[实用新型]一种3-D霍尔传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种3-D霍尔传感器。

背景技术

目前通用的磁场传感器主要包括霍尔传感器和磁阻传感器两种，其中：磁阻传感器虽然可以检测空间磁场，但是因为磁阻器件需要特殊的材料制作，不能兼容于标准半导体工艺，所以成本较高、应用范围较窄；霍尔传感器虽然能够采用标准半导体工艺制作，具有成本低廉、集成度高、技术成熟和功耗较低等优点，获得广泛的市场运用，但是它只能检测垂直于霍尔器件的二维平面磁场及其变化，不能适用于空间磁场检测。

集成霍尔传感器几乎可以使用所有半导体工艺制作实现，如Bipolar、CMOS、BiCMOS以及BCD等。公布号US2006/0108654A1中提出了一种适用于半导体工艺制作的通用霍尔器件的结构，公布号US2006/0097715A1中提出了兼容于CMOS工艺的特定霍尔器件结构；以上方法制作的霍尔传感器虽然能够检测垂直于芯片表面的磁场，但不能检测平行于芯片的磁场。公布号US2005/0230770A1中提出一种利用半导体工艺制作的垂直霍尔器件，可以检测平行于芯片的磁场。公布号2006/0097715A1是在前专利的基础上进一步增加了减少垂直霍尔器件失调的方法。由于这两个专利技术都是利用芯片有限的厚度作为霍尔感应平面，因此霍尔感应平面非常小，只能检测较强的磁场变化，同时这种方法也只能检测平行于芯片表面的磁场，不能实现空间磁场的检测。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种3-D霍尔传感器，以直接实现空间磁场检测以及相关的信号处理，而且能够比相同封装面积的其他霍尔传感器集成更大面积的霍尔器件，从而大大提高磁场检测的灵敏度。

本实用新型所述的一种3-D霍尔传感器，用于实现空间磁场检测，它包括：

霍尔器件芯片，其包括霍尔器件和对应地连接在该霍尔器件上方的器件焊盘；

磁场检测电路芯片，其包括磁场检测电路和对应连接在该磁场检测电路上方的电路焊盘；以及

分别用于安装所述霍尔器件芯片以及磁场检测电路芯片并与它们电气接触的基板，且基板上的布置有用于连接所述霍尔器件芯片和磁场检测电路芯片的连线；

所述基板封装成立方体，且所述霍尔器件芯片位于该立方体表面，所述磁场检测电路芯片位于该立方体内。

在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板设有用以安放所述霍尔器件芯片或磁场检测电路芯片的凹槽。

在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板的凹槽中设有用于与霍尔器件芯片或磁场检测电路芯片电气接触的引脚，且所述器件焊盘及电路焊盘侧面均分布有用于与所述引脚接触的金属。

在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板凹槽的深度与所述霍尔器件芯片或磁场检测电路芯片的厚度一致。

在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板设有用于相互组装的插槽。

在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板的材料与所述霍尔器件芯片以及磁场检测电路芯片的材料一致。

在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板的材料为P型晶圆或N型晶圆。

在上述的3-D霍尔传感器中，所述霍尔器件芯片分别分布在所述立方体的六个表面。

在上述的3-D霍尔传感器中，所述霍尔器件芯片分别分布在所述立方体的前、后表面中的至少一个表面、左、右表面中的至少一个表面和上、下表面中的至少一个表面。

由于采用了上述的技术解决方案，本实用新型通过使用标准半导体工艺制作霍尔器件芯片以及相关的磁场检测电路芯片，然后将它们组装在一起后得到，从而使本3-D霍尔传感器利用标准半导体工艺制作的霍尔器件芯片来实现三维空间磁场检测，打破传统霍尔器件芯片只能检测垂直磁场的局限，并且比相同封装面积下的其他霍尔传感器，能够集成更大面积的霍尔器件、检测到更加微弱的磁场信号以及具有更高的磁场灵敏度。具体来说，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型采用目前最先进的封装工艺——特定的3-D封装工艺制作集成3-D霍尔传感器，即采用晶圆(硅圆片)作为基板，完成相应布线后将制作好的霍尔器件芯片和磁场检测电路芯片安装到基板上，从而实现3-D封装；

2、本实用新型将霍尔器件和磁场检测电路集成于一体，因此只要选择不同的磁场检测电路，就可以分别实现连续性或周期性的磁场检测，并且还可以在磁场检测电路芯片上集成更多的电路模块，从而得到功耗更小、集成度更高、霍尔系数更大、封装面积更小、功能更多和应用范围更广的3-D霍尔传感器；