KR101885205B1

KR101885205B1 - 자기장 센서 내의 전이 신호를 감소시키는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101885205B1
Application number: KR1020137010373A
Authority: KR
Inventors: 웨이화 첸; 마이클 지. 워드
Original assignee: 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2018-08-03
Also published as: US20120086444A1; US8451002B2; US8542011B2; EP2609442B1; US8339134B2; JP2013539051A; KR20130100316A; JP2017021043A; JP6017429B2; US20130214778A1; JP6220433B2; WO2012047463A1; US20130009638A1; EP2609442A1

Abstract

자기장 센서는, 자기장 센서가 자기장의 빠른 속도의 변화를 겪을 때에 발생할 수 있는 전이 신호를 감소시키기 위하여 정상 회로 커플링들에 직렬로 연결되는 보상 루프를 포함한다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 전류 운송 도체에 의해 발생되는 자기장에 반응하는 전류 센서이다.

Description

자기장 센서 내의 전이 신호를 감소시키는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING A TRANSIENT SIGNAL IN A MAGNETIC FIELD SENSOR}

본 발명은 대체로 자기장 센서들에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 자기장 센서가 빠르게 변화되는 자기장의 존재에 있을 때에 발생될 수 있는 전이 신호를 감소시킬 수 있는 특징들을 구비하는 자기장 센서에 관한 것이다.

알려진 바와 같이 자기장 센서는 다양한 응용들에 사용되고 있다. 하나의 응용에 있어서, 자기장 센서는 전기적인 흐름을 감지하는 데 사용될 수 있다. 현재의 전류 센서의 한 종류는 전류 운송 도체에 근접하는 홀 효과(Hall effect) 자기장 센싱 요소를 이용한다. 상기 홀 효과 자기장 센싱 요소는 상기 도체를 통한 전류에 의해 유도되는 자기장에 비례하는 크기를 갖는 출력 신호를 발생시킨다. 이러한 유형의 전형적인 전류 센서들은 토로이드 갭 내에 위치하는 상기 홀 효과 장치를 갖는 간극형 토로이드 자속 유도기(gapped toroid magnetic flux concentrator)를 포함한다. 상기 홀 효과 장치와 토로이드는 인쇄 회로 기판 상에 장착될 수 있는 하우징 내에 조립된다. 사용에 있어서, 와이어와 같은 분리된 전류 운송 도체가 상기 토로이드의 중심을 통과하며 상기 와이어의 노출된 단부들을 도금된 관통 홀들에 납땜하는 것이 의하는 바와 같이 상기 인쇄 회로 기판에 납땜된다.

자기장 센싱 요소들을 이용하는 전류 센서들의 다른 구성들이 알려져 있다. 전류 센서들의 다른 구성들은 2004년 8월 24일자로 등록된 미합중국 특허 제6,781,359호와 2007년 9월 4일자로 등록된 미합중국 특허 제7,265,531호에 기재되어 있으며, 이들은 모두 본 발명의 출원인에게 양수되었고, 이들 모두의 개시 사항들은 여기에 참조로 언급된다.

상기 도체를 통한 1 암페어 변화에 반응하는 전류 센서의 출력 신호의 변화인 감도와 전류 센서의 출력 신호가 상기 도체를 통한 전류에 직접 비례하는 정도인 선형성을 포함하는 다양한 변수들이 전류 센서들의 성능을 특징짓는다. 자기장 센서들에서 중요한 고려 사항들은 표유 자계의 효과와 상기 센서 성능에 대한 외부의 자기 노이즈를 포함한다.

자기장 센서가, 예를 들면, 전류 운송 도체 내의 전류의 변화의 매우 높은 속도에 의해 발생될 수 있는 바와 같은 자기장의 매우 높은 속도의 변화에 노출될 때, 자기장 센서, 예를 들면, 전류 센서로부터의 출력 신호는 과도 "글리치(glitch)"를 가지려는 경향이 있는 점이 관찰되어 왔다. 이러한 글리치의 소스는 이해되지 않고 있다.

필터들과 같은 기술들이 이러한 원하지 않는 글리치를 제거하기 위해 적용되어 왔다. 그러나, 필터들은 그렇지 않으면 자기장 센서의 출력에서 사용될 수 있는 요구되는 에지 레이트(edge rate)를 늦추려는 경향이 있다.

빠르게 변화하는 자기장(또는 전류)에 노출될 때에 출력 신호에 원하지 않는 글리치를 갖지 않는 자기장 센서, 예를 들면, 전류 센서를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 빠르게 변화하는 자기장(또는 전류)에 노출될 때에 출력 신호에 원치 않는 글리치(glitch)를 갖지 않는 자기장 센서, 예를 들면, 전류 센서를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 자기장 센서는 베이스 플레이트를 갖는 리드 프레임, 상기 베이스 플레이트에 연결되는 접지 핀(ground pin), 그리고 신호 출력 핀(signal output pin)을 포함한다. 상기 자기장 센서는 또한 상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 회로 다이(circuit die)를 포함한다. 상기 회로 다이는 기판을 포함한다. 상기 회로 다이는 또한 상기 기판 상에 배치되고 자기장에 반응하여 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 자기장 센싱 요소를 포함한다. 상기 회로 다이는 또한 상기 기판 상에 배치되는 출력 회로를 포함한다. 상기 출력 회로는 회로 접지 노드(circuit ground node)와 회로 출력 노드(circuit output node)를 포함한다. 상기 출력 회로는 상기 자기장 신호에 반응하여 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 회로 다이는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 접지 회로 트레이스(ground circuit trace)를 포함한다. 상기 접지 회로 트레이스의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드에 연결된다. 상기 회로 다이는 또한 상기 접지 회로 트레이스의 제2 단부에 연결되는 접지 본딩 패드를 포함한다. 상기 회로 다이는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 출력 신호 회로 트레이스(output signal circuit trace)를 포함한다. 상기 출력 신호 회로 트레이스의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드에 연결된다. 상기 회로 다이는 또한 상기 출력 신호 회로 트레이스의 제2 단부에 연결되는 출력 신호 본딩 패드를 포함한다. 상기 자기장 센서는 회로 루프(circuit loop)를 더 포함할 수 있다. 상기 회로 루프는 상기 접지 핀과 상기 신호 출력 핀 사이의 도전 경로를 포함한다. 상기 회로 루프는 회로 루프 내부 면적을 가진다. 상기 자기장 센서는 상기 회로 출력 노드에 연결되는 보상 신호 출력 노드를 더 포함한다. 상기 자기장 센서는 상기 회로 루프와 직렬로 배열되는 보상 루프(compensation loop)를 구비하는 도전 구조물을 더 포함한다. 상기 보상 루프는 보상 루프 내부 면적을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프의 내부 면적에 관련되어 선택된다. 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프를 가로지르는 경로는 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향으로부터 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적과 상기 보상 루프 회전 방향은 상기 회로 루프가 상기 자기장의 플럭스 내의 신속한 변화를 겪으면서 야기되는 상기 보상 신호 출력 노드에서 출력 신호의 오버슈트(overshoot) 또는 언더슈트(undershoot)의 감소를 야기하도록 선택된다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보상 루프는 상기 회로 출력 노드와 상기 보상 신호 출력 노드 사이에 연결되거나, 상기 보상 루프는 루프 종단 노드(loop termination node)와 상기 접지 노드 사이에 연결된다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프의 내부 면적과 대략적으로 동일하도록 선택된다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보상 루프는 상기 회로 다이의 하나 또는 그 이상의 층들 내에 형성되는 도전 트레이스를 포함하며, 상기 보상 신호 출력 노드는 상기 신호 출력 핀에 대응된다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 도전성 구조물은 상기 출력 신호 본딩 패드와 상기 신로 출력 핀 사이에 연결되는 와이어 본드를 더 포함한다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 도전성 구조물은 상기 출력 신호 본딩 패드와 상기 신호 출력 핀 사이에 연결되는 솔더 볼, 구리 필라(pillar), 금 범프(bump), 공융(eutectic) 및 고연(high lead) 솔더 범프, 무연 솔더 범프, 금 스터드 범프, 폴리머 도전성 범프, 이방성 도전 페이스트, 또는 도전성 필름 중에서 하나를 더 포함한다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보상 루프는 상기 리드 프레임의 일부로 구성되며, 상기 보상 신호 출력 노드는 상기 신호 출력 핀에 대응된다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 도전성 구조물은 상기 출력 신호 본딩 패드와 상기 리드 프레임 사이에 연결되는 와이어 본드를 더 포함한다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 도전성 구조물은 상기 출력 신호 본딩 패드와 상기 리드 프레임 사이에 연결되는 솔더 볼, 금 범프, 공융 및 고연 솔더 범프, 무연 솔더 범프, 금 스터드 범프, 폴리머 도전성 범프, 이방성 도전 페이스트, 또는 도전성 필름 중에서 하나를 더 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 회로 기판을 더 포함하며, 상기 보상 루프는 상기 회로 기판 상기 도전성 트레이스를 포함한다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 회로 기판의 주요 표면이 상기 회로 다이의 주요 표면에 근접하도록 배치된다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회로 기판은 전류를 이송하도록 구성되는 전류 운송 도체 트레이스를 포함하며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 생성된다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회로 루프는 상기 접지 핀과 상기 회로 접지 노드 사이의 제1 도전 경로, 상기 회로 접지 노드와 상기 회로 출력 노드 사이의 제2 도전 경로, 그리고 상기 회로 출력 노드와 상기 신호 출력 핀 사이의 제3 도전 경로를 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 또한 상기 회로 다이에 근접하여 배치되는 플럭스 유도기(flux concentrator)를 포함한다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 플럭스 유도기는 상기 회로 다이가 배치되는 노치를 갖는 도넛 형상을 구비한다.

상기 자기장 센서의 일부 실시예들에 있어서, 상기 도넛 형상은 전류를 전송하도록 구성된 상기 전류 운송 도체를 수용하도록 선택되는 내부 직경을 가지며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 발생된다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 또한 전류를 이송하도록 구성되는 전류 운송 도체를 포함하며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 생성된다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 또한 상기 회로 다이에 근접하고, 상기 전류 운송 도체에 근접하여 배치되는 플럭스 유도기를 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 또한 2개의 레그들과 상기 2개의 레그들을 연결하는 단부 영역을 구비하는 U자 형상의 플럭스 유도기를 포함하며, 상기 회로 다이와 상기 전류 운송 도체는 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 2개의 레그들 사이에 배치된다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 자기장 센서는 또한 상기 회로 다이를 둘러싸는 몰딩된 패키지를 포함하고, 상기 전류 운송 도체는 제1 및 제2 주요 표면들과 상기 제1 및 제2 주요 표면들의 에지들에서 제1 및 제2 대향하는 연결 표면들을 포함하며, 상기 전류 운송 도체는 상기 제1 연결 표면 내의 제1 노치와 상기 제2 연결 표면 내의 제2 노치를 포함하고, 상기 몰딩된 패키지는 상기 전류 운송 도체에 대한 상기 회로 다이의 상대적인 정렬을 제공하는 상기 제1 노치 내의 끼워 맞춤(close fit) 배열 내에 배치되며, 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 단부 영역은 상기 전류 운송 도체 및 상기 회로 다이에 대한 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 상대적인 정렬을 제공하는 끼워 맞춤 배열 내의 상기 제2 노치 내에 배치된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 접지 핀과 신호 출력 핀을 갖는 자기장 센서에 있어서, 상기 자기장 센서는 또한 상기 리드 프레임 상에 배치되고 자기장 센싱 요소와 상기 자기장 센싱 요소에 연결되는 출력 회로를 구비하는 회로 다이를 포함하고, 상기 출력 회로는 회로 접지 노드와 회로 출력 노드를 포함하며, 자기장에 반응하여 상기 자기장 센서 내의 출력 신호를 보상하는 방법은 상기 자기장 센서 내의 회로 루프를 확인하는 단계를 구비한다. 상기 회로 루프는 상기 접지 핀과 상기 신호 출력 핀 사이의 도전 경로를 포함한다. 상기 회로 루프는 회로 루프 내부 면적을 가진다. 상기 방법은 또한 상기 회로 출력 노드에 연결되는 보상 신호 출력 노드를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 도전성 구조물을 제공하는 단계를 포함한다. 상기 도전성 구조물을 제공하는 단계는 상기 회로 루프에 직렬 배열로 연결되는 보상 루프를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 보상 루프는 상기 회로 루프의 내부 면적과 관련하여 선택되는 보상 루프 내부 면적을 가진다. 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프를 가로지르는 경로는 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향으로부터 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적과 상기 보상 루프 회전 방향은 상기 자기장의 플럭스의 빠른 변화를 겪는 상기 회로 루프로부터 야기되는 상기 보상 신호 출력 노드에서 출력 신호의 오버슈트와 언더슈트의 감소를 가져오도록 선택된다.

상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보상 루프를 제공하는 단계는 상기 회로 출력 노드와 상기 보장 신호 출력 노드 사이에 연결되는 상기 보상 루프를 제공하는 단계, 또는 루프 종단 노드와 상기 접지 노드 사이에 연결되는 상기 보상 루프를 제공하는 단계를 포함한다.

상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프의 내부 면적과 대략적으로 동일하도록 선택된다.

상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보상 루프는 상기 회로 다이의 하나 또는 그 이상의 금속층들 내에 형성되는 도전성 트레이스를 포함하며, 상기 보상 신호 출력 노드는 상기 신호 출력 핀에 대응된다.

상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보상 루프는 상기 리드 프레임의 일부로 구성되며, 상기 보상 신호 출력 노드는 상기 신호 출력 핀에 대응된다.

상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 보상 루프는 회로 기판 상에 형성되는 도전성 트레이스를 포함한다.

상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 회로 기판의 주요 표면이 상기 회로 다이의 주요 표면에 근접하도록 배치된다.

상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회로 기판은 전류를 이송하도록 구성되는 전류 운송 도체 트레이스를 포함하며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 발생된다.

상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 회로 루프는 상기 접지 핀과 상기 회로 접지 노드 사이의 제1 도전 경로, 상기 회로 접지 노드와 상기 회로 출력 노드 사이의 제2 도전 경로, 그리고 상기 회로 출력 노드와 상기 신호 출력 핀 사이의 제3 도전 경로를 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 플럭스 유도기를 상기 회로 다이에 근접하여 위치시키는 단계를 더 포함한다.

상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 플럭스 유도기는 상기 회로 다이가 배치되는 노치를 갖는 도넛 형상을 포함한다.

상기 방법의 일부 실시예들에 있어서, 상기 도넛 형상은 전류를 운반하도록 구성되는 전류 운송 도체를 수용하도록 선택되는 내부 직경을 가지며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 생성된다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 전류를 이송하도록 구성되는 전류 운송 도체 도체를 상기 회로 다이에 근접하여 위치시키는 단계를 더 포함하며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 발생된다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 플럭스 유도기를 상기 회로 다이에 근접하고 상기 전류 운송 도체에 근접하도록 위치시키는 단계를 더 포함한다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 회로 다이에 근접하여 U자 형상의 플럭스 유도기를 위치시키는 단계를 더 포함하고, 상기 U자 형상의 플럭스 유도기는 2개의 레그들과 상기 2개의 레그들을 연결하는 단부 영역을 구비하며, 상기 회로 다이와 상기 전류 운송 도체는 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 2개의 레그들 사이에 배치된다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 방법은 상기 회로 다이를 둘러싸는 몰딩된 패키지를 몰딩하는 단계를 더 포함하고, 상기 전류 운송 도체는 제1 및 제2 주요 표면들과 상기 제1 및 제2 주요 표면들의 에지들에서 제1 및 제2 대향하는 연결 표면들을 포함하며, 상기 전류 운송 도체는 상기 제1 연결 표면 내의 제1 노치와 상기 제2 연결 표면 내의 제2 노치를 포함하고, 상기 몰딩된 패키지는 상기 전류 운송 도체에 대한 상기 회로 다이의 상대적인 배열을 제공하는 상기 제1 노치 내에서 끼워 맞춤 배열 내에 배치되며, 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 단부 영역은 상기 전류 운송 도체 및 상기 회로 다이에 대한 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 상대적인 배열을 제공하는 끼워 맞춤 배열 내의 상기 제2 노치 내에 배치된다.

전술한 본 발명의 특징들뿐만 아니라 본 발명 자체가 다음의 도면들의 상세한 설명들로부터 보다 완전하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 U자 형상의 플럭스 유도기를 갖는 전류 센서를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 2a는 도넛 형상의 플럭스 유도기를 갖는 전류 센서의 다른 실시예의 2개의 도면들을 나타내는 블록도들이다.
도 3은 x 방향을 따른 도 1, 도 2 또는 도 2a의 전류 센서들의 자기장을 나타내는 그래프이다.
도 3a는 y 방향을 따른 도 1, 도 2 또는 도 2a의 전류 센서들의 자기장을 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1, 도 2 또는 도 2a의 전류 센서들에 포함될 수 있는 회로망들의 블록도로서, 이른바 회로 루프를 나타내며, 이른바 보상 루프를 나타내는 블록도이다.
도 4a 내지 도 4c는 대향하는 방향들로 다양한 직렬 배열로 연결되는 고리를 형성하는 2개의 루프들을 나타내는 도면들이다.
도 5는 여기서는 전류 센서인 종래 기술의 자기장 센서에서 발생되는 회로 루프를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 종래 기술의 전류 센서에 의해 감지되는 빠르게 변화하는 전류를 나타내는 그래프이다.
도 6a는 도 6의 빠르게 변화하는 전류를 겪을 때에 원하지 않는 전이 신호 부분을 보여주는 도 5의 종래의 전류 센서에 의해 발생되는 빠르게 변화하는 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 6b는 본 발명의 전류 센서에 의해 감지되는 빠르게 변화하는 전류를 나타내는 그래프이다.
도 6c는 도 6b의 빠르게 변화하는 전류를 겪을 때에 원하지 않는 전이 신호 부분 또는 감소된 진폭 전이 신호 부분을 보여주는 본 발명의 전류 센서에 의해 발생되는 빠르게 변화하는 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 7은 출력 증폭기의 신호측 상에 보상 루프를 갖는 회로 다이를 나타내는 블록도이다.
도 7a는 출력 증폭기의 접지측 상에 보상 루프를 갖는 회로 다이를 나타내는 블록도이다.
도 8은 집적 회로 패키지 내의 리드 프레임에 연결되는 도 7의 회로 다이를 나타내는 블록도이다.
도 8a는 집적 회로 패키지 내의 리드 프레임에 연결되는 도 7a의 회로 다이를 나타내는 블록도이다.
도 9는 집적 회로 패키지 내의 출력 증폭기의 신호측 상에 보상 루프를 포함하는 리드 프레임에 연결되는 회로 다이 예를 들면, 도 5의 회로 다이를 나타내는 블록도이다.
도 9a는 집적 회로 패키지 내의 출력 증폭기의 신호측 상에 보상 루프를 포함하는 다른 리드 프레임에 연결되는 회로 다이 예를 들면, 도 5의 회로 다이를 나타내는 블록도이다.
도 9b는 집적 회로 패키지 내의 출력 증폭기의 접지측 상에 보상 루프를 포함하는 또 다른 리드 프레임에 연결되는 회로 다이 예를 들면, 도 5의 회로 다이를 나타내는 블록도이다.
도 10은 출력 증폭기의 신호측 상에 보상 루프를 포함하는 회로 기판에 연결되는 집적 회로 패키지 내의 또 다른 리드 프레임에 연결되는 회로 다이 예를 들면, 도 5의 회로 다이를 나타내는 블록도이다.
도 10a는 출력 증폭기의 접지측 상에 보상 루프를 포함하는 회로 기판에 연결되는 집적 회로 패키지 내의 또 다른 리드 프레임에 연결되는 회로 다이 예를 들면, 도 5의 회로 다이를 나타내는 블록도이다.
도 11 및 도 11a는 집적 회로 패키지 내의 출력 증폭기의 신호측 상에 리드 프레임의 베이스 플레이트 아래의 평면에 대한 전이를 위해 휘어진 보상 루프를 포함하는 또 다른 리드 프레임에 연결되는 회로 다이를 나타내는 2개의 블록도들이다.
도 12 및 도 12a는 출력 증폭기의 신호측 상에 보상 루프를 갖는 집적 회로 기판 내의 또 다른 리드 프레임에 연결되는 회로 다이를 나타내는 2개의 블록도들이다.
도 13은 솔더 볼들이나 유시한 것으로 연결되는 직접 연결 방법으로 리드 프레임에 연결되는 회로 다이의 측면도이다.
도 13a는 솔더 볼들이나 유시한 것으로 연결되는 상대적인 플립-칩 배열로 직접 연결 방법으로 리드 프레임에 연결되는 회로 다이의 측면도이다.

본 발명을 설명하기 전에, 일부 도입 개념들과 용어들을 설명한다. 여기서 설명하는 바와 같이, "자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)"라는 용어는 자기장을 감지할 수 있는 다양한 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 상기 자기장 센싱 요소들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall effect) 요소들, 자기저항 요소들, 또는 자지 트랜지스터들이 될 수 있다. 알려진 바와 같이, 예를 들면, 평면형 홀 요소, 수직형 홀 요소 및 원형 홀 요소와 같이 상이한 유형들의 홀 요소들이 있다. 또한 알려진 바와 같이, 예를 들면, 거대 자기저항(GMR) 요소, 이방성 자기저항(AMR) 요소, 터널링 자기저항(TMR) 요소, 인듐 안티몬(InSb) 센서 및 자기 터널 접합(MTJ)의 다른 유형들의 자기저항 요소들이 있다.

알려진 바와 같이, 전술한 자기장 센싱 요소들의 일부의 것들은 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 평행한 최대 감도의 축을 가지려는 경향이 있으며, 전술한 자기장 센싱 요소들의 다른 것들은 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 직교하는 최대 감도의 축을 가지려는 경향이 있다. 특히, 자기저항 요소들의 대부분의 유형들은 상기 기판에 대해 평행한 최대 감도의 축들을 가지려는 경향이 있고, 홀 요소들의 대부분의 유형들은 기판에 대해 직교하는 감도의 축들을 가지려는 경향이 있다.

여기서 사용되는 바와 같이, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 자기장 센싱 요소들을 포함하는 회로를 설명하는 데 사용된다. 자기장 센서들은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 전류 운송 도체에 의해 운반되는 전류에 의해 발생되는 자기장을 감지하는 전류 센서, 강자성 물체의 근접을 감지하는 자기 스위치, 강자성 항목들, 예를 들면, 링 자석의 자기 도메인들의 통과를 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.

홀 효과 요소들을 갖는 자기장 센서들이 다음에 예들로서 도시되고 설명되지만, 동일한 기술들이 임의의 유형의 자기장 센싱 요소를 갖는 자기장 센서에 적용될 수 있다.

전류 센서들이 다음에 예들로서 도시되고 설명되지만, 동일한 기술들이 임의의 자기장 센서와 바람직하게는, 자기장의 빠른 속도의 변화를 겪는 임의의 자기장 센서에 적용될 수 있다.

플럭스 유도기들(flux concentrator)을 갖는 전류 센서들이 다음에 예들로서 도시되고 설명된다. 플럭스 유도기의 사용이 상기 자기장 센서에 의해 경험되는 자기장의 변화의 속도를 증가시키는 경향이 있는 점을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 증가는, 예를 들면, 도 6 및 도 6a와 함께 후술하는 바와 같이 큰 출력 신호 전이들을 야기하는 경향이 있지만, 다음에 설명하는 기술들은 플럭스 유도기를 갖거나 갖지 않는 임의의 자기장 센서에 적용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 최종 조립 이전에 확대한 도면으로 도시된 집적화 전류 센서(integrated current sensor)(10)는 여기서는 홀 효과 자기 센서(12)(여기서는 명료성을 위해 캡슐로 싸인 몸체 없이 도시됨)의 형태인 자기장 센싱 요소, 전류 운송 도체(16) 및 자기 코어(24)를 포함한다. 상기 도체(16)는 상기 홀 효과 센서(12)와 상기 자기 코어(24)의 일부들을 수용하기 위한 특징들을 구비하여, 상기 요소들이 서로에 대해 고정되고 정렬된 위치에 유지된다.

예시한 실시예에 있어서, 상기 도체(16)는 제1 노치(notch)(18a)와 상기 제1 노치와 실질적으로 정렬되는 제2 노치(18b)를 가진다. 조립 시에, 상기 홀 효과 센서(12)의 적어도 일부가 상기 제1 노치(18a) 내에 배치된다. 상기 자기 코어(24)는 실질적으로 C자 형상(또는 U자 형상)이고, 중심 영역(24a)과 상기 중심 영역으로부터 연장되는 한 쌍의 실질적으로 평행한 레그들(legs)(24b, 24c)을 가진다. 조립 시에, 상기 중심 영역(24a)의 적어도 일부가 상기 도체(16)의 제2 노치(18b) 내에 배치되어, 레그들(24b, 24c)이 각기 상기 홀 효과 센서(12)의 해당 표면을 덮는다.

일부 실시예들에 있어서, 상기 도체(16)와 특히, 상기 노치들(18a, 18b)은 스탬핑(stamping)에 의해 형성된다.

상기 홀 효과 센서(12)는 모두 전기적으로 절연인 물질로 캡슐로 싸인 그 상부에 홀 효과 요소(14a)를 갖는 센서 다이(sensor die)(14)를 포함하는 집적 회로의 형태로 제공된다. 상기 집적화 홀 효과 센서(12)는 대략 1.6㎜의 두께를 갖는 "K" 싱글 인라인(SIP) 패키지와 같은 다른 패키지 형태들로 제공될 수 있다. 상기 효과적인 에어 갭(air gap)은 대략 상기 에어 갭의 중심에 있는 상기 센서 다이를 갖는 상기 패키지의 두께와 동일하다.

상기 홀 효과 센서는 인쇄 회로 기판(도시되지 않음)에 장착되도록 조절된 리드들(15)을 가진다. 리드들(15)은 전원이나, 상기 도체(16)를 통하는 전류에 비례하는 출력 신호를 전달하도록 조절된 Vcc, 연결, 접지 연결 및 출력 연결을 포함한다. 상기 출력 신호는 전류 또는 전압이 될 수 있다.

상기 센서 다이(14)는 상기 홀 효과 요소(14a) 및 상기 홀 효과 요소(14a)의 출력 신호를 처리하기 위한 홀 회로망(14b)을 포함한다. 상기 홀 효과 센서(12)의 사용은 그렇지 않으면 인쇄 회로 기판에 장착되는 별개의 구성 요소들에 의하는 바와 같이 분리되어 제공될 수 있는 회로 구성 요소들을 통합함에 의해 상기 전류 센서(10)의 집적도를 향상시킨다.

상기 도체(16)는 구리와 같은 다양한 도전성 물질들로 구성될 수 있으며, 측정된 전류가 통과하여 상기 도체(16)에 제공되는 인쇄 회로 기판에의 장착을 위해 조절된다. 이를 위하여, 회로 기판 비아들(vias)(또는 홀들) 내로 납땜을 위해 적합한 벤트 리드들(bent leads) 또는 탭들(tabs)(16a, 16b)(16b는 도시되지 않음)이 상기 도체(16)의 단부들에 제공된다. 벤트 탭들(16a, 16b)이외에도 나사 단자들 및 연관된 하드웨어 또는 평탄한 리드들이나 탭들과 같은 메커니즘들이 상기 전류 센서(10)를 회로 기판에 장착하는 데 사용될 수 있다. 선택적인 실시예들에 있어서, 동일하거나 다른 장착 메커니즘들이 상기 전류 센서(10)가 회로 기판이외에 장착되게 하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 전류 센서(10)는 상기 전류 센서(10)가 와이어로 직렬로 연결되게 하는 와이어 커플링들(도시되지 않음)을 가질 수 있다.

바람직하게는, 상기 도체(16)(상기 벤트 탭들(16a, 16b)을 제외한)는 도시된 바와 같이 상기 인쇄 회로 기판의 전류 센서(10)의 높이를 증가시킬 수 있는 Z-축(21)을 따라 연장되는 특징을 갖지 않는 실질적으로 평면형이다. 사용에 있어서, 상기 도체(16)의 평면이 상기 인쇄 회로 기판 평면에 가깝게 위치함에 따라 낮은 프로파일의 전류 센서가 제공된다.

상기 도체(16)의 제1 노치(18a)는 폭(w1)을 갖는 상기 홀 효과 센서(12)의 일부를 수용하도록 선택되는 폭(w2)을 가진다. 바람직하게는, 상기 폭(w1)과 상기 폭(w2)은 충분히 유사하므로, 조립 시에, 상기 x-축(19)으로의 상기 도체(16)에 대한 상기 홀 효과 센서(12)의 가능한 이동은 무시할 수 있다. 보다 상세하게는, 명목상 폭(w1)은 명목상 폭(w2) 보다 대략 0.28㎜ 정도와 같이 약간 작으므로, 가장 좋지 않은 공차를 가질 경우에 가장 큰 폭(w1)이 가장 작은 폭(w2) 보다 0.4㎜ 정도 작다. 예시한 실시예에 있어서, 상기 명목상 폭(W1)은 5.18㎜ 정도이고 상기 명목상 폭(w2)은 5.46㎜ 정도이다. 상기 폭들(w1, w2)은 이에 따라 실질적으로 동일한 것으로 특징지어질 수 있다.

상기 도체의 제2 노치(18b)는 상기 자기 코어(24)의 적어도 일부를 수용하도록 선택되는 폭(w3)을 가진다. 바람직하게는, 상기 폭(w3)과 상기 자기 코어의 중심 영역(24a)의 폭(w4)은 충분히 유사하여, 조립 시에, 상기 x-축(19)으로의 상기 도체(16)에 대한 상기 자기 코어(24)의 가능한 이동은 무시할 수 있다. 보다 상세하게는, 명목상 폭(w4)이 명목상 폭(w3) 보다 대략 0.2㎜ 정도와 같이 약간 작으므로, 가장 나쁜 경우의 공차를 가질 경우에 가장 작은 폭(w4)이 가장 큰 폭(w3) 보다 0.34㎜ 정도 작고, 상기 가장 큰 폭(w4)은 상기 가장 작은 폭(w3) 보다 작은 0.08㎜ 정도이다. 예시한 실시예에 있어서, 상기 명목상 폭(w3)은 5.46㎜ 정도이고, 상기 명목상 폭(w4)은 5.25㎜ 정도이다. 상기 폭들(w3, w4)은 이에 따라 실질적으로 동일한 것으로 특징지어질 수 있다.

자기 코어 레그들(24b, 24c) 사이의 간격(h3), 상기 도체(16)의 두께나 높이(h2) 그리고 상기 홀 효과 센서(12)의 두께나 높이(h1)는 모두 실질적으로 유사하므로 상기 Z-축(21)을 따른 서로에 대한 상기 구성 요소들의 가능한 이동이 제한된다. 보다 상세하게는, 명목상 도체 높이(h2)와 센서 높이(h1)는 대략 0.1㎜ 정도로 명목상 높이(h3)보다 약간 작으므로, 가장 나쁜 공차를 가질 경우에 가장 작은 높이(h1)와 높이(h2)는 가장 큰 높이(h3) 보다 작고, 가장 큰 높이(h1)와 높이(h2)는 가장 작은 높이(h3) 보다 0.01㎜ 정도 작다. 예시한 실시예에 있어서, 상기 명목상 높이(h1)는 1.55㎜ 정도이고, 상기 명목상 높이(h2)는 1.50㎜ 정도이며, 상기 명목상 높이(h3)는 1.64㎜ 정도이다.

그러나, 다른 실시예들에 있어서, 상기 간격(h3)은 다른 인자들에 따라 선택된다. 예를 들면, 선택적인 일 실시예에 있어서, 자기 저항(reluctance)을 증가시키고 이에 따라 상기 전류 센서(10)를 포화 상태로 만들 수 있는 상기 도체(16)를 통한 전류를 증가시키기 위하여, 상기 간격(h3)은 실질적으로 상기 홀 효과 센서(12)의 높이(h1) 보다 크다. 따라서, 이러한 선택적인 실시예는 보다 큰 전류 허용 용량을 가진다.

상기 자기 코어(24)는 상기 센서 다이(14)에 대하여 자기장을 조정하며, 자기장 유도기, 자속 유도기, 또는 간단히는 플럭스 유도기로 선택적으로 언급될 수 있다. 상기 자기 코어(24)는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 페라이트, 강철, 철 화합물들 및 퍼멀로이(permalloy)를 포함하는 다양한 물질들로 구성될 수 있다. 상기 자기 코어(24)의 물질은 최대의 측정된 전류와 같은 인자들을 기초로 하여 선택되며, 이는 상기 코어(24)의 투자율(magnetic permeability)과 상기 자기 코어(24)에 의해 제공되는 원하는 양의 자기 차폐와 연관된다. 다른 인자들은 온도 및 히스테리시스(hysteresis)(자기 잔류)에 대한 비투자율(relative permeability)의 안정성을 포함한다. 예를 들면, 낮은 히스테리시스는 상기 도체(16)를 통하는 작은 전류를 위해 보다 큰 정확도를 확보한다. 상기 자기 코어(24)의 물질과 크기는 또한 상기 도체(16)를 통하는 원하는 전체 규모의 전류에 따라 선택되며, 보다 높은 포화 플럭스 밀도(saturation flux density)(Bsat)를 갖는 자기 코어 물질은 상기 도체(16)를 통해 흐르는 주어진 전류를 위한 보다 작은 코어의 사용을 가능하게 한다. 도 4를 참조하여 후술하는 바로부터 명백해질 것과 같이, 상기 자기 코어(24)의 사용은 자기장들을 벗어나는 상기 전류 센서(10)의 자화율(susceptibility)을 상당히 감소시킨다.

상기 자기 코어(24)는 각각의 상기 레그들(24b, 24c)이 상기 센서 다이(14)의 전체 해당 표면들 실질적으로 커버하도록 선택되는 깊이(d1)를 가진다. 이러한 배열로, 실질적으로 균일한 자기장이 상기 센서 다이(14) 상에 배치되는 상기 홀 효과 요소(14a)에 대해 제공되며, 이에 따라 장치 감도를 증가시키고 자기장들을 벗어나는 자화율을 감소시킨다.

여기서, 상기 도체 노치(18a)는 상기 도체로부터 외측으로 방사형으로 연장되는 탭들(16d, 16e)에 의해 형성된다. 노치(18b)는 상기 도체로부터 연장되는 탭들(16f, 16g)과 결합하여 상기 도체의 좁은 영역(16c)에 의해 형성된다. 제1 및 제2 노치들(18a, 18b) 사이의 상기 좁은 영역(16c) 폭(w5)은 상기 전기 도체(16)의 최대 전류 허용 용량에 근거하여 선택된다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 폭(w5)은 대략 1.7㎜ 정도이고, 상기 도체(16)의 전류 허용 용량은 대략 100 암페어 정도이다. 비록 상기 노치들(18a, 18b)이 상기 좁은 도체 영역(16c)을 제공하지 않고 방사형의 탭들(16d, 16e 및 16f, 16g)에 의해 각기 형성될 수 있지만, 상기 좁은 영역(16c)의 사용은 상기 y-축(20)을 따른 상기 전류 센서(10)의 전체적인 치수를 최소화한다. 상기 좁은 영역은 또한 상기 홀 효과 센서(12)에 매우 근접하는 상기 도체(16)를 통하는 전류를 제공한다. 선택적인 실시예에 있어서, 상기 노치들(18a, 18b)은 상기 탭들(16d 내지 16g)이 없이 형성되며, 상기 좁은 영역(16c)에 의해서만 제공된다.

전류를 통과시킬 때, 상기 전류 운송 도체(16)가 상기 홀 효과 요소(14a)에서 상기 플럭스 유도기(24)가 사용되지 않은 경우 보다 큰 상대적으로 큰 자기장을 생성하게 됨을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 도 3 및 도 3a와 함께 후술하는 바로부터 상기 홀 효과 요소(14a)에서 자기장이 x 및 y 방향들(19, 20)로 각기 큰 면적에 대해 상대적으로 균일하며, 상기 플럭스 유도기(24)가 사용되지 않은 경우보다 균일한 점이 명확해질 것이다.

이제 도 2 및 도 2a를 참조하면, 전류 센서(50)의 다른 실시예는 내부의 노치 또는 컷아웃(cutout)(56)과 중심 홀(54)을 갖는 도넛 형상의 플럭스 유도기(52)를 포함한다. 홀 효과 요소(58a)와 리드들(60)을 갖는 자기장 센서(58)가 상기 노치(56) 내에 배치될 수 있다.

전류를 통과시킬 때, 상기 홀(54)을 통과하도록 배치되는 전류 운송 도체(도시되지 않음)가 상기 플럭스 유도기(52)가 사용되지 않은 경우보다 큰 상기 홀 효과 요소(58a)에서 상대적으로 큰 자기장을 야기하는 점을 이해할 수 있을 것이다. 더욱이, 도 3 및 도 3a와 함께 후술하는 바로부터 상기 홀 효과 요소(58a)에서 자기장이 x 및 y 방향들(62, 64)로 각기 큰 면적에 대해 상대적으로 균일하고, 상기 플럭스 유도기(52)가 사용되지 않은 경부 보다 균일한 점이 명백해질 것이다.

도 3을 참조하면, 그래프(80)는 도 1의 상기 도체(16)를 통하거나 도 2 및 도 2a의 홀(56)을 통과하는 상기 도체(도시되지 않음)를 통해 약 100 암페어가 흐를 때에 도 1의 상기 홀 효과 요소(14a)의 x-축(19)을 따르거나 도 2 및 도 2a의 상기 홀 효과 요소(58a)의 x-축(62)을 따른 자속 밀도를 나타낸다. 상기 홀 효과 요소(14a)의 중심(도 1)의 중심 또는 상기 홀 효과 요소(58a)의 중심(도 2, 도 2a)은 상기 x-축들(19, 62) 상에서 O(제로) 밀리미터에 상당한다.

자속 곡선(86)은 본질적으로 평탄한 및 경사진 단부들(90a, 90b)인 중심 부분(88)을 가지는 것으로 특징지어질 수 있다. 상기 곡선(86)의 고려는 상기 자속이 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 중심들을 중심으로 대략 4㎜의 스팬(span)을 위한 중심 부분(88) 내에서 실질적으로 일정하다는 점을 나타낸다. 상기 x-축들(19, 62)을 따라 이들의 중심들로부터 2㎜ 이상으로 위치하는 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 부분들 감소된 자속 밀도를 경험한다. 상기 예시적인 홀 효과 요소들(14a, 58a)은 3㎜로 대략 1.6㎜의 치수들을 통상적으로 갖는 센서 다이를 중심으로 하여 대략 0.2㎜의 x-축 폭을 가지며, 이에 따라 상기 전체 홀 효과 요소들(14a, 58a)이 상기 중심 부분(88) 내에 놓인다. 상기 중심 부분(88)의 폭은 실질적으로 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 폭보다 크고, 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)은 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)이 상기 자기장의 가장 큰 양 내에 있는 것을 확보하도록 상기 중심 부분(88) 내에 충분하게 중심을 가진다.

상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)에 대한 상기 자기 코어들(24, 52)의 치수들이 상기 x-축들(19, 62) 방향으로 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)을 가로지르는 플럭스 밀도의 균일성에 영향을 미치는 점을 인식할 수 있을 것이다. 특히, 상기 x 방향(19)으로 상기 홀 효과 요소(14a)의 폭에 대해 상기 자기 코어(24)가 넓을수록(즉, 상기 폭(w4)이 클수록) 그리고 상기 x 방향(62)으로 상기 홀 효과 요소(58a)에 대한 상기 x 방향(62)으로의 플럭스 유도기(52)가 두꺼울수록, 상기 곡선(86)의 중심 부분(88)이 길어지는 반면, 상기 자기 코어가 좁아질수록 상기 중심 부분(88)이 짧아진다.

곡선(86)은 상기 자기 코어들(24, 52)과 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)은 각기 x 방향들(19, 62)로 서로에 대해 중심이 되는 것으로 추정된다. x-축들(19, 62)을 따른 상기 자기 코어들(24, 52)에 대한 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 이동은 상기 축(84)을 따른 상기 곡선(86)의 이동을 가져오며, 이에 따라, 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 면적들이 심지어는 이들의 중심들로 2㎜ 보다 가까워지고, 상당히 감소된 플럭스 밀도를 겪는 것을 야기한다. 이러한 효과는 상기 홀 효과 센서들(12, 58)과 상기 자기 코어들(24, 52)의 상대적인 이동을 제한하는 바람직한 상황을 강조한다. 또한, 상기 홀 효과 센서들(12, 58) 내에 각각의 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 위치와 관련되는 공차가 존재하기 때문에, 상기 자기 코어들(24, 52)에 대한 상기 홀 효과 센서들(12, 58)의 위치의 고정이 중요하다.

이제 도 3a를 참조하면, 그래프(100)는 약 100 암페어가 도 1의 상기 도체(16)를 통과하거나 도 2 및 도 2a의 상기 홀(54)을 통과하는 상기 도체(도시되지 않음)를 통과할 때에 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 y-축들(20, 64)을 따른 자속 밀도를 예시한다. 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 중심은 상기 축(104) 상에서 0 밀리미터에 상당한다.

자속 곡선(106)은 본질적으로 평탄한 및 경사진 부분들(110a, 110b)인 중심 부분(108)을 갖는 것으로 특징지어질 수 있다. 상기 곡선(86)의 고려는 상기 자속이 중심의 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)에 대해 중심이 되는 대략 2.5㎜의 스팬을 위한 상기 중심 부분(108) 내에 실질적으로 일정한 점을 나타낸다. 상기 y-축들(20, 64)을 따라 이들의 중심들로부터 1.25㎜ 이상으로 위치하는 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 부분들은 감소된 자속 밀도를 겪는다. 상기 예시적인 홀 효과 요소들(14a, 58a)은 3㎜로 대략 1.6㎜의 치수들을 통상적으로 갖는 센서 다이 상에 중심지어지는 약 0.2㎜의 y-축 폭을 가지며, 이에 따라 상기 전체 홀 효과 요소들(14a, 58a)은 상기 중심 부분(108) 내에 놓인다. 상기 중심 부분(108)의 폭은 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 폭 보다 실질적으로 크며, 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)은 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)이 상기 자기장의 가장 큰 양 내에 있는 점을 보장하도록 상기 중심 부분(108) 내에 충분하게 중심이 지어진다.

상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)에 대한 상기 자기 코어들(24, 52)의 치수들은 상기 y-축들(20, 64) 방향으로 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)을 가로지르는 플럭스 밀도의 균일성에 상당히 영향을 미치는 점을 인지할 수 있을 것이다. 특히, 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 폭에 대한 상기 y 방향들(20, 64)로 상기 자기 코어들(24, 52)이 깊어질수록 상기 곡선(106)의 중심 부분(108)이 더 길어지는 반면, 상기 자기 코어가 얕아질수록 상기 중심 부분(108)은 짧아진다.

곡선(106)은 상기 자기 코어들(24, 52) 및 홀 효과 요소들(14, 58a)이 상기 y 방향들(20, 64)로 서로에 대해 중심이 되는 것으로 추정된다. 상기 y-축들(20, 64)을 따른 상기 자기 코어들(24, 52)에 대한 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 이동은 상기 축(104)을 따르는 상기 곡선(106)의 이동을 가져오며, 이에 따라 상기 홀 효과 요소들(14a, 58a)의 면적들이 심지어는 이들의 중심들로 1.25㎜ 보다 근접하며, 상당히 감소된 플럭스 밀도를 겪는 것을 가져온다. 이러한 효과는 재차 상기 자기 코어들(24, 52)에 대한 상기 홀 효과 센서들(12, 58)의 상대적인 이동을 제한하는 바람직한 상황을 강조한다.

이제 도 1과 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 가지는 것으로 도시한 도 4를 참조하면, 도 1의 상기 예시적인 홀 효과 전류 센서(10)의 개략적인 도시는 회로 기판 장착 메커니즘들(16a, 16b)을 갖는 라인에 의해 나타낸 상기 도체(16)와 토로이드(toroid)(162)에 의해 여기서 나타낸 상기 자기 코어(24)를 포함한다. 도 1과 함께 도 4의 도시를 설명하지만, 동일한 설명과 회로들이 도 2 내지 도 2a의 상기 자기장 센서(50)에 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 상기 예시적인 홀 효과 센서(12)는 센서 다이(14)와 여기서는 15a, 15b 및 15c로 나타내는 리드들(15)을 포함한다. 리드(15a)는 상기 홀 효과 전류 센서(12)에 대해 전력 연결을 제공하고, 리드(15b)는 전류 센서 출력 신호에 대해 연결을 제공하며, 리드(15c)는 상기 전류 센서에 기준 또는 접지 연결을 제공한다.

상기 홀 효과 요소(14a)는 상기 도체(16) 내를 흐르는 전류에 의해 유도되는 자기장(164)을 감지하며, 상기 자기장(164)에 비례하는 전압을 생성한다. 상기 홀 효과 요소(14a)는 동적 오프셋 저감 회로(dynamic offset cancellation circuit)(170)에 연결되며, 이는 상기 홀 효과 요소(14a)와 연관된 직류(DC) 전압 에러들을 위한 직류(DC) 오프셋 조절을 제공한다. 상기 도체(16)를 통하는 상기 전류가 0일 때, 상기 동적 오프셋 저감 회로(170)의 출력이 0으로 조절된다.

상기 동적 오프셋 저감 회로(170) 오프셋 조절된 홀 출력 신호를 증폭시키는 증폭기(172)에 연결된다. 상기 증폭기(172)는 저역 필터, 고역 필터, 대역 필터 및/또는 노치 필터가 될 수 있는 필터(174)에 연결된다. 상기 필터는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 원하는 반응 시간, 상기 홀 효과 요소(14a)와 관련된 노이즈의 주파수 스펙트럼, 상기 동적 오프셋 저감 회로(170), 그리고 상기 증폭기(172)를 포함하는 다양한 인자들에 따라 선택된다. 특정한 일 실시예에 있어서, 상기 필터(174)는 저역 필터이다. 상기 필터(174)는 다른 전자 기기들(도시되지 않음)에 전송을 위해 향상된 전력 출력을 제공하는 출력 드라이버(176)에 연결된다.

트림 제어 회로(trim control circuit)(184)는 동작 동안에 전력이 이를 통해 제공되는 리드(15a)에 연결된다. 리드(15a)는 또한 통상적인 제조 동안에 트림되는 다양한 전류 센서 변수들을 허용한다. 이를 위하여, 상기 트림 제어 회로(184)는 상기 리드(15a)에 인가되는 적절한 신호에 의해 가능한 하나 또는 그 이상의 계수기들(counters)을 포함한다.

상기 트림 제어 회로(184)는 대기 출력 전압(Qvo) 회로(182)에 연결된다. 상기 대기 출력 전압은 상기 도체(16)를 통하는 상기 전류가 0일 때에 출력 리드(15b)에서의 전압이다. 명목상으로, 단극 공급 전압(unipolar supply voltage)을 위하여, Qvo는 Vcc/2와 동일하다. Qvo는 상기 리드(15a)를 통해 적합한 트림 신호를 결국 상기 Qvo 회로(182) 내의 디지털 아날로그 변환기(DAC)를 제어하는 상기 트림 제어 회로(184) 내의 제1 트림 제어 회로 계수기로 인가함에 의해 트림될 수 있다.

상기 트림 제어 회로(184)는 감도 조정 회로(178)에 더 연결된다. 상기 감도 조정 회로(178)는 상기 전류 센서(10)의 감도를 조절하기 위하여 상기 증폭기(172)의 이득(gain)의 조절을 허용한다. 상기 감도는 상기 리드(15a)를 통해 적절한 신호를 결국 상기 감도 조정 회로(178) 내의 DAC를 조절하는 상기 트림 제어 회로(184) 내의 제2 트림 제어 신호에 인가함으로써 트림될 수 있다.

상기 트림 제어 회로(184)는 감도 온도 보상 회로(180)에 더 연결된다. 상기 감도 온도 보상 회로(180)는 온도로 인한 이득 변화들을 보상하기 위하여 상기 증폭기(172)의 이득의 조절을 허용한다. 상기 감도 온도 보상은 상기 리드(15a)를 통해 적절한 신호를 결국 상기 감도 온도 보상 회로(180) 내의 DAC를 조절하는 상기 트림 제어 회로(184) 내의 제3 트림 제어 회로에 인가함에 의해 트림될 수 있다.

상기 출력 드라이버(176)로부터의 출력 신호는 상기 출력 드라이버로부터 상기 신호 출력 핀(15b)까지의 이의 경로들과 함께 2개의 도전 루프들을 겪는다. 여기서 "회로 루프"로 언급되는 제1 루프(190)는 화살표로 나타낸 제1 회전 방향을 가지며, 여기서 "보상 루프"로 언급되는 제2 루프(192)는 다른 화살표로 나타낸 제2의 상이하고 대향하는 회전 방향을 가진다. 상기 회로 루프(190)는 도 5와 함께 다음에 보다 상세하게 설명한다. 상기 보상 루프는 도 7 내지 도 12b와 함께 다음에 보다 상세하게 설명한다.

상기 회로 다이(14) 상의 회로들의 레이아웃으로 인해 상기 회로 루프(190)가 자연적으로 발생되는 점을 여기서 충분히 설명한다. 상기 회로 루프(190)는 상기 회로 루프가 상기 도체(16)를 통과하는 전류의 신속한 변화에 의해 발생될 수 있는 바와 같은 자기장의 빠른 변화를 직접 경험할 때에 전이 신호를 생성하는 경향이 있다. 상기 보상 루프(192)는 상기 회로 루프(190)의 결과로서 형성되는 상기 전이 신호를 제거하거나 감소시키도록 제공될 수 있는 다양한 구성들을 갖는 물리적 도전 루프이다.

도 4에 도시한 회로망이 도 1의 상기 홀 효과 전류 센서(10)와 같은 홀 효과 전류 센서와 관련되고 그 내로 집적될 수 있는 예시적인 회로망만을 예시하는 점을 인식할 수 있을 것이다. 다른 실시예에 있어서, 상기 도체(16)를 통하는 전류에 의해 유도되는 상기 자기장(164)이 소정의 문턱 레벨 이상이거나 이하인 경우에 따라 높거나 낮은 출력 신호를 제공하는 "디지털 퓨즈(digital fuse)" 내로 상기 전류 센서를 변환하기 위하여 추가적인 회로망이 제공될 수 있다. 이러한 선택적인 실시예를 위한 상기 추가적인 회로망은 비교기 및/또는 래치(latch) 및/또는 릴레이(relay)를 포함할 수 있다. 디지털 퓨즈의 예시적인 실시예가 도 7에 도시된다.

또한, 상기 도체 연결들(16a, 16b)이 상기 전류 센서 리드들(15a, 15b, 15c)로부터 전기적으로 절연되기 때문에, 상기 전류 센서(10)가 옵토-아이솔레이터(opto-isolators) 또는 변압기들과 같은 다른 분리 기술들을 사용하지 않고 전기적 분리를 요구하는 응용들에 사용될 수 있다.

이제 도 4a를 참조하면, 도 4의 상기 2개의 루프들(190, 192)이 보다 나은 명료성을 위해 다시 도시된다. 상기 2개의 루프들은 제1 루프 내에서 좌측에서 우측으로 회전하는 반시계 방향의 경로와 제2 루프 내에서 시계 방향으로 회전하는 경로와 직렬 배열로 연결된다. 상기 루프들 모두는 폐쇄 루프들로 도시된다.

이제 도 4b를 참조하면, 2개의 다른 루프들이 도시되고, 다시 직렬 배열로 연결된다. 상기 루프들은 개방 루프들이다. 여기서 사용되는 바와 같이, "루프"라는 용어는 모두 개방 루프들 및 폐쇄 루프들로 언급되며, 보다 상세하게는, 예를 들면, 90도로 절곡되는 임의의 각도의 숫자를 통한 임의의 굴곡진 경로를 취하는 임의의 도체를 언급한다.

도 4b에서와 같이, 좌측에서 우측까지의 경로는 상기 제1 루프 내에서 반시계 방향으로 회전하며, 상기 경로는 상기 제2 루프 내에서 시계 방향으로 회전한다.

이제 도 4c를 참조하면, 2개의 다른 루프들이 상기 제1 루프에 대한 제2 중간 루프에 직렬 배열로 다시 연결된다.

좌측에서 우측까지의 경로는 상기 제1 루프의 제1 부분 내에서 반시계 방향으로 회전하고, 상기 경로는 상기 제2 루프 내에서 시계 방향으로 회전하며, 상기 경로는 상기 제1 루프의 제2 부분 내에서 반시계 방향으로 회전한다. 이에 따라, "직렬 배열(series arrangement)"이라는 용어는 2개의 루프들의 연결을 언급할 때에 순차적인 상기 루프들을 연결 또는 제2 루프가 제1 루프의 중간에 되는 연결을 언급하는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

상기 제1 루프를 통한 경로가 반시계 방향으로 회전하는 것으로 도시되고, 상기 제2 루프를 통한 경로가 시계 방향으로 회전하는 것으로 도시되지만, 그 역 또한 가능하다. 또한, 회전들이 다른 방향으로 도시되고, 이러한 경우로 도시된 실시예들은 다음에 보다 명확해지지만, 직렬로 연결된 루프들은 또한 동일한 방향으로 회전하는 경로들을 가질 수 있다.

다음 도 5 및 도 7 내지 도 12b에서, 자기장 센서들이 명료성을 위해 플럭스 유도기들이 없이 도시된다. 그러나, 바람직하게는, 도 5 및 도 7 내지 도 12b의 모든 자기장 센서들은 해당 플럭스 유도기, 예를 들면, 도 1, 도 2 및 도 2a에 도시한 경우들의 하나의 형태를 갖는 플럭스 유도기를 구비한다.

이제 도 5를 참조하면, 플럭스 유도기가 없이 자기장 센서(200)가 도시된다. 상기 자기장 센서(200)는 몰딩된 패키지(202) 내에 배치되는 회로 다이(203)와 리드 프레임(240)을 포함할 수 있다. 상기 회로 다이(203)는 도체(206)상으로 운반되는 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 홀 효과 요소(204)를 포함할 수 있다. 상기 도체(206)에 의해 운송되는 상기 신호는 상기 홀 효과 요소(204) 부근에 배치되는 도체(242)를 통해 흐르는 전류(244)에 반응한다. 인터페이스 회로들(interface circuits)(208)은 상기 도체(206)에 의해 운반되는 상기 자기장 신호를 수용하도록 연결되고, 도체(210)에 의해 이송되는 인터페이스 신호를 발생시키도록 구성된다. 출력 증폭기(또는 버퍼)(212)는 상기 도체(210)에 의해 운송되는 상기 인터페이스 신호를 수용하도록 연결된다. 상기 인터페이스 회로들(208)과 상기 출력 증폭기(212)는 도 4와 함께 상술한 바로부터 용이하게 이해될 것이다.

상기 출력 증폭기(212)는 회로 접지 노드(216)와 회로 출력 노드(218)를 포함한다. 상기 회로 출력 노드(218)는 상기 출력 증폭기(212) 내의 내부 저항(214)을 거쳐 상기 회로 접지 노드(216)에 연결된다.

접지 회로 트레이스(ground circuit trace)(228)는 제1 및 제2 단부들을 가지며, 상기 접지 회로 트레이스(228)의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드(216)에 연결된다. 접지 본딩 패드(bonding pad)(220)는 상기 접지 회로 트레이스(228)의 제2 단부에 연결된다. 출력 신호 회로 트레이스(230)는 제1 및 제2 단부들을 가지며, 상기 출력 신호 회로 트레이스(230)의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드(218)에 연결된다. 출력 신호 본딩 패드(222)는 상기 출력 신호 회로 트레이스(230)의 제2 단부에 연결된다.

신호 본드 와이어(signal bond wire)(232)는 상기 출력 신호 본딩 패드(222)와 신호 출력 핀(236) 사이에 연결되며, 이는 상기 리드 프레임(240)의 일부이다. 접지 본드 와이어(226)는 상기 접지 본딩 패드(220)와 베이스 플레이트(241) 상의 접지 노드(234) 사이에 연결되고, 이는 상기 리드 프레임(240)의 일부이며, 이는 상기 리드 프레임(240)의 일부인 접지 핀(238)에 연결된다.

상기 접지 본드 와이어(226), 상기 접지 회로 트레이스(228), 상기 저항(214), 상기 출력 신호 회로 트레이스(230) 및 상기 출력 신호 본드 와이어(232)는 파선으로 나타낸 바와 같이 이른바 "회로 루프"(234)의 부분들이다. 상기 회로 루프(234)는 상기 몰딩된 패키지(202)의 하부 둘레에 도시한 수평 라인에 의해 상징적으로 폐쇄될 수 있다.

도전 루프가 빠르게 변화할 때에 상기 전류(244)에 의해 발생되는 바와 같은 빠르게 변화하는 자기장에 반응하여 그 단부들에서 전압을 형성하는 경향이 있는 점을 이해할 수 있을 것이다. 상기 전압은 도 6 및 도 6a와 함께 도시되고 후술하는 전이되고 원하지 않은 신호를 가져오려는 경향이 있다.

루프 내에서 발생된 전압은 다음과 같이 패러데이의 법칙(Faraday's Law)에 의해 설명된다.

V＝－N(dΦ/dt)

여기서, N은 루프가 감긴 숫자이고,

Φ는 자속이며,

dΦ/dt는 자속의 변화의 속도이다.

B가 균일하고 상기 루프의 평면에 수직할 경우에는 Φ＝BA이며,

B는 플럭스 밀도이고,

A는 상기 루프의 면적인(개방 루프를 위하여, 상기 면적은 라인으로, 예를 들면, 직선으로 상기 루프의 단부들을 연결하여 발견될 수 있는 점에 유의한다.) 점을 이해할 수 있을 것이다.

이에 따라, 루프 내에 유도된 전압은 상기 루프의 감진 회수에 연관되고 상기 루프의 면적에 연관된 자속의 변화의 속도에 비례한다.

도시된 바와 같이, 상기 회로 루프(234)는 약 3㎜ × 약 1.5㎜인 사각형 내에 한정된다. 상기 전체 사각형을 채우지 않는 상기 회로 루프는 약 3.6 제곱미터의 회로 루프 내부 면적을 가진다. 상기 접지 핀(238)으로부터 상기 신호 출력 핀(236)까지의 방향으로 상기 회로 루프(234)를 가로지르는 경로는 회로 루프 방향을 가지며, 이는 도시된 바와 같이 반시계 방향이 될 수 있거나, 다른 배열들로 시계 방향이 될 수 있다.

불규칙한 형상의 검사에 의해 발견되는 상기 루프의 경계들은 전체적으로 수정되지 않을 수 있는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 상기 회로 루프의 면적을 구현하기 위하여 하나 또는 그 이상의 시행착오 회로 다이 조립 시도들이 존재할 수 있다.

이제 도 6을 참조하면, 그래프(250)는 마이크로초의 시간의 단위의 수평 축과 암페어의 전기 전류 단위의 수직 축을 가진다. 신호(252)는 도 5의 상기 도체(242)에 의해 운반되는 빠르게 변화하는 전류를 나타내는 전이 영역을 가진다.

이제 도 6a를 참조하면, 그래프(260)는 마이크로초의 시간의 단위의 수평 축과 볼트의 전압 단위의 수직 축을 가진다. 도 6의 상기 회로 신호(252)에 반응하여, 신호(262)는 도 5의 상기 출력 신호 핀(236)에서 발생되는 바와 같은 출력 신호를 나타낸다. 상기 신호(262)는, 도 6의 상기 신호(252)의 전이 영역의 시작과 일치하는 하향 전이로 도시한 도 6의 상기 신호(252)를 나타내지 않는 원하지 않는 전이 신호 부분(264)을 가진다.

상기 전이 신호 부분(264)이 자기장의 변화의 높은 속도(또는 자속의 높은 변화의 속도)를 경험하는 바와 같이 도 5의 상기 회로 루프(234)에 의해 발생되는 점을 여기서 본 발명에 의해 인식할 수 있었다. 다시 말하면, 상기 전이 신호 부분(264)은 도 5의 상기 자기장 센서(200)의 출력 증폭기에 또는 부근에 서 물리적 도전 루프의 결과로서 발생된다.

상술한 바와 같이, 필터들이나 이와 유사한 것들을 통해 상기 전이 신호(265)를 제거하려는 다른 시도들이 있었다. 그러나, 이들 기술들은 상기 신호(262)의 반응 속도를 낮추려는 경향이 있다. 상기 전이 신호가 자기장의 빠른 변화의 속도를 경험함에 따른 상술한 회로 루프의 결과인 점은 이전에 알려지지 않았다.

이제 도 6b를 참조하면, 도 6의 그래프(250)가 다시 도시된다.

이제 도 6c를 참조하면, 그래프(270)는 마이크로초의 시간의 단위의 수평 축과 볼트의 전압의 단위의 수직 축을 가진다. 도 6b의 상기 회로 신호(252)에 반응하여, 신호(272)는 다음에 도시하고 설명하는 회로들의 출력 핀에서 발생되는 바와 같은 출력 신호를 나타내며, 이는 도 5의 상기 회로 루프(234)에 직렬로 연결되는 보상 루프를 포함한다. 상기 신호(262)는 도 6a의 상기 전이 신호 부분(264)과 같은 전이 신호 부분을 가지지 않는다.

이제 도 7을 참조하면, 회로 다이(300)는 도체(304) 상에서 운반되는 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 홀 효과 요소(302)를 포함할 수 있다. 인터페이스 회로들(306)은 상기 도체(304)에 의해 운반되는 상기 자기장 신호를 수신하도록 연결되고, 도체(308)에 의해 이송되는 인터페이스 신호를 발생시키도록 구성된다. 출력 증폭기(또는 버퍼)(310)는 상기 도체(308) 상에 전송되는 상기 인터페이스 신호를 수신하도록 연결된다.

상기 출력 증폭기(310)는 회로 접지 노드(314)와 회로 출력 노드(316)를 포함한다. 상기 회로 출력 노드(316)는 상기 출력 증폭기(310) 내의 내부 저항(312)을 경유해 상기 회로 접지 노드(314)에 연결된다.

접지 회로 트레이스(322)는 제1 및 제2 단부들을 가지며, 상기 접지 회로 트레이스(322)의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드(314)에 연결된다. 접지 본딩 패드(318)는 상기 접지 회로 트레이스(322)의 제2 단부에 연결된다.

출력 신호 회로 트레이스(324)는 제1 및 제2 단부들을 가지며, 상기 출력 신호 회로 트레이스(324)의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드(316)에 결합된다. 출력 신호 본딩 패드(320)는 상기 출력 신호 회로 트레이스(324)의 제2 단부에 연결된다.

도 5의 상기 출력 신호 트레이스(230)와는 달리, 상기 출력 신호 회로 트레이스(324)는 상기 출력 신호 본딩 패드(320)에 이르도록 "보상 루프" 내의 원형 루트를 취한다. 상기 회로 출력 노드(318)로부터 상기 출력 신호 본딩 패드(320)까지의 상기 보상 루프(324)의 방향(여기서는 시계 방향)은 도 5의 상술한 회로 루프(234)에 대향하는 방향을 취한다.

상기 보상 루프(324)가 도 5의 회로 루프(234)와 동일하거나 유사한 회로 루프(도시되지 않음)와 직렬 배열로 연결되는 점을 인식할 수 있을 것이다. 바람직하게는, 상기 보상 루프(324)는 도 5의 상기 회로 루프(234)의 내부 면적과 대략 동일한 내부 면적을 가진다.

상기 보상 루프(324)와 상기 회로 루프(234)가 자기장의 변화의 큰 속도를 경험할 때에 상기 보상 루프(324)와 도 5의 상기 회로 루프(234)가 대향하는 회전 방향을 가지며, 대향하는 방향들을 갖는 전이 신호들에 반응하려는 경향이 있는 점을 인지할 수 있을 것이다. 또한, 상기 보상 루프(324)와 상기 회로 루프(234)가 모두 대략 동일한 내부 면적을 가질 경우 및 상기 보상 루프(324)와 상기 회로 루프(234)가 모두 대략 동일한 빠르게 변화하는 자기장을 겪을 경우에는, 상기 보상 루프(324)는 상기 회로 루프(234) 내에 발생되는 상기 전이 신호를 감소시키거나 제거하려는 경향을 가지게 된다.

특히, 상기 회로 다이(300)에 근접하는 플럭스 유도기를 사용할 때, 도 3 및 도 3a와 함께 상술한 바로부터 명백해지는 것과 같이, 상기 보상 루프(324)는 상기 회로 루프(234)와 동일한 자기장을 겪으려는 경향이 있게 된다. 그러나, 상기 보상 루프(324)가 도 5의 상기 회로 루프(234)와 동일한 자기장을 겪지 않는 경우에도, 상기 보상 루프(324)의 면적 또는 상기 회로 루프(234)의 면적은 제거나 감소 결과들을 제공하도록 이에 따라 설계되거나 조절될 수 있다.

자기장 센서, 또는 보다 상세하게는 전류 센서 내로 연결될 때에 상기 회로 다이(300)가 도 8에 도시되어 있다.

이제 도 7과 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 가지는 것으로 도시한 도 7a를 참조하면, 회로 다이(350)는 상기 도체(304) 상에서 운반되는 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 홀 효과 요소(302)를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스 회로들(306)은 상기 도체(304)에 의해 전달되는 상기 자기장 신호를 수신하도록 구성되고, 상기 도체(308)에 의해 전달되는 인터페이스 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 출력 증폭기(또는 버퍼)(310)는 상기 도체(308) 상에 전송되는 상기 인터페이스 신호를 수신하도록 연결된다.

도 7의 상기 접지 회로 트레이스(322) 보다 긴 접지 회로 트레이스(352)는 제1 및 제2 단부들을 가지며, 상기 접지 회로 트레이스(352)의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드(314)에 연결된다. 접지 본딩 패드(318)는 상기 접지 회로 트레이스(352)의 제2 단부에 연결된다.

도 7의 상기 출력 신호 회로 트레이스(324) 보다 짧은 출력 신호 회로 트레이스(354)는 제1 및 제2 단부들을 가지며, 상기 출력 신호 회로 트레이스(354)의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드(316)에 연결된다. 출력 신호 본딩 패드(320)는 상기 출력 신호 회로 트레이스(354)의 제2 단부에 연결된다.

도 5의 상기 접지 회로 트레이스(228)와는 달리 상기 접지 회로 트레이스(352)는 상기 접지 본딩 패드(318)에 도달하도록 "보상 루프" 내의 회로 루트를 취한다. 상기 접지 본딩 패드(318)로부터의 상기 회로 접지 노드(314)까지의 상기 보상 루프(354)의 방향(여기서는 시계 방향)은 도 5의 상술한 회로 루프(234)에 대향하는 방향을 취한다.

상기 보상 루프(352)가 도 5의 상기 회로 루프(234)와 동일하거나 유사한 회로 루프(도시되지 않음)와 직렬 배열로 연결되는 점을 인식할 수 있을 것이다. 바람직하게는, 상기 보상 루프(352)는 도 5의 회로 루프(234)의 내부 면적과 대략 동일한 내부 면적을 가진다.

상기 보상 루프(352)와 상기 회로 루프(234)가 자기장의 변화의 큰 속도를 겪을 때에 상기 보상 루프(352)와 도 5의 상기 회로 루프(234)가 대향하는 방향들을 가지며, 대향하는 방향들을 갖는 전이 신호들에 반응하려는 경향이 있을 점을 인식할 수 있을 것이다. 더욱이, 상기 보상 루프(352)와 상기 회로 루프(234) 모두가 대략 동일한 내부 면적을 가지는 경우 및 상기 보상 루프(352)와 상기 회로 루프(234) 모두가 대략 동일한 빠르게 변화하는 자기장을 겪는 경우에는, 상기 보상 루프(352)는 상기 회로 루프(234) 내에서 발생되는 상기 전이 신호를 감소시키거나 제거하려는 경향이 있게 된다.

특히, 상기 회로 다이(350)에 근접하는 플럭스 유도기를 사용할 때, 도 3 및 도 3a와 함께 상술한 바로부터 명확해질 것과 같이, 상기 보상 루프(352)는 상기 회로 루프(234)와 동일한 자기장을 겪으려는 경향이 있게 된다. 그러나, 상기 보상 루프(352)가 도 5의 회로 루프(234)와 동일한 빠르게 변화하는 자기장을 경험하지 않을 경우라 하여도, 상기 보상 루프(352)의 면적 또는 상기 회로 루프(234)의 면적은 제거 또는 감소 결과들을 제공하도록 이에 따라 설계되거나 조절될 수 있다.

자기장 센서, 또는 보다 상세하게는 전류 센서 내로 연결될 때에 상기 회로 다이(350)가 도 8a에 도시되어 있다.

이제 도 7과 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 가지는 것으로 도시한 도 8을 참조하면, 도 7의 상기 회로 다이(300)는 자기장 센서(400) 내에 존재한다.

상기 자기장 센서(400)는 베이스 플레이트(418)를 갖는 리드 프레임(420), 상기 베이스 플레이트(420)에 연결되는 접지 핀(416), 그리고 신호 출력 핀(414)을 포함한다. 상기 자기장 센서(400)는 상기 베이스 플레이트(418) 상에 배치되는 도 7의 회로 다이(300)를 구비한다. 상기 회로 다이(300)는 기판(301)을 포함한다. 상기 회로 다이(300)는 또한 상기 기판(301) 상에 배치되고, 자기장(예를 들면, 상기 도체(402) 내를 흐르는 전류(404)에 의해 발생되는 자기장)에 반응하여 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 상기 자기장 센싱 요소(302)를 포함한다. 상기 회로 다이(301)는 또한 상기 기판(301) 상에 배치되는 상기 출력 회로(310)를 포함한다. 상기 출력 회로(310)는 상기 회로 접지 노드(314)와 상기 회로 출력 노드(316)를 포함한다. 상기 출력 회로(310)는 상기 자기장 신호에 반응하여 상기 회로 출력 노드(316)에서 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 회로 다이(301)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 상기 접지 회로 트레이스(322)를 포함한다. 상기 접지 회로 트레이스(322)의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드(314)에 연결된다. 상기 회로 다이는 또한 상기 접지 회로 트레이스(322)의 제2 단부에 연결되는 상기 접지 본딩 패드(318)를 포함한다. 상기 회로 다이(301)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 상기 출력 신호 회로 트레이스(324)를 포함한다. 상기 출력 신호 회로 트레이스(324)의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드(316)에 연결된다. 상기 회로 다이(301)는 또한 상기 출력 신호 회로 트레이스(324)의 제2 단부에 연결되는 상기 출력 신호 본딩 패드(320)를 포함한다. 상기 자기장 센서(400)는 회로 루프(234)(도 5)를 더 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 상기 접지 핀(416)과 상기 신호 출력 핀(414) 사이의 도전 경로를 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 회로 루프 내부 면적을 가진다. 상기 자기장 센서(400)는 상기 회로 출력 노드(316)에 연결되는 보상 신호 출력 노드(412)를 더 포함한다. 상기 자기장 센서(400)는 도전성 구조물을 더 포함하며, 이는 상기 회로 루프(234)(도 5)와 직렬 배열로 연결되는 보상 루프(324)를 포함한다. 상기 보상 루프(324)는 보상 루프 내부 면적을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프(234)의 내부 면적에 관련되어 선택된다. 또한, 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프(234)를 가로지르는 경로(예를 들면, 화살표(422) 참조)는 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향에 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적과 상기 보상 루프 회전 방향은 상기 자기장의 플럭스의 빠른 변화를 겪는 상기 회로 루프(234)로부터 야기되는 상기 보상 신호 출력 노드(412)에서의 출력 신호의 오버슈트 또는 언더슈트의 감소를 가져오도록 선택된다.

도 8의 실시예에 있어서, 상기 보상 루프(324)는 상기 회로 출력 노드(316)와 상기 보상 신호 출력 노드(414) 사이, 즉, 상기 회로 루프(234)의 신호측 상에 연결된다. 상기 보상 루프(324)는 상기 신호 회로 트레이스(324)와 동일하다.

이제 도 7a 내지 도 8과 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 가지는 것으로 도시한 도 8a를 참조하면, 도 7a의 상기 회로 다이(350)는 자기장 센서(430) 내에, 즉 상기 회로 루프(234)의 신호측 상에 존재한다.

상기 자기장 센서(430)는 베이스 플레이트(418)를 갖는 상기 리드 프레임(420), 상기 베이스 플레이트(418)에 연결되는 상기 접지 핀(416), 그리고 상기 신호 출력 핀(414)을 포함한다. 상기 자기장 센서(430)는 상기 베이스 플레이트(418) 상에 배치되는 도 7a의 회로 다이(350)를 구비한다. 상기 회로 다이(350)는 기판(351)을 포함한다. 상기 회로 다이(350)는 또한 상기 기판(351) 상에 배치되고, 자기장(예를 들면, 상기 도체(402) 내를 흐르는 상기 전류(404)에 의해 생성되는 자기장)에 반응하여 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 자기장 센싱 요소(302)를 포함한다. 상기 회로 다이(351)는 또한 상기 기판(351) 상에 배치되는 출력 회로(310)를 구비한다. 상기 출력 회로(310)는 상기 회로 접지 노드(314)와 상기 회로 출력 노드(316)를 포함한다. 상기 출력 회로(310)는 상기 자기장 신호에 반응하여 상기 회로 출력 노드(316)에서 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 회로 다이(351)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 상기 접지 회로 트레이스(352)를 포함한다. 상기 접지 회로 트레이스(352)의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드(314)에 연결된다. 상기 회로 다이(351)는 또한 상기 접지 회로 트레이스(352)의 제2 단부에 연결되는 접지 본딩 패드(318)를 포함한다. 상기 회로 다이(351)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 상기 출력 신호 트레이스(354)를 포함한다. 상기 출력 신호 트레이스(354)의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드(316)에 연결된다. 상기 회로 다이는 또한 상기 출력 신호 트레이스(354)의 제2 단부에 연결되는 출력 신호 본딩 패드(320)를 포함한다. 상기 자기장 센서(430)는 회로 루프(234)(도 5)를 더 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 상기 접지 핀(416)과 상기 신호 출력 핀(414) 사이에 도전 경로를 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 회로 루프 내부 면적을 가진다. 상기 자기장 센서(430)는 상기 회로 출력 노드(316)에 연결되는 보상 신호 출력 노드(412)를 더 포함한다. 상기 자기장 센서(430)는 도전성 구조물을 더 포함하며, 이는 상기 회로 루프(234)(도 5)에 직렬 배열로 연결되는 보상 루프(352)를 포함한다. 상기 보상 루프(352)는 보상 루프 내부 면적을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프(234)(도 5)의 내부 면적과 연관되어 선택된다. 또한, 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프(234)를 가로지르는 경로(예를 들면, 화살표(422) 참조)는 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향에 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적과 상기 보상 루프 회전 방향은 상기 자기장의 플럭스의 신속한 변화를 경험하는 상기 회로 루프(234)로부터 야기되는 보상 신호 출력 노드(412)에서의 출력 신호의 오버슈트나 언더슈트의 감소를 가져오도록 선택된다.

도 8a의 실시예에 있어서, 상기 보상 루프(352)는 루프 종단 노드(408)와 접지 노드(314) 사이, 즉 상기 회로 루프(234)의 접지측 상에 연결된다. 상기 보상 루프(352)는 상기 접지 회로 트레이스(352)와 동일하다.

다음 도면들은 일부는 상기 회로 루프(234)의 신호측 상에 있고, 다른 것들은 상기 접지측 상에 있는 상술한 보상 루프들을 구현하는 선택적인 구조들을 나타낸다.

이제 도 9를 참조하면, 자기장 센서(500)는 베이스 플레이트(540)를 갖는 리드 프레임(542), 상기 베이스 플레이트(540)에 연결되는 접지 핀(538), 그리고 신호 출력 핀(536)을 구비한다. 상기 자기장 센서(500)는 또한 상기 베이스 플레이트(540) 상에 배치되는 회로 다이(508)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 기판(509)을 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 기판(509) 상에 배치되고, 자기장(예를 들면, 도체(502) 내를 흐르는 전류(504)에 의해 발생되는 자기장)에 반응하여 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 자기장 센싱 요소(503)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 기판(508) 상에 배치되는 출력 회로(510)를 포함한다. 상기 출력 회로(510)는 회로 접지 노드(512) 및 회로 출력 노드(514)를 포함한다. 상기 출력 회로(510)는 상기 자기장 신호에 반응하여 상기 회로 출력 노드(514)에서 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 접지 회로 트레이스(520)를 포함한다. 상기 접지 회로 트레이스(520)의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드(512)에 연결된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 접지 회로 트레이스(520)의 제2 단부에 연결되는 접지 본딩 패드(516)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 출력 신호 회로 트레이스(522)를 포함한다. 상기 출력 신호 회로 트레이스(522)의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드(514)에 연결된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 출력 신호 트레이스(522)의 제2 단부에 연결되는 출력 신호 본딩 패드(518)를 포함한다. 상기 자기장 센서(500)는 회로 루프(234)(도 5)를 더 포함한다. 상기 회로 루프는 상기 접지 핀(538)과 상기 신호 출력 핀(536) 사이의 도전 경로를 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 회로 루프 내부 면적을 가진다. 상기 자기장 센서(500)는 상기 회로 출력 노드(514)에 연결되는 보상 신호 출력 노드(534)를 더 포함한다. 상기 자기장 센서(500)는 도전성 구조물을 더 포함하며, 이는 상기 회로 루프(234)와 직렬 배열로 연결되는 보상 루프(532)를 포함한다. 상기 보상 루프(532)는 보상 루프 내부 면적을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프의 내부 면적에 연관되어 선택된다. 또한, 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프(234)를 가로지르는 경로(예를 들면, 화살표(544) 참조)는 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향에 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적과 상기 보상 루프 회전 방향은 상기 자기장의 플럭스의 빠른 변화를 겪는 상기 회로 루프로부터 야기되는 상기 보상 신호 출력 노드(534)에서의 출력 신호의 오버슈트나 언더슈트의 감소를 가져오도록 선택된다.

도 9의 실시예에 있어서, 상기 보상 루프(532)는 회로 출력 노드(514)와 보상 신호 출력 노드(534) 사이, 즉 상기 회로 루프(234)의 신호측 상에 연결된다.

상기 보상 루프(532), 특히 상기 신호 출력 핀(536)과 블라인드 핀(blind pin)(530) 사이의 루프(532)는 리드 프레임(542)의 일부로부터 형성된다. 본드 와이어(528)는 상기 신호 출력 본딩 패드(518)를 상기 블라인드 핀(530)에 연결한다. 예를 들면, 카프톤(Kapton) 테이프와 같은 절연체(546)가 상기 보상 루프(532)와 상기 회로 다이(509) 사이에 배치될 수 있다.

이러한 실시예에 있어서, 상기 기판(509)이 상기 베이스 플레이트(540)로부터 떨어지며, 이에 따라 상기 와이어 본드(528)가 결합될 때에 파손되는 점을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 상기 출력 신호 본딩 패드(518)가 기판 파손의 경우를 감소시키기 위하여 상기 베이스 플레이트(540) 상부에서 이동될 수 있다.

상기 자기장 센서는 몰딩된 패키지(501) 내로 몰딩된다. 일부 배열들에 있어서, 이중 몰딩 공정이 상기 와이어 본드(528)의 와이어 본딩 동안에 상기 기판(509)을 지지하는 데 사용될 수 있다. 이중 몰딩은 도 11 및 도 11a와 함께 다음에 더 설명된다.

이제 도 9와 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 가지는 것으로 도시한 도 9a를 참조하면, 자기장 센서(550)는 베이스 플레이트(564)를 갖는 리드 프레임(566), 상기 베이스 플레이트(564)에 연결되는 접지 핀(558), 그리고 신호 출력 핀(560)을 구비한다. 상기 자기장 센서(550)는 또한 상기 베이스 플레이트(566) 상에 배치되는 도 9의 상기 회로 다이(508)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 상기 기판(509)을 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 기판(509) 상에 배치되고, 자기장(예를 들면, 상기 도체(502) 내를 흐르는 상기 전류(504)에 의해 생성되는 자기장)에 반응하여 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 자기장 센싱 요소(503)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 기판(508) 상에 배치되는 출력 회로(510)를 포함한다. 상기 출력 회로(510)는 회로 접지 노드(512)와 회로 출력 노드(514)를 포함한다. 상기 출력 회로(510)는 상기 자기장 신호에 반응하여 상기 회로 출력 노드(514)에서 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 접지 회로 트레이스(520)를 포함한다. 상기 접지 회로 트레이스(520)의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드(512)에 연결된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 접지 회로 트레이스(520)의 제2 단부에 연결되는 접지 본딩 패드(516)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 출력 신호 회로 트레이스(522)를 포함한다. 상기 출력 신호 회로 트레이스(522)의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드(514)에 연결된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 출력 신호 회로 트레이스(522)의 제2 단부에 연결되는 출력 신호 본딩 패드(518)를 포함한다. 상기 자기장 센서(550)는 상기 회로 루프(234)(도 5)를 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 상기 접지 핀(558)과 상기 신호 출력 핀(560) 사이의 도전 경로를 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 회로 루프 내부 면적을 가진다. 상기 자기장 센서(550)는 상기 회로 출력 노드(514)에 연결되는 보상 신호 출력 노드(562)를 더 포함한다. 상기 자기장 센서(550)는 도전성 구조물을 더 포함하며, 이는 상기 회로 루프(234)에 직렬 배열로 연결되는 보상 루프(556)를 포함한다. 상기 보상 루프(556)는 보상 루프 내부 면적을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프(234)의 내부 면적과 관련하여 선택된다. 또한, 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프(234)를 가로지르는 경로(예를 들면, 화살표(572) 참조)는 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향에 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적과 상기 보상 루프 회전 방향은 상기 자기장의 플럭스 내의 빠른 변화를 경험하는 상기 회로 루프(234)로부터 야기되는 상기 보상 신호 출력 노드(562)에서의 출력 신호의 오버슈트 또는 언더슈트의 감소를 가져오도록 선택된다.

도 9a의 실시예에 있어서, 상기 보상 루프(556)는 상기 회로 출력 노드(514)와 상기 보상 신호 출력 노드(562) 사이, 즉 상기 회로 루프(234)(도 5)의 신호측 상에 연결된다.

상기 보상 루프(556), 특히 상기 신호 출력 핀(560)과 블라인드 핀(554) 사이의 루프(556)는 상기 리드 프레임(566)의 일부로서 형성된다. 본드 와이어(552)는 상기 신호 출력 본딩 패드(518)를 상기 블라인드 핀(554)에 연결하고, 본드 와이어(568)는 상기 접지 본딩 패드(516)를 상기 베이스 플레이트(564)에 연결한다.

도 9의 상기 자기장 센서(500)와는 달리, 상기 자기장 센서(550)는 상기 핀들의 중심에 상기 접지 핀(558)을 가짐으로써, 상기 보상 루프(556)가 도 9에서와 같이 상기 베이스 플레이트(564)를 회피하고 상기 기판(509)의 오버행들을 회피하게 된다.

이제 도 9 및 도 9a와 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 가지는 것으로 도시한 도 9b를 참조하면, 자기장 센서(600)는 베이스 플레이트(618)를 갖는 리드 프레임(620), 상기 베이스 플레이트(618)에 연결되는 접지 핀(614), 그리고 신호 출력 핀(616)을 포함한다. 상기 자기장 센서(600)는 또한 상기 베이스 플레이트(618) 상에 배치되는 회로 다이(508)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 기판(509)을 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 기판(509)상에 배치되고, 자기장(예를 들면, 도체(502) 내를 흐르는 전류(504)에 의해 발생되는 자기장)에 반응하여 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 자기장 센싱 요소(503)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 기판(508) 상에 배치되는 상기 출력 회로(510)를 포함한다. 상기 출력 회로(510)는 회로 접지 노드(512) 및 회로 출력 노드(514)를 포함한다. 상기 출력 회로(510)는 상기 자기장 신호에 반응하여 상기 회로 출력 노드(514)에서 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 접지 회로 트레이스(520)를 포함한다. 상기 접지 회로 트레이스(520)의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드(512)에 연결된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 접지 회로 트레이스(520)의 제2 단부에 연결되는 접지 본딩 패드(516)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 출력 신호 회로 트레이스(522)를 포함한다. 상기 출력 신호 회로 트레이스(522)의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드(514)에 연결된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 출력 신호 회로 트레이스(522)의 제2 단부에 연결되는 출력 신호 본딩 패드(518)를 포함한다. 상기 자기장 센서(600)는 회로 루프(234)(도 5)를 더 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 상기 접지 핀(614)과 상기 신호 출력 핀(616) 사이의 도전 경로를 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 회로 루프 내부 면적을 가진다. 상기 자기장 센서(600)는 상기 회로 출력 노드(514)에 연결되는 보상 신호 출력 노드(604)를 더 포함한다. 상기 자기장 센서(600)는 도전성 구조물을 더 포함하며, 이는 상기 회로 루프(234)와 직렬 배열로 연결되는 보상 루프(610)를 포함한다. 상기 보상 루프(610)는 보상 루프 내부 면적을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프(234)의 내부 면적과 관련하여 선택된다. 또한, 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프(234)를 가로지르는 경로(예를 들면, 화살표(622) 참조)는 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향에 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적과 상기 보상 루프 회전 방향은 자기장의 플럭스 내의 빠른 변화를 겪는 상기 회로 루프(234)로부터 야기되는 상기 보상 신호 출력 노드(604)에서 출력 신호의 오버슈트 또는 언더슈트를 감소시키도록 선택된다.

도 9b의 실시예에 있어서, 상기 보상 루프(610)는 루프 종단 노드(608)와 상기 접지 노드(512) 사이, 즉 상기 회로 루프(234)(도 5)의 접지측 상에 연결된다.

상기 보상 루프(610), 특히, 상기 접지 핀(614)과 블라인드 핀(blind pin)(612) 사이의 루프(610)는 상기 리드 프레임(620)의 일부로부터 형성된다. 본드 와이어(602)는 신호 출력 본딩 패드(518)를 상기 신호 출력 핀(616)에 연결하고, 본드 와이어(606)는 접지 본딩 패드(516)를 상기 블라인드 핀(612)에 연결한다.

이제 도 9 내지 도 9b와 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 가지는 것으로 도시한 도 10을 참조하면, 자기장 센서(674)는 회로 기판(675)에 전기적으로 연결되는 집적화 자기장 센서(650)를 포함한다. 상기 집적화 자기장 센서(650)는 각각의 도 9, 도 9a 및 도 9b의 상기 자기장 센서들(500, 550, 600)과 같지만, 어떠한 보상 루프도 없다. 그러나, 상기 집적화 자기장 센서(650)가 도 5의 상기 회로 루프(234)를 포함하는 점을 이해할 수 있을 것이다.

상기 자기장 센서(674)(즉, 상기 집적화 자기장 센서(650))는 베이스 플레이트(670)를 갖는 리드 프레임(672), 상기 베이스 플레이트(670)에 연결되는 접지 핀(668), 그리고 신호 출력 핀(666)을 포함한다. 상기 자기장 센서(674)는 또한 상기 베이스 플레이트(670) 상에 배치되는 도 9 내지 도 9b의 회로 다이(508)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 기판(509)을 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 기판(509) 상에 배치되고, 자기장(예를 들면, 도체(652) 내를 흐르는 전류(654)에 의해 생성되는 자기장)에 반응하여 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 자기장 센싱 요소(503)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 기판(508) 상에 배치되는 출력 회로(510)를 포함한다. 상기 출력 회로(510)는 회로 접지 노드(512)와 회로 출력 노드(514)를 포함한다. 상기 출력 회로(510)는 상기 자기장 신호에 반응하여 상기 회로 출력 노드(514)에서 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 접지 회로 트레이스(520)를 포함한다. 상기 접지 회로 트레이스(520)의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드(512)에 연결된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 접지 회로 트레이스(520)의 제2 단부에 연결되는 접지 본딩 패드(516)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 출력 신호 회로 트레이스(522)를 포함한다. 상기 출력 신호 회로 트레이스(522)의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드(514)에 연결된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 출력 신호 회로 트레이스(522)의 제2 단부에 연결되는 출력 신호 본딩 패드(518)를 포함한다. 상기 자기장 센서(674)는 상기 회로 루프(234)(도 5)를 더 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 상기 접지 핀(668)과 상기 신호 출력 핀(666) 사이의 도전 경로를 구비한다. 상기 회로 루프(234)는 회로 루프 내부 면적을 가진다. 상기 자기장 센서(674)는 상기 회로 출력 노드(514)에 연결되는 보상 신호 출력 노드(658)를 더 포함한다. 상기 자기장 센서(674)는 도전성 구조물을 더 포함하며, 이는 상기 회로 루프(234)와 직렬 배열로 연결되는 보상 루프(656)를 구비한다. 상기 보상 루프(656)는 상기 보상 루프 내부 면적을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프(234)의 내부 면적에 연관되어 선택된다. 또한, 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프(234)를 가로지르는 경로(예를 들면, 화살표(676) 참조)는 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향에 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적 및 상기 보상 루프 회전 방향은 상기 자기장의 플럭스 내의 신속한 변화를 경험하는 상기 회로 루프(234)로부터 야기되는 상기 보상 신호 출력 노드(658)에서 출력 신호의 오버슈트나 언더슈트의 감소를 야기하도록 선택된다.

도 10의 실시예에 있어서, 상기 보상 루프(656)는 상기 회로 출력 노드(514)와 상기 보상 신호 출력 노드(658) 사이, 즉 상기 회로 루프(234)(도 5)의 신호측 상에 연결된다.

상기 보상 루프(656)는 하나 또는 그 이상의 상기 회로 기판(675)의 층들 내에 상기 회로 기판(675) 상의 도전 트레이스에 의해 형성된다. 본드 와이어(664)는 신호 출력 본딩 패드(518)를 상기 신호 출력 핀(666)에 연결하고, 본드 와이어(660)는 접지 본딩 패드(516)를 상기 베이스 플레이트(670)에 연결한다.

상기 회로 기판(675)은 또한 상기 전류(654)를 이송하도록 구성되는 전류 운송 도체 트레이스로서 상기 도체(652)를 포함할 수 있으며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 발생된다. 상기 보상 루프(656)는 상기 도체(652)에 근접하여 배치된다. 상기 보상 루프(656)가 상기 도체(652)의 에지에 배치될 수 있으므로 상기 자기장이 상기 보상 루프(656)를 수직하게 통과할 수 있다.

상기 보상 루프(656)는 여기서 복수의 내포된 루프들(nested loops)을 포함하도록 도시된다. 특히, 상기 보상 루프(656)가 도 1 및 도 2 내지 도 2a에 도시한 플럭스 유도기의 영향 아래에 있지 않을 때, 상기 보상 루프(656)는 상기 회로 루프(234)(도 5)에 의해 경험할 수 있는 것에 비해 보다 작은 자기장을 겪게 된다. 이에 따라, 도 6a의 전이 신호를 보상하고 감소시키거나 제거하기 위하여, 상기 보상 루프(656)가 도시된 바와 같은 다중 루프들을 갖거나 도 5의 회로 루프(234) 보다 큰 면적을 가지도록 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

이제 도 9 내지 도 9b 및 도 10과 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 가지는 것으로 도시한 도 10a를 참조하면, 자기장 센서(700)는 회로 기판(701)에 전기적으로 연결되는 도 10의 집적화 자기장 센서(650)를 포함한다. 상기 집적화 자기장 센서(650)는 도 9, 도 9a 및 도 9b의 해당 자기장 센서들(500, 550, 600)과 같지만, 어떠한 보상 루프도 없다. 그러나, 상기 집적화 자기장 센서(650)가 도 5의 회로 루프(234)를 포함하는 점은 이해할 수 있을 것이다.

상기 자기장 센서(700)(즉, 상기 집적화 자기장 센서(650))는 베이스 플레이트(670)를 갖는 리드 프레임(672), 상기 베이스 플레이트(670)에 연결되는 접지 핀(668), 그리고 신호 출력 핀(666)을 포함한다. 상기 자기장 센서(700)는 또한 상기 베이스 플레이트(670) 상에 배치되는 도 9 내지 도 9b의 회로 다이(508)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 기판(509)을 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 기판(509) 상에 배치되며, 자기장(예를 들면, 도체(704) 내를 흐르는 전류(706)에 의해 생성되는 자기장)에 반응하여 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 자기장 센싱 요소(503)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 기판(509) 상에 배치되는 출력 회로(510)를 구비한다. 상기 출력 회로(510)는 회로 접지 노드(512) 및 회로 출력 노드(514)를 포함한다. 상기 출력 회로(510)는 상기 자기장 신호에 반응하여 상기 회로 출력 노드(514)에서 출력 신호를 발생시키도록 구성된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 접지 회로 트레이스(520)를 포함한다. 상기 접지 회로 트레이스(520)의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드(512)에 연결된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 접지 회로 트레이스(520)의 제2 단부에 연결되는 접지 본딩 패드(516)를 포함한다. 상기 회로 다이(508)는 또한 제1 및 제2 단부들을 갖는 출력 신호 회로 트레이스(522)를 포함한다. 상기 출력 신호 회로 트레이스(522)의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드(514)에 연결된다. 상기 회로 다이(508)는 또한 상기 출력 신호 회로 트레이스(522)의 제2 단부에 연결되는 출력 신호 본딩 패드(518)를 포함한다. 상기 자기장 센서(700)는 회로 루프(234)(도 5)를 더 포함한다. 상기 회로 루프(234)는 상기 접지 핀(668)과 상기 신호 출력 핀(666) 사이의 도전 경로를 구비한다. 상기 회로 루프(234)는 회로 루프 내부 면적을 가진다. 상기 자기장 센서(700)는 상기 회로 출력 노드(514)에 연결되는 보상 신호 출력 노드(667)를 더 포함한다. 상기 자기장 센서(700)는 도전성 구조물을 더 포함하며, 이는 상기 회로 루프(234)와 직렬 배열로 연결되는 보상 루프(702)를 포함한다. 상기 보상 루프(702)는 보상 루프 내부 면적을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프(234)의 내부 면적에 연관되어 선택된다. 또한, 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프(234)를 가로지르는 경로(예를 들면, 화살표(710) 참조)는 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향에 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가진다. 상기 보상 루프 내부 면적과 상기 보상 루프 회전 방향은 상기 자기장의 플럭스의 빠른 변화를 경험하는 상기 회로 루프(234)로부터 야기되는 상기 보상 신호 출력 노드(667)에서 출력 신호의 오버슈트 또는 언더슈트의 감소를 야기하도록 선택된다.

도 10a의 실시예에 있어서, 상기 보상 루프(702)는 루프 종단 노드(708)와 접지 노드(512) 사이, 즉, 상기 회로 루프(234)의 접지측 상에 연결된다. 상기 루프 종단 노드는 기준 전압, 예를 들면, 접지에 연결될 수 있다.

상기 보상 루프(702)는 하나 또는 그 이상의 상기 회로 기판(701)의 층들 내에 상기 회로 기판(701) 상의 도전 트레이스에 의해 형성된다. 상기 본드 와이어(664)는 상기 신호 출력 본딩 패드(518)를 상기 신호 출력 핀(666)에 연결하며, 상기 본드 와이어(660)는 상기 접지 본딩 패드(516)를 상기 베이스 플레이트(670)에 연결한다.

상기 회로 기판(674)은 또한 상기 전류(706)를 운송하는 전류 운송 도전 트레이스로서 상기 도체(704)를 포함할 수 있으며, 상기 자기장은 상기 전류(706)에 반응하여 발생된다. 상기 보상 루프(702)는 상기 도체(704)에 근접하여 배치된다.

상기 보상 루프(702)는 여기서 복수의 내포된 루프들을 포함하도록 도시된다. 특히, 상기 보상 루프(702)가 도 1 및 도 2 내지 도 2a에 나타낸 플럭스 유도기의 영향 아래에 있지 않을 때, 상기 보상 루프(702)는 회로 루프(234)(도 5)에 의해 겪을 수 있는 것 보다 작은 자기장을 경험하게 된다. 이에 따라, 도 6a의 전이 신호를 보상하고 감소시키거나 소거하기 위하여, 도시된 바와 같이 다중 루프들을 갖거나 도 5의 상기 회로 루프(234) 보다 큰 면적을 갖는 보상 루프(702)를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

상술한 도 9와 도 9a를 비교하면, 상기 리드 프레임의 베이스 플레이트를 간섭하지 않는 리드 프레임의 일부로서 형성되는 보상 루프를 제공하는 것이 어려울 수 있다는 점은 명백하다. 도 11 및 도 11a는 상기 베이스 플레이트를 회피하는 보상 루프를 위한 다른 방식을 나타낸다.

이제 도 11을 참조하면, 자기장 센서(800)는 베이스 플레이트(830)를 갖는 리드 프레임(830), 접지 핀(828) 그리고 신호 출력 핀(826)을 포함한다. 상기 리드 프레임(830)은 또한 일측 단부에서 블라인드 핀(816)에 연결되고 타측 단부에서 다른 블라인드 핀(824)에 연결되는 보상 루프(820)를 포함한다. 전이 영역들(818, 822)(또는 밴드들)은 상기 보상 루프를 상기 베이스 플레이트(832) 아래의 레벨이 되도록 누를 수 있다. 비록 이와 같이 도시되지는 않았지만, 이러한 누름은 상기 베이스 플레이트(832) 아래로 상기 보상 루프(820)가 지나가도록 하는 데 사용될 수 있다.

접지 본딩 패드(812)는 본드 와이어(850)로 상기 베이스 플레이트(832)에 연결된다. 신호 출력 본딩 패드(814)는 본드 와이어(834)로 상기 블라인드 핀(816)에 연결된다.

상기 블라인드 패드(824)는 와이어 본드(838)로 회로 다이(802) 상의 본딩 패드(804)에 연결된다. 상기 본딩 패드(804)는 상기 블라인드 패드(806)까지 상기 회로 다이(802)의 대향 측부까지 회로 트레이스(808)에 연결된다. 본드 와이어(834)는 상기 본딩 패드(806)를 상기 신호 출력 핀(826) 및 보상 노드(844)에 연결한다.

상기 보상 루프(820)는 회로 루프(234)(도 5)의 단일측 상에 연결되는 것으로 도시된다. 그러나, 유사한 보상 루프가 상기 회로 루프(234)의 접지측 상에 연결될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이제 도 11과 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 가지는 것으로 도시한 도 11a를 참조하면, 보상 루프(830)는 전이 영역들(818, 822)을 거쳐 베이스 플레이트(832) 보다 다른 평면에 있는 것으로 도시된다. 제1 몰딩된 몸체(840)는 상기 보상 루프와 상기 베이스 플레이트를 지지하도록 먼저 형성될 수 있다. 제2 몰딩된 몸체(842) 상기 제1 몰딩된 몸체(840)와 기판(802)을 둘러싸도록 제2 몰딩 단계에서 형성될 수 있다.

이제 도 12를 참조하면, 다른 자기장 센서(850)는 베이스 플레이트(874)를 갖는 리드 프레임(872), 신호 출력 핀(868), 그리고 상기 베이스 플레이트(874)에 연결되는 접지 핀(870)을 포함할 수 있다. 작은 회로 기판(858)이 상기 베이스 플레이트(874) 상에 배치될 수 있다. 상기 회로 기판(858)은 상기 회로 기판(858) 상에 도전 트레이스로서 형성되는 보상 루프(860)를 포함할 수 있다. 회로 다이(852)는 상기 회로 기판(858) 상에 배치될 수 있다. 상기 회로 다이(852)는 접지 본딩 패드(854)와 신호 출력 본딩 패드(856)를 포함할 수 있다. 상기 신호 출력 본딩 패드(856)는 본드 와이어(861)로 상기 보상 루프(860)의 일측 단부에 연결될 수 있다. 상기 보상 루프(860)의 타측 단부는 본드 와이어(866)로 보상 신호 출력 노드(880)에서 상기 신호 출력 핀(868)에 연결된 수 있다. 본드 와이어(876)는 상기 접지 본딩 패드(854)를 상기 베이스 플레이트(874)에 연결할 수 있다.

상기 보상 루프(860)는 회로 루프(234)(도 5)의 출력 신호측 상에 연결되는 것으로 도시된다. 그러나, 상기 회로 루프(234)의 접지측 상에 연결될 수 있는 점을 이해할 수 있을 것이다.

이제 도 12와 동일한 요소들은 동일한 참조 부호들을 가지는 것으로 도시한 도 12a를 참조하면, 상기 자기장 센서(850)는 하나의 몰딩된 몸체(851)를 포함할 수 있다.

이제 도 13을 참조하면, 신호 출력 핀에 대한 및 접지 핀에 대한 다양한 회로 커플링들(circuit couplings)이 와이어 본드들로 구성되는 이전의 핑거들로 도시되는 반면, 다른 실시예들에 있어서, 상술한 자기장 센서들의 임의의 하나의 리드 프레임(926)의 신호 출력 핀(920)에 대한 및 접지 핀(924)에 대한 하나 또는 그 이상의 회로 커플링들이 대신에 각각의 납땜 특징 부분들(906, 914)과 관통 비아들(904, 912)을 통해 기판(900) 상의 본딩 패드들(902, 910)에 각기 연결되는 솔더 볼들(908, 916)로 구성되는 직접 결합들이 될 수 있다.

도시된 배열에 있어서, 상기 기판(900)의 활성측은 상향으로 배치되어 출력 증폭기(901)가 리드 프레임(926)으로부터 벗어나는 상기 기판(900)의 일측 상에 배치된다.

솔더 볼들(908, 916)이 도시되지만, 직접 연결은 상기 특징 부분들(906, 914)과 상기 리드 프레임 핀들 사이에 연결되는 솔더 볼, 구리 필라, 금 범프, 공융 및 고연 솔더 범프, 무연 솔더 범프, 금 스터드 범프, 폴리머 도전성 범프, 이방성 도전 페이스트, 또는 도전성 필름 중에서 선택되는 하나가 될 수 있다.

이제 도 13a를 참조하면, 직접 결합들이 대신에 이른바 "플립-칩(flip-chip)" 배열로 각기 배치되는 기판(950)과 리드 프레임(970)(예를 들면, 핀들(964, 968)에 대해) 사이에 만들어 질 수 있으므로, 상기 기판(950)의 활성 표면은 하향으로 배치되어, 출력 증폭기(952)가 상기 리드 프레임(970)을 향하는 상기 기판(950)의 일측 상에 배치된다. 상기 직접 결합들은 본딩 패드들(954, 958)과 리드 프레임 핀들(964, 968) 사이에 각기 연결되는 솔더 볼들(956, 960)로 구성될 수 있다.

솔더 볼들(956, 960)이 도시되지만, 직접 연결은 상기 본딩 패드들(954, 958)과 상기 리드 프레임 핀들 사이에 연결되는 솔더 볼, 구리 필라, 금 범프, 공융 및 고연 솔더 범프, 무연 솔더 범프, 금 스터드 범프, 폴리머 도전성 범프, 이방성 도전 페이스트, 또는 도전성 필름 중에서 선택되는 하나가 될 수 있다.

상술한 실시예들에서 보상 루프들이 일반적으로 도 5의 상기 회로 루프(234)의 신호측 또는 접지측 상에 배치되는 것으로 도시되지만, 다른 실시예들에 있어서, 상기 보상 루프는 상기 회로 루프(234)(예를 들면, 도 4c 참조)의 다른 중간 영역들에 직렬 배열들로 위치할 수 있다.

여기서 언급된 모든 참조 문헌들은 개시 사항들이 본 명세서에 참조로 포함된다.

본 발명의 범주에 속하는 다양한 개념들, 구조들 및 기술들을 예시하는 바림직한 실시예들을 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 개념들, 구조들 및 기술들이 통합하는 다른 실시예들도 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이에 따라, 본 발명의 범위가 상술한 실시예들에 의해 제한되는 것은 아니며, 다음 특허 청구 범위의 범주에 의해서만 한정될 수 있는 점을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

자기장 센서에 있어서,
베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트에 연결되는 접지 핀 및 신호 출력 핀을 구비하는 리드 프레임;
상기 베이스 플레이트 상에 배치되는 회로 다이를 포함하며, 상기 회로 다이는,
기판;
상기 기판 상에 배치되고 자기장에 반응하여 자기장 신호를 발생시키도록 구성되는 자기장 센싱 요소;
상기 기판 상에 배치되는 출력 회로를 구비하고, 상기 출력 회로는 회로 접지 노드와 회로 출력 노드를 구비하며, 상기 출력 회로는 상기 자기장 신호에 반응하여 상기 회로 출력 노드에서 출력 신호를 발생시키도록 구성되고;
제1 및 제2 단부들을 갖는 접지 회로 트레이스를 구비하며, 상기 접지 회로 트레이스의 제1 단부는 상기 회로 접지 노드에 연결되고;
상기 접지 회로 트레이스의 제2 단부에 연결되는 접지 본딩 패드를 구비하며;
제1 및 제2 단부를 갖는 출력 신호 회로 트레이스를 구비하고, 상기 출력 신호 트레이스의 제1 단부는 상기 회로 출력 노드에 연결되며;
상기 출력 신호 회로 트레이스의 제2 단부에 연결되는 출력 신호 본딩 패드를 구비하고,
상기 자기장 센서는,
상기 접지 핀과 상기 신호 출력 핀 사이의 도전 경로를 구비하는 회로 루프를 포함하며, 상기 회로 루프는 회로 루프 내부 면적을 가지고;
상기 회로 출력 노드에 연결되는 보상 신호 출력 노드를 구비하며,
도전성 구조물을 더 포함하며, 상기 도전성 구조물은,
상기 회로 루프에 직렬 배열로 연결되는 보상 루프를 구비하고, 상기 보상 루프는 보상 루프 내부 면적을 가지며, 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프 내부 면적과 연관되어 선택되고, 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프를 가로지르는 경로는 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향에 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가지며, 상기 보상 루프 내부 면적과 상기 보상 루프 회전 방향은 상기 자기장의 플럭스 내의 빠른 변화를 겪는 상기 회로 루프로부터 야기되는 상기 보상 신호 출력 노드에서의 출력 신호의 오버슈트 또는 언더슈트의 감소를 가져오도록 선택되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 보상 루프가 상기 회로 출력 노드와 상기 보상 신호 출력 노드 사이에 연결되거나, 상기 보상 루프가 루프 종단 노드와 상기 회로 접지 노드 사이에 연결되며, 상기 루프 종단 노드는 접지 또는 기준 전압에 연결되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프의 내부 면적과 동일하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 보상 루프는 하나 또는 그 이상의 상기 회로 다이의 금속층들 내에 형성되는 도전 트레이스를 포함하며, 상기 보상 신호 출력 노드는 상기 신호 출력 핀에 대응되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 4 항에 있어서, 상기 도전성 구조물은 상기 출력 신호 본딩 패드와 상기 신호 출력 핀 사이에 연결되는 와이어 본드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 4 항에 있어서, 상기 도전성 구조물은 상기 출력 신호 본딩 패드와 상기 신호 출력 핀 사이에 연결되는 솔더 볼, 구리 필라, 금 범프, 공융 및 고연 솔더 범프, 무연 솔더 범프, 금 스터드 범프, 폴리머 도전성 범프, 이방성 도전 페이스트 또는 도전성 필름 중에서 선택되는 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 보상 루프는 상기 리드 프레임의 일부로부터 형성되며, 상기 보상 신호 출력 노드는 상기 신호 출력 핀에 대응되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 7 항에 있어서, 상기 도전성 구조물은 상기 출력 신호 본딩 패드와 상기 리드 프레임 사이에 연결되는 와이어 본드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 7 항에 있어서, 상기 도전성 구조물은 상기 출력 신호 본딩 패드와 상기 리드 프레임 사이에 연결되는 솔더 볼, 금 범프, 공융 및 고연 솔더 범프, 무연 솔더 범프, 금 스터드 범프, 폴리머 도전성 범프, 이방성 도전 페이스트 또는 도전성 필름 중에서 선택되는 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 회로 기판을 더 포함하며, 상기 보상 루프는 상기 회로 기판 상에 형성되는 도전 트레이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 10 항에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 회로 기판의 주요 표면이 상기 회로 다이의 주요 표면에 근접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 10 항에 있어서, 상기 회로 기판은 전류를 운반하도록 구성되는 전류 운송 도체 트레이스를 포함하며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 발생되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 회로 루프는,
상기 접지 핀과 상기 회로 접지 노드 사이의 제1 도전 경로;
상기 회로 접지 노드와 상기 회로 출력 노드 사이의 제2 도전 경로; 및
상기 회로 출력 노드와 상기 신호 출력 핀 사이의 제3 도전 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 회로 다이에 근접하여 배치되는 플럭스 유도기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 14 항에 있어서, 상기 플럭스 유도기는 상기 회로 다이가 배치되는 노치를 갖는 도넛 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 15 항에 있어서, 상기 도넛 형상은 전류를 운반하는 전류 운송 도체를 수용하도록 선택되는 내부 직경을 가지며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 발생되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 1 항에 있어서, 전류를 운반하도록 구성되는 전류 운송 도체를 더 포함하며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 발생되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 17 항에 있어서, 상기 회로 다이에 근접하고, 상기 전류 운송 도체에 근접하도록 배치되는 플럭스 유도기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 17 항에 있어서, 2개의 레그들 및 상기 2개의 레그들을 연결하는 단부 영역을 구비하는 U자 형상의 플럭스 유도기를 더 포함하며, 상기 회로 다이와 상기 전류 운송 도체는 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 2개의 레그들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
제 19 항에 있어서, 상기 회로 다이를 둘러싸는 몰딩된 패키지를 더 포함하고, 상기 전류 운송 도체는 제1 및 제2 주요 표면들과 상기 제1 및 제2 주요 표면들 사이의 에지들에서 제1 및 제2 대향하는 연결 표면들을 구비하며, 상기 전류 운송 도체는 상기 제1 연결 표면 내의 제1 노치와 상기 제2 연결 표면 내의 제2 노치를 구비하고, 상기 몰딩된 패키지는 상기 전류 운송 도체에 대해 상기 회로 다이의 상대적인 배열을 제공하는 상기 제1 노치 내의 끼워 맞춤 배열 내에 배치되고, 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 단부 영역은 상기 전류 운송 도체에 대한 및 상기 회로 다이에 대한 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 상대적인 배열을 제공하는 끼워 맞춤 배열 내의 상기 제2 노치 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 자기장 센서.
자기장에 반응하여 자기장 센서 내의 출력 신호를 보상하는 방법에 있어서, 상기 자기장 센서는 접지 핀과 신호 출력 핀을 갖는 리드 프레임을 구비하고, 상기 자기장 센서는 또한 상기 리드 프레임 상에 배치되고 자기장 센싱 요소와 상기 자기장 센싱 요소에 연결되는 출력 회로를 포함하는 회로 다이를 구비하며, 상기 출력 회로는 회로 접지 노드와 회로 출력 노드를 구비하고, 상기 방법은,
상기 접지 핀과 상기 신호 출력 핀 사이의 도전 경로를 구비하는 상기 자기장 센서 내의 회로 루프 내부 면적을 가지는 회로 루프를 확인하는 단계;
상기 회로 출력 노드에 연결되는 보상 신호 출력 노드를 제공하는 단계; 및
도전성 구조물을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 도전성 구조물을 제공하는 단계는,
상기 회로 루프에 직렬 배열로 연결되는 보상 루프를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 보상 루프는 보상 루프 내부 면적을 가지며, 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프의 내부 면적과 연관되어 선택되고, 상기 직렬 배열의 제1 단부로부터 상기 직렬 배열의 제2 단부까지의 방향으로 상기 회로 루프를 가로지르는 경로가 동일한 경로를 따라 상기 보상 루프를 가로지르는 보상 루프 회전 방향에 대향하는 회로 루프 회전 방향을 가지며, 상기 보상 루프 내부 면적과 상기 보상 루프 회전 방향이 상기 자기장의 플럭스 내의 빠른 변화를 겪는 상기 회로 루프로부터 야기되는 상기 보상 신호 출력 노드에서의 출력 신호의 오버슈트 또는 언더슈트의 감소를 가져오도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 보상 루프를 제공하는 단계는 상기 회로 출력 노드와 상기 보상 신호 출력 노드 사이에 연결되는 상기 보상 루프를 제공하는 단계, 또는 루프 종단 노드와 상기 회로 접지 노드 사이에 연결되는 상기 보상 루프를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 루프 종단 노드는 접지 또는 기준 전압에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 보상 루프 내부 면적은 상기 회로 루프의 내부 면적과 동일하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 보상 루프는 하나 또는 그 이상의 상기 회로 다이의 금속층들 내에 형성되는 도전 트레이스를 포함하며, 상기 보상 신호 출력 노드는 상기 신호 출력 핀에 대응되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 보상 루프는 상기 리드 프레임의 일부로 구성되며, 상기 보상 신호 출력 노드는 상기 신호 출력 핀에 대응되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 보상 루프는 회로 기판 상에 형성되는 도전 트레이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 회로 기판은 상기 회로 기판의 주요 표면이 상기 회로 다이의 주요 표면에 근접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 회로 기판은 전류를 운반하도록 구성되는 전류 운송 도전 트레이스를 포함하며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 회로 루프는,
상기 접지 핀과 상기 회로 접지 노드 사이의 제1 도전 경로;
상기 회로 접지 노드와 상기 회로 출력 노드 사이의 제2 도전 경로; 및
상기 회로 출력 노드와 상기 신호 출력 핀 사이의 제3 도전 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 상기 회로 다이에 근접하는 플럭스 유도기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 30 항에 있어서, 상기 플럭스 유도기는 상기 회로 다이가 배치되는 노치를 갖는 도넛 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 31 항에 있어서, 상기 도넛 형상은 전류를 운반하도록 구성되는 전류 운송 도체를 수용하도록 선택되는 내부 직경을 가지며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 21 항에 있어서, 전류를 운반하도록 구성되는 전류 운송 도체를 상기 회로 다이에 근접하여 위치시키는 단계를 더 포함하며, 상기 자기장은 상기 전류에 반응하여 발생되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 33 항에 있어서, 상기 회로 다이에 근접하고 상기 전류 운송 도체에 근접하여 플럭스 유도기를 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 33 항에 있어서, 상기 회로 다이에 근접하여 U자 형상의 플럭스 유도기를 위치시키는 단계를 더 포함하고, 상기 U자 형상의 플럭스 유도기는 2개의 레그들과 상기 2개의 레그들을 연결하는 단부 영역을 포함하며, 상기 전류 운송 도체는 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 2개의 레그들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 35 항에 있어서, 상기 회로 다이를 둘러싸는 몰딩된 패키지를 제공하는 단계를 더 포함하고, 상기 전류 운송 도체는 제1 및 제2 주요 표면들과 상기 제1 및 제2 주요 표면들 사이의 에지들에서 제1 및 제2 대향하는 연결 표면들을 구비하며, 상기 전류 운송 도체는 상기 제1 연결 표면 내의 제1 노치와 상기 제2 연결 표면 내의 제2 노치를 구비하고, 상기 몰딩된 패키지는 상기 전류 운송 도체에 대한 상기 회로 다이의 상대적인 정렬을 제공하는 상기 제1 노치 내의 끼워 맞춤 정렬(close fit arrangement) 내에 배치되며, 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 단부 영역은 상기 전류 운송 도체 및 상기 회로 다이에 대한 상기 U자 형상의 플럭스 유도기의 상대적인 정렬을 제공하는 끼워 맞춤 정렬 내의 상기 제2 노치 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.