專利名稱：高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法
技術領域：
本發(fā)明是一種霍爾感測元件的封裝方法，特別是一種可提升霍爾感測元件準確度的盒式封裝方法。
霍爾感測元件是一具有廣泛應用的裝置，其主要功能是利用霍爾感測元件對磁場變化的感應而產生感應電壓，利用此感應電壓即可測量待測磁場的微量變化，故此類元件可運用在諸如磁場感測器及霍爾感測集成電路的裝置中。然而，由于制程與封裝等因素，現(xiàn)有的霍爾感測元件往往缺乏較佳的準確度，其訊噪比亦相對偏高，造成霍爾感測元件無法精確地反應待測磁場實際的微量變化。


圖1是用以顯示一現(xiàn)有霍爾感測元件封裝時焊線方式的上視圖。
圖2是用以顯示一現(xiàn)有霍爾感測元件封裝時封膠方式的示意圖。圖3是用以顯示一現(xiàn)有霍爾感測元件封裝方式的側視圖。
如圖1所示，現(xiàn)有的霍爾感測元件是一設有電路的積體集成電路板10，其封裝方式是以銀膠將積體集成電路板10粘著固定于一基板11上，再接續(xù)進行焊線、封膠、剪切等步驟，其中，焊線乃是將積體集成電路板10上的接點121以極細的金線12連接至導線架14上，而封膠則是將導線架14置于一框架(未顯示)上并預熱，再將框架置于壓模機上的構裝模上，然后以環(huán)氧樹脂(epoxy)充填并待硬化。如圖2與3所示，經過封膠之后，積體集成電路板10被包覆在一環(huán)氧樹脂充填所形成的塑模15中。
參考圖3，進行封膠制程時，由于封膠材料(如epoxy)與所接觸的霍爾感測元件所在的積體集成電路板10具有不同的熱膨脹系數(shù)，于是當此霍爾感測元件受到升溫和降溫時，會在接合面產生不必要的應力與應變，因而在霍爾感測元件與封膠材料的接觸表面附近產生輕微的壓電效應，此效應會在霍爾感測元件中引發(fā)數(shù)量級為10-3伏特(mV)左右的電壓，由于現(xiàn)有霍爾感測元件的信號數(shù)量級亦在數(shù)個10-3伏特左右，故輕微的壓電效應即會大幅影響霍爾元件對磁場感應的精確度，造成其輸出信號的訊噪比大為降低，其工作效能因此而受到大幅影響。
本發(fā)明的主要目的是提供一種高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，利用此法所制作的霍爾感測元件，具有高準確度及靈敏度的特性，可有效提升霍爾感測元件的使用效能。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到一種高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，包含下列步驟提供一基板將一具有霍爾感測元件或具有該霍爾感測元件的集成電路板以膠合方式設置于該基板之上；以及將一內部中空且具有一開口面的封裝蓋接合于該基板之上而將該霍爾感測元件或該集成電路板遮蓋固定于其中。
一種高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，包含下列步驟提供一基板；將一霍爾感測元件或具有該霍爾感測元件的集成電路板設置于該基板上，其中，該霍爾感測元件或該集成電路板之上表面具有復數(shù)個金屬接點，且該霍爾感測元件或該集成電路板是經過該金屬接點而接合于該基板之上；以及將一內部中空且具有一開口面的封裝蓋接合于該基板之上而將該霍爾感測元件或該集成電路板遮蓋固定于其中。
一種高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，包含下列步驟提供一基板；將一霍爾感測元件或具有該霍爾感測元件的集成電路板設置于該基板上；以及將一內部中空且具有一開口面的封裝蓋接合于該基板之上而將該霍爾感測元件或該集成電路板遮蓋固定于其中；其中，該封裝蓋的內部表面與外部表面、以及該基板的上表面與下表面之中，至少有一面鍍有高導磁性材料的薄膜，以增強該霍爾感測元件所感測的磁場密度。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點
該霍爾感測元件的封裝結構包含一基板；一霍爾感測元件或具有霍爾感測元件的集成電路板，該霍爾感測元件或該集成電路板是以膠合方式設置于基板上；以及一封裝蓋，其內部中空且具有一開口面，可接合于基板之上而將集成電路板遮蓋固定于其中。本發(fā)明所提供的霍爾感測元件的封裝結構與制作方法舍棄傳統(tǒng)以封膠充填的封裝方式，故可大幅降低封膠材料與霍爾感測元件表面材料間所產生的應力，因而可完全消除霍爾感測元件中的壓電效應的影響，其磁場感應的霍爾電壓準確性即可因此而大幅提升，進而增進霍爾感側元件的靈敏度。
本發(fā)明下面結合附圖及實施例作進一步詳述圖1是用以顯示一現(xiàn)有霍爾感測元件封裝時焊線方式的上視圖。
圖2是用以顯示一現(xiàn)有霍爾感測元件封裝時封膠方式的示意圖。
圖3是用以顯示一現(xiàn)有霍爾感測元件封裝方式的側視圖。
圖4是本發(fā)明第一實施例的橫剖面圖。
圖5是本發(fā)明第二實施例的橫剖面圖。
圖6是本發(fā)明第三實施例的橫剖面圖。
圖7是本發(fā)明的第一實施例中，一陶瓷基板20的正面示意圖。
圖8是本發(fā)明的第一實施例中，一陶瓷基板20的背面示意圖。
圖9則是本發(fā)明的第一實施例中，陶瓷基板20與盒狀封裝蓋22相結合之后的示意圖。
圖號編號10～積體集成電路板11～基板12～金線13～導線架14一導線架15一塑模20～基板21～霍爾感測集成電路22～封裝蓋30一陶瓷基板31一霍爾感測集成電路
32～封裝蓋33～焊接隆起部40～基板41～霍爾感測集成電路42一封裝蓋121～接點210一接點211一霍爾元件表面221一封裝蓋內面222一陶瓷基板上的金屬引線223一透孔的金屬引線224一陶瓷基板下方的金屬引線311～霍爾感測集成電路的上表面312一霍爾感測集成電路的下表面321一封裝蓋內面401一陶瓷基板上表面402～陶瓷基板下表面421～封裝蓋內表面422一封裝蓋外表面圖4是本發(fā)明第一實施例的橫剖面圖。圖7是本發(fā)明的第一實施例中，一陶瓷基板20的正面示意圖。圖8則是本發(fā)明的第一實施例中，一陶瓷基板20的背面示意圖。圖9則是本發(fā)明的第一實施例中，陶瓷基板20與盒狀封裝蓋22相結合之后的示意圖。
如圖4、7、與8所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，一霍爾感測元件的封裝結構包含一陶瓷基板20、一具有霍爾感測元件的霍爾感測集成電路21、以及一盒狀封裝蓋22。其中，陶瓷基板20亦可代之以一PCB板，盒狀封裝蓋22則是以陶瓷材料制成?；魻柛袦y集成電路21是一微型的積體集成電路板，并是以銀膠黏著固定于基板20上；盒狀封裝蓋22是內部中空并具有一開口可將霍爾感測集成電路21容納其中。將霍爾感測集成電路21的接點210以細金線連接至陶瓷基板上的金屬引線222后(亦即封裝的焊線制程)，接著，即將盒狀封裝蓋22膠合固定于陶瓷基板20上并將霍爾感測集成電路21遮蓋于其中，圖7的222、223、及圖8的224是用以附著陶瓷基板上的金屬線，如此，封裝后的霍爾感測集成電路21即可利用諸如表面黏著技術(SMT)進行后續(xù)的生產，至此，即完成一本發(fā)明所提供的霍爾感測集成電路的封裝制程。
一般而言，霍爾感測元件的霍爾電壓VH與其感應磁場B具有如下的關系VH＝a·B+b，其中，a是一比例常數(shù)，b則代表此霍爾感測元件因為設計、制程、與封裝所引起的偏移度，本發(fā)明即可大幅降低上式中的b值。由上述實施例可知，相較于傳統(tǒng)封裝制程是以注入充填封膠材料(如epoxy)的方式進行霍爾感測集成電路21的固定，由于霍爾感測集成電路21是以盒狀封裝蓋22遮蓋，亦即，盒狀封裝蓋22的內面221與霍爾感測集成電路21之間仍留有空隙，霍爾感測集成電路21中的霍爾元件表面211并無任何封膠材料直接覆蓋其上，故得以完全去除因封膠材料與霍爾感測元件的硅表面間所產生的應力，亦即可完全移除因為應力所產生的額外霍爾電壓，大幅增進霍爾感測集成電路21的靈敏度。
此外，使用本發(fā)明所提供的封裝方法所制作的霍爾感測集成電路，并具有體積小與成本低廉的優(yōu)點，此是因為此方法已完全舍棄傳統(tǒng)的封膠方式，故可將盒狀封裝蓋22加以進一步微型化而反可增進其堅硬度，同時不需開發(fā)導線架(lead frame)而可在陶瓷基板上另行的以金屬印刷的方式，故可省下導線架的模具費。另外，傳統(tǒng)的封膠方式往往容易浪費封膠材料，而本發(fā)明所采用的陶瓷材料由于燒結較為容易，將其固定于基板上的過程中不致有任何材料浪費的情形，故相對地，亦可提升整體封裝制程的合格率，并大幅降低封裝制作的成本。
圖5是本發(fā)明第二實施例的橫剖面圖。
如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一霍爾感測元件的封裝結構包含一陶瓷基板30、一具有霍爾感測元件的霍爾感測集成電路31、以及一盒狀封裝蓋32。其中，陶瓷基板30亦可代之以一PCB板，盒狀封裝蓋32則是以陶瓷材料制成?；魻柛袦y集成電路31是一微型的積體集成電路板，與第一實施例不同的是，在本實施例中，霍爾感測集成電路31是以翻面晶片(flip chip)的方式固定于陶瓷基板30上，故霍爾感測集成電路31是以復數(shù)個焊接隆起部(solder bump)33接觸固定于陶瓷基板30上，該焊接隆起部33可以金為材質。如此，不但霍爾感測集成電路31的下表面312與盒狀封裝蓋32的內面321毫無接觸，其上表面311是僅經過焊接隆起部33而固定于陶瓷基板30上，故相對于傳統(tǒng)的封裝方式，其上下表面的應力更可大幅減少甚至完全去除。
圖6是本發(fā)明第三實施例的橫剖面圖。
如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，為了增進霍爾感測元件的靈敏性，尚可進一步將盒狀封裝蓋42的內表面421與外表面422、以及基板40位于霍爾感測集成電路41正下方的上表面401與下表面402分別鍍上一層高導磁性材料的薄膜，此薄膜具有增強霍爾感測元件的感測磁場密度的作用，故可加強霍爾感測元件所產生的霍爾電壓，如此，即可增進霍爾感測元件的靈敏度，亦即，可增加VH＝a·B+b式中的比例常數(shù)a。進而擴大其應用范圍。本實施例是將此種鍍膜施于第一實施例的應用，同理，上述的高導磁性鍍膜亦可應用于第二實施例中。
由上述各實施例可知，利用盒式封裝的方式取代傳統(tǒng)的封膠制程，可大幅降低現(xiàn)有霍爾感測元件表面與封膠材料之間的應力，此外，更可進一步將封裝蓋或基板的表面鍍上高導磁性薄膜，如此，當可大幅增進該封裝后的霍爾感測元件的靈敏度。而且，使用本發(fā)明所提供的封裝蓋來進行霍爾感測元件的封裝，由于具有較佳的制造合格率與節(jié)省材料的優(yōu)點，故更可達成降低制造成本的目的。
以上利用實施例所做的描述，是為方便說明本發(fā)明的內容，而非將本發(fā)明狹義地限制于該實施例。凡未背離本發(fā)明的精神所做的任何變更，皆屬本發(fā)明權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，其特征是包含下列步驟提供一基板將一具有霍爾感測元件或具有該霍爾感測元件的集成電路板以膠合方式設置于該基板之上；以及將一內部中空且具有一開口面的封裝蓋接合于該基板之上，將該霍爾感測元件或該集成電路板遮蓋固定于其中。
2.如權利要求1所述的高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，其特征是其中，該封裝蓋是以陶瓷材料制成。
3.如權利要求1所述的高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，其特征是其中，該基板是一陶瓷基板。
4.一種高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，其特征是包含下列步驟提供一基板；將一霍爾感測元件或具有該霍爾感測元件的集成電路板設置于該基板上，其中，該霍爾感測元件或該集成電路板的上表面具有復數(shù)個金屬接點，且該霍爾感測元件或該集成電路板是經過該金屬接點而接合于該基板之上；以及將一內部中空且具有一開口面的封裝蓋接合于該基板之上，將該霍爾感測元件或該集成電路板遮蓋固定于其中。
5.如權利要求4所述的高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，其特征是其中，該封裝蓋是以陶瓷材料制成。
6.如權利要求4所述的高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，其特征是其中，該基板是一陶瓷基板。
7.一種高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，其特征是包含下列步驟提供一基板；將一霍爾感測元件或具有該霍爾感測元件的集成電路板設置于該基板上；以及將一內部中空且具有一開口面的封裝蓋接合于該基板之上而將該霍爾感測元件或該集成電路板遮蓋固定于其中；其中，該封裝蓋的內部表面與外部表面、以及該基板的上表面與下表面之中，至少有一面鍍有高導磁性材料的薄膜。
8.如權利要求7所述的高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，其特征是其中，該封裝蓋是以陶瓷材料制成。
9.如權利要求7所述的高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，其特征是其中，該基板是一陶瓷基板。
10.如權利要求7所述的高準確度及靈敏度霍爾感測元件及集成電路的封裝方法，其特征是其中，該霍爾感測元件或該集成電路板的上表面具有復數(shù)個金屬接點，且該霍爾感測元件或該集成電路板是經過該金屬接點而接合于該基板之上。
全文摘要
本發(fā)明是一種霍爾感測元件的封裝方法,此霍爾感測元件的封裝結構包含一基板;一具有霍爾感測元件的集成電路板,且集成電路板是以膠合方式設置于該基板上;以及一封裝蓋,其內部中空有一開口面,將集成電路板遮蓋固于其中。利用盒式封裝的方式取代傳統(tǒng)的封膠制程,故可大幅降低封膠與霍爾感測元件表面間所產生的應力,可大幅降低霍爾感測元件中的壓電效應,其磁場感應的霍爾電壓偏移度而大幅降低,進而增進霍爾感測元件的準確度。
文檔編號H01L43/14GK1369905SQ0110410
公開日2002年9月18日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權日2001年2月16日
發(fā)明者林逸彬, 吳慧娥 申請人:安普生科技股份有限公司