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KR20240161089A - Packaged current sensor integrated circuit - Google Patents

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Publication number
KR20240161089A
KR20240161089A KR1020247026064A KR20247026064A KR20240161089A KR 20240161089 A KR20240161089 A KR 20240161089A KR 1020247026064 A KR1020247026064 A KR 1020247026064A KR 20247026064 A KR20247026064 A KR 20247026064A KR 20240161089 A KR20240161089 A KR 20240161089A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
integrated circuit
current
sensor integrated
current sensor
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020247026064A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
브래들리 보덴
리시케쉬 니캄
로버트 에이. 브리아노
Original Assignee
알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US17/654,254 external-priority patent/US11768229B2/en
Application filed by 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨 filed Critical 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨
Publication of KR20240161089A publication Critical patent/KR20240161089A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

패키징된 전류 센서 집적 회로(300)는 입력부(332)와 출력부(334)를 가지며, 1차 도체(330)에 인접한 반도체 다이(308)에 의해 지지되는 자기 감지 소자(309a, 309b)에 의해 측정될 전류를 전달하도록 구성된 1차 도체(330)를 포함한다. 1차 전류 경로는 기계적 잠금 기능부(355a, 355b)를 포함한다. 패키지의 성형 본체의 두께를 줄여 진동 내성을 향상시킨다.A packaged current sensor integrated circuit (300) has an input portion (332) and an output portion (334), and includes a primary conductor (330) configured to transmit a current to be measured by a magnetic sensing element (309a, 309b) supported by a semiconductor die (308) adjacent to the primary conductor (330). The primary current path includes a mechanical locking function (355a, 355b). The thickness of the molded body of the package is reduced to improve vibration resistance.

Description

패키징된 전류 센서 집적 회로Packaged current sensor integrated circuit

관련 출원에 대한 상호 참조: 본 출원은 2021년 8월 23일에 출원된 미국 특허 출원 제17/409,011호(제목: "패키징된 전류 센서 집적 회로")의 우선권 및 이익을 주장하며 여기에 참조로 통합되어 있는 일부 계속 출원이다.CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS: This application claims priority and the benefit of U.S. patent application Ser. No. 17/409,011, filed Aug. 23, 2021, entitled “Packaged Current Sensor Integrated Circuit,” which is incorporated herein by reference.

일부 기존 전류 센서는 전류 전달 도체 근처에 배치되어 도체를 통과하는 전류에 의해 생성된 자기장을 감지한다. 전류 센서는 도체를 통과하는 전류에 의해 유도된 자기장에 비례하는 크기를 갖는 출력 신호를 생성한다.Some conventional current sensors are placed near a current-carrying conductor and detect the magnetic field generated by the current passing through the conductor. The current sensor produces an output signal whose magnitude is proportional to the magnetic field induced by the current passing through the conductor.

본 개시에 따르면, 패키징된 전류 센서 집적 회로는 입력 리드(input lead)와 출력 리드(output lead), 제1 다이 부착부(first die attach portion), 제2 다이 부착부(second die attach portion), 그리고 상기 제1 및 제2 다이 부착부들 사이의 전류 도체부(current conductor portion)를 갖는 1차 도체(primary conductor)를 포함한다. 여기서 상기 1차 도체는 상기 입력 리드로부터의 전류를 상기 제1 다이 부착부, 상기 전류 도체부, 상기 제2 다이 부착부를 통해 상기 출력 리드로 전달하도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 다이 부착부들 중 적어도 하나는 상기 입력 또는 출력 리드 중 각각의 것에 인접한 다이 부착부 엣지를 가진다. 상기 패키징된 전류 센서 집적 회로는 상기 다이 부착부 엣지로부터 이격된 기계식 잠금 기능부(mechanical locking feature); 적어도 하나의 2차 리드; 상기 및 제2 다이 부착부들 의해 지지되는 반도체 다이(semiconductor die); 상기 반도체 다이에 의해 지지되는 적어도 하나의 자기장 감지 소자(magnetic field sensing element); 여기서 상기 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 상기 전류 도체부에 인접하여 배치되고, 그리고 상기 반도체 다이와 상기 1차 도체의 적어도 일부를 둘러싸는 패키지 본체(package body)를 더 포함할 수 있고, 여기서 상기 입력 리드 및 상기 출력 리드는 상기 패키지 본체의 제1면(first side)으로부터 연장되고, 상기 적어도 하나의 2차 리드는 상기 패키지 본체의 상기 제1 면의 반대쪽 상기 패키지 본체의 제2면(second side)으로부터 연장되는 것을 특징으로 한다.According to the present disclosure, a packaged current sensor integrated circuit comprises a primary conductor having an input lead, an output lead, a first die attach portion, a second die attach portion, and a current conductor portion between the first and second die attach portions, wherein the primary conductor is configured to conduct current from the input lead through the first die attach portion, the current conductor portion, and the second die attach portion to the output lead, wherein at least one of the first and second die attach portions has a die attach portion edge adjacent to each of the input or output leads. The packaged current sensor integrated circuit comprises a mechanical locking feature spaced from the die attach portion edge; at least one secondary lead; a semiconductor die supported by the first and second die attach portions; at least one magnetic field sensing element supported by the semiconductor die; Here, the at least one magnetic field sensing element is disposed adjacent to the current conducting portion, and may further include a package body surrounding the semiconductor die and at least a portion of the primary conductor, wherein the input lead and the output lead extend from a first side of the package body, and the at least one secondary lead extends from a second side of the package body opposite the first side of the package body.

특징들은 다음 중 하나 이상을 개별적으로 또는 다른 특징들과 조합하여 포함할 수 있다. 상기 패키징된 전류 센서 집적 회로는 적어도 3개의 2차 리드를 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 2차 리드는 출력 연결, 전압 입력 연결 및 접지 연결을 제공할 수 있다. 상기 패키징된 전류 센서 집적 회로는 프론트 엔드 증폭기(front-end amplifier)를 더 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 프론트 엔드 증폭기에 연결된다. 상기 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 홀 효과 센서일 수 있다. 상기 패키징된 전류 센서 집적 회로는 상기 홀 효과 센서에 연결된 홀 효과 전류 구동 회로를 더 포함할 수 있다. 상기 홀 효과 센서는 상기 1차 도체의 상기 전류 도체부에 인접하여 배치될 수 있다. 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 상기 전류 도체부의 제1 면에 인접하여 배치된 제1 홀 효과 센서를 포함할 수 있고, 상기 패키징된 전류 센서 집적 회로는 상기 제1면의 반대쪽 상기 전류 도체부의 제2 면에 인접하여 배치되는 제2 홀 효과 센서를 더 포함할 수 있다. 프론트 엔드 증폭기는 제1 도체의 전류 레벨의 출력을 제공하기 위해 증폭기에 연결될 수 있다. 패키징된 전류 센서 집적 회로는 상기 반도체 다이의 후면에 웨이퍼 후면 코팅재(wafer backside coating material)를 더 포함할 수 있다. 패키징된 전류 센서 집적 회로는 상기 반도체 다이의 후면에 제2 웨이퍼 후면 코팅재를 더 포함할 수 있다. 상기 1차 도체 리드 프레임과 상기 적어도 하나의 2차 리드 프레임 사이의 거리는 적어도 0.125mm일 수 있다. 상기 기계적 잠금 기능부는 상기 다이 부착 엣지부로부터 최소 0.50mm만큼 이격될 수 있다. 상기 1차 도체의 상기 전류 도체부는 형상화된 도체 영역(shaped conductor regions)을 가질 수 있다. 상기 패키지 본체의 두께는 1.0mm 미만일 수 있다. 상기 1차 도체 리드 프레임의 두께는 0.140mm내지 0.162mm 사이일 수 있다.The features may include one or more of the following, individually or in combination with other features: The packaged current sensor integrated circuit may further include at least three secondary leads. At least one of the secondary leads may provide an output connection, a voltage input connection, and a ground connection. The packaged current sensor integrated circuit may further include a front-end amplifier, wherein at least one magnetic field sensing element is connected to the front-end amplifier. The at least one magnetic field sensing element may be a Hall effect sensor. The packaged current sensor integrated circuit may further include a Hall effect current driving circuit connected to the Hall effect sensor. The Hall effect sensor may be disposed adjacent the current conducting portion of the primary conductor. The at least one magnetic field sensing element may include a first Hall effect sensor disposed adjacent a first side of the current conducting portion, and the packaged current sensor integrated circuit may further include a second Hall effect sensor disposed adjacent a second side of the current conducting portion opposite the first side. The front end amplifier may be coupled to the amplifier to provide an output of the current level of the first conductor. The packaged current sensor integrated circuit may further include a wafer backside coating material on a backside of the semiconductor die. The packaged current sensor integrated circuit may further include a second wafer backside coating material on the backside of the semiconductor die. A distance between the primary conductor lead frame and the at least one secondary lead frame may be at least 0.125 mm. The mechanical locking feature may be spaced from the die attach edge by at least 0.50 mm. The current conducting portion of the primary conductor may have shaped conductor regions. A thickness of the package body may be less than 1.0 mm. A thickness of the primary conductor lead frame may be between 0.140 mm and 0.162 mm.

또한, 기술되는 류 센서 집적 회로 패키지에서 전류를 감지하는 방법은 입력 리드와 출력 리드, 제1 다이 부착부, 제2 다이 부착부, 그리고 1차 도체부(primary conductor portion)를 갖는 1차 도체를 제공하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 1차 도체는 상기 입력 리드로부터의 전류를 상기 제1 다이 부착부, 상기 1차 도체부, 상기 제2 다이 부착부, 그리고 상기 출력 리드를 통해 전달하도록 구성된다. 이 방법은 기계식 잠금 기능부(mechanical locking feature)를 다이 부착부 엣지로부터 이격된 상기 1차 도체에 제공하는 단계; 적어도 하나의 2차 리드를 제공하는 단계; 상기 1차 도체에 인접하여 배치되는 반도체 다이를 제공하는 단계; 상기 반도체 다이에 의해 지지되는 적어도 하나의 자기장 감지 소자를 제공하는 단계; 여기서 상기 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 상기 1차 도체부에 인접하여 배치되고, 그리고 상기 1차 도체의 상기 전류를 나타내는 출력 신호를 제공하는 단계를 더 포함한다.Also, a method of sensing current in a current sensor integrated circuit package described herein comprises the steps of providing a primary conductor having an input lead, an output lead, a first die attach portion, a second die attach portion, and a primary conductor portion, wherein the primary conductor is configured to conduct current from the input lead through the first die attach portion, the primary conductor portion, the second die attach portion, and the output lead. The method further comprises the steps of providing a mechanical locking feature to the primary conductor spaced from an edge of the die attach portion; providing at least one secondary lead; providing a semiconductor die disposed adjacent to the primary conductor; providing at least one magnetic field sensing element supported by the semiconductor die; wherein the at least one magnetic field sensing element is disposed adjacent to the primary conductor portion, and providing an output signal indicative of the current in the primary conductor.

특징들은 다음 중 하나 이상을 개별적으로 또는 다른 특징과 조합하여 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 적어도 하나의 자기장 감지 소자를 상기 전류 도체부의 제1 면에 인접하여 배치되는 제1 자기장 감지 소자로서 제공하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 방법은 상기 제1면의 반대쪽 상기 전류 도체부의 제2 면에 인접하여 배치되는 제2 자기장 감지 소자를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 상기 자기장 감지 소자를 평면형 홀 효과 소자(planar Hall effect element), 수직형(vertical) 홀 효과 소자, 이방성 자기 저항(anisotropic magnetoresistance: AMR) 소자, 거대 자기 저항(giant magnetoresistance: GMR) 소자 또는 터널링 자기 저항(tunneling magnetoresistance: TMR) 소자 중 하나로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.The features may include one or more of the following, individually or in combination with other features: The method may further comprise providing the at least one magnetic field sensing element as a first magnetic field sensing element disposed adjacent a first side of the current conducting portion, and the method may further comprise providing a second magnetic field sensing element disposed adjacent a second side of the current conducting portion opposite the first side. The method may also further comprise providing the magnetic field sensing element as one of a planar Hall effect element, a vertical Hall effect element, an anisotropic magnetoresistance (AMR) element, a giant magnetoresistance (GMR) element or a tunneling magnetoresistance (TMR) element.

전술한 본 개시의 특징과 본 개시 내용 자체는 다음의 도면에 대한 설명으로부터 보다 완전하게 이해될 수 있다:
도 1은 패키징된 전류 센서 집적 회로의 평면도를 보여준다.
도 1a는 도 1의 패키징된 전류 센서 집적 회로 패키지의 측단면도를 보여준다.
도 1b는 도 1의 패키징된 전류 센서 집적 회로의 저면도를 보여준다.
도 1c는 도 1의 패키징된 전류 센서 집적 회로의 측면도를 보여준다.
도 2는 도 1의 패키징된 전류 센서 집적 회로에서 다이의 예시적인 회로를 보여준다.
도 3은 소형 폼 팩터를 가진 패키징된 집적 회로의 평면도를 보여준다.
도 3a는 도 3의 A~A' 선을 따른 측단면도를 보여준다.
The features of the present disclosure described above and the content of the present disclosure itself can be more fully understood from the description of the following drawings:
Figure 1 shows a plan view of a packaged current sensor integrated circuit.
Figure 1a shows a cross-sectional side view of the packaged current sensor integrated circuit package of Figure 1.
Figure 1b shows a bottom view of the packaged current sensor integrated circuit of Figure 1.
Figure 1c shows a side view of the packaged current sensor integrated circuit of Figure 1.
Figure 2 shows an exemplary circuit of a die in the packaged current sensor integrated circuit of Figure 1.
Figure 3 shows a plan view of a packaged integrated circuit having a small form factor.
Figure 3a shows a cross-sectional view along line A~A' of Figure 3.

본 명세서에서 사용되는 "자기장 감지 소자"라는 용어는 자기장을 감지할 수 있는 다양한 전자 소자를 설명하기 위해 사용된다. 자기장 감지 소자는 홀 효과 소자, 자기 저항 소자 또는 자기 트랜지스터일 수 있지만, 이에 국한되지 않는다. 공지된 바와 같이, 홀 효과 소자에는 평면형 홀 소자, 수직형 홀 소자 및 원형 수직형 홀(Circular Vertical Hall: CVH) 소자와 같은 다양한 유형이 있다. 또한 공지된 바와 같이, 다양한 유형의 '자기 저항 소자, 예를 들어 안티몬화 인듐(InSb)과 같은 반도체 자기 저항 소자, 스핀 밸브와 같은 같은 거대 자기 저항(GMR) 소자, 이방성 자기 저항(AMR) 소자, 터널링 자기 저항(TMR) 소자 및 자기 터널 접합(MTJ) 등이 있다. 자기장 감지 소자는 단일 소자일 수도 있고, 하프 브리지 또는 풀(휘트스톤) 브리지와 같이 다양한 구성으로 배열된 두 개 이상의 자기장 감지 소자를 포함할 수도 있다. 디바이스 유형 및 기타 애플리케이션 요구 사항에 따라, 자기장 감지 소자는 실리콘(Si) 또는 게르마늄(Ge)과 같은 IV형 반도체 재료 또는 갈륨-비소(GaAs) 또는 인듐 화합물(예: 인듐-안티모나이드(InSb))과 같은 III-V형 반도체 재료로 만들어진 디바이스일 수 있다. The term "magnetic field sensing element" as used herein is used to describe a variety of electronic elements capable of sensing a magnetic field. The magnetic field sensing element may be, but is not limited to, a Hall effect element, a magnetoresistive element, or a magnetic transistor. As is known, there are various types of Hall effect elements, such as planar Hall elements, vertical Hall elements, and circular vertical Hall (CVH) elements. Also as is known, there are various types of 'magnetoresistive elements', such as semiconductor magnetoresistive elements, such as indium antimonide (InSb), giant magnetoresistive (GMR) elements, such as spin valves, anisotropic magnetoresistive (AMR) elements, tunneling magnetoresistive (TMR) elements, and magnetic tunnel junctions (MTJs). The magnetic field sensing element may be a single element, or may include two or more magnetic field sensing elements arranged in various configurations, such as a half-bridge or a full (Wheatstone) bridge. Depending on the device type and other application requirements, the magnetic field sensing element may be made of a type IV semiconductor material, such as silicon (Si) or germanium (Ge), or a type III-V semiconductor material, such as gallium-arsenide (GaAs) or an indium compound, such as indium-antimonide (InSb).

공지된 바와 같이, 상술한 자기장 감지 소자 중 일부는 자기장 감지 소자를 지지하는 기판과 평행한 최대 감도 축을 갖는 경향이 있고, 상술한 자기장 감지 소자 중 다른 소자는 자기장 감지 소자를 지지하는 기판에 수직인 최대 감도 축을 갖는 경향이 있다. 특히, 평면형 홀 소자는 기판에 수직인 감도 축을 갖는 경향이 있는 반면, 금속 기반 또는 금속 자기 저항 소자(예: GMR, TMR, AMR) 및 수직형 홀 소자는 기판에 평행한 감도 축을 갖는 경향이 있다.As is known, some of the magnetic field sensing elements described above tend to have their maximum sensitivity axes parallel to the substrate supporting the magnetic field sensing element, while other of the magnetic field sensing elements tend to have their maximum sensitivity axes perpendicular to the substrate supporting the magnetic field sensing element. In particular, planar Hall elements tend to have their sensitivity axes perpendicular to the substrate, while metal-based or metal magnetoresistive elements (e.g., GMR, TMR, AMR) and vertical Hall elements tend to have their sensitivity axes parallel to the substrate.

본 명세서에서 사용되는 "자기장 센서"라는 용어는 일반적으로 다른 회로와 결합하여 자기장 감지 소자를 사용하는 회로를 설명하는 데 사용된다. 자기장 센서는 자기장 방향의 각도를 감지하는 각도 센서, 전류 전달 도체에 의해 전달되는 전류에 의해 생성되는 자기장을 감지하는 전류 센서, 강자성 물체의 근접성을 감지하는 자기 스위치, 통과하는 강자성 물품, 예를 들어, 자기장 센서가 역 바이어스 또는 다른 자석과 함께 사용되는 링 자석 또는 강자성 타겟(예를 들어, 기어 톱니)의 자기 영역 을 감지하는 회전 검출기, 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. The term "magnetic field sensor" as used herein is generally used to describe a circuit that uses a magnetic field sensing element in combination with other circuitry. Magnetic field sensors include, but are not limited to, angle sensors that detect the angle of a magnetic field direction, current sensors that detect a magnetic field generated by a current carried by a current carrying conductor, magnetic switches that detect the proximity of a ferromagnetic object, rotation detectors that detect the magnetic field of a passing ferromagnetic object, e.g., a ring magnet or a ferromagnetic target (e.g., a gear tooth) when the magnetic field sensor is reverse biased or used in conjunction with another magnet, and magnetic field sensors that detect the magnetic field density of a magnetic field.

본 명세서에서 사용되는 "프로세서" 또는 "컨트롤러"라는 용어는 기능, 연산(operation) 또는 연산들의 시퀀스를 수행하는 전자 회로를 설명하는 데 사용된다. 기능, 연산 또는 연산들의 시퀀스는 전자 회로에 하드 코딩되거나 메모리 장치에 유지되는 명령어들을 통해 소프트 코딩될 수 있다. "프로세서"는 디지털 값을 사용하거나 아날로그 신호를 사용하여 기능, 연산 또는 연산들의 시퀀스를 수행할 수 있다. 일부 실시예에서, "프로세서"는 주문형 반도체(애플리케이션 특정 집적 회로)(application specific integrated circuit: ASIC)로 구현될 수 있으며, 이는 아날로그 ASIC 또는 디지털 ASIC일 수 있다. 일부 실시예에서, "프로세서"는 관련 프로그램 메모리를 갖는 마이크로프로세서에 구현될 수 있다. 일부 실시예에서, '프로세서'는 아날로그 또는 디지털일 수 있는 개별 전자 회로로 구현될 수 있다. 프로세서는 그 프로세서의 기능, 연산 또는 연산들의 시퀀스의 부분들을 수행하는 내부 프로세서 또는 내부 모듈을 포함할 수 있다. 마찬가지로 모듈은 그 모듈의 기능, 연산 또는 연산들의 시퀀스의 부분들을 수행하는 내부 프로세서 또는 내부 모듈을 포함할 수 있다. The term "processor" or "controller" as used herein is used to describe an electronic circuit that performs a function, operation, or sequence of operations. The function, operation, or sequence of operations may be hard-coded into the electronic circuit or soft-coded via instructions maintained in a memory device. The "processor" may perform the function, operation, or sequence of operations using digital values or analog signals. In some embodiments, the "processor" may be implemented as an application specific integrated circuit (ASIC), which may be an analog ASIC or a digital ASIC. In some embodiments, the "processor" may be implemented in a microprocessor having associated program memory. In some embodiments, the "processor" may be implemented as a discrete electronic circuit, which may be analog or digital. A processor may include an internal processor or internal module that performs portions of the function, operation, or sequence of operations of that processor. Likewise, a module may include an internal processor or internal module that performs portions of the function, operation, or sequence of operations of that module.

본 도면에 도시된 전자 회로는 아날로그 블록 또는 디지털 블록의 형태로 도시될 수 있지만, 아날로그 블록은 동일하거나 유사한 기능을 수행하는 디지털 블록으로 대체될 수 있고, 디지털 블록은 동일하거나 유사한 기능을 수행하는 아날로그 블록으로 대체될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 아날로그-디지털 변환 또는 디지털-아날로그 변환은 도면에 명시적으로 도시되어 있지 않을 수 있지만, 당업자에게는 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Although the electronic circuits depicted in this drawing may be depicted in the form of analog blocks or digital blocks, it will be understood that the analog blocks may be replaced with digital blocks performing the same or similar functions, and the digital blocks may be replaced with analog blocks performing the same or similar functions. Analog-to-digital conversion or digital-to-analog conversion may not be explicitly depicted in the drawing, but will be readily understood by those skilled in the art.

특히, 소위 비교기는 입력 신호가 임계 레벨보다 높거나 낮은 것을 나타내는(또는 하나의 입력 신호가 다른 입력 신호보다 높거나 낮은 것을 나타내는) 2 상태 출력 신호를 갖는 아날로그 비교기를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 비교기는 또한, 입력 신호가 임계 레벨보다 높거나 낮은 상태임을 각각 나타내는(또는 하나의 입력 신호가 다른 입력 신호보다 높거나 낮은 상태를 나타내는), 또는 디지털 임계 값(또는 다른 디지털 값)보다 높거나 낮은 디지털 값을 각각 나타내는 적어도 두 가지 상태를 갖는 출력신호를 갖는 디지털 회로를 포함할 수 있다.In particular, it should be understood that the so-called comparator may include an analog comparator having a two-state output signal indicating that an input signal is higher or lower than a threshold level (or that one input signal is higher or lower than another input signal). However, the comparator may also include a digital circuit having an output signal having at least two states indicating that an input signal is higher or lower than a threshold level (or that one input signal is higher or lower than the other input signal), or a digital value higher or lower than a digital threshold (or another digital value).

도 1은 패키징된 전류 센서 집적 회로(100)의 평면도를 보여준다. 패키지 본체(102)는 몰드 컴파운드일 수 있으며, 명확성을 위해 윤곽선으로 표시한다.Fig. 1 shows a plan view of a packaged current sensor integrated circuit (100). The package body (102) may be a mold compound and is indicated by an outline for clarity.

1차 도체(130)는 반도체 다이(108)를 지지하는 다이 부착부(132, 134)를 각각 포함할 수 있는 입력부 및 출력부를 갖는다. 1차 도체(130)는 패키지의 제1면(first side)에 입력 리드(136a, 136b)를, 패키지의 제2면(second side)에 입력 리드(136c, 136d)를, 패키지의 제3면(third side)에 출력 리드(138a, 138b)를, 패키지의 상기 제2면에 출력 리드(138c, 138d)를 갖는다. 입력 리드(136a, 136b, 136c, 136d)는 다이 부착 패드(132)에 연결되고, 출력 리드(138a, 138b, 138c, 138d)는 다이 부착 패드(134)에 연결된다.The primary conductor (130) has input and output portions, each of which may include a die attach portion (132, 134) supporting a semiconductor die (108). The primary conductor (130) has input leads (136a, 136b) on a first side of the package, input leads (136c, 136d) on a second side of the package, output leads (138a, 138b) on a third side of the package, and output leads (138c, 138d) on the second side of the package. The input leads (136a, 136b, 136c, 136d) are connected to the die attach pad (132), and the output leads (138a, 138b, 138c, 138d) are connected to the die attach pad (134).

전류 센서 집적 회로(100)는 또한 2차 리드들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)을 갖는다. 와이어 본드들(140a, 140B, 140c, 140d, 140e, 140f)은 다이(108)를 상기 2차 리드들, 또는 신호 리드들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e)에 연결한다. 2차 리드(120c)는 두 개의 와이어 본드(140c, 140e)를 사용하여 다이(108)에 연결된다. 이는 다이(108)에 대한 전원 또는 접지 연결과 같이 더 높은 전류에 대한 포텐셜(potential)이 존재할 수 있는 경우에 유리할 수 있다.The current sensor integrated circuit (100) also has secondary leads (120a, 120b, 120c, 120d, 120e). Wire bonds (140a, 140B, 140c, 140d, 140e, 140f) connect the die (108) to the secondary leads, or signal leads (120a, 120b, 120c, 120d, 120e). The secondary lead (120c) is connected to the die (108) using two wire bonds (140c, 140e). This may be advantageous when a potential for higher current may exist, such as a power or ground connection to the die (108).

1차 도체의 전류 경로부(133)는 다이 부착 패드(132, 134)를 상호 연결할 수 있으며, 도시된 바와 같이 좁아진 부분일 수 있다. 1차 도체(130)는 리드(136a, 136b)를 갖는 패키지의 제1 면(first side)으로부터 리드(138a, 138b)를 갖는 패키지의 제3 면(third side)까지 패키지 본체를 가로질러 직선을 형성하는 부분적인 전류 경로를 갖는다. 다이(108)는 적어도 하나의 자기장 감지 소자를 지지하며, 도 1에서는 두 개의 자기장 감지 소자(109a, 109b)를 지지한다. 다이(108)는 또한 자기장 감지 소자로부터 나온 신호를 증폭 및 처리하고 전류 센서 집적 회로(100)의 출력을 제공하기 위한 회로를 지원할 수 있다. 전류 도체부(133)를 통해 전류가 흐르면 자기장이 발생하고, 자기장 감지 소자(109a, 109b)에 의해 감지될 수 있다. 도 1에서, 자기장 감지 소자(109a, 109b)는 전류 도체부(133)에서 떨어져서 또는 전류 도체부(133)의 일면(side)에 위치하여 전류 도체부(133)에 흐르는 전류에 의해 생성되는 자기장이 다이에 수직인 방향 성분을 갖도록 하여 평면형 홀 효과 센서가 자기장 감지 소자(109a, 109b)용으로 사용될 수 있도록 한다. 다른 실시예에서, 자기장 감지 소자들 또는 소자는 다이(108)의 표면에 평행한 성분으로 자기장을 감지하기 위해 1차 전류 도체부 위에 배치될 수 있다. 감지될 자기장 성분이 다이의 표면과 평행한 경우, 수직형 홀 소자, GMR, TMR 또는 AMR 소자와 같은 자기 저항 소자가 사용될 수 있다.The current path portion (133) of the primary conductor can interconnect the die attach pads (132, 134) and can be a narrowed portion as illustrated. The primary conductor (130) has a partial current path forming a straight line across the package body from a first side of the package having leads (136a, 136b) to a third side of the package having leads (138a, 138b). The die (108) supports at least one magnetic field sensing element, and in FIG. 1, two magnetic field sensing elements (109a, 109b). The die (108) can also support circuitry for amplifying and processing a signal from the magnetic field sensing element and providing an output of the current sensor integrated circuit (100). When a current flows through the current conductor (133), a magnetic field is generated, which can be detected by the magnetic field sensing elements (109a, 109b). In FIG. 1, the magnetic field sensing elements (109a, 109b) are positioned away from the current conductor (133) or on one side of the current conductor (133) so that the magnetic field generated by the current flowing in the current conductor (133) has a component that is perpendicular to the die, so that a planar Hall effect sensor can be used for the magnetic field sensing elements (109a, 109b). In another embodiment, the magnetic field sensing elements or elements can be positioned over the primary current conductor to sense the magnetic field with a component parallel to the surface of the die (108). When the magnetic field component to be detected is parallel to the surface of the die, a vertical Hall element, a magnetoresistive element such as a GMR, TMR, or AMR element can be used.

또한, 도 1a를 참조하면, 같은 구성요소들은 같은 참조 번호가 표시되어 있는데, 도 1의 A-A 선을 따라 절단한 패키징된 전류 센서 집적 회로(100)의 단면도가 도시되어 있다. 패키지 본체(102)는 패키지 바닥 주위에 오목부(104)를 가질 수 있다. 다이(108)는 박형부(thinned portion, 132a)를 갖는 1차 도체 다이 부착부(132)에 의해 지지된다. 다이(108)는 두 개의 층(110, 112)으로 표시된 웨이퍼 후면 코팅(WBC)과 같은 비전도성 코팅에 의해 다이 부착부(132)에 부착될 수 있다. 제조에서, 두 개의 웨이퍼 후면 코팅 층(110, 112)이 사용되는 경우, 제1 웨이퍼 후면 코팅 층(110)은 완전히 경화(또는 웨이퍼 후면 코팅의 한 층만 사용되는 경우 부분적으로 경화)된 후에 제2 웨이퍼 후면 코팅층(112)이 부분적으로 경화(또한 B 단계 경화로 알려짐)되어 다이(108)를 도 1의 1차 도체(130)의 다이 부착부(132)에 최종 부착하는 데 사용될 수 있다.Also referring to FIG. 1a, where like components are indicated with like reference numerals, a cross-sectional view of a packaged current sensor integrated circuit (100) is shown taken along line A-A of FIG. 1. A package body (102) may have a recessed portion (104) around a package bottom. A die (108) is supported by a primary conductive die attach portion (132) having a thinned portion (132a). The die (108) may be attached to the die attach portion (132) by a non-conductive coating, such as a wafer backside coating (WBC), shown in two layers (110, 112). In manufacturing, when two wafer backside coating layers (110, 112) are used, the first wafer backside coating layer (110) may be fully cured (or partially cured if only one layer of wafer backside coating is used) before the second wafer backside coating layer (112) is partially cured (also known as a B-stage cure) to be used for final attachment of the die (108) to the die attach portion (132) of the primary conductor (130) of FIG. 1.

다른 실시예에서, 다이(108)는 비전도성 다이 부착 에폭시 또는 테이프를 포함하되 이에 국한되지 않는 다른 물질들에 의해 다이 부착부(132)에 부착될 수 있다. 여러 층의 웨이퍼 후면 코팅, 테이프 및 비전도성 에폭시가 전기 절연을 위해 사용될 수 있다. 웨이퍼 후면 코팅, 테이프 또는 비전도성 에폭시의 조합은 전기 절연 및 다이 부착부(132)에 대한 부착을 달성하기 위해 사용될 수 있다.In other embodiments, the die (108) may be attached to the die attach portion (132) by other materials including but not limited to a non-conductive die attach epoxy or tape. Multiple layers of wafer backside coatings, tapes, and non-conductive epoxies may be used for electrical insulation. A combination of wafer backside coatings, tapes, or non-conductive epoxies may be used to achieve electrical insulation and attachment to the die attach portion (132).

다이(108)는 와이어 본드(140)를 사용하여 2차 리드(120b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 2차 리드(120b)는 몰드 화합물(102)과 함께 잠금 형상(locking features)을 제공하는 오목부(122) 및/또는 박형부(124)를 가질 수 있다. 박형부(124)는 하프 에칭 리드 프레임 공정의 결과일 수 있다. 하프 에칭 공정의 예는 리드 프레임이 양면에서 에칭되고 하나의 에칭 면이 마스킹되거나 리드 프레임의 일부 두께(또는 대략 절반)가 리드 프레임의 일부 또는 그 리드 프레임에 남도록 패턴화되는 경우이다. 패키지 본체(102) 및 2차 리드(102b)는 컷아웃 또는 오목부(104)를 가질 수 있으며, 실시예에서는 패키징된 전류 센서 집적 회로(100)의 모든 하단 에지 주변에 있을 수 있다.The die (108) can be electrically connected to the secondary lead (120b) using wire bonds (140). The secondary lead (120b) can have a recessed portion (122) and/or a thin portion (124) that provides locking features with the mold compound (102). The thin portion (124) can be the result of a half-etch lead frame process. An example of a half-etch process is where the lead frame is etched on both sides and one etched side is masked or patterned such that a portion of the thickness (or approximately half) of the lead frame remains on or in the lead frame. The package body (102) and the secondary lead (102b) can have cutouts or recesses (104), which in embodiments can be around all of the bottom edges of the packaged current sensor integrated circuit (100).

또한, 도 1b를 참조하면, 같은 구성요소에 같은 참조 번호가 표시된 패키징된 전류 센서 집적 회로(100)의 저면도가 도시되어 있다. 2차 리드들120a, 120b, 120c, 120d, 120e)은 패키지(100)의 바닥에 노출된 부분을 갖는다. 1차 전류 도체(130)는 다이 부착부(132, 134), 전류 도체부(133) 및 리드들(136a, 136b, 136c, 136d, 138a, 138b, 138c, 138d)의 적어도 일부가 패키지(100)의 바닥에 노출된 상태로 도시되어 있다. 사용 시, 다이 부착 패드들(132, 134)의 노출된 부분들은 회로 기판 또는 다른 기판에 연결될 수 있고, 기판과 제1 도체(130) 사이에 있을 수 있는 더 큰 연결 면적으로 인해, 연결 저항이 낮아질 수 있으며, 이는 전류 센서 패키지(100)의 회로 기판에 대한 연결 저항으로 인해 더 낮은 전력 손실을 초래한다. 다른 실시예에서, 솔더 연결부에는 전류 도체부(133)가 제공될 수도 있다. 솔더 연결부 또는 전류 경로가 영역(133) 아래에 있는 경우, 전류 센서 집적 회로의 이득이 솔더 및 PC 기판 도체와 병렬인 전류 도체부(133)의 전류 경로로 프로그래밍되면, 전류 센서 집적회로(IC)의 정확도가 향상될 수 있다.Also, referring to FIG. 1b, a bottom view of a packaged current sensor integrated circuit (100) is illustrated, wherein like components are indicated by like reference numerals. The secondary leads 120a, 120b, 120c, 120d, 120e have portions exposed on the bottom of the package (100). The primary current conductor (130) is illustrated with at least a portion of the die attach portion (132, 134), the current conducting portion (133), and the leads (136a, 136b, 136c, 136d, 138a, 138b, 138c, 138d) exposed on the bottom of the package (100). When used, the exposed portions of the die attach pads (132, 134) can be connected to a circuit board or other substrate, and due to the larger connection area that can be present between the substrate and the first conductor (130), the connection resistance can be lowered, which results in lower power loss due to the connection resistance of the current sensor package (100) to the circuit board. In another embodiment, the solder connection may be provided with a current conducting portion (133). If the solder connection or current path is below the area (133), the accuracy of the current sensor integrated circuit (IC) can be improved if the gain of the current sensor integrated circuit is programmed with the current path of the current conducting portion (133) that is parallel to the solder and PC board conductors.

또한, 도 1c를 참조하면, 같은 구성요소에 같은 참조 번호가 표시되어 있는 패키징된 전류 센서 집적 회로(100)의 측면도가 도시되어 있다. 1차 도체 입/출력 리드들(138a, 138b) 및 신호 또는 2차 리드(120e)는 노출되어 있고, 패키지 본체(102)의 플라스틱과 거의 평평하다. 2차 리드(120e)와 1차 리드(138a) 사이의 거리는 애플리케이션의 전기적 절연 요건을 충족하도록 선택된다. 실시 예에서, 1차 리드에서 2차 리드까지의 간격은 100V의 전압 절연 등급을 허용하기 위해 상기 표면 또는 외부 또는 상기 패키지 상에서 최소 1.0mm이다.Also referring to FIG. 1c, a side view of a packaged current sensor integrated circuit (100) is illustrated where like components are labeled with like reference numerals. The primary conductor input/output leads (138a, 138b) and the signal or secondary lead (120e) are exposed and substantially flush with the plastic of the package body (102). The distance between the secondary lead (120e) and the primary lead (138a) is selected to meet the electrical insulation requirements of the application. In an embodiment, the spacing from the primary lead to the secondary lead is at least 1.0 mm on the surface or exterior or on the package to allow for a voltage insulation rating of 100 V.

패키지 본체(102)의 오목부(104)와 리드(138a, 138b, 120e)는 패키지의 하단 가장자리 주위에 도시되어 있다. 이 오목부(104)는 패키징된 전류 센서 집적 회로(100)가 인쇄 회로 기판 또는 다른 어셈블리에 조립될 때 패키지(100)와 PC 보드 또는 어셈블리 사이의 납땜 연결을 검사하거나 확인하기 위해 사용될 수 있다.A recess (104) and leads (138a, 138b, 120e) of the package body (102) are depicted around the lower edge of the package. The recess (104) can be used to inspect or verify solder connections between the package (100) and a PC board or assembly when the packaged current sensor integrated circuit (100) is assembled to a printed circuit board or other assembly.

일 실시예에서, 1차 도체(130) 및 2차 리드들(120a-e)은 0.2mm 내지 0.5mm 정도의 두께를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 1차 및 2차 리드는 0.375mm의 두께를 가지며, 일부 경우 0.35~0.40mm 범위의 두께를 가지며, 이는 표준 두께가 제조 공차상 0.2mm-0.25mm +/- 0.025mm 정도일 수 있는 표준 집적 회로 패키지보다 더 두껍다. 더 두꺼운 1차 도체는 전류 흐름에 수직인 단면을 증가시키는 역할을 한다. 1차 도체(130) 및 전류 경로부(133)에서 전류 도체 재료의 두께가 증가하면 도 1의 전류 센서 패키지(100)를 활용하는 시스템에서 전력 손실이 감소한다. In one embodiment, the primary conductor (130) and the secondary leads (120a-e) can have a thickness of from about 0.2 mm to about 0.5 mm. In another embodiment, the primary and secondary leads have a thickness of from about 0.375 mm, and in some cases from about 0.35 to about 0.40 mm, which is thicker than standard integrated circuit packages where the standard thickness can be on the order of 0.2 mm-0.25 mm +/- 0.025 mm due to manufacturing tolerances. The thicker primary conductor serves to increase the cross-section perpendicular to the current flow. Increasing the thickness of the current conducting material in the primary conductor (130) and the current path (133) reduces power loss in a system utilizing the current sensor package (100) of FIG. 1.

전술한 바와 같이, 패키지 본체(102)의 오목부(104)는 패키징된 전류 센서 집적 회로(100)가 일단 사용(예컨대, 회로 기판에 납땜)에 들어간 후 그것의 검사를 용이하게 할 수 있다. 1차 도체 리드(136a - 136d, 138a - 138d)의 구성으로 인해, 이러한 검사는 패키지 회로(100)의 3면에서 이루어질 수 있다. 도 1 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 1차 도체(130)의 리드들(136a, 136b 및 136c, 136d)은 서로 실질적으로 직교하는(substantially orthogonal) 패키지의 인접 면들에 대한 솔더의 검사를 허용한다. 마찬가지로, 리드들(138a, 138b 및 138c, 138d)은 서로 실질적으로 직교하는 패키지의 인접한 면(sides)에 있는 솔더를 검사할 수 있게 해준다. 리드들(136c, 136d) 및 리드들(138c, 138d)들은 패키지(100)의 동일한 면(side)에 있다.As described above, the recessed portion (104) of the package body (102) can facilitate inspection of the packaged current sensor integrated circuit (100) once it has been put into use (e.g., soldered to a circuit board). Due to the configuration of the primary conductor leads (136a - 136d, 138a - 138d), such inspection can be performed on three sides of the package circuit (100). As illustrated in FIGS. 1 and 1B, the leads (136a, 136b and 136c, 136d) of the primary conductor (130) allow inspection of solder on adjacent sides of the package that are substantially orthogonal to one another. Likewise, leads (138a, 138b and 138c, 138d) allow for inspection of solder on adjacent sides of the package that are substantially orthogonal to one another. Leads (136c, 136d) and leads (138c, 138d) are on the same side of the package (100).

다른 실시예에서, 리드 프레임 두께는 표준 리드 프레임 두께일 수 있다. 전류 센서 패키지(100)에 의해 감지되도록 계획된 1차 전류 또는 애플리케이션에 의해 요구되는 절대 저항은 필요한 리드 프레임의 두께를 결정할 수 있다.In another embodiment, the lead frame thickness may be a standard lead frame thickness. The primary current planned to be sensed by the current sensor package (100) or the absolute resistance required by the application may determine the required lead frame thickness.

도 2를 참조하면, 도 1의 다이(108) 상에 있을 수 있는 집적 회로(200)의 예시적인 회로 블록도의 개략도가 도시되어 있다. 1차 전류 Ip (290)는 전류 도체부(233)(도 1의 1차 도체(130)와 동일하거나 유사할 수 있음)를 통해 흐르고 자기장 B(295)를 발생시킨다. 전류 도체부(233)가 다이(200) 아래에 있을 때(오른손 법칙에 따라), 도 2에서 자기장(295)은 상부(top)에서 저부(bottom)로 흐르는 전류에 대해 자기장 감지 소자(209b)에서는 다이 안으로 올라와서 자기장 감지 소자(209a) 안으로 내려가는 성분을 포함한다. 자기장 감지 소자들(209a, 209b)은 예를 들어 평면형 홀 효과 플레이트일 수 있다. 자기장(295)은 홀 효과 플레이트(209a, 209b)가 프론트 엔드(front-end) 증폭기(250)에 신호를 제공하는 결과를 초래한다. 프론트 엔드 증폭기(250)는 선형 증폭기일 수 있는 증폭기(254)에 출력을 제공하고, 이는 출력 회로(256)로 공급된다. 출력 회로(256)는 적어도 하나의 본드 패드에 출력을 제공하는 디지털 또는 아날로그 회로이거나, 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 본드 패드(220d, 220e)일 수 있다. 출력 본드 패드(220e)는 증폭기(254)를 통해 측정 및 증폭된 자기장(295)을 나타내는 선형 출력일 수 있다. 2개 이상의 다른 수의 출력 본드 패드가 제공될 수도 있다. 대안적인 실시예에서, 증폭기(254)는 본드 패드(220e)에 직접 출력을 제공할 수 있다. 출력 본드 패드(220d)는 전류 센서 집적 회로 패키지의 고장 상태를 나타내는 고장 출력일 수 있다.Referring to FIG. 2, a schematic diagram of an exemplary circuit block diagram of an integrated circuit (200) that may be on the die (108) of FIG. 1 is illustrated. A primary current I p (290) flows through the current conducting portion (233) (which may be identical to or similar to the primary conductor (130) of FIG. 1) and generates a magnetic field B (295). When the current conducting portion (233) is below the die (200) (according to the right-hand rule), the magnetic field (295) in FIG. 2 includes a component that rises into the die at the magnetic field sensing element (209b) and descends into the magnetic field sensing element (209a) for the current flowing from top to bottom. The magnetic field sensing elements (209a, 209b) may be, for example, planar Hall effect plates. The magnetic field (295) results in the Hall effect plates (209a, 209b) providing a signal to a front-end amplifier (250). The front-end amplifier (250) provides an output to an amplifier (254), which may be a linear amplifier, which is fed to an output circuit (256). The output circuit (256) may be a digital or analog circuit providing an output to at least one bond pad, or may be two bond pads (220d, 220e) as shown in FIG. 2. The output bond pad (220e) may be a linear output representing the magnetic field (295) measured and amplified by the amplifier (254). Any other number of output bond pads may be provided. In an alternative embodiment, the amplifier (254) may provide an output directly to the bond pad (220e). The output bond pad (220d) may be a fault output representing a fault condition of the current sensor integrated circuit package.

본드 패드(220a)는 집적 회로(200)에 전원을 공급하기 위해 전압 및 전류 입력(전형적으로 Vcc)을 제공한다. 접지 본드 패드(220c)는 집적 회로(200)에 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 본드 패드(220c)에 제공되는 전압 레벨은 접지 이외의 전압이거나, 집적 회로(200)에 대한 기준 전압으로서 접지 보다 높거나 또는 낮은 전압일 수 있다. 입력 본드 패드(220a)는 집적 회로(200) 내의 회로에 전력을 제공하는 마스터 전류 공급 회로(260)에 결합된다. 마스터 전류 공급 회로(260)는 전류 공급으로 제공되지만, 집적 회로(200) 상의 회로에 전압이 제공될 수도 있음은 명백하다. 홀 효과 전류 구동 회로(262) 마스터 전류 공급 회로(260)로부터 전류(또는 전압)를 취하여 홀 효과 감지 소자들(209a, 209b)에 조절된 전류를 제공한다. 마스터 전류 공급 회로(260)는 또한 파워 온 리셋 회로(270)에 전원을 공급한다. 파워 온 리셋 회로는 회로(200)로 들어오는 전력을 모니터링하고 EEPROM 및 제어 논리 회로(272)에 신호를 제공한다. 파워 온 리셋 회로(270)와 EEPROM 및 제어 논리 회로(272)는 출력 회로(256)를 포함한 집적 회로를 구성하고 활성화하는 데 사용된다.The bond pad (220a) provides voltage and current inputs (typically Vcc) to power the integrated circuit (200). A ground bond pad (220c) may be provided to the integrated circuit (200). In other embodiments, the voltage level provided to the bond pad (220c) may be a voltage other than ground, or a voltage higher or lower than ground as a reference voltage for the integrated circuit (200). The input bond pad (220a) is coupled to a master current supply circuit (260) that provides power to the circuitry within the integrated circuit (200). The master current supply circuit (260) is provided as a current supply, but it will be appreciated that voltages may also be provided to the circuitry on the integrated circuit (200). A Hall effect current drive circuit (262) takes current (or voltage) from the master current supply circuit (260) and provides a regulated current to the Hall effect sensing elements (209a, 209b). The master current supply circuit (260) also supplies power to a power on reset circuit (270). The power on reset circuit monitors power entering the circuit (200) and provides a signal to the EEPROM and control logic circuit (272). The power on reset circuit (270) and the EEPROM and control logic circuit (272) are used to configure and activate the integrated circuit including the output circuit (256).

