JP2021510808A - センサーパッケージ - Google Patents

Abstract

センサーパッケージ（１００）が説明され、非導電性基板（１０５）と、前記非導電性基板（１０５）の第１側（１１５）に位置する少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）と、前記非導電性基板（１０５）の前記第１側（１１５）と反対側の前記非導電性基板（１０５）の第２側（１２５）に位置する評価回路（１２０）と、前記少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）と前記評価回路（１２０）の間の導電接続線とを備える。

Description

本出願は、センサーパッケージ、特に回転及び／又は直線位置検出のための誘導センサーパッケージに関する。

磁場の磁場特性を測定するための装置はしばしば磁場センサー又は磁気センサーと呼ばれる。通常、これらのセンサーは磁場の特性を検出するように構成されたセンサー素子、例えば、ホール素子、コイルなどの誘導素子、又は磁気抵抗素子を備える。これらのセンサー素子は磁場高感度素子又は検出素子とも呼ばれる場合がある。

センサー素子は磁場に影響され、検知した磁場を示す信号を出力する。これに関して、直接又は間接測定が使用されてよい。直接測定については、例えば、遭遇した磁場の磁場強度を測定できる一方、間接測定については、磁束が、磁束により引き起こされる定量化できる特性、例えば誘導電流又は電圧を測定することで、測定されうる。

しかし、センサーの他の素子、即ち、非検出素子も磁場に影響される。例えば、磁場はセンサーの他の素子、例えばセンサーの素子同士を電気的に接続する導電性素子に渦電流を引き起こすことがあり、従って、磁気センサー内に含まれる集積回路の性能に影響することがある。集積回路は通常センサーの出力を計算する仕事を実行する。集積回路の動作に対するどんな影響もセンサーの性能及び精度に影響することがある。既知のセンサーは、センサーの異なる素子を配線接続するために使用されるリードフレームを備え、集積回路はリードフレーム上に取り付けられる。このようなリードフレームは渦電流が生成され易い。例えば、センサーで検知される磁場が時間と共に変化する場合、リードフレームは導電性材料でできているので、渦電流がリードフレーム中に誘導される。これらの渦電流は対抗する磁場を生成し、例えば集積回路の動作だけでなく検出素子の動作も妨害することでセンサーの精度に影響する。その結果、これらのセンサーは静磁場を検知するために最適化されており、磁場の高周波変化により悪化する。このため、これらのセンサーは交番磁場に対して強くないと言える。従って、渦電流の生成が低減されるセンサーが必要である。

従来の解決策は渦電流の影響を変えるか又は集積回路を渦電流から遮蔽することに集中している。影響低減発想の例は特許文献１に提供され、そこではリードフレーム内の渦電流を妨げるように構成されたスロットがリードフレームに設けられている。しかし、リードフレームに設けられたスロットが渦電流の流れを低減することがあるとしても、渦電流の大きさは変えられず、従って、渦電流はなおセンサーの精度にかなりの影響があるであろう。

遮蔽発想の例は特許文献２に記載されている。この場合、非導電性パドルがリードフレーム及び集積回路上に配置される。この遮蔽発想は集積回路に対して渦電流を低減することがあるが、周辺の他の素子に対しては低減しない。また、半導電性材料内に位置する非導電性パドルはセンサーの複雑さを増加させ、製造プロセスをより難しくする。

米国特許第６８５３１７８号明細書 米国特許第８６２９５３９号明細書

従って、本出願の目的の１つは既知の従来技術の不利な点を克服し、実質的にセンサーの精度を上げ小型のセンサー構成、特に検出素子が磁場を生成する又は磁場に影響する物体に非常に近接して位置しうるセンサー構成を提供する改善されたセンサーパッケージを提供することである。

上記の目的は本出願の独立請求項に係るセンサーパッケージにより達成される。

本発明に係るセンサーパッケージはセンサー又は誘導センサーとも呼ばれることがある。本出願の意味におけるセンサーパッケージはセンサーの素子の組立体である。本発明に係るセンサーパッケージは、非導電性基板と、前記非導電性基板の第１側に位置する少なくとも２つの検出素子と、前記非導電性基板の前記第１側と反対側の前記非導電性基板の第２側に位置する少なくとも１つの非検出素子と、前記少なくとも２つの検出素子と前記少なくとも１つの非検出素子の間の導電接続線とを備える。

検出素子、非導電性基板、及び非検出素子の配置により、センサーのより少ない素子が磁場に曝されるので、センサーの精度は増加する。このため、渦電流は検出の精度を減少させることがあるが、より少ない渦電流が生成される。特に、少なくとも２つの検出素子が前記非導電性基板の第１側に位置する一方、少なくとも１つの非検出素子は第２側に位置する。これに関して、少なくとも２つの検出素子は基板に直接接続される必要がなく、物理的に基板の第１側に位置するだけである。少なくとも１つの非検出素子も基板に直接接続される必要がなく、物理的に基板の第２側に位置するだけである。このため、基板は少なくとも２つの検出素子と少なくとも１つの非検出素子の間に位置すると言うことができる。これに関して、基板に加えて１つ又は幾つかの他の層も少なくとも２つの検出素子と少なくとも１つの非検出素子の間に位置してもよい。これらの他の層も基板中に取り込まれるか又は基板の1つの側又は両側に位置してもよい。このため、これらの層も少なくとも２つの検出素子と少なくとも１つの非検出素子の間に位置してよい。これらの層は様々な追加の導電性及び非導電性構造体を含んでもよい。別の例では、これら異なる層自身が、例えばセンサーパッケージの素子間の電気接続を提供するため又はそれらを互いに絶縁するために導電性又は非導電性であってもよい。

前記少なくとも２つの検出素子と前記少なくとも１つの非検出素子の間の導電接続線は、磁場に曝されるのを最少にし、渦電流は検出の精度に影響することがあるが、少ない渦電流が誘導されるようにするために、基板の第１側に部分的にだけ位置してもよい。それにより、導電接続線は前記少なくとも２つの検出素子から前記少なくとも１つの非検出素子に直接繋がるか又は前記少なくとも２つの検出素子から前記少なくとも１つの非検出素子に間接的に繋がる。前記少なくとも２つの検出素子から前記少なくとも１つの非検出素子に間接的に繋がる場合、導電接続線は追加の検出又は非検出素子、例えば追加の能動及び／又は受動電子素子を通ることで形成されてもよい。導電接続線はまた、非導電性基板内に位置する異なる導電層又は導電性構造体により形成されてもよい。

非導電性基板は、異なるセンサー素子、即ち、検出素子及び非検出素子が位置する中心基盤として使用される。この非導電性中心基盤を使用することで、渦電流の生成は減少する。用語非導電性基板はパッケージの基盤として使用されるセンサーパッケージの部分を指す。センサーパッケージに含まれる異なる素子は非導電性基板上に組み付けられてよい。基板はセンサーパッケージの異なる素子を取り込むか又は支持するように構成された中実基板であってもよい。基板は非導電性基板であり、これは電流を通さないことを意味する。好ましくは、ガラス強化エポキシ積層シートが基板材料として使用されてもよい。ガラス強化エポキシ積層は織りガラス繊維及びエポキシ樹脂粘結剤を含む複合材料であり、難燃性である。しかし、セラミック、シリコン、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、サファイア、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、又はシリコンとゲルマニウムの合金も基板を形成するために使用されてもよい。

非導電性基板は少なくとも第１側及び第２側を有し、第１側及び第２側は互いに反対側である。基板のそれらの側は基板の表面を画定してよい。しかし、本発明によれば、側は基板の長さと幅により画定されるある寸法を有する基板表面を指すだけでない。側はある長さと幅だけでなくある厚み又は高さも有する基板の体積も画定してよい。基板の第１側及び第２側は同じ厚みを有してもよい。しかし、第１側及び第２側が異なる厚みを有してもよいことは可能であってもよい。基板は均質材料から成っても、又は層構造を含んでもよく、基板の第１側は基板の少なくとも１つの層を含み、基板の第２側は基板の少なくとも１つの他の層を含んでもよい。基板の第１側及び第２側は互いに接触しても、又は基板の第１側にも第２側にも属さない１つの層により分離されてもよい。

本発明に係るセンサーパッケージは磁場に感受性があるように構成されてよい。電気導電性コイルはセンサーパッケージの素子であり、検出素子と呼ばれてもよい。特に、電気導電性コイルは磁場を生成するか又は受信するように構成された誘導素子である。例えば、コイルはワイヤー、コイル形状のワイヤー、螺旋形状のワイヤー、又はヘリックス形状のワイヤー、ループ、多巻きループ、ソレノイド、インダクター、又はアレイであってもよい。コイルは電気導電性で電流を通すように構成される。少なくとも２つの電気導電性コイルが、電気導電性コイルを非導電性基板の第１側の表面上に例えば印刷、エッチング、半田付け、又は接着剤付けすることで基板の表面上に配置されてよい。しかし、少なくとも２つの電気導電性コイルが少なくとも部分的に基板の第１側内に取り込まれることも可能である。少なくとも２つの電気導電性コイルはまた、基板の第１側において異なる高さに位置してもよい。例えば、少なくとも２つの電気導電性コイルの１つが基板の第１側の表面に配置される一方、少なくとも２つの電気導電性コイルの他方は基板の第１側内で少なくとも部分的にその１つの電気導電性コイルの下に配置されてよい。このように、少なくとも２つの電気導電性コイルは少なくとも部分的に互いに重なってもよいことが可能である。また、少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも一部は基板の第１側の表面上に配置される一方、少なくとも２つの電気導電性コイルの残りの部分は基板の第１側内に配置されることも可能であることがある。例えば、少なくとも２つの電気導電性コイルはある高さの螺旋形状を有してもよい。螺旋は基板の表面から始まり特に基板の第１側内を延びてもよい。それに関して基板の表面は最上層又は素子を必ずしも指さない。本発明によれば、基板の表面上に追加の手段又は層があってもよい。例えば、表面は保護層で少なくとも部分的に被覆されてよい。例えば、別の導体が電気導電性コイル上方に位置する場合、少なくともその導体が横切るコイルの部分に誘電体を付けることができ、導体の交差が可能である。また、少なくとも２つの電気導電性コイルの上に電気導電性コイルを完全に覆う保護層も配置してもよい。

少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つは、センサーパッケージの磁場に感受性があってよいセンサー素子を形成してもよい。これは、少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つは磁場を受信するように構成されてよいことを意味する。前記少なくとも１つのコイルは受信コイルとも呼ばれることがある。磁場はベクトル場で、Ｂで示され、３次元デカルト座標系で３つの成分Ｂ_ｘ、Ｂ_ｙ、及びＢ_ｚを有してよい。しかし、座標系の定義だけに依存して他の成分も可能である場合があることを当業者は認識するであろう。少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つが磁場を受信する時、ファラデーの電磁誘導の法則により表されるように前記少なくとも１つのコイル内に電流が引き起こされることがある。また、電流は検知されてよい電圧とも関連することがある。電流は誘導電流と呼ばれることがあり、電圧は誘導電圧と呼ばれることがある。誘導電流又は誘導電圧を検知することは、誘導電流及び／又は電圧を記録すること、誘導電流及び／又は電圧を測定すること、及び／又は誘導電流及び／又は電圧を誘導電流及び／又は電圧を記録する手段又は測定する手段に振り向けることのどれでも含んでよい。誘導電流又は電圧はセンサーの直接検知信号又は直接測定信号とも呼ばれることがある。また、少なくとも１つの受信コイルは評価回路と通信するように構成されてもよい。例えば、前記少なくとも１つのコイルは誘導電流又は電圧、又は誘導電流又は電圧を示す信号を評価回路に提供してもよい。評価回路は誘導電流及び／又は電圧を記録する手段及び／又は測定する手段を含むことが可能であってもよい。評価回路は誘導電流及び／又は電圧を処理しセンサーの間接測定信号を生成してもよい。

また、少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つは、磁場を生成するように構成されてよい。磁場を提供することは磁場を発生させる、生成する、又は送信するとも呼ばれることがある。従って、前記少なくとも１つのコイルは供給コイル、発生コイル、生成コイル、又は送信コイルとも呼ばれることがある。前記少なくとも１つの送信コイルは送信コイルに供給され送信コイルを流れてよい電流への応答として磁場を提供してよい。電流は電磁電荷の移動を引き起こすことがある。当技術で既知のように、電磁電荷の移動は磁場を生成することがある。この効果はアンペアの回路法則と表されることがある。磁場の強さ、即ち、生成される磁束の量はコイルに供給される電流の量に比例する。前記少なくとも１つの送信コイルに供給されてよい電流は、評価回路により前記少なくとも１つの送信コイルに供給されてよい。しかし、評価回路は前記少なくとも１つの送信コイルに供給される電流又は電圧を制御することも可能である。従って、送信コイルはまた、評価回路と通信するように構成されていてもよい。しかし、電流はまた、送信コイルに直接供給されてもよい。

従って、検出素子は、磁場を検知又は測定する素子、例えば受信コイルに加えて磁場を生成又は送信する素子、例えば送信コイルにより形成されうる。

前記少なくとも１つの受信コイルは前記少なくとも１つの送信コイルにより提供される磁場を受信するように構成されていてよい。従って、前記少なくとも１つの受信コイルは前記少なくとも１つの送信コイルと誘導結合するように構成されてよい。この誘導結合は磁束結合であってもよい。それに関して、磁束は特定の表面を通過する全磁場の測定値である。このため、磁束は特定の表面を通過する磁場の磁力線の数、即ち、磁力線密度に関係する。磁束結合は、送信コイルにより生成される磁場が当たる特定のターゲットにより影響されることがあり、ターゲットは磁場の磁力線の方向に影響する。影響された磁場は次に受信コイルにより測定されうる。それに関して、その特定のターゲットの形は、ターゲットが磁力線の経路にいかに影響するか望ましい方向を定める構造体により形成されることがある。従って、ターゲットの形状又は形は、磁力線が望ましい方向に整列するように影響してもよい。このため、少なくとも１つの受信コイルがこの望ましい方向内に存在する、即ち、少なくとも１つの送信コイルにより生成される磁力線がその受信コイルの方向に整列する場合、少なくとも１つの送信コイルと少なくとも１つの受信コイルの間の磁束結合は最も強い。ターゲットが動く、即ち、磁場が再び異なって影響される時、望ましい方向は変化するので、この状況は再び変わる。このため、少なくとも１つの送信コイルと少なくとも１つの受信コイルの間の磁束結合は、ターゲットの異なる位置に対して異なる。この知識が、少なくとも１つの受信コイルによる測定に基づいてターゲットの位置を検出するのを可能にする。

少なくとも１つの送信コイルと少なくとも１つの受信コイルはそれぞれ動作モードを磁場を送信するから磁場を受信するに及び逆に変更するように構成されてもよい。即ち、少なくとも１つの送信コイルはその動作モードを磁場を生成するから磁場を受信するに変更し、従って、少なくとも１つの受信コイルの１つになってもよい。同様に、少なくとも１つの受信コイルはその動作モードを磁場を受信するから磁場を生成するに変更し、従って、少なくとも１つの送信コイルの１つになってもよい。また、異なるコイルはそれらが生成する磁場の感度及び／又は強度を変えてもよいことは考えられている。

非検出素子、例えば評価回路は非導電性基板の第１側と反対側の第２側に位置してもよい。第１側の電気導電性コイルと同様に、評価回路は、例えば基板の第２側の表面上に配置されるか又は少なくとも部分的に基板の第２側内に取り込まれてよい。また、基板の第２側の素子は、第２側を完全に又は部分的に覆い導体交差を可能にする保護層で覆われてもよい。

非導電性基板の第２側に位置する評価回路は半導体装置であってもよい。評価回路は集積回路又はダイとも呼ばれることがある。評価回路は導電接続で少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つに接続されてよい。また、評価回路は少なくとも１つの受信コイルから検知された磁場を示す信号を受信するように構成されてもよい。或いは又は加えて、評価回路はまた、導電接続で少なくとも２つの電気導電性コイルのその他と接続されてよい。それに関して、評価回路は少なくとも１つの送信コイルに供給される電流又は電圧を制御するように構成されてもよい。接続は直接又は間接であってもよい。

少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つから評価回路により受信された信号は誘導電流又は電圧及び／又はセンサーにより検知される磁場の強度を示してよい。例えば、前記信号は電流又は電圧であり、電流は誘導電流で電圧は誘導電圧であってもよい。評価回路は受信した信号を使用して検知された磁場を評価してもよく、検知された磁場を評価することは受信した信号を処理することを含んでもよい。評価回路は受信コイルから受信した直接信号か又はその処理の結果、即ち、間接測定信号を別の実体へ報告してもよい。このように、報告は別の実体に処理の結果を提供すること又は別の実体に受信信号を振り向ける又は転送することを含んでもよい。

また、評価回路は少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つ（送信コイルと呼ばれることがある）に電流を供給し、送信コイルが磁場を提供してもよい。或いは又は加えて、評価回路は少なくとも１つの送信コイルに供給される電流又は電圧を制御してもよい。送信コイルへ電流又は電圧を供給及び／又は制御する処理は送信コイルの駆動とも呼ばれることがある。評価回路は自律的に送信コイルを駆動してもよく、評価回路は送信コイルを連続的に又はパルス状に駆動してもよい。また、評価回路は交流磁場を誘導するために送信コイルを交流電流で駆動してもよい。

評価回路は自律的に少なくとも１つの送信コイルを駆動し少なくとも１つの受信コイルから信号を受信してもよいので、評価回路は少なくとも２つの電気導電性コイルを動作させてよいとも言ってよい。即ち、コイルを動作させることは、磁場を制御する、磁場を検知する、磁場を評価する、及び／又は磁場の検知又は評価の結果を報告することのうち少なくとも１つを含んでよい。

少なくとも２つの電気導電性コイル及び評価回路は導電接続線により接続されてもよい。導電接続線は電流又は電圧又は信号を供給又は受け取るのに適した任意の種類の接続線から成ってもよい。好ましくは、導電接続線は非導電性基板内又は上のワイヤー、基板内のワイヤーから成るチャネル、又はプリント基板トラックなどの回路経路から成ってよい。それに関して、導電接続線は導電材料から成り電流を通すように構成されてよい。それに関して、接続は直接又は間接であってもよい。接続はまた、基板内の導電層又は基板内の他の導電性構造体により形成されてもよい。

少なくとも２つの電気導電性コイルと評価回路の間の導電接続線は、少なくとも２つの電気導電性コイルと評価回路の間の電流又は電圧の伝達を可能にするように構成されている。伝達される電流又は電圧は信号とも呼ばれることがある。例えば、評価回路は信号を、例えば電圧及び／又は電流の形態で少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つから受信するように構成されてもよい。しかし、評価回路はまた、少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つを駆動するように構成されてもよく、コイルを駆動することは電圧及び／又は電流をコイルに導電接続線を介して印加することを意味する。印加された電圧及び／又は電流は、例えば一定の電圧及び／又は電流、又は交流電圧及び／又は電流であってもよい。

少なくとも２つの電気導電性コイルと評価回路の間の導電接続線は、基板中に取り込まれてもよい。例えば、導電接続線は基板の全厚みを第１側から第２側に貫通してもよい。また、基板が、基板の全厚みを貫通する少なくとも１つの孔又はチャネルを含み、導電接続線が少なくとも部分的に前記少なくとも１つの孔又はチャネルを通って延びてよいことが可能であってもよい。また、基板は導電接続を提供する導電層を含んでもよい。導電接続は直接又は間接の電気導電路により、即ち、少なくとも２つのコイルを評価回路と直接か又は追加の能動及び／又は受動素子を介して接続することにより形成される。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態において、非導電性基板は電気的に絶縁され非金属の及び／又は低誘電損失の材料から成ってもよい。例えば、非導電性基板はプラスチック、ガラス、又はセラミック材料から成ってもよい。これらの電気的に絶縁され非金属の及び／又は低誘電損失の材料の少なくとも１つを使用することは、これらの材料は磁場に感受性が無いか又は少なくとも少ししかないので、本発明に係るセンサーパッケージにおける渦電流生成を更に低減する。従って、基板自身の材料内で渦電流は全くか又は少なくとも少ししか生成されない。また、これらの材料は、測定及び／又は生成された磁場の影響から評価回路を保護するシールドとして働く。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態において、非導電性基板はかなりの構造的剛性を与えるように構成されてもよい。従来技術で既知の解決策では、構造的剛性は中心基盤として使用されるリードフレームで確立されるだけであることがある。本発明に係るセンサーパッケージで、基板は中心基盤として使用されるので、基板はセンサーパッケージの構造的剛性の少なくとも一部又は全てを提供するように構成されてもよい。本発明の意味における構造的剛性は、基板がセンサーの意図された使用に関するどんな状況でもセンサーパッケージの寿命に関して安定した構造又は形状を有することを意味する。構造的剛性は安定性、持続性、及び／又は耐久性とも呼ばれることがある。しかし、構造的剛性はまた、リードフレームにより提供されてもよい。また、構造的剛性はセンサー素子をモールド材料で成形又は外側被覆することで実現されうる。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態において、非導電性基板は基板の第２側に前記少なくとも２つの電気導電性コイルを前記評価回路と接続するための複数の接続パッドを備えてもよい。接続パッドは基板の第１側に位置する前記少なくとも２つの電気導電性コイルと接続され、非導電性基板の第２側に位置する評価回路と接続されるように構成されてよい。例えば、接続パッドはボンドパッド又はワイヤーパッドであってもよい。評価回路がフリップチップとして基板の第２側に位置する場合、接続パッドは評価回路とワイヤーボンディング又はバンプボンディングで接続されるように構成されてよい。接続パッドは少なくとも２つの電気導電性コイルと評価回路の間の導電接続線に接続されるか、又は前記導電接続線の一部であってもよい。また、複数の接続パッドは非導電性基板を貫通する少なくとも１つのワイヤーにより少なくとも２つの電気導電性コイルに接続されてもよい。或いは、接続パッドの少なくとも一部は非導電性基板中に入り込んでもよく、接続パッドのその部分は非導電性基板の第１側へ延び、少なくとも２つの電気導電性コイルに接続されてもよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態において、評価回路はフリップチップとして基板の第２側に装着される。従って、基板は、評価回路が導電接続線及び従って少なくとも２つの電気導電性コイルに接続されるのを可能にする接続線を有してもよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態において、少なくとも２つの電気導電性コイルは非導電性基板の第１側で非導電性基板中に少なくとも部分的に取り込まれてもよい。例えば、少なくとも２つの電気導電性コイルはそれぞれ、長さ及び幅を有し１つの領域を覆うだけでなく、高さ又は厚みも有する体積を有してもよい。次に少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つは非導電性基板中に少なくとも部分的に取り込まれてもよく、例えばそのコイルの体積の第１部分が非導電性基板に囲まれる。１つの実施形態によれば、そのコイルの体積の少なくとも第２部分は非導電性基板により囲まれていない。例えば、第１部分は非導電性基板の内側に位置し、第２部分は非導電性基板の表面上に位置してもよい。しかし、少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つの体積全体が基板中に取り込まれてもよいことも可能であってよい。この場合、前記コイルの全体積が非導電性基板の表面の下方に位置するように前記コイルの全体積は非導電性基板の内側に位置してもよい。少なくとも２つの電気導電性コイルはまた、基板中で異なる高さに取り込まれてもよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態において、少なくとも２つの電気導電性コイルは構造上互いに重ならないことがある。それに関して、前記少なくとも２つのコイルは互いに近接してもよく、構造上互いに重ならないことがある。構造上重なることは少なくとも部分的に挟まれる、織り交ぜる、又は絡み合わせることを指すこともある。結果として、少なくとも２つのコイルはそれぞれ基板の特定の体積内に位置し、少なくとも２つのコイルの特定の１つの体積のどの部分も少なくとも２つのコイルの別の１つに属する体積内にない。詳細には 少なくとも２つのコイルの第１コイルは、第１の連続する体積を画定してよく、第１の連続する体積は少なくとも２つのコイルの第２コイルにより画定されてよい第２の連続する体積と共通部分がない。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態において、少なくとも２つの電気導電性コイルは少なくとも部分的に構造上重なる。それに関して、前記少なくとも２つのコイルの空間的広がりは少なくとも部分的に重なる。この重なりのために、少なくとも２つのコイルは基板上又は内の異なる層に実現されてよい。このため、２つのコイルの少なくとも１つが配置される平面は 少なくとも２つのコイルの少なくともその他が配置される平面から空間的ずれていてよい。少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つは少なくとも２つの電気導電性コイルのその他の下方に位置すると言うこともできる。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態において、少なくとも２つの電気導電性コイルの1つは磁場を提供してもよく、少なくとも２つの電気導電性コイルのその他は磁場を受信する。このため少なくとも１つの受信コイルは少なくとも１つの送信コイルと結合してよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態において、センサーパッケージは非導電性基板の第１側に位置する少なくとも３つの電気導電性コイルを備えてよい。それに関して、少なくとも３つの電気導電性コイルは動作モードを磁場を生成するから磁場を受信するに切り替えるように構成されてもよい。このため、１つの構成では、３つの電気導電性コイルの少なくとも１つは磁場を生成する一方、他の２つは磁場を受信してもよい。別の構成では、３つの電気導電性コイルの２つは磁場を生成する一方、その他はそれらの磁場の重ね合わせを受信してもよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態において、センサーパッケージは基板の第２側だけに配置されてよいリードフレームを更に備えてもよい。リードフレームは非導電性基板の第２側に位置する複数の素子を組み付けるために使用されてよい。例えば、評価回路はリードフレーム上に少なくとも部分的に配置されてよい。しかし、評価回路は非導電性基板上に直接配置され、リードフレームが少なくとも部分的にだけ評価回路を囲むか又はリードフレームは評価回路の隣に位置することも可能であってよい。評価回路はリードフレームにワイヤーで接続されてもよい。リードフレームは基板の空間的広がりに亘って基板の空間的広がりの１次元又は２次元で２０％、３０％、５０％、又は８０％だけ延在しうる。リードフレームは追加の構造的剛性を基板に与えてもよい。本発明のこの実施形態のリードフレームは非導電性基板の第２側だけに位置してよいので、リードフレーム内の渦電流の生成は低減されることがある。また、リードフレームは少なくとも２つの電気導電性コイルから十分離れた第２側の位置に位置してもよく、リードフレームに生じうる小さい渦電流は検知される磁場を示す誘導電流又は電圧に影響しない。即ち、渦電流が生成されることがある素子は少なくとも２つの電気導電性コイルの位置から十分離れているので、少なくとも２つの電気導電性コイルは望まれていない渦電流から遮蔽されることがあると言ってもよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態では、リードフレームは非導電性基板の第２側で基板中に少なくとも部分的に取り込まれてもよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態では、前記評価回路は前記リードフレームにワイヤーボンドにより接続されるか、又はフリップチップとして前記リードフレーム上に装着されるか、又は前記リードフレームに前記基板を介して接続されてもよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態では、前記非導電性基板の第１側の前記少なくとも２つの電気導電性コイルは第１領域を画定し、前記評価回路は前記非導電性基板の前記第２側で前記第１領域とまさに反対側の第２領域内に配置されてもよい。それに関して、２つの領域は同じサイズを有してもよい。そのダイは第２領域全体を満たす必要はなく基板の第２側で第２領域内に位置しうることを当業者は認識するであろう。非導電性基板上に素子を組み付けることは確実に渦電流を低減するので、少なくとも２つの電気導電性コイル及び評価回路を第１側及び第２側の互いにまさに反対側の領域にそれぞれ組み付けることが可能である。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態では、センサーパッケージは、少なくとも１つの端子を備え、前記少なくとも１つの端子は供給端子、入力端子、及び出力端子のうちの１つであり、前記少なくとも１つの端子は前記評価回路及び／又は前記少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つに接続されてよい。前記少なくとも１つの端子と基板は半田又は接着剤で付けられる。また、前記少なくとも１つの端子は前記非導電性基板の前記第２側に位置してよいリードフレームに半田又は接着剤で付けられてもよいことも可能であってよい。前記少なくとも１つの端子はセンサーをそのセンサーを使用する実体に接続するように構成されてもよい。従って、前記少なくとも１つの端子はその実体のプリント基板に接続されてよい。前記少なくとも１つの端子はセンサーと実体の間の通信を可能にするように構成されてもよい。例えば、センサーパッケージはセンサーの動作用電力を提供してよい供給電圧を１つの端子を介して受け取ってもよい。加えて、センサーはセンサーを制御するように構成されてよい入力情報を入力端子を介して受け取ってもよい。入力情報は、例えばセンサーが磁場を検知する動作を開始又は停止してもよいことを示す情報を含んでもよい。また、入力情報はまた、命令入力、内部又は外部テスト入力、又はエラー信号であってもよい。評価回路は検知された磁場を示す出力信号を装置に出力端子を介して提供してもよい。それに関して、出力信号は生データ、即ち、コイルからの直接信号、又は処理されたデータ、即ち、間接信号、即ち、処理された直接信号の結果を含んでもよく、生データ又は処理されたデータは検知された磁場又は検知された誘導電流又は電圧を示してよい。処理されたデータはセンサーの近傍内で動き磁束結合に影響することがあるターゲットに関する位置情報を含んでよいことも考えられる。生データは、例えば少なくとも２つの電気導電性コイルの少なくとも１つにより検知されうる誘導電流又は電圧を含んでもよい。処理されたデータは検知された磁場に関する情報であって誘導電流又は電圧に関係してよい情報を含んでもよい。処理されたデータは評価回路により提供され制御される電流又は電圧であってもよい。端子の１つだけの構成を説明したが、他の構成も包含されることは当業者には明らかである。例えば、２つの端子は供給端子、例えばＶＤＤ及びＧＮＤ用であるように構成され、別の端子は入力／出力兼用端子であってもよい。しかし、端子の他の構成及び数も可能である。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態では、センサーパッケージは少なくとも１つの受動部品を備えてもよい。受動部品は受動素子、追加の素子、又は追加の部品とも呼ばれることがあり、評価回路供給システムのための阻止容量及び／又は抵抗器、電磁両立性（ＥＭＣ）放射用のコンデンサ、及び／又は受動インダクターのどれであってもよい。受動部品はリードフレーム上に装着されるか又は非導電性基板上に装着されてよい。受動部品はリードフレーム又は非導電性基板に、例えば接着剤又は半田で付けられてよい。或いは、受動部品は非導電性基板内に実現された分散素子であってもよい。例えば、非導電性基板はその非導電性基板に印刷されてよい回路を含んでよく、回路の複数の部分が受動部品を形成するように構成されてもよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態では、センサーパッケージはモールド材料により少なくとも部分的に封入されてよい。センサーパッケージをモールド材料で封入することはセンサーパッケージの部品を環境から保護することがある。例えば、モールド材料は腐食及び／又は衝撃などの物理的損傷からの保護を提供してもよい。モールド材料は非導電性モールド材料、例えばエポキシベース成形化合物又は硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）であってもよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態では、非導電性基板は再分配層を含んでもよい。それに関して、再分配層は非導電性基板の一部であり、評価回路とリードフレームの間の導電接続線を通すように構成されてもよい。即ち、導電接続線は再分配層に少なくとも部分的に位置してもよい。それに関して、導電接続線は再分配層の表面上にあっても、再分配層内に少なくとも部分的に位置しても、及び／又は再分配層を貫通してもよい。

本発明に係るセンサーパッケージの１つの実施形態では、パッケージの寸法は内部素子及び基板材料の性能に依存する。例えば、非導電性基板の体積を指す基板のプリントは評価回路より大きくてもよい。パッケージの寸法は、例えば５〜１０×５〜１０ｍｍ^２であってもよい。１つの実施形態では、パッケージは６×９ｍｍ^２又は６×６．５ｍｍ^２のサイズを有してもよい。評価回路は１ｍｍ^２、１０ｍｍ^２、又は２０ｍｍ^２のサイズを有してもよい。好ましい実施形態では、少なくとも２つのコイルはパッケージの寸法に類似の寸法を有してもよく、コイルの寸法は、コイルがモールド材料で完全に覆われるのを保証するために各方向に１ｍｍ小さい。

下記の説明及び添付図面は上述したセンサーパッケージのある例示の態様を詳細に明らかにする。しかし、これらの態様は、様々な実施形態の原理を使用できる様々なやり方の幾つかを示し、記述された実施形態は全てのそのような態様及び等価物を含むよう意図されている。

図面において、類似の符号は異なる図面に亘って同じ部品を通常指す。図面は必ずしも一定の縮尺でない、代わりに本発明の原理を例示することに重点が通常置かれている。

下記の記述において、本発明の様々な実施形態が下記の図面を参照して説明される。
本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージの平面図を示し、平面図は基板の第２側の表面の平面図である。 本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージの平面図を示し、平面図は基板の第２側の表面の平面図である。 本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージの平面図を示し、平面図は基板の第１側の表面の平面図である。 本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージの側面図を示す。 本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージの側面図を示す。 本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージの平面図を示し、平面図は基板の第１側の表面の平面図である。 図４ａのセンサー配置の場合の磁束を例示する。 本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージの平面図を示し、平面図は基板の第１側の表面の平面図である。 本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージの平面図を示し、平面図は基板の第１側の表面の平面図である。 本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージの平面図を示し、平面図は基板の第１側の表面の平面図である。 本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージの平面図を示し、平面図は基板の第１側の表面の平面図である。

下記の詳細な説明は、例示として具体的詳細と本発明が実施されてよい実施形態とを示す添付の図面を参照する。

単語「代表的」は本明細書では「例又は例示として働く」を意味するのに使用される。「代表的」として本書に記載されたどんな実施形態又は構成も他の実施形態又は構成に比べて望ましい又は有利であると必ずしも解釈されるべきでない。

図１ａは本発明の一実施形態例に係るセンサーパッケージ１００の平面図を示す。図１ａは非導電性基板１０５の第２側１２５の表面の平面図を詳細に示す。非導電性基板１０５は第２側１２５で複数の素子、例えば評価回路１２０を支えるように構成されている。これに関して、評価回路１２０及び／又は追加の素子は基板１０５上に直接取り付けられるか、又は基板１０５の第２側１２５に物理的に位置するだけであってよいが、基板１０５と直接接触していない。例えば、保護層が評価回路１２０、追加の素子、及び基板１０５の間に配置されてよい。また、評価回路１２０及び／又は追加の素子は完全に又は少なくとも部分的に基板１０５の第２側１２５内に取り込まれてもよい。

評価回路１２０は集積回路又はダイとも呼ばれることがある。評価回路１２０は半導体装置であってもよい。図示の実施形態例では、評価回路１２０は非導電性基板１０５の第２側１２５に位置し、非導電性基板１０５上に取り付けられる。このように、非導電性基板１０５の第２側１２５に位置する素子、例えば評価回路１２０は第２側１２５において非導電性基板１０５の表面上に配置されるか又は非導電性基板１０５の体積中に少なくとも部分的に取り込まれてもよい。

非導電性基板１０５の第２側１２５はまた、評価回路１２０に接続された接続パッド１３０を備えてもよい。図１ａに示した実施形態例では、評価回路１２０はワイヤーで接続パッド１３０に接続されている。また、接続パッド１３０は、非導電性基板１０５の第１側１１５に位置し図２に関して下記により詳細に説明される少なくとも２つの電気導電性コイルに接続されるように構成される。接続パッド１３０は図２に示す少なくとも２つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃに非導電性基板１０５を貫通する接続線で接続されてよい。例えば、接続パッド１３０の少なくとも接続部は非導電性基板１０５を通って非導電性基板１０５の第１側１１５まで延在してよい。非導電性基板１０５の第１側１１５において、接続パッド１３０の接続部は少なくとも２つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃに接続されてよい。別の例では、非導電性基板１０５は、非導電性基板１０５の第１側１１５と第２側１２５とを接続するように構成された少なくとも１つのチャネルを有してもよい。それに関して、その少なくとも１つのチャネルは、少なくとも２つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃとボンディングパッド１３０とを接続するように構成された少なくとも１つの電気導電接続線、例えばワイヤーを備えてもよい。しかし、ボンディングパッド１３０と少なくとも２つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃとを接続するように構成された少なくとも１つのワイヤーは非導電性基板１０５中の特定のチャネル無しに非導電性基板１０５を通過することも可能である。また、基板１０５自身が評価回路１２０と少なくとも２つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃの間の導電接続を可能にする導電層又は他の導電性構造体を備えることも可能である。

また、図１ａに示したセンサーパッケージ１００は追加の素子として受動部品１５０ａ〜ｄを備える。これらの受動部品１５０ａ〜ｄは受動素子、追加の素子、又は追加の部品とも呼ばれることがあり、評価回路１２０の供給システムのための阻止容量及び抵抗器、電磁両立性（ＥＭＣ）放射用のコンデンサ、及び／又は受動インダクターを含んでもよい。図示の実施形態例では、受動部品１５０ａ〜ｄは非導電性基板１０５上に取り付けられる。受動部品１５０ａ〜ｄは非導電性基板１０５上に半田付け又は接着剤で取り付けられる。図示されていないが、第２側１２５がリードフレームを含んでよい場合、受動部品１５０ａ〜ｄは少なくとも部分的にリードフレーム上に取り付けられてもよい。図１ａでは、各受動部品１５０ａ〜ｄは、コヒーレント素子として非導電性基板１０５上に取り付けられた個別素子、即ち局在素子として描かれ、ブロック１５０ａ〜ｄで示されている。しかし、受動部品１５０ａ〜ｄは非導電性基板１０５内に実現された分散素子であることも可能である。例えば、非導電性基板１０５は回路を備えてもよく、その回路の複数の部分は受動部品１５０ａ〜ｄを形成するように構成されていてもよい。そのような回路は非導電性基板１０５上に印刷又はエッチングされてよい。

また、図１ａに示したセンサーパッケージ１００は複数の端子１３５、１４０、１４５ａ〜ｎ、特に少なくとも１つの供給端子１３５、少なくとも１つの入力端子１４０、及び複数の出力端子１４５ａ〜ｎを備える。このように具体的な数の端子が示されているが、任意の適切な数の端子を設けてもよいことを当業者は理解するであろう。端子１３５、１４０、１４５ａ〜ｎはセンサーを１つの実体、即ち、センサーを使用している装置（不図示）に接続するよう構成されてよい。例えば、端子１３５、１４０、１４５ａ〜ｎはセンサーをプリント回路基板と接続するよう構成されていてよい。また、端子１３５、１４０、１４５ａ〜ｎはセンサーパッケージ１００が取得した情報をその環境、例えばそのセンサーを使用している装置に提供するよう構成されてよい。

供給端子１３５は供給電圧をセンサーパッケージ１００に提供するよう構成されてよい。このように、供給電圧はセンサーパッケージ１００の動作を可能にしてよい。入力端子１４０はセンサーパッケージ１００に入力信号を提供するよう構成されてよい。入力信号は、例えばセンサーを制御するために使用されてよい電流又は電圧であってもよい。例えば、入力信号はセンサーに、例えば磁場を検知するプロセスを開始又は終了することで動作を開始又は終了するように指示してよい。出力端子１４５ａ〜ｎはセンサーパッケージ１００から少なくとも１つの他の装置へデータを通信するよう構成されてよい。センサーパッケージ１００は少なくとも１つの他の装置と通信するのに適した任意の数の出力端子１４５ａ〜ｎを備えてよい。例えば、少なくとも１つの出力端子が、センサーパッケージ１００の出力データを提供するために評価回路１２０に接続されてもよい。出力データは、例えば磁場検知の結果を含んでよい。しかし、或いは又は加えて出力データは前記検知の未処理データを含んでもよい。この未処理データは生データとも呼ばれることがあり、例えば前記少なくとも２つのコイルの少なくとも１つにより検知される誘導電流又は電圧であってもよい。

図１ａに描かれたセンサーパッケージ１００はまた、モールド材料１５５で封入されている。モールド材料はセンサーパッケージ１００をその環境から保護する。例えば、モールド材料はセンサーパッケージ１００を腐食及び／又は例えば衝撃などの物理的損傷から保護するように構成されてよい。また、モールド材料１５５はセンサーパッケージをその環境から遮蔽してもよい。モールド材料は非導電性モールド材料、例えばエポキシベース成形化合物又は硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）であってもよい。

図１ａではセンサーパッケージ１００の非導電性基板１０５の第２側１２５に位置する素子は非導電性基板１０５上に取り付けられるが、非導電性基板１０５の第２側はリードフレームを含むことも可能である。図１ｂは追加の素子１５０ａ〜ｄが少なくとも部分的に取り付けられてよいそのようなリードフレーム１９０を有するセンサーパッケージ１００ａを描く。しかし、リードフレーム１９０は最小のサイズを有し、渦電流の生成を防ぐために非導電性基板１０５の小さい部分だけを覆ってよい。図１ｂに示した実施形態例では、リードフレーム１９０は複数の部分１９０、１９０ａ〜ｃを含んでもよい。リードフレーム１９０はまた、基板１０５中に少なくとも部分的に組み込まれてもよい。また、図示されていないが、リードフレーム１９０はまた、評価回路１２０に接続されても、又は評価回路１２０は少なくとも部分的にリードフレーム１９０上に取り付けられてもよい。

図２は図１ａに既に描かれた本発明の実施形態例に係るセンサーパッケージ１００の平面図を示す。図２は非導電性基板１０５の第１側１１５の表面の平面図を詳細に示す。実施形態例に係るセンサーパッケージ１００は非導電性基板１０５の第１側１１５に位置する３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃを備える。３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃは基板１０５上に、例えば印刷又はエッチングされるか又は半田付け又は接着剤で取り付けられてよい。それに関して、３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃは非導電性基板１０５の表面上に位置するか又は非導電性基板１０５中に少なくとも部分的に取り込まれてもよい。３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃが非導電性基板１０５中に少なくとも部分的に取り込まれている場合、３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃの少なくとも１つは非導電性基板１０５中に完全に取り込まれ、その他は基板１０５の表面上に配置されることも可能であってもよい。しかし、また３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃの全てが基板中に取り込まれるか又は埋め込まれてもよい。電気導電性コイル１１０ａ〜ｃはまた、全て又は少なくとも部分的に非導電性基板１０５の第１側１１５において異なる高さに位置してもよい。例えば、３つのコイル１１０ａ〜ｃの少なくとも２つが基板１０５に取り込まれ、少なくとも３つのコイル１１０ａ〜ｃの１つが非導電性基板１０５の第１側１１５に位置してもよい。しかし、当業者は、コイル１１０ａ〜ｃの異なる配置が可能であることも認識するであろう。また、３つのコイル１１０ａ〜ｃは被膜材料で被覆されてもよい。図示された３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃは例示的に単一ループで表されているが、当業者は他の構成も可能であることも認識するであろう。また、他の数又は配置の電気導電性コイルが本発明の範囲から逸脱することなく可能であることも当業者には明らかである。

図２に示したセンサーパッケージ１００の少なくとも３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃは磁場を生成する少なくとも１つのコイル、例えばコイル１１０ａを含んでもよい。少なくとも１つのコイル１１０ａは供給コイル、発生コイル、生成コイル、又は送信コイルとも呼ばれることがある。また、残りの電気導電性コイル１１０ｂ及び１１０ｃは磁場を受信してもよい。コイル１１０ｂ及び１１０ｃは受信コイルとも呼ばれることがある。

受信コイル１１０ｂ及び１１０ｃは送信コイル１１０ａにより供給される磁場を受信するように構成されてもよい。受信すると、磁場は受信コイル１１０ｂ及び１１０ｃに誘導電流又は電圧を引き起こすことがある。受信コイル１１０ｂ及び１１０ｃは少なくとも１つの送信コイル１１０ａに結合することがあると言ってもよい。この結合は誘導結合と呼ばれることがあり、コイル１１０ａ〜ｃの近傍を動くように構成されたターゲット（不図示）により影響されることがある。それに関して、少なくとも１つの送信コイル１１０ａにより生成される磁場は磁束の勾配を含み、これにより渦電流がターゲット内を流れることは当業者には明らかである。ターゲット内のこれら渦電流は送信コイル１１０ａにより生成される磁場、及び従って少なくとも１つの送信コイル１１０ａと受信コイル１１０ｂの間の磁束結合に影響する。２つ以上の送信コイルが使用される場合、磁場は少なくとも２つの生成された磁場の重ね合わせにより構成される。この場合も磁束の勾配に遭遇するために、生成された複数の磁場の磁束は異なりうるか及び／又は生成された複数の磁場の方向は異なりうる。通常、ターゲットに入射する磁場の磁束はターゲットの複数の構造体により画定される個別経路に沿って流れる複数の渦電流を生成すると言うことができる。従って、これらの渦電流の幾つかは互いに打消し合う一方、他はその複数の構造体の形状の違い及び／又はターゲットに入射する磁束の違いに依って強化されることがある。例えば、ターゲットが同じインダクタンスを持つ複数の構造体を有する場合、部分的に及び／又は完全に誘導された渦電流が打消し合わないために、入射する磁場は勾配を呈する必要がある一方、ターゲットが隣接する構造体間でインダクタンスが異なる複数の構造体を有する場合、磁場は磁気勾配を呈する必要はない。このように、構造体の形状及び従ってターゲットの形状又は形により異なる入射磁場状況を説明することができる。これを、例えばターゲットの望ましい方向に沿って渦電流を増加させために利用できる。従って、次に渦電流により生成される磁場を増加させ、そのためターゲットの影響を増加させる。ターゲットは送信コイル１１０ａと受信コイル１１０ｂ及び１１０ｃのそれぞれの間の磁束結合に影響することがあると言うことができる。このように、ターゲットは、例えば磁力線をターゲットの形状から得られうる特定の方向と整列させることで、磁場の磁力線の方向に影響するように構成されてもよい。少なくとも２つの受信コイル１１０ｂ及び１１０ｃに対するターゲットの位置に依って、磁力線がそれと整列する特定の方向は異なることがある。結果として、少なくとも２つの受信コイル１１０ｂ及び１１０ｃにより検知されうる磁束及び磁場はターゲットの位置に依存する場合がある。従って、検知された磁場はターゲットの位置、又は例えば移動（回転又は直線移動であってよい）によるターゲットの位置の変化を示すことがある。磁力線の整列を容易にするために、ターゲットは導電性材料から成ってもよい。センサーパッケージ１００は非導電性基板１０５の第１側１１５に検出素子だけを備えてよいので、検出素子、即ち、３つのコイル１１０ａ〜ｃはターゲットへ短い距離内に配置されてよく、磁力線の整列を向上させる。センサーパッケージ１００はまた、特定のターゲットについて予想される電流又は電圧値を記憶する手段を備えてもよい。これらの値は特定のターゲットでの較正実行中に記憶されるか、又はシミュレーション結果であってよい。これらの予想値と少なくとも２つの受信コイル１１０ｂ及び１１０ｃにより実際に測定された値との比較により、ターゲットの位置を決めることができる。この比較は、例えば評価回路１２０により実行されてもよく、評価回路１２０は次にターゲットの位置を出力として提供してよい。

しかし、本発明に係るセンサーパッケージの少なくとも１つの送信コイル１１０ａと受信コイル１１０ａ〜ｃはまた、磁束結合用に構成されてよい。磁束結合の場合、結合は主に磁場の大きさではなく磁場の磁力線の方向及び／又は密度に依存する。磁力線の方向及び／又は密度の変化は、磁力線の方向及び／又は密度の変化を経験する領域の磁束を変化させるので、この結合は磁束結合と呼ばれることがある。

電気導電性コイル１１０ａ〜ｃはまた、動作中に動作モードを変更するように構成されてよい。例えば、１つの電気導電性コイルは一期間では送信コイルであり、別の期間では受信コイルであってよい。このため、図２に描かれたような３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃで異なる構成が可能である。例えば、２つの電気導電性コイル１１０ａ及び１１０ｂはそれぞれ磁場を生成する一方、電気導電性コイル１１０ｃは、例えばターゲット（不図示）により両方とも影響された生成磁場の重ね合わせを受信してもよい。別の期間では、構成は変わり、それらの指名されたコイルは異なる動作モードとなってよい。従って、電気導電性コイル１１０ａ〜ｃは、磁束結合を異なる位置から検知してセンサーパッケージ１００の位置決定能力を向上できるように、個々にかつ動的に動作モードを磁場を受信するから磁場を生成するに変えてよい。この動作モードの変更はより詳細に下記に説明される。

また、図２は端子１３５、１４０、１４５ａ〜ｎ及び図１ａに既に描かれたセンサーパッケージ１００を封入するモールド材料１５５の背面図を示す。

図３ａは図１及び２に既に描かれた本発明の実施形態例に係るセンサーパッケージ１００の側面図を示す。非導電性基板１０５は第１側１１５及び第２側１２５を有する。この例では、非導電性基板１０５の第１側１１５及び第２側１２５のそれぞれは、図３ａの符号１１５、１２５のすぐ傍らの中括弧により描かれた厚みを有する。図３ａに描かれているように、第１側１１５の厚みと第２側１２５の厚みは等しくてよい。しかし、第１側１１５及び第２側１２５が異なる厚みを有することも可能である。例えば、第１側１１５は基板１０５の表面だけに限定されるか又は基板１０５の薄い層に限定される一方、第２側１２５は第１側１１５よりかなり厚くてもよい。しかし、別の例では、第１側１１５は第２側１２５よりかなり厚くてもよい。両側１１５、１２５は互いに対向する。従って、第１側１１５及び第２側１２５は互いに接触するか又は第１側１１５の一部でもなく第２側１２５の一部でもない少なくとも１つの層で分離されてもよい。異なる側１１５及び１２５は図示の実施形態例に中実ブロックとして描かれているが、側１１５及び１２５はまた、層構造を有してもよい。層構造は非導電層及び導電層を含んでよい。導電層はセンサー素子のための導電接続線として働いてもよい。

非導電性基板１０５の第１側１１５及び第２側１２５は基板材料の層により形成されてもよい。例えば、非導電性基板１０５は少なくとも２つの層から成り、第１側１１５は非導電性基板１０５の少なくとも第１層から成り、第２側１２５は非導電性基板１０５の少なくとも第２層から成ってもよい。

非導電性基板１０５が複数の層から成る場合、非導電性基板１０５は再分配層を含んでもよい。再分配層は３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃと評価回路１２０の間の導電接続線を通すように構成されてもよい。それに関して、再分配層は非導電性基板１０５を少なくとも２つの部分（非導電性基板１０５の第１側１１５及び第２側１２５に等しくてよい）に分割してもよい。再分配層は非導電性基板１０５の第１側１１５の一部である場合と、非導電性基板１０５の第２側１２５の一部である場合と、非導電性基板１０５の第１側１１５及び第２側１２５のどちらの一部でもない場合がある。

図３ａに描かれているように、非導電性基板１０５の第１側１１５は３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃを備えてよい。３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃは、非導電性基板１０５の第１側１１５の表面上に配置されるように非導電性基板１０５の第１側１１５に位置してもよい。このように、３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃは非導電性基板１０５上に装着されても、非導電性基板１０５に取り付けられも、又は非導電性基板１０５上に印刷又はエッチング又は半田付けされてよい。また、少なくとも３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃの少なくとも１つは保護層で被覆されてよい。

非導電性基板１０５の第２側には、評価回路１２０が位置する。評価回路１２０は非導電性基板１０５の表面上に配置されてよい。これを実現するため、評価回路１２０は、例えば非導電性基板１０５上に装着されても、非導電性基板１０５に取り付けられもよい。非導電性基板１０５の第２側１２５はまた、追加の素子を、例えば受動部品１５０ａ〜ｄ、接続パッド１３０、及び端子１３５、１４０、１４５ａ〜ｃを備えてもよい。３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃ及び評価回路１２０と同様に、これらの素子は非導電性基板１０５の第２側１２５に位置してよい。また、端子１３５、１４０、１４５ａ〜ｎは、別の装置と接続されるために非導電性基板１０５の第２側１２５から外部に突出してもよい。

図３ｂは図１及び２に既に描かれた本発明の実施形態例に係るセンサーパッケージ１００の側面図を示す。図示の実施形態例では、電気導電性コイル１１０ａ〜ｃは非導電性基板１０５中に第１側１１５で取り込まれ、追加の素子１５０ａ〜ｄは少なくとも部分的に非導電性基板１０５中に第２側１２５で取り込まれている。また、端子１３５、１４０、１４５ａ〜ｎは、別の装置と接続されるために非導電性基板１０５の第２側１２５から外部に突出してもよい。

図３ａ及び３ｂに描かれた両方の実施形態例では、３つの電気導電性コイル１１０ａ〜ｃは非導電性基板１０５の第１側１１５に位置する唯一の導電性素子である。センサーパッケージの全ての追加の導電性素子、即ち、非検出素子は非導電性基板１０５の第２側１２５に位置する。また、図３ａに示した実施形態例は基板の表面上に配置された素子を想定する一方、図３ｂに示した実施形態例は基板１０５中に少なくとも部分的に取り込まれた素子を想定するにも拘らず、これら２つの実施形態例を混合したものも本発明の範囲に含まれることは当業者には明らかである。このため、幾つかの素子は部分的に又は完全に非導電性基板１０５中に取り込まれる一方、他は基板１０５の側１１５、１２５の基板１０５の表面上に配置されてもよい。

図４〜８は本発明に係るセンサーパッケージの異なる検出素子配置を有する追加の実施形態例を示す。

図４ａは本発明の実施形態例に係るセンサーパッケージ２００の平面図を示す。図４ａは非導電性基板１０５の第１側１１５の表面の平面図を詳細に示す。実施形態例に係るセンサーパッケージ２００は、非導電性基板１０５の第１側１１５に位置する７つの電気導電性コイル２１０ａ〜ｆ、２２０を備える。ここで、コイル２１０ａ〜ｆは受信コイルであり、コイル２２０は送信コイル（破線の円形ループとして描かれている）である。送信コイル２２０は受信コイル２１０ａ〜ｆよりかなり大きな直径を有する。受信コイル２１０ａ〜ｆは円形線上に配置される。詳細には送信コイル２２０により形成された円の外周上に配置され、受信コイル２１０ａ〜ｆの空間的広がりの中心点は円周に沿って均等に分散されている。このため、受信コイル２１０ａ〜ｆは少なくとも部分的にかつ空間的に送信コイル２２０の空間的広がりと重なると言うことができる。従って、受信コイル２１０ａ〜ｆは１つの平面内、例えばパッケージ２００の基板１０５の１つの層内に実現される一方、送信コイル２２０は別の平面内、例えばパッケージ２００の基板１０５の別の層内に実現されてよい。

送信コイル２２０により覆われる領域が受信コイル２１０ａ〜ｆの少なくとも１つにより覆われる領域より大きい場合、送信コイル２２０により生成される磁場は受信コイル２１０ａ〜ｆ内にかなりの電流／電圧を誘導する。ターゲットの検出されるべき位置に影響されない誘導電流／電圧の部分は、コモンモード電流又はコモンモード電圧又は一般にコモンモード信号と呼ばれる。コモンモード信号はターゲットに関する位置情報を全く含まない。しかし、図４ａに示したコイル２１０ａ〜ｆ及び２２０の配置のために、このコモンモード信号は抑制される。この抑制は図４ｂに関連して説明される。

図４ｂは図４ａに描かれたコイル配置を示す。受信コイル２１０ａ〜ｆは少なくとも部分的にかつ空間的に送信コイル２２０と重なる。図示の実施形態例では、受信コイル２１０ａ〜ｆは、それらの空間的広がりの概ね半分が送信コイル２２０の空間的広がりと重なるように配置される。受信コイル２１０ａ〜ｆの半分が送信コイル２２０の空間的広がり内にある一方、他の半分は送信コイル２２０の空間的広がりの外側にあると言うこともできる。これは受信コイル２１０ａ〜ｆの各半分を異なる磁束φ_１及びφ_２が通過する（受信コイル２１０ｅの網掛け領域で示されるように）ことを意味する。また、異なる磁束φ_１及びφ_２は両方とも同じ送信コイル２２０により生成され、１つの磁束φ_１は送信コイル２２０の外側の磁束の一部であり、他の磁束φ_２は送信コイル２２０の内側の磁束の一部であるので、φ_１及びφ_２は異なる方向を有する。受信コイル２１０ａ〜ｆ内の誘導特性（電圧又は電流）は２つの磁束φ_１及びφ_２により生成された誘導特性の重ね合わせである。コモンモード信号を抑制するために、磁束φ_１及びφ_２が受信コイル２１０ａ〜ｆに持つ影響は互いに打ち消さなければならない。これは磁束φ_１が磁束φ_２に概ね等しい時にそのとおりである。なぜなら、その誘導特性は概ね同じ値を持ち一方は正で他方は負であるからである。図示の実施形態例では、これは、それらの空間的広がりの半分が送信コイル２２０の空間的広がりと重なり残りの半分は重ならないように受信コイル２１０ａ〜ｆを配置することで達成される。しかし、他の構成では他の重なりを使用する必要があることも当業者には明らかである。これに関して、２つの磁束が互いに打ち消すためには重なり領域外の磁束φ_１は重なり領域内の磁束φ_２と概ね同じであることが重要である。磁束は線形でないので、２つの領域、即ち、重なり領域と非重なり領域はサイズが異なる場合がある。例えば、重なり領域は非重なり領域より多い磁束に遭遇するので、非重なり領域内にまだ十分多い磁束があり重なり領域内の磁束を打ち消すように、重なり領域は非重なり領域よりかなり小さい必要がある。これにより、コモンモード信号は抑制されターゲットの位置情報を含み使用可能な第２磁場に影響しない。

図５は本発明の実施形態例に係るセンサーパッケージ３００の平面図を示す。図５は非導電性基板１０５の第１側１１５の表面の平面図を詳細に示す。図４のセンサーパッケージ２００と同様に、センサーパッケージ３００は６つの電気導電性コイル３１０ａ〜ｆと１つの送信コイル３２０とを備える。図示の実施形態例では、送信コイル３２０は分散されて実現されている。図示の実施形態例では、受信コイル３１０ａ〜ｆの空間的広がりは送信コイル３２０の空間的広がりと完全に重なる。図示の実施形態例では送信コイル３２０と受信コイル３１０ａ〜ｆとは完全に重なっているが、重なりは示した重なりより小さくてもよいことも当業者には明らかである。図示の実施形態例の送信コイル３２０は螺旋形状のワイヤーとして実現されている。この螺旋は概ね平坦で、螺旋形状のワイヤーが平面内、例えば基板１０５の１つの層に配置されてよい。受信コイル３１０ａ〜ｆは送信コイル３２０の平面から離れた平面内、例えば基板１０５の別の層に又は基板１０５上に配置されてよい。受信及び送信コイル３１０ａ〜ｆ、３２０のこの配置はコイル間の製造公差へのより低い感受性という利点がある。図示の実施形態例のコイルループは互いに近接しているが、コイルループは、限定された数だけのコイルループが受信コイル３１０ａ〜ｆと重なるようにより離されうることも考えられている。言い換えると、送信コイル３２０の少なくとも１つのループの少なくとも一部は受信コイル３１０ａ〜ｆの空間的広がりの少なくとも一部と交差すると言うこともできる。

図６は本発明の実施形態例に係るセンサーパッケージ４００の平面図を示す。図６は非導電性基板１０５の第１側１１５の表面の平面図を詳細に示す。センサーパッケージ４００は６つの電気導電性コイル４１０ａ〜ｆと２つの送信コイル４２０ａ、４２０ｂ（太線）とを備える。それに関して、少なくとも１つの送信コイル４２０ｂが受信コイル４１０ａ〜ｆを囲むように配置されている。このため、受信コイル４１０ａ〜ｆの空間的広がりは送信コイル４２０ｂの空間的広がりと完全に重なる。重なりは示した重なりより小さくてもよいことも当業者には明らかである。従って、図示の実施形態例では、送信コイル４２０ｂは６つの受信コイル４１０ａ〜ｆを囲む単一のワイヤーループとして描かれている。他の送信コイル４２０ａは差動対４１０ａ／ｄ、４１０ｂ／ｅ、及び４１０ｃ／ｆの中心の接続線により画定される中心に配置されている。この追加の送信コイル４２０ａは受信コイル４１０ａ〜ｆと空間的に重なっていない。２つの送信コイル４２０ａ及び４２０ｂを使用することは、送信コイル４２０ａ及び４２０ｂ、及び受信コイル４１０ａ〜ｆの重なりの必要なくコモンモード信号を抑制することを可能にする。例えば、送信コイル４２０ｂに比べて送信コイル４２０ａのより多くの一巻き及び／又は流れるより多くの電流により、コモンモード信号の抑制が達成されてもよい。従って、このような種類の配置で、全てのコイルは同じ平面内、例えば基板１０５の同じ層に又は基板１０５上に配置されてもよい。

受信及び送信コイルの形状は、図２、４ａ／ｂ、５、及び６に描かれた円形状に限定されない。コイルは六角形又は扇形のような形状であってもよく、それぞれの実施形態例が図７及び８に示されている。

図７は本発明の別の実施形態例に係るセンサーパッケージ５００の平面図を示す。図７は非導電性基板１０５の第１側１１５の表面の平面図を詳細に示す。図示の実施形態例では、６つの六角形形状の導電性コイル５１０ａ〜ｆが存在し、円形に配置されている。それに関して、各コイル５１０ａ〜ｆは概ね六角形螺旋の形状のワイヤーから成ってもよい。図示の実施形態例では、コイル５１０ａ〜ｆは互いに隣接している。コイル５１０ａ〜ｆは磁場を生成するか又は磁場を受信するように構成されてよい。また、動作モードは、磁場を生成するから磁場を受信するに及び逆に変更するように構成されてよい。例えば、第１の期間において、コイル５１０ａ及び５１０ｂは受信コイルである一方、残りのコイル５１０ｂ／ｃ／ｅ／ｆは送信コイルであってよい。コイル５１０ａ及び５１０ｄは差動対を形成し差動信号を出力してもよい。差動信号は 差動センサー対の受信コイルのそれぞれから出力される電流又は電圧値の差を取ることで形成されてもよい。従って、１つの受信コイルの値は被減数を表し、もう１つの受信コイルの値は差の減数を表す。このような差動測定を実行することで、両方の受信コイルに概ね等しく作用する影響は打ち消される。例えば、磁束を運ぶ漂遊磁界は両方の受信コイルに等しく影響し、差を取るので打ち消される。別の期間において、コイル５１０ｂ及び５１０ｅは受信コイルである一方、残りのコイル５１０ａ／ｃ／ｄ／ｆは送信コイルであってよい。この期間では、コイル５１０ｂ及び５１０ｅは差動対を形成し差動信号を出力してもよい。更に別の期間において、コイル５１０ｃ及び５１０ｆは受信コイルである一方、残りのコイル５１０ａ／ｂ／ｄ／ｅは送信コイルであってよい。この期間では、コイル５１０ｃ及び５１０ｆは差動対を形成し差動信号を出力してもよい。次に異なる差動信号は組み合わされてターゲットの位置を決めることができる。受信コイルの時計回り循環移動を記述したが、任意の循環移動が行われてよいことは明らかである。また、差動対が形成され差動信号が出力されると記述したが、各コイル５１０ａ〜ｆは個々に信号を出力してもよいことは当業者には明らかである。また、全てのコイル５１０ａ〜ｆは独立して動作モードを受信モードから送信モードに変えてもよいことは明らかである。

図８は本発明の実施形態例に係るセンサーパッケージ６００の平面図を示す。図８は非導電性基板１０５の第１側１１５の表面の平面図を詳細に示す。センサーパッケージ６００は円形に配置された６つのコイル６１０ａ〜ｆを備える。各コイル６１０ａ〜ｆは概ね扇形形状（台形形状とも呼ばれることがある）のワイヤーから成ってもよい。これに関して、コイル６１０ａ〜ｆのワイヤーは台形形状の単一のループを成しても、又は台形形状の複数のループを成しもよい。コイル６１０ａ〜ｆは磁場を生成するか又は磁場を受信するように構成されてよい。また、動作モードは、磁場を生成するから磁場を受信するに及び逆に変更するように構成されてよい。例えば、第１の期間において、コイル６１０ａ及び６１０ｄは受信コイルである一方、残りのコイル６１０ｂ／ｃ／ｅ／ｆは送信コイルであってよい。コイル６１０ａ及び６１０ｄは差動対を形成し差動信号を出力してもよい。別の期間において、コイル６１０ｂ及び６１０ｅは受信コイルである一方、残りのコイル６１０ａ／ｃ／ｄ／ｆは送信コイルであってよい。この期間では、コイル６１０ｂ及び６１０ｅは差動対を形成し差動信号を出力してもよい。更に別の期間において、コイル６１０ｃ及び６１０ｆは受信コイルである一方、残りのコイル６１０ａ／ｂ／ｄ／ｅは送信コイルであってよい。この期間では、コイル６１０ｃ及び６１０ｆは差動対を形成し差動信号を出力してもよい。次に異なる差動信号は組み合わされてターゲットの位置を決めることができる。受信コイルの時計回り循環移動を記述したが、任意の循環移動が行われてもよいことは明らかである。また、差動対が形成され差動信号が出力されると記述したが、各コイル６１０ａ〜ｆは個々に信号を出力してもよいことは当業者には明らかである。また、全てのコイル６１０ａ〜ｆは独立して動作モードを受信モードから送信モードに変更してもよいことは明らかである。

本書に描かれた図は明確なコイル配置及び形状を表すが、別の配置及び形状も可能であることは当業者には明らかである。複数の受信コイルに関して回転対称を維持するコイルの任意の形状が可能である。例えば、３つのコイルの実施形態は概ね三角形コイル形状を含み、５つのコイルの実施形態は概ね五角形コイル形状を含んでもよい。

受信コイルの適切な数と位置が検出されるべきターゲットの形状又は形は関連することがあることも当業者には明らかである。例えば、３つの受信コイルを含む回転センサーの実施形態は０°〜１８０°のターゲットの位置を検出するのに感度がよくてもよい。回転センサーの別の実施形態では、５つの受信コイルを含む構成は０°〜３６０°のターゲットの位置を検出するのに感度がよくてもよい。通常、より多くの受信コイルを使用することはより小さい振幅の誘導電圧を提供し、それらの受信コイルから受信するより多くの信号の処理はより複雑であることがある。

上記の記述は１つ以上の実施形態の例を含む。上記実施形態を記述する目的のために素子、部品、又は方法の全ての考えられる組み合わせを記載することは勿論可能ではなく、様々な実施形態の多くの追加の組合せ及び置換が可能であることを当業者は認識するかもしれない。従って、記述された実施形態は、添付の請求項の要旨及び範囲内に入るそのような変更、部分変更、及び変形の全てを包含することが意図されている。

１００、２００ センサーパッケージ
１０５ 非導電性基板
１１０ａ〜ｃ 電気導電性コイル
１１５ 第１側
１２０ 評価回路
１２５ 第２側
１３０ 接続パッド
１３５ 供給端子
１４０ 入力端子
１４５ａ〜ｎ 出力端子
１５０ａ〜ｄ 受動部品
１５５ モールド材料
２１０ａ〜ｆ 受信コイル
２２０ 送信コイル

Claims (15)

1. センサーパッケージ（１００）であって、
   非導電性基板（１０５）と、
   前記非導電性基板（１０５）の第１側（１１５）に位置する少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）と、
   前記非導電性基板（１０５）の前記第１側（１１５）と反対側の前記非導電性基板（１０５）の第２側（１２５）に位置する評価回路（１２０）と、
   前記少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）と前記評価回路（１２０）の間の導電接続線と
   を備えるセンサーパッケージ（１００）。
2. 前記基板（１０５）は電気的に絶縁され非金属の及び／又は低誘電損失の材料から成る、請求項１記載のセンサーパッケージ（１００）。
3. 前記基板（１０５）がかなりの構造的剛性を提供するように構成されるか、又はリードフレームが構造的剛性を提供するように構成される、請求項１または２記載のセンサーパッケージ（１００）。
4. 前記基板（１０５）は、前記基板（１０５）の前記第２側（１２５）に前記少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）を前記評価回路（１２０）と接続するための接続パッド（１３０）を備える、請求項１から３いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。
5. 前記評価回路（１２０）は、フリップチップとして前記基板（１０５）の前記第２側（１２５）に装着される、請求項１から４いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。
6. 前記少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）は、前記基板（１０５）の前記第１側（１１５）で前記基板（１０５）中に少なくとも部分的に取り込まれる、請求項１から５いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。
7. 前記少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）は、構造上互いに重ならないか、又は少なくとも部分的に構造上互いに重なる、請求項１から６いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。
8. 前記少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）の１つは磁場を生成し、前記少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）の残りは前記磁場を受信する、請求項１から７いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。
9. 前記評価回路（１２０）は半導体装置である、請求項１から８いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。
10. 前記基板（１０５）の前記第２側（１２５）だけに配置されたリードフレームを更に備える、請求項１から９いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。
11. 前記評価回路（１２０）は前記リードフレームにワイヤーボンドにより接続されるか、又はフリップチップとして前記リードフレーム上に装着されるか、又は前記評価回路（１２０）は前記リードフレームに前記基板を介して接続される、請求項１０記載のセンサーパッケージ（１００）。
12. 前記非導電性基板（１０５）の前記第１側（１１５）の前記少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）は第１領域を画定し、前記評価回路（１２０）は前記基板（１０５）の前記第２側（１２５）で前記第１領域とまさに反対側の第２領域内に配置される、請求項１から１１いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。
13. 少なくとも１つの端子を更に備え、
    前記少なくとも１つの端子は供給端子（１３５）、入力端子（１４０）、及び出力端子（１４５ａ〜ｎ）のうちの１つであり、前記少なくとも１つの端子は前記評価回路（１２０）及び／又は前記少なくとも２つの電気導電性コイル（１１０ａ〜ｃ）の少なくとも１つに接続される、請求項１から１２いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。
14. 少なくとも１つの受動部品（１５０ａ〜ｄ）を更に備える、請求項１から１３いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。
15. 前記センサーパッケージ（１００）はモールド材料（１５５）により封入される、請求項１から１４いずれか１項記載のセンサーパッケージ（１００）。

Images