电流传感器制作方法与电流传感器技术

本发明专利技术涉及电流传感器制作方法与电流传感器。制作电流传感器的方法包括：提供具有电流导体部分(7)的引线框(1)，电流导体部分(7)包含成形以使待测电流在其内沿彼此倾斜或相反取向的方向流动的两个部分(8，9)；使引线框(1)变形以降低电流导体部分(7)；将隔离器(2)安装于电流导体部分(7)上；将具有至少0.2mm厚度且包含由磁场集中器(16)和四个霍尔传感器(13)组成的两个磁场传感器的半导体芯片(3)安装于隔离器(2)上；通过导线键合(17)连接芯片(3)和传感器端子引线(6)；将芯片(3)和引线框(1)的一些部分封装于塑料外壳(4)内；和将引线框(1)的框架(10)从电流端子引线(5)和引线(6)上切下。

【技术实现步骤摘要】
电流传感器制作方法与电流传感器
本专利技术涉及封装于IC外壳(IC＝集成电路)内的电流传感器的制作方法，以及通过该方法生产的电流传感器，在该电流传感器中引出了穿过外壳的电流导体。
技术介绍
电流导体可有许多配置和变型。例如，用于检测由电流生成的磁场的、被封装于常规的IC外壳内的并且其中待测量的电流流过其内的电流导体被引导穿过外壳的电流传感器可从US7129691、WO2005026749、WO2006130393和US2010156394中了解。这样的电流传感器含有被布置为引线框的一部分的电流导体以及安装于引线框上的半导体芯片，该引线框被用于安装和产生电端子，该半导体芯片包含至少一个磁场传感器以及其操作所需的且用于处理其输出信号的电子器件。目前的电流传感器必须满足许多要求，特别是高灵敏度、对温度变化和应力免疫、在电流导体与电子器件之间典型为2～4kV的高介电强度以及最终的低生产成本。
技术实现思路
本专利技术基于开发出可满足上述要求达到极高的程度的电流传感器的目的。根据本专利技术，电流传感器以包括下列步骤的方法来制成：提供配置有电流端子引线/传感器端子引线以及与电流端子引线整体耦接的电流导体部分的引线框，该电流导体部分包含按照可使得待测量的电流沿着相对于彼此倾斜地或相反地取向的方向流动的方式来成形的两个部分，使引线框变形以使电流导体部分处于相对于传感器端子引线而降低的位置，然后在电流导体部分上安装隔离器，提供具有至少0.2mm的厚度的半导体芯片，该半导体芯片包含四个霍尔传感器，每个霍尔传感器均集成于半导体芯片的有源表面处并提供霍尔输出信号，布置于半导体芯片的有源表面上的磁场集中器，以及集成于有源表面处的电子电路，用于操作霍尔传感器并处理霍尔传感器的霍尔输出信号以便提供与流过电流导体部分的电流成正比的电流传感器输出信号，其中上述霍尔传感器当中的两个以及一个或多个磁场集中器形成第一磁场传感器，并且其中上述霍尔传感器当中的另外两个以及一个或多个磁场集中器形成第二磁场传感器，将半导体芯片安装于隔离器上使得半导体芯片的与有源表面相反的背表面面朝隔离器，然后通过导线键合来连接半导体芯片和传感器端子引线，然后将引线框放置于模具的型腔内，然后用塑性材料对半导体芯片和引线框的关联部分进行模制(mold)以便将半导体芯片和引线框的上述关联部分封装于塑料外壳内，并然后将引线框的框架从电流端子引线和传感器端子引线上切下。该方法还可以包括分别在磁场集中器和半导体芯片之上施加应力缓冲器。优选地，引线框具有均匀的厚度。布置于半导体芯片的有源表面上的磁场集中器可以通过电镀来制成。隔离器可以凸出至半导体芯片的边缘之外并且优选地包含陶瓷或玻璃板。因此，用这种方法制成的电流传感器包含塑料外壳，凸出到外壳之外的电流端子引线和传感器端子引线，待测量的电流可以流过其中的电流导体部分，该电流导体部分与电流端子引线整体耦接并被封装于外壳内，其中电流导体部分被形成为具有按照可使得待测量的电流可以在两个部分内沿着相对于彼此倾斜地或相反地取向的方向流动的方式布置的两个部分，并且电流导体位于相对于传感器端子引线而降低的位置，隔离器被安装于电流导体上，半导体芯片被安装于隔离器上，该半导体芯片具有至少0.2mm的厚度并具有四个霍尔传感器，每个霍尔传感器集成于半导体芯片的有源表面处并提供霍尔输出信号，布置于半导体芯片的有源表面上的磁场集中器，以及集成于有源表面处的电子电路，用于操作霍尔传感器并处理霍尔传感器的霍尔输出信号以便提供与流过电流导体部分的电流成正比的电流传感器输出信号，其中上述霍尔传感器当中的两个以及一个或多个磁场集中器形成第一磁场传感器，并且其中上述霍尔传感器当中的另外两个以及一个或多个磁场集中器形成第二磁场传感器，以及连接半导体芯片和传感器端子引线的导线键合，其中半导体芯片的与有源表面相反的背表面面朝隔离器。电流传感器还可以包含分别施加于磁场集中器之上以及半导体芯片之上的应力缓冲器。优选地，电流端子引线、传感器端子引线和电流导体部分具有均匀的厚度。布置于半导体芯片的有源表面上的磁场集中器优选为电镀的。隔离器可以凸出至半导体芯片的边缘之外并且可以包含陶瓷或玻璃板。根据本专利技术的电流传感器基于严格结合最便宜的且完善的材料与最简单的且完善的半导体处理技术的概念。这种概念的电流传感器使用：-标准的塑料外壳，例如，SOIC-8或SOIC-16或者其他等效的外壳，这种标准的塑料外壳可允许使用单个的且简单的引线框，这不需要任何蚀刻过程来使引线框局部变薄，该引线框提供电流导体和传感器端子，-包含一个或多个霍尔效应器件的霍尔传感器，-放大由流过电流导体的电流产生的磁场并将该磁场集中于霍尔传感器的位置处的磁场集中器，-双差分传感器测量布局，以便用于消除外部磁场的影响，-保留半导体芯片的最小厚度为至少0.2毫米，以便获得对于应力的高免疫，-引线框的简单机械变形，以便易于集成用作在电流导体与半导体芯片之间的隔离的胶带或陶瓷板，以及-用于将半导体芯片连接至引线框的传感器端子的导线键合技术。优选地，磁场集中器通过进一步提高磁场集中器相对于霍尔传感的放置精度的电镀来制成。附图说明并入本说明书并构成其中的一部分的附图示出了本专利技术的一种或多种实施例，并且连同“具体实施方式”部分一起，用来解释本专利技术的原理和实施方式。附图并没有按比例来绘制。在附图中：图1至5示出了用于制作根据本专利技术的电流传感器的过程，即图1示出了引线框的第一实施例的顶视图，图2示出了在变形步骤之后的引线框的横截面，图3示出了具有带有磁场集中器的半导体芯片的引线框的顶视图，图4示出了在将引线框和半导体芯片封装到塑料外壳内之后的电流传感器的横截面，图5示出了完成后的电流传感器的横截面，图6和7示出了引线框的其他实施例的顶视图，图8至11示出了设置于半导体芯片上的各种数量和形状的磁场集中器，以及图12和13示出了引线框和磁场集中器的另外一些实施例。具体实施方式基本上，本专利技术的电流传感器包含从引线框1、隔离器2、半导体芯片3和标准的塑料外壳4切出的部分。制作根据本专利技术的电流传感器的方法包括下列步骤1至9以及可选的步骤10。该方法由下面的图1至5示出，X、Y和Z指示笛卡尔(Cartesian)坐标系的坐标轴。1.提供均匀厚度的引线框1，引线框1配置有电流端子引线5、传感器端子引线6以及与电流端子引线5整体耦接的电流导体部分7，其中电流导体部分7包含按照可使得电流在两个部分8和9内基本上沿着相对于彼此倾斜地、甚至可以相反地取向的方向流动的方式而成形的两个部分8和9。图1示出了该引线框1的第一实施例的顶视图。像常规一般，电流端子引线5和传感器端子引线6与引线框1的框架10连接。术语“取向相反的方向”也称为“反向平行的方向”。图1还示出了半导体芯片3的位置以及完成后的电流传感器的塑料外壳4的轮廓。2.使引线框1变形以使电流导体部分7位于相对于传感器端子引线6而降低的位置，并且还优选地位于相对于电流端子引线5而降低的位置。图2示出了变形后的引线框1的沿着图1的直线I-I的截面图。将会随后安装于引线框1的电流导体部分7上的隔离器2以及将会随后安装于隔离器2上的半导体芯片3为了图示的目的而另外示出。电流导体部分7位于第一平面11，电流导体引线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制作电流传感器的方法，所述方法包括下列步骤：提供配置有电流端子引线(6)、传感器端子引线(6)以及与所述电流端子引线(5)整体耦接的电流导体部分(7)的引线框(1)，所述电流导体部分(7)包含两个部分(8，9)，所述两个部分(8，9)按照使得待测量的电流在所述两个部分(8，9)内沿着相对于彼此倾斜地或相反地取向的方向流动的方式成形，使所述引线框(1)变形以使所述电流导体部分(7)位于相对于所述传感器端子引线(6)而降低的位置，然后将隔离器(2)安装于所述电流导体部分(7)上，提供具有至少0.2mm的厚度的半导体芯片(3)，以及所述半导体芯片(3)包含四个霍尔传感器(13)，每个霍尔传感器(13)被集成于所述半导体芯片(3)的有源表面(14)处并提供霍尔输出信号，布置于所述半导体芯片(3)的所述有源表面(14)上的磁场集中器(16)，以及电子电路，被集成于所述有源表面(14)以操作所述霍尔传感器(13)并处理所述霍尔传感器(13)的所述霍尔输出信号以便提供与流过所述电流导体部分(7)的所述电流成正比的电流传感器输出信号，其中所述霍尔传感器(13)中的两个与所述磁场集中器(16)中的一个或多个形成第一磁场传感器，并且其中所述霍尔传感器(13)中的另外两个与所述磁场集中器(16)中的一个或多个形成第二磁场传感器，将所述半导体芯片(3)安装于所述隔离器(2)上，使得所述半导体芯片(3)的与所述有源表面(14)相反的背表面(15)面朝所述隔离器(2)，然后通过导线键合(17)来连接所述半导体芯片(3)和所述传感器端子引线(6)，然后将所述引线框(1)安置于模具的型腔内，然后用塑性材料对所述半导体芯片(3)和所述引线框(1)的关联部分进行模制，以便将所述半导体芯片(3)和所述引线框(1)的所述关联部分封装于塑料外壳(4)内，并且然后将所述引线框(1)的框架(10)从所述电流端子引线(5)和所述传感器端子引线(6)上切下。...

【技术特征摘要】
2015.12.23 US 14/757,8661.一种用于制作电流传感器的方法，所述方法包括下列步骤：提供配置有电流端子引线(6)、传感器端子引线(6)以及与所述电流端子引线(5)整体耦接的电流导体部分(7)的引线框(1)，所述电流导体部分(7)包含两个部分(8，9)，所述两个部分(8，9)按照使得待测量的电流在所述两个部分(8，9)内沿着相对于彼此倾斜地或相反地取向的方向流动的方式成形，使所述引线框(1)变形以使所述电流导体部分(7)位于相对于所述传感器端子引线(6)而降低的位置，然后将隔离器(2)安装于所述电流导体部分(7)上，提供具有至少0.2mm的厚度的半导体芯片(3)，以及所述半导体芯片(3)包含四个霍尔传感器(13)，每个霍尔传感器(13)被集成于所述半导体芯片(3)的有源表面(14)处并提供霍尔输出信号，布置于所述半导体芯片(3)的所述有源表面(14)上的磁场集中器(16)，以及电子电路，被集成于所述有源表面(14)以操作所述霍尔传感器(13)并处理所述霍尔传感器(13)的所述霍尔输出信号以便提供与流过所述电流导体部分(7)的所述电流成正比的电流传感器输出信号，其中所述霍尔传感器(13)中的两个与所述磁场集中器(16)中的一个或多个形成第一磁场传感器，并且其中所述霍尔传感器(13)中的另外两个与所述磁场集中器(16)中的一个或多个形成第二磁场传感器，将所述半导体芯片(3)安装于所述隔离器(2)上，使得所述半导体芯片(3)的与所述有源表面(14)相反的背表面(15)面朝所述隔离器(2)，然后通过导线键合(17)来连接所述半导体芯片(3)和所述传感器端子引线(6)，然后将所述引线框(1)安置于模具的型腔内，然后用塑性材料对所述半导体芯片(3)和所述引线框(1)的关联部分进行模制，以便将所述半导体芯片(3)和所述引线框(1)的所述关联部分封装于塑料外壳(4)内，并且然后将所述引线框(1)的框架(10)从所述电流端子引线(5)和所述传感器端子引线(6)上切下。2.根据权利要求1所述的方法，还包括将应力缓冲器(18)分别施加于所述磁场集中器(16)以及所述半导体芯片(3)之上。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述引线框(1)具有均匀的厚度。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述引线框(1)具有均匀的厚度。5.根据权利要求1所述的方法，其中布置于所述半导体芯片(3)的所述有源表面(14)上的所述磁场集中器(16)通过电镀来制成。6.根据权利要求2所述的方法，其中布置于所述半导体芯片(3)的所述有源表面(14)上的所述磁场集中器(16)通过电镀来制成。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中所述隔离器(2)凸出到所述半导体芯片(3)的边缘之外。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·阿克曼，B·布里，L·库洛特，R·拉兹，
申请(专利权)人：梅莱克塞斯技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH