[发明专利]带有一体的铁磁性材料的磁场传感器集成电路

说明书

发明领域

本发明总体上涉及磁场传感器，并且更具体地，涉及具有一体的铁磁性材料的集成电路磁场传感器。

背景技术

包括磁场感测元件或换能器比如霍尔效应元件或磁阻元件的磁场传感器被用于各种应用中，用于检测铁磁性物品或目标的运动的各方面，比如接近性、速度和方向。示例性应用包括，但不限制于，感测铁磁性物品的接近性的磁性开关或“接近探测器”，感测经过的铁磁性物品的接近探测器(例如，环磁体或齿轮齿的磁畴)，感测磁场的磁场密度的磁场传感器，和感测由在电流导体中流动的电流产生的磁场的电流传感器。磁场传感器被广泛应用于汽车的控制系统中，例如，用于从发动机曲轴和/或凸轮轴的位置检测点火定时，以及用于检测用于防抱死制动系统的汽车轮子的位置和/或旋转。

在铁磁性目标是磁性的应用中，透可透过的集中器或磁导有时被用于将目标产生的磁场聚焦在磁场换能器上，从而增加传感器的灵敏性，允许使用更小的磁性目标，和/或允许磁性目标从更远的距离感测到(即，较大的气隙)。在铁磁性目标不是磁性的其它应用中，永久磁体，有时被称为反偏磁体，可被用于产生磁场，然后磁场通过目标的移动而改变。

在一些应用中，希望提供两个磁极在邻近磁场换能器的磁体表面上的反偏磁体。例如，如在被转让给本申请的受让人的题为“Hall-Effect Ferromagnetic-Article-Proximity Sensor”的美国专利No.5,781,005中公开的，相反的磁极接近性存在用于在不存在铁磁性物品时短路通量线，因而呈现出在物品存在(例如，齿轮齿存在)情形和物品不存在(例如，齿轮的谷部存在性)情形之间的非常大的且可很容易识别的差别，并且与气隙无关地维持低磁通密度基线。由于可很容易地识别磁场信号的差别，这些类型的布置在必须检测磁性物品的存在/不存在的传感器中使用是具有优势的，这种传感器有时被称为True Power On Sensors，或TPOS。

一般来讲，反偏磁体和集中器通过机械手段被相对于磁场感测元件保持在位，比如在被转让给本申请的受让人的题为“Single Unitary Plastic Package for a Magnetic Field Sensing Device”的美国专利No.6,265,865中示出的使用粘接剂。由于位置公差的存在，这种机械定位可能引起从一个器件到另一个器件的性能变化，比如灵敏性变化。因此有利的是制造传感器使传感器和反偏磁体或集中器一体地形成，从而消除位置公差。这种类型的磁场传感器在被转让给本申请的受让人的题为“Magnetic Field Sensors and Methods for Fabricating the Magnetic Field Sensors”的美国专利申请公开No.2010/0141249中公开了，其中，集中器或磁体可通过液态密封剂或液态密封剂和永久磁体的组合在腔中形成在传感器的与目标相反的一侧上。

虽然在某些应用中使用反偏磁体是有利的，但用于形成磁体的硬磁性材料相对昂贵并且代表了传感器的总成本的一大部分。

存在许多封装类型和制造技术用于提供集成电路磁场传感器。例如，磁场感测元件被形成于其中的半导体裸片可通过各种技术附接到引线框，比如利用胶带或环氧树脂，并且可通过各种技术电耦合到引线框，比如利用焊料凸块或焊线。而且，引线框可采用许多形式，并且半导体裸片可以以，在所谓的“倒装芯片”配置中有源半导体表面(即，磁场感测元件形成于其中的表面)邻近引线框的取向，在所谓的“裸片向上”配置中有源半导体表面与引线框表面相对的取向，或在所谓的“芯片上引线”配置中半导体裸片被定位于引线框下面的取向，被附接到引线框。

模制通常被用于制造集成电路磁场传感器，以对半导体裸片提供保护性和电绝缘性“包覆成型”。由于各种原因传递模塑也已经用于形成两个不同的模制部分。例如，在被转让给本申请的受让人的题为“Methods and Apparatus for Multi-Stage Molding of Integrated Circuit Package”的美国专利No.7,816,772中，第一模制结构被形成在半导体裸片上用于保护焊线，并且该器件被用形成在第一模制结构上的第二模制结构包覆成型。在题为“Integrated Circuit Including Sensor having Injection Molded Magnetic Material”的美国专利申请公开No.2009/0140725，注射成型的磁性材料封装磁场传感器的至少一部分。