[发明专利]具有外部功率传感器的半导体模块

说明书

本发明公开了一种半导体模块，其包括：半导体管芯；包围所述半导体管芯的模制化合物；多个端子，其电连接到所述半导体管芯并从所述模制化合物突出出来，其中，所述端子中的第一端子具有被所述模制化合物覆盖的收缩区域，其中，所述模制化合物在所述第一端子的所述收缩区域附近具有凹陷或开口；以及无芯磁场传感器，其设置在所述模制化合物的所述凹陷或所述开口中并通过所述模制化合物与所述第一端子隔离。所述无芯磁场传感器被配置为响应于由在所述第一端子的所述收缩区域中流动的电流产生的磁场而产生信号，所述信号的大小与在所述第一端子的所述收缩区域中流动的电流的量成比例。还描述了一种制造模块的方法。

背景技术

逆变器封装或模块的准确操作需要对AC电流进行电流感测，以确保有效的系统性能。通常使用基于芯的磁场传感器来实施AC电流感测。特别是由于铁芯的负面影响，基于芯的开环电流传感器的性能受到限制。例如，基于芯的开环电流传感器受到磁滞、饱和、非线性、与温度有关的磁导率、涡流效应等的困扰。某些问题可以使用用于补偿测试电流产生的磁通量的外部电路以及用于确定气隙中的零通量条件的探针来解决。然而，附加的电路、补偿绕组以及补偿绕组中的附加的功率消耗为整个感测实施增加了相当大的成本。

在大多数情况下，基于芯的传感器的固有精度不足以满足终端客户的要求，例如，用于汽车牵引逆变器。因此，可能需要生产线终端校准来补偿传感器的增益和失调误差。该校准步骤是昂贵的，因为它要求在逆变器模块和电流传感器的组装之后以高精度强制施加高电流。由于校准步骤通常仅在室温下执行，因此由于寿命漂移和温度依赖性而产生的残留误差仍然很大，并会影响整个系统性能。

因此，需要一种用于半导体模块的改进的外部功率传感器。

发明内容

根据半导体模块的实施例，半导体模块包括：半导体管芯；包围半导体管芯的模制化合物；多个端子，其电连接到半导体管芯并从模制化合物突出出来，其中，端子中的第一端子具有被模制化合物覆盖的收缩区域，其中，模制化合物在第一端子的收缩区域附近具有凹陷或开口；以及无芯磁场传感器，其设置在模制化合物的凹陷或开口中并且通过模制化合物与第一端子隔离，无芯磁场传感器被配置为响应于在第一端子的收缩区域中流动的电流所产生的磁场而产生信号，信号的大小与在第一端子的收缩区域中流动的电流的量成比例。

无芯磁场传感器可以是磁阻传感器或霍尔传感器。

单独地或组合地，第一端子的收缩区域可以包括锥形区域，第一端子的宽度在锥形区域之上变窄，模制化合物的凹陷可以在第一端子的锥形区域附近，无芯磁场传感器可以是设置在模制化合物的凹陷中的单端传感器，并且包括被定位为与锥形区域的一侧相邻的单个感测元件，并且单个感测元件可以通过模制化合物与锥形区域隔离。

单独地或组合地，第一端子的收缩区域可以包括锥形区域，第一端子的宽度在锥形区域之上变窄，模制化合物的凹陷可以在第一端子的锥形区域附近，无芯磁场传感器可以是设置在模制化合物的凹陷中的差分传感器，并且包括被定位为与锥形区域的第一侧相邻的第一感测元件和被定位为与锥形区域的与第一侧相对的第二侧相邻的第二感测元件，并且第一和第二感测元件可以通过模制化合物与锥形区域隔离。

单独地或组合地，第一端子的收缩区域可以包括蛇形区域，模制化合物的凹陷可以在第一端子的蛇形区域附近，其中无芯磁场传感器是设置在模制化合物的凹陷中的单端传感器并且包括被定位为与蛇形区域的一侧相邻的单个感测元件，并且其中单个感测元件通过模制化合物与蛇形区域隔离。

单独地或组合地，第一端子的收缩区域可以包括蛇形区域，模制化合物的凹陷可以在第一端子的蛇形区域附近，无芯磁场传感器可以是设置在模制化合物的凹陷中的差分传感器，并且包括被定位为与蛇形区域的第一侧相邻的第一感测元件和被定位为与蛇形区域的与第一侧相对的第二侧相邻的第二感测元件，并且第一和第二感测元件可以通过模制化合物与蛇形区域隔离。