集成的电流传感器系统以及用于制造集成的电流传感器系统的方法技术方案

集成的电流传感器系统包括印刷电路板(CB)，该印刷电路板(CB)具有带有传感器接口(SI)的磁场传感器(MS)。印刷电路板(CB)具有第一侧，第一电流导体以与印刷电路板隔离的方式布置在该第一侧，其中第一电流导体的一部分的纵向边缘临近传感器(MS)的敏感区域。印刷电路板(CB)具有第二侧，第二电流导体(CC2)以与印刷电路板(CB)隔离的方式布置在该第二侧，其中第二电流导体(CC2)的一部分的纵向边缘被布置成临近敏感区域。第一电流导体和第二电流导体(CC1，CC2)借助于至少一个导电通孔(PV)电连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及集成的电流传感器系统，具体地用于电流隔离(galvanic isolation)的电流感测，以及涉及用于制造这样的电流传感器系统的方法。
技术介绍
电流传感器用于各种应用，例如电流限制、过流保护或者简单地用于监测电流的强度。针对这样的应用，像霍尔传感器的磁场传感器被广泛使用。这样的磁场传感器感测由流经电流导体的电流所生成的磁场，并且提供与电流的强度成比例的测量信号。由于磁场强度随着磁场传感器和电流导体之间的距离增加而减小，所以试图将磁场传感器带到携带要测量的电流的导体附近以具有足够强的磁场。在各种实现方式中，传感器封装的引线框被用作电流导体。然而，在材料方面和在制造工艺方面，这样的实现方式导致高成本。此外，由于感应效应，导致这样的电流传感器实现方式的灵敏度受到限制。
技术实现思路
目标在于提供针对集成的电流传感器系统的改进的概念，该改进的概念实现改进的灵敏度以及减小的制造工作。利用独立权利要求的主题实现这个目标。在从属权利要求中限定了改进的概念的实现和开发。改进的概念基于下述理念：用于生成要被集成的电流传感器系统的磁场传感器所感测的磁场的电流导体不仅置于敏感区域的一侧(例如上述敏感区域上方)，而且还置于另一侧、因而在磁场传感器下方。因此，由电流导体生成的磁场高于由单侧解决方案生成的磁场，因而增大了磁场传感器的所产生的信号。这实现了整个系统的更高灵敏度。为了实现双侧实现
方式，磁场传感器以及优选地还有相应的传感器接口被置于印刷电路板PCB上，优选地嵌入印刷电路板中。两个电流导体置于印刷电路板的两侧，并且借助于穿过印刷电路板的导电通孔连接。所产生的电流导体和印刷电路板的结构可以具有与标准的、表面安装的集成电路封装相同的形状因数。可焊接的引线可以集成于该结构中。用于电流导体的各个端子与用于传感器接口的端子电流隔离。磁场传感器可以被实现为霍尔传感器。根据改进的概念的实施例，集成的电流传感器系统包括具有磁场传感器并具有耦接至传感器的传感器接口的印刷电路板。该印刷电路板具有限定第一侧的第一主表面、以及与第一主表面相对并限定第二侧的第二主表面。第一电流导体以与印刷电路板隔离的方式在第一侧布置于与印刷电路板平行的平面中，并且连接至第一电流端子。第一电流导体的一部分的纵向边缘被布置成临近传感器的敏感区域。以类似的方式，第二电流导体以与印刷电路板隔离的方式在第二侧布置于与印刷电路板平行的平面上，并且连接至第二电流端子。第二电流导体的一部分的纵向边缘也被布置成临近传感器的敏感区域。第一电流导体和第二电流导体借助于穿过印刷电路板的至少一个导电通孔电连接，以使得在第一电流端子和第二电流端子之间形成电流路径。例如，通过第一电流端子和第二电流端子向电流传感器系统提供要测量的电流。所述至少一个导电通孔可以实现为穿过印刷电路板的镀通孔PTH。可以利用用于操作和评估磁场传感器的传感器接口以及利用集成于单个半导体片(例如由硅制造)上的磁场传感器来实现改进的概念。在其他实现方式中，为传感器接口和磁场传感器设置两个单独的片，传感器接口和磁场传感器可以分别地置于印刷电路板上。在各种实现方式中，磁场传感器可以实现为一个或更多个霍尔传感器。在优选的实现方式中，磁场传感器实现为以砷化镓技术制造于单个片上的霍尔传感器元件，其中传感器接口可以在单个硅片上实现。在优选的实现方式中，电流导体以平坦方式形成，厚度仅为几百毫米、平坦部分基本上与印刷电路板平行。因此，可以针对电流传感器系统实现低的总封装高度。在优选的实现方式中，第一电流导体、至少一个导电通孔和第二电流导体形成具有至少一个绕组的线圈。也就是说，从磁场传感器的有源区的上方来看，整个电流路径自身交叉。例如，假设磁场传感器的有源区具有矩形形状，可以形成第一电流导
体和/或第二电流导体以使得电流导体的纵向边缘临近有源区的四边中的三边。像线圈的结构允许增加临近有源区的纵向部分的长度，以使得在有源区中电流导体所生成的磁场的强度增加。因此，通过电流环可以实现更高的场强。更一般来说，在各种实现方式中，第一电流导体和/或第二电流导体的一部分的纵向边缘以弯曲的方式至少部分地围绕传感器的敏感区域延伸。优选地，磁场传感器可以主要地对与印刷电路板或布置有第一电流导体和第二电流导体的一部分的平面相垂直的磁场敏感。第一电流导体和第二电流导体各自可以由分别堆叠于印刷电路板的第一侧、第二侧的金属箔(例如铜箔)形成。箔可以实现堆叠于印刷电路板的每一侧的相应金属层。优选地，在印刷电路板和金属层(即相应的电流导体)之间的印刷电路板的每一侧堆叠预浸渍的复合纤维层。这样的中间层可以确保第一电流导体与第二电流导体之间和/或电流导体与印刷电路板的电组件之间的预定距离以实现期望的击穿电压。金属箔的厚度可以在100μm和300μm之间，特别地在200μm附近。在优选实施例中，传感器嵌入印刷电路板中，或者传感器和传感器接口分别嵌入印刷电路板中，以使得实现针对第一主表面和第二主表面的电隔离。可以通过标准的半加成嵌入处理实现这样的嵌入。在一些实施例中，在印刷电路板内集成抗电磁干扰EMT的屏蔽层。例如，可以实现双侧EMT屏蔽。在一些实现方式中，传感器接口包括专用集成电路ASIC。可以在系统中设置连接至传感器接口的接口端子。这样的接口端子和/或第一电流端子和第二电流端子可以分别通过在系统单一化(singularize)时使镀通孔被贯穿来形成。例如，在制造期间，可以在印刷电路板的未来边缘处设置相应的镀通孔，其在最终制造步骤中的一个步骤中被穿透。根据改进的概念的、用于制造集成的电流传感器系统的方法包括设置磁场传感器以及要耦接至传感器的传感器接口。传感器和传感器接口被布线。在布线步骤时或布线步骤之后，传感器嵌入印刷电路板中，或者传感器和传感器接口分别地嵌入印刷电路板中。优选地通过嵌入处理来实现针对印刷电路板的第一主表面以及印刷电路板的与第一主表面相对的第二主表面的电隔离。第一金属箔，例如铜箔，堆叠到由第一主表面限定的印
刷电路板的第一侧。第二金属箔，优选地为与第一金属箔相同的材料，堆叠到由第二主表面限定的印刷电路板的第二侧。在减去处理中，第一电流导体由第一金属箔形成，其中特别地执行该形成，以使得第一电流导体的一部分的纵向边缘被布置成临近传感器的敏感区域。此外，还是在减去处理中，第二电流导体由第二金属箔形成。在这样的情况下，也特别地执行该形成，以使得第二电流导体的一部分的纵向边缘被布置成临近传感器的敏感区域。制造穿过印刷电路板的至少一个导电通孔，其例如实现为PTH。借助于至少一个导电通孔在第一电流导体和第二电流导体之间建立电连接。在优选的实现方式中，在分别堆叠第一金属箔和第二金属箔之前，将预浸渍的复合纤维层分别堆叠到印刷电路板的第一侧和印刷电路板的第二侧。例如，这样的中间的复合纤维层可以直接地堆叠于嵌入的印刷电路板的每一侧，并且相应的金属箔层直接地堆叠到相应的中间层上。利用根据改进的概念的制造方法的实施例，例如由于PCB技术的高介电强度，导致可以实现高电压处的低的总封装高度。根据改进的概念的方法还可以包括：制造连接至第一电流导体的第一电流端子以及制造连接至第二电流导体的第二电流端子，以使得在第一电流端子和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成的电流传感器系统，包括:‑具有磁场传感器(MS)并具有耦接至所述传感器(MS)的传感器接口(SI)的印刷电路板(CB)，所述印刷电路板(CB)具有限定第一侧的第一主表面(M1)、以及与所述第一主表面(M1)相对并限定第二侧的第二主表面(M2)；‑第一电流导体(CC1)，所述第一电流导体(CC1)以与所述印刷电路板(CB)隔离的方式在所述第一侧被布置于与所述印刷电路板(CB)平行的平面中、并且连接至第一电流端子(CT1)，其中所述第一电流导体(CC1)的一部分的纵向边缘被布置成临近所述传感器(MS)的敏感区域；以及‑第二电流导体(CC2)，所述第二电流导体(CC2)以与所述印刷电路板(CB)隔离的方式在所述第二侧被布置于与所述印刷电路板(CB)平行的平面中、并且连接至第二电流端子(CT2)，其中所述第二电流导体(CC2)的一部分的纵向边缘被布置成临近所述传感器(MS)的所述敏感区域；‑其中，所述第一电流导体(CC1)和所述第二电流导体(CC2)借助于穿过所述印刷电路板(CB)的至少一个导电通孔(PV)电连接，以使得在所述第一电流端子(CT1)和所述第二电流端子(CT2)之间形成电流路径。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.05 EP 14154008.81.一种集成的电流传感器系统，包括:-具有磁场传感器(MS)并具有耦接至所述传感器(MS)的传感器接口(SI)的印刷电路板(CB)，所述印刷电路板(CB)具有限定第一侧的第一主表面(M1)、以及与所述第一主表面(M1)相对并限定第二侧的第二主表面(M2)；-第一电流导体(CC1)，所述第一电流导体(CC1)以与所述印刷电路板(CB)隔离的方式在所述第一侧被布置于与所述印刷电路板(CB)平行的平面中、并且连接至第一电流端子(CT1)，其中所述第一电流导体(CC1)的一部分的纵向边缘被布置成临近所述传感器(MS)的敏感区域；以及-第二电流导体(CC2)，所述第二电流导体(CC2)以与所述印刷电路板(CB)隔离的方式在所述第二侧被布置于与所述印刷电路板(CB)平行的平面中、并且连接至第二电流端子(CT2)，其中所述第二电流导体(CC2)的一部分的纵向边缘被布置成临近所述传感器(MS)的所述敏感区域；-其中，所述第一电流导体(CC1)和所述第二电流导体(CC2)借助于穿过所述印刷电路板(CB)的至少一个导电通孔(PV)电连接，以使得在所述第一电流端子(CT1)和所述第二电流端子(CT2)之间形成电流路径。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电流导体(CC1)、所述至少一个导电通孔(PV)和所述第二电流导体(CC2)形成具有至少一个绕组的线圈。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述第一电流导体(CC1)和/或所述第二电流导体(CC2)的所述部分的所述纵向边缘以弯曲的方式至少部分地围绕所述传感器(MS)的所述敏感区域延伸。4.根据权利要求1至3中的一项所述的系统，其中，利用至少一个霍尔传感器来实现所述磁场传感器(MS)。5.根据权利要求1至4中的一项所述的系统，其中，所述磁场传感器(MS)具有针对与所述印刷电路板(CB)垂直的磁场的主灵敏度。6.根据权利要求1至5中的一项所述的系统，其中，利用具有针对与所述印刷电路板(CB)垂直的磁场的主灵敏度的至少一个霍尔传感器来实现所述磁场传感器(MS)。7.根据权利要求1至6中的一项所述的系统，其中，所述第一电流导体(CC1)和所述第二电流导体(CC2)各自由金属箔、特别地是铜箔来形成，所述金属箔分别堆叠于所述印刷电路板(CB)的所述第一侧和所述第二侧，并且厚度在100μm和300μm之间、特别地在200μm附近。8.根据权利要求1至7中的一项所述的系统，其中，所述传感器(MS)嵌入所述印刷电路板(CB)中或者所述传感器(MS)和所述传感器接口(SI)分别嵌入所述印刷电路板(CB)中，以使得实现针对所述第一主表面(M1)以及所述第二主表面(M2)的电隔离。9.根据权利要求1至8中的一项所述的系统，其中，在所述印刷电路板(CB)内集成抗电磁干扰EMI的屏蔽层。10.根据权利要求1至9中的一项所述的系统，其中，所述传感器接口(SI)包括专用集成电路ASIC。11.根据权利要求1至10中的一项所述的系统，还包括：连接至所述传感器接口(SI)的接口端子。12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德·埃奇迈尔，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT