CN105280807B - 具有集成磁体的模塑传感器封装及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有集成磁体的模塑传感器封装及其制造方法。模塑传感器封装包括：引线框架，具有附着到所述引线框架的传感器管芯；与传感器管芯对齐的磁体；以及包围传感器管芯并将磁体附着到该引线框架的单一模塑料。一种制造模塑传感器封装的方法包括：加载磁体和引线框架到模塑工具中以便磁体在模塑工具中与传感器管芯对齐；当被加载在模塑工具中时用相同的模塑料模塑磁体和传感器管芯；并且固化模塑料以便磁体通过包围传感器管芯的相同的模塑料被附着到引线框架。

Description

具有集成磁体的模塑传感器封装及其制造方法

技术领域

本申请涉及传感器封装，具体地涉及具有磁体的模塑传感器封装。

背景技术

一些类型的传感器诸如霍尔传感器和凸轮轴传感器需要磁体以用于适当的操作。这些传感器通常被制造为被附着到引线框架并被嵌入在模塑料中以形成传感器封装的半导体管芯。

在一些情况中，磁体被二次模塑（overmold）到传感器封装。二次模塑是一种允许先前模塑的部分再次插入到模具中以在第一部分周围形成新的塑料层的技术。二次模塑磁体到塑料传感器封装通常包括熔融磁化材料的小球并且将熔融的材料注入到包含塑料封装的模具中。磁体从固化的模塑料中实现。就是说，没有物理上分离的磁体。作为代替，磁体从二次模塑的塑料本身中形成。二次模塑需要相对高Tg（玻璃转变温度）的模塑料，例如Tg>180^oC，从而导致传感器封装上明显的热应力。而且，Tg>180^oC的模塑料诸如多功能热塑性塑料当用作外模（overmold）时具有高的层离危险。此外，磁性材料必须承受与二次模塑关联的高操作温度（>300^oC），从而限制了能够使用的材料的类型。

在其他情况中，磁体是例如通过粘结剂附着到模塑传感器封装的外表面的分离部件。由于磁体的不精确的放置，这样的传感器封装具有低的电气精度，从而需要传感器管芯具有另外大的容差。而且，由于与串行处理单个磁体加上极片关联的较高生产成本，总体封装成本提高。此外，利用这种方法，磁体的尺寸和磁场被限制。

发明内容

根据制造模塑传感器封装的方法的实施例，该方法包括：加载磁体和引线框架到模塑工具中以便磁体在模塑工具中与传感器管芯对齐，所述引线框架具有附着到所述引线框架的传感器管芯；当被加载到模塑工具中时，用相同的模塑料模塑磁体和传感器管芯；以及固化模塑料以便磁体通过包围传感器管芯的相同的模塑料附着到引线框架。

根据制造模塑传感器封装的方法的实施例，该方法包括：加载多个磁体和多个引线框架到模塑工具中以便每个磁体在模塑工具中与传感器管芯中的一个对齐，每个引线框架具有附着到引线框架的传感器管芯；当被加载在模塑工具中时，用相同的模塑料模塑磁体和传感器管芯；以及固化模塑料以便每个磁体通过包围引线框架中的一个的传感器管芯的相同的模塑料被附着到该引线框架。

根据模塑传感器封装的实施例，模塑传感器封装包括：引线框架，具有附着到引线框架的传感器管芯；与传感器管芯对齐的磁体；以及单一模塑料，包围传感器管芯并且将该磁体附着到引线框架。

通过阅读下面的具体描述并通过查看附图，本领域的技术人员将认识到附加的特征和优点。

附图说明

附图中的元件未必是相对于彼此成比例的。同样的参考数字指明相应的类似部分。除非它们彼此排斥，各种说明的实施例的特征能够被结合。实施例在附图中被描绘，并且在下面的说明书中被详述。

图1，包括图1A-1E，说明用于制造具有磁体的模塑传感器封装的单一模塑工艺的方法的实施例。

图2，包括图2A-2C，说明用于制造一批模塑传感器封装的单一模塑工艺的方法的实施例，其中，在模塑工艺期间磁体保持互连。

图3，包括图3A-3D，说明用于制造一批模塑传感器封装的单一模塑工艺的方法的实施例，其中在模塑工艺之前磁体被分离。

图4，包括图4A-4D，说明包含在模塑传感器封装中的磁体的不同实施例的横截面视图。

具体实施方式

在本文中描述的实施例提供包含用相同的模塑料模塑的磁体和传感器管芯的传感器封装，该传感器封装经单一模塑工艺被制造。单一模塑工艺包括：加载磁体和具有传感器管芯的引线框架到模塑工具中以便磁体和传感器管芯对齐；当被加载在模塑工具中时，用相同的模塑料模塑该磁体和传感器管芯；以及固化模塑料以便磁体通过包围传感器管芯的相同的模塑料被附着到该引线框架。产生的模塑传感器封装包括具有传感器管芯的引线框架，与传感器管芯对齐的磁体和包围传感器管芯并将磁体附着到该引线框架的单一模塑料。

