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Die Erfindung betrifft einen Magnetokoppler zur magnetischen Kopplung von Signalleitungen
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Beim Verbinden von zwei unterschiedlichen elektrischen Geräten ergeben sich häufig diverse Probleme. Unter anderem werden durch das Verbinden der elektrischen Geräte Masseschleifen geschlossen, welche zu starken Störungen der elektrischen Signale führen können. Solche Störungen können insbesondere bei sensiblen Messgeräten oder Sensoren zu Fehlern oder sogar zur Zerstörung der elektrischen Schaltkreise führen. Ferner können elektrische Signale bei einer Übertragung über weitere Wegstrecken auch stark gedämpft werden, sodass zunächst eine Verstärkung dieser Signale notwendig ist. Das gilt insbesondere bei sehr schnellen elektrischen Signalen. Des Weiteren ist bei elektrischen Geräten, die auf unterschiedlichen Spannungsniveaus arbeiten (z.B. ein erstes Gerät auf einer Hochspannungsebene und ein zweites Gerät auf einer Niederspannungsebene) in der Regel eine elektrische Trennung der beiden Geräte notwendig, um eine Zerstörung bestimmter Komponenten auf der Niederspannungsseite durch die Hochvoltspannung des ersten Gerätes zu verhindern. Die genannten Probleme können unter anderem durch eine galvanische Trennung der zu übertragenen Signale gelöst werden. Hierzu werden typischerweise sogenannte Optokoppler verwendet, welche das Signal auf der Eingangsseite in Licht und auf der Ausgangsseite wieder zurück in eine elektrische Spannung wandeln. Ferner kommen zur galvanischen Trennung auch kapazitive Koppler sowie Koppler auf Basis magnetischer Prinzipien zum Einsatz.
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Für eine Datenübertragung mit Hochgeschwindigkeit werden besonders schnelle Signalkoppler benötigt, die eine hohe Signalintegrität aufweisen. Hier liegt einer der größten Nachteile von Optokopplern, bei denen die Bandbreite bedingt durch das Prinzip typischerweise auf 20 - 30 MHz begrenzt ist. Um diese Grenzen zu erweitern, besteht die Möglichkeit Magnetokoppler zu verwenden, welche die optische Übertragung durch eine magnetische Übertragung ersetzen. Hierzu werden derzeit vor allem monolithische Spule-GMR-Systeme oder monolithische Spule-TMR-Systeme eingesetzt. Um in einer monolithischen Bauweise eine ausreichend hohe Isolationsbarriere zwischen Eingangs- und Ausgangsseite zu realisieren (z.B. Transientenimunität ~10 kV/µs, Barrierenlebensdauer -50000 Jahre), werden hierbei sehr dicke Isolationsschichten auf dem Chip benötigt.
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Aufgrund der großen Anzahl von Schichten und Strukturierungsschritten, die zur Herstellung der Komponenten (Spule, GMR/TMR-Stapel, Verdrahtung) benötigten werden, ergibt sich ein relativ komplexer und kostenintensiver Prozess.
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So wird bei Kopplern auf Basis magnetischer Prinzipien die Sendespule typischerweise in einem zusätzlichen Prozessschritt auf den integrierten Schaltkreis aufgebracht, der bereits die magnetischen Empfangselemente und die Auswerteelektronik enthält. Um eine galvanische Trennung zwischen der Sendespule und den magnetischen Empfangselementen zu gewährleisten, erfordert dieses Konzept einen zusätzlichen Abscheideschritt auf einer vorher aufgebrachten Isolationslage. Diese zusätzlichen Prozessschritte zur Aufbringung der Isolationsschicht und der Sendespule stellen einen zusätzlichen Aufwand dar und sind somit mit höheren Prozesskosten verbunden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, eine Möglichkeit bereitzustellen, die Herstellung eines Kopplers auf Basis magnetischer Prinzipien zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung ist ein Magnetokoppler zur magnetischen Kopplung von Signalleitungen vorgesehen, der eine Leiterplatte mit einer ersten elektrischen Anschlusseinrichtung zum Anschluss einer ersten Signalleitung und einer zweiten elektrischen Anschlusseinrichtung zum Anschluss einer zweiten Signalleitung, einen auf der Leiterplatte angeordneten Halbleiterchip umfasst. Der Magnetokoppler umfasst ferner eine im Bereich des Halbleiterchips angeordnete Sendespule ausgebildet zum Erzeugen eines Magnetfeldes in Abhängigkeit von einem über die erste elektrische Anschlusseinrichtung empfangenen elektrischen Signal sowie einen auf dem Halbleiterchip angeordneten und von der Sendespule mithilfe einer Isolationsbarriere elektrisch isolierten magnetfeldsensitiven Sensor ausgebildet zum Erfassen des von der Sendespule erzeugten Magnetfelds und zum Ausgeben eines von dem erfassten Magnetfeld abhängigen elektrischen Signals auf der zweiten elektrischen Anschlusseinrichtung. Dabei ist die Sendespule auf der Leiterplatte ausgebildet, während der Halbleiterchip oberhalb der Sendespule angeordnet ist. Im Vergleich zu bisher bestehenden monolithischen Lösungen ergeben sich bei dem hier beschriebenen Konzept einfachere Herstellungsprozesse und dadurch verringerte Prozesskosten. Dies betrifft vor allem die Herstellung der Isolationsbarriere (dickes Oxid) sowie die Herstellung der Sendespule.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Isolationsbarriere eine auf der Unterseite des Halbleiterchips ausgebildete Oxidschicht umfasst. Durch Variation der Dicke einer solchen Oxidschicht lässt sich die Isolationsbarriere für die jeweilige Anwendung relativ einfach anpassen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Halbleiterchip in Form eines SOI-Chips mit einem auf der Unterseite des Halbleiterchips angeordneten Rückseitenoxid ausgebildet ist und dass die Isolationsbarriere dabei das Rückseitenoxid des Halbleiterchips umfasst. Dieses Vorgehen bietet den Vorteil, dass bei dem Silicon-On-Insulator Chip bereits bei relativ dickes Rückseitenoxid vorliegt, so dass eine ausreichend dicke Isolationsbarriere folglich auch ohne weitere Isolationsschichten realisiert werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Isolationsbarriere eine zwischen der Sendespule und dem Halbleiterchip angeordnete Isolationsstruktur aus einem elektrisch isolierenden Material umfasst. Dieses Vorgehen stellt eine besonders vorteilhafte Lösung dar, da eine Isolationsstruktur sehr kostengünstig in beliebigen Dicken bereitgestellt werden kann, so dass die Isolationsbarriere auch ohne weiteren Isolationsschichten realisiert werden kann. Somit kann die Herstellung der Isolationsbarriere komplett in den AVT-Prozess verlagert werden, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht und die Herstellungskosten reduziert werden können.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Isolationsbarriere eine zwischen der Sendespule und dem Halbleiterchip angeordnete Klebstoffmasse umfasst. Mithilfe der Klebstoffmasse kann eine ausreichend dicke Isolationsbarriere ohne zusätzliche Verfahrensschritte erzeugt werden. Somit lässt sich das Herstellungsverfahren vereinfachen, was auch zu einer Reduktion der Herstellungskosten führt. Durch verwenden unterschiedlicher Mengen der Klebstoffmasse lässt sich die Schichtdicke der Isolationsbarriere damit sehr einfach anpassen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sendespule und/oder der magnetfeldsensitive Sensor gradiometrisch ausgebildet sind. Mithilfe dieser Ausgestaltung lässt sich ein besonders störsicherer Magnetokoppler bzgl. externer magnetischer Störfelder realisieren.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der magnetfeldsensitive Sensor mehrere nebeneinander angeordnete Sensorelemente aufweist. Diese Ausgestaltung möglich einen besonders effektiven gradiometrischen Magnetokoppler. Da die Sensorelemente einen gemeinsamen Prozess auf dem Halbleiterchip hergestellt werden, benötigt die Herstellung eines derartigen gradiometrischen Sensors keine zusätzlichen Verfahrensschritte.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der magnetfeldsensitive Sensor wenigstens ein auf dem Prinzip des magnetischen Tunnelwiderstands basierendes Sensorelement und/oder wenigstens ein auf dem Prinzip des Riesenmagnetowiderstands basierendes Sensorelement umfasst. Solche Sensorelemente ermöglichen eine besonders hohe Bandbreite bei gleichzeitig hoher Sensitivität für Magnetfelder. Damit lassen sich besonders schnelle Magnetokoppler herstellen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Halbleiterchip ferner eine Auswerteschaltung ausgebildet zum Auswerten des mithilfe des Sensors erfassten Magnetfelds und zum Erzeugen eines von dem Magnetfeld abhängigen elektrischen Signals auf der zweiten Anschlusseinrichtung umfasst. Die Anordnung der Auswerteschaltung auf dem Halbleiterchip ermöglicht eine besonders kleine Baugröße des Magnetokopplers. Ferner lassen sich durch die damit realisierten kurzen Signalwege zwischen dem Sensorelementen und der Auswerteschaltung Störungen der Messsignale verringern, was zu einem verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis führt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ferner ein Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen Magnetokopplers beschrieben, bei dem zunächst eine Leiterplatte bereitgestellt und anschließend eine Sendespule auf der Leiterplatte ausgebildet wird. Anschließend wird ein Halbleiterchip, der einen magnetfeldsensitiven Sensor und eine Auswerteschaltung umfasst, auf die Leiterplatte in einem Bereich oberhalb der Sendespule angeordnet. Dabei wird zwischen der Sendespule und dem magnetfeldsensitiven Sensor eine Isolationsbarriere erzeugt, die wenigstens ein auf der Unterseite des Halbleiterchips angeordnetes Rückseitenoxid, eine zwischen der Sendespule und dem Halbleiterchip angeordnete Isolationsstruktur aus einem elektrisch isolierenden Material, und/oder eine zwischen der Sendespule und dem Halbleiterchip angeordnete Klebstoffmasse umfasst. Dieses Verfahren lässt sich besonders gut in den Land-Grid-Array (LGA)-Prozess integrieren. Ferner ergeben sich für das Verfahren die bereits im Zusammenhang mit dem Magnetokoppler genannten Vorteile.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst, nämlich ein Aufkleben der Isolationsstruktur auf der Leiterplatte mit der darauf angeordneten Sendespule und ein Aufkleben des Halbleiterchips auf die Isolationsstruktur. Die Verwendung von Klebstoff bietet eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Befestigung der Komponenten auf der Leiterplatte. Ferner kann mithilfe der zwischen der Sendespule und dem Halbleiterchip angeordneten Klebstoffmasse aus einem elektrisch isolierenden Material die notwendige Isolationsbarriere hergestellt bzw. eine bestehende Isolationsbarriere erweitert werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Magnetokopplers;
- 2 schematisch einen Querschnitt durch einen gemäß einer ersten Ausführungsform ausgebildeten Magnetokoppler mit einem als Isolationsbarriere dienenden Rückseitenoxid;
- 3 schematisch einen Querschnitt durch einen gemäß einer zweiten Ausführungsform ausgebildeten Magnetokoppler mit einem als Isolationsbarriere dienenden SOI-Rückseitenoxid;
- 4 schematisch einen Querschnitt durch einen gemäß einer dritten Ausführungsform ausgebildeten Magnetokoppler mit einer zwischen Sendespule und Halbleiterchip angeordneten Isolationsstruktur;
- 5 schematisch eine Draufsicht auf einen Magnetokoppler mit einem ein einzelnes Sensorelement umfassenden magnetfeldsensitiven Sensor;
- 6 schematisch eine Draufsicht auf einen Magnetokoppler mit einem gradiometrisch ausgebildeten und mehrere Sensorelemente umfassenden magnetfeldsensitiven Sensor.
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Das hier beschriebene Konzept sieht vor, die Herstellung einer monolithischen Lösung für Magnetokoppler zu vereinfachen, indem die Eingangsspule der monolithischen Lösung in das AVT-Konzept (AVT = Aufbau und Verbindungstechnik) ausgelagert wird. Dazu wird vorzugsweise ein LGA (Land-Grid-Array) AVT-Konzept verwendet. Es ist vorgesehen, die Verlagerung der zwischen Senderspule und Sensor benötigten Isolationsbarriere weg von bisher genutzten monolithischen on-Chip-Lösungen hin zu einer durch AVT lösbaren elektrischen Isolation. Dies wird durch die Trennung mindestens einer Sende- bzw. Einkoppelspule auf der Leiterplatte des LBA-Gehäuses und eines Sensorelements (TMR-/GMR-Sensor) auf einem Siliziumchip im LGA-Gehäuse gelöst. Als Isolationsbarriere kann vorzugsweise ein isolierender Chipkleber oder ein Rückseitenoxid auf einen Wafer (z.B. SOI-Wafer) verwendet werden.
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In der 1 ist eine stark vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Magnetokopplers 100 gezeigt. Der Magnetokoppler 100 umfasst dabei eine Leiterplatte 110, auf der eine Sendespule 130 und ein auf einem Halbleiterchip 120 ausgebildeter magnetfeldsensitiven Sensor 140 angeordnet sind. Die Sendespule 130 ist dabei über geeignete Verbindungsleitungen 133 mit einer ersten Anschlusseinrichtung 150 des Magnetokopplers 100 verbunden, die im vorliegenden Beispiel zwei Anschlüsse 151, 152 zum Anschluss einer externen Signalleitung 211 eines ersten Schaltkreises 210 umfasst. Im Betrieb des Magnetokopplers 100 wandelt die Sendespule 130 ein über die erste Anschlusseinrichtung 150 extern zugeführtes elektrisches Signal in ein zeitlich variierendes Magnetfeld 134. Der im Magnetfeld 134 der Sendespule 130 angeordnete Sensor 140 ist gegenüber der Sendespule 130 mithilfe einer hier angedeuteten Isolationsbarriere 170 elektrisch isoliert. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist der Sensor 140 auf einem separaten Halbleiterchip 120 angeordnet und mithilfe entsprechender Verbindungsleitungen 142 mit einer zweiten Anschlusseinrichtung 160 des Magnetokopplers 100 verbunden, die ebenfalls zwei Anschlüsse 161, 162 umfasst und zum Anschluss einer zweiten Signalleitung 221 eines von dem ersten Schaltkreis 210 unabhängigen (elektrisch entkoppelten) zweiten Schaltkreises 220 dient. Die Signalleitungen 111, 221 und die Schaltkreise 210, 220 sind in der 1 mittels gestrichelter Linien angedeutet. Die Verbindung des Sensors 140 mit der externen Anschlusseinrichtung 160 erfolgt vorzugsweise über eine Auswerteschaltung 180, welche die Sensorsignale des Sensors 140 auswertet und entsprechende elektrische Signale an die zweite Anschlusseinrichtung 160 ausgibt. Die ebenfalls typischerweise in Form einer integrierten Schaltung auf dem Halbleiterchip 120 ausgebildete Auswerteschaltung 180 ist dabei über geeignete Signalleitungen 181 mit der zweiten Anschlusseinrichtung 160 verbunden. Erfindungsgemäß ist die Sendespule 130 dabei nicht auf dem Halbleiterchip 120 sondern als separates Bauteil auf der Leiterplatte 110 angeordnet.
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Wie aus der 2 ersichtlich ist, die eine Querschnittsdarstellung durch einen Magnetokoppler 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, erfolgt der Aufbau des Magnetokopplers 100 dabei beispielsweise nach dem LGA-Prinzip (Land-Grid-Array). Bei dieser Verpackungstechnologie werden die Komponenten direkt auf der Leiterplatte 110 montiert und elektrisch an entsprechende Anschlussstrukturen 150, 160 auf der Unterseite 112 der Leiterplatte 110 angeschlossen. Je nach Anwendung können die fertig montierten Komponenten anschließend auch mit einem geeigneten Gehäuse 101 versehen werden. Die Sendespule 130 ist dabei auf der Oberseite 111 der Leiterplatte 110 ausgebildet und über elektrische Leitungen (hier nicht gezeigt) mit der im vorliegenden Beispiel auf der Unterseite 112 der Leiterplatte 110 angeordneten ersten elektrischen Anschlusseinrichtung 150 des Magnetokopplers 100 elektrisch verbunden. Die Sendespule 130 kann dabei in jeder geeigneten Weise auf der Leiterplatte 110 erzeugt werden, zum Beispiel durch Strukturieren einer entsprechend auf der Leiterplatte 110 angeordneten Metallisierungsschicht. Ferner ist es auch möglich, eine bereits fertig strukturierte Sendespule auf die Oberseite 111 der Leiterplatte 110 anzubringen, z.B. mittels eines Klebstoffs.
