DE10333089A1 - Stromauswertevorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents

Stromauswertevorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben Download PDF

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Abstract

Stromauswertevorrichtung, um einen in einem Leiter fließenden Strom zu messen. Die Stromauswertevorrichtung weist einen Stromleiter und eine Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms auf. Die Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms ist mit dem Stromleiter verbunden. Die Stromauswertevorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Leiterrahmenstruktur, die einen ersten Bereich (100) aufweist, der den Stromleiter bildet. Außerdem weist die Leiterrahmenstruktur einen zweiten Bereich (102) auf, der einen Chip (110) trägt. Die Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms ist in dem Chip (110) implementiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromauswertevorrichtung, die einen in einem Stromleiter fließenden Strom mißt, und insbesondere auf eine in einem IC-Gehäuse integrierbare Ausführung dieser Stromauswertevorrichtung, sowie auf ein Verfahren zum Herstellen einer Stromauswertevorrichtung.
  • Der in einer elektrischen Schaltung fließende Strom wird üblicherweise unter Zuhilfenahme eines Strommeßwiderstands gemessen. Der Strommeßwiderstand (Shunt) wird dazu in Serie zu dem Stromleiter geschaltet, in dem der Strom gemessen werden soll. Die an dem Strommeßwiderstand abfallende Spannung wird mit einer Auswerteelektronik erfasst und gemessen. Nach dem Ohmschen Gesetz U = I·R lässt sich auf die zu messende Stromstärke zurückschließen. Dabei ist U die an dem Strommeßwiderstand abfallende Spannung, I der durch den Strommeßwiderstand fließende Strom und R der Widerstand des Strommeßwiderstands.
  • Es werden verschiedene Strommeßwiderstände kommerziell angeboten. Je größer der zu erfassende Nennstrombereich ist, desto kleiner soll der Wert des Strommeßwiderstands sein, da die darin umgesetzte Leistung P = I·I·R mit dem zu messenden Strom quadratisch steigt. Die umgesetzte Leistung führt zu einer Eigenerwärmung des Strommeßwiderstands und aufgrund des Temperaturkoeffizienten des Widerstandsmaterials sowie der Thermospannungen seiner Kontakte zu einem Meßfehler.
  • Gemäß dem Stand der Technik ist ein elektronisches System, das die an dem Strommeßwiderstand abfallende Spannung mißt, nicht in dem Gehäuse des Strommeßwiderstands integriert. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß der Strommeßwiderstand und die Auswerteelektronik nicht die gleiche Temperatur aufweisen. Dadurch kann die Auswerteelektronik den Temperaturgang des Strommeßwiderstands bzw. der entstehenden Thermospannungen nicht berücksichtigen und den beschriebenen Meßfehler nicht ausgleichen. Die getrennte Anordnung erfordert außerdem Verbindungen zwischen dem Strommeßwiderstand und der Auswerteelektronik. Die Verbindungen sind störanfällig und reduzieren die Zuverlässigkeit der Strommeßvorrichtung.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der Strommeßwiderstand zusätzlich in die elektronische Schaltung integriert werden muß. Dies erhöht die Verlustleistung, den Platzbedarf und die Kosten der elektronischen Schaltung. Nachteilig wirkt sich auch ein erforderlicher, aufwendiger Kalibriervorgang der Strommeßvorrichtung aus. Um den Temperaturgang der Strommeßvorrichtung zu trimmen, muß die gesamte Anordnung bestehend aus Strommeßwiderstand, Auswerteelektronik und gemeinsamen Halterungen, Befestigungselementen und Verbindungen auf zumindest zwei nennenswert unterschiedliche Temperaturen gebracht werden. Da die Anordnung eine erhebliche thermische Masse aufweist, benötigt ein solches Trimmverfahren eine Zeit, die in der Größenordnung von einer Minute liegt. Dies ist für eine Massenfertigung nicht wirtschaftlich, da hierbei die Zeit zum Testen und Kalibrieren der Anordnung nur ca. eine Sekunde dauern darf.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stromauswertevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben zu schaffen, die eine einfache Struktur und eine hohe Meßgenauigkeit aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Stromauswertevorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Stromsensorvorrichtung mit folgenden Merkmalen:
    einem Stromleiter; und
    einer Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms, die mit dem Stromleiter verbunden ist;
    gekennzeichnet durch
    eine Leiterrahmenstruktur, die einen ersten Bereich aufweist, der den Stromleiter bildet, und einen zweiten Bereich aufweist, der einen Chip trägt, in dem die Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms implementiert ist.
