CN105731357A - 一体化吸气型陶瓷封装管壳 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种一体化吸气型陶瓷封装管壳，还包括与陶瓷封装管壳一体化设计的吸气剂模块，所述吸气剂模块包括金属区和吸气剂材料层，所述金属区直接生长在陶瓷封装管壳内表面上，所述吸气剂材料层生长在金属区上，在陶瓷封装管壳内预留有连接到金属区的引线框架，所述金属区通过引线框架连通到管壳外部的激活释放引脚。本发明可实现陶瓷封装管壳自带吸气功能，简化了传统MEMS器件的封装工艺步骤，提高生产效率，还可以增强吸气剂可靠性，使其具备优良的抗机械冲击能力；另外，金属区电阻可控，可以实现较大的金属区电阻，在吸气剂材料层释放过程中准确控制金属区温度，保证吸气剂材料层的充分激活和释放，提高生产良率，延长MEMS器件的使用寿命。

Description

一体化吸气型陶瓷封装管壳
技术领域
本发明涉及MEMS器件的封装管壳，特别涉及一种一体化吸气型陶瓷封装管壳。
背景技术
目前，红外热成像、Thz等MEMS传感器普遍采用陶瓷管壳来实现高真空、恒温、小体积的封装。为了实现封装结构内的高真空环境，一般通过在管壳内装配独立的吸气剂器件，吸收封装结构内部缓慢释放的气体、水分等污染物，维持MEMS传感器工作在10-1~10-2pa的高真空环境下。
在现有技术中，如图1所示，独立吸气剂元件20的装配是将其中的电加热金属丝21通过点焊等方式固定在管壳10上专门预留的金属电极12上，对其通电加热至300℃以上并保持10-15分钟来实现吸气剂的激活释放，之后再完全封闭管壳，整个封装过程需要在高真空环境下完成。
传统封装工艺存在的问题是，独立吸气剂的安装工艺与管壳内其他元件，例如控温元件、测温元件、MEMS器件的装配使用的工艺温度、时间和设备各不相同，增加了MEMS器件封装工艺的复杂性，极易出现由于吸气剂安装失败引起的MEMS器件生产良率降低；另外，独立吸气剂元器件的装配方式已经影响到吸气剂元器件的可靠性，在传统封装器件的机械冲击可靠性测试中，经常会出现吸气剂掉粉、脱落颗粒等情况，严重时将直接导致器件报废；此外，独立吸气剂是通过其内部的金属热子连接电极，对金属热子通电加热来实现吸气剂的激活释放，但金属热子的电阻极小（几十至一百多豪欧姆），因此释放过程极易受到连接电极的线路内阻（几十豪欧姆）的影响；再者，独立吸气剂元器件装配质量的不一致会引起吸气剂热量散失的不一致，从而导致吸气剂激活释放过程中温度的不稳定，影响吸气剂在激活后的吸气效能和封装器件的使用寿命。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种一体化吸气型陶瓷封装管壳，能够显著降低封装工艺复杂性，延长封装器件的使用寿命。
本发明采用的技术方案为：一种一体化吸气型陶瓷封装管壳，包括陶瓷封装管壳，还包括吸气剂模块，所述吸气剂模块与陶瓷封装管壳是一体化设计。
优选地，所述吸气剂模块包括金属区和吸气剂材料层，所述金属区直接生长在陶瓷封装管壳内表面上，所述吸气剂材料层生长在金属区上，在陶瓷封装管壳内预留有连接到金属区的引线框架，所述金属区通过引线框架连通到管壳外部的激活释放引脚。
优选地，所述金属区是平面状或着凸凹墙形状。
优选地，所述金属区采用钨或者钼金属材料制成。
优选地，所述金属区是通过金属浆料印刷法、电镀法或化学沉积法生长在陶瓷封装管壳内表面上。
优选地，所述吸气剂材料层是通过溅射、涂敷、烧结或纳米涂层加工工艺生长在金属区上。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：
1）吸气剂模块与陶瓷封装管壳的一体化设计可实现陶瓷封装管壳自带吸气功能，简化了后续封装工艺步骤，提高生产效率，降低独立吸气剂元器件安装环节导致吸气功能失效的风险；另外，将吸气剂模块集成在陶瓷管壳中还可以减小吸气剂模块在陶瓷管壳内部占用的体积，有利于封装器件体积的缩小；
2）吸气剂模块与封装管壳的一体化设计可以增强吸气剂可靠性，使其具备优良的抗机械冲击能力，杜绝掉粉，脱落颗粒的现象，显著提高生产良率，延长MEMS器件的使用寿命；
3）从加热激活效果来看，金属区采用的金属浆料印刷工艺保证了金属区电阻的可控性，可实现较大的金属区电阻，降低吸气剂激活电路线路电阻对吸气剂材料层释放过程造成的干扰；另外，利用金属材料温度阻抗特性变化曲线，通过实时测量金属区电阻来计算金属区的实时温度，能够准确控制金属区在吸气剂材料层释放过程中的温度，金属区的设计又使得每个封装管壳内吸气剂材料层的散热条件趋近一致，保证每个器件中吸气剂材料层的充分激活和释放，确保吸气剂性能的一致性，提高生产良率，延长MEMS器件的使用寿命。
4）将金属区设计成凸凹墙形状，可以增大吸气剂材料层接触面积，增强吸气效果，延长封装器件使用寿命。
附图说明
图1是现有技术立体俯视结构示意图；
图2是本发明实施例1剖视结构示意图；
图3是本发明实施例1俯视结构示意图；
图4是本发明实施例2剖视结构示意图；
图5是本发明实施例2俯视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步描述。
本发明实施例中所提供的图示仅以示意方式说明，所以仅显示与本发明有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制。
实施例1：参见图2和图3，一种一体化吸气型陶瓷封装管壳，包括陶瓷封装管壳10，还包括吸气剂模块20，所述吸气剂模块与陶瓷封装管壳是一体化设计。具体地，所述吸气剂模块包括金属区21和吸气剂材料层22。所述金属区21是平面状，可采用钨或者钼等电阻加热金属材料，通过金属浆料印刷、电镀或化学沉积等加工方式直接生长在陶瓷封装管壳内表面上，优选采用金属浆料印刷工艺制成；所述吸气剂材料层22可通过包括但不限于溅射、涂敷、烧结、纳米涂层等加工方式生长在金属区21上，在所述陶瓷封装管壳内预留有连接到金属区21的引线框架23，所述金属区21通过引线框架23连通到管壳外部的激活释放引脚24。在后续封装过程中，通过外部供电连通激活释放引脚24和金属区21，对金属区21进行通电加热，实现对吸气剂材料层22的高温加热激活和释放还原。
实施例2：参见图4和图5，其他部分与实施例1相同，区别在于：所述金属区21为凸凹墙形状，吸气剂材料层22生长在凸凹墙形状的金属区上，相对于实施例1中的平面状金属区，凸凹墙形状的金属区可以增大吸气剂材料层接触面积，增强吸气效果，延长封装器件使用寿命。
在本发明中，吸气剂模块与陶瓷封装管壳的一体化设计，可实现封装管壳自带吸气功能，在此条件下，后续封装只需要将MEMS器件或芯片50粘贴至陶瓷封装管壳上，通过IC导线51连接至导线桩11上即可完成固晶工艺，简化了封装器件工艺步骤，提高生产效率，降低独立吸气剂元器件安装环节导致吸气功能失效的风险；另外，还可以增强吸气剂可靠性，使其具备优良的抗机械冲击能力，杜绝掉粉，脱落颗粒的现象，显著提高生产良率，延长MEMS器件的使用寿命。
从加热激活效果来看，金属区采用的金属浆料印刷工艺保证了金属区电阻的可控性，可实现较大的金属区电阻，通常>1Ω，降低吸气剂激活电路线路电阻对吸气剂材料层释放过程造成的干扰；另外，利用金属材料温度阻抗特性变化曲线，通过实时测量金属区电阻来计算金属区的实时温度，能够准确控制金属区在吸气剂材料层释放过程中的温度，金属区的设计又使得每个封装管壳内吸气剂材料层的散热条件趋近一致，保证每个器件中吸气剂材料层的充分激活和释放，确保吸气剂性能的一致性，提高生产良率，延长MEMS器件的使用寿命。
在上述实施例中以及附图中，所述金属区和吸气剂材料层的形状为方形，但还可以是其他形状，本发明不做限定。
总之，以上仅为本发明较佳的实施例，并非用于限定本发明的保护范围，在本发明的精神范围之内，对本发明所做的等同变换或修改均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种一体化吸气型陶瓷封装管壳，包括陶瓷封装管壳，其特征在于：还包括吸气剂模块，所述吸气剂模块与陶瓷封装管壳是一体化设计。
2.根据权利要求1所述的一种一体化吸气型陶瓷封装管壳，其特征在于：所述吸气剂模块包括金属区和吸气剂材料层，所述金属区直接生长在陶瓷封装管壳内表面上，所述吸气剂材料层生长在金属区上，在陶瓷封装管壳内预留有连接到金属区的引线框架，所述金属区通过引线框架连通到管壳外部的激活释放引脚。
3.根据权利要求2所述的一种一体化吸气型陶瓷封装管壳，其特征在于：所述金属区是平面状或着凸凹墙形状。
4.根据权利要求2或3所述的一种一体化吸气型陶瓷封装管壳，其特征在于：所述金属区采用钨或者钼金属材料制成。
5.根据权利要求2或3所述的一种一体化吸气型陶瓷封装管壳，其特征在于：所述金属区是通过金属浆料印刷法、电镀法或化学沉积法生长在陶瓷封装管壳内表面上。
6.根据权利要求2或3所述的一种一体化吸气型陶瓷封装管壳，其特征在于：所述吸气剂材料层是通过溅射、涂敷、烧结或纳米涂层加工工艺生长在金属区上。
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