JP5468776B2 - 電流センサ - Google Patents

Description

本発明は、一般に電流センサに関し、より詳細には、集積回路パッケージ内の小型化された電流センサに関する。

当技術分野で知られているように、一つのタイプの従来の電流センサは、電流導体の近傍で磁場変換器（例えばホール効果または磁気抵抗変換器）を使用する。磁場変換器は、電流導体を通って流れる電流によって誘導される磁場に比例する大きさを有する出力信号を発生する。

いくつかの典型的なホール効果電流センサは、ギャップ付トロイド磁束収束器を含み、ホール効果素子がトロイドギャップ内に位置決めされる。ホール効果デバイスおよびトロイドは、ハウジング内に組み立てられ、ハウジングは、印刷回路板に実装可能である。使用時、ワイヤなど個別の電流導体が、トロイドの中心を通される。そのようなデバイスは、高さと回路板面積との両方の点で望ましくなく大きくなる傾向がある。

他のホール効果電流センサは、誘電体材料、例えば回路板に実装されたホール効果素子を含む。一つのそのような電流センサは、欧州特許出願第ＥＰ０８６７７２５号に記載されている。さらに他のホール効果電流センサは、欧州特許出願第ＥＰ１１１１６９３号に記載されているように、基板、例えばシリコン基板上に実装されたホール効果素子を含む。

様々なパラメータが、感度および線形性を含めた電流センサの性能を特徴付ける。感度は、感知される電流に応答したホール効果変換器からの出力電圧の変化の大きさに関係付けられる。線形性は、感知される電流に正比例してホール効果変換器からの出力電圧が変化する度合いに関係付けられる。

電流センサの感度は、様々な因子に関係付けられる。一つの重要な因子は、電流導体の近くで発生され、ホール効果素子によって感知される磁場の磁束収束である。このために、いくつかの電流センサが、磁束収束器を使用する。特に磁束収束器が使用されない電流センサのための別の重要な因子は、ホール効果素子と電流導体との間の物理的な離隔である。

本発明によれば、集積回路電流センサは、電流導体部を提供するように結合された少なくとも二つのリード線を有するリードフレームと、一つまたは複数の磁場変換器が配設される第１の表面であって、電流導体部の近位にある第１の表面、および電流導体部から遠位にある第２の表面を有する基板とを含む。一つの特定の実施形態では、基板は、電流導体部の上方にある基板の第１の表面と、前記第１の表面の上方にある基板の第２の表面とを有して配設される。この特定の実施形態では、基板は、従来の向きに関して集積回路内で上下逆に向けられる。

この特定の構成では、電流センサは、電流導体部のごく近傍に位置決めされた一つまたは複数の磁場変換器を設けられ、改良された感度をもたらす。さらに、電流センサは、小さな集積回路パッケージ内に提供される。

本発明の別の態様によれば、集積回路を製造する方法が、複数のリード線を有するリードフレームを提供するステップであって、複数のリード線のうちの少なくとも二つが一緒に結合されて電流導体部を形成するステップと、所定の形状を有する断面を電流導体部に提供するために電流導体部をエッチングするステップとを含む。一つの特定の実施形態では、所定の形状は、Ｔ字形である。別の実施形態では、所定の形状は、リードフレームの大部分の厚さよりも小さい最小寸法を有する長方形状である。

この特定の構成では、電流導体部の表面の上に磁束密度がより多く集中されるように電流導体部が提供される。したがって、電流導体部の近くに実装された磁場変換器が、増加された磁場を受け、改良された感度を有する電流センサをもたらす。

本発明の別の態様によれば、集積回路は、複数のリード線を有するリードフレーム部を含み、第１の電流導体部が、複数のリード線のうちの少なくとも二つを備える。また、集積回路は、第１の表面および反対の第２の表面を有する基板を含み、第１の表面が前記第１の電流導体部の近位にあり、第２の表面が前記第１の電流導体部から遠位にある。一つまたは複数の磁場変換器が、前記基板の第１の表面上に配設される。集積回路は、さらに、基板の第１の表面上に被覆され、一つまたは複数の磁場変換器の近位に配設され、第１の電流導体部に結合された第２の電流導体部を含む。

本発明の別の態様によれば、集積回路は、複数のリード線を有し、複数のリード線のうちの少なくとも二つの結合を備える電流導体部を有するリードフレームを含む。また、集積回路は、第１の表面および反対の第２の表面を有する基板を含む。基板の第１の表面は、電流導体部の近位にあり、基板の第２の表面は、電流導体部から遠位にある。リード線の各一つが、それぞれの長さを有し、リード線の各一つが、リード線の長さ全体にわたって基板の第２の表面よりも基板の第１の表面に近くなるように選択された方向に湾曲部を有する。また、集積回路は、基板とリードフレームの電流導体部との間に配設された絶縁層と、基板の第１の表面上に配設された一つまたは複数の磁場変換器とを含む。

本発明のさらに別の態様によれば、集積回路は、複数のリード線を有し、複数のリード線のうちの少なくとも二つを備える第１の電流導体部を有するリードフレーム部を含む。また、集積回路は、第１の表面および反対の第２の表面を有する基板を含む。基板の第１の表面は、第１の電流導体部の近位にあり、基板の第２の表面は、第１の電流導体部から遠位にある。また、集積回路は、基板の第１の表面上に配設された一つまたは複数の磁場変換器を含む。集積回路は、さらに、基板の第１の表面の近位に被覆され、一つまたは複数の磁場変換器の近位に配設された第２の電流導体部を含む。第２の電流導体部は、第１の電流導体部に結合される。集積回路は、さらに、第２の電流導体部と基板の第１の表面との間に配設された絶縁層を含む。

本発明のさらに別の態様によれば、集積回路は、複数のリード線を有し、複数のリード線のうちの少なくとも二つを備える電流導体部を有するリードフレームを含む。集積回路は、さらに、第１の表面および反対の第２の表面を有する基板を含み、第１の表面が電流導体部の近位にあり、第２の表面が前記電流導体部から遠位にある。集積回路は、さらに、前記基板の第１の表面上に配設された一つまたは複数の磁場変換器と、基板とリードフレームの電流導体部との間に配設された絶縁層とを含む。絶縁層は、セラミック層を備える介在絶縁層、リードフレームと関連付けられた、リードフレーム溶射絶縁層、リードフレーム被覆絶縁層、またはリードフレーム酸化物絶縁層の少なくとも一つを備えるリードフレーム絶縁層、あるいは基板と関連付けられた、基板被覆絶縁層または基板酸化物絶縁層の少なくとも一つを備える基板絶縁層のうち少なくとも一つを含む。

本発明のさらに別の態様によれば、集積回路は、複数のリード線と、複数のリード線のうちの少なくとも二つを備える電流導体部とを有するリードフレーム部を含む。また、集積回路は、第１の表面および反対の第２の表面を有する基板を含む。第１の表面は、電流導体部の近位にあり、第２の表面は、電流導体部から遠位にある。また、集積回路は、電流導体部の近位に配設された一つまたは複数の磁場感知素子を含む。また、集積回路は、基板の第１の表面上に配設され、一つまたは複数の磁場感知素子に結合された電流感知回路を含む。電流感知回路は、電流導体部を通って流れる電流を示す出力信号を提供するように適合される。また、集積回路は、基板の第１の表面上に配設された過電流回路を含む。過電流回路は、電流と関連付けられた電圧降下を感知するように適合され、さらに、電圧降下に応答して出力信号を提供するように適合される。過電流回路からの出力信号は、過電流回路によって感知された電流が所定の電流よりも上であることを示す。

本発明のさらに別の態様によれば、集積回路は、複数のリード線と、複数のリード線のうちの少なくとも二つを備える第１の電流導体部とを有するリードフレームを含む。また、集積回路は、複数のリード線のうちの少なくとも二つの結合を備える分流導体部を含む。集積回路は、さらに、第１の表面および反対の第２の表面を有する基板を含む。基板の第１の表面は、第１の電流導体部の近位にあり、基板の第２の表面は、第１の電流導体部から遠位にある。また、集積回路は、前記基板の第１の表面上に配設された一つまたは複数の磁場変換器を含む。

本発明のさらに別の態様によれば、電流センサは、複数のリード線を有するリードフレームを含む。第１の電流導体部が、複数のリード線のうちの少なくとも二つを含む。また、電流センサは、第１の表面および反対の第２の表面を有する基板を含む。第１の表面は、第１の電流導体部の近位にあり、第２の表面は、第１の電流導体部から遠位にある。また、電流センサは、前記基板の第１の表面に配設された一つまたは複数の磁場変換器と、一つまたは複数の磁場変換器の近位にあり、基板の第１の表面と第１の電流導体部との間に配設された電磁シールドとを含む。電磁シールドは、電磁シールド内で誘導される渦電流を低減するように選択された少なくとも一つの特徴部を有する。

本発明のさらに別の態様によれば、電流センサは、複数のリード線を有するリードフレームと、第１の表面および反対の第２の表面を有する基板とを含む。一つまたは複数の磁場変換器が、基板の第１の表面上に被覆される。また、電流センサは、一つまたは複数の磁場変換器の近位に配設された電磁シールドを含む。電磁シールドは、電磁シールド内で誘導される渦電流を低減するように選択された少なくとも一つの特徴部を有する。

本発明の前述の特徴、および本発明自体は、以下の図面の詳細な説明からより完全に理解することができる。

図１を参照すると、本発明による例示的な電流センサ１０は、複数のリード線１２ａ〜１２ｈを有するリードフレーム１２を含む。リード線１２ａおよび１２ｂは、リード線１２ｃおよび１２ｄに結合されて、電流経路、または幅ｗ１を有する狭い部分１４を有する電流導体を形成する。また、電流センサ１０は、第１の表面１６ａと反対の第２の表面１６ｂとを有する基板１６を含む。基板１６は、磁場変換器１８を有し、この磁場変換器１８は、いくつかの実施形態では、第１の表面１６ａ内に拡散された、あるいは第１の表面１６ａ上に配設されたホール効果素子１８であってよい。基板１６は、半導体材料、例えばシリコンから構成することができ、または代替実施形態では、基板１６は、絶縁材料から構成することができる。

基板１６は、第１の表面１６ａが電流導体部１４の近位にあり、第２の表面１６ｂが電流導体部１４から遠位にあるように、より具体的には、ホール効果素子１８が電流導体部１４の近傍にあるように、リードフレーム１２の上に配設される。例示される実施形態では、基板１６は、基板が集積回路パッケージ内に実装される従来の方向に関して上下逆の（すなわち、第１の表面１６ａが下に向けられる）向きを有する。

基板１６は、第１の表面１６ａ上に結合パッド２０ａ〜２０ｃを有し、そこに結合ワイヤ２２ａ〜２２ｃが結合される。結合ワイヤは、さらに、リードフレーム１２のリード線１２ｅ、１２ｆ、１２ｈに結合される。

絶縁体２４が、基板１６をリードフレーム１２から離隔する。絶縁体２４は、様々な形で提供することができる。例えば、一実施形態では、絶縁体２４の第１の部分が、基板１６の第１の表面１６ａ上に直接的に被覆（堆積、蒸着、デポジット）されたＢＣＢ樹脂材料の厚さ４μｍの層を含む。絶縁体２４の第２の部分は、リードフレーム１２上に被覆されたアンダーフィル材料、例えばＳｔａｙｃｈｉｐ（商標）ＮＵＦ−２０７１Ｅ（Ｃｏｏｋｓｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ， Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）の層を含むことがある。そのような構成は、基板１６とリードフレーム１２との間に１０００ボルトよりも大きい絶縁を提供する。

電流導体部１４は、電流が流れる経路全体の一部分にすぎないことを理解されたい。例えば、矢印２６によって示される方向を有する電流は、ここでは並列に電気的に結合されて図示されているリード線１２ｃ、１２ｄ内に流れ、電流導体部１４を通って、やはりここでは並列に電気的に結合されているリード線１２ａ、１２ｂから出る。

この構成では、ホール効果素子１８は、電流導体部１４の近傍に、導体部１４に関して所定の位置に配設され、それにより、矢印２６によって示される方向で電流導体部１４を通過する電流によって発生される磁場は、ホール効果素子１８の最大応答軸に実質的に整列された方向となる。ホール効果素子１８は、磁場に比例する、したがって電流導体部１４を通って流れる電流に比例する電圧出力を発生する。例示されるホール効果素子１８は、ｚ軸３４に実質的に整列された最大応答軸を有する。電流に応答して発生される磁場は、電流導体部１４の周りで円形であるので、図示されるように、ホール効果素子１８は、電流導体部１４のすぐ横に（すなわちｙ軸３２に沿ってわずかにオフセットされて）配設され、ここで磁場は、実質的にｚ軸３４に沿って向けられる。この位置は、ホール効果素子１８からのより大きな電圧出力、したがって改良された感度をもたらす。しかし、別の方向に整列された最大応答軸を有するホール効果素子、または別のタイプの磁場センサ、例えば磁気抵抗素子を、電流導体部１４に関して別の位置に、例えば（ｚ軸３４に沿った方向で）電流導体部１４の上に配設することもできる。

一つのホール効果素子１８が基板１６の第１の表面１６ａ上に図示されているが、図３および図５の実施形態に示されるように、複数のホール効果素子を使用することもできることを理解されたい。また、さらなる回路、例えば増幅器を、基板１６の第１および／または第２の表面１６ａ、１６ｂ内に拡散する、あるいは表面１６ａ、１６ｂ上に配設する、または表面１６ａ、１６ｂによって支持することもできる。このタイプの例示的な回路は、図４に示されている。

図１の実施形態では、ホール効果素子１８と電流導体１４との近接は、電流導体部１４に対して第２の表面よりも近くに位置決めされる第１の基板表面１６ａ上にホール効果素子１８を提供することによって実現される。他の実施形態では、この有利な近接は、図７および図８に示されるように、第２の基板表面１６ｂ上にホール効果素子１８を提供し、第２の表面１６ｂに実質的に整列するように電流導体部１４を形成することによって実現される。

次に図２を参照すると、グラフ５０が、１０Ａ程度の電流導体部１４を通る電流に関して、ホール効果素子１８（図１）の平面内のｘ軸３０（図１）およびｙ軸３２（図１）に沿った、ホール素子１８にわたるｚ軸３４（図１）の方向での磁束密度を例示する。ホール効果素子１８の中心（図示せず）が、横座標５２上で３００ミクロンに相当する。小数部分５４は、磁束に相当する。

磁束曲線５６は、ｘ軸３０に沿った位置に対するｚ軸３４での磁束の変化に相当する。磁束曲線５８は、ｙ軸３２に沿った位置に対するｚ軸３４での磁束の変化に相当する。
磁束曲線５６、５８は、３００μｍに中心があるホール素子の近くで実質的に平らであるものと特徴付けることができる。したがって、ｚ軸３４の方向での磁場に敏感なホール効果素子１８の出力は、ｘ軸３０およびｙ軸３２に沿ったホール効果素子１８の位置には比較的鈍感である。

例示のホール効果素子１８は、２００ミクロン程度のｘ軸３０およびｙ軸３２に沿った寸法を有し、したがってホール効果素子１８は、横座標５２上で２００ミクロン〜４００ミクロンの間の領域内にある。ｘ軸３０またはｙ軸３２に沿ったホール効果素子１８の位置の５０ミクロンの変化は、ホール効果素子によって感知される磁場の変化をほとんどもたらさない。したがって、ｘ軸３０およびｙ軸３２でのホール効果素子の位置は、電流センサ１０（図１）の感度に対する実質的な影響を伴わずに、製造位置公差で変動することができる。

ｘ方向３０でのホール効果素子１８の寸法に対するｘ方向３０での電流導体部１４の幅ｗ１（図１）が、ｘ方向３０でのホール効果素子１８に沿った位置に関するｚ方向３４での磁束密度の均一性に大きな影響を及ぼす。特に、ｘ方向３０でのホール効果素子１８の幅に対して電流導体部１４が長くなるにつれて（すなわち、幅ｗ１（図１）が大きくなるにつれて）、曲線５６が実質的に平らのままである距離が長くなる。

幅ｗ１（図１）は、電流センサ１０（図１）の所望の感度と、電流経路１４とホール効果素子１８との相対位置の製造ばらつきに起因する性能ばらつきの所望の減少とを含めた、しかしそれらに限定されない様々な因子に従って選択される。一般に、ホール効果素子１８の幅と同等な幅ｗ１の選択が、電流センサ１０の最大感度を提供することを理解されたい。しかし、ホール効果素子１８の幅よりも大きい幅ｗ１の選択が、ｘ方向３０でのホール素子位置配置の製造公差に起因する性能ばらつきを最小にすることも理解されたい。

次に図３を参照すると、本発明による別の例示的な電流センサ７０が、複数のリード線７２ａ〜７２ｈと、幅ｗ２を有する電流導体部７４とを有するリードフレーム７２を含む。また、電流センサは、第１の表面７６ａと反対の第２の表面７６ｂとを有する基板７６を含む。基板７６は、第１の表面７６ａ内に拡散された、あるいは第１の表面７６ａ上に配設された、または第１の表面７６ａによって支持された第１および第２のホール効果素子７８ａ、７８ｂを有する。基板７６は、ホール効果素子７８が電流導体部７４の近傍にあるようにリードフレーム７２上に配設される。例示される実施形態では、基板７６は、集積回路パッケージ内に実装される基板の従来の向きに関して上下逆の（すなわち、第１の表面７６ａが下に向けられる）向きを有する。絶縁体（図示せず）が、基板７６をリードフレーム７２から離隔することができる。絶縁体は、図１に示される絶縁体２４と同一または同様であってよい。

この構成では、両方のホール効果素子７８ａ、７８ｂが、電流導体部７４の近傍に、電流導体部７４に関して所定の位置に配設され、それにより、矢印８６によって示される方向で電流導体部７４を通過する電流によって発生される磁場は、ホール効果素子７８ａ、７８ｂの最大応答軸に実質的に整列された方向となる。ここでは、各ホール効果素子７８ａ、７８ｂが、ｚ軸９４に整列された最大応答軸を有する。したがって、図示されるように、ホール効果素子７８ａ、７８ｂは、電流導体部７４の両側に（すなわちｙ軸９２に沿ってわずかにオフセットされて）配設され、ここで磁場は、ｚ軸９４に沿って向けられる。一実施形態では、ホール効果素子７８ａ、７８ｂは、電流導体部７４に関して実質的に等しくかつ逆向きの量だけ（ｙ軸９２に沿って）オフセットされる。しかし、別の方向に整列された最大応答軸を有するホール効果素子、または別のタイプの磁場センサ、例えば磁気抵抗素子を、電流導体部７４に関して他の位置に、例えば電流導体部７４の（ｚ軸９４の方向で）上に配設することもできる。

動作時、電流は、並列に結合されたリード線７２ｃ、７２ｄ内を流れ、電流導体部７４を通って、やはり並列に結合されたリード線７２ａ、７２ｂから出る。電流導体部７４を通って流れる電流が磁場を発生し、この磁場がホール効果素子７８ａ、７８ｂによって感知される。上述したように、ホール効果素子７８ａ、７８ｂは、電流導体部７４のごく近傍にあり、電流導体部７４に関して所定の位置にあり、そのため、電流によって発生される磁場は、ホール効果素子７８ａ、７８ｂの最大応答軸に実質的に整列される。この配置は、ホール効果素子７８ａ、７８ｂからのより大きな電圧出力、したがって改良された感度をもたらす。

第１および第２のホール効果素子７８ａ、７８ｂによって受けられた磁場は逆方向に向けられ、それぞれｚ軸９４に沿って整列されることを理解されたい。したがって、同じ方向に極性を与えられる場合、二つのホール効果素子７８ａ、７８ｂの出力は極性が逆になる。ホール効果素子７８ａ、７８ｂの一方からの出力が、例えば反転増幅器を用いて反転され、次いでホール効果素子７８ａ、７８ｂの他方の出力と加算される、すなわち差分加算される場合、いくつかの利点が実現される。

最初の利点として、二つのホール効果素子７８ａ、７８ｂの出力は、上述したように差分加算されたとき、同じ電流の存在時の単一のホール効果素子からの電圧出力の大きさの２倍の電圧出力を提供する。したがって、電流センサ７０は、図１の電流センサ１０の２倍の感度を有する。

第２の利点として、電流センサ７０は、ｙ軸９２の方向でのホール効果素子７８ａ、７８ｂの位置の変動に比較的鈍感である。これは、ｙ軸９２の方向で移動されるとき、ホール効果素子７８ａ、７８ｂの一方からの電圧出力は増加する傾向があり、ホール効果素子７８ａ、７８ｂの他方からの電圧出力は減少する傾向があるからである。したがって、二つの出力の差分加算は、比較的変動しない。

リードフレーム７２は、回路板への表面実装に適した平らなリード線７２ａ〜７２ｈを有して図示されているが、図１のリードフレーム１２のような湾曲したリード線を有するリードフレームを使用することもできることを理解されたい。また、二つのホール効果素子７８ａ、７８ｂが図示されているが、二つよりも多い、または二つよりも少ないホール効果素子を使用することもできる。

次に図４を参照すると、図３に関連して説明した差分信号加算を実施するのに適した加算回路１００が、二つのホール効果素子１０２ａ、１０２ｂに結合されて図示されている。ホール効果素子１０２ａ、１０２ｂは、図３のホール効果素子７８ａ、７８ｂと同一または同様であってよい。ここで、ホール効果素子１０２ａ、１０２ｂはそれぞれ、ホール効果素子１０２ａ、１０２ｂ上のベクトルによって示されるように、他方のホール効果素子に対して９０°回転される。したがって、ホール効果素子１０２ａ、１０２ｂは、逆の磁場１１２ａ、１１２ｂに応答して、同じ極性を有する出力電圧１０３ａ、１０３ｂを発生する。出力電圧１０３ａは、非反転構成で構成された増幅器１０４ａに結合され、出力電圧１０３ｂは、反転構成で構成された増幅器１０４ｂに結合される。したがって、増幅器出力電圧１０６ａ、１０６ｂは、磁場１１２ａ、１１２ｂに応答して、逆の電圧方向に移動する。増幅器出力電圧１０６ａ、１０６ｂは、増幅器１０８に差分結合されて、出力電圧１０６ａ、１０６ｂの差分加算、または差を発生する。したがって、出力電圧１０６ａ、１０６ｂは、差分加算して、増幅器１０８の出力で、より大きな出力電圧１１０を提供する。

加算回路１００は、図３の電流センサ７０で使用することができ、その場合、ホール効果素子１０２ａ、１０２ｂは、ホール効果素子７８ａ、７８ｂに相当する。一つの特定の実施形態では、加算回路１００は、基板７６の第１の表面７６ａ内に拡散され、あるいは第１の表面７６ａ上に配設される。別の実施形態では、加算回路１００は、基板７６の第２の表面７６ｂ内に拡散され、あるいは第２の表面７６ｂ上に配設され、その一方で、ホール効果素子７８ａ、７８ｂは第１の表面７６ａ上にあり、複数の通路（バイア）などを介して他の回路構成要素に結合される。

次に図５を参照すると、図１の同様の要素が同様の参照符号を有して示され、別の例示的な電流センサ１２０が、第１の表面１２６ａと反対の第２の表面１２６ｂとを有する基板１２６を含む。ここでは、４つのホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄが、基板１２６の第１の表面１２６ａ内に拡散される、あるいは第１の表面１２６ａ上に配設される。基板１２６は、図示されるように、それぞれ第１および第２のホール効果素子１２８ａ、１２８ｂがｙ軸１４２に沿って電流導体部１４の一方の側にあり、第３および第４のホール効果素子１２８ｃ、１２８ｄがｙ軸４２に沿って電流導体部１４の反対の側にあるように、リードフレーム１２に関して位置決めされる。一実施形態では、ホール効果素子１２８ａ、１２８ｂは、ホール効果素子１２８ｃ、１２８ｄが電流導体部１４から（ｙ軸１４２に沿って）オフセットされる量に等しくかつ逆向きの量だけ、電流導体部１４から（ｙ軸１４２に沿って）オフセットされる。

この構成では、ホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄは、電流導体部１４の近傍に、導体部１４に関して所定の位置に配設され、それにより、矢印８６によって示される方向で電流導体部１４を通過する電流によって発生される磁場は、ホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄの最大応答軸に実質的に整列された方向となる。ここでは、各ホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄが、ｚ軸１４４に整列された最大応答軸を有する。例示される実施形態では、図示されるように、ホール効果素子１２８ａ、１２８ｂは、電流導体部１４４の、ホール効果素子１２８ｃ、１２８ｄとは反対の側に（すなわち、ｙ軸１４２に沿ってわずかにオフセットされて）配設され、ここで磁場は、ｚ軸１４４に沿って向けられる。しかし、別の方向に整列された最大応答軸を有するホール効果素子、または別のタイプの磁場センサ、例えば磁気抵抗素子を、電流導体部１４に関して他の位置に、例えば電流導体部１４の（ｚ軸１４４の方向で）上に配設することもできる。第１および第２のホール効果素子１２８ａ、１２８ｂが、ｚ軸１４４に沿った一方向での磁場にさらされ、第３および第４のホール効果素子１２８ｃ、１２８ｄが、ｚ軸１４４に沿った逆方向での磁場にさらされることを理解されたい。

４つのホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄは、いくつかの利点を実現するために、当業者によって理解される加算回路として構成された電子回路に結合することができる。加算回路は、例えば、図４の加算回路１００を二つ含むことができる。一実施形態では、加算回路は、ホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄのうちの第１の二つを、図４の加算回路１００など第１の加算回路と結合し、ホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄのうちの第２の二つを、加算回路１００など第２の加算回路と結合することができる。別の増幅器を用いて、第１の加算回路の出力を第２の加算回路の出力と加算することができる。最初の利点として、説明したように加算回路に結合された４つのホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄは、電流の存在時に、同じ電流の存在時の単一のホール効果素子、例えば図１のホール効果素子１８からの電圧出力の大きさの４倍の電圧出力を提供する。したがって、電流センサ１２０は、図１の電流センサ１０の４倍の感度を有する。

第２の利点として、電流センサ１２０は、ｙ軸１４２の方向でのホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄの位置の変動に比較的鈍感である。これは、ｙ軸１４２の方向で移動されるとき、４つのホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄのうちの二つからの電圧出力は増加する傾向があり、４つのホール効果素子１２８ａ〜１２８ｄのうちの他の二つからの電圧出力は減少する傾向があるからである。したがって、加算回路として結合されるとき、回路出力は、ホール効果素子のｙ軸位置に関して比較的変動しない。

次に図６を参照すると、本発明による例示的な電流センサ１５０が、複数のリード線１５２ａ〜１５２ｈと電流導体部１５４とを有するリードフレーム１５２を含む。また、電流センサ１５０は、第１の表面１６６ａと反対の第２の表面１６６ｂとを有する基板１６６を含む。基板１６６は、第１の表面１６６ａ内に拡散された、あるいは第１の表面１６６ａ上に配設されたホール効果素子１５８を有する。基板１６６は、ホール効果素子１５８が電流導体部１５４の近傍にあるようにリードフレーム１５２上に配設される。基板１６６は、基板が集積回路パッケージ内に実装される従来の方向に関して上下逆の（すなわち、第１の表面１６６ａが下に向けられる）向きを有する。基板１６６は、基板１６６の第１の表面１６６ａ上にはんだボール１６０ａ〜１６０ｃを有するフリップチップである。はんだボール１６０ａ〜１６０ｃは、図示されるように、リード線１５２ｅ〜１５２ｈに直接結合する。絶縁体１６４が、基板１６６をリードフレーム１５２から離隔する。絶縁体１６４は、図１に示される絶縁体２４と同一または同様であってよい。

この構成では、ホール効果素子１５８は、電流導体部１５４の近傍に、導体部１５４に関して所定の位置に配設され、それにより、矢印１６８によって示される方向で電流導体部１５４を通過する電流によって発生される磁場は、ホール効果素子１５８の最大応答軸に実質的に整列された方向となる。ホール効果素子１５８は、ｚ軸１７４に整列された最大応答軸を有する。したがって、図示されるように、ホール効果素子１５８は、電流導体部１４のすぐ横に（すなわち、ｙ軸１７２に沿ったわずかなオフセットで）配設され、ここで磁場は、ｚ軸１７４に沿って向けられる。しかし、別の方向に整列された最大応答軸を有するホール効果素子、または別のタイプの磁場センサ、例えば磁気抵抗素子を、電流導体部１５４に関して別の位置に、例えば電流導体部１５４の（ｚ軸１７４の方向で）上に配設することもできる。

電流センサ１５０の動作は、図１の電流センサ１０の上述した動作と同様である。電流導体部１５４の近傍にあるホール効果素子１５８は、ホール効果素子１５８からのより大きな出力電圧、したがって改良された感度をもたらす。

一つのホール効果素子１５８のみが基板１６６の第１の表面１６６ａ上に図示されているが、複数のホール効果素子を本発明と共に使用することもできることを理解されたい。他の回路、例えば増幅器を、基板１６６の第１および／または第２の表面１６６ａ、１６６ｂ内に拡散する、あるいは表面１６６ａ、１６６ｂに結合する、または表面１６６ａ、１６６ｂによって支持することもできる。

３つのはんだボール１６０ａ〜１６０ｃが図示されているが、基板１６６を安定させるためのダミーのはんだボールを含めた任意の数のはんだボールを提供することができる。また、はんだボール１６０ａ〜１６０ｃが図示されているが、金隆起部、共晶または含鉛はんだ隆起部、無鉛はんだ隆起部、金スタッド隆起部、ポリマー導電性隆起部、異方性導電性ペースト、または導電性フィルムを含めた、しかしそれらに限定されない他の接続方法を使用することもできる。

次に図６Ａを参照すると、図６と同様の要素が同様の参照符号を有して示され、本発明による例示的な電流センサ１８０は、磁束収束器１８２と、磁束収束層１８４とを含む。磁束収束器は、ホール効果センサ１５８の近位に、基板１６６の第１の表面１６６ａに隣接して下に位置される。磁束収束層１８４は、基板１６６の第２の表面１６６ｂ上に（または第２の表面１６６ｂに隣接して上に）配設される。

動作時、磁束収束器１８２と磁束収束層１８４とはそれぞれ、電流導体部１５４を通過する電流によって発生される磁束を収束する傾向があり、それにより電流センサ１８０が図６の電流センサ１５０よりも高い感度を有するようにする。

磁束収束器１８２と磁束収束層１８４とはそれぞれ、フェライト、パーマロイ、および鉄を含めた、しかしそれらに限定されない様々な材料から構成することができる。接着層（図示せず）、例えばチタンまたはクロム層が存在することもあり、当業者によって理解されよう。

磁束収束器１８２は立方形状を有して図示されているが、他の実施形態では、磁束収束器は、別の形状、例えば多面体形状、楕円形状、または球形状を有することができる。磁束収束器１８２と磁束収束層１８４との両方が図示されているが、他の実施形態では、磁束収束器１８２と磁束収束層１８４との一方のみを提供することができる。また、磁束収束器１８２と磁束収束層１８４とが一つの磁場変換器１５８に関連して図示されているが、磁束収束器１８２と磁束収束層１８４とを、複数の磁場変換器１５８を有する構成、例えば図１、図３、および図５に図示される構成に適用することもできることを理解すべきである。

次に図７を参照すると、本発明による別の例示的な電流センサ２００が、複数のリード線２０２ａ〜２０２ｈを有するリードフレーム２０２を含む。また、電流センサ２００は、第１の表面２０６ａと反対の第２の表面２０６ｂとを有する基板２０６を含む。基板２０６は、第１の表面２０６ａ内に拡散された、あるいは第１の表面２０６ａ上に配設されたホール効果素子２０８を有する。電流導体部２０４ａを有する導電性留め具（クリップ）２０４が、リード線２０２ａ〜２０２ｄに結合される。導電性留め具２０４の機構は、図８に示される。ここでは、導電性留め具は、導電性留め具２０４が基板２０６の第１の表面２０６ａの上にわたって延びるように湾曲部を有して形成されると言うに留めておく。基板２０６は、ホール効果素子２０８が電流導体部２０４ａの近傍にあるようにリードフレーム２０２上に配設される。例示される実施形態では、基板２０６は、第１の表面２０６ａが上に向けられた従来の実装向きを有する。基板２０６は、第１の表面２０６ａ上に結合パッド２１２ａ〜２１２ｃを有し、そこに結合ワイヤ２１０ａ〜２１０ｃが結合される。結合ワイヤ２１０ａ〜２１０ｃは、さらに、リード線２０２ｅ、２０２ｆ、２０２ｈに結合される。基板２０６を導電性留め具２０４から隔離するために、絶縁体２１４を提供することができる。絶縁体２１４は、図１に示される絶縁体２４と同一または同様であってよい。

この構成では、ホール効果素子２０８は、基板２０６の第１の表面２０６ａの上にわたって延びる電流導体部２０４ａの近傍に配設される。ホール効果素子２０８は、導体部２０４ａに関して所定の位置に配設され、それにより、矢印２１６によって示される方向で電流導体部２０４ａを通過する電流によって発生される磁場は、ホール効果素子２０８の最大応答軸に実質的に整列された方向となる。ホール効果素子２０８は、ｚ軸２２４に整列された最大応答軸を有する。例示される実施形態では、図示されるように、ホール効果素子２０８は、電流導体部２０４ａのすぐ横に（すなわち、ｙ軸２２３に沿ったわずかなオフセットで）配設され、ここで磁場は、ｚ軸２２４に沿って向けられる。しかし、別の方向に整列される最大応答軸を有するホール効果素子、または別のタイプの磁場センサ、例えば磁気抵抗素子を、電流導体部２０４ａに関して別の位置に配設することができ、例えば（ｚ軸２２４の方向で）上または下で電流導体部２０４ａに本質的に位置合わせすることができる。

動作時、電流は、並列に結合されたリード線２０２ｃ、２０２ｄ内を流れ、導電性留め具２０４を通り、電流導体部２０４ａを通って、やはり並列に結合されたリード線２０２ａ、２０２ｂから出る。電流導体部２０４ａを通って流れる電流が磁場を発生し、この磁場がホール効果素子２０８によって感知される。ホール効果素子２０８は、磁場に比例する、したがって電流導体部２０４ａを通って流れる電流に比例する電圧出力を発生する。上述したように、ホール効果素子２０８は、電流導体部２０４ａのごく近傍にあり、電流導体部２０４ａに関して所定の位置にあり、そのため、電流によって発生される磁場は、ホール効果素子２０８の最大応答軸に実質的に整列される。この位置は、ホール効果素子２０８からのより大きな電圧出力、したがって改良された感度をもたらす。

一つのホール効果素子２０８のみが基板２０６の第２の表面２０６ｂ上に図示されているが、複数のホール効果素子を使用することもできることを理解されたい。特に、二つのホール効果素子を有する実施形態は、図３の電流センサ７０と同様であってよく、４つのホール効果素子を有する実施形態は、図５の電流センサ１２０と同様であってよい。また、追加の回路、例えば増幅器を、基板２０６の第１および／または第２の表面２０６ａ、２０６ｂ内に拡散する、あるいは表面２０６ａ、２０６ｂに結合することができる。

導電性留め具２０４は、様々な方法で、様々な材料から形成することができることを理解すべきである。一つの特定の実施形態では、導電性留め具２０４は、例えば銅シートから打ち抜き加工される。別の実施形態では、導電性留め具２０４は、箔、例えば銅箔から形成される。さらに別の実施形態では、導電性留め具２０４は、エッチングプロセスによって形成される。導電性留め具２０４は、基板２０６の従来の実装向きの使用を可能にし、それと共に、電流導体部２０４ａをホール効果素子２０８に非常に近接させる。

導電性留め具２０４は、当該導電性留め具２０４を通過する電流の量に従って選択される厚さを有するように提供することができる。したがって、比較的高い電流を感知するように適合された電流センサが望まれる場合、導電性留め具は比較的厚くすることができ、比較的低い電流を感知するように適合された電流センサが望まれる場合、導電性留め具２０４は比較的薄くすることができる。別の実施形態では、比較的高い電流を感知するように適合された電流センサが望まれる場合、他の導電性留め具と接触させて複数の導電性留め具２０４を積層することができ、任意の一つの導電性留め具２０４よりも厚い増加された実効厚さを提供し、したがってより多くの電流を搬送することが可能である。