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Die 2 zeigt ferner, dass der Halbleiterchip 120, auf dem der Sensor 140 mitsamt der Auswerteschaltung 180 ausgebildet sind, auf der Leiterplatte 110 in einem Bereich oberhalb der Sendespule 130 montiert ist. Die Befestigung des Halbleiterchips 120 auf Oberseite 111 der Leiterplatte 110 erfolgt beispielsweise mithilfe einer geeigneten Klebstoffmasse 113. Wie die 2 ferner zeigt, ist die Auswerteschaltung 180 mittels Bonddrähten 181 an entsprechende elektrische Leiterstrukturen (hier nicht gezeigt) der Leiterplatte 110 elektrisch verbunden, welche eine elektrische Verbindung zu der im vorliegenden Beispiel auf der Unterseite 112 der Leiterplatte 110 angeordneten Anschlusseinrichtung 160 des Magnetokopplers 100 bilden.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Halbleiterchip 120 auf seiner Unterseite 122 eine Oxidschicht 171 auf, das durch eine Oxidation des Halbleitermaterials 123 in dem betreffenden Bereich erzeugt wurde. Diese ein Rückseitenoxid bildende Oxidschicht 171 dient dabei als eine Isolationsbarriere 170 zur elektrischen Isolation des mit der Sendespule 130 verbundenen ersten elektrischen Schaltkreises und des mit dem Sensor 140 verbundenen zweiten elektrischen Schaltkreises. Aufgrund der in der Regel relativ geringen Dicke solcher Oxidschichten 171 kann eine damit gebildete Isolationsbarriere 170 insbesondere bei Anwendungen von Vorteil sein, bei denen zwischen den beiden elektrischen Schaltkreisen lediglich geringe elektrische Potenzialdifferenzen zu erwarten sind. Ein solches Rückseitenoxid 171 lässt sich dabei relativ einfach und kostengünstig herstellen.
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Für Anwendungen, bei denen die elektrischen Potenziale der beiden Schaltkreise höhere Differenzen aufweisen, kann es notwendig sein, eine Isolationsbarriere 170 mit einer deutlich größeren Schichtdicke zu erzeugen. In diesem Fall kann von Vorteil sein, auf einen sogenannten SOI-Halbleiterchip zurückzugreifen. Wie in der 3 beispielhaft dargestellt ist, umfasst ein solcher SOI-Halbleiterchip 120 ein Siliziumsubstrat 123, das auf einer relativ dicken Oxidschicht 171 abgeschieden wurde. Die das Rückseitenoxid des Halbleiterchips 120 bildende Oxidschicht 171 wird in der Regel durch Abscheiden vom Siliziumdioxid hergestellt und kann somit relativ einfach und kostengünstig in einer relativ großen Schichtdicke erzeugt werden.
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Alternativ zu einer auf der Unterseite 122 des Halbleiterchips 120 angeordneten Oxidschicht 171 kann die Isolationsbarriere 170 auch durch wenigstens einen zwischen der Sendespule 130 und dem Halbleiterchip 120 angeordneten elektrischen Isolator gebildet werden. Hierzu zeigt die 4 eine entsprechende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetokopplers 100 mit einer auf der Oberseite 131 der Sendespule 130 angeordneten Isolationsstruktur 172 aus einem elektrisch isolierenden Material. Wie aus der 4 ferner ersichtlich ist, befindet sich der Halbleiterchip 120 auf der Oberseite der Isolationsstruktur 172, wobei zur Befestigung des Halbleiterchips 120 auf der Isolationsstruktur 172 im vorliegenden Beispiel eine elektrisch isolierende Klebstoffmasse 173 verwendet wird. Als Material für die Isolationsstruktur 172 kommt grundsätzlich jeder geeignete elektrisch isolierender Feststoff infrage, zum Beispiel ein Polymer. Da die Isolationsstruktur 172 sich besonders einfach in beliebiger Schichtdicke herstellen lässt, können damit auch besonders dicke Isolationsbarrieren 170 besonders einfachen kostengünstig hergestellt werden.
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Alternativ zu dem in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die elektrisch isolierende Klebstoffmasse 173 unterhalb des Halbleiterchips 120 auch in einer deutlich größeren Schichtdicke ausgebildet sein, sodass die Dicke der Isolationsstruktur 172 reduziert werden kann. Sofern die durch die Klebstoffmasse 173 erzielte elektrische Isolation für die jeweilige Anwendung ausreicht, kann auch auf die Verwendung einer separaten Isolationsstruktur 172 sogar ganz verzichtet werden. In einem solchen Fall besteht die Isolationsbarriere 170 lediglich aus der Klebstoffmasse 173 (hier nicht gezeigt).
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Grundsätzlich lässt sich die Isolationsbarriere 170 auch aus mehreren elektrisch isolierenden Schichten aufbauen, wobei sich die in den 2, 3 und 4 gezeigten Ausführungen auch miteinander kombinieren lassen. So kann beispielsweise eine Isolationsbarriere 170 hergestellt werden, die neben einer rückseitig am Halbleiterchips 120 angeordneten Oxidschicht 171, auch eine separate Isolationsstruktur 172 aufweist. Ferner können auch die Klebstoffmassen 113, 173, mit denen die Komponenten 120, 130, 172 auf der Leiterplatte 110 bzw. aufeinander befestigt werden, einen Teil der Isolationsbarriere 170 bilden. Dieses Vorgehen bietet den Vorteil, dass sich solche Klebstoffmassen grundsätzlich beliebig dick auftragen lassen, so dass sich entsprechende Isolationsbarrieren 170 somit relativ einfach und kostengünstig auch mit besonders großen Schichtdicken erzeugen lassen. So kann neben dem im Zusammenhang mit der 4 beschriebenen Fall, bei dem die elektrisch isolierende Klebstoffmasse 173 zusammen mit der Isolationsstruktur 172 die gewünschte Isolationsbarriere 170 bildet, die Isolationsbarriere 170 auch aus der elektrisch isolierenden Klebstoffmasse 173 und einer auf der Unterseite des Halbleiterchips 120 angeordneten Oxidschicht 171 ausgebildet sein.
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Bei dem hier beschriebenen Magnetokoppler 100 wird der Sensor 140 vorzugsweise direkt über der Sendespule 130 angeordnet. Die 5 zeigt dazu schematisch eine Draufsicht auf den beispielsweise in der 2 gezeigten Magnetokoppler 100. Im vorliegenden Beispiel besteht die Sendespule 130 aus einer in Form eines Schneckenhauses verlaufenden elektrischen Leiterstruktur, deren Endabschnitte jeweils mit einer von zwei Anschlussleitungen 133 verbunden sind. Wie aus der 5 ferner ersichtlich ist, umfasst der Sensor 140 im vorliegenden Fall lediglich ein Sensorelement 141, das im Wesentlichen oberhalb des Zentrums der Sendespule 130 angeordnet ist. Wie hier weiterhin ersichtlich ist, befindet sich die Auswerteschaltung 180, welche gemeinsam mit dem Sensorelement 141auf dem Halbleiterchip 120 ausgebildet ist, vorzugsweise in einem Randbereich des Halbleiterchips 120.
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Neben der in der 5 gezeigten Anordnung lassen sich grundsätzlich auch andere Konzepte für die Sensierung des von der Sendespule 130 erzeugten Magnetfeldes realisieren. So kann der Sensor 140 zum Beispiel gradiometrisch ausgelegt werden, wodurch das System sehr robust gegenüber externen magnetischen Störungen (z.B. den sogenannten common-mode Störungen) gestaltet werden kann. Ein solcher Sensor 140 kann beispielsweise mithilfe mehrerer nebeneinander angeordneter Sensorelemente realisiert werden. Hierzu zeigt die 6 eine Ausführungsform des Magnetokopplers 100 mit einem Sensor 140 aus insgesamt neun Sensorelementen 1411 - 1419, welche matrixförmig über nahezu die gesamte Fläche der Sendespule 130 verteilt angeordnet sind. In dieser Anordnung sensieren die verschiedenen Sensorelemente 1411 - 1419 jeweils einen unterschiedlich großen Anteil des von der Sendespule 130 erzeugten Magnetfeldes. Da alle Sensorelemente 1411 - 1419 jedoch dem im wesentlichen gleichen Einfluss von externen magnetischen Störquellen unterliegen, können durch eine gemeinsame Auswertung der Sensorsignale mehrerer Sensorelemente 1411 - 1419 solche externen Störfelder detektiert und aus dem eigentlichen Messsignal entfernt werden.
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Grundsätzlich lässt sich die gradiometrischen Funktion des Magnetokopplers 100 auch mithilfe eines einzelnen Sensorelements und mehreren Sendespulen oder mit einer Kombination aus mehreren Sendespulen und mehreren Sensorelementen realisieren (hier nicht gezeigt).
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus auch andere Variationen vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
