CN113889538A - 封装结构、罩体的成形方法及封装结构的成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种封装结构、罩体的成形方法及封装结构的成型方法，封装结构包括基板、芯片、罩体及透明盖板，芯片位于基板的安装面上；罩体与基板围设形成容纳芯片的第一容纳腔，罩体包括远离安装面的顶部，顶部围设形成通孔；透明盖板包括远离安装面的正面，正面包括对应通孔的第一区域及对应顶部的第二区域；其中，顶部包括顶部本体及朝向基板凸伸出顶部本体的延伸部，顶部本体、延伸部及第二区域围设形成朝远离通孔方向开口的第二容纳腔，第二容纳腔内填充有密封料。本发明的封装结构可避免透明盖板受损，且可防止密封料溢出。
Description
技术领域
本发明涉及封装技术领域，尤其涉及一种封装结构、罩体的成形方法及封装结构的成型方法。
背景技术
光感气密性封装结构通常需要透明盖体来传递光线。
现有技术中，参图1，光感气密性封装结构100包括呈“凹”型的陶瓷基板10、光感应芯片11、透明盖体12、焊线13、第一粘合材料14及第二粘合材料15，透明盖体12一般为透明玻璃。
光感应芯片11通过第一粘合材料14固定于陶瓷基板10上，焊线13用于实现光感应芯片11与陶瓷基板10的电性连接，第二粘合材料15用于将透明盖体12结合至陶瓷基板10的顶部。
该种封装结构100存在如下缺陷：
(1)透明盖体12在组装的过程中需要进行上盖动作，由于透明盖体12表面未有相关保护结构，裸露于封装结构100最外表面的透明盖体12部分容易被划伤或受损；
(2)透明盖体12的周缘无保护结构，容易受到机械撞击而造成透明盖体12受损等现象；
(3)透明盖体12通过第二粘合材料15结合至陶瓷基板10的顶部，其中，第二粘合材料15为密封胶15，实际操作中，在陶瓷基板10的顶部画胶(涂布密封胶15)后，将透明盖体12压到密封胶15上，之后固化形成光感气密性封装结构100，这里，若第二粘合材料15为金属焊料，由于金属焊料与透明盖体12的热膨胀系数差异大，两者结合会存在较大的内应力，此内应力会导致透明盖体12产生裂纹，导致内漏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种封装结构、罩体的成形方法及封装结构的成型方法。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种封装结构，包括：
基板，所述基板包括安装面；
芯片，位于所述安装面上；
罩体，所述罩体与所述基板围设形成容纳所述芯片的第一容纳腔，所述罩体包括远离所述安装面的顶部，所述顶部围设形成通孔；
位于所述第一容纳腔的透明盖板，所述透明盖板包括远离所述安装面的正面，所述正面包括对应所述通孔的第一区域及对应所述顶部的第二区域；
其中，所述顶部包括顶部本体及朝向所述基板凸伸出所述顶部本体的延伸部，所述顶部本体、所述延伸部及所述第二区域围设形成朝远离所述通孔方向开口的第二容纳腔，所述第二容纳腔内填充有密封料。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述延伸部相较于所述密封料靠近所述通孔。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述顶部本体包括靠近所述通孔的第一侧面，所述延伸部包括靠近所述通孔的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面位于同一平面。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述延伸部远离所述顶部本体的底面接触所述透明盖板。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述延伸部与所述顶部本体一体成型。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述罩体还包括连接所述顶部本体远离所述通孔的一侧并朝向所述基板延伸的侧部，所述侧部与所述透明盖板的周缘之间具有间隙，所述间隙连通所述第二容纳腔，且所述密封料延伸至所述间隙。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第二容纳腔及所述间隙包含在第一容纳腔内。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述罩体还包括连接所述侧部远离所述顶部的一侧的底部，所述底部朝远离所述第一容纳腔的方向延伸，所述底部与所述安装面之间通过金属焊料连接。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种罩体的成型方法，包括步骤：
弯曲板体形成基体及沿第一方向凸伸出所述基体的侧部；
冲切和冲压所述基体的中部形成通孔及位于所述通孔与所述侧部之间的顶部，所述顶部包括连接所述侧部的顶部本体及沿所述第一方向凸伸出所述顶部本体的延伸部。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤：“冲压所述基体的中部形成通孔及位于所述通孔与所述侧部之间的顶部，所述顶部包括连接所述侧部的顶部本体及沿所述第一方向凸伸出所述顶部本体的延伸部”具体包括：
于所述基体的中部形成通孔，所述基体的剩余部分定义为顶部；
沿所述第一方向冲压所述顶部靠近所述通孔的部分而形成罩体，所述顶部变形为连接所述侧部的顶部本体及沿所述第一方向凸伸出所述顶部本体的延伸部。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤：“沿所述第一方向冲压所述顶部靠近所述通孔的部分而形成罩体，所述顶部变形为连接所述侧部的顶部本体及沿所述第一方向凸伸出所述顶部本体的延伸部”具体包括：
将所述顶部承载于下模具的支撑部的上表面，所述侧部环绕所述支撑部的周缘，所述支撑部围设形成凹陷部，所述顶部具有朝向所述凹陷部的方向凸伸出所述支撑部的变形部；
利用上模具沿第一方向冲压所述变形部而形成罩体，所述顶部变形为连接所述侧部的顶部本体及沿所述第一方向凸伸出所述顶部本体的延伸部。
作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤“弯曲板体形成基体及沿第一方向凸伸出所述基体的侧部”具体包括：
弯曲板体形成依次连接的基体、沿第一方向凸伸出所述基体的侧部及沿第二方向凸伸出所述侧部的底部，所述基体及所述底部位于所述侧部的相对侧。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种封装结构的成型方法，包括步骤：
将透明盖板架设于如上任意一项技术方案所述的成型方法获取的所述罩体的所述延伸部上，所述罩体的所述顶部本体、所述延伸部、所述侧部及所述透明盖板围设形成第二容纳腔，且所述罩体的所述侧部与所述透明盖板的周缘之间具有间隙；
将密封料填充至所述间隙及所述第二容纳腔；
将芯片结合至基板的安装面处；
将所述罩体与所述基板结合而形成封装结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明一实施方式的封装结构具有如下优势：(1)透明盖板嵌装在罩体的顶部本体的里侧，透明盖板的下沉式设置可避免透明盖板的正面被划伤或者是被污染，特别是可避免作为透光区的第一区域受损，从而保证透光可靠性；(2)罩体实质环绕透明盖板的周缘设置，可有效避免透明盖板直接受到外界机械撞击而损伤；(3)由于透明盖板与承载芯片的基板之间通过独立的罩体连接，透明盖板与罩体的结合制程可独立进行，即烧结退火的高温不会对芯片造成影响，结合透明盖体与罩体的密封料可选择高温焊料，可大大提高透明盖板与罩体之间的密封性及可靠性；(4)延伸部作为挡墙结构可有效避免密封料溢出，从而有效防止密封料对透明盖体作为透光区的第一区域造成污染或影响透明盖板的开窗面积。
附图说明
图1是现有技术中封装结构示意图；
图2是本发明一实施方式的封装结构示意图；
图3是本发明一实施方式的罩体的成型方法步骤图；
图4至图8是本发明一实施方式的罩体的成型方法示意图；
图9是本发明一实施方式的封装结构的成型方法步骤图；
图10至图13是本发明一实施方式的封装结构的成型方法示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
在本发明的各个图示中，为了便于图示，结构或部分的某些尺寸会相对于其它结构或部分夸大，因此，仅用于图示本发明的主题的基本结构。
结合图2，为本发明一实施方式的封装结构200的示意图。
封装结构200包括基板20、芯片21、罩体22及透明盖板23。
基板20包括安装面201。
这里，基板20可为陶瓷基板。
芯片21位于安装面201。
这里，芯片21以光感应芯片或元器件为例，芯片21与安装面201之间可通过焊料202结合，且芯片21与基板20之间通过打线203实现电性连接，但不以此为限。
罩体22与基板20围设形成容纳芯片21的第一容纳腔S1，罩体22包括远离安装面201的顶部221，顶部221围设形成通孔H。
这里，顶部221大致呈中空环状结构。
透明盖板23位于第一容纳腔S1，透明盖板23包括远离安装面201的正面231，正面231包括对应通孔H的第一区域231a及对应顶部221的第二区域231b。
这里，透明盖板23以透光玻璃为例，透明盖板23正面231的第一区域231a作为透光区而使得外界光线可通过第一区域231a进入第一容纳腔S1内而被芯片21接收。
罩体22的顶部221包括顶部本体221a及朝向基板20凸伸出顶部本体221a的延伸部221b，顶部本体221a、延伸部221b及第二区域231b围设形成朝远离通孔H方向开口的第二容纳腔S2，第二容纳腔S2内设置有密封料24。
这里，“顶部本体221a、延伸部221b及第二区域231b围设形成朝远离通孔H方向开口的第二容纳腔S2”是指顶部本体221a、延伸部221b及第二区域231b围设形成第二容纳腔S2，第二容纳腔S2的开口方向为远离通孔H的方向，延伸部221b夹设于第二容纳腔S2及通孔H之间，避免位于第二容纳腔S2的密封料24延伸至通孔H内，即可避免密封料24延伸至透明盖板23的第一区域231a。
可以看到，相较于现有技术，本实施方式的封装结构200具有如下优势：(1)透明盖板23嵌装在罩体22的顶部本体221a里侧，透明盖板23的下沉式设置可避免透明盖板23的正面231被划伤或者是被污染，特别是可避免作为透光区的第一区域231a受损，从而保证透光可靠性；(2)罩体22实质环绕透明盖板23的周缘232设置，可有效避免透明盖板23直接受到外界机械撞击而损伤；(3)由于透明盖板23与承载芯片21的基板20之间通过独立的罩体22连接，透明盖板23与罩体22的结合制程可独立进行，即烧结退火的高温不会对芯片21造成影响，结合透明盖体23与罩体22的密封料24可选择高温焊料，可大大提高透明盖板23与罩体22之间的密封性及可靠性；(4)延伸部221b作为挡墙结构可有效避免密封料24溢出，从而有效防止密封料24对透明盖体23作为透光区的第一区域231a造成污染或影响透明盖板23的开窗面积。
在本实施方式中，延伸部221b相较于密封料24靠近通孔H，延伸部221环绕通孔H设置，延伸部221大致呈中空环状结构，如此，可在避免密封料24溢出的前提下，尽量增大第二容纳腔S2的容积，从而使得有足够多的密封料24来固定顶部本体221a及第二区域231b，在其他实施方式中，也可在其他区域设置延伸部221b，或者延伸部221b呈其他形状。
另外，顶部本体221a包括靠近通孔H的第一侧面2211a，延伸部221b包括靠近通孔H的第二侧面2211b，第一侧面2211a与第二侧面2211b位于同一平面，延伸部221b与顶部本体221a之间的夹角为90°，此时图2中左侧区域的顶部本体221a与延伸部221b的纵截面大致呈横置的“L”型。
这里，延伸部221b与顶部本体221a一体成型，可以通过弯折或冲压顶部221的方式形成顶部本体221a及延伸部221b，工艺简单。
在本实施方式中，延伸部221b远离顶部本体221a的底面2212b接触透明盖板23，即第二容纳腔S2靠近通孔H的一侧由延伸部221b完全阻挡，进一步保证密封料24不会溢料，当然，在其他实施方式中，延伸部221b的底面2212b与透明盖板23的正面231之间也可通过结合料来固定。
在本实施方式中，罩体22还包括连接顶部本体221a远离通孔H的一侧并朝向基板20延伸的侧部222，侧部222与顶部221之间的夹角为90°，侧部222与透明盖板23的周缘232之间具有间隙S3。
此时，第二容纳腔S2可以看做是由顶部本体221a、延伸部221b、透明盖板23及侧部222一起围设形成。
第二容纳腔S2及间隙S3包含在第一容纳腔S1内，具体的，间隙S3连通第二容纳腔S2，密封料24透过间隙S3填充至第二容纳腔S2、间隙S3内，位于间隙S3内的密封料24可用于结合透明盖板23的周缘232及罩体22的侧部222，从而提高罩体22与透明盖板23之间的结合强度。
在本实施方式中，罩体22还包括连接侧部222远离顶部221的一侧的底部223，底部223与安装面201相互固定，底部223与侧部222之间的夹角为90°，且底部223朝远离第一容纳腔S1的方向延伸。
此时，由顶部221、侧部222及底部223构成的罩体22大致呈带有帽檐的帽子状结构。
这里，罩体22通过水平延伸的底部223与基板20的安装面201相互固定，可提高安装的便利性，底部223与安装面201之间通过金属焊料25连接，可大大提高罩体22与基板20之间的结合强度。
本发明一实施方式还提供一种罩体22的成型方法，结合前述封装结构200的说明及图3至图8，罩体22的成形方法包括步骤：
S1：结合图4，弯曲板体形成基体221’及沿第一方向X凸伸出基体221’的侧部222；
步骤S1具体包括：
弯曲板体形成依次连接的基体221’、沿第一方向X凸伸出基体221’的侧部222及沿第二方向Y凸伸出侧部222的底部223，基体221’及底部223位于侧部222的相对侧。
这里，板体可为平板状板体，通过冲压工艺可使得板体弯折而形成基体221’、侧部222及底部223，基体221’与侧部222之间的夹角为90°，侧部222与底部223之间的夹角为90°，第一方向X与第二方向Y相互垂直。
S3：结合图5至图8，冲切和冲压基体221’的中部形成通孔H及位于通孔H与侧部222之间的顶部221，所述顶部221包括连接侧部222的顶部本体221a及沿第一方向X凸伸出顶部本体221a的延伸部221b。
步骤S3具体包括：
S31：结合图5及图6，于基体221’的中部形成通孔H，基体221’的剩余部分定义为顶部221。
这里，可将基体221’装载至具有冲切用下模具300处，侧部222及底部223位于基体221’远离冲切用下模具300的一侧，而后通过上模具301冲切基体221’的中部区域而形成通孔H，未冲切的基体221’部分作为顶部221。
S32：结合图7及图8，沿第一方向X冲压顶部221靠近通孔H的部分而形成罩体22，顶部221变形为连接侧部222的顶部本体221a及沿第一方向X凸伸出顶部本体221a的延伸部221b。
步骤S32具体包括：
将顶部221承载于下模具400的支撑部401的上表面4011，侧部222环绕支撑部401的周缘4012，支撑部401围设形成凹陷部402，顶部221具有朝向凹陷部402的方向凸伸出支撑部401的变形部2213；
利用上模具403沿第一方向X冲压变形部2213而形成罩体22，顶部221变形为连接侧部222的顶部本体221a及沿第一方向X凸伸出顶部本体221a的延伸部221b。
也就是说，此时通过上模具403及下模具400的冲压于通孔H的周缘处形成下挂式的延伸部221b。
在其他实施方式中，通过改变模具的结构，可在一次冲压过程中同时成型通孔H及延伸部221b，即步骤S31、S32可用一套模具并在一次冲压过程中实现。
本发明一实施方式还提供一种封装结构200的成型方法，结合前述封装结构200的说明及图9至图13，封装结构200的成型方法包括步骤：
S2：结合图10，将透明盖板23架设于前述获取的罩体22的延伸部221b上，罩体22的顶部本体221a、延伸部221b、侧部222及透明盖板23围设形成第二容纳腔S2，且罩体22的侧部222与透明盖板23的周缘232之间具有间隙S3；
S4：结合图11，将密封料24填充至间隙S3及第二容纳腔S2，这里，密封料24透过间隙S3填充至第二容纳腔S2、间隙S3内，密封料24可以通过毛细现象从间隙S3填充到第二容纳腔S2内，将透明盖板23通过密封料24结合至罩体22；
这里，透明盖体23的第二区域231b及至少部分周缘232均通过密封料24与罩体22连接。
密封料24为金属焊料，通过高温烧结退火工艺将透明盖板23结合至罩体22，通过退火工艺可以消除由于透明盖板23与罩体22热膨胀系数差异产生的内应力，避免透明盖板23产生裂纹问题，这里，烧结退火工艺的温度比常规焊接温度要高几倍。
S6：结合图12，将芯片21结合至基板20的安装面201处；
这里，芯片21通过焊料202固定至芯片21安装面201处，并通过打线203将芯片21与基板20结合，实际操作时，可利用装片机在基板20上进行点胶、画胶、刷胶或者共晶焊等方式将芯片21结合至基板20，而后可通过专业的烤箱进行装片后的胶体或焊料的加热固化操作。
S8：结合图13，将罩体22与基板20结合而形成封装结构200。
这里，将罩体22的底部223与基板20的安装面201之间通过金属焊料25实现结合，并形成容纳芯片21及透明盖板23的第一容纳腔S1，在实际操作中，可在罩体22的底部223处设置金属焊料25，或者在基板20上装载高温下可熔融的金属焊料25，并在高温下吸取罩体22后对位基板20进行上盖操作，另外，金属焊料25的熔点需低于密封料24的熔点，避免在将罩体22与基板20结合时的焊接温度使密封料24熔化而使透明盖板23掉落。
需要说明的是，步骤S6中实现的芯片21与基板20的结合制程与步骤S2、S4中实现的罩体22与透明盖体23的结合制程可同步进行，而后再将罩体22与基板20结合，可大大缩短制作时长，提高产能。
本发明的罩体22成型方法及封装结构200成型方法的其他说明可参考前述封装结构200的说明，在此不再赘述。
综上所述，本发明的封装结构200具有如下优势：(1)透明盖板23嵌装在罩体22的顶部本体221a里侧，透明盖板23的下沉式设置可避免透明盖板23的正面231被划伤或者是被污染，特别是可避免作为透光区的第一区域231a受损，从而保证透光可靠性；(2)罩体22实质环绕透明盖板23的周缘232设置，可有效避免透明盖板23直接受到外界机械撞击而损伤；(3)由于透明盖板23与承载芯片21的基板20之间通过独立的罩体22连接，透明盖板23与罩体22的结合制程可独立进行，即烧结退火的高温不会对芯片21造成影响，结合透明盖体23与罩体22的密封料24可选择高温焊料，可大大提高透明盖板23余罩体22之间的密封性及可靠性；(4)延伸部221b作为挡墙结构可有效避免密封料24溢出，从而有效防止密封料24对透明盖体23作为透光区的第一区域231a造成污染或影响透明盖板23的开窗面积。
另外，本发明可以通过简单的工艺来成型罩体22，并可使得芯片21与基板20的结合制程、罩体22与透明盖体23的结合制程这两个制程同步进行，可大大缩短制作时长，提高产能。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种封装结构，其特征在于，包括：
基板，所述基板包括安装面；
芯片，位于所述安装面上；
罩体，所述罩体与所述基板围设形成容纳所述芯片的第一容纳腔，所述罩体包括远离所述安装面的顶部，所述顶部围设形成通孔；
位于所述第一容纳腔的透明盖板，所述透明盖板包括远离所述安装面的正面，所述正面包括对应所述通孔的第一区域及对应所述顶部的第二区域；
其中，所述顶部包括顶部本体及朝向所述基板凸伸出所述顶部本体的延伸部，所述顶部本体、所述延伸部及所述第二区域围设形成朝远离所述通孔方向开口的第二容纳腔，所述第二容纳腔内填充有密封料。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述延伸部相较于所述密封料靠近所述通孔。
3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述顶部本体包括靠近所述通孔的第一侧面，所述延伸部包括靠近所述通孔的第二侧面，所述第一侧面与所述第二侧面位于同一平面。
4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述延伸部远离所述顶部本体的底面接触所述透明盖板。
5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述延伸部与所述顶部本体一体成型。
6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述罩体还包括连接所述顶部本体远离所述通孔的一侧并朝向所述基板延伸的侧部，所述侧部与所述透明盖板的周缘之间具有间隙，所述间隙连通所述第二容纳腔，且所述密封料延伸至所述间隙。
7.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述第二容纳腔及所述间隙包含在第一容纳腔内。
8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述罩体还包括连接所述侧部远离所述顶部的一侧的底部，所述底部朝远离所述第一容纳腔的方向延伸，所述底部与所述安装面之间通过金属焊料连接。
9.一种罩体的成型方法，其特征在于，包括步骤：
弯曲板体形成基体及沿第一方向凸伸出所述基体的侧部；
冲切和冲压所述基体的中部形成通孔及位于所述通孔与所述侧部之间的顶部，所述顶部包括连接所述侧部的顶部本体及沿所述第一方向凸伸出所述顶部本体的延伸部。
10.根据权利要求9所述的成型方法，其特征在于，步骤：“冲压所述基体的中部形成通孔及位于所述通孔与所述侧部之间的顶部，所述顶部包括连接所述侧部的顶部本体及沿所述第一方向凸伸出所述顶部本体的延伸部”具体包括：
于所述基体的中部形成通孔，所述基体的剩余部分定义为顶部；
沿所述第一方向冲压所述顶部靠近所述通孔的部分而形成罩体，所述顶部变形为连接所述侧部的顶部本体及沿所述第一方向凸伸出所述顶部本体的延伸部。
11.根据权利要求10所述的成型方法，其特征在于，步骤：“沿所述第一方向冲压所述顶部靠近所述通孔的部分而形成罩体，所述顶部变形为连接所述侧部的顶部本体及沿所述第一方向凸伸出所述顶部本体的延伸部”具体包括：
将所述顶部承载于下模具的支撑部的上表面，所述侧部环绕所述支撑部的周缘，所述支撑部围设形成凹陷部，所述顶部具有朝向所述凹陷部的方向凸伸出所述支撑部的变形部；
利用上模具沿第一方向冲压所述变形部而形成罩体，所述顶部变形为连接所述侧部的顶部本体及沿所述第一方向凸伸出所述顶部本体的延伸部。
12.根据权利要求9所述的成型方法，其特征在于，步骤“弯曲板体形成基体及沿第一方向凸伸出所述基体的侧部”具体包括：
弯曲板体形成依次连接的基体、沿第一方向凸伸出所述基体的侧部及沿第二方向凸伸出所述侧部的底部，所述基体及所述底部位于所述侧部的相对侧。
13.一种封装结构的成型方法，其特征在于，包括步骤：
将透明盖板架设于如权利要求9至12中任意一项所述的成型方法获取的所述罩体的所述延伸部上，所述罩体的所述顶部本体、所述延伸部、所述侧部及所述透明盖板围设形成第二容纳腔，且所述罩体的所述侧部与所述透明盖板的周缘之间具有间隙；
将密封料填充至所述间隙及所述第二容纳腔；
将芯片结合至基板的安装面处；
将所述罩体与所述基板结合而形成封装结构。
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|---|---|---|---|
| CN202010553555.4A CN113889538A (zh) | 2020-06-17 | 2020-06-17 | 封装结构、罩体的成形方法及封装结构的成型方法 |
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Family Applications (1)
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2020
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