図７の実施形態では、ホール効果素子２０８と電流導体部２０４ａとの近接は、電流導体部２０４ａに対して第２の表面２０６ｂよりも近くに位置決めされる第１の基板表面２０６ａ上にホール効果素子２０８を提供することによって実現される。他の実施形態では、この有利な近接は、第２の基板表面２０６ｂ上にホール効果素子２０８を提供し、第２の表面２０６ｂに実質的に整列するように電流導体部２０４ａを形成することによって実現される。

次に図８を参照すると、図７の同様の要素が同様の参照符号を有して示され、リード線２０２ａ〜２０２ｄに結合される前の導電性留め具２０４が図示されている。導電性留め具２０４は、電流導体部２０４ａと、遷移領域２０４ｂと、湾曲領域２０４ｃと、結合領域２０４ｄとを含む。結合領域２０４ｄは、リード線２０２ａ〜２０２ｄに結合する二つの部分２０４ｅ、２０４ｆを含む。遷移領域２０４ｂは、基板２０６との接触を回避するために、電流導体部２０４ａに対して持ち上げることができる。

ホール効果素子が本発明の実施形態に関連して図示されて説明されているが、他のタイプの磁場センサを使用することもできることを理解されたい。例えば、ホール効果素子の代わりに磁気抵抗素子を使用することができる。しかし、従来の磁気抵抗素子は、従来のホール効果素子の最大応答軸に垂直な最大応答軸を有する。当業者は、本明細書で説明するホール効果素子実施形態と同じ結果を実現するために、本発明の実施形態による電流導体部に対して一つまたは複数の磁気抵抗素子をどのように位置決めすべきかを理解されよう。

いくつかの実施形態では、導電性留め具２０４と基板２０６の第１の表面２０６ａとの間に絶縁層２２０を配設することができる。絶縁層２２０は、二酸化珪素およびポリマーを含めた、しかしそれらに限定されない様々な材料から形成することができる。いくつかの実施形態では、導電性留め具２０４と基板２０６の第１の表面２０６ａとの間に電磁シールド２２２も配設することができる。電磁シールド２２２は、ホール効果素子２０８の近傍に、絶縁層２２０の下または上に配設することができる。例えば図２３に示される他の構成では、一つが電磁シールド２２２の上にあり、一つが電磁シールド２２２の下にある二つの絶縁層が存在することができる。

電磁シールド２２２は、ホール効果素子２０８に対する電磁場の影響を低減する傾向があり、この影響は、電流センサ２００をあまり正確でないものにする、すなわち電流によって発生される磁場以外の電気的な影響に敏感にさせる傾向がある。磁場のみに敏感であり、電磁場には敏感でないホール効果素子２０８を有することが望ましいことを理解されたい。電磁シールド２２２は、以下に図１９〜図２２に関連してより詳細に説明する。

電磁シールド２２２は、図７および図８の電流センサ２００に関連して図示されているが、フリップチップ構成および非フリップチップ構成を含む本明細書で説明する任意の電流センサが、関連のホール効果素子の近傍に配設された、電磁シールド２２２と同一または同様の電磁シールドを有することができることを理解すべきである。

次に図９を参照すると、リードフレーム２５０が、図３のリードフレーム７２および図６のリードフレーム１５２と同様の形状を有して図示されている。リードフレーム２５０は、複数の薄層化部分２５２ａ〜２５２ｎを有し、これらの部分は、リードフレーム２５０の他の部分よりも薄い。より薄い部分は、化学エッチングおよび打ち抜き加工を含めた、しかしそれらに限定されない様々なプロセスによって提供することができる。

電流導体部２５４は、表面２５４ａを有し、他の薄層化部分２５２ｂ〜２５２ｎの厚さと同一または同様であってよい厚さｔ１を有する。リードフレームの他の部分は、厚さｔ２を有する。一つの特定の実施形態では、電流搬送部２５４の厚さｔ１は、他の薄層化部分２５２ｂ〜２５２ｎの厚さと同じであり、厚さｔ１は、厚さｔ２のほぼ半分である。一実施形態では、電流導体部２５４は、厚さｔ１を有する本質的に長方形の断面を有する。

電流導体部２５４を通過する電流の存在時、例えば図３の電流導体部７４よりも薄い電流導体部２５４は、表面２５４ａの近くで、図３の電流導体部７４が同様の電流の存在時に表面７４ａの近くで有するよりも高い電流密度を有することを理解されたい。すなわち、電流は、より厚い電流導体部の場合よりも表面２５４ａに近づくように圧縮される。その結果、電流によって発生される磁場は、表面２５４ａの近傍で、より高い磁束密度を有する。

したがって、リードフレーム２５０が図３のリードフレーム７２の代わりに使用されるとき、ホール効果素子７８ａ、７８ｂは、より大きな磁場を受け、より敏感な電流センサをもたらす。

他の薄層化部分２５２ｂ〜２５２ｎは、他の利点を提供する。例えば、リードフレーム２５０がプラスチック囲包本体内に成形されるとき、他の薄層化部分２５２ｂ〜２５２ｎは、成形本体内にリードフレーム２５０をよりしっかりと係止する傾向がある。

厚さｔ１は、電流導体部２５４に通すべき最大電流を含めた、しかしそれに限定されない様々な因子に従って選択される。
同じ利点を実現するために、図３の実施形態以外の実施形態で上に示した他のリードフレームに薄層化部分を適用することもできることを理解されたい。

次に図９Ａを参照すると、図９の電流導体部２５４に代わるものとして適した代替電流導体部２７０が、図９の線９Ａ−９Ａに沿って取られた断面から見たときにＴ字形断面を有する。Ｔ字形は、表面２７０ａと、第１の厚さｔ３および第２の厚さｔ４とを有する。厚さｔ３は、図９の厚さｔ１と同一または同様であってよく、厚さｔ４は、図９の厚さｔ２と同一または同様であってよい。一つの特定の実施形態では、厚さｔ３は、厚さｔ４のほぼ半分である。

図９に関連して上述したのと実質的に同じ理由から、電流導体部２７０を通過する電流に応答して発生される磁場は、表面２７０ａの近傍で、電流導体部２７０が均一な厚さｔ４を有する場合よりも高い。

電流導体部２５４（図９）および電流導体部２７０は、それぞれ長方形断面およびＴ字形断面を有するものとして説明してきたが、上の利点を実現するために他の断面形状を提供することもできることを理解すべきである。

次に図１０を参照すると、本発明による別の例示的な電流センサ３００が、複数のリード線３０２ａ〜３０２ｈと、第１の電流導体部３０４ａおよび第２の電流導体部３０４ｂの組合せとして提供される電流導体部３０４とを有するリードフレーム３０２（本明細書ではリードフレーム部とも呼ぶ）を含む。また、電流センサ３００は、第１の表面３０６ａと反対の第２の表面３０６ｂとを有する基板３０６を含む。基板３０６は、第１の表面３０６ａ内に拡散された、あるいは第１の表面３０６ａ上に配設された、または表面３０６ａによって支持されたホール効果素子３０８を有する。基板３０６は、ホール効果素子３０８が電流導体部３０４の近傍にあるようにリードフレーム３０２上に配設される。例示される実施形態では、基板３０６は、集積回路パッケージ内に実装される基板の従来の向きに関して上下逆の（すなわち、第１の表面３０６ａが下に向けられる）向きを有する。基板３０６は、基板３０６の第１の表面３０６ａ上にはんだボール３２０ａ〜３２０ｅを有するフリップチップである。はんだボール３２０ａ〜３２０ｅは、リード線３０２ｅ〜３０２ｈに直接結合する。絶縁層３３０が、基板３０６をリードフレーム３０２から離隔することができる。絶縁層３３０は、図１に示される絶縁体２４と同一または同様であってよい。

一つの特定の実施形態では、第２の電流導体部３０４ｂが、基板３０６の第１の表面３０６ａ上に直接デポジットされ、絶縁層３３０は使用されない。第２の電流導体部３０４ｂは、スパッタリングおよび電気めっきを含めた、しかしそれらに限定されない任意の従来の集積回路デポジション技法によってデポジットすることができる。他の実施形態では、第２の電流導体部３０４ｂは、基板３０６の第１の表面３０６ａから離れた、しかし第１の表面３０６ａの近位にある導電性構造であり、絶縁層３３０が、第２の電流導体部３０４ｂと基板３０６の第１の表面３０６ａとの間に配設される。

図示されるように、ホール効果素子３０８と、絶縁層３３０と、第２の電流導体部３０４ｂと、第１の電流導体部とが、基板３０６の下にあることを理解すべきである。
これらの構成では、ホール効果素子３０８は、電流導体部３０４の近傍に、電流導体部３０４に関して所定の位置に配設され、それにより、電流導体部３０４を通過する電流３１６によって発生される磁場は、ホール効果素子３０８の最大応答軸に実質的に整列された方向となる。ここでは、ホール効果素子３０８は、ｚ軸３２６に整列された最大応答軸を有する。したがって、図示されるように、ホール効果素子３０８は、電流導体部３０４の横に（すなわち、ｙ軸３２４に沿ってわずかにオフセットされて）配設され、ここで磁場は、ｚ軸３２６に沿って向けられる。しかし、別の方向に整列された最大応答軸を有するホール効果素子、または別のタイプの磁場センサ、例えば磁気抵抗素子を、電流導体部３０４に関して別の位置に、例えば電流導体部３０４の（ｚ軸３２６の方向で）上に配設することができる。

絶縁層３３０は、介在絶縁層、または基板３０６と関連付けられた基板絶縁層であってよい。絶縁層３３０が介在絶縁層であるいくつかの実施形態では、絶縁層３３０は、セラミック介在絶縁層である。

絶縁層３３０が、基板３０６と関連付けられた基板絶縁層であるいくつかの実施形態では、絶縁層３３０は、テーピングプロセスによって形成される基板テープ絶縁層である。基板テープ絶縁層は、ポリマーテープ、例えばＫａｐｔｏｎ（商標）テープを含めた、しかしそれに限定されない基板に貼付されるテープから構成することができる。

絶縁層３３０が、基板３０６と関連付けられた基板絶縁層であるさらに他の実施形態では、絶縁層３３０は、被覆プロセスによって形成される基板被覆絶縁層である。絶縁層３３０を形成するために使用される被覆プロセスは、スクリーン印刷プロセス、スピン被覆プロセス、スパッタリングプロセス、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセス、および低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）プロセスを含めた、しかしそれらに限定されない様々なプロセスを含むことができる。スクリーン印刷プロセスは、ポリマーやセラミック材料を含めた、しかしそれらに限定されない様々な材料から構成される基板絶縁層をもたらすことができる。スピン被覆プロセスは、ポリマー、例えばポリイミド（例えば取引名Ｐｙｒａｌｉｎ（商標））やビスベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）（例えば取引名Ｃｙｃｌｏｔｅｎｅ（商標））を含めた、しかしそれらに限定されない様々な材料から構成される基板絶縁層をもたらすことができる。スパッタリングプロセスは、窒化物や酸化物を含めた、しかしそれらに限定されない様々な材料から構成される基板絶縁層をもたらすことができる。ＰＥＣＶＤプロセスは、窒化物や酸化物を含めた、しかしそれらに限定されない様々な材料から構成される基板絶縁層をもたらすことができる。ＬＰＣＶＤプロセスは、窒化物や酸化物を含めた、しかしそれらに限定されない様々な材料から構成される基板絶縁層をもたらすことができる。

絶縁層３３０が、基板３０６と関連付けられた基板絶縁層であるさらに他の実施形態では、絶縁層３３０は、酸化物生成プロセスによって形成される基板酸化物絶縁層である。基板酸化物絶縁層は、例えば二酸化珪素から構成することができる。

動作時、電流３１６は、並列に結合されたリード線３０２ｃ、３０２ｄ内に流れ、電流導体部３０４を通って、やはり並列に結合されたリード線３０２ａ、３０２ｂから出る。電流導体部３０４を通って流れる電流が磁場を発生し、この磁場がホール効果素子３０８によって感知される。上述したように、ホール効果素子３０８は、電流導体部３０４のごく近傍にあり、電流導体部３０４に関して所定の位置にあり、そこで、電流によって発生される磁場は、ホール効果素子３０８の最大応答軸に実質的に整列される。この配置は、ホール効果素子３０８からのより大きな電圧出力、したがってより大きな感度をもたらす。

この構成では、電流導体部３０４を通って流れる電流３１６が、それぞれ第１および第２の電流導体部３０４ａ、３０４ｂの間で分流することを理解されたい。
リードフレーム３０２は、回路板への表面実装に適した湾曲リード線３０２ａ〜３０２ｈを有するように示されているが、直線形状を有するスルーホールリード線を含めた、しかしそれに限定されない他の形状を有するリード線を有するリードフレームを使用することもできることを理解されたい。

一つのホール効果素子３０８のみが基板３０６の第１の表面３０６ａ上に図示されているが、複数のホール効果素子を本発明と共に使用することもできることを理解されたい。また、他の回路、例えば増幅器を、基板３０６の第１および／または第２の表面３０６ａ、３０６ｂ内に拡散する、あるいは表面３０６ａ、３０６ｂに結合する、または表面３０６ａ、３０６ｂによって支持することもできる。

５つのはんだボール３２０ａ〜３２０ｅが図示されているが、基板３０６を安定させるためのダミーのはんだボールを含めた任意の数のはんだボールを提供することができる。また、はんだボール３２０ａ〜３２０ｅが図示されているが、金隆起部（バンプ）、共晶または含鉛はんだ隆起部、無鉛はんだ隆起部、金スタッド隆起部、ポリマー導電性隆起部、異方性導電性ペースト、導電性フィルム、またはワイヤ結合部を含めた、しかしそれらに限定されない他の接続方法を使用することもできる。

基板３０６はフリップチップ構成で図示されているが、他の実施形態では、基板３０６は、従来のように実装することができ、集積回路３００が回路板の最上面に実装されるときに、第１の表面３０６ａが第２の表面３０６ｂの上になる。これらの構成では、それぞれ第１および第２の電流導体部３０４ａ、３０４ｂは、それぞれ基板３０６の第１の表面３０６ａの上にある。

次に図１１を参照すると、図１０の同様の要素が同様の参照符号を有して示され、図１０の電流導体部３０４とは異なる電流導体部３５４を提供することによって、電流センサ３５０は、図１０の電流センサ３００とは異なる。電流導体部３５４は、第１の電流導体部３５４ａと第２の電流導体部３０４ｂとを含む。第１の電流導体部３５４ａを有するリードフレーム３５２は、図１０の第１の電流導体部３０４ａを有するリードフレーム３０２とは異なり、連続する電流経路を形成しない。この構成では、電流導体部３５４を通って流れる電流３１６が全て、第２の電流導体部３０４ｂを通過することを理解されたい。したがって、電流３１６は、図１０の電流センサ３００におけるよりもホール効果素子３０８の近くを通り、より高い感度をもたらす。

図１０に関連して上述したように、基板３０６はフリップチップ構成で図示されているが、他の実施形態では、基板３０６は、従来のように実装することができ、集積回路３００が回路板の最上面に実装されるときに、第１の表面３０６ａが第２の表面３０６ｂの上になる。これらの構成では、第１および第２の電流導体部３５４ａ、３０４ｂはそれぞれ、基板３０６の第１の表面３０６ａの上にある。

次に図１２を参照すると、図１０の同様の要素が同様の参照符号を有して示され、電流導体部３０４ａのみを有する（すなわち、電流導体部３０４ｂ（図１０）が存在しない）電流導体部３０４を提供することによって、電流センサ４００は、図１０の電流センサ３００とは異なる。第１の電流導体部３０４ａを有するリードフレーム３０２は、連続する電流経路を形成する。この構成では、電流３１６が全て、電流導体部３０４ａを通過することを理解されたい。

絶縁層４０２が、電流導体部３０４ａと基板３０６の第１の表面３０６ａとの間に配設される。いくつかの実施形態では、絶縁層４０２は、図１０に関連して上述したように、介在絶縁層、例えばセラミック層である。他の実施形態では、絶縁層４０２は、基板と関連付けられた基板絶縁層である。他の実施形態では、絶縁層４０２は、リードフレーム３０２と関連付けられたリードフレーム絶縁層である。リードフレームと関連付けられるとき、絶縁層４０２は、ｙ軸３２４に沿った方向で基板３０６を越えて延在することができることを理解されたい。この構成は、基板３０６の縁部がリードフレーム３０２に接触する可能性が低いので、向上された信頼性を提供する。

介在絶縁層および基板絶縁層は、図１０に関連して上述した。
絶縁層４０２が、リードフレーム３０２と関連付けられたリードフレーム絶縁層であるいくつかの実施形態では、絶縁層４０２は、テーピングプロセスによって形成されるリードフレームテープ絶縁層である。リードフレームテープ絶縁層は、ポリマーテープ、例えばＫａｐｔｏｎ（商標）テープを含めた、しかしそれに限定されないリードフレームに貼付されるテープから構成することができる。

絶縁層４０２が、リードフレーム３０２と関連付けられたリードフレーム絶縁層である他の実施形態では、絶縁層４０２は、溶射プロセスによって形成されるリードフレーム溶射絶縁層である。リードフレーム溶射絶縁層は、ポリマー、例えばポリイミド（例えば取引名Ｐｙｒａｌｉｎ（商標））、ビスベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）（例えば取引名Ｃｙｃｌｏｔｅｎｅ（商標））、溶射される誘電体（例えば取引名３Ｍ Ｓｃｏｔｃｈ（商標）絶縁スプレー１６０１およびＬｏｃｔｉｔｅ（商標）ＳｈａｄｏｗＣｕｒｅ（商標）３９００）、または溶射セラミックコーティングを含めた、しかしそれらに限定されない様々な材料から構成することができる。

絶縁層４０２が、リードフレーム３０２と関連付けられたリードフレーム絶縁層である他の実施形態では、絶縁層４０２は、被覆プロセスによって形成されるリードフレーム被覆絶縁層である。リードフレーム被覆絶縁層は、スクリーン印刷プロセスを含めた、しかしそれに限定されない様々なプロセスによって形成することができる。スクリーン印刷プロセスは、ポリマーやセラミックを含めた、しかしそれらに限定されない様々な材料から構成されるリードフレーム被覆絶縁層をもたらすことができる。さらに他の実施形態では、リードフレーム被覆絶縁層は、真空被覆プロセスによって形成される。これらの実施形態では、リードフレーム被覆絶縁層は、例えば、ポリマー、例えばパリレンから構成することができる。

絶縁層４０２が、リードフレーム３０２と関連付けられたリードフレーム絶縁層であるさらに他の実施形態では、絶縁層４０２は、酸化物生成プロセスによって形成されるリードフレーム酸化物絶縁層である。リードフレーム酸化物絶縁層は、例えば、リードフレーム３０２上に被覆されるスパッタ酸化物層から構成することができる。

次に図１３を参照すると、別の例示的な電流センサ４５０が、複数のリード線４５２ａ〜４５２ｈと電流導体部４５４とを有するリードフレーム４５２（本明細書ではリードフレーム部とも呼ぶ）を含む。リードフレーム４５２は、図１２のリードフレーム３０２と同様であってよい。また、電流センサ４５０は、第１の表面４５６ａと反対の第２の表面４５６ｂとを有する基板４５６を含む。基板４５６は、第１の表面４５６ａ内に拡散された、あるいは第１の表面４５６ａ上に配設された、または第１の表面４５６ａによって支持されたホール効果素子４５８を有する。基板４５６は、ホール効果素子４５８が電流導体部４５４の近傍にあるようにリードフレーム４５２上に配設される。例示される実施形態では、基板４５６は、集積回路パッケージ内に実装される基板の従来の向きに関して上下逆の（すなわち、第１の表面４５６ａが下に向けられた）向きを有する。基板４５６は、基板４５６の第１の表面４５６ａ上にはんだボール４６０ａ〜４６０ｅを有するフリップチップとして構成される。はんだボール４６０ａ〜４６０ｅは、リード線４５２ｅ〜４５２ｈに直接結合する。絶縁層４７０が、基板４５６をリードフレーム４５２から離隔することができる。絶縁層４７０は、図１に示される絶縁層２４と同一または同様であってよい。絶縁層４７０は、表面４５６ａのかなりの部分を覆うことができる。絶縁層は領域４７０ａ、４７０ｂを有し、それらの領域は、以下の図１３Ａの論述からより明確になるように、絶縁材料を欠いている。

電流導体部４５４は、二つの特徴部４５４ａ、４５４ｂ（本明細書では隆起部（バンプ）とも呼ぶ）を有し、それらは、ｚ軸４７６の方向で電流導体部４５４から上に延在する。隆起部４５４ａ、４５４ｂは、電流導体部４５４と基板４５６の第１の表面４５６ａとの間の電気接点を提供するように選択された寸法および形状を有する。特に、二つの隆起部４５４ａ、４５４ｂは、基板４５６の第１の表面４５６ａ上の金属化特徴部（図示せず）への電気接点を提供し、やはり基板４５６の第１の表面４５６ａ上に配設された回路（図示せず）への電気的結合を提供する。電気的結合、およびそれに結合される回路は、以下に図１５に関連してより詳細に論じる。

第１の電流導体部４５４を有するリードフレーム４５２は、連続する電流経路を形成する。この構成では、電流４６６のほとんどが電流導体部４５４を通過し、いくらかの少量の電流４６６が、隆起部４５４ａおよび４５４ｂを介して基板４５６上の上述した回路内に流れることを理解されたい。しかし、上述した回路は、わずかな量の電流４６６しか引き込まないように設計することができることを理解されたい。したがって、電流４６６のほとんど全てが電流導体部４５４を通過する。

いくつかの実施形態では、絶縁層４７０は、介在絶縁層、例えばセラミック層である。他の実施形態では、絶縁層４７０は、基板と関連付けられた基板絶縁層である。他の実施形態では、絶縁層４７０は、リードフレーム４５２と関連付けられたリードフレーム絶縁層である。

介在絶縁層、基板絶縁層、およびリードフレーム絶縁層は、図１０に関連して上述した。
隆起部４５４ａ、４５４ｂは、過電流状態を検出するように適合された、すなわち所定の電流レベルまたは電流しきい値よりも大きい電流導体部４５２ａを通過する電流を検出するように適合された回路に電流導体部４５４を結合する接続を提供することができることは、図１３Ａおよび図１５に関連した以下の論述から明らかになろう。このために、回路は、所定の電圧降下または電圧しきい値よりも大きい第１の隆起部４５４ａと第２の隆起部４５４ｂとの間の電圧差を検出することができる。

一つの電流導体部４５４のみが図示されているが、第２の電流導体部を使用することもできることを理解すべきである。第２の電流導体部は、図１０の第２の電流導体部３０４ｂと同一または同様であってよく、基板４５６の第１の表面４５６ａ上または絶縁体４７０上に同様に配設することができる。

次に図１３Ａを参照すると、図１３の同様の要素が同様の参照符号を有して示され、電流導体部４５４が隆起部４５４ａを含み、この隆起部４５４ａが、電流導体部４５４を、絶縁層４７０の領域４７０ａを介して基板４５６の第１の表面４５６ａに結合する。

ホール効果素子４５８は、基板４５６の第１の表面４５６ａ内または第１の表面４５６ａ上に配設される。隆起部４５４ａに電気的に結合される他の回路４８０を、基板４５６の第１の表面４５６ａ内または第１の表面４５６ａ上に配設することもできる。例示的な回路４８０は、以下に図１５に関連して説明する。

他の実施形態では、隆起部４５４ａに対する代替構成であることを示すためにここでは想像線として図示されているワイヤ結合部４７８などを使用して、電流導体部４５４を、絶縁層４７０の領域４７０ａを介して基板４５６の第１の表面４５６ａに結合することができる。図１３の他方の隆起部４５４ｂの代わりに第２のワイヤ結合部（図示せず）を使用することができることを理解されたい。ワイヤ結合部４７８は、電流導体部４５４のすぐ上にある基板４５６に終端するように見えるが、終端は、電流導体部４５４の側部へのものであってもよいことを理解されたい。

次に図１４を参照すると、別の例示的な電流センサ５００が、複数のリード線５０２ａ〜５０２ｈを有するリードフレーム５０２を含む。見やすくするためにリード線５０２ｃおよび５０２ｄのみが図示されているが、リード線５０２ａ〜５０２ｈの他のものは従来のリード線構成で構成されることを理解されたい。また、電流センサ５００は、第１の表面５０６ａと反対の第２の表面５０６ｂとを有する基板５０６を含む。基板５０６は、第１の表面５０６ａ内に拡散された、あるいは第１の表面５０６ａ上に配設されたホール効果素子５０８を有する。電流導体部５０４を有する導電性留め具５０３が、リード線５０２ａ〜５０２ｄに結合される。電流導体部５０４は、二つの隆起部５０４ａ、５０４ｂを含む。

導電性留め具５０３は、導電性留め具５０３が基板５０６の第１の表面５０６ａの上にわたって延びるように湾曲部を有して形成される。基板５０６は、ホール効果素子５０８が電流導体部５０４の近傍にあるようにリードフレーム５０２上に配設される。例示される実施形態では、基板５０６は、第１の表面５０６ａが上に向けられた従来の実装向きを有する。絶縁体５１４（本明細書では絶縁層とも呼ぶ）が、基板５０６を導電性留め具５０３から絶縁することができる。絶縁体５１４は、任意の絶縁材料を欠いている二つの領域５１４ａ、５１４ｂを有する。絶縁体５１４は、図１に示される絶縁体２４と同様であってよい。

集積回路５００が組み立てられるとき、隆起部５０４ａ、５０４ｂは、絶縁材料を欠いている絶縁層５１４の領域５１４ａ、５１４ｂに位置を合わせ、その領域内に延在することを理解されたい。隆起部５０４ａ、５０４ｂは、電流導体部５０４と基板５０６の第１の表面５０６ａとの間の電気接点を提供するように選択された寸法および形状を有する。特に、二つの隆起部５０４ａ、５０４ｂは、基板５０６の第１の表面５０６ａ上の金属化特徴部（図示せず）への電気接点を提供し、やはり基板５０６の第１の表面５０６ａ上に配設された回路（図示せず）への電気的結合を提供する。電気的結合、およびそれに結合される回路は、以下に図１５に関連してより詳細に論じる。

隆起部５４０ａ、５４０ｂを含む電流導体部５０４を有する導電性留め具５０３が図示されているが、他の構成では、他の電流導体部、例えば二つの特徴部または隆起部を含む直線状の電流導体部を使用することもできることを理解されたい。

一つの電流導体部５０４のみが図示されているが、第２の電流導体部を使用することもできることを理解すべきである。第２の電流導体部は、図１０の第２の電流導体部３０４ｂと同一または同様であってよく、基板５０６の第１の表面５０６ａ上または絶縁体５１４上に同様に配設することができる。

次に図１４Ａを参照すると、図１４の同様の要素が同様の参照符号を有して示され、電流導体部５０４が隆起部５０４ａを含み、この隆起部５０４ａが、電流導体部５０４を、絶縁層５１４の領域５１４ａを介して基板５０６に結合する。

ホール効果素子５０８は、基板５０６の表面５０６ａ内または表面５０６ａ上に配設される。隆起部５０４ａに電気的に結合される他の回路５３０を、基板５０６の基板５０６ａ内または表面５０６ａ上に配設することもできる。例示的な回路５３０は、以下に図１５に関連して説明する。

他の実施形態では、隆起部５０４ａに対する代替構成であることを示すためにここでは想像線として図示されているワイヤ結合部５３２などを使用して、電流導体部５０４を、絶縁層５１４の領域５１４ａを介して基板５０６の第１の表面５０６ａに結合することができる。図１４の他方の隆起部５０４ｂの代わりに第２のワイヤ結合部（図示せず）を使用することができることを理解されたい。ワイヤ結合部５３２は、電流導体部５０６の下にある基板５０６に終端するように見えるが、終端は、電流導体部５０６の側部へのものであってもよいことを理解されたい。

次に図１５を参照すると、例示的な回路５５０は、図１３Ａの電流センサ４５０で使用される回路４８０、または図１４Ａの電流センサ５００で使用される回路５３０と同一または同様であってよい。回路５５０は、ホール効果素子５５２に結合することができる。ホール効果素子５５２は、図１３および図１３Ａのホール効果素子４５８、または図１４および図１４Ａのホール効果素子５０８と同一または同様であってよい。

ホール効果素子５５２は、電流感知回路５５４に結合され、電流感知回路５５４は、動的オフセットキャンセル回路５５３を含む。動的オフセットキャンセル回路５５３は、ホール効果素子５５２と関連付けられたＤＣ電圧誤差のためのＤＣオフセット調整を提供する。

動的オフセットキャンセル回路５５３は、増幅器５５６に結合され、増幅器５５６は、オフセット調整されたホール出力信号を増幅する。増幅器５５６は、フィルタ５５８に結合され、フィルタ５５８は、低域フィルタ、高域フィルタ、帯域フィルタ、および／またはノッチフィルタであってよい。フィルタ５５８は、所望の応答時間と、ホール効果素子５５２、動的オフセットキャンセル回路５５３、および増幅器５５６と関連付けられた雑音の周波数スペクトルとを含めた、しかしそれらに限定されない様々な因子に従って選択される。一つの特定の実施形態では、フィルタ５５８は低域フィルタである。フィルタ５５８は、出力ドライバ５６０に結合され、出力ドライバ５６０は、他の電子回路（図示せず）への伝送のために、ノード５７２に電流センサ出力信号５７１を提供する。より完全に以下に説明するように、電流センサ出力信号は、導体を通過する電流の大きさを示す。

トリム制御回路５６４が、ノード５７０に結合される。ノード５７０は、トリム信号を受信することができ、この信号は、典型的には製造中、様々な電流センサパラメータをトリム（調整）できるようにする。このために、トリム制御回路５６４は、ノード５７０に印加される適切な信号によって使用可能（イネーブル）にされる一つまたは複数のカウンタを含む。

トリム制御回路５６４は、静止出力電圧（Ｑｖｏ）回路５６２に結合される。静止出力電圧は、ホール効果素子５５２によって感知された電流がゼロであるときの出力信号５７１の電圧である。名目上は、単極供給電圧では、ＱｖｏがＶｃｃ／２に等しい。適切なトリム信号をノード５７０を介してトリム制御回路５６４内部の第１のトリム制御回路カウンタに与え、トリム制御回路５６４が次いでＱｖｏ回路５６２内部のデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）を制御することによって、Ｑｖｏをトリム（調整）できる。

トリム制御回路５６４は、さらに、感度調整回路５６６に結合される。感度調整回路５６６は、電流センサ５５０の感度を調整するように増幅器５５６の利得の調整を可能にする。適切なトリム信号をノード５７０を介してトリム制御回路５６４内部の第２のトリム制御回路カウンタに与え、トリム制御回路５６４が次いで感度調整回路５６６内部のＤＡＣを制御することによって、感度をトリムすることができる。

トリム制御回路５６４は、さらに、感度温度補償回路５６８に結合される。感度温度補償回路５６８は、温度による利得変動を補償するように増幅器５５６の利得の調整を可能にする。適切なトリム信号をノード５７０を介してトリム制御回路５６４内部の第３のトリム制御回路カウンタに与え、トリム制御回路５６４が次いで感度温度補償回路５６８内部のＤＡＣを制御することによって、感度温度補償回路５６８をトリムすることができる。

ホール効果素子５５２は、ここでは見やすくするためにホール効果素子５５２から離して図示されている電流導体部６０４の近傍に配置される。電流導体部６０４は、集積回路リード線の結合によって形成された図１３および図１３Ａの電流導体部４５４、または図１４および図１４Ａの電流導体部５０４と同一または同様であってよい。動作時、電流５８４は、電流センサ５５０のノード５７４に入り、電流導体部６０４を通過し、ノード５７６から出て、ここでスイッチ５８０および負荷５８６を通過し、その両方が集積回路５５０の外部にあってよい。スイッチ５８０は、例えばリレーまたは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であってよい。

過電流状態、例えば短絡の検出時に電流５８４を停止することが望ましく、過電流状態は普通、望ましくなく高い電流５８４をもたらし、これは、集積回路５５０または他の関連の回路を損壊する可能性がある。このために、過電流回路５９０が、過電流状態を検出することができる。

過電流回路５９０は、電流センサ出力信号５７１を受信するように結合され、かつまた電圧基準５９２に結合された比較器５９１を含む。比較器５９１の出力５９３は、論理ゲート５９４に結合される。論理ゲート５９４は、ゲートドライバに結合され、ゲートドライバが、回路５５０のノード５７８に制御信号５９７を発生する。ノード５７８は、スイッチ５８０の制御ノードに結合され、ホール効果素子５５２による過電流状態の検出に応答してスイッチ５８０を開き、電流５８４を停止するように動作可能である。

また、論理ゲート５９４は、故障回路５９８に結合され、故障回路５９８は、集積回路５５０のノード５８８に故障出力信号５９９を発生する。故障出力信号５９９は、過電流状態、電流５８４が所定の電流を超えていることを示す。

増幅器５９１および電圧基準５９２は、電流センサ出力信号５７１に応答し、電流センサ出力信号５７１は、ホール効果素子５５２によって発生される信号に応答することを理解されたい。ホール効果素子５５２が、比較的遅い応答時間を有することを理解されたい。したがって、スイッチ５８０が、ホール効果素子５５２によって発生される信号に応答して上述した様式でのみ制御される場合、スイッチ５８０を開くことができるようになる前に、何らかの急速な過電流状態が集積回路５５０または負荷５８６を損壊する可能性がある。以下に述べる回路は、過電流状態へのより速い応答速度を提供することができる。

比較器６００および電圧基準６０２が、集積回路５５０の電流導体部６０４に結合される。上述したように、電流導体部６０４は、集積回路リード線の結合によって形成される、図１３および図１３Ａの電流導体部４５４、および図１４および図１４Ａの電流導体部５０４と同一または同様であってよい。電流導体部６０４から電圧基準６０２および比較器６００への結合は、図１３および図１３Ａの隆起部４５４ａおよび４５４ｂ、および図１４および図１４Ａの隆起部５０４ａ、５０４ｂを含めた、しかしそれらに限定されない様々な形で提供することができる。

動作時、電流導体部６０４が関連の抵抗を有するので、電流５８４に応答して、電流導体部６０４の両端間に電圧が現れる。電流５８４が十分に大きいとき、比較器６００の出力信号６０１が状態を変え、それにより制御信号５９７が状態を変え、スイッチ５８０を開き、電流を停止する。この様式でのスイッチ５８０の開放は、ホール効果素子５９２によって発生される信号に応答して比較器５９１のみによってスイッチ５８０が開かれる場合よりも急速に行われる。

図１５に図示される回路５５０が、図１３および図１３Ａの電流センサ４５０および図１４および図１４Ａの電流センサ５００のような電流センサと関連付けられて電流センサ内に集積されることがある例示的な回路を示すことは、当業者によって理解されよう。

他の実施形態では、スイッチ５８０を電流センサ回路５５０内に集積することもできることを理解されたい。
次に図１６を参照すると、別の例示的な電流センサ６５０は、図１４の電流センサ５００と同様であり、しかし電流センサ６５０は、より完全に以下に説明する第２の基板６５５を含む。電流センサ６５０は、複数のリード線５５２ａ〜５５２ｈを有するリードフレーム６５２を含む。また、電流センサ６５０は、第１の表面６５６ａと反対の第２の表面６５６ｂとを有する基板６５６を含む。電流導体部６５５を有する導電性留め具６５４が、リード線６５２ａ〜６５２ｄに結合される。電流導体部６０５は、二つの隆起部６５５ａ、６５５ｂを含む。磁場感知素子、例えば磁気抵抗素子（図示せず）が上に配設された第２の基板６６６を、電流導体部６５５の上に配設することができる。第２の基板６６６上の磁場感知素子は、ワイヤ結合部６６８ａ、６６８ｂなどを用いて、基板６５６の第１の表面６５６ａに結合することができる。

導電性留め具６５４は、導電性留め具６５４が基板６５６の第１の表面６５６ａの上にわたって延びるように湾曲部を有して形成される。例示される実施形態では、基板６５６は、第１の表面６５６ａが上に向けられた従来の実装向きを有する。絶縁体６６４（本明細書では絶縁層とも呼ぶ）が、基板６５６を導電性留め具６５４から絶縁することができる。絶縁体６６４は、任意の絶縁材料を欠いている二つの領域６６４ａ、６６４ｂを有する。絶縁体６６４は、図１に示される絶縁体２４と同様であってよい。

組み立てられた形で図示されて、隆起部６５５ａ、６５５ｂは、絶縁材料を欠いている絶縁層６６４の領域６６４ａ、６６４ｂに位置を合わせ、その領域内に延在する。隆起部６５５ａ、６５５ｂは、電流導体部６５５と基板６５６の第１の表面６５６ａとの間の電気接点を提供するように選択された寸法および形状を有する。特に、二つの隆起部６５５ａ、６５５ｂは、基板６５６の第１の表面６５６ａ上の金属化特徴部（図示せず）への電気接点を提供し、やはり基板６５６の第１の表面６５６上に配設された回路（図示せず）への電気的結合を提供する。電気的結合、およびそれに結合される回路は、図１５に関連して上でより詳細に論じた。

隆起部６５５ａ、６５５ｂを含む電流導体部６５５を有する導体留め具６５４が図示されているが、他の構成では、他の電流導体部、例えば二つの特徴部または隆起部を含む直線状の電流導体部を使用することもできることを理解されたい。

一つの電流導体部６５５のみが図示されているが、第２の電流導体部を使用することもできることを理解すべきである。第２の電流導体部は、図１０の第２の電流導体部３０４ｂと同一または同様であってよく、基板６５６の第１の表面６５６ａ上または絶縁体６６４上に同様に配設することができる。

電流センサ６５０は、二つの基板６５６、６６６を有する。電流センサ６５０は、二つの基板を提供することができ、それと共に、磁場感知素子の近傍に電流搬送導体、例えば６５５を提供し、かつ／または図１５に関連して上述したような過電流回路を含む一構成を示すにすぎない。他の二つの基板構成が、名称「Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ａｎ Ｉｎｇｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｎｓｏｒ」、代理人整理番号ＡＬＬＥＧ−１６２ＰＵＳ、発明者Ｍｉｃｈａｅｌ Ｃ．Ｄｏｏｇｕｅ、Ｖｉｊａｙ Ｍａｎｇｔａｎｉ、およびＷｉｌｌｉａｍ Ｐ．Ｔａｙｌｏｒ、出願日２００６年１月２０日の米国特許出願第１１／３３５９４４号に記載されている。本明細書で説明する構成の任意のものを、電流搬送導体および／または過電流回路と組み合わせることができる。

図１３および図１３Ａの電流センサ４５０、図１４および図１４Ａの電流センサ５００、図１５の電流センサ５５０、および図１６の電流センサ６５０は、それぞれ電流導体部４５４、５０４、６０４、および６５５と、図１５の回路５９０によって表される関連の過電流回路との間の結合を有して図示されている。しかし、他の実施形態では、電流センサ４５０、５００、５５０、および６５０と同様の他の電流センサが、電流導体部４５４、５０４、６０４、および６５５と関連の過電流回路との間の結合を有さず、すなわち隆起部またはワイヤ結合部を有さない。すなわち、図１５の電流センサ５５０を参照すれば、図１５の電流導体部６０４が、図１５のノード５７４または５７６に結合しない。これらの実施形態では、過電流回路５９０（図１５）は、ノード５７４および５７６に結合されたままであり、ノード５７４および５７６は、電流センサ５５０の他に別の回路要素に結合する。例えば、いくつかの構成では、ノード５７４、５７６は、回路板上の回路トレースに結合することができ、回路トレースは、電流導体部６０４（図１５）を通過するのと同じ電流を搬送する。これらの構成では、過電流回路５９０は、回路トレースを通過する電流に起因する電圧降下を感知することが可能であり、本質的に同じ効果を提供し、過電流回路５９０は、上述したものと同様の機能を提供する。

次に図１７を参照すると、図１０の同様の要素が同様の参照符号を有して示され、電流センサ７００が、複数のリード線７０２ａ〜７０２ｈと分流導体部７０６とを有するリードフレーム７０２（本明細書ではリードフレーム部とも呼ぶ）を含む。また、電流センサ７００は、図１０の電流センサ３００と同様に、第１の電流導体部３０４ａおよび第２の電流導体部３０４ｂの組合せとして提供される電流導体部３０４を含む。したがって、リードフレーム７０２は、リード線７０２ｃ、７０２ｄへのリード線７０２ａ、７０２ｂの二つの結合を有する。第１の結合は、電流導体部３０４によって提供され、第２の結合は、分流導体部７０６によって提供される。

いくつかの実施形態では、電流センサ７００は、分流導体部７０６上に配設された第１の磁束収束器７０８と、一般に分流導体部７０６とホール効果素子３０８との間に配設される、磁気シールド（磁束シールドまたはシールド部）と呼ばれることもある第２の磁束収束器７１０とを含むこともできる。第１および第２の磁束収束器７０８、７１０はそれぞれ、フェライト、パーマロイ、またはニッケル鉄合金を含めた、しかしそれらに限定されない様々な軟磁性材料から構成することができる。磁束収束器７０８、７１０は、様々な形で適用することができる。例えば、磁束収束器は、被覆プロセスによってリードフレーム７０６上に被覆することができる。

磁束収束器７０８は、リードフレーム７０２上への直接の電気めっきプロセスによって、または分流導体部７０６に貼付されるＫａｐｔｏｎテープの使用によって形成することができ、Ｋａｐｔｏｎテープの他方の側は、積層またはテーププロセスによって形成されることがある軟磁性材料を有することができる。シールド部７１０は、パッケージ組立て中に、リードフレーム内に配置し、接着剤で固定することができる。

動作時、電流導体部３０４は、電流３１６の一部のための電流経路を提供し、分流導体部７０６は、電流３１６の別の一部のための別の電流経路を提供する。電流センサ７００は、電流導体部３０４を通って流れる電流３１６の一部に関係付けられる、電流３１６に対する感度を有することを理解されたい。その結果、電流センサ７００は、分流導体部７０６を有さない図１０の電流センサ３００よりも、電流３１６に対して低い感度を有することができる。したがって、電流センサ７００は、ホール効果素子３０８に結合された回路（例えば、図１５の回路５５４）を飽和することなく、電流のより大きな範囲にわたって動作することができる。電流のより大きな範囲は、分流導体部７０６によって提供されるホール効果素子３０８に対する影響に起因するだけでなく、分流導体部７０６を有するリードフレーム７０２が、過熱せずにより大量の電流に耐えることが可能であることにも起因し、これは、リードフレーム７０２が、図１０のリードフレーム３０２よりも低い全抵抗の電流経路を有することができるからである。

電流導体部３０４を通って流れる、および分流導体部７０６を通って流れる電流３１６の上述した一部は、上述した結果を提供する傾向があるが、分流導体部７０６を通って流れる電流３１６の一部は、ホール効果素子３０８の近くで磁場を発生し、この磁場は、電流導体部３０４を通って流れる電流３１６の一部によって発生される磁場と逆である傾向があることも理解されたい。いくつかの実施形態では、逆の磁場が望ましくないことがある。第１および第２の磁束収束器７０８、７１０はそれぞれ、分流導体部７０６を通って流れる電流３１６の一部によって発生される磁場を収束または遮蔽する傾向があり、したがって、第１および第２の磁束収束器７０８、７１０はそれぞれ、磁束をホール効果素子３０８から離して保つ傾向がある。

分流導体部７０６とホール効果素子３０８との間の離隔距離は、分流導体部７０６を通って流れる電流３１６の一部によって発生される磁場からのホール効果素子３０８に対する影響を制御および／または最小化するように選択することができる。より大きな離隔距離が、その影響を低減する傾向があることは理解されよう。

分流導体部７０６の抵抗に影響を及ぼす形での分流導体部７０６の寸法設定は、電流導体部３０４を通って流れる電流３１６の一部よりも、分流導体部７０６を通って流れる電流３１６の一部に影響を及ぼすことができる。それゆえ、分流導体部７０６の寸法および形状は、選択された抵抗を提供するように選択することができる。したがって、寸法設定は、電流センサ７００の全体の感度に影響を及ぼすことができる。

次に図１８を参照すると、この図は、図８に示される要素と同様の要素を有し、電流センサ７５０が、リードフレーム７５２のリード線７５２ａ〜７５２ｄ（７５２ａ、７５２ｂは図示しないが、それぞれ図７のリード線２０２ａ、２０２ｂと同様に構成される）に結合される電流導体部７５６を有する導電性留め具７５４を含む。また、導電性留め具７５４は、図１７の分流導体部７０６に関連して上述したものと同様の機能および動作特性を有する分流導体部７５８を含む。また、集積回路７５０は、図１７に関連して上述したそれぞれ第１および第２の磁束収束器７５８、７６０と同様の機能および動作特性を有するそれぞれ第１または第２の磁束収束器７６４、７６６の一つまたは複数を含むこともできる。

図７および図８に関連して説明した構成と同様に、導電性留め具７５４は、基板７６０の第１の表面７６０ａの上にわたって延びるように設計された形状を有する。磁場感知素子７６２、例えばホール効果素子は、基板７６０の第１の表面７６０ａ内または第１の表面７６０ａ上に配設される。

図１７および図１８の分流導体部７０６、７５８および磁束収束器７０８、７１０、７６４、７６６は、特定の電流センサ構成と関連して図示されているが、同様の分流導体部および同様の関連の磁束収束器を、本明細書に示されるフリップチップまたは非フリップチップ構成の任意のものに含めることができることを理解されたい。

次に図１９を参照すると、電磁シールド８００は、図８の電磁シールド２２２と同一または同様であってよい。電磁シールド８００は、ホール効果素子８８０を概して覆って配置され、ホール効果素子８８０は、図８のホール効果素子２０８と同一または同様であってよい。電磁シールド８００は、スリット８０６によって離隔された第１の部分８０２と第２の部分８０４とを含む。第１の部分８０２と第２の部分８０４とは、導電領域８０８によって結合される。結合パッド８１０が、電磁シールド８００をＤＣ電圧、例えば接地電圧に結合することができるようにする。

電磁シールド８００は、電流センサ、例えば図８の電流センサ２００の製造中に金属層から形成することができる。金属層は、様々な材料、例えばアルミニウム、銅、金、チタン、タングステン、クロム、またはニッケルから構成することができる。

ＡＣ磁場（例えば電流搬送導体を取り囲む磁場）の存在時、電磁シールド８００内にＡＣ渦電流８１２、８１４を誘導することができることを理解されたい。渦電流８１２、８１４は、図示されるように閉ループとして発生する。閉ループ渦電流８１２、８１４は、電磁シールド８００の近傍に、渦電流８１２、８１４を誘導する磁場よりも小さい磁場を生み出す傾向がある。したがって、電磁シールド８００が、ホール効果素子、例えば図８のホール効果素子２０８の近くに配置された場合、ホール効果素子２０８は、普通受けるよりも小さい磁場を受け、あまり敏感でない電流センサをもたらし、これは一般に望ましくない。さらに、渦電流と関連付けられた磁場が均一でなく、またはホール効果素子２０８の周りで対称的でない場合、ホール効果素子２０８は、望ましくないオフセット電圧を発生することもある。

スリット８０６は、渦電流８１２、８１４が進む閉ループの寸法（すなわち、直径または経路長）を減少する傾向がある。渦電流８１２、８１４が進む閉ループの減少された寸法が、より小さな渦電流８１２、８１４と、渦電流を誘導したＡＣ磁場に対するより小さな局所的影響とをもたらす。したがって、ホール効果素子８１６および電磁シールド８００が使用される電流センサの感度は、より小さな渦電流によってあまり影響を受けない。

さらに、スリット８０６がホール効果素子８１６の上に延びるように、図示されるようにシールド８００をホール効果素子８１６に関して配置することによって、渦電流８１２、８１４の任意の一つと関連付けられた磁場は、二つの方向でホール効果素子８１６を通過する磁場を生成する傾向があり、ホール効果素子８１６の領域の少なくとも一部の上で打ち消し合うことを理解されたい。

次に図２０を参照すると、電磁シールド８５０は、図８の電磁シールド２２２と同一または同様であってよい。電磁シールド８５０は、４つのスリット８６０〜８６６によって離隔される４つの部分８５２〜８５８を含む。４つの部分８５２〜８５８は、導電領域８７６によって結合される。結合パッド８７８が、電磁シールド８５０をＤＣ電圧、例えば接地電圧に結合することができるようにする。

磁場の存在時、電磁シールド８５０内で渦電流８６８〜８７４を誘導することができることを理解されたい。４つのスリット８６０〜８６６により、閉ループ渦電流８６６〜８７４の寸法（すなわち、直径または経路長）は、図１９の閉ループ渦電流８１２、８１４の寸法よりも小さくなる傾向があることを理解されたい。渦電流８６８〜８７４が進む閉ループの減少された寸法が、より小さな渦電流８６８〜８７４と、渦電流を誘導したＡＣ磁場に対する、図１９のシールド８００に起因するものよりも小さな局所的影響とをもたらすことを理解されたい。したがって、ホール効果素子８８０および電磁シールド８５０が使用される電流センサの感度は、図１９のシールド８００を使用する電流センサの感度よりも、小さな渦電流８６８〜８７４によってあまり影響を及ぼされない。

さらに、スリット８６０〜８６６がホール効果素子８８０の上に延びるように、図示されるようにシールド８５０をホール効果素子８８０に関して配置することによって、渦電流８６８〜８７４の任意の一つと関連付けられた磁場は、二つの方向でホール効果素子８８０を通過する磁場を生成する傾向があり、ホール効果素子８８０の領域の少なくとも一部の上で打ち消し合うことを理解されたい。

次に図２１を参照すると、電磁シールド９００は、図８の電磁シールド２２２と同一または同様であってよい。電磁シールド９００は、交互嵌合部材を有する遮蔽部９０２を含み、その部材９０２ａは一例にすぎない。交互嵌合部材は、導体部９０４を介して結合パッド９０６に結合され、結合パッド９０６は、電磁シールド９００をＤＣ電圧、例えば接地電圧に結合することができるようにする。

電磁シールド９００は、図２０の電磁シールド８５０または図１９の電磁シールド８００よりもはるかに小さな寸法（すなわち、経路長の直径）を有する渦電流をサポートすることができることを理解されたい。したがって、電磁シールド９００は、上述したものよりも、電流センサの感度に対してはるかに小さな負の影響を有する傾向がある。

次に図２２を参照すると、電磁シールド９５０は、図８の電磁シールド２２２と同一または同様であってよい。電磁シールド９５０は、複数の部材を有する遮蔽部９５２を含み、その部材９５２ａは一例にすぎない。部材は、導電部９５４を介して結合パッド９５６に結合され、結合パッド９５６は、電磁シールド９５０をＤＣ電圧、例えば接地電圧に結合することができるようにする。

電磁シールド９５０の利点は、上の論述から明らかであろう。
次に図２３を参照すると、電流センサ１０００の一部分の側面図が、第１の表面１００２ａと第２の表面１００２ｂとを有する基板１００２を含む。ホール効果素子１００４が、基板１００２の第１の表面１００２ａ上または表面１００２ａ内に配設される。絶縁層１００６が、基板１００２の第１の表面１００２ａの下に配設される。

電磁シールド１００８が、絶縁層１００６の下に配設される。電磁シールドは、それぞれ図１９〜図２２の電磁シールド８００、８５０、９００、９５０の一つと同一または同様であってよい。電磁シールド１００８は、遮蔽部１０１０と、導体部１０１２と、結合パッド１０１４とを含み、これは、図１９〜図２２における同様の構造と同一または同様であってよい。結合ワイヤ１０１６、または別の結合方法が、結合パッド１０１４を基板１００２の第１の表面１００２ａ、特に基板１００２の第１の基板１００２ａ上の金属層（図示せず）に結合することができる。しかし、いくつかの実施形態では、そうではなく、この結合は、集積回路製造プロセスの一部、例えばベースプロセスとして被覆された金属層と、追加の金属層とによってなされ、その場合、結合ワイヤ１０１６は省くことができる。

また、電流センサ１０００は、電磁シールド１００８の下に配設された別の絶縁層１０１８を含むこともできる。さらに、電流センサ１０００は、絶縁層１０１８の下に配設された電流導体部１０２０を含むことができる。電流導体部１０２０は、本明細書で説明した様々な電流導体部、例えば図１１の電流導体部３０４ｂと同一または同様であってよい。

電流センサ１０００はフリップチップ構成で図示されているが、他の実施形態では、構造を逆さにして、非フリップチップ構成を提供することができる。
本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、ここで、それらの概念を組み込む他の実施形態が使用されることもあることは当業者に明らかであろう。したがって、これらの実施形態は、開示された実施形態に限定されるべきではなく、頭記の特許請求の範囲の精神および範囲によってのみ限定されるべきであると考えられる。本明細書で引用した参考文献は全て、それらの全体を参照として本明細書に組み込む。

本発明による電流センサの等角図である。 図１の電流センサのホール効果素子にわたる位置と磁場との関係を示すグラフである。 本発明による電流センサの別の実施形態の等角図である。 図３の電流センサの回路形成部の概略図である。 本発明による電流センサのさらに別の実施形態の等角図である。 本発明による電流センサのさらに別の実施形態の等角図である。 本発明による電流センサのさらに別の実施形態の等角図である。 本発明による電流センサのさらに別の実施形態の等角図である。 絶縁層および電磁シールドを含むように修正されて図示された、図７の電流センサのさらなる等角図である。 本発明のさらなる態様による、より薄い電流導体部を有する代替リードフレームの等角図である。 図９の電流導体部の代替実施形態の断面図である。 本発明による電流センサのさらに別の実施形態の等角図である。 図１０の電流センサの代替構成の等角図である。 図１０の電流センサの別の代替構成の等角図である。 図１０の電流センサの別の代替構成の等角図である。 図１３の電流センサの断面図である。 図７および図８の電流センサの代替構成の等角図である。 図１４の電流センサの断面図である。 電流感知回路および過電流回路を含む、図１３、図１３Ａ、図１４、および図１４Ａの電流センサで使用することができる例示的な回路の概略図である。 図７および図８の電流センサの別の代替構成の分解等角図である。 図１０の電流センサの別の代替構成の等角図である。 図７および８の電流センサの別の代替構成の分解等角図である。 電流センサの一部を形成することができる電磁シールドの上面図である。 電流センサの一部を形成することができる別の電磁シールドの上面図である。 電流センサの一部を形成することができるさらに別の電磁シールドの上面図である。 電流センサの一部を形成することができるさらに別の電磁シールドの上面図である。 図１９〜図２２の電磁シールドの一つを有する例示的な電流センサの積層構造を示す断面図である。

Claims (22)

1. 電流センサにおいて、
   複数のリード線を有するリードフレームと、
   前記複数のリード線のうちの少なくとも二つを備える第１の電流導体部と、
   第１の表面および反対の第２の表面を有する基板であって、前記第１の表面が前記第１の電流導体部の近位にあり、前記第２の表面が前記第１の電流導体部から遠位にある、基板と、
   前記基板の前記第１の表面上に配設された一つまたは複数の磁場変換器と、
   前記一つまたは複数の磁場変換器の近位で前記基板上に形成された金属層からなり、かつ前記基板の前記第１の表面および前記第１の電流導体部の間に配設された電磁シールドであって、前記電磁シールド内で誘導される渦電流を低減するように選択される少なくとも一つの特徴部を有し、前記一つまたは複数の磁場変換器に対する前記少なくとも一つの特徴部の位置が、前記一つまたは複数の磁場変換器に対する前記渦電流の効果を低減するように選択される、電磁シールドとを備え、
   前記少なくとも一つの特徴部は前記電磁シールドを貫通した導電性材料の無いスリットからなる、電流センサ。
2. 前記電磁シールドが、実質的に平坦であり、前記電磁シールド内の閉ループ電流経路の経路長を減少するように選択された形状を有する、請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記スリットが、前記基板の第１の表面に平行な面内に配置された長手方向軸線を備える、請求項１に記載の電流センサ。
4. 前記電磁シールドが、
   中央部材と、
   前記中央部材に結合された複数の互いに重なっていない部材とを備える、請求項１に記載の電流センサ。
5. 前記電磁シールドが、複数の互いに入り込んだ部材を備える、請求項１に記載の電流センサ。
6. 前記第１の電流導体部が、前記複数のリード線のうちの前記少なくとも二つのリード線が結合される結合部を備え、前記一つまたは複数の磁場変換器が、前記第１の電流導体部の近位に配設される、請求項１に記載の電流センサ。
7. 前記基板の前記第１の表面上に集積回路技法によってデポジットされた第２の電流導体部であって、前記一つまたは複数の磁場変換器の近位に配設され、前記第１の電流導体部に結合された、第２の電流導体部をさらに備える、請求項１に記載の電流センサ。
8. 前記基板の前記第１の表面および前記第１の電流導体部の間に配設された絶縁層をさらに備える、請求項１に記載の電流センサ。
9. 前記基板は、少なくとも一つの結合パッドを有し、当該結合パッドは、結合ワイヤで前記複数のリード線の対応するものに結合される、請求項１に記載の電流センサ。
10. 前記基板は、前記リードフレームに結合され、当該リードフレームは、金隆起部、共晶または含鉛はんだ隆起部、無鉛はんだ隆起部、金スタッド隆起部、ポリマー導電性隆起部、異方性導電性ペースト、または導電性フィルム、の何れか一つで、前記複数のリード線の対応するものに結合される、請求項１に記載の電流センサ。
11. 前記第１の電流導体部の少なくとも一部分が、Ｔ字形断面を有する、請求項１に記載の電流センサ。
12. 前記第１の電流導体部の断面の少なくとも一部分が、前記リードフレームの電流導体部以外の部分の厚さよりも小さい厚みを有する、請求項１に記載の電流センサ。
13. 前記基板上に配設された少なくとも一つの増幅器をさらに備える、請求項１に記載の電流センサ。
14. 前記複数のリード線のうちの少なくとも二つの電気的結合からなる分流導体部をさらに備える、請求項１に記載の電流センサ。
15. 前記第１の電流導体部および前記分流導体部が、それぞれ電流の一部を通すように適合され、前記分流導体部が、ある選択された抵抗を提供するように選択された寸法および形状を有し、前記抵抗が、前記電流の選択された一部を通すように選択される、請求項１４に記載の電流センサ。
16. 電流センサにおいて、
    複数のリード線を有するリードフレームと、
    第１の表面および反対の第２の表面を有する基板と、
    前記基板の前記第１の表面上に配設された一つまたは複数の磁場変換器であって、該一つまたは複数の磁場変換器の近傍に設けられた、
    前記電流センサに含まれ、電流経路を提供する電流搬送導体、または、前記電流センサとは別体の電流搬送導体
    を流れる電流によって生じる磁場を感知するように構成された磁場変換器と、
    前記一つまたは複数の磁場変換器の近位に配設されかつ前記基板上に形成された金属層からなる電磁シールドであって、前記電磁シールド内で誘導される渦電流を低減するように選択される少なくとも一つの特徴部を有し、前記一つまたは複数の磁場変換器に対する前記少なくとも一つの特徴部の位置が、前記一つまたは複数の磁場変換器に対する前記渦電流の効果を低減するように選択される、電磁シールドとを備え、
    前記少なくとも一つの特徴部は前記電磁シールドを貫通した導電性材料の無いスリットからなる、電流センサ。
17. 前記電磁シールドが、実質的に平坦であり、前記電磁シールド内の閉ループ電流経路の経路長を減少するように選択された形状を有する、請求項１６に記載の電流センサ。
18. 前記スリットが、前記基板の第１の表面に平行な面内に配置された長手方向軸線を備える、請求項１６に記載の電流センサ。
19. 前記電磁シールドが、
    中央部材と、
    前記中央部材に結合された複数の互いに重なっていない部材とを備える、請求項１６に記載の電流センサ。
20. 前記電磁シールドが、複数の互いに入り込んだ部材を備える、請求項１６に記載の電流センサ。
21. 前記基板及び前記リードフレームは、フリップチップ構成で配置される、請求項１に記載の電流センサ。
22. 前記基板及び前記リードフレームは、フリップチップ構成で配置される、請求項１６に記載の電流センサ。