专利名称：使用非磁性隔离物的模制磁性材料中的gmr传感器的制作方法
使用非磁性隔离物的模制磁性材料中的GMR传感器
背景技术：
例如，诸如磁阻(XMR)传感器的磁场传感器被用在用于检测轮和/或轴的旋转 (例如防锁制动系统、曲柄轴传感器、凸轮轴传感器等)，和用于检测垂直和/或角度移动 的各种应用中。例如，XMR传感器包括各向异性磁阻(AMR)类型传感器、隧穿磁阻(TMR)传 感器、巨磁阻(GMR)类型传感器和超巨磁阻(CMR)传感器。具体地，XMR类型磁场传感器包 括诸如GMR传感器元件的一个或多个传感器元件，其中传感器元件形成为半导体芯片的部 分，其中半导体芯片进一步包括用于评估传感器参数(例如，GMR传感器元件的阻抗)的集 成电路。从而，例如，半导体芯片通常键合到载体例如铜引线框架以形成磁场传感器组件。在速度和/或角度传感器的情况下，该组件进一步包括提供用于XMR传感器元件 的反向偏压磁场的永磁体。磁场传感器设置在导磁齿轮的前面，导磁齿轮的旋转在磁场传 感器上产生正弦变化的磁场。XMR传感器元件检测平行于磁场传感器表面的磁场分量上的 变化，其中所检测的磁场变化提供有关齿轮的角度位置、旋转方向和旋转速度的信息。通常，永磁体是附着在磁场传感器后方的永磁体，例如附着在半导体芯片对面的 引线框架的表面。然而，以这种方式附着永磁体存在许多缺点。例如，由于永磁体典型地是 在完成磁场传感器组件的装配后进行附着的，因此永磁体相对于磁场传感器组件存在位置 公差。并且，由于传感器组合件通常暴露于一个宽的温度范围(例如，-50°C 170°C )，因 此需要对将永磁体附着在磁场传感器上的胶进行仔细选择。此外，永磁体通常是由制造磁 场传感器组件的半导体制造者以外的一些人附着到磁场传感器组件上，从而会在半导体制 造者处的磁场传感器组件的最后测试之后将永磁体附着在磁场传感器组件上。此外，半导 体制造者通常在几个温度上测试磁场传感器组件。然而，由于全部传感器组合件的温度量 通常太大而不能执行经济的多温度测试，因此通常不会在几个温度上测试永磁体。为了克服这些缺陷，替代将永磁体附着在引线框架后面，将一些XMR传感器的半 导体芯片和引线框架嵌入到模制磁性材料中。虽然这样的方式减少了许多上述的问题，但 是发现引线框架的铁磁材料(例如铜)在磁场或者XMR元件处的磁通线中产生变形(扭 曲)，其中该变形导致平行于磁场传感器表面的磁场水平成分(也就是被检测成分)具有导 致XMR传感器饱和的幅值，从而导致传感器不能工作。因为这些或者其它原因，需要使用本发明。
发明内容
一种实施方式提供了一种集成电路。集成电路包括引线框架；和芯片(die)，该 芯片具有顶表面、底表面和多个周长边，并包括靠近顶表面设置的至少一个磁场传感器元 件，其中底表面与引线框架键合。模制磁性材料封装芯片和引线框架的至少一部分，并提供 基本上垂直于芯片的顶表面的磁场。非磁性材料至少沿着芯片的周长边设置在芯片和模
制磁性材料之间，其中芯片的周长边与平行于芯片的顶表面的水平(Lateral)磁场分量相 、-父。
附图被包括进来以提供对实施例的进一步理解，并且这些附图并入此说明书并构 成其一部分。附图示出了实施例，并与描述一起用于解释实施例的原理。参考随后的详细 说明可以更好地理解这些实施例，因而更好地认识到其它实施例和实施例的许多旨在实 现的优点。图中的元件彼此并不必然成比例。同样的附图标记代表相应的类似部分。图1示出了传统的磁场传感器的横截面图。图2示出图1的磁场传感器部分的俯视图。图3示出图1和图2的传统磁场传感器的水平磁场分量的幅值的模拟图。图4示出了磁场传感器的一个实施方式的横截面图。图5示出图4的磁场传感器部分的俯视图。图6是示出根据图4和图5实施方式的磁场传感器的水平磁场分量的幅值的模拟 图。图7示出了磁场传感器的另一实施方式的横截面图。图8示出根据图7的实施方式的磁场传感器的水平磁场分量的幅值的模拟图。图9示出了磁场传感器的另一实施方式的横截面图。图10示出图9的磁场传感器部分的俯视图。图11示出根据图9和图10的实施方式的磁场传感器的水平磁场分量的幅值的模 拟图。图12A 图12D示出根据一个实施方式的磁场传感器的制造过程图。图13示出根据一个实施方式的磁场传感器制造过程的流程图。图14是概括地示出应用根据一个实施方式的磁场传感器的速度传感器的视图。图15示出应用磁场传感器的系统的一个实施方式的框图。