  • Außerdem schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Stromauswertevorrichtung mit folgenden Schritten:
    • a) Bereitstellen einer Leiterrahmenstruktur, die einen ersten Bereich mit einem Stromleiter aufweist;
    • b) Bereitstellen einer Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms, die auf der Leiterrahmenstruktur angeordnet ist;
    • c) Herstellen einer Mehrzahl elektrischer Verbindungen zwischen dem Stromleiter und der Einrichtung zum Auswerten; und
    • d) Befestigen einer Gehäusestruktur an mindestens einem Teil des ersten Bereichs der Leiterrahmenstruktur.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich ein Strommeßwiderstand zusammen mit einer Auswerteelektronik in das gleiche IC-Gehäuse integrieren läßt.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der zu messende Strom durch einen Teil eines Leiterrahmens (Leadframe) eines IC geführt. Der Teil des Leiterrahmens, durch den der Strom fließt, dient als Strommeßwiderstand. Auf dem Leiterrahmen ist zusätzlich ein Chip angeordnet, der eine Auswerteelektronik in Form eines Strommeß-ASIC beinhaltet. Der Chip ist mit dem Teil des Leiterrahmens, der als Stromleiter dient, verbunden.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß der Strommeßwiderstand in das Gehäuse des IC integriert ist, in dem sich auch die Auswerteelektronik befindet. Dies resultiert in einer innigen thermischen Kopplung zwischen Auswerteelektronik und Strommeßwiderstand. Damit ist eine Temperaturkompensation durch schaltungstechnische Maßnahmen in der Auswerteelektronik möglich. Eine aufwendige Kalibrierung insbesondere durch einen Anwender ist damit nicht erforderlich. Der Strommeßwiderstand in Form eines Teils des Leiterrahmens weist außerdem einen kleinen Innenwiderstand auf. Dadurch ist die durch die Strommessung entstehende Verlustleistung vernachlässigbar und die Eigenerwärmung des Strommeßwiderstands ist gering.
  • Ein weiterer Vorteil der integrierten Ausführung ist die geringe Größe der Stromauswertevorrichtung. Dies resultiert in einer kleinen Masse und insbesondere auch in einer kleinen thermischen Masse der Stromauswertevorrichtung. Durch die kleine thermische Masse sind auch schnelle Stromsprünge genau meßbar. Die Verbindungen zwischen Strommeßwiderstand und Auswerteelektronik sind extrem kurz und befinden sich innerhalb des IC-Gehäuses. Dadurch sind die Verbindungen störunanfällig.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet der Chip, in dem die Auswerteelektronik angeordnet ist, den Teil des Leiterrahmens, durch den der zu messende Strom fließt, als Versorgungsspannungsanschluß. Dies reduziert die Anzahl der Versorgungspins am IC-Gehäuse.
  • Die integrierte Anordnung der Stromauswertevorrichtung erhöht die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems, da bei der Verbindung des Strommeßwiderstands mit der Auswerteelektronik keine fehleranfälligen Lötstellen erforderlich sind.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus dem Herstellungsverfahren der Stromauswertevorrichtung. Das Herstellungsverfahren basiert auf einer herkömmlichen Montagetechnik integrierter Schaltkreise. Bei ICs ist ein Endtest nach der Montage des Chips in einem Gehäuse für zahlreiche Produkte bereits Stand der Technik. Dies trifft insbesondere für ICs mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen, wie beispielsweise im Automobilbereich gefordert, zu. Bei ICs für sicherheitsrelevante Anwendungsbereiche ist es eine gängige Vorgehensweise einen Endtest bei mehreren unterschiedlichen Temperaturen durchzuführen. Das Know-How und die Bereitschaft solche Endtests durchzuführen sind beim Halbleiterhersteller also bereits vorhanden und können für die Herstellung einer Stromauswertevorrichtung, gemäß der vorliegenden Erfindung, Verwendung finden, um Schwankungen im Innenwiderstand des Leiterrahmens sowie Streuungen in seinem Temperaturgang ohne große Zusatzkosten abzugleichen.
  • Ein weiterer Vorteil des Herstellungsverfahrens liegt darin, daß die gegen Überspannungen empfindlichen Eingänge der in dem Chip angeordneten Auswerteelektronik bereits zum Zeitpunkt der Montage mit dem Leiterrahmen verbunden werden. Durch die extrem niederohmige Verbindung der Eingänge der Auswerteelektronik über den Leiterrahmen kann sich keine hohe Spannung zwischen den Eingängen aufbauen. Dies vereinfacht den Schutz der Eingänge und erspart große Schutzstrukturen, die viel Platz am Chip benötigen und unangenehme parasitäre Effekte wie Leckströme und Kapazitäten mit sich bringen. Dadurch verringern sich die Herstellungskosten und es steigt die Meßgenauigkeit.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Grundriß einer Stromauswertevorrichtung;
  • 2 einen Grundriß einer Stromauswertevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
  • 3 einen Grundriß eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Stromauswertevorrichtung; und
  • 4 einen Grundriß eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Stromauswertevorrichtung.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Stromauswertevorrichtung im Grundriß. Eine Leiterrahmenstruktur weist einen ersten Bereich 100 und einen zweiten Bereich 102 auf. Auf dem zweiten Bereich 102 ist ein Chip 110 angeordnet. Der Chip 110 ist über eine erste elektrische Verbindung 120, in Form eines Sense-Bonddraht, und einer zweiten elektrischen Verbindung 122, in Form eines zweiten Sense-Bonddraht, mit dem ersten Bereich 100 verbunden. Der erste Bereich 100, der zweite Bereich 102 mit dem Chip 110 sowie die Bonddrähte 120, 122 sind vollständig von einer Gehäusestruktur 130 umschlossen. Der erste Bereich 100 weist einen ersten Stromleiterpin 140 und einen zweiten Stromleiterpin 142 auf. Beide Stromleiterpins 140, 142 erstrecken sich aus der Gehäusestruktur 130. Der zweite Bereich 102 weist einen Versorgungspin 144 auf, der sich aus der Gehäusestruktur 130 erstreckt. Außerdem sind zwei Signalpins 146, 148, von denen einer als ein zweiter Versorgungspin genutzt werden kann, gezeigt, die sich ebenfalls aus dem Gehäuse 130 erstrecken. Elektrische Verbindungen 150, 152, 154 in Form von Bonddrähten, verbinden den Chip 110 mit sich innerhalb der Gehäusestruktur 130 befindlichen Bereichen des Versorgungspins 144 und der Signalpins 146, 148.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Bereich 100 der Leiterrahmenstruktur als ein Stromleiter (Sense-Leiter) ausgebildet, durch den der zu messende Strom fließt. Der zu messende Strom wird dem ersten Bereich 100 über die Stromleiterpins 140, 142 zugeführt bzw. abgeleitet. Der erste Bereich 100, der als Stromleiter dient, weist einen Innenwiderstand auf, der einen Strommeßwiderstand darstellt. Die an dem Strommeßwiderstand abfallende Spannung wird mittels der Bonddrähte 120 und 122 erfaßt und einer in dem Chip 110 enthaltenden Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms (nicht gezeigt in den Figuren) zugeführt. Die Bonddrähte 120, 122 sind an Verbindungsstellen 120', 122' mit dem ersten Bereich 100 der Leiterrahmenstruktur verbunden. Um einen möglichst großen Spannungsabfall zu erfassen, sind die Verbindungsstellen 120', 122' bevorzugterweise so angeordnet, daß sie einen möglichst großen Bereich des als Stromleiter dienenden ersten Bereichs 100 einschließen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Verbindungsstelle 120' in der Nähe des ersten Stromleiterpins 140 und die zweite Verbindungsstelle 122' in der Nähe des zweiten Stromleiterpins 142 angeordnet.
  • Die in dem Chip 110 angeordnete Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms ist auf der gleichen Leiterrahmenstruktur angeordnet, die auch den Stromleiter bildet. Auswertevorrichtung und Stromleiter sind zusätzlich von der gleichen Gehäusestruktur 130 umgeben. Dadurch ist eine innige thermische Kopplung zwischen dem als Strommeßwiderstand dienenden Stromleiters und der Auswerteelektronik sichergestellt.
  • Die in dem Chip 110 angeordnete Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms ist ausgebildet, um den über die Bonddrähte 120, 122 zugeführten Spannungsabfall an dem Strommesswiderstand zu verstärken und auszuwerten. Die Auswertung erfolgt dabei entsprechend dem Stand der Technik unter Ausnutzung des Ohmschen Gesetzes. Der Wert des Strommeßwiderstands ist bekannt, da der Innenwiderstand und die Abmessungen des sich zwischen den Verbindungsstellen 120', 122' befindlichen Teils des ersten Bereichs 100 bekannt sind.
  • 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Stromauswertevorrichtung. Gezeigt ist wiederum eine Leiterrahmenstruktur, die einen ersten Bereich 200, der einen Stromleiter bildet, und einen zweiten Bereich 202, auf dem ein Chip 210 mit einer Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms angeordnet ist, aufweist. Die in dem Chip 110 angeordnete Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms ist mit dem ersten Bereich 200 über Sense-Bonddrähte 220, 222 verbunden. Die Bonddrähte 220, 222 sind an den Verbindungsstellen 220', 222' mit dem ersten Bereich 100 verbunden. Entsprechend 1 umschließt eine Gehäusestruktur 230 den ersten Bereich 200 und den zweiten Bereich 202 vollständig. Gemäß 1 sind ebenso zwei Stromleiterpins 240, 242, ein Versorgungspin 244, der einen Ground-Pin darstellt, und zwei Signalpins 246, 248, von denen einer als ein zweiter Versorgungspin genutzt werden kann, gezeigt. Die Stromleiterpins 240, 242 sind mit dem ersten Bereich 200 verbunden und der Versorgungspin 244 ist mit dem zweiten Bereich 202 verbunden. Die Stromleiterpins 240, 242, der Versorgungspin 244 und die Signalpins 246, 248 erstrecken sich aus dem Gehäuse 230. Der Versorgungspin 244 und die Signalpins 246, 248 sind über Bonddrähte 250, 252, 254 mit dem Chip 210 verbunden.
  • Zusätzlich zu 1 ist in 2 ein Leiterrahmen-Band 260 gezeigt, das die Leiterrahmenstruktur, bestehend aus dem ersten Bereich 200, dem zweiten Bereich 202, den Stromleiterpins 240, 242, dem Versorgungspin 244 und den Signalpins 246, 248, umschließt und an einer Mehrzahl von Trennstellen 262 mit den Elementen der Leiterrahmenstruktur verbunden ist. Das Leiterrahmen-Band 260 ist nur während des Herstellungsprozesses der Stromauswertevorrichtung erforderlich und wird wäh rend des Herstellungsprozesses an den Trennstellen 262 von der Stromauswertevorrichtung abgetrennt.
  • In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Bereich 200, der den Stromleiter bildet, als Leiterbügel um den zweiten Bereich 202 angeordnet. Die Gestaltung des ersten Bereichs 200 der Leiterrahmenstruktur in bezug auf Länge, Breite und Dicke beeinflußt ebenso wie die Anordnung der Verbindungsstellen 220', 222' den Spannungsabfall, der von der Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms erfaßt wird.
  • 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Stromauswertevorrichtung. Das besondere Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist der geringe Innenwiderstand des als Strommeßwiderstand dienenden Bereichs der Leiterrahmenstruktur.
  • Gezeigt ist ein Bereich 300 der Leiterrahmenstruktur, der drei Teilbereiche 300a, 300, 300c und zwei Befestigungsbereiche 304, 305 aufweist. Die Befestigungsbereiche 304, 305 weisen jeweils ein Befestigungsloch 304', 305' auf. Die Teilbereiche 300a, 300c weisen jeweils eine Ausformung 306, 308 auf.
  • Über die Befestigungslöcher 304', 305' wird beim Betrieb der Stromauswertevorrichtung ein Strom zugeführt bzw. abgeleitet. Der Strom fließt von dem sich im ersten Befestigungsbereich 304 befindlichen ersten Befestigungsloch 304' durch die Teilbereiche 300a, 300, 300c zu dem zweiten Befestigungsloch 305', das in dem zweiten Befestigungsbereich 305 des ersten Bereichs 300 der Leiterrahmenstruktur angeordnet ist.
  • Der zweite Teilbereich 300 ist zwischen dem ersten Teilbereiche 300a und dem dritten Teilbereich 300c angeordnet. Der zweite Teilbereich 300 bildet einen Stromleiter und dient zusätzlich als Chipträger. Auf dem zweiten Teilbereich 300 ist ein Chip 310 angeordnet. In dem Chip 310 ist eine Ein richtung zum Auswerten des Stroms implementiert, die über Sense-Bonddrähte 320, 322 mit dem ersten Teilbereich 300a und dem dritten Teilbereich 300c verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsstellen 320', 322' der Bonddrähte 220, 222 auf den Ausformungen 306, 308 der Teilbereiche 300a, 300c angeordnet.
  • Die Teilbereiche 300a, 300b, 300c einschließlich der Ausformungen 306, 308 und des Chips 310 sind vollständig von einer Gehäusestruktur 330 umschlossen.
  • Entsprechend zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen ist in 3 ein Versorgungspin 344 und zwei Signalpins 346, 348, von denen einer als ein zweiter Versorgungspin genutzt werden kann, gezeigt. Der Versorgungspin 344 und die Signalpins 346, 348 sind über Bonddrähte 350, 352, 354 mit dem Chip 310 verbunden.
  • Außerdem sind zwei Leiterrahmen-Bänder 360, 361 gezeigt, die über eine Mehrzahl an Trennstellen 362 mit dem Bereich 300 der Leiterrahmenstruktur sowie dem Versorgungspin 344 und den Signalpins 346, 348 verbunden sind.
  • Der erste Bereich der Leiterrahmenstruktur mit einem Stromleiter wird von den Teilbereichen 300a, 300c gebildet. Der zweite Bereich 300b, der einen Chip trägt, dient in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls als Stromleiter. Verglichen mit den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen weist der in 3 gezeigte Stromleiter eine große Breite auf. Dadurch ist der Innenwiderstand, der gleichzeitig als Strommeßwiderstand dient, des Stromleiters sehr gering. Die breite Ausformung des Stromleiters ist in diesem Ausführungsbeispiel dadurch möglich, daß der Teilbereich 300b, der als Chipträger dient, zugleich als Stromleiter verwendet wird. Der besondere Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß sich der gesamte Platzbedarf der Stromauswertevorrichtung trotz des breiten Stromleiters nicht vergrößert.
  • Ein weiterer Vorteil dieses Ausführungsbeispiels sind die Ausformungen 306, 308, an denen die auf dem Stromleiter abfallende Spannung abgegriffen wird. Die Ausformungen 306, 308 sind mit den als Stromleiter dienenden Teilbereichen 300a, 300c verbunden. Trotzdem fließt in den Ausformungen 306, 308 kein nennenswerter Strom. Die Ausformungen 306, 308 bilden deshalb bezüglich der abfallenden Spannung näherungsweise Äquipotentialflächen. Positionierungstoleranzen der Verbindungsstellen 320', 322', die auf den Ausformungen 306, 308 angeordnet sind, haben damit keinen Einfluß auf den zwischen den Verbindungsstellen 320', 322' gemessenen Spannungsabfall. Die Potentialdifferenz zwischen den beiden Verbindungsstellen 320', 322' bleibt durch die Positionierungstoleranzen unverändert.
  • Bevorzugterweise ist der Chip 310 mit elektrisch isolierendem Kleber an der Leiterrahmenstruktur angebracht, so daß es zu keiner Verkoppelung eines zu messenden Stromkreises mit einem Versorgungsstromkreis des Chips 310 kommt.
  • 4 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Stromauswertevorrichtung. Elemente, die bereits in 3 beschrieben wurden, sind in 4 mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden im folgenden nicht näher erläutert.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Versorgungsstrom des Chips 310 gegenüber einem zu messenden, durch den Stromleiter fließenden Strom vernachlässigbar bzw. der Versorgungsstrom ist so gut definiert, daß sein Anteil an dem zu messenden Strom bereinigt werden kann. In diesem Fall kann der Chip 310 mit leitfähigem Kleber an der Leiterrahmenstruktur angebracht sein und der Versorgungsstrom vom Stromleiter abgezweigt werden. In diesem Fall ist der zu messende Strom mit dem Versorgungsstrom 310 galvanisch gekoppelt. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, daß ein in 3 gezeigter Versorgungspin 344 nicht erforderlich ist, bzw. für eine weitere Funktion bereitsteht. Der Versorgungsstrom des Chips 310 wird statt dessen über einen Bonddraht 370, der den Chip 310 mit dem Stromleiter über die Ausformung 306 verbindet, zugeführt. Auf der Ausformung 306 ist in diesem Ausführungsbeispiel sowohl der Sense-Bonddraht 320 als auch der Versorgungs-Bonddraht 370 angeordnet.
  • Anhand von 4 wird im folgenden ein Verfahren zum Herstellen einer Stromauswertevorrichtung erläutert. In einem ersten Schritt wird eine Leiterrahmenstruktur bereitgestellt. Die Leiterrahmenstruktur weist einen Bereich 300 mit einem Stromleiter, sowie zwei Signalpins 346, 348 und zwei Leiterrahmen-Bänder 360, 361 auf. Der Bereich 300 der Leiterrahmenstruktur und das Leiterrahmen-Band 360, sowie die Signalpins 346, 348 und das Leiterrahmen-Band 361 sind miteinander verbunden. In einem zweiten Schritt wird eine Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms auf der Leiterrahmenstruktur bereitgestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms in einem Chip 310 angeordnet, der auf dem Bereich 300 der Leiterrahmenstruktur angebracht ist.
  • Im nun folgenden Schritt wird der Chip über elektrische Verbindungen 320, 322, 352, 354, 370, beispielsweise Bonddrähte, mit der Leiterrahmenstruktur verbunden. Insbesondere werden die Verbindungen 320, 322 zwischen der Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms, über die ein auf dem Stromleiter auftretenden Spannungsabfall erfasst wird, und dem Stromleiter erstellt. Die Verbindungen 320, 322 zwischen der Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms und dem Stromleiter zu diesem frühen Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens bietet einen Schutz für die empfindlichen Eingänge der Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms.
  • Anschließend werden die als Stromleiter dienenden Teilbereiche 300a, 300b, 300c der Leiterrahmenstruktur sowie der Chip 310 und die mit dem Chip verbundenen Bonddrähte 320, 322, 352, 354, 370 vollständig von einer Gehäusestruktur 330 umschlossen. Die Gehäusestruktur 330 ist bevorzugterweise eine Vergußmasse, die an der Leiterrahmenstruktur zwischen dem Befestigungsbereich 304 und dem ersten Teilbereich 300a sowie dem zweiten Befestigungsbereich 305 und dem dritten Teilbereich 300c befestigt wird. Die Signalpins 346, 348 sind teilweise von der Gehäusestruktur 330 umschlossen. Die Enden der Signalpins 346, 348, die nicht mit den Bonddrähten 352, 354 verbunden sind, erstrecken sich aus der Gehäusestruktur 330. Die Gehäusestruktur 330 stellt eine feste Verbindung zwischen dem Bereich 300 der Leiterrahmenstruktur und den Signalpins 346, 348 dar. In einem folgenden Arbeitsschritt werden die Leiterrahmen-Bänder 360, 361 von dem Bereich 300 der Leiterrahmenstruktur und den Signalpins 346, 348 abgetrennt. Das Abtrennen erfolgt bevorzugterweise durch Freistanzen an den gezeigten Trennstellen 362.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms eine Einrichtung zum Abgleichen eines Temperaturganges der Stromauswertevorrichtung auf. Die Einrichtung zum Abgleichen ist programmierbar und weist ein Programmierinterface auf. Bei einem während des Herstellungsverfahrens durchgeführten Endtest festgestellte Schwankungen im Innenwiderstand des Stromleiters sowie Streuungen im Temperaturgang zufolge ungenügend kontrollierter Gefügeeigenschaften, wie Legierungsanteile der Leiterrahmenstruktur, Walzbedingungen oder einer Oberflächenplattierung, können ohne große Zusatzkosten durch programmierbare Einstellungen in der Einrichtung zum Abgleichen eines Temperaturganges abgeglichen werden. Eine weitere Kalibrierung der Stromauswertevorrichtung bei einem Anwender der Stromauswertevorrichtung ist damit nicht erforderlich.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms eine Einrichtung zur Ausgabe eines Auswerteergebnisses auf. Die Einrichtung zur Ausgabe eines Auswerteergebnisses bietet einem Anwender ein bequemes Interface über das Meßergebnisse dargestellt werden. Die gemessene Stromstärke kann als analoge Spannung zwischen 0 Volt und einer Betriebsspannung, oder als Digitalcode in einem gewünschten Übertragungsprotokoll entweder parallel oder seriell ausgegeben werden. Alternativ kann die Einrichtung zur Ausgabe eines Auswerteergebnisses eine digitale „Ja/Nein"-Entscheidung ausgeben. Ein Überschreiten eines kritischen Stromwertes kann dabei durch ein einstellbares Bit angezeigt werden.
  • Die in 14 gezeigten Formen und Anordnungen der Leiterrahmenstruktur und des Chips sind beispielhaft gewählt. Andere Anordnungen und Ausformungen, insbesondere des als Stromleiter dienenden Bereichs des Leiterrahmens, sind ebenfalls möglich. Ebenso kann eine Stromauswertevorrichtung mehrere Stromleiter und auch mehrere Chips aufweisen. Die Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms kann als zusätzliche Teilfunktion eines Chips realisiert sein oder in Form eines eigenständigen Strommeß-ASICs bereitgestellt werden.
  • 100
    erster Bereich der Leiterrahmenstruktur
    102
    zweiter Bereich der Leiterrahmenstruktur
    110
    Chip
    120, 122
    Sense-Bonddrähte
    120', 122'
    Verbindungsstellen
    130
    Gehäusestruktur
    140, 142
    Stromleiterpins
    144
    Versorgungspin
    146, 148
    Signalpins
    150, 152, 154
    Bonddrähte
    200
    erster Bereich der Leiterrahmenstruktur
    202
    zweiter Bereich der Leiterrahmenstruktur
    210
    Chip
    220, 222
    Bonddrähte
    220', 222'
    Verbindungsstellen
    230
    Gehäusestruktur
    240, 242
    Stromleiterpins
    244
    Versorgungspin
    246, 248
    Signalpins
    250, 252, 254
    Bonddrähte
    260
    Leiterrahmen-Band
    262
    Trennstellen
    300
    Bereich der Leiterrahmenstruktur
    300a
    erster Teilbereich
    300b
    zweiter Teilbereich
    300c
    dritter Teilbereich
    304, 305
    Befestigungsbereiche
    304', 305'
    Befestigungslöcher
    306, 308
    Ausformungen des Stromleiters
    310
    Chip
    320, 322
    Sense-Bonddrähte
    320', 322'
    Verbindungsstellen
    344
    Versorgungspin
    346, 348
    Signalpins
    350, 352, 354
    Bonddrähte
    360, 361
    Leiterrahmen-Bänder
    362
    Trennstellen
    370
    Versorgungsbonddraht
    371
    Versorgungseingang

Claims (11)

  1. Stromauswertevorrichtung mit folgenden Merkmalen: einem Stromleiter; und einer Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms, die mit dem Stromleiter verbunden ist; gekennzeichnet durch eine Leiterrahmenstruktur, die einen ersten Bereich (100; 200; 300a, 300c) aufweist, der den Stromleiter bildet, und einen zweiten Bereich (102; 202; 300b) aufweist, der einen Chip (110; 210; 310) trägt, in dem die Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms implementiert ist.
  2. Stromauswertevorrichtung gemäß Anspruch 1, die eine Gehäusestruktur (130; 230; 330) aufweist, die den ersten Bereich (100; 200; 300a, 300c) und den zweiten Bereich (102; 202; 300b), der einen Chip (110; 210; 310) trägt, vollständig umschließt.
  3. Stromauswertevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der zweite Bereich (300b) mit dem ersten Bereich (300a, 300c) verbunden ist und zusätzlich als Teil des Stromleiters ausgebildet ist.
  4. Stromauswertevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Bereich (300a, 300c) Ausformungen (306, 308) aufweist und wobei die Einrichtung zum Auswerten über die Ausformungen mit dem Stromleiter verbunden ist.
  5. Stromauswertevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Chip (310) mindestens einen Eingang (371) zum Versorgen des Chips mit einem Versorgungsstrom aufweist und wobei der Eingang zum Versorgen mit dem Stromleiter (306) verbunden ist.
  6. Stromauswertevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms eine Einrichtung zum Abgleichen eines Temperaturganges der Stromauswertevorrichtung aufweist, wobei die Einrichtung zum Abgleichen einen Programmiereingang aufweist, und ansprechend auf eine über den Programmiereingang erfolgende Programmierung den Temperaturgang der Stromauswertevorrichtung abgleicht.
  7. Stromauswertevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Einrichtung zum Auswerten eine Einrichtung zur Ausgabe eines Auswerteergebnisses aufweist, die ausgebildet ist, ein Auswerteergebnis als analoge Spannung bereitzustellen.
  8. Stromauswertevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Einrichtung zum Auswerten eine Einrichtung zur Ausgabe eines Auswerteergebnisses aufweist, die ausgebildet ist, ein Auswerteergebnis in digitaler Form bereitzustellen.
  9. Stromauswertevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Chip über Bonddrähte mit dem Stromleiter elektrisch verbunden ist.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Stromauswertevorrichtung mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen einer Leiterrahmenstruktur, die einen ersten Bereich (300) mit einem Stromleiter aufweist; b) Bereitstellen einer Einrichtung zum Auswerten des in dem Stromleiter fließenden Stroms, die in einem Chip (310) implementiert ist, der auf der Leiterrahmenstruktur angeordnet ist; c) Herstellen einer Mehrzahl elektrischer Verbindungen (320, 322) zwischen dem Stromleiter und der Einrichtung zum Auswerten; und d) Befestigen einer Gehäusestruktur (310) an mindestens einem Teil der Leiterrahmenstruktur.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Stromauswertevorrichtung gemäß Anspruch 10, ferner mit folgendem Schritt: Trennen eines Leiterrahmen-Bandes (360, 361), das während der Herstellung der Stromauswertevorrichtung die Leiterrahmenstruktur zusammenhält, von der Leiterrahmenstruktur.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007047178A2 (en) * 2005-10-11 2007-04-26 Intel Corporation Integrated circuit package resistance measurement
US9523720B2 (en) 2013-03-15 2016-12-20 Infineon Technologies Ag Multiple current sensor device, a multiple current shunt device and a method for providing a sensor signal
US9671433B2 (en) 2014-04-25 2017-06-06 Infineon Technologies Ag Current sensor devices and methods

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2630959A1 (de) * 1976-07-07 1978-01-12 Heliowatt Werke Kilowattstundenzaehler mit statischem messwerk
DE2630958B2 (de) * 1976-07-07 1978-07-27 Heliowatt Werke Elektrizitaets-Gesellschaft Mbh, 1000 Berlin Fehlerkompensationsverfahren
DE4300605C2 (de) * 1993-01-13 1994-12-15 Lust Electronic Systeme Gmbh Sensorchip
DE4410180A1 (de) * 1994-03-24 1995-09-28 Bosch Gmbh Robert Stromstärkemeßgerät
EP0415439B1 (de) * 1989-09-01 1996-07-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Zusammengesetzte Halbleiter-Anordnung für Überstrom-Detektion
US5883567A (en) * 1997-10-10 1999-03-16 Analog Devices, Inc. Packaged integrated circuit with magnetic flux concentrator
DE10045563A1 (de) * 1999-09-16 2001-04-19 Int Rectifier Corp Leistungshalbleiter-Baugruppe mit integrierter Strommessung
DE10011974A1 (de) * 2000-03-11 2001-09-27 Geyer Ag Aufbau- und Verbindungstechnik eines Stromsensors der Mikrosystemtechnik
DE10049071A1 (de) * 2000-10-02 2002-04-25 Micronas Gmbh Sicherungsvorrichtung für einen Stromkreis insbesondere in Kraftfahrzeugen
DE10028448C2 (de) * 2000-06-13 2003-05-15 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Einrichtung zur galvanisch getrennten Messung eines in einem Leiter fließenden elektrischen Stromes unter Verwendung eines Hallelements

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW503319B (en) * 1999-01-26 2002-09-21 Nat Semiconductor Corp Package integrated sense resistor with thermal conduction
DE19906276A1 (de) * 1999-02-15 2000-09-21 Heusler Isabellenhuette Verfahren und Strommeßmodul zur Stromüberwachung in einem Stromversorgungssystem

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2630959A1 (de) * 1976-07-07 1978-01-12 Heliowatt Werke Kilowattstundenzaehler mit statischem messwerk
DE2630958B2 (de) * 1976-07-07 1978-07-27 Heliowatt Werke Elektrizitaets-Gesellschaft Mbh, 1000 Berlin Fehlerkompensationsverfahren
EP0415439B1 (de) * 1989-09-01 1996-07-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Zusammengesetzte Halbleiter-Anordnung für Überstrom-Detektion
DE4300605C2 (de) * 1993-01-13 1994-12-15 Lust Electronic Systeme Gmbh Sensorchip
DE4410180A1 (de) * 1994-03-24 1995-09-28 Bosch Gmbh Robert Stromstärkemeßgerät
US5883567A (en) * 1997-10-10 1999-03-16 Analog Devices, Inc. Packaged integrated circuit with magnetic flux concentrator
DE10045563A1 (de) * 1999-09-16 2001-04-19 Int Rectifier Corp Leistungshalbleiter-Baugruppe mit integrierter Strommessung
DE10011974A1 (de) * 2000-03-11 2001-09-27 Geyer Ag Aufbau- und Verbindungstechnik eines Stromsensors der Mikrosystemtechnik
DE10028448C2 (de) * 2000-06-13 2003-05-15 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Einrichtung zur galvanisch getrennten Messung eines in einem Leiter fließenden elektrischen Stromes unter Verwendung eines Hallelements
DE10049071A1 (de) * 2000-10-02 2002-04-25 Micronas Gmbh Sicherungsvorrichtung für einen Stromkreis insbesondere in Kraftfahrzeugen

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007047178A2 (en) * 2005-10-11 2007-04-26 Intel Corporation Integrated circuit package resistance measurement
WO2007047178A3 (en) * 2005-10-11 2007-09-13 Intel Corp Integrated circuit package resistance measurement
US9523720B2 (en) 2013-03-15 2016-12-20 Infineon Technologies Ag Multiple current sensor device, a multiple current shunt device and a method for providing a sensor signal
US9671433B2 (en) 2014-04-25 2017-06-06 Infineon Technologies Ag Current sensor devices and methods
US10184958B2 (en) 2014-04-25 2019-01-22 Infineon Technologies Ag Current sensor devices and methods

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