CN108046207A - 一种红外探测器及其内置加热器的陶瓷管壳 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的内置加热器的陶瓷管壳，包括陶瓷管壳本体，还包括嵌于陶瓷管壳本体内部、用以加热陶瓷管壳本体并熔化设于陶瓷管壳本体与封帽之间的焊料的加热装置。与现有技术中通过外部设备间接传热相比，本发明所提供的陶瓷管壳，加热装置嵌于陶瓷管壳本体内部，可对陶瓷管壳本体直接进行加热，缩短了陶瓷管壳本体的受热时间，提高了焊料的加热效率，且增加了陶瓷管壳本体与封帽间的焊接强度，实现了两者间的牢固焊接。

Description

一种红外探测器及其内置加热器的陶瓷管壳

技术领域

本发明涉及MEMS器件封装技术领域，更具体地说，涉及一种内置加热器的陶瓷管壳。本发明还涉及一种包括上述内置加热器的陶瓷管壳的红外探测器。

背景技术

MEMS器件封装简称为Micro-Electro-Mechanical-Systems，亦称为微机电系统器件封装。作为MEMS器件封装中的一种，陶瓷封装，因其具有质量轻、气密性好、成本低等优点，越来越广泛的应用在诸如惯性传感器、红外探测器等设备中。

通常，陶瓷封装工艺主要分为以下几个步骤：

步骤一：将陶瓷封装产品对焊接炉中的热盘进行加热；

步骤二：通过热盘的热传导作用对陶瓷外壳进行加热，在陶瓷壳的热传导作用下，将置于陶瓷外壳与封帽之间的焊料熔化，使陶瓷外壳与封帽焊接一体。

在批量生产中，需要将陶瓷管壳直接放置在焊接炉内的热盘上，使陶瓷管壳的下表面与热盘相贴合，通过热传导作用，对陶瓷管壳进行加热，进而使焊料熔化，实现对芯片等待密封件的真空封装。为使热盘表面的各处受热均匀，获得均匀一致的产品质量，且保证焊料充分熔化以使得陶瓷管壳焊接牢固，热盘不能有明显的变形，这就对热盘的平面度提出了较高的要求，增加了热盘的加工难度；此外，由于焊接炉的容纳空间有限，使得热盘的尺寸有限，因而，无法实现大批量生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种内置加热器的陶瓷管壳，加热器可直接对陶瓷管壳进行加热、快速熔化焊料、缩短封装工艺过程、提高加工效率，且不受空间的制约，可实现大规模的工业生产。

为实现上述目的，本发明提供一种内置加热器的陶瓷管壳，包括陶瓷管壳本体，还包括内嵌于所述陶瓷管壳本体内部、用以加热所述陶瓷管壳本体并熔化设于所述陶瓷管壳本体与封帽之间的焊料的加热装置。

优选的，所述陶瓷管壳本体包括底板和固设于所述底板外周的外壳，所述加热装置具体安装于所述外壳的壳体内部。

优选的，所述加热装置设于所述底板的中央位置。

优选的，所述加热装置沿所述外壳的周向分布，且所述加热器的周向各处顶端与所述外壳上表面之间的距离相等。

优选的，所述加热装置具体为多根相互平行设置且首尾串联连接的电阻丝；所述加热装置的两端设有用以与电源设备相连的引脚。

优选的，所述引脚从所述底板的底部穿出。

一种红外探测器，包括上述任一项所述的内置加热器的陶瓷管壳。

本发明所提供的内置加热器的陶瓷管壳，包括陶瓷管壳本体，还包括内嵌于陶瓷管壳本体内部、用以加热陶瓷管壳本体并熔化设于陶瓷管壳本体与封帽之间的焊料的加热装置。

与现有技术中通过外部设备间接传热相比，本发明所提供的陶瓷管壳，加热装置直接嵌于陶瓷管壳本体内部，可对陶瓷管壳本体直接进行加热，缩短了陶瓷管壳本体受热时间，提高了陶瓷管壳本体的加热效率，焊料的加热效率也由此得到提升。

此外，该陶瓷管壳，摆脱了热盘的限制，无需与热盘表面紧密贴合，更无需担心陶瓷管壳与热盘贴合不好而使陶瓷管壳本体受热不均，进而影响焊接效果，可将多个待焊产品放置同时在焊接炉的任意位置，即使堆叠排布，产品的焊接性能也不受影响，因此，极大的提高了产品的焊接性能，可实现陶瓷封装产品的大规模工业生产。

具有上述陶瓷管壳的红外探测器，其焊接性能由此得到显著提升。

综上，本发明所提供的内置加热器的陶瓷管壳，可实现对陶瓷管壳本体的直接加热，加热效率高，并且不受空间的限制，可实现大规模的工业生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的内置加热器的陶瓷管壳结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明所提供的内置加热器的陶瓷管壳处于工作状态时的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种内置加热器的陶瓷管壳，可对陶瓷管壳本体进行直接加热，提高了加工效率，并且不受热盘的限制，可实现大规模的工业生产。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1、图2和图3，图1为本发明所提供的内置加热器的陶瓷管壳结构示意图，图2为图1的侧视图，图3为本发明所提供的内置加热器的陶瓷管壳处于工作状态时的结构示意图。

本发明所提供的内置加热器的陶瓷管壳，包括陶瓷管壳本体1，该陶瓷管壳本体1的上部放置有封帽2，陶瓷管壳本体1与封帽2相接触处放置有焊料5，陶瓷管壳本体1的壳体内部嵌有加热装置3，当启动加热装置3时，可直接对陶瓷管壳本体1进行加热，经加热的陶瓷管壳本体1将热量传递给与其相接触的焊料，达到熔点后，焊料逐渐达到熔融状态，进而将陶瓷管壳本体1与封帽2焊接一体，置于陶瓷管壳本体1中的芯片4则被封装在陶瓷管壳本体1与封帽2所形成的封闭腔中。

本发明采用内置加热器加热的方式来直接加热陶瓷管壳本体，与现有技术中通过焊接炉热盘间接传热的方式相比，陶瓷管壳本体1更容易受热，且对陶瓷管壳本体1直接进行加热，缩短了达到所需温度的加热时间，提高了加热效率，与此同时，缩短了焊料熔化时间，进而缩短了焊接工艺时间。由于加热装置3直接对陶瓷管壳本体1进行加热，提高了对陶瓷管壳本体1的加热温度、缩短了陶瓷管壳本体1的受热时间，提高了对陶瓷管壳本体1的加热效率。

陶瓷管壳本体1包括底板12和外壳11，均为陶瓷材料，外壳11固设于陶瓷管壳本体1的外周，两者构成一体结构。

在一种具体实施方式中，将加热装置3嵌于陶瓷管壳本体1的底板12内部，加工时，采用高温共烧工艺来加工陶瓷外壳，将加热装置3预埋至底板12中，加热装置3的材料可根据所需的加热温度选取不同的电阻材料，优选与底板12的材料热膨胀系数接近的金属浆料，保证加热过程中底板的强度在多层经高温共烧工艺加工的瓷片上设计制作过孔，以形成空槽，在空槽处印刷金属浆料，然后将多层瓷料相互对准并叠压，经高温烧结成为均匀致密的一体化底板12结构。金属浆料作为加热器电阻丝，电阻丝两端通过引脚引出正负两极，便于外加电流源，这样一来，当外加电流源对电阻丝通电流加热时，即启动加热装置3，启动加热器过程中可根据焊料熔融所需温度调节电流源电流大小。加热器启动后可直接对陶瓷管壳本体1的底板12进行加热，热量由底板12逐渐传递至底板12周围的外壳11上部，将陶瓷管壳本体1与封帽2之间的焊料熔化。

为使陶瓷管壳本体1与封帽2之间的焊料均匀受热，在加热装置3在设置上，优选的设置于底板12的中央位置，并可以通过增大加热装置3的尺寸来提高底板12的加热面积，即可实现焊料的均匀受热，提高了焊接的均匀性。

为进一步提高焊料的熔化速度，可将加热装置3嵌于外壳11的内部，且沿外壳11的周向分布，加热装置3也可为设置多个，优选的，多个加热装置3沿外壳11的周向均匀分布，且加热装置3的周向各处顶端距离外壳11的上表面之间的距离应相等，也就是说，横向分布的焊料，其任意一处距离加热装置3顶端的距离都相等，以保证焊料受热均匀，实现均匀性焊接。

为更进一步的提高焊料的熔化效率，并实现陶瓷管壳本体1的各处均得到均匀受热，可在底板12以及外壳11的内部均镶嵌上述加热装置3，优选的，加热装置3设置在底板12中央位置以及均匀分布于外壳11的四周并且保证加热装置3的发热部距离外壳11顶面的距离相等，这样一来，当启动加热装置3时，传递至各处焊料的温度大体相等，即可实现均匀性焊接。

需要说明的是，加热装置3的数量以及安装位置应根据实际需求来设定，本文不做限定。

上述加热装置3具体为若干根相互平行设置且首尾串联连接的电阻丝，可以为柱形也可以为片状，其大小可以根据陶瓷管壳本体1的实际尺寸合理设定；串联后的电阻丝，其两端部各设有引脚，从底板12穿出，以接入外部电源设备。

封装时，将陶瓷管壳本体1连同焊料以及封帽2一同置于焊接炉内真空环境中，利用分子泵组抽真空数小时，充分除气，对电阻丝两端的引脚通电流，电流的大小根据电阻及焊料的熔点来选取，焊料受热至熔点后熔化，将外壳11与封帽2焊接一体，焊料充分熔化后，切断电源，完成焊接，待器件降温后从焊接炉中取出。

本发明还提供一种红外探测器，包括上述内置加热器的陶瓷管壳，红外探测器的其他装置请参考现有技术，本文不再展开。

需要说明的是，本发明所提供的内置加热器的陶瓷管壳，不限于应用在红外探测器中，还可应于用激光器、绝对压力传感器、基于谐振原理的惯性传感器、微真空器件、光学器件等MEMS器件中，均属于本发明的保护范围。

以上对本发明所提供的红外探测器及其内置加热器的陶瓷管壳进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种内置加热器的陶瓷管壳，包括陶瓷管壳本体(1)，其特征在于，还包括内嵌于所述陶瓷管壳本体(1)内部、用以加热所述陶瓷管壳本体(1)并熔化设于所述陶瓷管壳本体(1)与封帽(2)之间的焊料的加热装置(3)。

2.根据权利要求1所述的内置加热器的陶瓷管壳，其特征在于，所述陶瓷管壳本体(1)包括底板(12)和固设于所述底板(12)外周的外壳(11)，所述加热装置(3)具体安装于所述底板(12)的壳体内部。

3.根据权利要求1所述的内置加热器的陶瓷管壳，其特征在于，所述陶瓷管壳本体(1)包括底板(12)和固设于所述底板(12)外周的外壳(11)，所述加热装置(3)具体安装于所述外壳(11)的壳体内部。

4.根据权利要求2所述的内置加热器的陶瓷管壳，其特征在于，所述加热装置(3)设于所述底板(12)的中央位置。

5.根据权利要求3所述的内置加热器的陶瓷管壳，其特征在于，所述加热装置(3)沿所述外壳(11)的周向分布，且所述加热装置(3)的周向各处顶端与所述外壳(11)上表面之间的距离相等。

6.根据权利要求1～5任一项所述的内置加热器的陶瓷管壳，其特征在于，所述加热装置(3)具体为多根相互平行设置且首尾串联连接的电阻丝；所述加热装置(3)的两端设有用以与电源设备相连的引脚。

7.根据权利要求6所述的内置加热器的陶瓷管壳，其特征在于，所述引脚从所述底板(12)的底部穿出。

8.一种红外探测器，其特征在于，包括权利要求1～7任一项所述的内置加热器的陶瓷管壳。