CN113008121A - 感应式角度和/或位置传感器 - Google Patents

感应式角度和/或位置传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN113008121A
CN113008121A CN202011502866.4A CN202011502866A CN113008121A CN 113008121 A CN113008121 A CN 113008121A CN 202011502866 A CN202011502866 A CN 202011502866A CN 113008121 A CN113008121 A CN 113008121A
Authority
CN
China
Prior art keywords
housing
designed
metallization layers
chip
inductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011502866.4A
Other languages
English (en)
Inventor
U·奥塞勒克纳
T·米勒
H·托伊斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of CN113008121A publication Critical patent/CN113008121A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2053Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by a movable non-ferromagnetic conductive element
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

本公开涉及一种感应式角度和/或位置传感器,具有第一传感器部件和相对于其可运动的第二传感器部件,其中第一传感器部件具有励磁线圈(111)和带有两个或更多单独的接收线圈的接收线圈装置,并且其中第二传感器部件具有感应靶标。第一传感器部件具有带有集成电路的半导体芯片。传感器具有壳体,其中布置有半导体芯片。接收线圈装置的各个接收线圈设计在至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中,该金属层布置在壳体内部和/或在外部布置在壳体的外表面上。

Description

感应式角度和/或位置传感器
技术领域
本发明涉及一种感应式角度和/或位置传感器。一些实施例涉及一种感应式角度和/或位置传感器,其具有励磁线圈、感应靶标和接收线圈装置以及壳体,其中在壳体中布置有半导体芯片,并且其中接收线圈装置布置在壳体的内部或者在外部布置在壳体的外表面上。
背景技术
位置传感器用于确定两个可运动部件之间的位置。可以相对或绝对地测量位置。可以相对运动的两个部件可以例如施加线性运动。例如,可以设想确定滑轨在轨道中的位置。在确定位置时也可以考虑弯曲的运动轨迹。
与之相反,角度传感器主要用于旋转运动,以便确定两个彼此相对旋转的部件(例如转子和定子)之间的位置。这种角度传感器例如用于确定转向角或用于确定马达轴等的位置。
也可以考虑两个可运动部件之间的平移和旋转运动的组合,其中可以确定两个部件彼此的绝对或相对位置。
对于确定两个部件之间的位置或角度,存在不同的方法和装置。这里介绍的概念涉及感应式角度和/或位置测量技术领域的传感器。
在此,励磁线圈布置在第一传感器部件上,例如在定子上。励磁线圈被利用交流电流激励,并且然后产生相应的感应场或磁场。第二传感器部件(例如转子)可相对于第一传感器部件平移和/或旋转地运动。在第二传感器部件上设置有所谓的感应靶标。该感应靶标接收由励磁线圈产生的感应场或磁场。感应靶标是导电的,从而响应于接收到的感应场或磁场在感应靶标中形成感应电流。该感应的感应电流又在靶标中引起相应的感应场或磁场。第一传感器部件(例如定子)具有接收线圈,该接收线圈接收由靶标产生的感应场或磁场,并且响应于此产生感应信号,例如相应的感应电流或感应电压。该感应信号的信号强度主要取决于两个传感器部件相对于彼此的位置,并因此根据两个传感器部件之间相对于彼此的位置而变化。因此,基于对在接收线圈中感应的感应信号的信号强度的评估,可以确定两个传感器部件相对于彼此的位置。
因此,该感应式传感器原理不同于传统的磁场传感器,后者测量磁场的、特别是永磁场的磁场强度。磁场强度根据两个传感器部件相对于彼此的位置而变化。另一个区别例如在于材料的选择。对于磁场传感器使用铁磁材料,但是对于感应式传感器也能使用具有导电性的非铁磁材料(例如铝)。
磁场传感器的制造尺寸非常小。然而,磁场传感器容易受到外部干扰的影响,外部干扰尤其可能由于铁磁材料的存在而引起。因此,在具有许多磁性组件的环境中,磁场传感器的可靠性可能会部分地发生很大变化。
相反,感应式角度和/或位置传感器对铁磁材料不敏感。与上述磁场传感器的应用领域相比,感应式传感器的应用领域因此得到了显著扩展。另外,感应式传感器基本上不受诸如灰尘、污垢或液体之类的外部影响。
取决于:感应式传感器的灵敏度应如何、或感应式传感器的期望测量距离有多大,在相应线圈中感应出部分高电流。为了确保感应式传感器具有理想的高灵敏度,在此损耗和寄生电感应保持尽可能低。因此,应针对部分高电流来设计相应线圈的线匝尺寸。因此,线圈通常以结构化的印制导线的形式生产在印刷电路板上,即所谓的PCB(PCB:PrintedCircuit Board)上。在PCB上,与结构化的印制导线线圈横向相邻地附加布置有芯片封装件,该芯片封装件具有用于操作PCB上的感应式传感器的相应电路。根据需要,感应式传感器应尽可能小。但是,在PCB上结构化的印制导线线圈及与其相邻定位的芯片壳体都需要一定的最小安装面积。另外,在PCB上最小可实现的印制导线厚度也是传感器小型化程度的一个附加限制因素。
因此,期望提供一种感应式角度和/或位置传感器,其具有尽可能小的尺寸并且同时对在接收线圈装置中感应的感应信号的变化具有高灵敏度。
发明内容
因此,提出了一种根据本发明的感应式角度和/或位置传感器。该感应式角度和/或位置传感器的实施方式和其他有利方面在以下内容中给出。
本文所述的创新性感应式角度和/或位置传感器可以具有第一传感器部件和相对于其可运动的第二传感器部件。第一传感器部件可以具有励磁线圈和具有两个或更多单独的接收线圈的接收线圈装置,并且第二传感器部件可以具有感应靶标。励磁线圈可以用交流电流励磁,以便在感应靶标中感应出感应电流。感应靶标可以被设计为响应于感应电流而产生磁场,该磁场又在接收线圈装置中产生感应信号。第一传感器部件可以具有带有集成电路的半导体芯片,该集成电路设计为基于感应信号确定第二传感器部件相对于第一传感器部件的位置。感应式角度和/或位置传感器还可以具有壳体,在该壳体中布置有半导体芯片。根据在此描述的创新概念,接收线圈装置的单独的接收线圈可以设计在至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中。可替代地或附加地,励磁线圈可以设计在至少一个结构化金属化层中。在此相应的金属化层可以布置在壳体的内部,或在外部布置在壳体的外表面上。因此,本发明可以在共同的壳体内或之上将半导体芯片与接收线圈和/或励磁线圈集成在一起。
附图说明
一些实施例在附图中作为示例示出并且在下面进行解释。在此:
图1A根据一个实施例示出了感应式角度和/或位置传感器的示意性透视图,
图1B根据一个实施例示出了感应式角度和/或位置传感器的示意性透视图,
图2A根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的封装件的示意性截面图,该接收线圈装置设计在芯片金属化部中,
图2B根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的封装件的示意性截面图,该接收线圈装置设计在芯片内部的重新布线部中,
图2C根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的封装件的示意性截面图,该接收线圈装置设计在芯片外部的重新布线部中,
图3A根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的封装件的示意性截面图,该接收线圈装置设计在eWLB封装件的扇入区域和/或扇出区域中的重新布线部中,
图3B根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的封装件的示意性截面图,该接收线圈装置设计在芯片内部的重新布线部中,并且具有附加的垂直镀通孔,
图3C根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的封装件的示意性截面图,该接收线圈装置设计在封装件外侧上的背侧重新布线部中,
图4根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的引线键合封装件的示意性截面图,该接收线圈装置设计在封装件外侧上的金属化部中,
图5A至图5D根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的不同封装件类型的示意性截面图,该接收线圈装置布置在相应封装件的内部或外侧上,
图6根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的封装件的示意图,其中接收线圈装置的第一接收线圈设计在封装件外侧上的金属化部中,并且接收线圈装置的第二接收线圈设计在封装件内部的金属化部中,
图7A根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的封装件的示意性截面图,该封装件布置在电路板上,
图7B根据一个可考虑的实施例示出了具有接收线圈装置的封装件的示意性截面图,该封装件被实施为不具有电路板,
图8根据一个可考虑的实施例示出了两个半导体芯片的示意性截面图,所述两个半导体芯片集成在电路板中并且具有接收线圈装置,该接收线圈装置设计在电路板表面上的金属化部中,
图9根据一个可考虑的实施例示出了用于图解说明用于制造壳封的感应式角度和/或位置传感器的方法的示意性框图。
具体实施方式
在下文中,参考附图更详细地描述实施例,具有相同或相似功能的元件被提供有相同的附图标记。
在方框图中示出的并且参照该方框图说明的方法步骤也可以按照与所示或所描述的顺序不同的顺序来进行。另外,与装置的特定特征有关的方法步骤可以与装置的该相同特征互换,这也可以相反地应用。
图1A示出了根据本文所述的创新概念的感应式角度和/或位置传感器100的非限制性实施例。
感应式角度和/或位置传感器100可以具有第一传感器部件110和相对于其可运动的第二传感器部件120。这两个传感器部件110,120可以例如以平移方式(由箭头131,132指示)或以旋转方式(由箭头133指示)相对于彼此运动。
第一传感器部件110可以具有励磁线圈111和接收线圈装置112。接收线圈装置112可以具有两个或更多单独的接收线圈112A,112B。
第二传感器部件120可以具有感应靶标121。感应靶标121可以设计成线圈或者例如设计成实心的金属板件。
励磁线圈111可以用交流电流I1励磁,以便在感应靶标121中感应出感应电流。感应靶标121可以被设计为响应于感应电流而产生磁场,该磁场又在接收线圈装置112中产生感应信号S1
此外,第一传感器部件110可以具有带有集成电路的半导体芯片113,该半导体芯片设计用于基于感应信号S1确定第二传感器部件120相对于第一传感器部件110的位置。集成电路可以例如具有ASIC(专用集成电路)。
感应式角度和/或位置传感器100还可以具有壳体114,在该壳体中布置有半导体芯片113。壳体114包括容纳在其中的芯片113也可以被称为芯片封装件130。
根据本文所述的创新概念,接收线圈装置112的这些单独的接收线圈112A,112B可以设计在至少两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B中(参见图2A及后续图),这些结构化金属化层可以布置在壳体114的内部和/或在外部位于壳体114的外表面上。该至少两个结构化金属化层200A,200B可以垂直和/或横向地彼此间隔开。
可替代地或附加地,励磁线圈111可以设计在至少一个结构化金属化层200C中(参见图2A及后续图),这些结构化金属化层可以布置在壳体114的内部和/或在外部位于壳体114的外表面上。
励磁线圈111以及接收线圈装置112,或者接收线圈装置112的单独的接收线圈112A,112B都可以优选地使用薄膜技术来制造。例如,为了产生接收线圈112A,112B的目的,可以将前述彼此间隔开的金属化层200A,200B借助于薄膜技术结构化。还可以考虑的是,为了产生励磁线圈111的目的,可以将上述金属化层200C借助于薄膜技术结构化。
术语“薄膜技术”可以理解为结构化的金属化沉积(例如借助于溅射或气相沉积-利用通过光刻的结构化)。也可以属于薄膜技术的是,以此方式产生的薄的所谓籽晶层随后通过电镀工艺得到增强-这可以通过电流(galvanisch)或无电流方式完成。介电层可以使用旋涂技术生产或层压。
相反,术语“厚膜技术”将包括例如减法技术,例如在电路板制造中(例如蚀刻覆铜层)或在随后的固化中印刷导电胶。因此,在结构上,可以将使用薄膜技术生产的金属化层与使用厚膜技术生产的金属化层区分开。
薄膜技术的优点在于可以实现较小的结构(结构宽度和结构间距)。在线圈(例如,励磁线圈111和/或接收线圈112A,112B)的情况下,因此可以在相同面积上表示更多线匝。
如从图1A的示意图中可以看出,接收线圈装置112的两个接收线圈112A,112B中的至少一个可以布置在壳体114的内部,这以实线示出。可替代地或附加地,励磁线圈111可以布置在壳体114的内部,这也以实线示出。
还可以考虑的是,接收线圈装置的两个接收线圈中的至少一个可以在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上,这以虚线112、112A′,112B表示。还可以考虑的是,励磁线圈可以在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上,这同样以虚线111'表示。
接收线圈装置112(112')的两个接收线圈112A,112B(112A',112B')可以布置在壳体114内部或在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上。还可以考虑的是,接收线圈装置112的两个接收线圈112A,112B中的至少一个布置在壳体114的内部,并且接收线圈装置112的两个接收线圈中的另一个112B在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上。
励磁线圈111可以布置在壳体114内部或在外部步骤在壳体114的外表面114a,114b上。还可以考虑的是,第一励磁线圈111将布置在壳体114内部,并且可选地存在的第二励磁线圈111′,该第二励磁线圈将在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上。
壳体114的外表面114a,114b基本上可以是由壳体114的外轮廓限定的面。例如,如图1A中的非限制性实施例所示,可以涉及壳体114的上侧114a。在这种情况下,上侧114a将是壳体114的背离第一传感器部件110的外侧。换句话说,该示例中的上侧114a将是壳体114的面向第二传感器部件120的外侧。更概括地说,在该示例中,上侧114a将会是壳体114的如下外表面114a:该外表面背离壳体114安装所在的那个传感器部件110;或者是壳体114的如下外表面114a:该外表面朝向壳体114未安装在其上的传感器部件120。
但是,所述外表面也可以是壳体114的横向侧壁114b之一。也就是说,接收线圈装置112的接收线圈112A,112B和/或励磁线圈111中的至少一个可以布置在壳体114的这种横向外侧114b上。
如开头所述,接收线圈装置112的各个接收线圈112A,112B可以在至少两个彼此间隔开且结构化金属化层200A,200B中实现。励磁线圈111也可以在结构化金属化层中实现;在此可以涉及这两个结构化金属化层200A,220B之一,在该结构化金属化层中也实现了接收线圈112A,112B。可替代地,可以在与其不同的第三金属化层200C中实现励磁线圈111。仅作为示例提及的所有结构化金属化层200A,200B,200C可以位于壳体114内的内部和/或在外部位于壳体114的外表面114a,114b上。结构化金属化层200A,200B,200C可以借助于薄膜技术来制造。
图1B示出了感应式角度和/或位置传感器100的另一实施例。该实施例类似于以上参考图1A所讨论的实施例,因此具有相同或相似功能的元件设有相同附图标记。图1B中所示的非限制性实施例的不同之处在于,第一传感器部件110可选地具有附加基板140(例如,PCB:印刷电路板),在其上可以布置有前述壳体114或封装件130。另外,励磁线圈111可以可选地布置在基板140上。为此,励磁线圈111例如可以以印制导线的形式设计在PCB上。在这种情况下,励磁线圈111也可以在PCB的结构化金属化层中,即在壳体114的外部。
图1B中所示的感应式角度和/或位置传感器100尤其可以具有第一传感器部件110。在这里仅作为示例示出的实施例中,第一传感器部件110例如可以是定子。第一传感器部件110,在该示例中为定子,可以具有基板140(例如,PCB)。壳体114或封装件130可以布置在基板140上。
感应式角度和/或位置传感器100还可以具有相对于第一传感器部件110可运动的第二传感器部件120。第二传感器部件120例如可以是转子。因此,根据该实施例的感应式角度和/或位置传感器100将特别地被设计为确定第一传感器部件110(定子)和第二传感器部件120(转子)之间的角度。然而,也可以考虑的是,第一传感器部件110和第二传感器部件120可以相对于彼此平移地或者以旋转和平移混合的方式运动。也可以考虑将第一传感器部件110被设计为转子,而将第二传感器部件120被设计为定子。
在此示出的实施例中,第一传感器部件110是定子,其可以具有励磁线圈111。在图1B中,示出了励磁线圈111的不同的可考虑设计。例如,励磁线圈111可以布置在壳体114或封装件130的内部。如开头所述,励磁线圈111可以实现在一个以薄膜技术结构化的金属化层200A,200B,200C中,该金属化层布置在壳体114或封装件130的内部。可选地,励磁线圈111可以布置在外部,即布置在壳体114或壳体130处或其上,这用虚线111′表示。在这种情况下,也可以在以薄膜技术结构化的金属化层200A,200B,200C中实现励磁线圈111',然而该励磁线圈然后被布置在壳体114或封装件130的外部。可选地,励磁线圈111可以在壳体114或封装件130的外部布置在基板140上,这如虚线111'所示。如上所述,励磁线圈111可以以存在于基板140上的印制导线的形式实现。在这种情况下,也可以在以薄膜技术结构化的金属化层200C中实现励磁线圈111,其中然后将会将该金属化层布置在基板140上,即在壳体114或封装件130的外部。
可以考虑的是,本文所述的感应式角度和/或位置传感器100具有比上述一个励磁线圈111更多的励磁线圈。在这种情况下,可以设想的是,例如至少一个励磁线圈111布置在壳体114的内部,可选地至少一个另外的励磁线圈111'在外部布置在壳体114的外表面上,并且可选地至少一个另外的励磁线圈111”在壳体114的外部布置在基板140上。然而,如果在本文中使用励磁线圈,则其可以意味着刚刚描述的所有实施例111,111′,111。
定子110还可以具有接收线圈装置112。接收线圈装置112可以具有两个或更多单独的接收线圈112A,112B。
在这里示出的实施例中,第二传感器部件120可以是转子,其可以具有感应靶标121。励磁线圈111可以用交流电流I1激励,以便在感应靶标121中感应出感应电流。感应靶标121又可以被设计为响应于该感应出的感应电流而产生磁场,该磁场又在接收线圈装置112中产生感应信号S1
此外,第一传感器部件110可以具有带有集成电路的半导体芯片113,该集成电路设计为基于感应信号S1确定第二传感器部件120相对于第一传感器部件110的位置。集成电路可以例如具有ASIC(ASIC:专用集成电路)。
感应式角度和/或位置传感器100还可以具有壳体114,在该壳体中布置有半导体芯片113。具有壳封在其中的芯片113的壳体114也可以被称为芯片封装件130。
根据本文所述的创新概念,接收线圈装置112的各个接收线圈112A,112B可以设计在至少两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B中(对此的细节参见后续附图),这些结构化金属化层布置在壳体114的内部和/或在外部布置壳体114的外表面上。该至少两个结构化金属化层200A,200B可以垂直和/或横向地彼此间隔开。
励磁线圈111以及接收线圈装置112,或者接收线圈装置112的单独的接收线圈112A,112B因此也都可以使用薄膜技术来制造。例如,借助于薄膜技术,可以将前述彼此间隔开的金属化层200A,200B结构化用于产生接收线圈112A,112B,以及将至少一个金属化层200C结构化用于产生励磁线圈111。术语“薄膜技术”可以理解为结构化的金属化沉积(例如借助于溅射或气相沉积-利用通过光刻的结构化)。也可以属于薄膜技术的是,以此方式产生的薄的所谓籽晶层随后通过电镀工艺得到增强-这可以通过电流或无电流方式完成。介电层可以使用旋涂技术生产或层压。
相反,术语“厚膜技术”将包括例如减法技术,例如在电路板制造中(例如蚀刻覆铜层)或在随后的固化中印刷导电胶。因此,在结构上,可以将使用薄膜技术生产的金属化层与使用厚膜技术生产的金属化层区分开。
薄膜技术的优点在于可以实现较小的结构(结构宽度和结构间距)。在线圈的情况下,因此可以在相同面积上表示更多线匝。
如从图1B的示意图中可以看出,接收线圈装置112的单独的接收线圈112A,112B中的至少一个可以布置在壳体114的内部,这以实线示出。可替代地或附加地,接收线圈装置的单独的接收线圈中的至少一个可以在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上,这以虚线112,112A',112B'示出。励磁线圈111也是如此。励磁线圈111可以布置在壳体114内,这以实线示出。可替代地或附加地,励磁线圈(或者可选地另外的励磁线圈)可以在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上,这以虚线111'示出。可替代地或附加地,励磁线圈(或可选地,另外的励磁线圈)可以在壳体114的外部布置在基板140上,这以虚线111”示出。
例如,接收线圈装置112的两个接收线圈112A,112B可以布置在壳体114的内部或者在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上。还可以考虑的是,接收线圈装置112的两个接收线圈112A,112B中的至少一个布置在壳体114内的内部,并且接收线圈装置112的两个接收线圈112B中的另一个在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上。
壳体114的外表面114a,114b基本上可以是由壳体114的外轮廓限定的面。例如,如图1A中的非限制性实施例所示,可以涉及壳体114的上侧114a。在这种情况下,上侧114a将是壳体114的背离第一传感器部件110的外侧。换句话说,该示例中的上侧114a将是壳体114的面向第二传感器部件120的外侧。更概括地说,在该示例中,上侧114a将会是壳体114的如下外表面114a:该外表面背离壳体114安装所在的那个传感器部件110;或者是壳体114的如下外表面114a:该外表面朝向壳体114未安装在其上的传感器部件120。
但是,所述外表面也可以是壳体114的横向侧壁114b之一。也就是说,接收线圈装置112的接收线圈112A,112B中的至少一个可以布置在壳体114的这种横向外侧114b上。
如开头所述,接收线圈装置112的各个接收线圈112A,112B可以在至少两个彼此间隔开的金属化层200A,200B中实现。可替代地或附加地,可以在至少一个金属化层200A,200B,200C中实现励磁线圈111。励磁线圈111可以在前述的至少两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B之一中实现,在该结构化金属化层中也实现了接收线圈112A,112B。可替代地,可以在与其不同的第三结构化金属化层200C中实现励磁线圈111。根据上面的讨论,结构化金属化层200A,200B,200C可以位于壳体114的内部和/或在外部位于壳体114的外表面114a,114b上或基板140上。结构化金属化层200A,200B,200C可以借助于薄膜技术来制造。
图2A和2B示出了这种金属化层200A,200B,200C的实施例,其可以使用薄膜技术来制造并且可以适合于形成励磁线圈111和接收线圈112A,112B。
图2A示出了具有用于操作感应式角度和/或位置传感器100的集成电路的半导体芯片113。半导体芯片113可以具有位于芯片113内的芯片金属化部200。芯片金属化部200可以具有多个集成且布置在不同平面中的芯片金属化层200A,200B,200C。
接收线圈装置112可以例如以芯片金属化部200的形式设计。可替代地或附加地,励磁线圈11可以以芯片金属化部200的形式设计。根据该非限制性实施例,例如,至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个的结构化金属化层(其中设计有接收线圈112A,112B)可以以芯片金属化层200A,200B之一的形式设计,即,芯片金属化层200A,200B中的至少一个可以形成接收线圈112A,112B中的至少一个。
可替代地或附加地,根据该非限制性实施例,励磁线圈111可以设计在芯片金属化部200的芯片金属化层200A,200B,200C中的至少一个中,即,芯片金属化层200A,200B,200C中的至少一个可以形成励磁线圈111。例如,可以在芯片金属化层200C中实现励磁线圈111。还可以考虑的是,在两个芯片金属化层200A,200B之一中实现励磁线圈111,在这个芯片金属化层200A,200B中还设计有接收线圈112A,112B(未明确示出)。因此,励磁线圈111可以例如径向地围绕接收线圈112A,112B布置。
例如,可以使用晶圆级封装件(WLP)技术来制造图2A中所示的芯片113,其中带有壳封在其中的芯片113的壳体114能够形成WLP封装件130。
图2B示出了WLP封装件130的另一可考虑的实施例,其具有壳体114和布置在其中的芯片113。根据该实施例,在扇入区域、即在芯片113的覆盖区的区域中或芯片113的内部,WLP封装件130具有也被称为重新分布层(RDL)的重新布线部段203。接收线圈装置112可以例如以RDL 203的形式设计。可替代地或附加地,励磁线圈111可以以RDL 203的形式设计。
重新分布层203可以具有一个或多个(例如,垂直和/或横向)彼此间隔开的金属化层200A,200B,200C。在此,至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层(其中设计有接收线圈112A,112B)可以设计在壳体114的内部并且在扇入区域中具有重新布线部段203的金属化层200A,200B之一的形式,即RDL 203中的金属化层200A,200B中的至少一层可以形成接收线圈112A,112B中的至少一个。
可替代地或附加地,其中可以设计有励磁线圈111的至少一个结构化金属化层可以设计在壳体114的内部,并且具有扇入区域中的重新布线部段203的金属化层200A,200B,200C之一的形式,即RDL203中的金属化层200A,200B,200C中的至少一层可以形成励磁线圈111。
图2C示出了具有壳体114和布置在其中的芯片113的WLP封装件130的另一个可考虑的实施例,芯片113具有第一芯片表面113a和相对置的第二芯片表面113b。可以在第一芯片表面113a上设置用于与芯片113电接触的接触部段210。接触部段210例如可以具有连接垫、焊球等。
根据此处所示的实施例,至少一个结构化金属化层200A如上所述地可以布置在扇入区域中,即在芯片113的覆盖区的区域中或芯片113的内部。与其间隔开的第二结构化金属化层200B可以例如在芯片113的外部布置在第二芯片表面113b上(并且同时在扇入区域中)。接收线圈112A,112B中的至少一个可以设计在这些结构化金属化层200A,200B中的至少一个中,即,金属化层200A,200B中的至少一个可以形成接收线圈112A,112B中的至少一个。
根据该实施例,例如,至少两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)可以布置在壳体114的内部以及在芯片113的外部布置在第二芯片表面113b上。可替代地,可以考虑的是,两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B布置在第二芯片表面113b上,在这些结构化金属化层中可以设计有接收线圈112A,112B。
可替代地或附加地,至少一个结构化金属化层200C如上所述地可以布置在扇入区域中,即在芯片113的覆盖区的区域中或芯片113的内部。可以在该至少一个结构化的芯片金属化层200C中实现励磁线圈111。可替代地,励磁线圈111可以在结构化金属化层200C'中实现,该结构化金属化层在芯片113的外部布置在第二芯片表面113b上(并且同时在扇入区域中)。可以设计或可以通过芯片设计
其中可以设计有励磁线圈111的至少一个结构化金属化层200C和/或两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)可以借助借助于芯片镀通孔204与相对置的第一芯片表面113a上的接触部段210中的至少一个接触部段电连接,该芯片镀通孔在第一芯片表面113a与第二芯片表面113b之间延伸通过半导体芯片113。芯片镀通孔204可以是例如硅通孔(TSV)。
对于芯片镀通孔204可替代地或附加地,结构化金属化层200A,200B,200C中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有励磁线圈111或接收线圈112A,112B可以借助于侧向地在横向芯片外轮廓113c上延伸的导电结构205与第一芯片表面113a上的接触部段210中的至少一个接触部段电连接。导电结构205可以例如是印制导线段。
在这一点还应该再次指出,励磁线圈111当然也可以在至少两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B之一中实现,在该结构化金属化层200A,200B中也实现了接收线圈112A,112B。
还可以考虑,参考图2A,2B和2C讨论的实施例彼此组合。例如,至少两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B中的至少一个结构化金属化层(其中可以设置有接收线圈112A,112B)也可以设计在壳体114的内部,并且具有芯片金属化层200A,200B的形式和/或重新分布层203中的金属化层200A,200B的形式和/或芯片外表面113b上的金属化层200A,200B的形式。另外,至少一个结构化金属化层(可以在其中设计有励磁线圈111)可以例如设计在壳体114的内部,并且具有芯片金属化层200A,200B,200C之一的形式和/或重新分布层203中的金属化层200A,200B,200C的形式和/或芯片外表面113b上的金属化层200A,200B,200C的形式。
图3A示出了具有壳体114和布置在其中的芯片113的芯片封装件130的另一实施例。此处示出的封装件130可以是WLB或eWLB封装件(WLB:晶圆级球栅阵列;eWLB:嵌入式晶圆级球栅阵列)。
在使用WLB或eWLB技术的情况下,可以将单独的芯片间隔开地定位,并用灌注料浇注。灌注料例如可以具有电绝缘的材料,例如聚合物。通过使灌注料硬化形成人造晶圆,该人造晶圆在芯片周围形成由灌注料制成的框架(模制框架)。可以在该人造晶圆(所谓的重构部)上布置附加的焊料接触部210。焊料接触部210可以布置在扇入区域301中,即芯片113的覆盖区的区域中。可替代地或附加地,焊料接触部210可以布置在扇出区域302中,即芯片113的覆盖区外部的区域中。在完成重构部之后,可以像传统的晶圆级封装件一样,建立到焊料接触部210的电连接203。在使用薄膜技术的情况下,这些电连接203可以在一个或多个金属化平面中或在连接层中产生,该连接层也可以称为重新布线部或重新分布层(RDL)。
在图3A所示的实施例中,可以看出,这里示出的eWLB封装件130可以具有重新分布层203,该重新分布层延伸到扇出区域302中,即芯片113的覆盖区外部的区域中。励磁线圈111和/或接收线圈装置112可以例如在该重新分布层203中配置。
重新分布层203可以具有多个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B,200C,其中这些结构化金属化层中的至少一层也延伸到扇出区域302中(参见例如图3B)。接收线圈112A,112B和/或励磁线圈111中的至少一个可以以在重新分布层203中的这些结构化金属化层200A,200B,200C之一的形式设计。
换句话说,可以至少两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)可以设计在壳体114的内部,并且具有在扇出区域302中的重新布线部段203的金属化层中的至少一层的形式。可替代地或附加地,可以在壳体114中构造至少一个可以在其中构造励磁线圈111的结构化金属化层并且以扇出区域302中的重新布线段203的金属化层200A,200B,200C中的至少一个的形式来构造。
可替代地或附加地可以考虑,至少两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)可以设计在壳体114的内部,并且具有扇入区域301中的重布线部段203中的金属化层中的至少一个金属化层的形式(也请参见图2B)。可替代地或附加地,至少一个结构化金属化层(其中可以实现有励磁线圈111)可以设计在壳体114的内部,并且具有在扇入区域301中的重新布线部段203的金属化层200A,200B,200C中的至少一个金属化层的形式(也参见图2B)。
此外可替代地或附加地可以考虑,至少两个彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)可以设计在壳体114的内部,并且具有芯片113内部的芯片金属化层中的至少一个芯片金属化层的形式(也参见图2A)。可替代地或附加地也可以考虑,至少一个结构化金属化层(其中可以设计有励磁线圈111)可以设计在壳体114的内部,并且具有芯片113内部的芯片金属化层200A,200B,200C中的至少一个芯片金属化层的形式(也参见图2A)。
图3B示出了具有壳体114和布置在其中的芯片113的eWLB封装件130的另一实施例。除了以上参考图3A讨论的实施例之外,图3B的eWLB封装件130可以具有所谓的背侧重新分布层213。该背侧RDL 213可以布置在壳体114的与接触部段210相对置的外轮廓114a上,或者布置在壳体表面114a上。背侧RDL 213因此可以布置在壳体114的外部。背侧RDL 213可以横向地至少逐段地在扇入区域301中和/或至少逐段地在扇出区域302中延伸。接收线圈装置112和/或励磁线圈11可以设计在背侧RDL 213中。
背侧RDL 213还可以具有多个彼此间隔开的结构化金属化层(这里未明确示出)。两个接收线圈112A,112B中的至少一个可以在此以背侧RDL 213的结构化金属化层之一的形式设计。换句话说,至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)可以设计在壳体114的外部,并且具有扇出区域302和/或扇入区域301中的壳体表面114a上的重新布线部段213的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层的形式。可替代地或附加地,励磁线圈111可以以背侧RDL 213的结构化金属化层之一的形式设计。换句话说,其中可以设计有励磁线圈111的至少一个结构化金属化层可以设计在壳体114的外部,并且具有在扇出区域302和/或扇入区域301中的壳体表面114a上的重新布线部段213的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层的。
同样可以考虑,参考图3A和3B讨论的实施例可以彼此组合。例如,至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)可以设计在壳体114的内部,并且具有在扇出区域302中的重新布线部段203的结构化金属化层之一的形式(图3A),并且至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)可以设计在壳体114的外部,并且具有在扇出区域302和/或扇入区域301中的壳体表面114a上的重新布线部段213的金属化层中的至少一个金属化层的形式(图3B)。可替代地或附加地,其中可以设计有励磁线圈111的至少一个结构化金属化层可以设计在壳体114的内部,并且具有在扇出区域302中的重新布线部段203的结构化金属化层200A,200B,200C之一的形式(图3A)。可替代地,励磁线圈111、或者另外可选存在的其他励磁线圈可以设计在背侧RDL 213中彼此间隔开的结构化金属化层200A,200B,200C中的至少一个结构化金属化层中,即在壳体114的外部或在扇出区域302中和/或扇入区域301中在壳体表面114a上(图3B)。
在图3B所示的非限制性实施例中,可以提供垂直镀通孔304。垂直镀通孔304可以例如从前述壳体表面114a延伸至壳体114的相对侧。垂直镀通孔304可以例如部分或全部延伸通过封装件或壳体114。竖直金属化通孔可以例如是穿塑孔(TMV),该穿塑孔延伸通过灌注料,但不穿过芯片113。
垂直镀通孔304可以将背侧RDL 213与接触部段210之一电流连接。如果两个接收线圈112A,112B中的至少一个接收线圈也设计在背侧RDL 213中的结构化金属化层之一中,则相应接收线圈112A,112B可以借助垂直镀通孔304与相对置的接触部段210连接。如果励磁线圈111设计在背侧RDL 213中的结构化金属化层200A,200B,200C之一中,则励磁线圈111可以借助垂直镀通孔304与相对置的接触部段210连接。
图3C示出了用于感应式角度和/或位置传感器100的封装件130的另一实施例。该实施例基本上类似于以上参照图3B描述的实施例,因此具有相似或相同功能的元件设有相同附图标记。一个区别是金属化部200代替先前描述的背侧RDL 213布置在壳体表面114a上。金属化部200可以具有一个或多个彼此间隔开的结构化金属化层(这里未明确示出)。可以例如借助于电镀方法将金属化部200沉积在壳体114上或灌注料上,并且如果需要,例如利用光刻方法将其结构化。
接收线圈装置112和/或励磁线圈111可以例如以金属化部200的形式设计。因此,可以以金属化部200的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层的形式来设计至少两个彼此隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)。可替代地或附加地,可以以金属化部200的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层的形式来设计至少一个其中可以设计有励磁线圈111的结构化金属化层。
图4示出了用于感应式角度和/或位置传感器100的封装件130的另一实施例。芯片113可以布置在基板401上并且用灌注料浇注。基板401和灌注料可以共同形成芯片113布置在其中的壳体114。壳体114和布置在其中的芯片113又可以形成封装件130。在当前的非限制性实施例中,可以例如涉及引线键合(WB)封装件130。此处,芯片113例如可以借助于键合线402与基板401上的一个或多个导电部403连接。
可以在壳体114(或灌注料)的、与基板401相对置的外轮廓表面114a上布置金属化部200。金属化部200可以具有一个或多个彼此间隔开的结构化金属化层(这里未明确示出)。可以例如借助于电镀方法将金属化部200沉积在壳体114上或灌注料上,并且如果需要,例如利用光刻方法将其结构化。
励磁线圈111和/或接收线圈装置112可以例如以金属化部200的形式设计。因此,可以以金属化部200的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层的形式来设计至少两个彼此隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)。可替代地或另外,可以以金属化部200的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层的形式来设计至少一个其中可以设计有励磁线圈111的结构化金属化层。
例如,可以考虑的是,金属化部200具有至少两个彼此间隔开的结构化金属化层,并且两个接收线圈112A,112B设计在两个金属化层的各一个中。原则上在此描述的所有实施例中可以考虑的是,两个接收线圈112A,112B例如垂直叠置或横向并排地布置。例如,两个接收线圈中的一个接收线圈112A,112B可以横向地围绕另一个接收线圈112A,112B,即两个接收线圈中的一个接收线圈112A,112B可以(例如居中地)布置在另一个接收线圈112A,112B的内部。
从图4中还可以看出,壳体114可以在基板401和与基板401相对置的外轮廓表面114a(金属化部200布置在其上)之间具有横向外轮廓表面114c。这可以是壳体114的横向侧壁。
可以将导电结构404布置在该横向外轮廓表面114c上。例如,这可以是另外的金属化部。该另外的金属化部404可以例如借助电镀沉积在壳体表面上或灌注料上。布置在封装件顶侧114a上的金属化部200的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层可以借助于该导电结构404与基板401电连接。即,可以借助于该导电结构404将励磁线圈111和/或两个接收线圈112A,112B中的至少一个与基板401上的连接区域电连接。对于沉积的金属部可替代地或补充地,导电结构404可以例如借助于引线框的弯曲部分或借助于键合线来实现。
图5A至图5D示出了封装件130的不同实施例的示意图,该封装件用于根据本文所述的创新概念的感应式角度和/或位置传感器100。励磁线圈111和/或接收线圈装置120可以在本文描述的实施例变型之一中设计,并且可以布置在壳体114的内部和/或外部布置在壳体114的外表面114a,114b上。
封装件形式可以例如涉及SMD封装件(图5A)、WLB或eWLB封装件(图5B)、引线框架封装件(图5C)或具有用于外部焊片的部件封装件,例如THT封装件(THT:插入式封装技术)(图5D)。
在图6中纯示例性地示出了根据eWLB封装件130的组合实施例。两个接收线圈112A,112B之一、在此例如为第一接收线圈112A可以在壳体114外部布置壳体外表面114a上(例如,参见图3B,3C,4A)。两个接收线圈112A,112B中的另一个,这里是第二接收线圈112B,可以布置在壳体114内(例如,参见图2A-2C,3A,3B)。替代地或附加地,励磁线圈111可以布置在壳体114的外部,在壳体的外表面114a上(例如,参见图3B,3C,4A)。可替代地,励磁线圈111(或者可选地另外的励磁线圈111')可以布置在壳体114的内部(参见例如图2A-2C,3A,3B)。
图7A示出了根据本文描述的概念的用于集成感应式角度和/或位置传感器100的封装件130的示例。封装件130在这里纯示例性地示出为eWLB封装件。封装件130可以借助于接触部段210布置在电路板701上,例如部件板或PCB上。
图7B示出了替代性实施例。在此,封装件130(即壳体114连同布置在其中的芯片113)被实施为不具有电路板。这意味着封装件130可以直接设置有接头702,而无需电路板,并且可以选择用灌注料703浇注。这例如可以在引线框架封装件(图5C)、具有外部焊片的部件封装件(图5D)和引线键合封装件(图4)的情况才是可以考虑的。
图8示出了另一实施例。一个或多个半导体芯片113可以集成在电路板801中。在这种情况下,电路板801可以形成壳体114或代替壳体114。电路板801可具有第一电路板表面801a和相对置的第二电路板表面801b。
在电路板表面801a,801b中的至少一个上,可以布置具有一个或多个彼此间隔开的结构化电路板金属化层(这里未明确示出)的电路板金属化部200。在图8所示的实施例中,电路板金属化部200可以布置在第一电路板表面801a上,另一个电路板金属化部200可以布置在第二电路板表面801b上。
电路板金属化部200可以例如借助于电镀工艺沉积在壳体上或电路板801上,并且如果需要的话,例如借助于光刻工艺被结构化。
励磁线圈111和/或接收线圈装置112可以例如以金属化部200的形式设计。因此,至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层(其中可以设计有接收线圈112A,112B)可以设计在壳体或电路板801的外部,并且具有电路板金属化部200的电路板金属化层中的至少一个电路板金属化层的形式。可替代地或附加地,其中可以设计有励磁线圈111的至少一个结构化金属化层可以设计在壳体或电路板801的外部,并且具有电路板金属化200的电路板金属化层中的至少一个电路板金属化层的形式。
因此例如可以考虑的是,励磁线圈111和/或接收线圈装置112接收线圈112A,112B中的一个或两个可以以布置在第一电路板表面801a上的电路板金属化部200的形式设计。可替代地或附加地可以考虑的是,励磁线圈111和/或接收线圈装置112的接收线圈112A,112B中的一个或两个可以以布置在第二电路板表面801b上的电路板金属化部200的形式设计。可替代地或附加地可以考虑的是,接收线圈装置112的两个接收线圈112A,112B中的一个以可以以布置在第一电路板表面801a上的电路板金属化部200的形式设计,以及接收线圈装置112的两个接收线圈112A,112B中的另一个可以以布置在第二电路板表面801b上的电路板金属化部200的形式设计。可替代地或附加地也可以考虑的是,励磁线圈111可以以布置在第一电路板表面801a上的电路板金属化部200的形式设计。可替代地,励磁线圈111(或者可选地另外的励磁线圈111')可以以布置在第二电路板表面801b上的电路板金属化部200的形式设计。