图1，包括图1A-1E，说明用于制造具有磁体的模塑传感器封装的单一模塑工艺的方法的实施例。

在图1A中，磁体100被放置在模塑工具106的模具104的腔体102中，如由面向下的箭头指示的。能够使用任何标准的模塑工具、模具和磁体。基于采用的传感器的类型和与由传感器和磁体形成的电路关联的参数选择磁体100。例如，传感器可以是霍尔传感器，凸轮轴传感器或者使用磁体的任何其他类型的电子传感器。磁体100可以具有表面101，所述表面101具有从模具腔体102面向外的凹槽108。

在图1B中，引线框架110被放置在模具104中在磁体100上方，如由面向下的箭头指示的。引线框架是冲压的、刻蚀的或者以其他方式图形化的金属框架（通常通过引线接合连接到管芯的接合焊盘），并且为封装的电学器件提供外部电学连接。引线框架110具有附着到该引线框架110的传感器管芯112，诸如霍尔传感器管芯，凸轮轴传感器管芯等。电容器或者其他类型的部件114能够被连接到引线框架110的引线。根据管芯的类型，传感器管芯112能够被粘合或者焊接到引线框架110的一侧111，例如焊接到所谓的管芯座（die paddle）上。例如，传感器管芯112能够被焊接到引线框架110以提供到管芯112的背侧的电学连接。如果在管芯背侧不需要电学连接，则传感器管芯112能够被粘合到引线框架110以提供到管芯112的背侧的热连接。在每种情况中，提供从在管芯112顶侧的（一个或多个）端子到引线框架110的引线的一个或多个电学连接116。这些电学连接可以是引线接合、导线丝带、金属夹等。在每种情况中，引线框架110加载到模具104中以便磁体100在模塑工具106中与传感器管芯112对齐。如果从模具腔体102面向外的磁体100的表面101设有如图1A和1B所示的凹槽108，则引线框架110被加载到模具104中以便具有凹槽108的磁体100的表面101面向引线框架110并且凹槽108提供在磁体100的至少一部分和引线框架110之间的空隙118。

在图1C中，模具104被封闭，并且模塑料120填充在磁体100与引线框架110之间以及在附着到引线框架110的部件112、114与模具104之间的任何未填充的空隙118。然后使用任何标准的固化工艺来固化模塑料120。包围传感器管芯112和其他附着到引线框架110的可选部件114的相同的（固化的）模塑料120也将磁体100附着到引线框架110。如果从模具腔体102面向外的磁体100的表面101设有如图1A-1C中所示的凹槽108，则在固化模塑料120之后，磁体100由部分（固化的）模塑料120'被附着到引线框架110，所述部分（固化的）模塑料120'填充由在磁体100的表面101中的凹槽108提供的空隙118。

在图1A-1C中说明的单一模塑工艺能够通过任何标准的模塑工艺诸如传递模塑、注射模塑、压缩模塑等实施。包围传感器管芯112并将磁体100附着到引线框架110的模塑料120可以是任何标准的模塑料，诸如高Tg或低Tg的热塑性材料。例如可以用具有低于180^oC的玻璃转变温度（Tg）的芳香模塑料诸如多芳香、联苯、邻甲酚酚醛或者聚酰胺模塑料来模塑磁体100和传感器管芯112，从而给封装施加较低的热应力。在另一个实施例中，用具有高于180^oC的玻璃转变温度（Tg）的多功能模塑料诸如多功能环氧树脂基化合物来模塑磁体100和传感器管芯120。通常，模塑料的类型取决于封装和该封装要部署的应用。在每种情况中，单一模塑料120被用于包围传感器管芯112并将磁体100附着到引线框架110。

在图1D中，如由面向上的箭头指示的，模塑工具106的模具104被打开。

在图1E中，具有磁体100的模塑传感器封装122被从模塑工具106移除，如由面向上的箭头指示的。

经单一模塑工艺可以并行地制造几个模塑传感器封装。例如，在图1A-1E中示出的模具104和模塑工具106能够同时容纳多个磁体100和多个引线框架110。被加载到模塑工具106中的磁体100可以在被加载到模塑工具106中之前被分离（单一化），或者在模塑工艺期间保持互连。

图2，包括图2A-2C，说明用于制造一批模塑传感器封装的单一模塑工艺的方法的实施例，其中在模塑工艺期间磁体保持互连。

在图2A中，互连的磁体100的阵列200被放置在模塑工具106的模具104中。磁体100例如通过连杆或者磁体流道（runner）202保持互连。

在图2B中，每个具有传感器管芯112的引线框架110被加载到模塑工具106中以便每个引线框架110在模具104中与磁体100中的一个对齐。

在图2C中，然后用相同的模塑料120诸如例如热固材料来模塑传感器管芯112和磁体100，如在本文中结合图1C先前所描述的。模塑封装204被从模塑工具106中移除，如由面向上的箭头指示的。在用相同的模塑料120模塑磁体100和传感器管芯112并固化该模塑料120之后，例如用激光或者切割工具割断磁体100之间的互连。

图3，包括图3A-3C，说明用于制造一批模塑传感器封装的单一模塑工艺的方法的实施例，其中在模塑工艺之前磁体被分离（单一化）。

在图3A中，例如通过从碗状送料器当中的单一磁体处理，预先分离的磁体100被放置在放置夹具300中。放置夹具300含有用于接收个别磁体100的槽或腔体302。

在图3B中，放置夹具300在传送到模塑工具106期间使磁体100维持处于适当的对齐。

在图3C中，预先分离的磁体经放置夹具300被加载到模塑工具106的模具104中。能够通过自动模塑系统加载磁体100。在模塑工具106中，能够例如通过磁体流道（看不到）链接磁体100。

在图3D中，在磁体放置在模塑工具106中之后，放置夹具300被移除。然后将具有传感器管芯的引线框架加载到模塑工具106中以便在模具104中每个引线框架与磁体100中的一个对齐，用相同的模塑料诸如热固材料来模塑传感器管芯和磁体100，并且从模塑工具106移除产生的模塑封装，例如如在本文中结合图1B-1E先前所描述的。根据这个实施例，磁体100在放置在模塑工具106中之前被预先分离（单一化），并且因此不需要模塑后磁体分离。

面向相应的引线框架110的磁体100的表面101可以是平面的或者非平面的。例如，在图1的实施例中，从模具腔体102面向外的磁体100的表面101具有凹槽108。磁体100通过（已固化的）模塑料120的部分120'被附着到引线框架110，所述模塑料120的部分120'填充由磁体100的表面101与引线框架100之间的凹槽108提供的相应的空隙118。通过使用具有在面向引线框架110的磁体100的表面101中形成的凹槽108的磁体100，在磁体100和引线框架110之间经填充由凹槽108提供的相应的空隙的模塑料120的部分120'形成互锁连接。凹槽108，如果存在，可以具有几种形式以实现磁体100和引线框架110之间的互锁连接。

图4，包括图4A-4D，说明在从模具腔体102面向外的磁体100的表面101中提供的凹槽108的不同的实施例。

在图4A中，凹槽108是U形槽口400。U形槽口400具有从磁体100的顶表面101延伸到磁体100的主体的成角度的侧壁402，以及在U形槽口400的底部连接侧壁402的底部404。

在图4B中，凹槽108是V形槽口410。V形槽口410具有从磁体100的顶表面101延伸到磁体100的主体并在V形槽口410的底部联接的成角度的侧壁412。

在图4C中，凹槽108具有：较宽的上部分420，可以被临近引线框架放置；以及与较宽的上部分420开放连通的较窄的下部分422。较窄的下部分422通过较宽的上部分420与引线框架隔开。根据这个实施例，凹槽108的较窄的下部分422是U形槽口。该U形槽口具有成角度的侧壁424以及在U形槽口的底部连接侧壁424的底部426。

在图4D中，与图4C的实施例类似，凹槽108具有较宽的上部分430以及与较宽的上部分430开放连通的较窄的下部分432。不同于图4C的实施例，凹槽的较窄的下部分432是V形槽口。V形槽口具有在V形槽口的底部联接的成角度的侧壁434。

为了便于描述，使用诸如“在···之下”、“在···下面”、“下”、“在···之上”、“上”等等的空间相对术语来解释一个元件相对于第二个元件的定位。这些术语旨在涵盖除了与在图中描绘的那些不同的定向之外的封装的不同的定向。进一步，诸如“第一”、“第二”等等的术语也用来描述各种元件、区域、截面等，并且也不旨在进行限制。贯穿说明书，同样的术语指代同样的元件。

如在本文中所使用的，术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等等是开放型术语，其指示所阐述的元件或特征的存在但不排除额外的元件或特征。冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数以及单数，除非上下文清楚地另外指示。

考虑到变型和应用的上述范围，应该理解的是本发明不受限于前面的描述，也不受限于附图。作为替代，本发明仅受限于所附的权利要求书及它们的法律等同物。

Claims (17)

1.一种制造模塑传感器封装的方法，该方法包括：

加载磁体和引线框架到模塑工具中以便磁体在模塑工具中与传感器管芯对齐，所述引线框架具有附着到引线框架的传感器管芯；

当被加载在模塑工具中时，用相同的模塑料模塑磁体和传感器管芯；并且

固化模塑料以便磁体通过包围传感器管芯的相同的模塑料被附着到引线框架，

其中加载磁体和引线框架到模塑工具中包括：

将该磁体放置在模塑工具的模具的腔体中，该磁体具有表面，该表面具有从腔体面向外的凹槽；并且

将引线框架放置在模具中在磁体上方以便具有凹槽的磁体的表面面向引线框架并且凹槽提供在磁体的至少一部分与引线框架之间的空隙。

2.权利要求1的方法，其中模塑料在模塑期间填充磁体和引线框架之间的空隙以便在固化模塑料之后磁体通过填充该空隙的模塑料的部分被附着到引线框架。

3.权利要求1的方法，其中当被加载在模塑工具中时用相同的模塑料模塑磁体和传感器管芯包括：

用具有低于180^oC的玻璃转变温度的芳香模塑料来模塑磁体和传感器管芯。

4.权利要求1的方法，其中当被加载在模塑工具中时用相同的模塑料模塑磁体和传感器管芯包括：

用具有高于180^oC的玻璃转变温度的多功能模塑料来模塑磁体和传感器管芯。

5.一种制造模塑传感器封装的方法，该方法包括：

加载多个磁体和多个引线框架到模塑工具中以便每个磁体在模塑工具中与传感器管芯中的一个对齐，每个引线框架具有附着到引线框架的传感器管芯；

当被加载在模塑工具中时，用相同的模塑料模塑磁体和传感器管芯；并且

固化模塑料以便每个磁体通过包围引线框架中的一个的传感器管芯的相同的模塑料被附着到该引线框架，

其中加载多个磁体和多个引线框架到模塑工具中包括：

将每个磁体放置在模塑工具的模具的腔体中，每个磁体具有表面，该表面具有从腔体面向外的凹槽；并且

将每个引线框架放置在模具中在磁体中的一个上方以便具有凹槽的磁体的表面面向该引线框架并且所述凹槽提供在磁体的至少一部分与引线框架之间的空隙。

6.权利要求5的方法，其中模塑料在模塑期间填充每个磁体和引线框架之间的空隙以便在模塑料的固化之后每个磁体通过填充该空隙的模塑料的部分被附着到引线框架中的一个。

7.权利要求5的方法，其中当被加载在模塑工具中时用相同的模塑料模塑磁体和传感器管芯包括：

用具有低于180^oC的玻璃转变温度的芳香模塑料来模塑磁体和传感器管芯。

8.权利要求5的方法，其中当被加载在模塑工具中时用相同的模塑料模塑磁体和传感器管芯包括：

用具有高于180^oC的玻璃转变温度的多功能模塑料来模塑磁体和传感器管芯。

9.权利要求5的方法，进一步包括：

将互连的磁体的阵列放置到模塑工具的模具中；并且

在模具中将每个引线框架与磁体中的一个对齐。

10.权利要求9的方法，进一步包括：

在磁体和传感器管芯用相同的模塑料被模塑并且模塑料被固化后，割断磁体之间的互连。

11.权利要求5的方法，进一步包括：

将预先分离的磁体放置到夹具中；

经该夹具将预先分离的磁体加载到模塑工具的模具中；并且

在模具中将每个引线框架与预先分离的磁体中的一个对齐。

12.一种模塑传感器封装，包括：

引线框架，具有附着到引线框架的传感器管芯；

磁体，与传感器管芯对齐；以及

单一模塑料，包围传感器管芯并且将磁体附着到引线框架，

其中磁体具有表面，该表面具有面向引线框架的第二侧的凹槽，该凹槽提供在磁体的至少一部分和引线框架之间的空隙，并且其中所述空隙通过单一模塑料被填充以在磁体和引线框架之间形成互锁连接。

13.权利要求12的模塑传感器封装，其中传感器管芯被接合到引线框架的第一侧并且磁体通过单一模塑料被附着到与第一侧相对的引线框架的第二侧。

14.权利要求12的模塑传感器封装，其中凹槽是U形或者V形槽口。

15.权利要求12的模塑传感器封装，其中凹槽具有临近引线框架的较宽的部分和与较宽的部分开放连通且通过较宽的部分与引线框架隔开的较窄的部分。

16.权利要求12的模塑传感器封装，其中单一模塑料是具有低于180^oC的玻璃转变温度的芳香模塑料。

17.权利要求12的模塑传感器封装，其中单一模塑料是具有高于180^oC的玻璃转变温度的多功能模塑料。