一种单芯片霍尔电流传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种单芯片霍尔电流传感器，包括：正装于框架的承载区的霍尔传感器芯片，所述霍尔传感器芯片的焊盘通过金属连线与框架的第一引脚区连接；导体电流环位于所述霍尔传感器芯片的霍尔感应区域上方，其中，所述导体电流环为金属条带，与所述框架的第二引脚区连接；所述霍尔传感器芯片到所述导体电流环的距离小于所述导体电流环的宽度。本实用新型专利技术的条带宽度可调，通过调节条带宽度使霍尔电流传感器适应不同的电流强度；同时，不受凸点工艺中凸点高度的限制，可以进一步减小测量点与导体的距离r，增强传感器的线性度；此外，可以降低封装成本和产品研发周期，提高霍尔电流传感器的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种单芯片霍尔电流传感器
本技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种单芯片霍尔电流传感器。
技术介绍
开环霍尔电流传感器基于霍尔直放式工作原理，即当原边电流Ip流过一根长导线时，在导线周围将产生一磁场，这一磁场的大小与流过导线的电流成正比，产生的磁场聚集在磁环内，通过磁环气隙中霍尔器件进行测量，并通过运算放大器等电路，将微弱的电压信号放大为标准电压Vs或电流信号Is。其输出电压Vs或输出电流Is精确的反映原边电流Ip并经过特殊电路的处理，用于原边电流变化的检测元件。霍尔电流传感器广泛应用于变频调速装置、逆变装置、UPS电源、逆变焊机、电解电镀、数控机床、微机监测系统、电网监控系统和需要隔离检测电流电压的各个领域中。流过长直导体的电流所产生的磁场与该电流的关系：B＝μI/2πr(公式1)其中，B为磁感应强度，单位是特斯拉；I为电流，单位是安培；r为测量点与导体的距离，单位是米；μ为真空磁导率。若电流通过的是扁平导体时，当测量点离导体距离r<<导体宽度W时，扁平导体周围产生的磁场与该电流的关系：B＝μI/2W(公式2)其中，W为扁平导线的宽度，单位是米。传统的开环霍尔电流传感器，容易受到外界磁场的磁性干扰。其存在性能不稳定、灵敏度低、体积大、制造工艺复杂、生产成本高等缺陷。因此，现有技术提供一种单芯片开环霍尔传感器及其制造方法，能够消除外界磁场干扰，提高性能稳定性和灵敏度，并且通过封装级单芯片工艺将霍尔传感器和导体集成在同一芯片上，有效减小产品体积，降低生产成本。现有技术一般将导体制造在集成电路引线框架上，并将导体置于霍尔感应区的正上方或正下方。如图1所示为一个典型的霍尔电流传感器的底视图结构，包括：一个塑料外壳100，用以提供了一个稳定可靠的工作环境，对内部结构起到机械或环境保护的作用，从而集成电路芯片能够发挥正常的功能，并保证其具有高稳定性和可靠性；铜制框架101a、101b、101c、101d、101e，并延伸出所述塑料外壳100，形成引脚，一般会在引脚表面电镀有一层金属锡，用于应用时焊接在PCB电路板上，其中引脚106a、106b为内部通过框架相连，外部为大于等于1个引脚的结构，互为原边电流Ip的输入输出端，电流方向可以由106a到106b，也可以由106b到106a，框架101e在内部形成一个铜制的导体电流环104，当原边电流Ip通过导体电流环104时，在霍尔传感区105周围产生磁场大小与流过导线的电流成正比的磁场，并由霍尔传感器103上的霍尔传感区105感应到，形成线性的霍尔电压，并由霍尔传感器103上的内部电路结构经过放大、滤波、与斩波电路，输出一个电压信号或电流信号。铜制框架101a、101b、101c、101d延伸出所述塑料外壳100的部分，一般作为霍尔传感器103的电源端，地端，输出端，控制端等端口。连接件102a、102b、102c、102d为金属球或柱，一般由铜、铅、锡等金属构成，用于构成铜制框架101a、101b、101c、101d与霍尔传感器103上的焊盘之间的电连接。如图2所示为图1中的AA’剖面图，连接件102a、102b生长在霍尔传感器103的表面焊盘上，霍尔传感器103表面焊盘以外的部分为钝化层(图2中虚线所示)；导体电流环104的横截面为104a和104b，互为原边电流Ip的输入输出端；霍尔传感器103上的电路结构位于霍尔感应区105的同一表面。现有的霍尔电流传感器的制造，采用的是倒装芯片(Flipchip)技术，该封装方式为芯片正面朝下向封装框架，无需引线键合，形成最短电路，降低电阻和其他一些寄生参数；采用金属球连接框架，缩小了封装尺寸，改善电性表现。其制造流程如下：(1)制作非标准的定制框架；(2)晶圆上制作凸点；(3)将晶圆切割成独立的带凸点的芯片，并倒装将凸点焊接在框架上。(4)塑封并将引脚电镀，切筋成型。该技术也有一定的缺点，首先倒装芯片技术需要在晶圆上制作凸点，需要用到掩膜板设计制作，光刻、电镀、植球等技术，设备昂贵成本较大。且针对霍尔电流传感器，其框架属于非标准框架，还需要根据霍尔电流传感器芯片上的焊盘位置上单独设计开发并制作框架，且针对不同的导体宽度W，也需要单独开发框架。也增加了封装成本和产品研发周期，提高了该产品的技术壁垒。另外，因为制作的导体是框架，是扁平的导体电流环，需要满足测量点离导体电流环的距离r<<导体电流环宽度W这一线性假设条件，而受凸点工艺的限制，凸点具有一定的高度，不一定满足距离r<<导体电流环宽度W这一假设条件。因此，如何降低霍尔传感器芯片的封装成本，减小框架的制作难度，满足测量点到导体电流环的距离与导体宽度的关系，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种单芯片霍尔电流传感器，用于解决现有技术中霍尔传感器封装成本大，框架单独设计，测量点到导体电流环的距离与导体宽度的关系不满足等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种单芯片霍尔电流传感器，所述单芯片霍尔电流传感器至少包括：正装于框架的承载区的霍尔传感器芯片，所述霍尔传感器芯片的焊盘通过金属连线与框架的第一引脚区连接；导体电流环位于所述霍尔传感器芯片的霍尔感应区域上方，其中，所述导体电流环为金属条带，与所述框架的第二引脚区连接；所述霍尔传感器芯片到所述导体电流环的距离小于所述导体电流环的宽度。优选地，所述所述金属连线为焊线。优选地，所述金属线为金属条带。优选地，所述导体电流环的材质为铜。更优选地，所述导体电流环的两端分别连接所述第二引脚区的两个引脚，作为的输入输出端。优选地，所述霍尔传感器芯片通过粘片胶与所述框架的承载区连接。优选地，所述霍尔传感器芯片中的电路结构与所述霍尔感应区域位于同一面。如上所述，本技术的单芯片霍尔电流传感器，具有以下有益效果：本技术的单芯片霍尔电流传感器中导体电流环不是制造在框架上，而是通过铜制条带进行制作，在不影响性能指标的情况下，利用条带键合封装技术实现导体电流环与框架上的引脚连接。本技术不需要制作晶圆凸点，不需要定制非标准的框架，且针对不同的导体电流环宽度，只要修改条带的宽度即可，可大大降低封装成本和产品研发周期，提高霍尔电流传感器的经济效益。附图说明图1显示为现有技术中的单芯片开环霍尔传感器的俯视示意图。图2显示为现有技术中的单芯片开环霍尔传感器的剖视示意图。图3显示为本技术的一种单芯片霍尔电流传感器的俯视示意图。图4显示为图3中单芯片霍尔电流传感器的AA’向剖视图。图5显示为图3中单芯片霍尔电流传感器的BB’向剖视图。图6显示为本技术的另一种单芯片霍尔电流传感器的俯视示意图。图7显示为图6中单芯片霍尔电流传感器的AA’向剖视图。图8显示为图6中单芯片霍尔电流传感器的BB’向剖视图。元件标号说明100塑料外壳101a、101b、101c、101d、101e铜制框架102a、102b、102c、102d连接件103霍尔传感器104、104a、104b导体电流环105霍尔感应区106a、106b引脚200外壳201a、201b、201c、201d、201f、引脚201g、201h、201i201e基岛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单芯片霍尔电流传感器，其特征在于，所述单芯片霍尔电流传感器至少包括：正装于框架的承载区的霍尔传感器芯片，所述霍尔传感器芯片的焊盘通过金属连线与框架的第一引脚区连接；导体电流环位于所述霍尔传感器芯片的霍尔感应区域上方，其中，所述导体电流环为金属条带，与所述框架的第二引脚区连接；所述霍尔传感器芯片到所述导体电流环的距离小于所述导体电流环的宽度。

【技术特征摘要】
1.一种单芯片霍尔电流传感器，其特征在于，所述单芯片霍尔电流传感器至少包括：正装于框架的承载区的霍尔传感器芯片，所述霍尔传感器芯片的焊盘通过金属连线与框架的第一引脚区连接；导体电流环位于所述霍尔传感器芯片的霍尔感应区域上方，其中，所述导体电流环为金属条带，与所述框架的第二引脚区连接；所述霍尔传感器芯片到所述导体电流环的距离小于所述导体电流环的宽度。2.根据权利要求1所述的单芯片霍尔电流传感器，其特征在于：所述金属连线为焊线。3.根据权利要求1所述的单芯片霍尔电流传感器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：何云，刘桂芝，
申请(专利权)人：上海南麟电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31