CN117650423A - 管壳封装件、封装组件以及激光雷达发射模组 - Google Patents

管壳封装件、封装组件以及激光雷达发射模组 Download PDF

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Abstract

本申请实施例涉及芯片封装领域，尤其涉及一种管壳封装件、芯片管壳封装结构以及激光雷达发射模组。旨在降低成本。具体方案为：管壳封装件包括罩体、基板和第一电连接件，基板与罩体连接以围成密封腔，基板用于与位于该密封腔内的信号传输器件连接，基板与信号传输器件的热膨胀系数相同。由此，第一电连接件可以采用成本较低的电镀、溅射形成的铜柱，取代现有的高温共烧陶瓷，降低成本。基板可以为陶瓷等材料，散热良好且可削弱基板与信号传输器件之间的内应力。另，基板结构与信号传输器件中的印制电路板可以采用相同材料和工艺形成。降低工艺成本，或者，裸芯片直接与基板粘接或者焊接，无需印制电路板，进一步节约成本。

Description

管壳封装件、封装组件以及激光雷达发射模组
技术领域
本申请实施例涉及芯片封装领域，尤其涉及一种管壳封装件、芯片管壳封装结构以及激光雷达发射模组。
背景技术
随着芯片在多领域的应用，芯片封装也衍生出多种技术。例如，塑封料封装技术、管壳封装技术等。
其中，管壳封装散热性能好，管壳封装的芯片功率可全温发挥至最大功率，适用于大功率芯片，例如，激光雷达发射模组中的芯片封装。
图1为现有技术中芯片管壳封装结构01的内部结构示意图，芯片管壳封装结构01包括外壳02、底板03、裸芯片04、印制电路板05和高温共烧陶瓷片06(High-temperatureco-fired ceramics，HTCC)。其中，外壳02和底板03密封连接以围成密封腔07。裸芯片04和印制电路板05电连接，印制电路板05与底板03连接，且裸芯片04和印制电路板05均位于密封腔07内，高温共烧陶瓷片06贯穿外壳02，印制电路板05通过键合线与高温共烧陶瓷片06电连接，印制电路板05通过高温共烧陶瓷片06实现密封腔07内外的信号传输。
为了降低温度变化对芯片管壳封装结构01机械可靠性能的影响，底板03的材料通常采用散热性能良好、低热膨胀系数的材料，例如WCu、MoCu等金属合金。
由于高温共烧陶瓷片06的制备工艺成本高，且金属合金的底板03的成本较高，导致芯片管壳封装结构01的成本高，阻碍其应用。
发明内容
本申请实施例提供一种管壳封装件、芯片管壳封装结构以及激光雷达发射模组，旨在降低芯片管壳封装结构的成本。
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，提供一种管壳封装件，管壳封装件用于封装信号传输器件；该管壳封装件包括罩体、基板以及第一电连接件，该基板用于与该罩体连接以围成密封腔，该基板用于与位于该密封腔内的该信号传输器件连接，该基板与该信号传输器件的热膨胀系数相同；该第一电连接件贯穿该基板，该第一电连接件一端用于与该信号传输器件电连接，另一端位于该密封腔外。由此，通过第一电连接件实现信号传输器件的信号传输，第一电连接件可以采用成本较低的电镀等方式形成，取代现有的高温共烧陶瓷，降低管壳封装件的成本。此外，基板与信号传输器件的热膨胀系数相同，可降低因温度变化而导致基板与信号传输器件之间的内应力，增加机械性能可靠性，基板为信号传输器件提供优良的散热性能。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该信号传输器件包括：相互电连接的印制电路板和元器件，该基板用于与该印制电路板连接，该第一电连接件一端用于与该印制电路板电连接，该基板与该印制电路板的热膨胀系数相同。由此，印制电路板和基板在温度变化后形变量之差小，二者之间的内应力小，二者连接处出现裂痕或者翘曲的概率小，机械可靠性高。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该信号传输器件包括：元器件。由此，管壳封装件可用于封装元器件，为元器件提供气密性优良的密封腔，使元器件运行环境稳定。元器件使用温度变化后，基板与元器件之间的机械性能可得到保障。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该基板的材料包括陶瓷、玻璃和硅片中的至少一种。陶瓷、玻璃和硅片具有较优的传热性能，使信号传输器件散热性能佳。陶瓷、玻璃和硅片的成本较低，有利于降低管壳封装件的成本。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该陶瓷包括AlN、Al2O3、SiC和SiN中的至少一种。AlN、Al2O3、SiC和SiN形成的基板导热性良好，有利于降低管壳封装件的成本。此外，在信号传输器件包括印制电路板的实施例中，印制电路板和AlN、Al2O3、SiC或者SiN材料的基板可以采用相近的工艺形成，降低工艺成本。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该管壳封装件还包括：第一布线层；该第一布线层与该基板的内表面连接，该第一布线层用于连接该第一电连接件与该信号传输器件。由此，第一布线层可以为信号传输器件的互连提供较多的连接路径。另外，第一布线层占用空间小，信号损耗小，有利于提高信号传输器件的电性能。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该管壳封装件还包括：键合线，该键合线位于该密封腔内，该键合线用于连接该第一电连接件与该信号传输器件。由于键合线的形成工艺简单，成本低，有利于降低封装组件的成本。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该管壳封装件还包括：第二布线层；该第二布线层与该基板的外表面连接，该第一电连接件位于该密封腔外的一端与该第二布线层电连接。第二布线层可以为信号传输器件实现更多的走线路径，且第二布线层占用的空间小，对管壳封装件的体积影响较小。另外，通过第二布线层可以将信号传输器件的信号从基板的侧方或者基板的底部输出。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该管壳封装件还包括：第二电连接件，该基板具有位于该密封腔外的延伸部，该第二电连接件贯穿该延伸部，该第二电连接件与该第二布线层电连接。由此，信号传输器件的信号通过第一电连接件传递至第二布线层，再经过第二布线层传递至第二电连接件。如此，信号传输器件的信号传递至密封腔外，且可与密封腔位于基板的同一侧，避让基板远离密封腔的表面。基板远离密封腔的表面均可以与其他结构连接。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该管壳封装件还包括：绝缘层，该绝缘层覆盖该第二布线层。由此，绝缘层可以避免第二布线层与第二电连接件、第一电连接件之外的结构电接触，可以避免出现短路等问题，另外，绝缘层可以降低信号干扰。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该管壳封装件还包括：透镜，该透镜与该罩体连接，该透镜用于供该信号传输器的光信号穿过。由此，该管壳封装件可以用于封装具有光信号发射或者接受性能的信号传输器件，以适用更多的场景，例如用于激光雷达发射模组。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该罩体包括相互连接的顶板和围板，该顶板与该基板相对设置，该基板与该围板连接。由此，顶板和围板可以在基板与信号传输器件连接后再进行连接，降低工艺成本。
结合第一方面，在一些可实现的方式中，该第一电连接件通过电镀、化学镀或者溅射形成。由此，电镀、化学镀或者溅射形成的第一电连接件内部具有气孔的概率较小，第一电连接件电阻率小、边缘光滑，可降低电信号的损耗。
第二方面，提供一种封装组件，封装组件包括信号传输器件和第一方面提供的任一种管壳封装件，该信号传输器件位于该密封腔内，该信号传输器件与该第一电连接件电连接；该信号传输器件与该基板的热膨胀系数相同。由此，采用上述管壳封装件封装信号传输器件得到的封装组件的成本降低，且机械性能可靠，管壳封装件优良的传热性能和密封性能为信号传输器件的电性能可靠提供有力保障。
结合第二方面，在一些可实现的方式中，信号传输器件与该基板焊接或者粘接。由此，信号传输器件与基板连接工艺简单，工艺成本低。
结合第二方面，在一些可实现的方式中，封装组件还括：支架；该支架与该罩体或者该基板连接。由此，罩体或者基板可以通过支架支撑，从而支撑管壳封装件。
结合第二方面，在一些可实现的方式中，支架通过导热胶与该基板连接。导热胶可以将基板上的热量传递至支架，为信号传输器件提供优良的散热。
第三方面，提供一种激光雷达发射模组，激光雷达发射模组包括上述第二方面提供的任一种封装组件。激光雷达发射模组的成本随着封装组件降低而降低。另外，封装组件优良的散热性能使高温下激光雷达发射模组的电性能得到爆炸。
附图说明
图1为现有技术中芯片管壳封装结构的内部结构示意图。
图2a为本申请实施例提供的一种封装组件的结构示意图。
图2b为本申请实施例提供的管壳封装件的内部结构示意图。
图2c为本申请实施例提供的另一种封装组件的结构示意图。
图3a为本申请实施例提供的一种管壳封装件的结构示意图。
图3b为本申请实施例提供的另一种管壳封装件的结构示意图。
图3c为本申请实施例提供的又一种管壳封装件的结构示意图。
图3d为本申请实施例提供的再一种管壳封装件的结构示意图。
图4a为封装组件的一种组装流程图。
图4b为执行图4a中S1之前基板的结构示意图。
图4c为执行图4a中S1后的结构示意图。
图4d为焊接前围板的结构示意图。
图4e为执行图4a中S2后的结构示意图。
图4f为封装组件的另一种组装流程图。
图4g为执行图4f中S1之前基板的结构示意图。
图4h为执行完图4f中S4的结构示意图。
图4i为执行完图4f中S3的结构示意图。
图5为含有图3c中的管壳封装件的激光雷达发射模组的结构示意图。
图中：01-芯片管壳封装结构；02-外壳；03-底板；04-裸芯片；05-印制电路板；06-高温共烧陶瓷片；07-密封腔；10-封装组件；20-信号传输器件；21-元器件；22-印制电路板；100-管壳封装件；101-密封腔；110-基板；120-罩体；121-顶板；122-围板；123-透镜；124-镀层；125-隔离带；130-第一电连接件；132-第一布线层；131-键合线；150-第二布线层；111-延伸部；160-第二电连接件；170-绝缘层；140-引脚；31-支架；32-导热胶层；30-激光雷达发射模组。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
以下，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
此外，本申请中，“上”、“下”等方位术语是相对于附图中的部件示意置放的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化而相应地发生变化。
本申请实施例提供一种封装组件，本申请实施例对封装组件的用途不做限制，例如，可以用于激光发射雷达模组、光纤等。
图2a为本申请实施例提供的一种封装组件10的结构示意图，图2b为本申请实施例提供的管壳封装件100的内部结构示意图。请参阅图2a和图2b，封装组件10包括管壳封装件100和信号传输器件20，管壳封装件100用于密封信号传输器件20，并通过第一电连接件130将信号传输器件20与管壳封装件100外的信号传输设备信号连接。
其中，管壳封装件100具有密封腔101，信号传输器件20位于密封腔101内。
本申请实施例对信号传输器件20的结构不做限制，可以根据封装组件10的功能以及使用场景进行设置。
示例性地，图2a中，信号传输器件20包括元器件21。
图2c为本申请实施例提供的另一种封装组件10的结构示意图，图2c中，信号传输器件20包括元器件21和印制电路板22。元器件21和印制电路板22电连接。
其中，元器件21和印制电路板22均位于密封腔101内。
本申请实施例对元器件21的数量不做限制，元器件21可以为一个或多个。
在图2c的示例中，元器件21可以为多个。
本申请实施例对元器件21连接方式不做限制。示例性的，如图2c所示，多个元器件21均与印制电路板22电连接，多个元器件21通过印制电路板22互连。
在本申请另一些实施例中，多个元器件21之间通过导线互连。
在本申请其他的实施例中，多个元器件21之间也可以不连接，每个元器件21仅与外部信号传输设备连接。
本申请实施例对上述元器件21的结构不做限制，例如，元器件21可以为裸芯片、光纤器件等。
在元器件21为裸芯片的实施例中，本申请实施例对裸芯片的结构和功能不做限制，可根据封装组件10的使用场景进行设置。
图3a为本申请实施例提供的一种管壳封装件100的结构示意图，请参阅图3a，管壳封装件100包括基板110和罩体120，基板110与罩体120连接，基板110与罩体120围设成密封腔101。
其中，基板110与信号传输器件20连接。
本申请实施例对基板110与信号传输器件20的连接方式不做限制，例如，基板110与信号传输器件20焊接，或者，基板110与信号传输器件20通过粘接件连接。
在本申请的实施例中，基板110的热膨胀系数与信号传输器件20的热膨胀系数相同。
其中，基板110的热膨胀系数与信号传输器件20的热膨胀系数相同，指的是在信号传输器件20或者基板110的热膨胀系数各向异性的实施例中，沿基板110的厚度方向，基板110的热膨胀系数与信号传输器件20的热膨胀系数相同。
由于基板110与信号传输器件20的热膨胀系数相同，当温度变化后，基板110的形变量与信号传输器件20的形变量差值小，二者之间的内应力小，基板110与信号传输器件20之间接触良好，机械可靠性佳，且良好接触有利于基板110与信号传输器件20之间的优良传热，为信号传输器件20提供优良的散热性能。
示例的，在图2a中，基板110与元器件21连接。可使得基板110的热膨胀系数与元器件21的热膨胀系数相同。
其中，在一些实施例中，信号传输器件20具有多个结构，基板110与信号传输器件20的热膨胀系数相同，可以认为是信号传输器件20中与基板110最靠近的部件的热膨胀系数与基板110的热膨胀系数相同。
例如，图2c中，信号传输器件20包括印制电路板22，以及设置在印制电路板22上的元器件21，其中，与元器件21相比，印制电路板22更靠近基板110，可使得基板110的热膨胀系数与印制电路板22的热膨胀系数相同。当环境温度变化后，基板110和印制电路板22的形变量相同，二者之间的内应力小，二者连接处出现裂痕或者翘曲的概率小，机械可靠性高。
在图2c所示的示例中，本申请实施例可以对基板110与元器件21的热膨胀系数的关系不做限制。在本申请的一些实施例中，可使得基板110与元器件21的热膨胀系数相同。
需要说明的是，前述的热膨胀系数相同并不限制于数值上的绝对相同，可以接近相同。例如，基板110的热膨胀系数与信号传输器件20的热膨胀系数之差小于20×10-6/℃。例如，二者的热膨胀系数之差为0、0.6×10-6/℃、2×10-6/℃、3×10-6/℃、5×10-6/℃、6×10-6/℃、7×10-6/℃、8×10-6/℃、9×10-6/℃、10×10-6/℃、15×10-6/℃、18×10-6/℃或者20×10-6/℃等等。
其中，在元器件21为裸芯片的实施例中，裸芯片的热膨胀系数可以近似为裸芯片的衬底材料的热膨胀系数。例如，在裸芯片的衬底为硅的实施例中，基板110的热膨胀系数接近硅的热膨胀系数。
本申请实施例对基板110的材料不做限制。根据信号传输器件20的热膨胀系数而选择基板110的材料。
示例性地，基板110的材料包括陶瓷、玻璃和硅片中的至少一种。如此，基板110的热膨胀系数与印制电路板22或者元器件21的热膨胀系数接近。此外，陶瓷、玻璃和硅片具有较优的传热性能，使信号传输器件20散热性能佳。
示例性地，上述陶瓷包括AlN、Al2O3、SiC和SiN中的至少一种。AlN、Al2O3、SiC和SiN导热性好，且成本较低，有利于降低管壳封装件100的成本。
在本申请的实施例中，管壳封装件100需要为信号传输器件20与密封腔101外的信号传输设备实现信号传递。
如图3a所示，管壳封装件100还包括第一电连接件130，第一电连接件130贯穿基板110，第一电连接件130的一端位于密封腔101内，另一端位于密封腔101外。
其中，第一电连接件130位于密封腔101内的一端与信号传输器件20电连接，如此，第一电连接件130实现密封腔101内的信号传输器件20与密封腔101外的信号传递。第一电连接件130的材料选择众多，不限于高温共烧陶瓷，第一电连接件130可以选择成本远低于高温共烧陶瓷的材料，例如，第一电连接件130可以采用溅射、化学镀、电镀等形成的铜柱，或者第一电连接件130可以采用导电浆料固化成型。