励磁线圈111和/或接收线圈装置112可以例如借助于垂直镀通孔804与一个或多个半导体芯片113连接。例如,励磁线圈111和/或接收线圈部件112的两个接收线圈112A,112B中的一个可以借助于第一垂直镀通孔804与第一半导体芯片113连接。接收线圈部件112的两个接收线圈112A,112B中的另一个可以借助于第二垂直镀通孔804与第二半导体芯片113连接。可替代地,励磁线圈111(或者可选地另外的励磁线圈111')可以借助于第二垂直镀通孔804与第二半导体芯片113连接。
可选地,一个另外的介电层(未示出)可以布置在两个电路板表面801a,801b之一上。该另外的介电层本身可以具有带有一个或多个彼此间隔开的结构化金属化层的金属化部。至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层(其中设计有接收线圈112A,112B)可以以另外的金属化部的这些结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层的形式设计。可替代地或附加地,其中可以设计有励磁线圈111的至少一个结构化金属化层可以以另外的金属化部的这些结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层的形式设计。
可以在两个电路板表面801a,801b中的至少一个上提供附加的电接触面。另外,可以在两个电路板表面801a,801b中的至少一个上布置另外的(未示出)部件,例如SMD部件。
在图8中所示的实施例提供了制造非常紧凑的感应式角度和/或位置传感器100的可能性,其中尽管以薄膜技术产生了励磁线圈111和/或接收线圈装置112,但是可实现相应线圈111,112A,112B的相对较大尺寸。这为传统的扇出晶圆级封装件(FOWLP)工艺提供了一种经济高效的替代方案。
另外,这里已经示例性地根据接收线圈装置112的接收线圈112A,112B描述的所有内容也可以以相同的方式应用于励磁线圈111。在这种情况下,接收线圈装置112或两个接收线圈112A,112B中的至少一个可以由励磁线圈111代替。
例如可以考虑的是,励磁线圈111布置在壳体114内部,或在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上,并且通过以下方式设计在结构化金属化层200A,200B,200C中:
a)以集成在半导体芯片113中的金属化层200A,200B,200C的形式设计励磁线圈111(图2A至2C),或者
b)以金属化层200A,200B,200C的形式设计励磁线圈111,该金属化层布置在半导体芯片113的第二芯片表面113b上,该第二芯片表面与具有芯片接触面210的第一芯片表面113a相对置(图2C),或者
c)如果壳体114被设计为晶圆级封装件(WLP),励磁线圈111则以扇入区域301中的重新布线部段(RDL)203的金属化层200A,200B,200C的形式设计(图2A-2C),或者
d)如果壳体被设计为晶圆级球栅阵列(WLB)封装件或嵌入式晶圆级球栅阵列(eWLB)封装件,励磁线圈111则以扇出区域中的重新布线部段(RDL)203,213的金属化层200A,200B,200C的形式设计,或者
e)励磁线圈111以金属化层200的形式设计,该金属化层200布置在形成壳体114的灌注料的外轮廓表面114a上,或者
f)励磁线圈111以金属化层200的形式设计,该金属化层200布置在形成壳体114的电路板801的电路板表面801a,801b上。
图9示出了用于图解说明用于制造壳封的感应式角度和/或位置传感器100的方法的示意性框图。
在步骤901中,提供第一传感器部件110、例如定子和可相对于第一传感器部件运动的第二传感器部件120、例如转子。第一传感器部件110可以具有励磁线圈111和具有两个或更多单独的接收线圈112A,112B的接收线圈布置112,并且第二传感器部件120可以具有感应靶标121。
此外,励磁线圈111能用交流电流I1激励,以便在感应靶标121中感应出感应电流,并且感应靶标121可以被设计为响应于感应电流而产生磁场,该磁场又在接收线圈装置112中产生感应信号S1
在步骤902中,将半导体芯片113布置在第一传感器部件110中、第一传感器部件处或第一传感器部件上,其中该半导体芯片113具有集成电路,该集成电路被设计为基于感应信号S1确定第二传感器部件120相对于第一传感器部件110的相对位置。
在步骤903中,提供壳体114,并且将半导体芯片113布置在壳体114的内部。
在步骤904中,生成接收线圈装置112的单独的接收线圈112A,112B,更确切地说通过将至少两个彼此间隔开的金属化层201、202结构化来生成,这些金属化层布置在壳体114的内部或在外部布置在壳体114的外表面114a,114b上。
上述实施例仅是本文描述的概念的原理的说明,应当理解,本文描述的布置和细节的修改和变化对于其他技术人员将是显而易见的。因此,旨在本文所描述的概念仅由所附专利权利要求的保护范围限制,而不受本文参照示例性实施方式的描述和本文所呈现的具体细节的限制。
尽管已经结合设备描述了一些方面,但是应理解的是,这些方面也代表了对相应方法的描述,因此装置的框或部件也应被理解为对应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地,已经结合方法步骤描述或作为方法步骤描述的方面也代表对相应模块或相应装置的细节或特征的描述。

Claims (15)

1.一种感应式角度和/或位置传感器(100),具有:
第一传感器部件(110)和能相对于所述第一传感器部件运动的第二传感器部件(120),
其中,所述第一传感器部件(110)具有励磁线圈(111)和带有两个或更多单独的接收线圈(112A,112B)的接收线圈装置(112),并且其中所述第二传感器部件(120)具有感应靶标(121),
其中,所述励磁线圈(111)能被用交流电流(I1)激励,以便在所述感应靶标(121)中感应出感应电流,并且其中所述感应靶标(121)被设计为响应于所述感应电流而产生磁场,所述磁场又在所述接收线圈装置(112)中产生感应信号(S1),
其中,所述第一传感器部件(110)具有带有集成电路的半导体芯片(113),所述集成电路被设计为基于所述感应信号(S1)确定所述第二传感器部件(120)相对于所述第一传感器部件(110)的位置,以及
壳体(114),在所述壳体中布置有所述半导体芯片(113),
其中,所述接收线圈装置(112)的所述单独的接收线圈(112A,112B)设计在至少两个彼此间隔开的结构化金属化层(200A,200B)中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层布置在所述壳体(114)的内部和/或在外部布置在所述壳体(114)的外表面(114a,114b)上。
2.根据权利要求1所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述半导体芯片(113)具有集成并布置在不同平面中的多个芯片金属化层(200A,200B),以及
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层以所述芯片金属化层(200A,200B)中的至少一个芯片金属化层的形式设计。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中所述半导体芯片(113)具有第一芯片表面(113a)和相对置的第二芯片表面(113b),
其中,在所述第一芯片表面(113a)上布置有用于与所述半导体芯片(113)电接触的接触部段(210),以及
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层布置在所述壳体(114)的内部并且布置在所述第二芯片表面(113b)上。
4.根据权利要求3所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层借助于芯片镀通孔(204)与所述第一芯片表面(113a)上的所述接触部段(210)中的至少一个接触部段电连接,所述芯片镀通孔在所述第一芯片表面(113a)与所述第二芯片表面(113b)之间延伸通过所述半导体芯片(113)。
5.根据权利要求3或4所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层借助于侧向地在横向芯片外轮廓(113c)上延伸的导电结构(205)与所述第一芯片表面(113a)上的所述接触部段(210)中的至少一个接触部段电连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述壳体(114)被实施为晶圆级WLP封装件(130),
其中,所述WLP封装件(130)在扇入区域中具有重新布线部段(203),所述重新布线部段具有多个彼此间隔开的金属化层(200A,200B),以及
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层设计在所述壳体(114)的内部并且具有在扇入区域(301)中的所述重新布线部段(203)的金属化层(200A,200B)中的一个金属化层的形式。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述壳体(114)被实施为晶圆级球栅阵列WLB封装件(130)或嵌入式晶圆级球栅阵列eWLB封装件(130),
其中,所述封装件(130)在扇出区域(302)中具有带有多个彼此间隔开的金属化层的重新布线部段(203),以及
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层设计在所述壳体(114)的内部并且具有在扇出区域(302)中的所述重新布线部段(203)的金属化层中的一个金属化层的形式。
8.根据权利要求1至5中的一项所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述壳体(114)被实施为晶圆级球栅阵列WLB封装件(130)或嵌入式晶圆级球栅阵列eWLB封装件(130),
其中,在所述壳体(114)的壳体表面(114a)上布置有具有带有多个彼此间隔开的结构化金属化层的重新布线部段(213),以及
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层设计在所述壳体(114)的外部并且具有在扇出区域(302)和/或扇入区域(301)中所述壳体表面(114a)上的所述重新布线部段(203)的所述结构化金属化层中的一个金属化层的形式。
9.根据权利要求8所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,在所述封装件(130)的与所述壳体表面(114a)相对置的一侧上设置有电接触部段(210),以及
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层借助于垂直镀通孔(304)与所述电接触部段(210)中的至少一个电接触部段电连接,所述垂直镀通孔在所述壳体表面(114a)与所述相对置的一侧之间延伸通过所述封装件(130)。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述半导体芯片(113)布置在基板(401)上并用灌注料浇注,其中所述基板(401)和所述灌注料形成所述壳体(114),以及
其中,在所述壳体(114)的与所述基板(401)相对置的外轮廓表面(114a)上布置有带有一个或多个结构化金属化层的金属化部(200),以及
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层设计在所述壳体(114)的外部并且具有布置在所述外轮廓表面(114a)上的所述金属化部(200)的所述金属化层中的一个金属化层的形式。
11.根据权利要求10所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述壳体(114)在所述基板(401)和与所述基板(401)相对置的所述外轮廓表面(114a)之间具有横向外轮廓表面(114c),
其中,导电结构(404)布置在所述横向外轮廓表面(114c)上,以及
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层借助于所述导电结构(404)与所述基板(401)电连接。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述半导体芯片(113)被集成在形成所述壳体(114)的电路板(801)中,
其中,在电路板表面(801a,801b)上布置有带有一个或多个彼此间隔开的结构化金属化层的电路板金属化部(200),以及
其中,所述至少两个彼此间隔开的结构化金属化层中的至少一个结构化金属化层中设计有所述接收线圈(112A,112B),该至少一个结构化金属化层设计在所述壳体(801)的外部并且具有所述电路板金属化部(200)的所述金属化层中的至少一个金属化层的形式。
13.根据权利要求1至11中任一项所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述壳体(114)被实施为不具有电路板。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的感应式角度和/或位置传感器(100),
其中,所述励磁线圈(111)布置在所述壳体(114)的内部或在外部布置在所述壳体(114)的外表面(114a,114b)上,并且通过以下方式设计在结构化金属化层(200A,200B,200C)中:
a)以集成在半导体芯片(113)中的金属化层的形式设计所述励磁线圈(111),或者
b)以金属化层(200A,200B,200C)的形式设计所述励磁线圈(111),所述金属化层布置在所述半导体芯片(113)的第二芯片表面(113b)上,所述第二芯片表面与具有电接触部段(210)的第一芯片表面(113a)相对置,或者
c)如果所述壳体(114)形成晶圆级封装件,所述励磁线圈(111)则以扇入区域中的重新布线部段(203,213)的金属化层的形式设计,或者
d)如果所述壳体(114)被设计为晶圆级球栅阵列WLB封装件或嵌入式晶圆级球栅阵列eWLB封装件,所述励磁线圈(111)则以扇出区域中的重新布线部段(203,213)的金属化层的形式设计,或者
e)所述励磁线圈(111)以金属化层的形式设计,所述金属化层布置在形成所述壳体(114)的灌注料的外轮廓表面(114a)上,或者
f)所述励磁线圈(111)以金属化层的形式设计,所述金属化层布置在形成所述壳体(114)的电路板(801)的电路板表面(801a,801b)上。
15.一种用于制造壳封的感应式角度和/或位置传感器的方法(100),所述方法包括以下步骤:
提供第一传感器部件(110)和能相对于所述第一传感器部件运动的第二传感器部件(120),
其中,所述第一传感器部件(110)具有励磁线圈(111)和带有两个或多个单独的接收线圈(112A,112B)的接收线圈装置(112),并且其中所述第二传感器部件(120)具有感应靶标(121),
其中,所述励磁线圈(111)能被用交流电流(I1)激励,以便在所述感应靶标(121)中感应出感应电流,并且其中所述感应靶标(121)被设计为响应于所述感应电流而产生磁场,所述磁场又在所述接收线圈装置(112)中产生感应信号(S1),
将半导体芯片(113)布置在所述第一传感器部件(110)上,其中所述半导体芯片(113)具有集成电路,所述集成电路被设计为基于所述感应信号(S1)确定所述第二传感器部件(120)相对于所述第一传感器部件(110)的相对位置,
提供壳体(114),并且将所述半导体芯片(113)布置在所述壳体的内部,以及
通过将至少两个彼此间隔开的金属化层(200A,200B)结构化来生成所述接收线圈装置(112)的所述单独的接收线圈(112A,112B),所述金属化层布置在所述壳体(114)的内部和/或在外部布置在所述壳体(114)的外表面(114a,114b)上。
CN202011502866.4A 2019-12-20 2020-12-18 感应式角度和/或位置传感器 Pending CN113008121A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019220492.9 2019-12-20
DE102019220492.9A DE102019220492A1 (de) 2019-12-20 2019-12-20 Induktiver winkel- und/oder positionssensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113008121A true CN113008121A (zh) 2021-06-22

Family

ID=76206297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011502866.4A Pending CN113008121A (zh) 2019-12-20 2020-12-18 感应式角度和/或位置传感器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11619520B2 (zh)
CN (1) CN113008121A (zh)
DE (1) DE102019220492A1 (zh)

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0909955A2 (de) * 1997-09-05 1999-04-21 Hella KG Hueck & Co. Induktiver Winkelsensor
CH690934A5 (fr) * 1996-04-29 2001-02-28 Suisse Electronique Microtech Dispositif de détection de position et de mouvement à variation de champ magnétique.
GB201310779D0 (en) * 2010-12-24 2013-07-31 Cambridge Integrated Circuits Ltd Position Sensing Transducer
US20130257417A1 (en) * 2010-12-24 2013-10-03 David Ely Position sensing transducer
CN203719615U (zh) * 2012-11-13 2014-07-16 半导体元件工业有限责任公司 电感式传感器
CN104833305A (zh) * 2014-02-06 2015-08-12 英飞凌科技股份有限公司 单个封装中的轴向和垂直角度传感器
CN105378500A (zh) * 2013-07-19 2016-03-02 阿莱戈微系统有限责任公司 用于产生变化的磁场的磁传感器的方法和装置
JP2016114424A (ja) * 2014-12-12 2016-06-23 株式会社東海理化電機製作所 位置検出装置
JP2016114425A (ja) * 2014-12-12 2016-06-23 株式会社東海理化電機製作所 位置検出装置
DE102016202867B3 (de) * 2016-02-24 2017-04-06 Robert Bosch Gmbh Drehwinkelsensor
DE102015220615A1 (de) * 2015-10-22 2017-04-27 Robert Bosch Gmbh Drehwinkelsensor
CN107121057A (zh) * 2016-02-25 2017-09-01 英飞凌科技股份有限公司 磁角位置传感器
CN107401975A (zh) * 2016-05-18 2017-11-28 法国大陆汽车公司 用于对旋转的机械部件进行角度测量的线性感应式位置传感器
CN108700432A (zh) * 2016-02-24 2018-10-23 罗伯特·博世有限公司 旋转角传感器
US20190094047A1 (en) * 2016-02-24 2019-03-28 Robert Bosch Gmbh Rotational Angle Sensor
CN208780115U (zh) * 2017-08-22 2019-04-23 半导体元件工业有限责任公司 感应位置传感器、谐振感应位置传感器及谐振转子
EP3514559A1 (en) * 2018-01-22 2019-07-24 Melexis Technologies SA Sensor package
US20190360839A1 (en) * 2018-05-23 2019-11-28 KSR IP Holdings, LLC Inductive position sensor assembly

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10154710A1 (de) * 2000-12-08 2002-06-27 Micro Epsilon Messtechnik Vorrichtung und Verfahren zur Detektion der Position eines Targets
DE102006026543B4 (de) 2006-06-07 2010-02-04 Vogt Electronic Components Gmbh Lagegeber und zugehöriges Verfahren zum Erfassen einer Position eines Läufers einer Maschine
CN102930966B (zh) 2012-09-21 2015-02-04 谭成忠 一种无刷线性旋转变压器
JP2016070713A (ja) 2014-09-29 2016-05-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 インダクタンス型非接触式回転角度検出装置およびこれを備えたモータ駆動式の絞り弁制御装置
JP6295181B2 (ja) 2014-11-04 2018-03-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関のバルブタイミング制御装置
KR20170105809A (ko) * 2016-03-10 2017-09-20 삼성전기주식회사 전자부품 패키지 및 그 제조방법
DE112019004599T5 (de) * 2018-09-14 2021-05-27 KSR IP Holdings, LLC Koppler-element-formen für induktive positionssensoren

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH690934A5 (fr) * 1996-04-29 2001-02-28 Suisse Electronique Microtech Dispositif de détection de position et de mouvement à variation de champ magnétique.
EP0909955A2 (de) * 1997-09-05 1999-04-21 Hella KG Hueck & Co. Induktiver Winkelsensor
GB201310779D0 (en) * 2010-12-24 2013-07-31 Cambridge Integrated Circuits Ltd Position Sensing Transducer
US20130257417A1 (en) * 2010-12-24 2013-10-03 David Ely Position sensing transducer
CN203719615U (zh) * 2012-11-13 2014-07-16 半导体元件工业有限责任公司 电感式传感器
CN105378500A (zh) * 2013-07-19 2016-03-02 阿莱戈微系统有限责任公司 用于产生变化的磁场的磁传感器的方法和装置
CN104833305A (zh) * 2014-02-06 2015-08-12 英飞凌科技股份有限公司 单个封装中的轴向和垂直角度传感器
JP2016114425A (ja) * 2014-12-12 2016-06-23 株式会社東海理化電機製作所 位置検出装置
JP2016114424A (ja) * 2014-12-12 2016-06-23 株式会社東海理化電機製作所 位置検出装置
DE102015220615A1 (de) * 2015-10-22 2017-04-27 Robert Bosch Gmbh Drehwinkelsensor
DE102016202867B3 (de) * 2016-02-24 2017-04-06 Robert Bosch Gmbh Drehwinkelsensor
CN108700432A (zh) * 2016-02-24 2018-10-23 罗伯特·博世有限公司 旋转角传感器
US20190094047A1 (en) * 2016-02-24 2019-03-28 Robert Bosch Gmbh Rotational Angle Sensor
CN107121057A (zh) * 2016-02-25 2017-09-01 英飞凌科技股份有限公司 磁角位置传感器
CN107401975A (zh) * 2016-05-18 2017-11-28 法国大陆汽车公司 用于对旋转的机械部件进行角度测量的线性感应式位置传感器
CN208780115U (zh) * 2017-08-22 2019-04-23 半导体元件工业有限责任公司 感应位置传感器、谐振感应位置传感器及谐振转子
EP3514559A1 (en) * 2018-01-22 2019-07-24 Melexis Technologies SA Sensor package
US20190360839A1 (en) * 2018-05-23 2019-11-28 KSR IP Holdings, LLC Inductive position sensor assembly

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019220492A1 (de) 2021-06-24
US20210190543A1 (en) 2021-06-24
US11619520B2 (en) 2023-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6934815B2 (ja) ホール効果検出素子
CN105637633B (zh) 具有预形成过孔的嵌入式封装
CN104034935B (zh) 电流传感器
US9978720B2 (en) Insulated die
US10056360B2 (en) Localized redistribution layer structure for embedded component package and method
US9608201B2 (en) Semiconductor devices having insulating substrates and methods of formation thereof
US20170345714A1 (en) Chip carriers and semiconductor devices including redistribution structures with improved thermal and electrical performance
US8969985B2 (en) Semiconductor chip package and method
KR20090034802A (ko) 적어도 하나의 온 칩 커패시터를 구비하는 다중 다이들을 갖는 집적 회로를 위한 방법들 및 장치
US10290554B2 (en) Current sensor and method of making a current sensor
US11698394B2 (en) Housing via for semiconductor current sensor
US20160313375A1 (en) Chip scale current sensor package and method of producing a current sensor package
CN106672888B (zh) 封装集成电路管芯的方法和器件
WO2017102230A1 (en) Insulated die
CN113008121A (zh) 感应式角度和/或位置传感器
CN113013111A (zh) 定子封装件,转子封装件和感应式角度传感器
US10515879B2 (en) Package with component connected at carrier level
CN117080204A (zh) 功率半导体模块装置和用于制造功率半导体模块装置的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination