专利名称：多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及电流传感技术领域，特别是涉及一种多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块。
背景技术：
霍尔效应电流传感器是一种常用的电流测量装置，它利用半导体元件在磁场中的霍尔效应，通过感知被测电流产生的磁场大小对电流实现间接测量。与线圈式电流互感器相比，霍尔效应电流传感器具有响应快，交直流通用，无二次端开路危险等优点。传统的霍尔效应电流传感器通常需要使用铁磁材料作为铁芯并将霍尔元件置于铁芯的开口气隙中。铁芯提供了一个磁路，可以起到聚磁作用，由此可以弥补霍尔元件磁灵敏度偏小的不足。然而铁磁材料存在磁滞效应，并且需要损失一定的励磁电流，由此引入一定的测量误差。同时增加了器件的重量、体积以及制造成本。针对这些缺点，美国专利US7，253，601和申请号201010224619. 2、专利名称“霍尔效应电流传感器和电流检测方法”中各自公开了一种无需铁芯的霍尔电流传感器。以上两种方案都是将霍尔传感器同其它处理单元一起制作于同一块半导体材料上。而要在诸如砷化镓、锑化铟等适合用来制作霍尔元件的材料上制作集成电路成本很高，技术不成熟甚至根本不可能。若将所有部件都制作在硅片上则霍尔元件本身的性能将受到严重影响，因为硅材料制作的霍尔元件的灵敏度很小，且输出电阻很大，不利于信号的提取。
发明内容
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提出一种多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，以克服含铁芯的传统电流传感器因磁滞效应而引入的测量误差，以及器件的重量和体积大、制造成本高等缺陷。( 二 )技术方案为达到目的，本发明提供了一种多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，包括 基片、霍尔芯片、控制处理芯片和多个引脚，所述霍尔芯片和所述控制处理芯片固定于所述基片之上，所述基片之上印刷有电路互连线，为所述霍尔芯片和所述控制处理芯片提供机械支撑和电路互连，且在所述基片上还印刷有能够通过其中一对引脚串联入被测电路的通电导线，该通电导线置于霍尔芯片附近。上述方案中，所述基片上还印刷有厚膜元件或贴装元件。上述方案中，所述控制处理芯片采用的材料为硅基材料，由硅基集成电路工艺制造。上述方案中，所述霍尔芯片采用的材料为砷化镓或锑化铟，其不同于控制处理芯片采用的材料。
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上述方案中，所述控制处理芯片至少为一个。上述方案中，所述控制处理芯片用于实现模拟信号调理、A/D转换、电源管理、时钟电路或收发通讯。上述方案中，所述霍尔芯片和所述控制处理芯片之间以线焊或倒装焊的方式通过所述电路互连线连接。上述方案中，所述基片、霍尔芯片和控制处理芯片均包封于封装壳体中。(三)有益效果本发明提供的这种多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，不仅能兼顾霍尔芯片与处理芯片不同的材料需要，而且使电路功能模块化，使得设计开发灵活简便，克服了含铁芯的传统电流传感器因磁滞效应而引入的测量误差，以及器件的重量和体积大、制造成本高等缺陷。
图1是依照本发明实施例的多芯片霍尔效应电流传感模块的功能框图；图2是依照本发明实施例的多芯片霍尔效应电流传感模块的内部结构俯视图。其中21——基片22——霍尔芯片23——控制处理芯片24——通电导线251 258-引脚26——金丝271 272-焊盘
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明提供的这种多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，包括基片、霍尔芯片、控制处理芯片和多个引脚，所述霍尔芯片和所述控制处理芯片固定于所述基片之上，所述基片之上印刷有电路互连线，为所述霍尔芯片和所述控制处理芯片提供机械支撑和电路互连，且在所述基片上还印刷有能够通过其中一对引脚串联入被测电路的通电导线，该通电导线置于霍尔芯片附近。图1是依照本发明实施例的多芯片霍尔效应电流传感模块的功能框图。在多芯片霍尔效应电流传感模块10上，霍尔芯片单元11感受被测电流产生的磁场，该磁场与被测电流大小成正比。霍尔芯片的输出电压与磁场大小成正比，故与被测电流大小成正比。该输出电压进入控制处理芯片12单元进行后续处理工作。在该具体实施里中，这一处理芯片单元可实现模拟信号调理、A/D转换、电源管理、时钟电路、收发通讯等功能。图2是依照本发明实施例的多芯片霍尔效应电流传感模块的内部结构俯视图。基片21是陶瓷片，上面印有电路互连线。该电路互连线可以通过光刻，蒸金，剥离等工艺形成。如有必要，上面也可以通过厚膜电路工艺制作电阻，或贴装阻容元件。在另一具体实施例中，该基片为印刷电路板，上面也可以贴装阻容元件。基片21 上面固定有霍尔芯片22以及至少一个控制处理芯片23。在一个具体实施例中，霍尔芯片 22是N型砷化镓薄膜霍尔元件。在另一个具体实施例中，霍尔芯片22是N型锑化铟薄膜霍尔元件。控制处理芯片 23是依据需要设计并通过硅基集成工艺制作的集成电路芯片，也可以是成品裸芯片。通电导线M印刷在基片上并通过霍尔芯片22附近，而且与霍尔芯片基本共平面，两者间的相对位置固定。通电导线M两端与引脚251、255连通，通过引脚串联进被测电路。在一个具体实施例中，霍尔芯片22与控制处理芯片23粘合在基片上，通过金丝沈等以线焊的方式将芯片上的焊盘271等与基片上的焊盘272等互连，实现电路连接。在另一个具体实施例中，霍尔芯片22与控制处理芯片23通过倒装焊的方式使芯片上的焊盘与基片上的焊盘形成互连。在一个具体实施例中，使用环氧树脂将包括基片21 以及基片上的各个芯片包封在金属外壳中，仅留引脚251 258伸出金属外壳，并与之绝缘。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，包括基片、霍尔芯片、控制处理芯片和多个引脚，其特征在于，所述霍尔芯片和所述控制处理芯片固定于所述基片之上，所述基片之上印刷有电路互连线，为所述霍尔芯片和所述控制处理芯片提供机械支撑和电路互连，且在所述基片上还印刷有能够通过其中一对引脚串联入被测电路的通电导线，该通电导线置于霍尔芯片附近。
2.根据权利要求1所述的多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，其特征在于，所述基片上还印刷有厚膜元件或贴装元件。
3.根据权利要求1所述的多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，其特征在于，所述控制处理芯片采用的材料为硅基材料，由硅基集成电路工艺制造。
4.根据权利要求1所述的多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，其特征在于，所述霍尔芯片采用的材料为砷化镓或锑化铟，其不同于控制处理芯片采用的材料。
5.根据权利要求1所述的多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，其特征在于，所述控制处理芯片至少为一个。
6.根据权利要求1或5所述的多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，其特征在于， 所述控制处理芯片用于实现模拟信号调理、A/D转换、电源管理、时钟电路或收发通讯。
7.根据权利要求1所述的多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，其特征在于，所述霍尔芯片和所述控制处理芯片之间以线焊或倒装焊的方式通过所述电路互连线连接。
8.根据权利要求1所述的多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，其特征在于，所述基片、霍尔芯片和控制处理芯片均包封于封装壳体中。
全文摘要
本发明公开了一种多芯片混合封装的霍尔效应电流传感模块，其包括基片、霍尔芯片、控制处理芯片和多个引脚。控制处理芯片采用硅基集成电路工艺制造，实现信号处理等多种功能。霍尔芯片采用砷化镓等适于制作霍尔元件的半导体材料制造。被测电流通过其中一对引脚流经传感模块并由模块内的霍尔芯片感知其产生的磁场。通过对该磁场的测量即可获取被测电流的信息。该模块既避免了使用铁芯带来的不便，又满足了霍尔芯片与控制处理芯片对材料的不同要求。
文档编号G01R19/00GK102253264SQ20111009664
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者赵柏秦, 郑一阳, 陈学磊 申请人:中国科学院半导体研究所