CN111370373A - 一种气密性表面安装型电流传感器封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气密性表面安装型电流传感器封装结构，包括陶瓷外壳底座、霍尔芯片、绝缘粘接胶、键合引线、通电导体、焊接焊料、绝缘填充胶、陶瓷盖板和密封焊料；本发明解决了现有高温共烧陶瓷外壳底座电流通路的导通电阻很难达到毫欧级以满足几安培至几十安培承载能力的要求；解决一般陶瓷外壳底座因采用软磁材料而易吸附铁屑引起电机放电甚至短路等安全问题；同时解决现有塑料表面贴装型电流传感器一样在航空航天等恶劣环境下使用可靠性差和寿命短甚至失效的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子封装技术领域，是一种气密性表面安装型电流传感器封装结构。
背景技术
现有电流传感器基本采用塑封小外形封装(如SOIC08等)，引线材料为铜合金，模塑料为环氧塑封料（EMC），存在使用环境温度受限以及使用寿命相对短；若气密性表面安装型电流传感器采用常规氧化铝高温共烧陶瓷封装（如CDFN06、CFP08等），钨金属化导线和引脚的引线电阻在几毫欧到十几百毫欧之间，是很难承载几十安培大电流的；软磁材料铁镍或铁镍钴合金（4J42或4J29)引脚和盖板材料在磁场中带磁性而易吸附铁屑等，这极易带来电机放电甚至短路问题引起安全事故。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题是在不重新设计霍尔芯片，解决通电通路的低阻、残磁和磁滞等问题，保证电流传感器的使用可靠性和寿命，从而为电流传感器等提供一种气密性、低阻、无磁的陶瓷封装结构。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种气密性表面安装型电流传感器封装结构，该封装结构包括陶瓷外壳底座、霍尔芯片、绝缘粘接胶、键合引线、通电导体、焊接焊料、绝缘填充胶、陶瓷盖板和密封焊料；陶瓷外壳底座有无磁性合金引出端、密封环、键合指和电极且钎焊于陶瓷上，电极与引出端为连通整体；霍尔芯片通过绝缘粘接胶安装于陶瓷外壳底座的芯腔中，霍尔芯片的焊盘和陶瓷外壳底座的键合指通过键合引线互联；通电导体位于霍尔芯片的上方，跨过霍尔芯片的霍尔元件，和陶瓷外壳底座的电极通过焊接焊料焊接形成电流通路，通电导体与霍尔芯片之间由绝缘填充胶固定；最后陶瓷外壳底座通过陶瓷盖板和密封焊料在高温下熔封形成气密性的密封结构。本发明解决了现有高温共烧陶瓷外壳底座电流通路的导通电阻很难达到毫欧级以满足几安培至几十安培承载能力的要求；解决一般陶瓷外壳底座的引脚因采用软磁材料（如4J29铁镍钴合金或4J42铁镍合金）而易吸附铁屑引起电机放电甚至短路等安全问题；同时解决现有塑料表面贴装型电流传感器一样在航空航天等恶劣环境下使用可靠性差和寿命短甚至失效的问题，确保器件能在恶劣环境中长期稳定工作。
本发明的有益效果：解决了现有气密性表面安装型电流传感器封装用高温共烧陶瓷外壳电流通路的导通电阻很难达到毫欧级以满足几安培至几十安培承载能力的问题，解决一般陶瓷外壳的引脚因采用软磁材料（如4J29铁镍钴合金或4J42铁镍合金）而易吸附铁屑引起电机放电甚至短路等安全问题，霍尔芯片的绝缘粘接胶为环氧胶和芯腔无金属化层将磁阻效应降到最小，同时解决现有塑料表面安装型电流传感器一样在航空航天等恶劣环境下使用可靠性差和寿命短甚至失效的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。
图1是本发明实施例的一种气密性CDFN06型电流传感器封装结构俯视图；
图2是本发明实施例的一种气密性CDFN06型电流传感器封装结构仰视图；
图3是本发明实施例的一种气密性CDFN06型电流传感器封装结构的盖板熔封前俯视图；
图4是本发明实施例的一种气密性CDFN06型电流传感器封装结构（A-A方向）横向剖面图；
图5是本发明实施例的一种气密性CDFN06型电流传感器封装结构（B-B方向）横向剖面图；
图中：
1、陶瓷外壳底座；11、引出端；12、密封环；13、芯腔；14、键合指；15、电极；16、银钎料；2、霍尔芯片；21、焊盘；22、霍尔元件；3、绝缘粘接胶；4、通电导体；5、键合引线；6、陶瓷盖板；7、焊接焊料；8、密封焊料；9、绝缘填充胶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，是本发明的实施例的一种气密性CDFN06型电流传感器封装结构，包括：陶瓷外壳底座1、霍尔芯片2、绝缘粘接胶3、通电导体4、键合引线5、陶瓷盖板6、焊接焊料7、密封焊料8和绝缘填充胶9；陶瓷外壳底座1的底部设置有引出端11，陶瓷外壳底座1的顶部设置有密封环12，陶瓷外壳底座1的芯腔13内设置有键合指14和电极15；霍尔芯片2包括压焊盘21和霍尔元件22，通过绝缘粘接胶3安装在陶瓷外壳底座1的芯腔13中；霍尔芯片2通过键合引线5与陶瓷外壳底座1的键合指14相连；通电导体4通过焊接焊料7与陶瓷外壳底座1的电极15焊接形成大电流的通路；陶瓷盖板6通过密封焊料8与陶瓷外壳底座1上的密封环12熔封将芯腔13做成密封腔。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
在具体使用时，
实施例：一种气密性1.27mm节距CDFN06型电流传感器封装结构，具体如下：
首先，用氧化铝多层高温共烧陶瓷工艺制备1.27mm节距CDFN06型陶瓷外壳底座1；0.20mm厚的引出端11、0.80mm厚的电极15为无磁TFe2.5铜合金通过模具冲制或湿法刻蚀制成，用50μm厚的Bag72Cu银钎料16钎焊于陶瓷外壳底座1上的相应部位，陶瓷外壳底座的金属化及金属零件表面电镀1.3～8.9μm镍-1.3～5.7μm金层；0.50陶瓷盖板6采用抗弯强度350MPa以上的Al2O3瓷、钨或钨钼等金属浆印制10～50μm厚的密封金属化区，尺寸为4.20mm×4.80mm×0.50mm，经高温共烧制备而成；
其次，霍尔芯片2通过353ND绝缘粘接胶3安装在1.27mm节距CDFN06型陶瓷外壳底座1的芯腔13中；霍尔芯片2的焊盘21通过ф25μm或以上硅铝的键合引线5与1.27mm节距CDFN06型陶瓷外壳底座1的键合指14用超声楔焊工艺形成互联；
接着，0.40mm厚的TFe2.5铜合金通电导体4通过15～50μm厚的Au80Sn20焊接焊料7与陶瓷外壳底座1的0.80mm厚电极15焊接；
再接着，通电导体4与霍尔芯片2之间由FP4531绝缘填充胶9固定；
最后，0.50mm厚的4.20mm×4.80mm氧化铝陶瓷盖板6通过50μm厚的Au80Sn20密封焊料8与陶瓷外壳底座1上的密封环12熔封，将芯腔13做成密封腔。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过将霍尔芯片密封于无磁的陶瓷外壳底座1、陶瓷盖板6和密封焊料8组成的密封腔中；陶瓷外壳底座1的引出端11和电极15为铜合金，引出端11和电极15通过银钎料16钎焊，铜合金通电导体4与电极15通过焊接焊料7焊接，电流通路的电阻在1.2mΩ以下，解决了一般陶瓷外壳底座所形成的电流通路发热问题；绝缘粘接胶3为353ND环氧胶、陶瓷外壳底座1的芯腔13为氧化铝，均为非金属，将磁阻效应降到最小；铜合金通电导体4紧贴在霍尔芯片2的霍尔元件22的表面，解决了电流传感器不使用磁芯但传感精度不降低的问题；最后氧化铝陶瓷外壳底座1通过陶瓷盖板6与密封环12熔封形成气密性密封结构，确保器件能在恶劣环境中长期稳定工作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种气密性表面贴装型电流传感器封装结构，所述封装结构包括陶瓷外壳底座（1）、霍尔芯片（2）、绝缘粘接胶（3）、通电导体（4）、键合引线（5）、陶瓷盖板（6）、焊接焊料（7）、密封焊料（8）和绝缘填充胶（9），陶瓷外壳底座（1）有无磁性合金引出端（11）、密封环（12）、芯腔（13）、键合指（14）和电极（15），其特征在于：所述霍尔芯片（2）通过绝缘粘接胶（3）安装于陶瓷外壳底座（1）的芯腔（13）中，霍尔芯片（2）的焊盘（21）和陶瓷外壳底座（1）的键合指（14）通过键合引线（5）互联；通电导体（4）通过焊接焊料（7）和电极（15）焊接，并通过绝缘填充胶（9）与霍尔芯片（2）相互固定；所述陶瓷盖板（6）通过密封焊料（8）和密封环（12）熔封形成密封腔。
2.根据权利要求1所述的气密性表面贴装型电流传感器封装结构，其特征在于：所述陶瓷外壳底座（1）的芯腔衬底是无金属化层的；电极（15）与引出端（11）为整体并钎焊于陶瓷外壳底座（1）上。
3.根据权利要求1所述的气密性表面贴装型电流传感器封装结构，其特征在于：所述通电导体（4）位于霍尔芯片（2）上方，跨过霍尔芯片（2）的霍尔元件（22），通电导体（4）通过焊接焊料（7）和电极（15）焊接，与霍尔芯片（2）之间由绝缘填充胶（9）固定。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200703 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |