排16的一部分可以在电介质56后方延伸，并且被电介质56遮挡。在y方向上观察，电介质56的轮廓可以具有任意形状，例如圆形、卵形、椭圆形、正方形、矩形、多边形。例如，电介质56可以分别包括以下材料中的一种材料或者由以下材料中的一种材料制成：陶瓷、玻璃、硅酮基材料、聚合物基材料。在一个特定的示例中，电介质56可以被形成为由电介质材料制成的小板
Figure BDA0002648385550000131
的形式。
图13示意性地示出了根据本公开的传感器装置1300的横截面侧视图。以一般方式示出了传感器装置1300，以便定性地描述本公开的各个方面。传感器装置1300可以具有另外的方面，在图13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1300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13的说明同样可以适用于本文中描述的其它传感器装置。
传感器装置1300可以具有带有开口42的汇流排16。传感器封装件26可以被布置在开口42内。传感器封装件26可以具有芯片载体34，该芯片载体34具有一个或多个裸片焊盘36以及一个或多个连接引线38。在图13中，为了简单起见，芯片载体34连续地并且作为单独的部件被示出。然而，多个连接引线38中的一个或至少一个连接引线可以与裸片焊盘36机械地且电地分离。在裸片焊盘36上可以布置具有一个或多个传感器元件12A、12B的传感器芯片10。传感器芯片10可以经由一个或多个电连接元件14与连接引线38电连接。传感器封装件26的所描述的部件可以由封装材料28封装。传感器装置1300可以经由汇流排16和连接引线38与印刷电路板30机械连接和电连接。印刷电路板30可以被视为或者可以不被视为传感器装置1300的一部分。
汇流排16可以被设计为引导待测量的电流。汇流排16可以由金属和/或金属合金(例如，铜、铜合金)制成，并且特别是被形成为一件式的。传感器封装件26可以被布置在开口42中，使得在传感器芯片10或者传感器元件12A、12B沿y方向在汇流排16上的正射投影中，传感器芯片10或者传感器元件12A、12B与汇流排16至少部分地重叠。通过传感器芯片10在汇流排16的开口42内的这种相对布置，传感器元件12A、12B可以精确地且以无接触的方式被放置在由流过电流导体16的测量电流产生的磁场中。
传感器封装件26的封装材料28可以被成型为使得传感器封装件26可以被锁定在汇流排16的开口42中。在图13的示例中，封装材料28在其上侧和其下侧上分别具有第一锁定结构44和第二锁定结构46。第一锁定结构44例如可以具有倒钩的形状，该倒钩例如可以使用在膨胀螺栓中。第一锁定结构44可以相对于(正的)x方向锁定传感器封装件26。也就是说，如果第一锁定结构44接触汇流排16，则传感器封装件26不再可以在(正的)x方向上运动，因为第一锁定结构44可以阻止这种运动。在一个示例中，第一锁定结构44可以沿着开口42的整个周缘延伸。在另外的示例中，第一锁定结构44沿着开口42的周缘可以只具有一个区段或者具有多个彼此分离的区段。在图13的侧视图中，第二锁定结构46例如可以具有基本上矩形的形状。此外，备选地，第二锁定结构46可以与第一锁定结构44相似地被形成为倒钩的形式。第二锁定结构46可以阻止传感器封装件26在(负的)x方向上的运动，并且以这种方式锁定传感器封装件26。
锁定结构44、46中的一个或多个锁定结构可以由封装材料28形成，并且与封装材料一件式地形成。此外，备选地或附加地，锁定结构44、46中的一个或多个锁定结构可以被固定在封装材料28上，并且可以由不同于封装材料28的另一材料制成。在一个示例中，锁定结构44、46中的一个或多个锁定结构被形成为基本上刚性的或者非弹性的或者无法可逆地变形。在另一示例中，锁定结构44、46中的一个或多个锁定结构(特别是在y方向上)能够弹性地或者可逆地变形。在这里，弹性程度被选择为使得锁定结构44、46(特别是在y方向上)上可以被压缩，使得可以松开传感器封装件26的锁定，并且可以将传感器封装件26从开口42中取出。
特别地，传感器装置1300可以是无芯的传感器装置，即，传感器装置1300可以没有或者不使用磁场集中器，该磁场集中器用于集中由测量电流感应出的磁场。
图14的传感器装置1400可以与图13的传感器装置1300至少部分地相似。在图14中，未明确地示出传感器封装件26的可能的锁定结构。与图13相反地，图14的传感器装置1400可以具有另一封装材料48，该另一封装材料可以至少部分地封装汇流排16和传感器封装件26。
图15示意性地示出了根据本公开的传感器装置1500的透视图。传感器装置1500例如可以与图14的传感器装置1400相似。汇流排16的开口42可以完全由汇流排16限定。在图15的示例中，开口42可以具有矩形的形状。在另外的示例中，开口42可以具有另一形状，例如卵形、椭圆形、圆形、正方形、多边形。汇流排16可以具有另外的变形或结构，在图15中为了简单起见并未示出这些另外的变形或结构。例如，汇流排可以具有在图18和图19中示出并描述的变形。
图16示意性地示出了根据本公开的传感器装置1600的透视图。与图15相反地，在图16的示例中，汇流排16不完全由汇流排16限定，并且例如具有在三个侧受限的矩形凹部的形状。
图17示意性地示出了根据本公开的传感器装置1700的横截面侧视图。以一般方式示出了传感器装置1700，以便定性地描述本公开的各个方面。传感器装置1700可以具有另外的方面，在图17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1700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17的说明同样可以适用于本文中描述的其它传感器装置。
传感器装置1700可以具有预封装的(“pre-molded”)引线框架50。预封装引线框架50可以具有带有第一部分16和第二部分18的引线框架。该引线框架可以由封装材料52封装。在引线框架的第一部分16上方可以布置具有一个或多个传感器元件12的传感器芯片10。传感器芯片10可以经由电连接元件14与引线框架的第二部分18电连接。
引线框架可以由导电材料制成。例如，引线框架可以完全由金属和/或金属合金制成，特别是由铜、铜合金、镍、铁镍合金、铝、铝合金、钢、不锈钢制成。引线框架的第一部分16可以形成汇流排16，该汇流排可以被设计为引导待测量的电流。第一部分或者汇流排16可以特别是一件式地形成。引线框架的第二部分18可以形成连接引线18。在图17的示例中，仅示出了一个连接引线18。在另外的示例中，引线框架可以具有任意数量的另外的连接引线18。连接引线18在其上侧上未被封装材料52覆盖，使得电连接元件14在连接引线18的暴露的上侧上机械地且电地接触连接引线18。汇流排16的厚度d1可以大于连接引线18的厚度d2。例如，引线框架可以是双规引线框架(Dual Gauge Leiterrahmen)。
传感器芯片10或者传感器元件12可以被设计为检测由流过汇流排16的电流感应出的磁场。在图17的示例中，传感器元件12可以被布置在传感器芯片10的远离汇流排16的一侧上。特别地，传感器芯片10可以被布置在预封装引线框架50的封装材料52的外部。特别地，封装材料52可以被布置在汇流排16与传感器芯片10之间，并且使这两个部件彼此电气隔离。传感器芯片10可以被布置在汇流排16上方，使得在传感器芯片10或者传感器元件12沿y方向在汇流排16上的正射投影中，传感器芯片10或者传感器元件12与汇流排16至少部分地重叠。通过传感器芯片10和汇流排16的这种相对布置，传感器元件12可以精确地且以无接触的方式被放置在由流过电流导体16的测量电流产生的磁场中。
传感器装置1700可以具有一件式形成的另一封装材料(未示出)，通过该另一封装材料尤其可以封装预封装引线框架50和传感器芯片10。在这里，特别地，连接引线18的一部分和汇流排16的一部分保持至少部分地未被该另一封装材料覆盖，使得可以从该另一封装材料外部电接触传感器芯片10和汇流排16。
图18和图19示意性地示出了汇流排1800和1900的俯视图，该汇流排1800和1900可以被包含在以上所描述的根据本公开的传感器装置中。
图18示出了汇流排1800和布置在该汇流排上方的传感器芯片10，该传感器芯片10具有两个传感器元件12A、12B。传感器芯片10特别地可以是差分传感器芯片，并且传感器元件12A、12B特别地可以是霍尔传感器元件。图18的汇流排1800可以具有两个切口(Einkerbungen)54A、54B，使得在图18的俯视图中，汇流排1800基本上形成S形。因此，例如从左向右流过汇流排1800的测量电流同样可以具有基本上S形的走向，并且在这里，该测量电流逆时针地环绕左侧的传感器元件12A并且顺时针地环绕右侧的传感器元件12B。通过测量电流的这种走向，测量电流可以在传感器元件12A、12B的位置处产生具有相反方向的差分磁场，基于该差分磁场可以确定测量电流。在图18的俯视图中，汇流排1800(或者测量电流的电流走向)可以分别与传感器元件12A、12B(至少部分地)无重叠。通过这种方式可以确保，在传感器元件12A、12B的位置处感应出的磁场具有垂直于相应的霍尔传感器元件的分量。在一个示例中，汇流排1800可以分别与传感器元件12A、12B完全无重叠。在另一示例中，汇流排1800可以分别与传感器元件12A、12B小部分地重叠。在这里，汇流排1800与传感器元件12A、12B可以至少80％或至少85％或至少90％或至少95％地无重叠。
图19示出了汇流排1900和布置在汇流排上方的传感器芯片10，该传感器芯片10具有两个传感器元件12A、12B。传感器芯片10特别地可以是差分传感器芯片，并且传感器元件12A、12B特别地可以是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。例如，传感器元件12A、12B可以是磁阻xMR传感器元件，特别是AMR传感器元件、GMR传感器元件或TMR传感器元件。图19的汇流排1900可以具有三个切口54A至54C，使得在图19的俯视图中，汇流排1900和测量电流走向可以基本上形成蛇形。由于图19的所提及的传感器元件类型可以特别地相对于“平面内(In-Plane)”磁场分量是灵敏的，因此传感器元件12A、12B可以与汇流排1900或测量电流走向对准。换句话说，传感器元件12A、12B可以被布置在汇流排1900的走向或测量电流的走向的正上方。也就是说，在图19的俯视图中，汇流排1900可以分别与传感器元件12A、12B(特别是完全地)重叠。
图20和21示意性地示出了汇流排2000和2100的透视图，该汇流排2000和2100可以被包含在以上所描述的根据本公开的传感器装置中。例如，汇流排2000和2100可以被插入到结合图4示出并描述的基板中。汇流排2000和2100可以分别具有基本上竖直的两个区段，这两个区段可以提供用于测量电流的输入部和输出部。在两个竖直的区段之间，可以布置基本上水平的区段，该区段例如可以被形成为U型的(参见图20)或曲折形的或蛇形的(参见图21)。在另外的示例中，汇流排2000和2100的水平区段可以具有在图18和图19中示出并讨论的形状。
示例
在下文中借助示例解释传感器装置。
示例1是一种传感器装置，包括：介电基板；与介电基板机械连接的汇流排；形成在介电基板中的腔；以及布置在腔中的传感器芯片，其中传感器芯片被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场，其中在传感器芯片在汇流排上的正射投影中，传感器芯片与汇流排至少部分地重叠。
示例2是根据示例1的传感器装置，其中汇流排由介电基板内的电重布线层形成。
示例3是根据示例1或2的传感器装置，其中汇流排由插入到介电基板中的预制的插入件形成。
示例4是根据上述示例中任一个的传感器装置，其中汇流排由介电基板的外表面上的导电层形成。
示例5是根据上述示例中任一个的传感器装置，其中与传感器芯片的电连接由介电基板中的金属重布线层形成。
示例6是根据上述示例中任一个的传感器装置，还包括：形成在介电基板中的至少一个通孔，这些通孔被设计为容纳至少一个连接引线，其中被容纳的至少一个连接引线与汇流排或传感器芯片中的至少一个电连接。
示例7是根据上述示例中任一个的传感器装置，还包括：布置在腔中的封装材料，其中传感器芯片由封装材料封装。
示例8是一种传感器装置，其包括：壳体；布置在壳体中的汇流排；以及布置在壳体中的传感器封装件，该传感器封装件包括被封装在传感器封装件中的传感器芯片，其中传感器芯片被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场，其中在传感器芯片在汇流排上的正射投影中，传感器芯片与汇流排至少部分地重叠。
示例9是根据示例8的传感器装置，还包括：布置在壳体中的封装材料，其中汇流排和传感器封装件由该封装材料封装。
示例10是根据示例8的传感器装置，还包括：盖部，其中壳体和盖部形成空穴，其中汇流排和传感器封装件被布置在空穴中。
示例11是根据示例8至10中任一个的传感器装置，还包括：与传感器芯片电连接的连接引线，其中连接引线和汇流排从壳体中凸出，其中传感器装置被设计为经由连接引线从壳体中凸出的部分和汇流排从壳体中凸出的部分与电路板连接。
示例12是根据示例8至11中任一个的传感器装置，其中汇流排形成壳体的侧壁。
示例13是根据示例8至12中任一个的传感器装置，其中传感器装置没有磁场集中器。
示例14是一种传感器装置，包括：具有开口的汇流排；以及传感器封装件，该传感器封装件包括封装材料和由封装材料封装的传感器芯片，其中传感器芯片被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场，并且其中传感器封装件被布置在汇流排的开口内。
示例15是根据示例14的传感器装置，其中封装材料被成型为使得传感器封装件被锁定在汇流排的开口中。
示例16是根据示例14或15的传感器装置，其中封装材料包括至少一个倒钩，其中传感器封装件通过倒钩被锁定在汇流排的开口中。
示例17是根据示例14至16中任一个的传感器装置，还包括：另一封装材料，其中汇流排和传感器封装件由该另一封装材料封装。
示例18是一种传感器装置，包括：预封装引线框架，该预封装引线框架包括引线框架和封装材料，其中引线框架由封装材料封装，并且其中引线框架的一部分形成汇流排；以及布置在汇流排上方的传感器芯片，其中传感器芯片被布置在封装材料的外部，并且其中传感器芯片被设计为检测由流过汇流排的电流感应出的磁场，其中在传感器芯片在汇流排上的正射投影中，传感器芯片与汇流排至少部分地重叠，并且其中预封装引线框架的封装材料被布置在汇流排与传感器芯片之间。
示例19是根据示例18的传感器装置，其中引线框架的另一部分形成由所述封装材料至少部分地暴露出的连接引线，其中传感器芯片与连接引线电连接。
示例20是根据示例18或19的传感器装置，还包括：一件式形成的另一封装材料，其中预封装引线框架和传感器芯片由该另一封装材料封装。
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而言显而易见的是，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定。

Claims (20)

1.一种传感器装置，包括：
介电基板；
汇流排，与所述介电基板机械连接；
腔，被形成在所述介电基板中；以及
传感器芯片，被布置在所述腔中，其中所述传感器芯片被设计为检测由流过所述汇流排的电流感应出的磁场，
其中在所述传感器芯片在所述汇流排上的正射投影中，所述传感器芯片与所述汇流排至少部分地重叠。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述汇流排由所述介电基板内的电重布线层形成。
3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其中所述汇流排由插入到所述介电基板中的预制的插入件形成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中所述汇流排由所述介电基板的外表面上的导电层形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，其中与所述传感器芯片的电连接由所述介电基板中的金属重布线层形成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，还包括：
至少一个通孔，被形成在所述介电基板中，所述至少一个通孔被设计为容纳至少一个连接引线，其中被容纳的所述至少一个连接引线与所述汇流排或所述传感器芯片中的至少一个电连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置，还包括：
封装材料，被布置在所述腔中，其中所述传感器芯片由所述封装材料封装。
8.一种传感器装置，包括：
壳体；
汇流排，被布置在所述壳体中；以及
传感器封装件，被布置在所述壳体中，所述传感器封装件包括被封装在所述传感器封装件中的传感器芯片，其中所述传感器芯片被设计为检测由流过所述汇流排的电流感应出的磁场，
其中在所述传感器芯片在所述汇流排上的正射投影中，所述传感器芯片与所述汇流排至少部分地重叠。
9.根据权利要求8所述的传感器装置，还包括：
封装材料，被布置在所述壳体中，其中所述汇流排和所述传感器封装件由所述封装材料封装。
10.根据权利要求8所述的传感器装置，还包括：
盖部，其中所述壳体和所述盖部形成空穴，其中所述汇流排和所述传感器封装件被布置在所述空穴中。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的传感器装置，还包括：
连接引线，与所述传感器芯片电连接，
其中所述连接引线和所述汇流排从所述壳体中凸出，
其中所述传感器装置被设计为经由所述连接引线从所述壳体中凸出的部分和所述汇流排从所述壳体中凸出的部分与电路板连接。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的传感器装置，其中所述汇流排形成所述壳体的侧壁。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的传感器装置，其中所述传感器装置没有磁场集中器。
14.一种传感器装置，包括：
具有开口的汇流排；以及
传感器封装件，包括封装材料和由所述封装材料封装的传感器芯片，
其中所述传感器芯片被设计为检测由流过所述汇流排的电流感应出的磁场，并且
其中所述传感器封装件被布置在所述汇流排的所述开口内。
15.根据权利要求14所述的传感器装置，其中所述封装材料被成型为使得所述传感器封装件被锁定在所述汇流排的所述开口中。
16.根据权利要求14或15所述的传感器装置，其中所述封装材料包括至少一个倒钩，其中所述传感器封装件通过所述倒钩被锁定在所述汇流排的所述开口中。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的传感器装置，还包括：
另一封装材料，其中所述汇流排和所述传感器封装件由所述另一封装材料封装。
18.一种传感器装置，包括：
预封装引线框架，包括引线框架和封装材料，其中所述引线框架由所述封装材料封装，并且其中所述引线框架的一部分形成汇流排；以及
传感器芯片，被布置在所述汇流排上方，其中所述传感器芯片被布置在所述封装材料的外部，并且其中所述传感器芯片被设计为检测由流过所述汇流排的电流感应出的磁场，
其中在所述传感器芯片在所述汇流排上的正射投影中，所述传感器芯片与所述汇流排至少部分地重叠，并且
其中所述预封装引线框架的所述封装材料被布置在所述汇流排与所述传感器芯片之间。
19.根据权利要求18所述的传感器装置，其中所述引线框架的另一部分形成由所述封装材料至少部分地暴露出的连接引线，其中所述传感器芯片与所述连接引线电连接。
20.根据权利要求18或19所述的传感器装置，还包括：
一件式形成的另一封装材料，其中所述预封装引线框架和所述传感器芯片由所述另一封装材料封装。
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