一种霍尔效应电流传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种霍尔效应电流传感器，包括封装外壳，封装外壳用于封装引线框架，引线框架底部设置为低阻抗铜排，低阻抗铜排上设置有传感器硅芯片，低阻抗铜排和传感器硅芯片之间设置有绝缘隔离芯片，有效降低传感器芯片与铜排焊接时的接触电阻，增加了传感器散热面积，信号引脚外露，形成大面积导线焊接点，在低阻抗铜排与传感器磁芯片之间设置绝缘隔离芯片实现电磁屏蔽，增加传感器散热性能，提升传感器硅芯片的信噪比，减少低阻抗铜排的电流电压波动干扰到传感器硅芯片的正常工作。压波动干扰到传感器硅芯片的正常工作。压波动干扰到传感器硅芯片的正常工作。

【技术实现步骤摘要】
一种霍尔效应电流传感器


[0001]本专利技术涉及集成电路封装结构，具体涉及一种霍尔效应电流传感器。

技术介绍

[0002]单芯片无磁芯的霍尔效应电流传感器因其体积小，成本低的优势，应用越来越广，在电动工具，电动车，变频器的市场占有率越来越高。目前用量最大的传感器芯片采用SOP8和SOW16等封装，受芯片结构影响，该类型芯片的焊接引脚和内部导体的电阻较大，在500～1000μΩ左右，另外封装结构也不利于散热，检测电流范围限制在100A以内。美国AllegroMicrosystems推出的ACS770等产品内部集成了铜排和磁芯，铜排导线的电阻约为100μΩ，接触面积也相对较小，最大电流限制在200A以内，其体积较大，生产工艺复杂，生产成本较高。
[0003]通常，探测300A的电流需要用到1mΩ的分流器电阻搭配精密运算放大器来实现，而在300A情况下，分流器发热功率高达90W，温度相当高，将会影响到系统的稳定性，同时也降低了驱动器的效率，传感器芯片贴近电流铜排，铜排的电流电压波动极易干扰到芯片的正常工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是传感器内部散热性能差、内部芯片易受电磁干扰，目的在于提供一种霍尔效应电流传感器，缩小传感器体积，增加功率密度，同时实现内部传感器芯片的电磁屏蔽，增加传感器散热性能。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种霍尔效应电流传感器，包括封装外壳，封装外壳用于封装引线框架，引线框架底部设置为低阻抗铜排，低阻抗铜排上设置有传感器硅芯片，低阻抗铜排和传感器硅芯片之间设置有绝缘隔离芯片。
[0007]本专利技术设置封装外壳用于封装引线框架，有效降低传感器芯片与铜排焊接时的接触电阻，引线框架底部设置为低阻抗铜排，增加传感器散热面积，低阻抗铜排上设置有传感器硅芯片，低阻抗铜排和传感器硅芯片之间设置有绝缘隔离芯片，以实现传感器硅芯片和铜排之间的电气绝缘，为了提升传感器硅芯片的信噪比，需要使传感器硅芯片尽量靠近低阻抗铜排，使其获得最大的磁场，但是，传感器硅芯片和低阻抗铜排靠近之后会存在低阻抗铜排的电流电压波动极易干扰到传感器硅芯片的正常工作的问题，需要在低阻抗铜排和传感器硅芯片之间的绝缘隔离芯片设置有电磁屏蔽层，以保护传感器硅芯片正常工作。
[0008]作为对本专利技术的进一步描述，封装外壳底部设置有开口，信号引脚通过封装外壳底部设置的开口伸出封装外壳，信号引脚未伸出封装外壳的部分与传感器硅芯片通过绑定线连接。信号引脚通过封装外壳底部设置的开口伸出封装外壳，使其外露，形成大面积导线焊接点，有效降低芯片与PCB的焊接接触电阻，同时也增加芯片导热面积，降低热阻。
[0009]作为对本专利技术的进一步描述，绝缘隔离芯片为二氧化硅薄膜，绝缘隔离芯片表面
设置有金属薄膜。二氧化硅薄膜提高绝缘隔离芯片的绝缘能力，以确保证铜排与硅芯片之间能够达到4800VRMS的隔离电压，在绝缘隔离芯片表面有制备一层金属薄膜，用作电磁屏蔽层，降低电磁场对传感器硅芯片的干扰。
[0010]作为对本专利技术的进一步描述，金属薄膜的边缘距离隔离芯片的边缘处不小于200um，金属薄膜的边角均有圆形倒角，倒角半径不低于50um。金属薄膜形状位置的设置用于提升隔离电压的稳定性。
[0011]作为对本专利技术的进一步描述，传感器硅芯片的传感器为差分霍尔传感器，传感器硅芯片上设置有多个霍尔感应点，霍尔感应点分别位于铜排聚磁部分的两侧，霍尔感应点位于导体表面约280um。通过设置差分霍尔传感器增强对噪声和外部干扰的抗干扰能力和共模抑制能力，通过霍尔感应点提高磁耦合度，提升传感器硅芯片的信噪比。
[0012]作为对本专利技术的进一步描述，金属薄膜两侧设置有凹向中点的凹槽，凹槽设置在霍尔感应点下方。避免金属薄膜在高频磁场下形成的涡流干扰传感器硅芯片的霍尔感应点的正常工作，降低差分霍尔传感器的带宽。
[0013]作为对本专利技术的进一步描述，低阻抗铜排与绝缘隔离芯片之间设置有DAF膜，绝缘隔离芯片与传感器硅芯片之间设置有DAF膜。隔离芯片和传感器硅芯片通过DAF膜粘贴在引线框架上，提高内部封装的稳定性，使传感器硅芯片尽量靠近低阻抗铜排。
[0014]作为对本专利技术的进一步描述，绝缘隔离芯片设置有三层，其材质依次为铝、二氧化硅、硅，通过在普通硅晶圆表面生长厚氧化层得到，提高绝缘隔离芯片的抗电磁干扰能力。
[0015]作为对本专利技术的进一步描述，引线框架和传感器硅芯片采用塑封料包裹。通过包裹形成一个可靠的芯片，增强传感器封装的牢固性。
[0016]作为对本专利技术的进一步描述，低阻抗铜排与信号导线的爬电距离大于8.3mm。满足增强型隔离耐压的需求，实现4800VRMS的电气绝缘能力。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0018]有效降低传感器硅芯片与低阻抗铜排焊接时的接触电阻，增加散热面积，提高电磁屏蔽能力，提升隔离电压的稳定性，缩小了传感器体积，有助于提升功率密度，便于用户使用。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
[0020]图1为本专利技术实施例中的电流传感器侧视图；
[0021]图2为本专利技术实施例中的内部结构示意图；
[0022]图3为本专利技术实施例中的引线框架剖面示意图；
[0023]图4为本专利技术实施例中的隔离芯片平面结构示意图；
[0024]图5为本专利技术实施例中的传感器底面封装结构示意图；
[0025]图6为本专利技术实施例中的传感器顶面封装结构示意图。
[0026]附图中标记及对应的零部件名称：
[0027]1‑
引线框架，2
‑
信号引脚，3
‑
封装外壳，4
‑
绑定线，11
‑
低阻抗铜排，12
‑
绝缘隔离芯片，13
‑
传感器硅芯片，131
‑
霍尔感应点，14
‑
DAF膜。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0029]实施例1
[0030]如图1和图2所示，本实施例提供一种霍尔效应电流传感器，包括封装外壳3，封装外壳3用于封装引线框架1，引线框架1底部设置为低阻抗铜排11，低阻抗铜排11上设置有传感器硅芯片13，低阻抗铜排11和传感器硅芯片13之间设置有绝缘隔离芯片12。现有技术中铜排导线的电阻约为100μΩ，接触面积也相对较小，最大电流限制在20本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种霍尔效应电流传感器，其特征在于，包括封装外壳(3)，所述封装外壳(3)用于封装引线框架(1)，所述引线框架底部设置为低阻抗铜排(11)，所述低阻抗铜排(11)上设置有传感器硅芯片(13)，所述低阻抗铜排(11)和传感器硅芯片(13)之间设置有绝缘隔离芯片(12)。2.根据权利要求1所述的霍尔效应电流传感器，其特征在于，所述封装外壳(3)底部设置有开口，信号引脚(2)通过所述封装外壳(3)底部设置的开口伸出封装外壳(3)，所述信号引脚(2)未伸出封装外壳(3)的部分与传感器硅芯片(13)通过绑定线(4)连接。3.根据权利要求1所述的霍尔效应电流传感器，其特征在于，所述绝缘隔离芯片(12)为二氧化硅薄膜，所述绝缘隔离芯片(12)表面设置有金属薄膜(121)。4.根据权利要求2所述的霍尔效应电流传感器，其特征在于，所述金属薄膜(121)的边缘距离所述绝缘隔离芯片(12)的边缘处不小于200um，所述金属薄膜(121)的边角均有圆形倒角，所述倒角半径不低于50um。5.根据权利要求1所述的霍尔效应...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠志，刘学，彭卓，赵翔，
申请(专利权)人：成都芯进电子有限公司，
类型：发明
国别省市：