高温共烧陶瓷工艺成本高、导体电阻率大、导体边缘不平整。采用溅射、化学镀、电镀等形成的第一电连接件130内部气孔少、表面光滑、电阻小，电信号损耗少。
本申请实施例提供的管壳封装件100通过第一电连接件130实现信号传输器件20的信号传输，第一电连接件130可以采用成本较低的电镀等工艺形成，取代现有的高温共烧陶瓷，降低管壳封装件100的成本。此外，基板110与信号传输器件20的热膨胀系数相同，可降低因温度变化而导致基板110与信号传输器件20之间的内应力，增加机械性能可靠性，基板110为信号传输器件20提供优良的散热性能。进一步地，基板110可以选用陶瓷等材料，与WCu合金相比，可以进一步降低管壳封装件100的成本。
显然，采用管壳封装件100封装信号传输器件20得到的封装组件10的成本降低，且机械性能可靠，管壳封装件100优良的传热性能和密封性能为信号传输器件20的电性能可靠提供有力保障。
本申请实施例对第一电连接件130的数量以及第一电连接件130在基板110上分布的位置不做限制。
示例性地，在信号传输器件20包括元器件21和印制电路板22的实施例中，第一电连接件130位于密封腔101内的一端与印制电路板22电连接。
在一些实施例中，印制电路板22上也可以设置贯穿印制电路板22的电连接件。该电连接件一端与元器件21电连接，另一端与第一电连接件130电连接。如此，印制电路板22与基板110可以选用相同的材料，采用相同的工艺进行加工，可以节约工艺成本。
例如，在基板110的表面设置过孔，于过孔内电镀铜形成第一电连接件130。同理，印制电路板22也可以采用相同的工艺路线形成电连接件。
可以理解的是，在信号传输器件20包括元器件21和印制电路板22的实施例中，可以根据电路设计以及需要，元器件21和印制电路板22均可以与第一电连接件130电连接。
或者，在信号传输器件20为元器件21的实施例中，第一电连接件130位于密封腔101内的一端与元器件21连接。
本申请实施例对第一电连接件130与信号传输器件20电连接的方式不做限制。
如图2a所示，第一电连接件130与信号传输器件20通过键合线131电连接。其中，键合线131相对的两端分别与第一电连接件130与信号传输器件20电连接。键合线131的形成工艺简单，成本低，有利于降低封装组件10的成本。
如图2c所示，第一电连接件130与信号传输器件20通过第一布线层132电连接。其中，第一布线层132位于密封腔101内，第一布线层132与基板110的内表面连接。信号传输器件20与第一布线层132电连接，第一电连接件130位于密封腔101内的一端与第一布线层132电连接。
第一布线层132占用空间小，可以减小管壳封装件100的体积。另外，还可以通过第一布线层132的不同图形实现多个元器件21之间的互连和逻辑关系。在元器件21为裸芯片的实施例中，多个裸芯片可以通过第一布线层132互连。
本申请实施例对第一布线层132的材料不做限制，例如，第一布线层132可以为铜布线。
图2c中，第一布线层132为一层，基板110的数量为一层。在本申请的其他实施例中，基板110和第一布线层132均可以为多层，基板110和第一布线层132叠层设置，相邻两层基板110之间具有一层第一布线层132。如此，可以增加走线路径长度，且多层基板110具有信号屏蔽的作用。
在基板110具有多层的实施例中，相邻两层基板110可以通过粘接件粘接。
可以理解的是，第一电连接件130与信号传输器件20之间的电连接不限于上述两种方式，例如，二者之间通过第一布线层132和键合线131电连接等等。
需要说明的是，在本申请的实施例中，信号传输器件20的结构和第一电连接件130与信号传输器件20的电连接方式并无关联性。换言之，相同的信号传输器件20可以任意选择第一电连接件130与信号传输器件20的电连接方式。
图3a中以第一电连接件130与信号传输器件20通过第一布线层132电连接作为示例进行描述。第一电连接件130与信号传输器件20通过键合线131电连接的结构同理，此处不再赘述。
本申请实施例对第一电连接件130的形成工艺不做限制，示例性地，第一电连接件130为溅射、电镀或者导电浆料固化形成。
本申请实施例对第一电连接件130的材料不做限制，例如，可以为铜、银、导电浆料等。