具体实施例方式在下面的详细说明中，参考构成本文一部分的附图，在图中示出了可以实施本发 明的具体实施例。在这点上，例如“顶部”、“底部”、“前面”、“背面”、“首”、“尾”等方向性术语 是参照所描述的图中的方位来使用。因为实施例的各部件能够被设置为多个不同的方位， 所以方向性术语是用于说明的目的而绝非用于限制。需要理解，可以使用其它实施例，且在 不背离本发明的范围的情况下可以进行结构或逻辑上的改变。因此，下面的详细说明不是 为了限制，并且本发明的范围由附加权利要求来限定。需要理解，除非特别强调，否则本文描述的各示例性实施例的特征可以互相键合。此外，虽然可能关于几个实现方式中的仅一个公开了一个实施方式的特定的特征 或方面，但由于对于任何给定的或特定的应用可能是期望的和有优势的，这种特征或方面 可与其它实现方式的一个或多个其它特征或方面相键合。此外，就在详细的说明书或者权 利要求中使用的术语“包括”、“具有”、“有”或者其变体来说，这样的术语所想包括的在某种 意义上类似于术语“包含”。此外，术语“示例”仅仅意味者例子，而并非是最佳或者优选的。 因此，下面的详细说明并不具有限制的意思，而是通过所附权利要求来定义本发明的范围。制造半导体器件的方法的实施方式可使用各种类型的半导体芯片或半导体衬底， 其中具有逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、传感器电路、MEMS(微型机电系统)、电力集成电路，具有集成无源，分立无源的芯片等等。概括地说，在本申请中使用的术 语“半导体”可具有不同的意义，其中一个是包括电路的半导体芯片或者半导体衬底。在多个实施方式中，将多个层施加到另一个层上或者将多种材料施加于或沉积到 多个层上。可以理解的是，任何如“施加”或“沉积”这样的术语意在字面上覆盖所有将层 施加到彼此上的种类和技术。在一个实施方式中，它们意在覆盖这样的技术，其中一次将层 作为一个整体进行施加，例如层压技术；以及按顺序沉积层的技术，例如溅射、电镀、模制、 化学气相沉积(CVD)技术。一个应用层的示例是构图为与芯片的触点电连接形成的再分配 层(RDL)。再分配层可以是多层的形式，特别是包括重复层序列的多层。半导体芯片可在其一个或多个外表面上包括接触元件或接触垫，其中接触元件用 于与半导体芯片进行电接触。接触元件可由任意导电材料制造，例如，由诸如铝、金、或铜的 金属，或诸如焊接合金的金属合金，或者导电有机材料，或者导电半导体材料制造。在一些实施方式中半导体芯片覆盖有封装材料。封装材料包括象(例如)任意种 类的模制材料、任意种类的环氧材料、或者具有或不具有任意种类的填充材料的任意种类 的树脂材料一样的任意电隔离材料。在特定情况下使用导电封装材料是有优势的。在利用 封装材料覆盖半导体芯片或晶粒的过程中，制造嵌入晶粒的散开(fan-out)。嵌入晶粒的 散开以具有晶片形式的阵列进行排列，并将其称之为“重新配置的晶片”。然而，应当理解的 是，嵌入芯片的散开不限于晶片的形式和形状，而是具有其中嵌入的半导体芯片的任意大 小和形状以及任意合适的阵列。在权利要求中和下列描述中，将制造半导体器件的方法的不同实施方式描述为特 定的处理或措施顺序，尤其是在流程图中。需要说明的是，实施方式不限于所描述的特定顺 序。不同处理或措施中的特定几个步骤或全部步骤可同时执行，或者以任何其它有用的和 合适的顺序执行。本文描述的实施方式提供一种利用非磁性材料将提供偏置磁场的模制磁性材料 与一个或多个磁阻(XMR)元件隔开的磁场传感器，从而平行于一个或多个XMR元件的偏置 磁场的分量的幅值小于一个阈值，诸如一个或多个XMR元件的饱和点。图1和图2分别示出了传统磁场传感器100的实例的横截面图和俯视图。磁场传 感器100包括引线框架102，和包括诸如XMR元件106a和10 的一个或多个XMR元件106 的磁场传感器芯片(die) 104，该磁场传感器芯片经由键合材料108(例如，导电胶)附着至 引线框架102。磁场传感器芯片104经由键合线112与引线框架102的插脚110电连接。根据一个实施方式，例如，引线框架102由诸如铜的铁磁性材料形成。根据一个 实施方式，XMR元件106a和10 是在磁场传感器芯片104的顶表面116上制造的巨磁阻 (GMR)元件。例如，在其它实施方式中，XMR元件106a和106b包括其它类型的XMR元件， 诸如各向异性磁阻(AMR)元件、巨磁阻(GMR)类型传感器、超巨磁阻(CMR)元件和隧穿磁阻 (TMR)元件。将引线框架102、磁场传感器芯片104、键合线112和部分插脚110封闭在模制磁 性材料120中，如下所述，该模制磁性材料被磁化以形成塑料键合的磁体。为了说明的目 的，需要注意的是在图2的俯视图中仅示出了部分模制磁性材料120。根据一个实施方式，模制磁性材料120包括诸如具有Ba或Sm的硬铁氧体材料、稀 土金属(例如NdFeB，Sm2Col7)、或其它合适的磁性材料的永磁材料的精细粉末，该永磁材料的精细粉末与诸如聚酰胺纤维(PA)、聚苯硫醚纤维(PPQ的环氧键合剂或者其它合适的 环氧键合剂相混合。根据一个实施方式，混合物包括约占60%体积比的磁性材料，尽管也可 采用其它合适的百分比。例如，可使用包括注射模塑、压力模塑和转移(transfer)模塑的 任意适合的模塑工艺来施加模制磁性材料。模制磁性材料120在被施加在引线框架102和磁场传感器芯片104周围之后，在 基本上垂直于磁场传感器芯片104的顶表面116的方向上被磁化。模制磁性材料120的磁 化导致模制磁性材料120提供一个偏置磁场B 124，在靠近模制磁性材料120的中心线1 时该偏置磁场B具有基本上垂直于顶表面116的磁场或磁通线126，但在中心线1 的右侧 和左侧的正负X方向上发散，正如分别由磁通线130和132所示出的。其结果是，在GMR元件106a和106b处的磁场具有垂直于顶表面116的y或垂直 分量By 136和平行于顶表面116的χ或水平分量Bx 138。在GMR元件106a和10 处的 垂直分量By 136基本上相等。相似地，在GMR元件106a和10 处的水平分量Bx 138的 幅值基本上相等，但是在GMR元件106a处的分量Bx 138为正，而在GMR元件106b处的分 量Bxl38为负。模制磁性材料120被施加为使得在GMR元件106a和106b的中心线140以上的厚 度142基本上与中心线140以下的厚度144相同。通过在中心线140上下相等地设置模制 磁性材料120，磁场B IM的垂直分量By 136基本上是均衡的，并且诸如由磁通线1 所 示的磁场或磁通线以相对于顶表面116更垂直的方式穿过磁场传感器芯片104。磁通线越 垂直，在GMR元件106a、106b处磁场B 1 的水平分量Bx 138(也就是，磁场B 1 的平行 于顶表面116的矢量分量)减小得越多。减小水平分量Bx 138的幅值有助于防止GMR元 件106a、106b的饱和，并有助于确保GMR元件106a、10 和磁场传感器100的正常功能和 操作。然而，无论多小心地在GMR传感器元件106a、106b上下以相等的方式施加模制磁 性材料120，铁磁性引线框架102仍会导致磁场B IM中(特别是沿着磁场传感器芯片104 的周长边)的变形。其中最关注的是沿着垂直于磁场B IM的水平分量Bx 138的、磁场传 感器芯片104的周长边(例如侧边150和15 的磁场变形，其中这种变形扭曲了 GMR元件 106a、106b处的磁场B 124，并增加了水平分量Bx 138的幅值。如果水平分量Bx 138的幅 值太大，可导致GMR元件106a和106b的饱和，并使得磁场传感器100无法使用。图3是示出横过(跨过)图1和图2的传统磁场传感器100的磁场传感器芯片 104的顶表面116的水平分量Bx 138的幅值的模拟图。根据图160，GMR传感器106b沿着 χ轴大概位于Omm处，而GMR传感器106a大概位于2. 5mm处。根据图3的模拟，横过磁场传 感器芯片104的磁场BlM的水平分量Bx 138的幅值范围大约是+/-40毫特斯拉(mT)。这 样的范围完全在许多GMR传感元件所允许的范围+/-5mT之上，并将导致GMR传感元件106a 和106b的饱和。图4和图5分别示出了采用根据本发明的非磁性隔离件的磁场传感器200的一个 实施方式的横截面图和俯视图。根据一个实施方式，将非磁性材料170沿着磁场传感器芯 片104的周长边的至少一部分设置在引线框架102上，从而将模制磁性材料120与磁场传 感器芯片104的周长边隔离开。根据一个实施方式，如图4和图5所示，将非磁性材料170 沿着磁场传感器芯片104的侧边150和152进行设置，该侧边与平行于顶表面116的偏置磁场B IM的矢量分量(也就是，图1中的水平分量Bx 138)相垂直或者交叉。为了说明， 应当注意，在图5的俯视图中仅示出模制磁性材料120的一部分。采用非磁性材料170将模制磁性材料与磁场传感器芯片104隔离开或者移开具有 将磁场B IM的磁场线向磁场传感器芯片104侧边移动的效果。其结果是，发散的磁通线 (诸如磁通线132和134)远离磁场传感器芯片104移动，从而减小了横过表面116的水平 分量Bx 138。根据本文描述的实施方式，可配置非磁性材料170以将水平分量Bx 138的 幅值减小到确保磁场传感器200正常工作的水平。根据一个实施方式，非磁性材料170具 有尺寸Dx 172，该尺寸Dx以这样的量值在水平分量Bx 138的方向上将模制磁性材料120 与GMR元件106隔离开，即该量值将横过磁场传感器芯片104的顶表面116的水平分量Bx 138的幅值保持在至少低于GMR元件106a，106b的饱和点的水平。非磁性材料170需要的尺寸Dx 172可根据多种因素而变化，多种因数包括磁场B 124的强度、由模制磁性材料120形成的磁体的物理尺寸，和GMR元件106a、106b的设计和 构造。根据一个实施方式，非磁性材料170相对于磁场传感器芯片104的中心线128以对 称的方式进行设置。根据一个实施方式，非磁性材料170具有尺寸Dy 174，从而近似地与磁 场传感器芯片104的顶表面116对齐。非磁性材料170可包括任意合适的非磁性材料。适合用作非磁性材料170的材料 实例可包括硅、玻璃、陶瓷、聚酰胺塑料、聚苯硫醚塑料、交联硅胶、硬化酚醛树脂(novalak) 材料、聚酰亚胺、硬化甲酚材料、聚苯并恶唑和基于环氧的材料。根据一个实施方式，非磁性 材料170包括由于其温度稳定特性而被选择的硅。尽管利用聚合物材料键合了模制磁性材料120中的磁性颗粒，但模制磁性材料 120仍然是导电的，从而需要将磁性颗粒与引线框架102的、磁场传感器芯片104的、键合 线112的和非磁性材料170的表面分开或隔离开，与模制磁性材料120隔离。根据一个实 施方式，在施加模制磁性材料120之前施加隔离层180，从而覆盖和隔离引线框架102、磁场 传感器芯片104、键合线112和非磁性材料170，与模制磁性材料120隔离。根据一个实施 方式，隔离层180是隔离树脂材料。根据一个实施方式，例如，隔离层180是诸如经由等离 子体沉积工艺沉积在表面上的SiOx层。根据一个实施方式，隔离层180的施加先于非磁性 材料170的施加。根据一个实施方式(本文中未示出)，作为施加隔离层180的替代，例如， 模制磁性材料120内的磁性颗粒覆盖有诸如硅烷的隔离材料，以与在器件表面的磁性颗粒 电隔离。应当注意，为了易于说明，在图5中没有示出隔离层180。图6是横过图4和图5的磁场传感器200的磁场传感器芯片104的磁场B 124的 水平分量Bx 138的幅值模拟图210，该磁场传感器采用了根据本发明的非磁性材料170。根 据图210，GMR传感器106b沿着χ轴大概位于Omm处，而GMR传感器106b大概位于2. 5mm 处。根据图6的模拟，横过磁场传感器芯片104的磁场B IM的水平分量Bx 138的幅值范 围大概是+/-3毫特斯拉(mT)，该范围小于许多GMR传感元件的最大允许范围+/-5mT。从 而，采用根据本发明的非磁性材料170的磁场传感器100能够使磁场传感器200正常工作， 反之根据图1和图2的传统实现方式的磁场传感器100的GMR传感器元件106a、106b处于 饱和状态，并因此不能工作。根据一个实施方式，例如，非磁性材料170(诸如在硅或环氧胶的形式中)在装配 过程中会进行分布和硬化。根据这样的实施方式，非磁性材料170硬化为最终的球状上盖(globtop或globetop)形，诸如上面由图4和图5的实施方式示出的。然而，根据其它实施 方式，例如，非磁性材料170可以预成形，并以最终的形式(诸如)通过使用键合剂施加于 引线框架102。图7示出了根据本发明的磁场传感器200，其中非磁性隔离件170被预成形为最终 的矩形形状并施加于引线框架102，从而沿着与水平磁场分量Bx 138垂直的磁场传感器芯 片104的侧边150和152延伸。根据一个实施方式，例如，诸如用非导电胶来填充非磁性隔 离件170和侧边150和152之间的间隙212。图8是横过图7的磁场传感器200的磁场传感器芯片104的顶表面116的磁场B 124的水平分量Bx 138的幅值模拟图220。根据图220，沿着χ轴，GMR传感器106b大概位 于Omm处，而GMR传感器106a大概位于2. 5mm处。根据图8的模拟，横过磁场传感器芯片 104的磁场B 124的水平分量Bx 138的幅值范围大约为+/-2毫特斯拉(mT)，也小于多数 GMR传感元件最大允许范围+/_5mT。尽管上面主要描述的是仅沿着与磁场B IM的水平分量Bx 138垂直或相交的磁 场传感器芯片104的周长边150和152来设置非磁性材料，但根据其他实施方式，非磁性材 料170最好在其他构造中施加于磁场传感器芯片104周围。例如，根据一个实施方式(在 本文中未明确示出)，可以以与图4和图5所示出的方式相似的方式将非磁性材料170设置 在磁场传感器芯片104的所有周长边周围而不是仅仅沿着周长边150和152。图9和图10分别示出了根据一个实施方式的磁场传感器200的横截面图和俯视 图，其中，非磁性材料完全封闭除了插脚Iio部分之外的磁场传感器芯片104和引线框架 102。类似于上面的描述，根据一个实施方式，围绕引线框架102和磁场传感器芯片104用 非磁性材料170进行制模，使得在GMR元件106a、106b的中心线140上面的模制磁性材料 120的厚度142基本上与中心线140下面的模制磁性材料120的厚度144相同。为了说明， 应当注意，在图10的俯视图中仅示出了模制磁性材料120的一部分。图11是横过图9和图10的磁场传感器200的磁场传感器芯片104的顶表面116 的磁场B IM的水平分量Bx 138的幅值的模拟图230。根据图230，沿着χ轴，GMR传感器 106b大约位于Omm处，而GMR传感器106a大约位于2. 5mm处。根据图11的模拟，横过磁 场传感器芯片104的磁场B 124的水平分量Bx 138的幅值的范围大约是+/_1毫特斯拉 (mT)，也小于多数GMR传感元件最大允许范围+/_5mT。图12A 图12D示出了根据本发明的一个实施方式的磁场传感器200的制造方 法，特别是制造如上面图7所示出的磁场传感器200。参照图12A，该方法首先将硬化和预 成形的非磁性材料170(例如)通过胶232键合到引线框架120。根据一个实施方式，类似 于由图7所示出的，将非磁性材料170分成一对矩形形状，该对矩形形状基本上彼此平行 并以大于磁场传感器芯片104的宽度的距离分开。在图12B，使用胶108将磁场传感器芯片104经底表面键合至一对非磁性材料170 的矩形形状之间的引线框架102。根据一个实施方式，类似于由图7所示出的，磁场传感器 芯片104和非磁性材料170之间的任何缝隙都用胶填充。类似于图5所示出的，然后，键合 线112被键合在磁场传感器芯片104和引线框架102之间。在图12C，施加磁性材料120以封闭磁场传感器芯片104、非磁性材料170、和引线 框架102的至少一部分。例如，可使用诸如注射模塑的任意合适的模塑工艺来施加磁性材料120。在图12D，将模制磁性材料进行磁化以形成磁场B 124，该磁场基本上垂直于磁场传 感器芯片104的顶表面116，并具有平行于顶表面116且在与非磁性材料170相交的方向上 的水平磁场分量。图13是概括地示出根据本发明用于制造磁场传感器的过程MO的一个实施方式 的流程图。过程240从步骤242开始，如图4所示，将磁场传感器芯片附着在引线框架上， 从而通过胶108将磁场传感器芯片104与引线框架102键合。诸如键合线112的键合线也 被键合在磁场传感器芯片104和引线框架102(例如图5所示的引线框架插脚110)之间。在步骤M4，将非磁性材料170至少沿着磁场传感器104的选择的周长边进行设 置，如图4所示。根据一个实施方式，如上所述，首先在非硬化形式下施加非磁性材料170， 随后通过硬化工艺进行硬化。根据一个实施方式，如图9和图10所示，替代仅沿着选择的 周长边进行设置，将非磁性材料170进行制模以封闭磁场传感器芯片104和引线框架102 的至少一部分。在步骤M6，通过使用任何合适的模塑技术，对磁性材料120进行模塑以封闭磁场 传感器芯片104、非磁性材料170以及除引线框架102的插脚110之外的引线框架。在步骤 M8，将模制磁性材料120进行磁化以提供磁场，该磁场基本上垂直于磁场传感器芯片104 的顶表面，从而其任意水平分量在朝向磁场传感器芯片104的周长边(沿着该周长边设置 了非磁性材料170)的方向上，如图4和图5所示。如上所述，施加非磁性材料170从而使 该非磁性材料在水平磁场分量的方向上从磁场传感器芯片104的周长边到模制磁性材料 170具有使得横过磁场传感器芯片104顶表面的水平磁场分量的幅值小于其上设置的磁阻 元件的饱和水平的尺寸。根据一个实施方式，如图14所示，磁场传感器200用作检测铁磁齿轮252速度的 速度传感器250的部件。磁场传感器200通过气隙间距De与齿轮252相分离，其中GMR传 感元件106之间分开距离为Ds，并且中心定在齿轮252的中心线C上。如上所述，模制磁性 材料120在y方向上提供偏置磁场B 124，该偏置磁场与磁场传感器芯片104的表面116垂 直，具有对偏置磁场B IM的χ方向(水平方向)上的变化敏感的GMR传感元件106。在工作中，当齿轮252旋转，如标记2M所示，齿在GMR传感元件106前面经过并 在由GMR传感元件106检测的水平磁场B 138中产生正弦磁场变化。所检测的磁场变化提 供有关齿轮252的角度位置和旋转速度的信息。根据一个实施方式，如图15所示，可采用磁场传感器200作为包括控制器沈2的 系统沈0的一部分，基于上述图7所描述的原理的磁场传感器200用于检测诸如在防锁制 动系统、曲轴传感器、和汽车的凸轮轴传感器等中的轮和/或轴的旋转。控制器262经由信 号通路264与磁场传感器200电连接。控制器262包括用于控制磁场传感器200操作和用 于根据由GMR传感元件106检测的磁场变化确定旋转速度和位置信息的微处理器、微控制 器、或者其它合适的逻辑电路。尽管没有示出，但是需要注意的是，根据一个实施方式，控制 器沈2的几个部分和/或全部可作为磁场传感芯片104的部件形成为集成电路。通过采用非磁性材料170来将模制磁性材料120与磁场传感器芯片104的至少所 选择的周长边相隔离，从而减小和/或消除由铁磁引线框架102所造成的磁场变形，如上所 述，可减小模制磁性材料120的物理尺寸，同时仍可提供具有低于磁阻传感元件的饱和水 平的水平分量的磁场。从而，磁场传感器200的尺寸、重量和成本相对于传统传感器能够被降低。 尽管在此已经示出并描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员应该理解的 是，在不背离本发明的范围的条件下，各种可替换的和/或等同的实施方式可以代替所示 出和描述的具体实施例。本申请旨在覆盖本文所讨论的具体实施例的任何修改或变形。所 以，本发明旨在仅由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种集成电路，包括引线框架；芯片，具有顶表面、底表面和多个周长边，并且包括靠近所述顶表面设置的至少一个磁 场传感器元件，其中，所述底表面与所述引线框架键合；模制磁性材料，封装所述芯片和所述引线框架的至少一部分，并提供基本上垂直于所 述芯片的顶表面的磁场；和非磁性材料，至少沿着所述芯片的周长边设置在所述芯片和所述模制磁性材料之间， 其中所述芯片的周长边与平行于所述芯片的顶表面的水平磁场分量相交。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述非磁性材料具有从一个周长边到所述模 制磁性材料的尺寸，该尺寸将所述模制磁性材料和所述芯片隔离开以使得横过所述芯片的 顶表面的所述水平磁场分量的幅值小于幅值的阈值。
3.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述至少一个磁场传感器元件包括磁阻传感 器元件，并且其中所述幅值的阈值包括至少一个磁阻传感器元件的饱和水平。
4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述非磁性材料具有的厚度基本上等于所述 芯片的由所述顶表面和所述底表面限定的厚度。
5.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述非磁性材料至少沿着垂直于水平磁场分 量的周长边进行设置。
6.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述非磁性材料沿着所述芯片的所有周长边 设置在所述芯片和所述模制磁性材料之间。
7.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述非磁性材料封装所述芯片和所述引线框 架的一部分。
8.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述非磁性材料和所述模制磁性材料关于垂 直于所述水平磁场分量的所述芯片的中心线以基本上对称的方式进行设置。
9.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述非磁性材料包括硅。
10.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述非磁性材料包括由硅、玻璃、陶瓷、聚酰 胺塑料、聚苯硫醚塑料、交联硅胶、硬化酚醛树脂材料、聚酰亚胺、硬化甲酚材料、聚苯并恶 唑和基于环氧的材料组成的组中选择的一种。
11.根据权利要求1所述的集成电路，包括隔离层，所述隔离层设置在所述模制磁性材 料和所述引线框架、所述芯片及所述非磁性材料之间，使所述引线框架、所述芯片以及所述 非磁性材料与所述模制磁性材料电隔离。
12.用于制造集成电路的方法，包括将芯片的底表面安装至引线框架，所述芯片具有顶表面和多个周长边以及设置在所述 顶表面的至少一个磁场敏感元件；沿着所述芯片的所述周长边的一部分施加非磁性材料；将所述芯片、所述非磁性材料以及所述引线框架的至少一部分封装到模制磁性材料 中；以及对所述模制磁性材料进行磁化以形成基本上垂直于所述芯片的顶表面的磁场，并使得 所述磁场的任意水平磁场分量与所述芯片的沿其设置了非磁性材料的周长边相交。
13.根据权利要求12所述的方法，其中施加所述非磁性材料包括提供具有从周长边到所述模制磁性材料的一个尺寸的非磁性材料，该尺寸将所述模制磁性材料和所述芯片隔离 开以使得横过所述芯片的顶表面的所述水平磁场分量的幅值小于幅值的阈值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个磁场传感器元件包括磁阻传感器 元件，并且其中所述幅值的阈值包括至少一个所述磁阻传感器元件的饱和水平。
15.根据权利要求12所述的方法，其中施加所述非磁性材料包括提供具有的厚度基本 上等于所述芯片的由所述顶表面和所述底表面限定的厚度的非磁性材料。
16.根据权利要求12所述的方法，其中施加所述非磁性材料包括沿着所述芯片的所有 周长边在所述芯片和所述模制磁性材料之间提供所述非磁性材料。
17.根据权利要求12所述的方法，其中施加所述非磁性材料包括对所述非磁性材料模 塑以封装所述芯片和所述引线框架的至少一部分。
18.根据权利要求12所述的方法，其中施加所述非磁性材料包括在非硬化形式下施加 所述非磁性材料和在施加后硬化所述非磁性材料。
19.根据权利要求12所述的方法，其中施加所述非磁性材料包括使用粘合剂施加在硬 化和预成形形式下的所述非磁性材料。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述非磁性材料包括由硅、玻璃、陶瓷、聚酰胺 塑料、聚苯硫醚塑料、交联硅胶、硬化酚醛树脂材料、聚酰亚胺、硬化甲酚材料、聚苯并恶唑 和基于环氧的材料组成的组中选择的一种。
21.根据权利要求12所述的方法，进一步包括在封装之前将隔离层施加于所述引线框 的、所述芯片的以及所述非磁性材料的暴露的表面上，以使具有隔离层并将所述引线框架、 所述芯片以及所述非磁性材料与所述模制磁性材料之间电隔离。
22.一种磁场传感器，包括铁磁引线框架；芯片，键合至所述引线框架，并具有至少一对设置在顶表面并沿着轴线彼此分开的巨 磁阻传感器元件；非磁性材料，至少沿着所述芯片的与所述轴线相交的周长边进行设置；模制磁性材料，封装所述芯片和所述引线框架的至少一部分，并提供基本上垂直于所 述顶表面的磁场，其中平行于所述顶表面的任意磁场分量与所述轴线平行；以及隔离层，设置在所述模制磁性材料和所述引线框架、所述芯片及所述非磁性材料之间， 使所述引线框架、所述芯片以及所述非磁性材料与所述模制磁性材料电隔离。
23.根据权利要求22所述的磁场传感器，其中所述非磁性材料具有从一个周长边到所 述模制磁性材料的尺寸，所述尺寸用于将所述模制磁性材料和所述芯片隔离开以使得平行 于所述顶表面的所述磁场分量的幅值小于所述巨磁阻传感器元件的饱和水平。
24.根据权利要求22所述的磁场传感器，其中设置所述非磁性材料以封装所述芯片和 所述引线框架的至少一部分。
25.根据权利要求22所述的磁场传感器，其中所述非磁性材料包括由硅、玻璃、陶瓷、 聚酰胺塑料、聚苯硫醚塑料、交联硅胶、硬化酚醛树脂材料、聚酰亚胺、硬化甲酚材料、聚苯 并恶唑和基于环氧的材料组成的组中选择的一种。
26.一种用于制造半导体电路的方法，包括将至少一对非磁性材料的预成形条键合至引线框架，所述预成形条相分离并彼此平行；将芯片键合至所述预成形条之间的所述引线框架，所述芯片具有至少一对设置在顶表 面并沿着轴线彼此分开的磁阻传感器元件，如此定位的所述芯片使得所述轴线与所述一对 预成形条相交；将隔离层施加于所述芯片、所述引线框架以及所述预成形条上； 将所述芯片、所述预成形条以及所述引线框架的至少一部分封装在模制磁性材料中， 所述隔离层使所述芯片、所述引线框架以及所述预成形条与所述模制磁性材料电隔离；和对所述模制磁性材料进行磁化以形成基本上垂直于所述芯片的顶表面的磁场并使得 平行于所述顶表面的任意磁场分量与所述轴线平行。
27.根据权利要求沈所述的方法，其中每个所述预成形条具有从周长边到所述模制磁 性材料的一个尺寸，所述尺寸将所述模制磁性材料和所述芯片隔离开以使得平行于所述顶 表面的所述磁场分量的幅值小于磁阻传感器元件的饱和水平。
全文摘要
本发明涉及一种使用非磁性隔离物的模制磁性材料中的GMR传感器，具体而言本发明涉及一种集成电路，包括引线框架；和芯片，该芯片具有顶表面、底表面和多个周长边，并包括靠近顶表面设置的至少一个磁场传感器元件，其中底表面与引线框架键合。模制磁性材料封装芯片和引线框架的至少一部分，并提供基本上垂直于芯片的顶表面的磁场。非磁性材料至少沿着芯片的周长边设置在芯片和模制磁性材料之间，其中芯片的周长边与平行于芯片的顶表面的水平磁场分量相交。
文档编号H01L43/12GK102142515SQ20101056838
公开日2011年8月3日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者乌韦·申德勒, 克劳斯·伊利安, 阿道夫·科勒, 霍斯特·托伊斯, 马丁·皮特兹 申请人:英飞凌科技股份有限公司