EEPROM 및 제어 회로(272)는 민감도 제어 회로(274)에 신호를 제공하고, 그 민감도 제어 회로는 프론트 엔드 증폭기(250)에 신호를 제공하여 프론트 엔드 증폭기의 민감도를 조정한다. 그 조정은 회로(200)의 전력 레벨의 변화 또는 회로(200)의 온도 변화의 결과일 수 있다. 온도 센서 회로는 도 2에 도시되어 있지 않다. 온도 센서 회로의 예는 다이오드 온도 센서 또는 공지된 온도 보상 저항의 사용을 포함할 수 있지만 이에 국한되지 않는다.The EEPROM and control circuit (272) provides a signal to the sensitivity control circuit (274), which provides a signal to the front end amplifier (250) to adjust the sensitivity of the front end amplifier. The adjustment may be a result of a change in the power level of the circuit (200) or a change in the temperature of the circuit (200). The temperature sensor circuit is not shown in FIG. 2. Examples of temperature sensor circuits may include, but are not limited to, the use of a diode temperature sensor or a known temperature compensation resistor.

EEPROM 및 제어 회로(272)는 오프셋 제어 회로(276)에 신호를 제공한다. 오프셋 제어 회로(276)는 증폭기(254)에 신호를 제공한다. 오프셋 제어 회로(276)는 회로(200)가 전력 또는 온도의 변화(온도 보상 회로는 도시되지 않음) 또는 온도 및 전력 변화의 조합에 대해 증폭기(254)의 오프셋을 조정할 수 있게 한다. 오프셋 제어 회로(276)는 또한 집적 회로 다이의 스트레스와 같은 다른 오프셋 소스에 대한 조정을 제공할 수도 있다. The EEPROM and control circuit (272) provides a signal to the offset control circuit (276). The offset control circuit (276) provides a signal to the amplifier (254). The offset control circuit (276) allows the circuit (200) to adjust the offset of the amplifier (254) for changes in power or temperature (temperature compensation circuit not shown) or a combination of temperature and power changes. The offset control circuit (276) may also provide adjustment for other offset sources, such as stress on the integrated circuit die.

다른 실시예에서, EEPROM 및 제어 회로(272)는 다른 유형의 메모리로 대체되거나, 금속 또는 폴리실리콘 퓨즈, 플래시 메모리 또는 MRAM을 포함하나 이에 한정되지 않는 다른 유형의 비휘발성 메모리와 조합하여 사용될 수 있다.In other embodiments, the EEPROM and control circuitry (272) may be replaced with other types of memory, or used in combination with other types of non-volatile memory, including but not limited to metal or polysilicon fuses, flash memory, or MRAM.

입력 리드(220b)는 고장(fault) 표시 회로(280)에 대한 임계값을 설정하기 위해 (즉, 고장 트립 레벨을 제공하기 위해) 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 입력 리드(220b)는 고장 전압 레벨을 제공한다. 고장 표시 회로(280)는 임계값 회로(282)와 고장 비교기(284)로 구성된다. EEPROM 및 제어 회로(272)는 임계값 회로(282)에 입력을 제공한다. 임계값 회로(282)는 고장 비교기(284)에 신호를 제공하고, 그 고장 비교기(284)는 임계값 회로(282)의 출력을 프론트 엔드 증폭기(250)의 출력과 비교하여 출력 회로 블록(256)에 고장이 존재할 때를 표시한다. 출력 회로는 출력 본드 패드(220d)에서 고장 출력을 생성한다. 고장 출력은 전류 도체 경로(233)에서 감지된 전류가 고장 트립 레벨을 초과하는 과전류 상태를 나타낼 수 있으며, 이 트립 레벨은 본드 패드(220b)에서 고장 전압 레벨의 형태로 제공될 수 있다. 일 예에서, 그 고장은 도 1의 전류 센서 패키지(100)의 사용자가 도 1의 1차 도체(130)에 연결된 전기 회로에서 고전류 상태를 방지하기 위해 1차 전류 경로의 전류를 차단할 수 있게 해준다.An input lead (220b) may be provided to set a threshold for a fault indication circuit (280) (i.e., to provide a fault trip level). In one embodiment, the input lead (220b) provides a fault voltage level. The fault indication circuit (280) comprises a threshold circuit (282) and a fault comparator (284). The EEPROM and control circuit (272) provide an input to the threshold circuit (282). The threshold circuit (282) provides a signal to the fault comparator (284), which compares the output of the threshold circuit (282) with the output of the front end amplifier (250) to indicate when a fault is present in the output circuit block (256). The output circuit generates a fault output at the output bond pad (220d). The fault output may indicate an overcurrent condition in which the current detected in the current conductor path (233) exceeds a fault trip level, which may be provided in the form of a fault voltage level at the bond pad (220b). In one example, the fault allows a user of the current sensor package (100) of FIG. 1 to interrupt current in the primary current path to prevent a high current condition in an electrical circuit connected to the primary conductor (130) of FIG. 1.

일 실시예에서, 고장 표시 회로(280)의 기능은 디지털 회로 또는 디지털 프로세서에서 수행될 수 있다. 고장 트립 레벨과의 비교는 디지털 논리 회로 이전의 아날로그-디지털 회로(ADC)를 포함할 수 있고, 그 디지털 논리 회로는 고장 트립 레벨 전압을 프론트 엔드 증폭기 및 ADC 회로에 의해 제공되는 전압과 비교하여 그 프론트 엔드 증폭기(250)의 아날로그 전압을 디지털 전압으로 변환하는, 프로세서 또는 마이크로프로세서 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 증폭기(250)는 유니티(unity)(또는 일(1))에 근접하거나 동일한 이득을 갖는 버퍼 증폭기일 수 있다. 다른 실시예에서, 증폭기(254)는 비 유니티 이득을 도입할 수 있다.In one embodiment, the function of the fault indication circuit (280) may be performed in a digital circuit or a digital processor. The comparison with the fault trip level may include an analog-to-digital circuit (ADC) prior to the digital logic circuit, which may include a processor or microprocessor circuit that compares the fault trip level voltage to a voltage provided by the front end amplifier and ADC circuitry and converts the analog voltage of the front end amplifier (250) to a digital voltage. In one embodiment, the amplifier (250) may be a buffer amplifier having a gain close to or equal to unity (or one (1)). In other embodiments, the amplifier (254) may introduce a non-unity gain.

일 실시예에서, 멀티플렉서 회로는 프론트 엔드 증폭기 회로(250)의 출력 및 고장 트립 레벨 전압이 동일한 ADC를 사용하도록 허용하기 위해 사용될 수 있다. 멀티플렉서 디지털 회로를 구현하기 위해 타이밍 회로 및 샘플 및 홀드 회로와 같은 다른 회로가 사용될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.In one embodiment, a multiplexer circuit may be used to allow the output of the front end amplifier circuit (250) and the fault trip level voltage to use the same ADC. It will be apparent to those skilled in the art that other circuits, such as timing circuits and sample and hold circuits, may be used to implement the multiplexer digital circuit.

도 3은 소형 패키지 본체, 예를 들어 성형된 패키지 본체의 단면 치수가 약 2.98mmx1.95mm이고 두께가 1.00mm인 패키지로 제조될 수 있는 패키징된 전류 센서 집적 회로(300)의 사시도를 도시한다. 패키지 본체(302)는 몰드 컴파운드일 수 있으며, 명확성을 위해 윤곽선으로 표시한다. 도 3의 전류 센서 집적 회로(300)는 다른 집적 전류 센서보다 더 얇은 리드 프레임 재료를 사용하여 패키지 크기를 줄일 수 있다. 패키지가 작아지면 도 3의 전류 센서 집적 회로를 기판, 회로 어셈블리 또는 모듈에 조립하거나 사용할 때 더 적은 공간을 필요로 할 수 있다. 패키지가 얇아지면 두꺼운 성형 패키지 본체에 비해 진동 내성이 더 높아질 수 있다. 표준 SOIC-8 스타일 패키지의 크기는 4.9mmx3.9mmx1.47mm 정도일 수 있다. 산업 표준 SOT23 패키지의 크기는 2.90mmx1.60mmx1.15mm 정도일 수 있다. 설명된 패키지의 길이와 너비는 표준 SOT23 패키지보다 크지만, 패키지 두께를 표준 SOT23의 1.15mm에서 설명된 패키지의 1.00mm 이하로 줄이면 진동 내성이 증가하거나 전류 센서 애플리케이션에서 기계적 진동의 영향을 줄일 수 있다.FIG. 3 illustrates a perspective view of a packaged current sensor integrated circuit (300) that can be manufactured in a small package body, for example, a molded package body having cross-sectional dimensions of about 2.98 mm x 1.95 mm and a thickness of 1.00 mm. The package body (302) can be a mold compound and is outlined for clarity. The current sensor integrated circuit (300) of FIG. 3 can utilize thinner lead frame material than other integrated current sensors to reduce the package size. A smaller package can require less space when assembling or using the current sensor integrated circuit of FIG. 3 on a substrate, circuit assembly, or module. A thinner package can provide greater vibration immunity compared to a thicker molded package body. A standard SOIC-8 style package can measure on the order of 4.9 mm x 3.9 mm x 1.47 mm. An industry standard SOT23 package can measure on the order of 2.90 mm x 1.60 mm x 1.15 mm. Although the length and width of the described package are larger than the standard SOT23 package, reducing the package thickness from 1.15 mm for the standard SOT23 to less than 1.00 mm for the described package can increase vibration immunity or reduce the effects of mechanical vibration in current sensor applications.

1차 도체(330)는 입력부 및 출력부를 가지며, 입력 리드(336), 출력 리드(338) 및 반도체 다이(308)를 지지하는 다이 부착부(332, 334)를 포함한다. 1차 도체(330)는 패키지의 제1면에 입력 리드(336)와 출력 리드(338)를 갖는다. 입력 리드(336)는 다이 부착 패드(332)에 연결되고, 출력 리드(338)는 다이 부착 패드(334)에 연결된다.The primary conductor (330) has an input portion and an output portion, and includes an input lead (336), an output lead (338), and a die attach portion (332, 334) that supports a semiconductor die (308). The primary conductor (330) has an input lead (336) and an output lead (338) on a first surface of the package. The input lead (336) is connected to the die attach pad (332), and the output lead (338) is connected to the die attach pad (334).

전류 센서 집적 회로(300)는 또한 2차 리드(320a, 320b, 320c)를 갖는다. 와이어 본드(340a, 340b, 340c)는 다이(308)를 2차 리드 또는 신호 리드(320a, 320b, 320c)에 연결한다. 일 실시예에서, 패키지 본체 두께의 감소를 허용하기 위해 낮은 루프 높이 와이어 본드 공정이 사용될 수 있다.The current sensor integrated circuit (300) also has secondary leads (320a, 320b, 320c). Wire bonds (340a, 340b, 340c) connect the die (308) to the secondary leads or signal leads (320a, 320b, 320c). In one embodiment, a low loop height wire bond process may be used to allow for a reduction in package body thickness.

1차 도체 리드 프레임의 전류 경로(395)는 입력 리드(336), 다이 부착부(332), 전류 도체부(333), 다이 부착부(334) 및 1차 도체(330)의 출력 리드(338)를 포함한다. 전류 도체부(333)는 다이 부착 패드(332, 334)를 연결하며, 도 3에 도시된 바와 같이 좁은 부분이 될 수 있다. 다이(308)는 두 개의 자기장 감지 소자(309a, 309b)를 지원한다. 다이(308)는 또한 자기장 감지 소자들로부터 신호를 증폭 및 처리하고 전류 센서 집적 회로(300)의 출력을 제공하기 위한 회로를 지원할 수 있다. 전류가 전류 도체부(333)를 통해 흐르면 자기장이 발생하고, 자기장 감지 소자(309a, 309b)에 의해 감지될 수 있다. 도 3에서, 자기장 감지 소자(309a, 309b)는 다이(308) 상 및 전류 도체부(333)의 상기 면에 배치되어 전류 도체부(333)에 흐르는 전류에 의해 생성되는 자기장이 자기장 감지 소자(309a, 309b)가 배치된 영역에서 다이(308)에 수직인 방향 성분을 갖도록 하여, 예를 들어 평면형(planar) 홀 효과 센서가 자기장 감지 소자(309a, 309b)에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 자기장 감지 소자들, 또는 요소들은 1차 전류 도체부 위에 배치되어, 다이(308)의 표면과 평행한 성분을 갖는 자기장을 감지할 수도 있다. 감지될 자기장 성분이 다이의 표면과 평행한 경우, 수직형(vertical) 홀 효과 소자 또는 GMR, TMR 또는 AMR 소자와 같은 자기 저항 소자가 사용될 수 있다.The current path (395) of the primary conductor lead frame includes an input lead (336), a die attach portion (332), a current conducting portion (333), a die attach portion (334), and an output lead (338) of the primary conductor (330). The current conducting portion (333) connects the die attach pads (332, 334) and may be a narrow portion as illustrated in FIG. 3. The die (308) supports two magnetic field sensing elements (309a, 309b). The die (308) may also support circuitry for amplifying and processing signals from the magnetic field sensing elements and providing an output of the current sensor integrated circuit (300). When current flows through the current conducting portion (333), a magnetic field is generated, which may be detected by the magnetic field sensing elements (309a, 309b). In FIG. 3, the magnetic field sensing elements (309a, 309b) are disposed on the die (308) and on the surface of the current conducting portion (333) such that a magnetic field generated by a current flowing in the current conducting portion (333) has a component in a direction perpendicular to the die (308) in the area where the magnetic field sensing elements (309a, 309b) are disposed, for example, a planar Hall effect sensor may be used for the magnetic field sensing elements (309a, 309b). In another embodiment, the magnetic field sensing elements, or elements, may be disposed over the primary current conducting portion to sense a magnetic field having a component parallel to the surface of the die (308). When the magnetic field component to be sensed is parallel to the surface of the die, a vertical Hall effect element or a magnetoresistive element such as a GMR, TMR or AMR element may be used.

두 개의 자기장 감지 소자(309a, 309b)를 사용하면 표유 자기장 내성(stray field immunity)을 개선하여 전류 센서 집적 회로(300)에 대한 외부 자기장의 영향을 줄일 수 있다. 예를 들어, 화살표(395)에 도시된 바와 같이 입력 리드(336)에서 출력 리드(338)로 도면의 왼쪽에서 오른쪽으로 흐르는 전류의 경우, 페이지 외부의 자기장은 감지 소자(309a)에 의해 관찰되고, 페이지 내부의 자기장은 감지 소자(309b) 영역에서 관찰된다. 합산 회로(summing circuit)가 전류 도체부(333)에 흐르는 전류에 비례하는 자기장을 계산하는 데 사용될 수 있다. 감지 소자(309a, 309b)는 임의의 표류 또는 공통 외부 자기장이 포지티브인 하나의 감지 소자(309a)에 영향을 미치고 네거티브인 다른 감지 소자(309b)에 영향을 미쳐, 합산 시 외부 자기장이 상쇄되도록 배치되거나 편향될 수 있지만, 1차 도체의 전류에 의해 생성되는 예상 자기장은 예를 들어 어느 자기 감지 소자로부터의 값의 두 배의 값을 갖도록 배치되거나 편향될 수 있다.Using two magnetic field sensing elements (309a, 309b) can improve stray field immunity and reduce the effects of external magnetic fields on the current sensor integrated circuit (300). For example, for current flowing from the left to right of the drawing from the input lead (336) to the output lead (338) as illustrated by arrow (395), the magnetic field outside the page is observed by the sensing element (309a), and the magnetic field inside the page is observed in the region of the sensing element (309b). A summing circuit can be used to calculate the magnetic field proportional to the current flowing in the current conducting portion (333). The sensing elements (309a, 309b) may be arranged or biased such that any stray or common external magnetic field affects one sensing element (309a) positively and the other sensing element (309b) negatively, such that when combined, the external magnetic fields cancel each other out, but the expected magnetic field generated by the current in the primary conductor may be arranged or biased such that it has, for example, twice the value from either magnetic sensing element.

수직형 홀 소자, GMR, 또는 TMR 자기장 감지 소자와 같은 다른 자기장 감지 소자는 도 3의 전류 도체부(333) 상에 배치될 수 있다. TMR, GMR, 또는 수직형 홀 소자는, 전류 도체부(333) 상에서 1차 도체의 전류에 의해 생성되는 자속의 방향인, 다이(308)의 표면과 대략 평행한 방향으로 자속을 측정하는 데 사용될 수 있다. 제2 수직형 홀 소자, GMR, TMR 자기장 감지 소자도 전류 도체부(333) 위에 배치될 수 있다. 평면형 홀 소자, 수직형 홀 소자, GMR, TMR 또는 AMR을 포함하되 이에 국한되지 않는 자기장 감지 소자의 다른 조합은 전류 도체부(333)의 상기 면쪽 영역들에 또는 전류 도체부(333) 상부의 영역에 배치될 수 있다. 자기장 감지 소자의 배치는 부분적으로는 선택된 자기장 감지 소자 유형의 최대 감도 축에 의해 결정될 것이며, 예를 들어 평면형 홀 소자는 다이(308)의 평면에 수직인 최대 감도 축을 갖는 반면, 수직형 홀 소자, GMR, TMR 및 AMR 소자는 다이(308)의 표면에 평행한 최대 감도 축을 가질 것이다.Other magnetic field sensing elements, such as vertical Hall elements, GMR, or TMR magnetic field sensing elements, may be positioned on the current conducting portion (333) of FIG. 3. The TMR, GMR, or vertical Hall elements may be used to measure the magnetic flux in a direction generally parallel to the surface of the die (308), which is the direction of the magnetic flux generated by the current in the primary conductor on the current conducting portion (333). A second vertical Hall element, GMR, or TMR magnetic field sensing element may also be positioned on the current conducting portion (333). Other combinations of magnetic field sensing elements, including but not limited to planar Hall elements, vertical Hall elements, GMR, TMR, or AMR, may be positioned on the surface-facing regions of the current conducting portion (333) or on the region above the current conducting portion (333). The placement of the magnetic sensing elements will be determined in part by the maximum sensitivity axis of the selected magnetic sensing element type, for example, a planar Hall element will have its maximum sensitivity axis perpendicular to the plane of the die (308), whereas vertical Hall elements, GMR, TMR and AMR elements will have their maximum sensitivity axes parallel to the surface of the die (308).

다른 실시예에서, 다이(308) 상에 하나의 자기장 감지 소자만이 소자(309a 또는 309b)의 위치에 배치되거나 전류 도체부(333) 상부에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서는 추가적인 자기장 감지 소자가 있을 수 있다. 예를 들어, 소자들(309a, 309b)은 복수의 이중 홀 효과 소자(dual Hall effect elements) 또는 복수의 쿼드(quad) 홀 효과 소자를 포함하되 이에 국한되지 않는 복수의 홀 소자를 포함할 수 있다. 복수의 자기장 감지 소자는 전류 도체부(333)의 상부에 또는 한쪽 면에만 있을 수 있다. 실시예에서, 하나의 자기장 감지 소자(309a 또는 309b)가 전류 도체부(333) 상에만 존재할 수 있고, 그리고 다수의 자기장 감지 소자는 다른 위치 또는 전류 도체부(333) 상에 존재할 수 있다.In another embodiment, only one magnetic field sensing element may be positioned on the die (308) at the location of the element (309a or 309b) or positioned over the current conducting portion (333). In another embodiment, there may be additional magnetic field sensing elements. For example, the elements (309a, 309b) may include multiple Hall elements, including but not limited to multiple dual Hall effect elements or multiple quad Hall effect elements. The multiple magnetic field sensing elements may be on top of the current conducting portion (333) or on only one side. In an embodiment, one magnetic field sensing element (309a or 309b) may be present only on the current conducting portion (333), and multiple magnetic field sensing elements may be present at different locations or on the current conducting portion (333).

도 3a는 도 3의 A-A' 선을 따라 취한 도 3의 전류 센서 집적 회로(300)의 측면도를 도시한다. 리드 프레임 두께가 얇아지면, 몰딩된 패키지 두께(350)가 더 얇아지거나 감소될 수 있다. 몰드 바디 패키지 두께(350)가 감소하면, 전류 센서 집적 회로 패키지(300)가 예를 들어 회로 기판 상에 조립될 때 기계적 진동 성능이 향상될 수 있다. 일 실시예에서, 패키지 두께(350)는 1.0mm 미만이다. 다른 실시예에서, 패키지 두께는 0.95 내지 0.98mm의 범위를 갖는다. 일 실시예에서 리드 프레임 두께(331)는 통상적으로 150미크론 또는 6밀(mils) 두께이다.FIG. 3A illustrates a side view of the current sensor integrated circuit (300) of FIG. 3 taken along line A-A' of FIG. 3. As the lead frame thickness is reduced, the molded package thickness (350) can be further reduced or made thinner. As the mold body package thickness (350) is reduced, the mechanical vibration performance of the current sensor integrated circuit package (300) can be improved, for example, when assembled on a circuit board. In one embodiment, the package thickness (350) is less than 1.0 mm. In another embodiment, the package thickness ranges from 0.95 to 0.98 mm. In one embodiment, the lead frame thickness (331) is typically 150 microns or 6 mils thick.

실시예에서, 도 3 및 도 3a의 전류 센서 집적 회로(300)는 약 150 미크론, 또는 6 밀(mils)의 리드 프레임 재료 두께(331) 또는 얇은 리드 프레임 재료를 사용할 수 있다. 리드 프레임 두께(331)는 제조 공차에 따라 5 내지 7밀 또는 약 125 내지 175미크론(약 0.125mm 내지 0.175mm) 사이에서 달라질 수 있다. 다른 실시예에서 리드 프레임 두께는 0.140mm에서 0.162mm 사이일 수 있다. 예를 들어, SOIC-8 스타일 전류 센서 패키지의 표준 리드 프레임 두께는 공칭적으로 200미크론 또는 190~210미크론 범위의 8밀(mils)일 수 있다.In an embodiment, the current sensor integrated circuit (300) of FIGS. 3 and 3A can use a lead frame material thickness (331) of about 150 microns, or 6 mils, or a thin lead frame material. The lead frame thickness (331) can vary between 5 and 7 mils, or between about 125 and 175 microns (about 0.125 mm to 0.175 mm), depending on manufacturing tolerances. In other embodiments, the lead frame thickness can be between 0.140 mm and 0.162 mm. For example, a standard lead frame thickness for a SOIC-8 style current sensor package can be nominally 8 mils, or in the range of 200 microns or 190 to 210 microns.

300V의 유전체 절연을 달성하기 위해, 1차 도체(330)와 신호 리드(320a, 320b, 320c) 사이의 거리는 공칭적으로 0.160mm 또는 약 6.4밀(mils)이어야 하며, 제조 공차를 고려하여 최소 거리는 적어도 0.125mm 또는 약 5밀(mils)이 되어야 한다. 실시예에서, 2차 리드들(320a, 320b, 320c)은 1차 입력 리드(336) 및 1차 출력 리드(338)로부터 패키지 본체의 제2 맞은편 면(second opposite side)에 제공된다. To achieve 300 V dielectric insulation, the distance between the primary conductor (330) and the signal leads (320a, 320b, 320c) should be nominally 0.160 mm or about 6.4 mils, with a minimum distance of at least 0.125 mm or about 5 mils taking into account manufacturing tolerances. In an embodiment, the secondary leads (320a, 320b, 320c) are provided on a second opposite side of the package body from the primary input lead (336) and the primary output lead (338).

다이(308)는 제1 도체 다이 부착부(332, 334)에 의해 지지된다. 다이(308)는 웨이퍼 후면 코팅(WBC)과 같은 비전도성 코팅에 의해 다이 부착부(332, 334)에 부착될 수 있으며, 그 웨이퍼 후면 코팅은 도 1a에 도시된 바와 같이 2층일 수 있다. 제조에서, 두 층의 웨이퍼 후면 코팅이 사용되는 경우, 제 1 웨이퍼 후면 코팅 층이 완전히 경화된 후(또는 웨이퍼 후면 코팅의 한 층만 사용되는 경우 부분적으로 경화된 후) 제 2 웨이퍼 후면 코팅 층이 부분적으로 경화되어(B 단계 경화라고도 함), 최종적으로 다이(308)를 도 3의 1차 도체(330)의 다이 부착부(332, 334)에 부착하는 데 사용될 수 있다.The die (308) is supported by a first conductor die attach portion (332, 334). The die (308) may be attached to the die attach portion (332, 334) by a non-conductive coating, such as a wafer backside coating (WBC), which may be two-layered as illustrated in FIG. 1A. In manufacturing, when a two-layer wafer backside coating is used, after the first wafer backside coating layer is fully cured (or partially cured if only one layer of the wafer backside coating is used), the second wafer backside coating layer is partially cured (also called a B-stage cure) and can be used to finally attach the die (308) to the die attach portion (332, 334) of the primary conductor (330) of FIG. 3.

다른 실시예에서, 다이(308)는 비전도성 다이 부착 에폭시 또는 테이프를 포함하나 이에 국한되지 않는 다른 재료에 의해 다이 부착부(332, 334)에 부착될 수 있다. 전기 절연을 위해 여러 층의 웨이퍼 후면 코팅, 테이프 및 비전도성 에폭시가 사용될 수 있다. 웨이퍼 후면 코팅, 테이프 또는 비전도성 에폭시의 조합이 전기 절연을 달성하고 다이 부착부(332, 334)에 부착하기 위해 사용될 수 있다.In other embodiments, the die (308) may be attached to the die attach portion (332, 334) by other materials including but not limited to a non-conductive die attach epoxy or tape. Multiple layers of wafer backside coatings, tapes, and non-conductive epoxies may be used for electrical insulation. A combination of wafer backside coatings, tapes, or non-conductive epoxies may be used to achieve electrical insulation and attachment to the die attach portion (332, 334).

실시예에서, 일차 도체(330)는 다이 부착부(332, 334)와 전류 도체부(333) 사이에 필렛형(filleted), 윤곽형(contoured) 또는 형상화된(shaped) 도체 영역(358a, 358b, 358c, 358d)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 필렛은 약 0.20mm 이상의 반경을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 그 필렛 치수는 0.18mm 내지 0.30mm 사이일 수 있다. 형상화된 도체 영역들(358a, 358b, 358c, 358d)은 제1 도체(330) 내의 전류 흐름을 변화시켜 제1 도체(330)의 전류 흐름에 의해 생성된 자기장이 자기장 감지 소자들(309a, 309b) 근처 또는 제1 도체(330)의 전류 도체부(333) 상부에서 더욱 균일하게 되도록 한다. 더욱 길쭉한 형상의 도체 영역(358a, 358b, 358c, 358d)은 1차 도체부(333)에서 측정된 전류의 오차를 감소시켜, 형상화된 도체 영역을 갖는 전류 센서가 보다 정확한 전류 측정을 달성할 수 있게 해준다. 실시예에서, 형상 도체 영역(358a, 358b, 358c, 358d 및 전류 도체부(333)를 포함하는 치수(352)로 표시된 다이 부착부(332)에서 다이 부착부(334)까지의 거리는 약 0.60mm이고, 일 실시예에서는 0.50mm 내지 0.70mm 사이이다.In an embodiment, the primary conductor (330) can include filleted, contoured, or shaped conductor regions (358a, 358b, 358c, 358d) between the die attach portions (332, 334) and the current conducting portion (333). In one embodiment, the fillet can have a radius of greater than or equal to about 0.20 mm. In one embodiment, the fillet dimension can be between 0.18 mm and 0.30 mm. The shaped conductor regions (358a, 358b, 358c, 358d) change the current flow within the first conductor (330) such that the magnetic field generated by the current flow in the first conductor (330) becomes more uniform near the magnetic field sensing elements (309a, 309b) or over the current conducting portion (333) of the first conductor (330). The more elongated conductor regions (358a, 358b, 358c, 358d) reduce the error of the current measured at the primary conductor portion (333), thereby enabling the current sensor having the shaped conductor regions to achieve more accurate current measurements. In an embodiment, the distance from the die attach portion (332) to the die attach portion (334), which is indicated by the dimension (352) including the shaped conductor regions (358a, 358b, 358c, 358d) and the current conductor portion (333), is about 0.60 mm, and in one embodiment between 0.50 mm and 0.70 mm.

제1 도체(330)는, 신뢰성에 중요한, 패키지의 수분 민감도 레벨(moisture sensitivity level: MSL) 성능을 향상시키는 역할을 하는 기계적 잠금 특징부들(355a, 355b)을 포함할 수 있다. 기계적 잠금 특징부들(355a, 355b)은 다음과 같이 포지셔닝될 수 있다. 즉, 1차 입력 및 출력 리드(336, 338)에 인접한 다이 부착부 에지들(351a, 351b)과 기계적 잠금 특징부들(355a, 355b)의 가장 가까운 에지들(357a, 357b) 사이에 공간이 존재하도록, 기계적 잠금 특징부들(355a, 355b)의 가장 가까운 엣지(357a, 357b)들이 포지셔닝되도록 그 기계적 잠금 특징부들(355a, 355b)이 포지셔닝될 수 있다. 1차 도체(330)에서 제거된 모든 물질은 저항을 증가시킬 수 있다. 기계적 잠금 기능부(355a, 355b)를 1차 전류 경로(395) 외부에 배치함으로써 1차 도체(330)의 저항이 덜 증가하게 된다. 입력 리드(336) 및/또는 출력 리드(338) 근처의 1차 도체에 구멍이 하나 이상 생기면 전류가 통과할 리드 프레임 재료가 줄어들기 때문에 1차 도체(330)의 전기 저항이 증가한다. 간격(353a, 353b)은 더 많은 리드 프레임 재료가 1차 전류 경로(395)에 원래 그대로 유지되도록 하여, 기계적 잠금 특징부(355a, 355b)를 형성하기 위해 리드 프레임 재료를 제거함으로써 생긴 입력 및 출력 리드(336, 338)에서 측정될 때 1차 도체의 저항을 더 낮게 유지한다. 일 실시예에서, 기계적 잠금 특징부(355a, 355b)는 반경이 0.15mm 내지 0.25mm인 반원형이다. 일 실시예에서, 기계적 잠금 특징부(355a, 355b)의 반경은 공칭적으로 0.20mm이다. 다이 부착부 에지(351a, 351b)는 패키지 본체(302) 내부에서 0.2mm이고, 간격(353a, 353b)은 적어도 0.4mm이다. 일 실시예에서, 간격(353a, 353b)은 0.4mm 내지 0.6mm 사이이다. 일 실시예에서, 간격(353a, 353b)은 공칭적으로 0.50mm이다. 다른 실시예에서, 기계적 잠금 특징부(355a, 355b)은 0.0mm의 간격(353a, 353b)을 가질 수 있다. 기계적 잠금 특징부들의 형상은 1차 도체의 구멍, 직사각형 컷아웃 또는 삼각형 컷-아웃을 포함하되 이에 국한되지 않는 반원형 이외의 것일 수 있다.The first conductor (330) may include mechanical locking features (355a, 355b) that serve to improve the moisture sensitivity level (MSL) performance of the package, which is critical to reliability. The mechanical locking features (355a, 355b) may be positioned as follows: that is, the mechanical locking features (355a, 355b) may be positioned such that the proximate edges (357a, 357b) of the mechanical locking features (355a, 355b) are positioned such that there is space between the die attach edges (351a, 351b) adjacent the primary input and output leads (336, 338) and the proximate edges (357a, 357b) of the mechanical locking features (355a, 355b). Any material removed from the primary conductor (330) can increase resistance. Placing the mechanical locking feature (355a, 355b) outside of the primary current path (395) increases the resistance of the primary conductor (330) less. Creating one or more holes in the primary conductor near the input lead (336) and/or the output lead (338) increases the electrical resistance of the primary conductor (330) because there is less lead frame material for the current to pass through. The gap (353a, 353b) allows more of the lead frame material to remain intact in the primary current path (395), thereby maintaining a lower resistance of the primary conductor as measured at the input and output leads (336, 338) created by the removal of lead frame material to form the mechanical locking feature (355a, 355b). In one embodiment, the mechanical locking features (355a, 355b) are semicircular with a radius of 0.15 mm to 0.25 mm. In one embodiment, the mechanical locking features (355a, 355b) have a radius of nominally 0.20 mm. The die attach edges (351a, 351b) are 0.2 mm inside the package body (302), and the gap (353a, 353b) is at least 0.4 mm. In one embodiment, the gap (353a, 353b) is between 0.4 mm and 0.6 mm. In one embodiment, the gap (353a, 353b) is nominally 0.50 mm. In another embodiment, the mechanical locking features (355a, 355b) can have a gap (353a, 353b) of 0.0 mm. The shape of the mechanical locking features may be other than semicircular, including but not limited to a hole in the primary conductor, a rectangular cut-out, or a triangular cut-out.

전류 센서 집적 회로(300)는 도 2에 도시된 것과 유사한 회로를 가질 수 있다. 전류 센서 집적 회로(300)의 3개의 신호 리드(320a, 320b, 320c)는 Vcc 또는 입력 전압 또는 전원 핀 또는 리드, 출력 핀 또는 리드, 접지 또는 기준(reference) 핀 또는 리드일 수 있다. 전류 센서 집적 회로(300)는 출력 리드 또는 핀에서 출력 프로토콜을 제공하여 단일 핀 또는 출력 리드로부터 더 많은 데이터가 전송될 수 있도록 하는 출력 프로토콜 회로를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, Vcc 또는 접지 리드에서 제공되는 전류의 변화에 의해 데이터가 전송되는 경우, 2선 출력이 사용될 수 있다.The current sensor integrated circuit (300) may have a circuit similar to that illustrated in FIG. 2. The three signal leads (320a, 320b, 320c) of the current sensor integrated circuit (300) may be a Vcc or input voltage or power pin or lead, an output pin or lead, and a ground or reference pin or lead. The current sensor integrated circuit (300) may have an output protocol circuit to provide an output protocol on the output lead or pins so that more data can be transmitted from a single pin or output lead. In another embodiment, a two-wire output may be used where data is transmitted by changes in current provided on the Vcc or ground leads.

전술한 처리 중 어떤 것은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다는 것이 이해된다. 프로세싱은 프로그래밍 가능한 컴퓨터들 또는 기계들에서 실행되는 컴퓨터 프로그램에서 구현될 수 있으며, 그 컴퓨터들이나 기계들은 각각 프로세서, 저장 매체 또는 프로세서에 의해 판독 가능한 기타 물품(휘발성 및/또는 비휘발성 메모리 및/또는 저장 소자 포함), 적어도 하나의 입력 장치 및 하나 이상의 출력 장치를 포함할 수 있다. 프로그램 코드는 입력 장치를 사용하여 입력된 데이터에 적용되어 처리를 수행하고 출력 정보를 생성할 수 있다. It is understood that any of the processing described above may be implemented in hardware, firmware, software, or a combination thereof. The processing may be implemented in a computer program running on programmable computers or machines, each of which may include a processor, a storage medium or other article readable by the processor (including volatile and/or nonvolatile memory and/or storage elements), at least one input device, and one or more output devices. The program code may be applied to data input using the input device to perform processing and generate output information.

본 개시의 예시적인 실시예들을 설명하였으므로, 이제 당업자에게는 그 개념을 통합하는 다른 실시예들도 사용될 수 있음이 명백해질 것이다. 본원에 포함된 실시예들은 개시된 실시예에 한정되어서는 안 되며, 오히려 첨부된 청구항들의 정신과 범위에 의해서만 제한되어야 한다. 본 명세서에 인용된 모든 출판물 및 참고 문헌들은 그 전체로 본 명세서에 명시적으로 참조로 통합된다.Having described the exemplary embodiments of the present disclosure, it will now be apparent to those skilled in the art that other embodiments incorporating the concepts may be used. The embodiments included herein should not be limited to the disclosed embodiments, but rather should be limited only by the spirit and scope of the appended claims. All publications and references cited herein are expressly incorporated herein by reference in their entirety.

본 명세서에 설명된 상이한 실시예들의 구성요소들은 결합되어 위에서 구체적으로 명시되지 않은 다른 실시예를 형성할 수 있다. 단일 실시예의 맥락에서 설명되는 다양한 요소들은 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 제공될 수도 있다. 본 명세서에 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들도 다음 청구범위의 범위 내에 있다.Components of the different embodiments described herein may be combined to form other embodiments not specifically set forth above. Various elements described in the context of a single embodiment may also be provided separately or in any suitable subcombination. Other embodiments not specifically set forth herein are also within the scope of the following claims.

Claims (19)

입력 리드와 출력 리드, 제1 다이 부착부, 제2 다이 부착부, 그리고 상기 제1 및 제2 다이 부착부들 사이의 전류 도체부를 갖는 1차 도체(primary conductor); 여기서 상기 1차 도체는 상기 입력 리드로부터의 전류를 상기 제1 다이 부착부, 상기 전류 도체부, 상기 제2 다이 부착부를 통해 상기 출력 리드로 전달하도록 구성되고, 상기 제1 및 제2 다이 부착부들 중 적어도 하나는 상기 입력 또는 출력 리드 중 각각의 것에 인접한 다이 부착부 엣지를 가지며,
상기 다이 부착부 엣지로부터 이격된 기계식 잠금 기능부(mechanical locking feature);
적어도 하나의 2차 리드;
상기 및 제2 다이 부착부들 의해 지지되는 반도체 다이;
상기 반도체 다이에 의해 지지되는 적어도 하나의 자기장 감지 소자; 여기서 상기 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 상기 전류 도체부에 인접하여 배치되고, 그리고
상기 반도체 다이와 상기 1차 도체의 적어도 일부를 둘러싸는 패키지 본체를 구비하고, 여기서 상기 입력 리드 및 상기 출력 리드는 상기 패키지 본체의 제1 면(first side)으로부터 연장되고, 상기 적어도 하나의 2차 리드는 상기 패키지 본체의 상기 제1 면의 반대쪽 상기 패키지 본체의 제2면(second side)으로부터 연장되는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.
A primary conductor having an input lead and an output lead, a first die attach portion, a second die attach portion, and a current conducting portion between the first and second die attach portions; wherein the primary conductor is configured to conduct current from the input lead through the first die attach portion, the current conducting portion, and the second die attach portion to the output lead, and at least one of the first and second die attach portions has a die attach portion edge adjacent to a respective one of the input or output leads;
A mechanical locking feature spaced from the die attachment edge;
At least one secondary lead;
A semiconductor die supported by the above and second die attach portions;
At least one magnetic field sensing element supported by said semiconductor die; wherein said at least one magnetic field sensing element is disposed adjacent to said current conducting portion, and
A packaged current sensor integrated circuit comprising a package body surrounding the semiconductor die and at least a portion of the primary conductor, wherein the input lead and the output lead extend from a first side of the package body, and wherein the at least one secondary lead extends from a second side of the package body opposite the first side of the package body.
제1항에 있어서, 적어도 3개의 2차 리드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit characterized in that in claim 1, it further comprises at least three secondary leads. 제2항에 있어서, 적어도 하나의 2차 리드는 출력 연결을 제공하고, 적어도 하나의 2차 리드는 전압 입력 연결을 제공하며, 적어도 하나의 2차 리드는 접지 연결을 제공하는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in claim 2, at least one secondary lead provides an output connection, at least one secondary lead provides a voltage input connection, and at least one secondary lead provides a ground connection. 제1항에 있어서, 프론트-엔드 증폭기를 더 구비하며, 상기 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 상기 프론트 엔드 증폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in the first aspect, further comprising a front-end amplifier, wherein the at least one magnetic field sensing element is connected to the front-end amplifier. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 홀 효과 센서인 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in claim 1, at least one magnetic field sensing element is a Hall effect sensor. 제5항에 있어서, 상기 홀 효과 센서에 연결된 홀 효과 전류 구동 회로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in claim 5, further comprises a Hall effect current driving circuit connected to the Hall effect sensor. 제5항에 있어서, 상기 홀 효과 센서가 상기 1차 도체의 상기 전류 도체부에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in claim 5, the Hall effect sensor is disposed adjacent to the current conducting portion of the primary conductor. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 상기 전류 도체부의 제1 면에 인접하여 배치된 제1 홀 효과 센서를 포함하고, 상기 패키징된 전류 센서 집적 회로는 상기 제1 면의 반대쪽 상기 전류 도체부의 제2 면에 인접하여 배치된 제2 홀 효과 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in claim 7, the at least one magnetic field sensing element comprises a first Hall effect sensor disposed adjacent to a first side of the current conducting portion, and the packaged current sensor integrated circuit further comprises a second Hall effect sensor disposed adjacent to a second side of the current conducting portion opposite to the first side. 제1항에 있어서, 프론트 엔드 증폭기가 상기 1차 도체의 전류 레벨의 출력을 제공하기 위해 증폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in the first aspect, the front-end amplifier is connected to the amplifier to provide an output of the current level of the primary conductor. 제1항에 있어서, 상기 반도체 다이의 후면(backside)에 웨이퍼 후면 코팅재(coating material)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in claim 1, further comprises a wafer backside coating material on the backside of the semiconductor die. 제10항에 있어서, 상기 반도체 다이의 상기 후면에 제2 웨이퍼 후면 코팅재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in claim 10, a second wafer backside coating material is further provided on the backside of the semiconductor die. 제1항에 있어서, 상기 1차 도체 리드 프레임과 상기 적어도 하나의 2차 리드 프레임 사이의 상기 거리는 적어도 0.125mm인 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in the first aspect, the distance between the primary conductor lead frame and the at least one secondary lead frame is at least 0.125 mm. 제1항에 있어서, 상기 기계적 잠금 기능부는 상기 다이 부착 엣지부로부터 적어도 0.50mm만큼 이격된 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in the first aspect, the mechanical locking function portion is spaced apart from the die attach edge portion by at least 0.50 mm. 제1항에 있어서, 상기 1차 도체의 상기 전류 도체부는 형상화된 도체 영역들(shaped conductor regions)을 갖는 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in the first aspect, the current conducting portion of the primary conductor has shaped conductor regions. 제1항에 있어서, 상기 패키지 본체의 두께는 1.0mm 미만인 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in claim 1, the thickness of the package body is less than 1.0 mm. 제1항에 있어서, 상기 1차 도체 리드 프레임의 두께는 0.140mm 내지 0.162mm 사이 인 것을 특징으로 하는 패키징된 전류 센서 집적 회로.A packaged current sensor integrated circuit, characterized in that in the first paragraph, the thickness of the primary conductor lead frame is between 0.140 mm and 0.162 mm. 입력 리드와 출력 리드, 제1 다이 부착부, 제2 다이 부착부, 그리고 1차 도체부(primary conductor portion)를 갖는 1차 도체를 제공하는 단계; 여기서 상기 1차 도체는 상기 입력 리드로부터의 전류를 상기 제1 다이 부착부, 상기 1차 도체부, 상기 제2 다이 부착부, 그리고 상기 출력 리드를 통해 전달하도록 구성되고,
기계식 잠금 기능부(mechanical locking feature)를 상기 다이 부착부 엣지로부터 이격된 상기 1차 도체에 제공하는 단계;
적어도 하나의 2차 리드를 제공하는 단계;
상기 1차 도체에 인접하여 배치되는 반도체 다이를 제공하는 단계;
상기 반도체 다이에 의해 지지되는 적어도 하나의 자기장 감지 소자를 제공하는 단계; 여기서 상기 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 상기 1차 도체부에 인접하여 배치되고, 그리고
상기 1차 도체의 상기 전류를 나타내는 출력 신호를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센서 집적 회로 패키지에서 전류를 감지하는 방법.
A step of providing a primary conductor having an input lead and an output lead, a first die attach portion, a second die attach portion, and a primary conductor portion; wherein the primary conductor is configured to conduct current from the input lead through the first die attach portion, the primary conductor portion, the second die attach portion, and the output lead;
A step of providing a mechanical locking feature to the primary conductor spaced from the die attach edge;
A step of providing at least one secondary lead;
A step of providing a semiconductor die positioned adjacent to the primary conductor;
providing at least one magnetic field sensing element supported by said semiconductor die; wherein said at least one magnetic field sensing element is disposed adjacent to said primary conducting portion, and
A method for detecting current in a current sensor integrated circuit package, characterized by comprising the step of providing an output signal representing the current of the primary conductor.
제17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자기장 감지 소자는 상기 전류 도체부의 제1면에 인접하여 배치되는 제1 자기장 감지 소자를 구비하고, 상기 방법은 상기 제1면의 반대쪽 상기 전류 도체부의 제2면에 인접하여 배치되는 제2 자기장 감지 소자를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 센서 집적 회로 패키지에서 전류를 감지하는 방법.A method for sensing current in a current sensor integrated circuit package, wherein in claim 17, the at least one magnetic field sensing element comprises a first magnetic field sensing element disposed adjacent to a first surface of the current conducting portion, and the method further comprises a step of providing a second magnetic field sensing element disposed adjacent to a second surface of the current conducting portion opposite to the first surface. 제17항에 있어서, 상기 자기장 감지 소자는 평면형 홀 효과 소자, 수직형 홀 효과 소자, 이방성 자기 저항(anisotropic magnetoresistance: AMR) 소자, 거대 자기 저항(giant magnetoresistance: GMR) 소자 또는 터널링 자기 저항(tunneling magnetoresistance: TMR) 소자 중 하나인 것을 특징으로 하는 전류 센서 집적 회로 패키지에서 전류를 감지하는 방법.A method for sensing current in a current sensor integrated circuit package, characterized in that in claim 17, the magnetic field sensing element is one of a planar Hall effect element, a vertical Hall effect element, an anisotropic magnetoresistance (AMR) element, a giant magnetoresistance (GMR) element, or a tunneling magnetoresistance (TMR) element.
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