CN111370572B - 一种气密性电流传感器倒扣焊封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气密性电流传感器倒扣焊封装结构，包括陶瓷外壳底座、霍尔芯片、底部填充胶、盖板；霍尔芯片倒扣于陶瓷外壳底座的芯腔中，霍尔芯片上的霍尔元件正扣在陶瓷外壳底座上的通电导体电流通路的中心区域，霍尔芯片通过其上的焊料凸点与陶瓷外壳底座的金属焊盘一一对应焊接形成互联；盖板通过平行缝焊或激光焊与陶瓷外壳底座的封接环焊接构成气密性的密封结构。本发明不需要重新设计霍尔芯片，解决现有塑料封装电流传感器在潮湿环境下因吸湿导致使用可靠性差和寿命短甚至失效，以及太空环境下使用的低气压膨胀等问题。
Description
技术领域
本发明涉及电子封装技术领域，是一种气密性电流传感器倒扣焊封装结构。
背景技术
现有电流电压传感器基本采用塑封小外形封装(如SOIC08等)，芯片压点通过金属丝与铜或铜合金引线框架键合形成互联，或者倒扣于引线框架上形成互联，然后采用环氧塑封料（EMC）包封料，受限于环氧塑封料（EMC）包封料玻璃转化温度以及铜引线框架、硅芯片等热膨胀系数失配而使键合引线抗温变应力及次数相对短而使用温度相对于气密性陶瓷封装的要低和使用可靠性相对弱。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，解决霍尔芯片倒扣焊工艺问题和电流传感器气密性问题，提高电流传感器的使用温度及使用可靠性。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种气密性电流传感器倒扣焊封装结构，该封装结构包括陶瓷外壳底座、霍尔芯片、底部填充胶、盖板；陶瓷外壳底座的芯腔中有通电导体、金属焊盘，通电导体和金属焊盘分别与引出端连通，通电导体、金属焊盘的顶面是共面的；霍尔芯片倒扣于陶瓷外壳底座的芯腔中，其霍尔元件正扣于通电导体的电流通路中心区域，其焊料凸点经高温回流焊与陶瓷外壳底座的金属焊盘焊接形成与引出端的互联；霍尔芯片及其焊料凸点等被底部填充胶所填充；最后盖板通过平行缝焊与陶瓷外壳底座的封接环焊接构成气密性的密封结构，确保器件能在恶劣环境中长期稳定工作。
进一步地，陶瓷外壳底座芯腔中通电导体、焊盘、引出端是由一定厚度的低电阻率金属材料通过包括但不限于模具冲制、激光刻蚀、湿法刻蚀工艺加工成设计的形状，通过银钎料和陶瓷外壳的相应引出端钎焊形成连通。
进一步地，盖板与陶瓷外壳底座的封接环焊接是可选择的，还可以采用如激光焊或低温合金焊料熔封。
本发明的有益效果：一定厚度低电阻率的通电导体通过银钎料与陶瓷外壳底座的引出端构建低电阻的电流通路，一方面降低了热耗散功率，另一方面通电导体、金属焊盘的共面保证了霍尔芯片的霍尔元件与电流通路能够贴近而保证电流传感的精度，底部填充胶强化了霍尔芯片与陶瓷外壳底座的结构强度及其可靠性，不重新设计霍尔芯片就解决现有夹扣焊塑料封装电流传感器在潮湿环境下因吸湿导致使用可靠性差和寿命短甚至失效，以及太空环境下使用的低气压膨胀等问题，降低了研发成本，缩短了开发周期，扩大了电流传感器使用范围。
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是本发明优选实施例1的一种气密性电流传感器倒扣焊CDFN06型封装结构的陶瓷外壳底座俯视图；
图2是本发明优选实施例1的一种气密性电流传感器倒扣焊CDFN06型封装结构的密封前仰视图；
图3是本发明优选实施例1的一种气密性电流传感器倒扣焊CDFN06型封装结构的俯视图；
图4是本发明优选实施例1的一种气密性电流传感器倒扣焊CDFN06型封装结构的仰视图；
图5是本发明优选实施例1的一种气密性电流传感器倒扣焊CDFN06型封装结构的（A-A方向）剖面图；
图6是本发明优选实施例1的一种气密性电流传感器倒扣焊CDFN06型封装结构的（B-B方向）剖面图；
图7是本发明优选实施例1的一种气密性电流传感器倒扣焊CDFN06型封装结构的（C-C方向）剖面图。
图中：
1、陶瓷外壳底座；11、引出端；12、通电导体；13、金属焊盘；14、封接环；15、银钎料；2、霍尔芯片；21、焊料凸点；22、霍尔元件；3、底部填充胶；4、盖板。
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，是本发明的优选实施例1的一种气密性电流传感器倒扣焊1.27mm节距CDFN06型封装结构，包括：陶瓷外壳底座（1）、霍尔芯片（2）、底部填充胶（3）和盖板（4）；陶瓷外壳底座（1）的底部设置有引出端（11），陶瓷外壳底座（1）的芯腔内设置有通电导体（12）和金属焊盘（13），陶瓷外壳底座（1）的顶部设置有封接环（14），通电导体（12）通过银钎料（15）与相应引出端（11）焊接形成低电阻通电通路，金属焊盘（13）通过银钎料（15）与陶瓷外壳底座（1）的引出端（11）焊接形成一一对应的电气互联通路；霍尔芯片（2）上的霍尔元件（22）倒扣在通电导体（12）电流通路的中心区域，霍尔芯片（2）的焊料凸点（21）经高温回流焊与陶瓷外壳底座（1）的金属焊盘（13）焊接形成电气互联；盖板（4）通过平行缝焊工艺与陶瓷外壳底座（1）的封接环（14）焊接构成气密性的密封结构。倒扣的霍尔芯片（2）及其上的焊料凸点（21）等被底部填充胶（3）所填充。
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1：一种气密性电流传感器倒扣焊1.27mm节距CDFN06型高温共烧氧化铝陶瓷封装结构，具体如下：
首先，采用氧化铝含量90%～94%的多层生瓷膜片经3～50μm钨浆印刷图形和填孔制作的生瓷件，经高温共烧制成熟瓷件，然后与用湿法刻蚀制备的0.20mm厚C19400铜合金1.27mm节距引出端11、0.40mm厚通电导体12、0.40mm厚金属焊盘13以及0.30mm厚4J80制备的封接环14用20～100μm厚的Bag72Cu银钎料15钎焊于熟瓷件的相应部位，然后经电镀1.3～8.9μm镍-1.3～5.7μm金层后完成陶瓷外壳底座制备；其次，将0.20～0.60mm厚的霍尔芯片2正扣于陶瓷外壳底座芯腔中，芯片上的ф120μm、120μm高的铜柱锡帽型焊料凸点21与陶瓷外壳底座1的金属焊盘13一一对应，并经260℃左右高温回流焊焊接形成连接；
接着，用氧微波等离子清洗组装好芯片的陶瓷外壳底座1，然后用HYSOL®FP4451TD填充胶对霍尔芯片填充，并固化；
最后，0.10mm厚的4J80盖板4和0.30mm高度的封接环14通过平行缝焊工艺进行密封，经打标、气密性检测合格即完成封装。
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，
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过低电阻率制作的通电导体（12）通过银钎料（15）与相应引出端（11）焊接形成低电阻通电通路，解决了热耗散功率问题；倒扣焊霍尔芯片（2）的焊料凸点（21）与陶瓷外壳底座（1）的金属焊盘（13）焊接高度达到最小，以及霍尔芯片（2）的霍尔元件（22）正扣在陶瓷外壳底座（1）上的通电导体（12）的电流通路中心区域，霍尔元件（22）与通电导体（12）的距离大大缩小，解决了霍尔芯片与陶瓷外壳底座通电导体的电流传感精度以及电互联；采用无磁材料制作陶瓷外壳底座金属零件，解决了电流传感器因常规4J42或4J29制作的陶瓷外壳底座和盖板易吸附铁屑引起电机放电甚至短路等安全问题；同时陶瓷外壳底座（1）的封接环（14）与盖板（4）形成气密性的密封结构解决现有塑料封装电流传感器在潮湿环境下因吸湿导致使用可靠性差和寿命短甚至失效，以及太空环境下使用的低气压膨胀等问题。
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 (2)
1.一种气密性电流传感器倒扣焊封装结构，所述封装结构包括陶瓷外壳底座（1）、霍尔芯片（2）、底部填充胶（3）和盖板（4）；陶瓷外壳底座（1）有多个引出端（11）、通电导体（12）、金属焊盘（13）、封接环（14）和银钎料（15），其特征在于：若干所述引出端（11）和通电导体（12）由银钎料（15）钎焊在陶瓷外壳底座（1）上并形成低电阻导电通路；所述霍尔芯片（2）有焊料凸点（21）和霍尔元件（22），所述霍尔芯片（2）倒扣于陶瓷外壳底座（1）的金属焊盘（13）和通电导体（12）上，焊料凸点（21）经高温回流将霍尔芯片（2）与金属焊盘（13）焊接形成一一对应的互联；所述霍尔芯片（2）被底部填充胶（3）所填充；所述封装结构中盖板（4）通过激光焊或平行缝焊与陶瓷外壳（1）的封接环（14）焊接构成气密性的密封结构；另有若干所述引出端（11）、金属焊盘（13）和封接环（14）由银钎料（15）与陶瓷外壳底座（1）钎焊在一起，通电导体（12）直接钎焊到与其相应的引出端（11）上，通电导体（12）和金属焊盘（13）的顶面是共面的。
2.根据权利要求1所述的气密性电流传感器倒扣焊封装结构，其特征在于：所述霍尔芯片（2）倒扣于陶瓷外壳底座（1）的金属焊盘（13）、电导体（12）上，霍尔元件（22）跨过通电导体（12），焊料凸点（21）经高温回流形成与金属焊盘（13）一一对应的互联；霍尔芯片（2）及其焊料凸点（21）、陶瓷外壳底座（1）的底部及其通电导体（12）、金属焊盘（13）被底部填充胶（3）所填充。
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- 2020-02-28 CN CN202010127071.3A patent/CN111370572B/zh active Active
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