傳感器裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種傳感器裝置，其能夠降低成本。該傳感器裝置包括印刷電路板、第一端子、第二端子、互連線和半導(dǎo)體裝置。第一端子和第二端子設(shè)置在印刷電路板上并且耦接到電力線。第二端子耦接到電力線的相對于第一端子的下游部分。互連線設(shè)置在印刷電路板上以將所述第一端子和所述第二端子彼此耦接。換句話講，互連線與電力線并聯(lián)耦接。半導(dǎo)體裝置安裝在印刷電路板上并且包括互連層和形成在互連層中的電感器。
【專利說明】傳感器裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]包括說明書、附圖和摘要的、2013年9月5日提交的日本專利申請N0.2013-184217的公開的全部內(nèi)容以引用方式并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及傳感器裝置并且提供可應(yīng)用于例如具有電感器的傳感器裝置的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0004]用于測量經(jīng)過電力線的電力的瓦特計(jì)使用電感器。流過電力線的電流量的變化改變由電力線產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)度。按照磁場強(qiáng)度的變化，在電感器中產(chǎn)生電力。瓦特計(jì)監(jiān)測電力，以檢測在電力線中流動的電力的量。
[0005]一般地，瓦特計(jì)設(shè)置有磁芯。磁芯被成形為好像它包圍了電力線一樣。然而，日本未經(jīng)審查的專利公開N0.2011-185914公開了使用多層印刷電路板的無芯型電流傳感器。在該公開中，多層印刷電路板設(shè)置有芯。該芯由多層印刷電路板中的兩個(gè)不同互連層和耦接這些互連層的通孔形成?；魻朓C被嵌入芯內(nèi)部。待檢測電流流過芯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]磁芯是用于增強(qiáng)對電力線的靈敏度。然而，磁芯造成傳感器的大小增大并且還造成成本升高。上述公開中描述的方法不需要磁芯，但需要將霍爾IC嵌入多層印刷電路板中，因此不能充分地降低成本。本發(fā)明的發(fā)明人尋求一種可用的降低成本的新傳感器裝置結(jié)構(gòu)。
[0007]通過本說明中的以下描述和附圖，本發(fā)明的其它問題和新穎特征將變得清楚。
[0008]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，將半導(dǎo)體裝置安裝在電路板上。該半導(dǎo)體裝置具有電感器。該電路板具有第一端子、第二端子和互連線。第二端子耦接到電力線的相對于第一端子的下游部分。互連線將第一端子和第二端子彼此耦接并且與電力線電并聯(lián)地布置。
[0009]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，將半導(dǎo)體裝置安裝在電路板上。該半導(dǎo)體裝置具有多個(gè)電感器。該電路板具有第一端子、第二端子和多條互連線。互連線將第一端子和第二端子彼此耦接并且相互并聯(lián)地布置。如在垂直于半導(dǎo)體裝置的方向上觀察的，電感器中的每一個(gè)與互連線中的不同的一條互連線相鄰地設(shè)置。
[0010]上述實(shí)施例可以降低傳感器裝置的成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1示出根據(jù)第一實(shí)施例的傳感器裝置的構(gòu)造；
[0012]圖2是示出半導(dǎo)體裝置中包括的半導(dǎo)體芯片的構(gòu)造的截面圖；
[0013]圖3示出電路中包含的放大器單元和電感器之間的連接關(guān)系；
[0014]圖4A示出兩個(gè)電感器的卷繞方向的第一示例，圖4B示出兩個(gè)電感器的卷繞方向的第二示例；
[0015]圖5是示出根據(jù)第二實(shí)施例的傳感器裝置的構(gòu)造的平面圖；
[0016]圖6是示出圖5的修改形式的平面圖；以及
[0017]圖7是示出根據(jù)第三實(shí)施例的傳感器裝置的構(gòu)造的平面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]參照附圖，以下將描述實(shí)施例。注意的是，在所有附圖中，用類似的標(biāo)號表示類似的組件，因此如果不是必要的話，將不重復(fù)對其的說明。
[0019]第一實(shí)施例
[0020]圖1示出根據(jù)第一實(shí)施例的傳感器裝置SND的構(gòu)造。根據(jù)實(shí)施例的傳感器裝置SND包括印刷電路板PCB、第一端子TER1、第二端子TER2、互連線PINC和半導(dǎo)體裝置SD。第一端子TERl和第二端子TER2設(shè)置在印刷電路板PCB上并且耦接到電力線PL。第二端子TER2耦接到電力線PL的相對于第一端子TERl的下游部分?；ミB線PINC設(shè)置在印刷電路板PCB上，以將第一端子TERl和第二端子TER2彼此耦接。換句話講，互連線PINC與電力線PL并聯(lián)耦接。半導(dǎo)體裝置SD安裝在印刷電路板PCB上并且包括互連層和形成在互連層中的電感器IND。
[0021]根據(jù)第一實(shí)施例，在電力線PL中流動的電流的一部分經(jīng)過互連線PINC。在電感器IND中，產(chǎn)生與互連線PINC周圍產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)度成比例的電壓。由于互連線PINC形成在印刷電路板PCB上，因此互連線PINC和電感器IND之間的距離可以縮短。這樣使得可以在沒有磁芯的情況下增強(qiáng)傳感器裝置SND的靈敏度。另外，不需要將IC嵌入印刷電路板中，從而避免了制造成本升高。以下，將給出詳細(xì)描述。
[0022]通過將半導(dǎo)體芯片放置在諸如中介層和引線框架的芯片安裝部分上并且用密封樹脂密封半導(dǎo)體芯片和芯片安裝部分來制成半導(dǎo)體裝置SD。半導(dǎo)體裝置SD具有兩個(gè)電感器IND。當(dāng)在垂直方向上觀察印刷電路板PCB時(shí)，互連線PINC的一部分(在圖1中示出的這個(gè)示例中，第一部分PINC1)放置在兩個(gè)電感器IND之間?；ミB線PINC的其它部分(在圖1中示出的這個(gè)示例中，第二部分PINC2和第三部分PINC3)圍繞兩個(gè)電感器IND。
[0023]具體地，半導(dǎo)體裝置SD具有分別與印刷電路板PCB的四條邊平行的四條邊。第一端子TERl和第二端子TER2設(shè)置在印刷電路板PCB的長邊之一上。第一端子TERl通過互聯(lián)線PINC的第二部分PINC2耦接到第一部分PINCl的一個(gè)端部。另一方面，第二端子TER2通過互聯(lián)線PINC的第三部分PINC3耦接到第一部分PINCl的另一個(gè)端部。第二部分PINC2與第一部分PINCl圍繞電感器IND中的一個(gè)，而第三部分PINC3與第一部分PINCl圍繞另一個(gè)電感器IND。
[0024]在圖1中的圖示中，電感器IND具有大致矩形的輪廓。布置兩個(gè)電感器，使得一個(gè)電感器IND的一邊面對另一個(gè)電感器的一邊。互連線PINC的第一部分PINCl位于這兩條邊之間?；ミB線PINC的第二部分PINC2沿著第一電感器IND的其它三條邊延伸，而第三部分PINC3沿著第二電感器IND的其它三條邊延伸。
[0025]互連線PINC例如形成在印刷電路板PCB的安裝有半導(dǎo)體裝置SD的表面上存在的互連層上。然而，互連線PINC可以形成在另一個(gè)互連層上或者可以跨多個(gè)互連層形成。
[0026]另外，半導(dǎo)體裝置SD中包含的半導(dǎo)體芯片具有模擬電路和邏輯電路。這些電路用于操縱電感器IND中產(chǎn)生的電壓并且包括例如放大單元AMP (將參照圖3進(jìn)行描述)。
[0027]圖2是示出半導(dǎo)體裝置SD中包含的半導(dǎo)體芯片的構(gòu)造的截面圖。半導(dǎo)體芯片由襯底制成。襯底SUB是例如硅襯底。襯底SUB具有晶體管TR和元件隔離區(qū)EI。元件隔離區(qū)EI將元件形成區(qū)與其它區(qū)域隔離開。例如，晶體管TR形成在元件形成區(qū)中。晶體管TR是例如邏輯電路LC的一部分。然而，晶體管TR可以是模擬電路AC的一部分。
[0028]多層互連層MINC形成在晶體管TR和元件隔離區(qū)EI上。多層互連層MINC具有內(nèi)部布線WIR。內(nèi)部布線WIR是用于構(gòu)成邏輯電路LC的布線或電源布線。
[0029]多層互連層MINC包括多個(gè)互連層?；ミB層中的每一個(gè)具有其中形成內(nèi)部布線WIR的子層和其中形成通孔VA(或接觸件)的子層。在圖2中示出的圖示中，內(nèi)部布線WIR嵌入構(gòu)成互連層的絕緣膜。然而，內(nèi)部布線WIR中的至少一個(gè)可以形成在構(gòu)成互連層的絕緣膜上。另外，可以單獨(dú)地或者一體地形成內(nèi)部布線WIR和通孔VA。內(nèi)部布線WIR是例如Cu或Al。通孔VA是例如Cu、Al或W。
[0030]電感器IND形成在與形成內(nèi)部布線WIR的層相同的至少一層中。在圖2中示出的圖示中，通過使用多個(gè)互連層(具體地，從第二互連層或更高層中的任一個(gè)到最上層互連層下面一層的互連層)形成電感器IND。這樣增加了電感器IND的匝數(shù)，從而增強(qiáng)了檢測通過電感器IND產(chǎn)生的磁場的變化的靈敏度。
[0031]多層互連層MINC設(shè)置有屏蔽構(gòu)件SLD。屏蔽構(gòu)件SLD包圍電感器IND，以防止電感器IND成為邏輯電路LC和模擬電路AC的噪聲源并且防止邏輯電路LC成為電感器IND和模擬電路AC的噪聲源。
[0032]更具體地，屏蔽構(gòu)件SLD包括第一屏蔽構(gòu)件SLDl、第二屏蔽構(gòu)件SLD2、第三屏蔽構(gòu)件SLD3和第四屏蔽構(gòu)件SLD4。
[0033]第一屏蔽構(gòu)件SLDl位于電感器IND和邏輯電路LC(或模擬電路AC)之間，而第二屏蔽構(gòu)件SLD2經(jīng)由電感器IND與第一屏蔽構(gòu)件SLDl相對地定位。第一屏蔽構(gòu)件SLDl和第二屏蔽構(gòu)件SLD2 二者都連續(xù)地形成為從在其中形成有電感器IND的互連層下面的互連層到其中形成有電感器IND的互連層上面的互連層。在任何互連層處，第一屏蔽構(gòu)件SLDl和第二屏蔽構(gòu)件SLD2都具有與其中形成有內(nèi)部布線WIR的子層位于同一層上的金屬層和與其中形成有通孔VA的子層位于同一層上的金屬層。
[0034]第三屏蔽構(gòu)件SLD3形成在位于其中形成有電感器IND的互連層上面一層的互連層中。第四屏蔽構(gòu)件SLD4形成在位于其中形成有電感器IND的互連層下面一層的互連層中。第三屏蔽構(gòu)件SLD3用于耦接第一屏蔽構(gòu)件SLDl的最上層金屬層和第二屏蔽構(gòu)件SLD2的最上層金屬層并且還從上方覆蓋電感器IND。第四屏蔽構(gòu)件SLD4用于耦接第一屏蔽構(gòu)件SLDl的最下層金屬層和第二屏蔽構(gòu)件SLD2的最下層金屬層并且還從下方覆蓋電感器IND。電感器IND被第一屏蔽構(gòu)件SLD1、第三屏蔽構(gòu)件SLD3、第二屏蔽構(gòu)件SLD2和第四屏蔽構(gòu)件SLD4包圍。
[0035]圖3示出安裝在半導(dǎo)體裝置SD上的電路中包含的放大單元AMP和電感器IND之間的連接關(guān)系。在圖3中示出的圖示中，放大單元AMP是運(yùn)算放大器。當(dāng)電流流入互連線PINC中時(shí)，在電感器IND中的一個(gè)中產(chǎn)生正電壓信號，而在另一個(gè)電感器IND中產(chǎn)生負(fù)電壓信號。相比于只有一個(gè)電感器IND耦接到放大單元AMP的情況，將這兩個(gè)信號輸入放大單元AMP產(chǎn)生更高的輸出。
[0036]圖4A示出兩個(gè)電感器IND的卷繞方向的第一示例。在圖4A中示出的示例中，兩個(gè)電感器IND以相同的方式卷繞。第一電感器IND的內(nèi)部端部耦接到放大單元AMP的正輸入端子，而第二電感器IND的內(nèi)部端部耦接到放大單元AMP的負(fù)輸入端子。另一方面，這兩個(gè)電感器IND的外部端部接地。
[0037]圖4B示出兩個(gè)電感器IND的卷繞方向的第二示例。在圖4B中示出的示例中，兩個(gè)電感器IND以彼此相反的方向卷繞。第一電感器IND的內(nèi)部端部耦接到放大單元AMP的一個(gè)輸入端子(例如，負(fù)輸入端子)，而第二電感器IND的外部端部耦接到放大單元AMP的另一個(gè)輸入端子(例如，正輸入端子)。另外，第一電感器IND的外部端部接地，第二電感器IND的內(nèi)部端部也接地。
[0038]根據(jù)該實(shí)施例，流入電力線PL的電流的一部分經(jīng)過互連線PINC。由于互連線PINC形成在印刷電路板PCB上，因此，互連線PINC和電感器IND之間的距離可以縮短。這樣使得可以在沒有磁芯的情況下增強(qiáng)傳感器裝置SND的靈敏度。另外，不需要將IC嵌入印刷電路板，從而避免了制造成本升高。
[0039]此外，互連線PINC在兩個(gè)電感器IND之間延伸。由于在互連線PINC周圍產(chǎn)生的磁場，導(dǎo)致這兩個(gè)電感器IND分別感生出電動勢。組合這兩個(gè)電動勢可以增加信號的強(qiáng)度，該信號代表流過電力線PL的電流量。
[0040]特別地，在這個(gè)實(shí)施例中，互連線PINC圍繞兩個(gè)電感器IND中的每一個(gè)。這種布置增加了檢測電感器IND在互連線PINC周圍產(chǎn)生的磁場的變化的靈敏度。
[0041]第二實(shí)施例
[0042]圖5是示出根據(jù)第二實(shí)施例的傳感器裝置SND的構(gòu)造的平面圖。根據(jù)該實(shí)施例的傳感器裝置SND與第一實(shí)施例的傳感器裝置SND具有相同的構(gòu)造，除了以下的內(nèi)容之外。
[0043]首先，電力線PL被分成兩個(gè)部分，上游部分和下游部分。其次，第一端子TERl耦接到電力線PL的上游部分，而第二端子TER2耦接到電力線PL的下游部分。換句話講，互連線PINC用作電力線PL的一部分并且耦接電力線PL的上游部分和下游部分。
[0044]另外，印刷電路板PCB具有并聯(lián)耦接的多條互連線PINC。每條互連線PINC耦接第一端子TERl和第二端子TER2。因此，流入各條互連線PINC的電流量小。因此，可以防止特定互連線PINC中的電流集中流動。
[0045]在印刷電路板PCB上存在多個(gè)半導(dǎo)體裝置SD。均具有電感器IND的半導(dǎo)體裝置SD分別布置在不同的互連線PINC附近。半導(dǎo)體裝置SD具有邏輯電路，該邏輯電路通過對檢測到的各個(gè)電感器IND的值進(jìn)行求和(或者求平均)，產(chǎn)生代表流過電力線PL的電流量的信號。
[0046]在第二實(shí)施例中，如圖6中所示，單個(gè)半導(dǎo)體裝置SD包含多個(gè)電感器IND沒有問題。
[0047]根據(jù)該實(shí)施例，流過電力線PL的電流被分配到多條互連線PINC。電感器IND中的每一個(gè)按照流過與電感器IND相鄰的互連線PINC的電流量感生出電壓。然后，半導(dǎo)體裝置SD的邏輯電路對檢測到的電感器IND的值進(jìn)行求和，以產(chǎn)生代表流過電力線PL的電流量的信號。此外，電感器IND和互連線PINC之間的距離短。這樣使得可以在沒有磁芯的情況下增強(qiáng)傳感器裝置SND的靈敏度。另外，不需要將IC嵌入印刷電路板，從而避免了制造成本升高。
[0048]第三實(shí)施例
[0049]圖7是示出根據(jù)第三實(shí)施例的傳感器裝置SND的構(gòu)造的平面圖。根據(jù)該實(shí)施例的傳感器裝置SND與第二實(shí)施例的傳感器裝置SND具有相同的構(gòu)造，不同之處在于，在平面圖中，互連線PINC包圍電感器IND的外圍。
[0050]在印刷電路板PCB的上面安裝有半導(dǎo)體裝置SD的表面(第一表面)上布線的互連線PINC部分穿過通孔布線到與第一表面相反的表面(第二表面)上。在平面圖中，互連線PINC的在第二表面上布線的部分與互連線PINC的在第一表面上布線的部分相交。此布線允許互連線PINC沒有間隙地包圍半導(dǎo)體裝置SD。
[0051]具體地，互連線PINC包括第四部分PINC4、第五部分PINC5和第六部分PINC6。第四部分PINC4位于印刷電路板PCB的第一表面上并且具有耦接到第一端子TERl的一個(gè)端部。另外，第四部分PINC4包圍半導(dǎo)體裝置SD的四條邊。第五部分PINC5位于印刷電路板PCB的第二表面上并且在平面圖上與第四部分PINC4相交。第五部分PINC5的一個(gè)端部穿過通孔VAl耦接到第四部分PINC4的另一個(gè)端部。第六部分PINC6的一個(gè)端部穿過通孔VA2耦接到第五部分PINC5的另一個(gè)端部。第六部分PINC6的另一個(gè)端部耦接到第二端子TER2。
[0052]第三實(shí)施例還可以提供與第二實(shí)施例的效果相同的效果。另外，沒有間隙地包圍半導(dǎo)體裝置SD的互連線PINC增強(qiáng)了檢測由電感器IND在互連線PINC周圍產(chǎn)生的磁場的變化的靈敏度。
[0053]本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)該理解，盡管已經(jīng)對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了以上描述，但本發(fā)明不限于此并且在不脫離本發(fā)明的精神和權(quán)利要求書的范圍的情況下可以進(jìn)行各種變化和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器裝置，包括: 電路板； 第一端子，所述第一端子設(shè)置在所述電路板上并且耦接到電力線； 第二端子，所述第二端子設(shè)置在所述電路板上并且耦接到所述電力線的相對于所述第一端子的下游部分； 互連線，所述互連線設(shè)置在所述電路板上，將所述第一端子和所述第二端子彼此耦接，并且與所述電力線電并聯(lián)地布置；以及 半導(dǎo)體裝置，所述半導(dǎo)體裝置安裝在所述電路板上并且具有電感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置， 其中，所述半導(dǎo)體裝置具有兩個(gè)電感器，并且 其中，當(dāng)在垂直于所述半導(dǎo)體裝置的方向上觀察時(shí)，所述互連線的至少一部分在所述兩個(gè)電感器之間延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器裝置， 其中，當(dāng)在垂直于所述半導(dǎo)體裝置的方向上觀察時(shí)，所述互連線包括: 第一部分，所述第一部分在所述兩個(gè)電感器之間延伸； 第二部分，所述第二部分耦接到所述第一部分的一個(gè)端部并且圍繞所述電感器中的第一個(gè)電感器的至少一部分；以及 第三部分，所述第三部分耦接到所述第一部分的另一個(gè)端部并且圍繞所述電感器中的第二個(gè)電感器的至少一部分。
4.一種傳感器裝置，所述傳感器裝置包括: 電路板； 第一端子，所述第一端子設(shè)置在所述電路板上； 第二端子，所述第二端子設(shè)置在所述電路板上； 多條互連線，所述多條互連線設(shè)置在所述電路板上，將所述第一端子和所述第二端子彼此耦接，并且相互電并聯(lián)地布置； 至少一個(gè)半導(dǎo)體裝置，所述至少一個(gè)半導(dǎo)體裝置安裝在所述電路板上；以及 多個(gè)電感器，所述多個(gè)電感器至少設(shè)置在所述半導(dǎo)體裝置上， 其中，當(dāng)在與所述半導(dǎo)體裝置垂直的方向上觀察時(shí)，所述電感器中的每一個(gè)與所述互連線中的不同的互連線相鄰地設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器裝置， 其中，當(dāng)在與所述半導(dǎo)體裝置垂直的方向上觀察時(shí)，所述互連線中的每一條圍繞所述電感器中的不同電感器。
【文檔編號】G01R15/18GK104422811SQ201410450007
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】根本敬繼, 中柴康隆, 橋本隆介, 內(nèi)田慎一 申請人:瑞薩電子株式會社