CN114705902A - 电流检测装置及其封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电流检测装置及其封装结构，所述电流检测装置包括：电流检测芯片，所述电流检测芯片包括一线路面和一硅基材面，所述线路面上包括预先制备的芯片线路；导电图形，设置在所述电流检测芯片的线路面上，用于通过检测电流；绝缘层，设置在所述电流检测芯片的线路面与所述导电图形之间，以形成所述电流检测芯片与导电图形之间的电隔离；磁传感器，设置在所述导电图形的缝隙中，与所述电流检测芯片配合用于电流检测，以监测导电图形中的电流变化。解决了电流检测装置体积较大、灵敏度不足的问题。

Description

电流检测装置及其封装结构
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种电流检测装置及其封装结构。
背景技术
现有技术中，隔离式电流检测芯片是利用霍尔检测的工作原理，通过将高压侧的电流导电图形引入封装体内，基于电流的磁效应，在被测导电图形周围生成的等比磁场量被内置芯片的磁传感器感应后，转换为可处理的等比电压信号，此电压信号经过内置高精度ADC读取放大，配合数字校准技术，去除掉如温度、噪声、磁滞、非线性度等环境变量，最终输出与被测电流值成近乎理想变比的电压值，实现隔离式的电流测量。
现有装置的这种结构缺陷是：常规的霍尔电流检测封装，内部芯片通过焊线与外部铜框架连接，框架原边必须单独设计对应的铜导电图形，去匹配磁传感器位置。这样框架必须是定制的，设计成本高，材料成本也高。
常规的霍尔电流检测封装，内部芯片通过焊线与外部铜框架连接，由于磁传感器集成在芯片图形正表面，常规铜框架作为芯片基岛，起到托着芯片的作用，那么霍尔器件距离底部铜框架中间有芯片的二氧化硅基底阻挡，当铜框架通电时，产生磁场，霍尔器件能感应到的磁通量不是最强，无法满足高灵敏度的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是电流检测装置体积较大、灵敏度不足的问题，提供一种电流检测装置及其封装结构。
为了解决上述问题，本发明提供了一种电流检测装置，包括：电流检测芯片，所述电流检测芯片包括一线路面和一硅基材面，所述线路面上包括预先制备的芯片线路；导电图形，设置在所述电流检测芯片的线路面上，用于通过检测电流；绝缘层，设置在所述电流检测芯片的线路面与所述导电图形之间，以形成所述电流检测芯片与导电图形之间的电隔离；磁传感器，设置在所述导电图形的缝隙中，与所述电流检测芯片配合用于电流检测，以监测导电图形中的电流变化。
可选的，所述导电图形采用H型导电图形，所述磁传感器的数量为两个，所述磁传感器分别设置在所述导电图形的H型缝隙中。
可选的，所述导电图形采用U型导电图形，所述磁传感器的数量为一个，所述磁传感器设置在所述导电图形的U型缝隙中。
可选的，所述导电图形采用U型导电图形，所述磁传感器的数量为两个，所述磁传感器一个设置在所述导电图形的U型缝隙中；另一个设置在所述导电图形的U型边缘外。
可选的，所述绝缘层表面还包括多个芯片引脚，所述芯片引脚穿过绝缘层连接到所述电流检测芯片的线路面，与芯片线路电连接。
可选的，所述导电图形边缘与所述磁传感器边缘距离7μm-12μm。
可选的，所述导电图形的阻抗为1mΩ-10mΩ。
可选的，所述绝缘层采用的绝缘材料包括光刻胶。
本发明还提供了一种电流检测装置的封装结构，采用上述的任意一种电流检测装置，包括：绝缘基板；电流检测芯片，所述电流检测芯片包括一线路面和一硅基材面，所述线路面上包括预先制备的芯片线路，所述电流检测芯片的硅基材面固定在所述绝缘基板上；导电图形，设置在所述电流检测芯片的线路面上，用于通过检测电流；绝缘层，设置在所述电流检测芯片的线路面与所述导电图形之间，以形成所述电流检测芯片与导电图形之间的电隔离；磁传感器，设置在所述导电图形的缝隙中，与所述电流检测芯片配合用于电流检测，以监测导电图形中的电流变化；多个框架引脚，所述框架引脚分别连接所述导电图形和电流检测芯片。
可选的，所述框架引脚包括原边框架引脚和副边框架引脚，所述原边框架引脚连接所述导电图形，用于通过原边电流；所述副边框架引脚连接所述电流检测芯片，用于通过副边电流。
附图说明
图1所示为本发明第一具体实施方式所述电流检测装置示意图。
图2所示为本发明第二具体实施方式所述电流检测装置示意图。
图3所示为本发明第三具体实施方式所述电流检测装置示意图。
图4所示为本发明一具体实施方式所述电流检测装置的封装结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的电流检测装置及其封装结构的具体实施方式做详细说明。
本发明所要解决的技术问题是电流检测装置体积较大、灵敏度不足的问题，提供一种电流检测装置及其封装结构。为了解决上述问题，本发明提供了一种电流检测装置。
图1所示为本发明第一具体实施方式所述电流检测装置示意图。
请参阅图1，所述电流检测装置包括：电流检测芯片101，所述电流检测芯片101包括一线路面和一硅基材面，所述线路面和基材面相对设置，所述线路面上包括预先制备的芯片线路；导电图形102，设置在所述电流检测芯片101的线路面上，用于通过检测电流；绝缘层103，设置在所述电流检测芯片101的线路面与所述导电图形102之间，以形成所述电流检测芯片101与导电图形102之间的电隔离；磁传感器104、105，设置在所述导电图形102的缝隙中，与所述电流检测芯片101配合用于电流检测，以监测导电图形102中的电流变化。所述绝缘层103表面还包括多个芯片引脚106，所述芯片引脚106穿过绝缘层103连接到所述电流检测芯片101的线路面，与芯片线路电连接。
在本具体实施方式中，所述导电图形102采用H型导电图形，所述磁传感器的数量为两个，所述磁传感器104、105分别设置在所述导电图形的H型缝隙中。在本具体实施方式中，所述导电图形采用铜材料，在本发明其他具体实施方式中，也可以采用其它高电导率材料。所述导电图形的阻抗为1mΩ-10mΩ。
所述导电图形通过半导体晶圆厚铜(也可以是其它高电导率材料)导线加工工艺形成，设置在所述电流检测芯片101的线路面上，在磁传感器周围，形成一个H型导线结构，用来替代传统的铜框架铜导线。具体的，所述导电图形102用于通过原边电流，用来替代传统电流检测装置中的原边框架，大幅度缩减了导线与磁传感器的距离。所述导电图形102与磁传感器位于同一水平面，显著提升了灵敏度，电流检测装置的性能提升了4倍左右。具体的，所述导电图形边缘与所述磁传感器边缘距离7μm-12μm，使得磁传感器104感应到的磁场量达到最强，可以满足高灵敏度的电流传感器需求。
通过以设置在电流检测芯片表面的导电图形替代传统的设置于电流检测芯片下方的原边框架，将电流检测装置小型化，解决了电流检测装置体积较大的问题。
进一步，所述绝缘层103采用的绝缘材料包括光刻胶。使将光刻胶作为绝缘材料，涂布于电流检测芯片的线路面，隔绝封装体外界潮气和缓解封装体内部对电流检测芯片图形表面的应力，在导电图形和电流检测芯片之间形成绝缘和隔离，提高产品隔离耐压能力。
在本具体实施方式中，所述磁传感器具体采用霍尔传感器，所述霍尔传感器的数量为两个。在本发明的其他具体实施方式中，所述磁传感器的数量为也可以为一个。
图2所示为本发明第二具体实施方式所述电流检测装置示意图。
请参阅图2，与第一具体实施方式所述电流检测装置的区别在于，在本具体实施方式中，所述导电图形102采用U型导电图形，所述磁传感器的数量为一个，所述磁传感器104设置在所述导电图形102的U型缝隙中。
图3所示为本发明第三具体实施方式所述电流检测装置示意图。
请参阅图3，与第一具体实施方式所述电流检测装置的区别在于，在本具体实施方式中，所述导电图形102采用U型导电图形，所述磁传感器的数量为两个，所述磁传感器一个设置在所述导电图形的U型缝隙中；另一个设置在所述导电图形的U型边缘外。在本实施例中，所述磁传感器104设置在所述导电图形的U型缝隙中；所述磁传感器105设置在所述导电图形的U型边缘外。
图4所示为本发明一具体实施方式所述电流检测装置的封装结构示意图。
本发明提供的电流检测装置的封装结构，可以采用上述的任意一种电流检测装置，在本具体实施方式中，仅以采用第一具体实施方式所述的电流检测装置为例进行说明。
请参阅图4，所述电流检测装置的封装结构包括：绝缘基板401；电流检测芯片101，所述电流检测芯片101包括一线路面和一硅基材面，所述线路面和基材面相对设置，所述线路面上包括预先制备的芯片线路，所述电流检测芯片101的硅基材面固定在所述绝缘基板401上；导电图形102，设置在所述电流检测芯片101的线路面上，用于通过检测电流；绝缘层103，设置在所述电流检测芯片101的线路面与所述导电图形102之间，以形成所述电流检测芯片101与导电图形102之间的电隔离；磁传感器104、105，设置在所述导电图形102的缝隙中，与所述电流检测芯片101配合用于电流检测，以监测导电图形102中的电流变化；多个框架引脚402、403所述框架引脚402、403分别连接所述导电图形102和电流检测芯片101。
具体的，所述框架引脚包括原边框架引脚402和副边框架引脚403，所述原边框架引脚402连接所述导电图形102，用于通过原边电流；所述副边框架引脚403连接所述电流检测芯片101，用于通过副边电流。
上述技术方案通过将导电图形与磁传感器设置于同一水平面，使得磁传感器感应到的磁场量达到最强，可以满足高灵敏度的电流传感器需求，显著提升了电流检测装置的灵敏度。通过以设置在电流检测芯片表面的导电图形替代传统的设置于电流检测芯片下方的原边框架，将电流检测装小型化，解决了电流检测装置体积较大的问题。将光刻胶作为绝缘材料，涂布于电流检测芯片的线路面，隔绝封装体外界潮气和缓解封装体内部对电流检测芯片图形表面的应力，在导电图形和电流检测芯片之间形成绝缘和隔离，提高产品隔离耐压能力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电流检测装置，其特征在于，包括：
电流检测芯片，所述电流检测芯片包括一线路面和一硅基材面，所述线路面上包括预先制备的芯片线路；
导电图形，设置在所述电流检测芯片的线路面上，用于通过检测电流；
绝缘层，设置在所述电流检测芯片的线路面与所述导电图形之间，以形成所述电流检测芯片与导电图形之间的电隔离；
磁传感器，设置在所述导电图形的缝隙中，与所述电流检测芯片配合用于电流检测，以监测导电图形中的电流变化。
2.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述导电图形采用H型导电图形，所述磁传感器的数量为两个，所述磁传感器分别设置在所述导电图形的H型缝隙中。
3.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述导电图形采用U型导电图形，所述磁传感器的数量为一个，所述磁传感器设置在所述导电图形的U型缝隙中。
4.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述导电图形采用U型导电图形，所述磁传感器的数量为两个，所述磁传感器一个设置在所述导电图形的U型缝隙中；另一个设置在所述导电图形的U型边缘外。
5.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述绝缘层表面还包括多个芯片引脚，所述芯片引脚穿过绝缘层连接到所述电流检测芯片的线路面，与芯片线路电连接。
6.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述导电图形边缘与所述磁传感器边缘距离7μm-12μm。
7.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述导电图形的阻抗为1mΩ-10mΩ。
8.根据权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，所述绝缘层采用的绝缘材料包括光刻胶。
9.一种电流检测装置的封装结构，采用权利要求1-8任意一项所述的电流检测装置，其特征在于，包括：
绝缘基板；
电流检测芯片，所述电流检测芯片包括一线路面和一硅基材面，所述线路面上包括预先制备的芯片线路，所述电流检测芯片的硅基材面固定在所述绝缘基板上；
导电图形，设置在所述电流检测芯片的线路面上，用于通过检测电流；
绝缘层，设置在所述电流检测芯片的线路面与所述导电图形之间，以形成所述电流检测芯片与导电图形之间的电隔离；
磁传感器，设置在所述导电图形的缝隙中，与所述电流检测芯片配合用于电流检测，以监测导电图形中的电流变化；
多个框架引脚，所述框架引脚分别连接所述导电图形和电流检测芯片。
10.根据权利要求9所述的电流检测装置的封装结构，所述框架引脚包括原边框架引脚和副边框架引脚，所述原边框架引脚连接所述导电图形，用于通过原边电流；所述副边框架引脚连接所述电流检测芯片，用于通过副边电流。
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