本申请实施例对第一电连接件130的数量不做限制，例如，第一电连接件130为多个，多个第一电连接件130间隔分布。
在本申请的实施例中，第一电连接件130位于密封腔101外的一端与电源等结构电连接。也可以通过其他导电结构与电源连接。
图3b为本申请实施例提供的另一种管壳封装件100的结构示意图，图3b中，管壳封装件100还包括第二布线层150，其余结构请参阅图3a示例的描述，此处不再赘述。
图3b的示例中，第二布线层150与基板110的外表面连接，第一电连接件130位于密封腔101外的一端与第二布线层150电连接。
本申请实施例对第二布线层150的材料不做限制，例如，第二布线层150为铜布线。
第二布线层150可以为信号传输器件20实现更多的走线路径，且第二布线层150占用的空间小，对管壳封装件100的体积影响较小。另外，通过第二布线层150可以将信号传输器件20的信号从基板110的侧方输出，使管壳封装件100的电连接点有更多选择。
图3c为本申请实施例提供的又一种管壳封装件100的结构示意图，图3c中，管壳封装件100还包括第二电连接件160。其余结构请参阅图3b示例的描述，此处不再赘述。
图3c的示例中，基板110具有延伸部111，延伸部111位于密封腔101外。换言之，罩体120并未完全覆盖基板110，罩体120未覆盖延伸部111。
第二电连接件160贯穿延伸部111，第二电连接件160的一端与第二布线层150电连接。
信号传输器件20的信号通过第一电连接件130传递至第二布线层150，再经过第二布线层150传递至第二电连接件160。如此，信号传输器件20的信号传递至密封腔101外，且与密封腔101位于基板110的同一侧，避让基板110远离密封腔101的表面。使基板110远离密封腔101的表面可以与其他结构连接。
本申请实施例对延伸部111与密封腔101的位置关系不做限制，例如，在图3c中，延伸部111位于密封腔101的一侧。如此，第二电连接件160位于密封腔101的一侧。
或者，图3d为本申请实施例提供的再一种管壳封装件100的结构示意图，图3d中，延伸部111位于密封腔101的四周。如此，第二电连接件160可分布于密封腔101的四周。
在本申请的其他实施例中，第二电连接件160可以不分布于整个延伸部111。例如，延伸部111位于密封腔101的四周。第二电连接件160位于密封腔101的一侧。
本申请实施例中第二电连接件160的结构请参阅上述第一电连接件130的结构，此处不再赘述。
请继续参阅图3c，管壳封装件100还包括绝缘层170，绝缘层170覆盖第二布线层150，由此，绝缘层170可以避免第二布线层150与第二电连接件160、第一电连接件130之外的结构电接触，可以避免出现短路等问题，另外，绝缘层170可以降低信号干扰。
在本申请的一些实施例中，管壳封装件100还包括引脚140，引脚140位于密封腔101外，引脚140用于与信号传输设备连接，实现信号传输器件20与外界的信号传输。
承上所述，管壳封装件100位于密封腔101外用于信号传输的结构有多种，引脚140的设置方式有多种。
如图3a所示，引脚140与第一电连接件130位于密封腔101外的一端电连接。
如图3b所示，引脚140与第二布线层150电连接。
如图3c和图3d所示，引脚140与第二电连接件160远离第二布线层150的一端电连接。
在使用封装组件10时，管壳封装件100可以通过不同的部位与其他结构机械连接。例如，管壳封装件100可以通过罩体120与其他结构连接，或者，管壳封装件100可以通过基板110与其他结构连接。根据封装组件10的使用场景以及引脚140的位置进行设置。
在本申请的实施例中，引脚140是非必要的，可以不设置引脚140。例如，信号传输设备直接与第一电连接件130位于密封腔101外的一端电连接。
在本申请的实施例中，基板110和罩体120在信号传输器件20置于密封腔101再进行连接。换言之，管壳封装件100制备完后，基板110与罩体120为未封闭状态，并未形成密封腔101。在使用管壳封装件100封装信号传输器件20时或者制备封装组件10时，信号传输器件20与管壳封装件100连接后，基板110与罩体120密封连接形成密封腔101。
本申请实施例对密封腔101内的气氛不做限制，示例性地，密封腔101内填充惰性气体，例如，氮气、氩气等。例如，在惰性气体的环境内连接基板110与罩体120，可以在密封腔101内填充惰性气氛。
本申请实施例对密封腔101的形状不做限制，密封腔101的形状可以根据信号传输器件20的形状进行设置，示例性地，密封腔101为方形腔体。
同理，本申请实施例对罩体120的形状不做限制，其形状可以根据信号传输器件20的形状进行设置，示例性地，罩体120为方形罩。
本申请的实施例中，罩体120包括顶板121和围板122，顶板121和围板122相互连接，顶板121与基板110相对设置，基板110与围板122连接。
其中，在本申请一些实施例中，管壳封装件100制备完后，基板110与围板122为连接状态，顶板121和围板122为未连接状态，并未形成密封腔101。在使用管壳封装件100封装信号传输器件20时或者制备封装组件10时，连接顶板121和围板122形成密封腔101。
在本申请另一些实施例中，管壳封装件100制备完后，基板110与围板122为未连接状态，顶板121和围板122为连接状态，并未形成密封腔101。在使用管壳封装件100封装信号传输器件20时或者制备封装组件10时，连接基板110与围板122形成密封腔101。
本申请实施例对顶板121和围板122的材料不做限制，示例性地，顶板121和围板122为金属，金属围板122与基板110的热膨胀系数接近，围板122与基板110的连接处不易因内应力而裂纹。
例如，在基板110的材料为陶瓷的实施例中，金属材料的围板122与基板110焊接后具有优良的密封性，焊缝内气泡少，使密封腔101气密性优良。
本申请实施例对围板122与基板110的焊接方式不做限制，例如，围板122与基板110通过无铅锡膏(SAC305)焊接，焊接工艺可以选用真空回流焊，可以实现围板122与基板110连接处的优良密封性。
在一些实施例中，顶板121和围板122的材料为可伐合金，可伐合金与基板110焊接后，焊接位置内应力小，焊缝处密封性佳。
在一些实施例中，顶板121和围板122的材料可以为陶瓷等其他材料。
本申请实施例对顶板121和围板122的连接方式不做限制，例如，顶板121和围板122焊接，或者，顶板121和围板122一体成型。
图3a中，管壳封装件100还包括透镜123，透镜123与罩体120连接。透镜123可以供密封腔101内的光信号穿过。
在本申请的其他实施例中，透镜123位于顶板121上，或者，透镜123位于围板122上。或者，顶板121与围板122均设置透镜123。
示例性地，在封装组件10用于激光雷达发射模组以及光纤的实施例中，管壳封装件100设置透镜123。
例如，对于管壳封装件100用于垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL)的实施例中，透镜123与顶板121连接。对于管壳封装件100用于边发射激光器(edge-emitting laser，EEL)的实施例中，透镜123与围板122连接。
在本申请的实施例中，透镜123并非是必要的，管壳封装件100可以不设置透镜123，根据信号传输器件20的结构或者根据封装组件10的功能进行设置。
本申请实施例对封装组件10的组装工艺不做限制。以下就图2c所示的封装组件10的组装工艺作为示例进行描述。
图4a为封装组件10的一种组装流程图，请参阅图4a，组装流程包括：
S1.连接围板122和图4b所示的基板110。
图4b为执行图4a中S1之前基板110的结构示意图。如图4b所示，S1之前第一电连接件130和第一布线层132已经预制于基板110上。在封装组件10不包括第一布线层132的实施例中，基板110表面不具有图4b中所示的第一布线层132。
图4c为执行图4a中S1后的结构示意图。本申请实施例对基板110和围板122的连接方式不做限制，示例性地，基板110和围板122焊接。
焊接的工艺例如可以选用真空回流焊以增加焊缝位置的气密性。可以根据具体情况调节回流焊的条件提高焊缝位置的气密性。例如，在围板122上放置配重块，使基板110和围板122之间的焊缝高度均匀。或者，控制锡膏的用量、调节印刷锡膏的锡网开口的大小等等。
或者，在一些实施例中，如图4d所示，于围板122表面设置镀层124，围板122靠近基板110的位置具有未覆盖镀层124的隔离带125。隔离带125可以通过刻蚀去除镀层124形成。
围板122和基板110的焊接后镀层隔离带可以降低焊锡的爬高高度。可减小焊缝内的空隙增加气密性。
S2.连接信号传输器件20和基板110。
图4e为执行图4a中S2后的结构示意图。示例性地，信号传输器件20和基板110可以焊接或者粘接。
S3.连接顶板121和围板122。
示例性地，顶板121和围板122可以焊接。执行图4a中S3后的结构示意图如图2c所示。
在图4a的示例中，S1、S2、S3没有先后顺序。例如，可以按照S1、S2、S3的顺序执行。也可以按照S2、S1、S3的顺序执行，也可以按照S2、S3、S1的顺序执行。
本申请实施例提供的封装组件10的封装工艺简单，工艺成本较低。
图4f为封装组件10的另一种组装流程图，请参阅图4a和图4f，图4f中S1、S2与S3请参阅图4a，此处不再赘述。
在图4f的示例中，执行S1之前基板110的结构如图4g所示。S1之前第一电连接件130和第二布线层150已经预制于基板110上。
在图4f中，S2之后还包括：
S4.采用键合线131连接信号传输器件20和第一电连接件130的一端。
图4h为执行完图4f中S4的结构示意图。图4i为执行完图4f中S3的结构示意图。
本申请实施例提供的组装流程图可以得到气密性良好的封装组件10。组装工艺简单。
以下就管壳封装件100用于激光雷达发射模组中作为示例性描述。
图5为含有图3c中的管壳封装件100的激光雷达发射模组30的结构示意图，请参阅图5，激光雷达发射模组30包括管壳封装件100、信号传输器件20和支架31。支架31与管壳封装件100连接。
其中，信号传输器件20包括电连接的元器件21和印制电路板22，元器件21为裸芯片。围板122上设置有透镜123。裸芯片的光信号可以通过透镜123传至密封腔101外。
图5中，支架31与基板110远离密封腔101的表面连接。如此，信号传输器件20的热量可以通过基板110传递至支架31，有利于裸芯片的散热。
在图5的示例中，支架31与基板110粘接，示例性地，支架31与基板110可以通过导热胶层32粘接，如此，导热胶层32可以将基板110的热传递至支架31。
本申请实施例对支架31与基板110的连接方式不做限制，例如，支架31与基板110焊接。
承上所述，导热胶层32与第二布线层150之间具有绝缘层170，绝缘层170可降低导热胶层32以及支架31对第二布线层150电性能的影响，从而降低对信号传输器件20电性能的影响。
本申请实施例对支架31的结构不做限制，可以根据激光雷达发射模组30的使用场景进行设置。
图5中，支架31与引脚140位于基板110的两侧，引脚140避让支架31。激光雷达发射模组30通过引脚140与电源等结构连接时，支架31的阻挡小，有利于快速装配。
在本申请的其他实施例中，支架31可以与罩体120连接。例如，支架31与围板122连接，或者，支架31与顶板121连接。
支架31与罩体120连接，支架31可以避让基板110，有利于基板110以及基板110表面的第一电连接件130或者第二电连接件160与其他部件连接。另外，支架31与罩体120之间可以不设置绝缘层170，可节约成本。
本申请实施例提供的管壳封装件100通过第一电连接件130实现信号传输器件20的信号传输，第一电连接件130可以采用成本较低的电镀铜等，取代现有的高温共烧陶瓷，降低管壳封装件100的成本。此外，基板110与信号传输器件20的热膨胀系数相同，可降低因温度变化而导致基板110与信号传输器件20之间的内应力，增加机械性能可靠性，基板110为信号传输器件20提供优良的散热性能。进一步地，基板110可以选用陶瓷等材料，与WCu合金相比，可以进一步降低管壳封装件100的成本。
显然，采用管壳封装件100封装信号传输器件20得到的封装组件10的成本降低，且机械性能可靠，管壳封装件100优良的传热性能和密封性能为信号传输器件20的电性能可靠提供有力保障。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种管壳封装件，其特征在于，所述管壳封装件用于封装信号传输器件；所述管壳封装件包括：
罩体；
基板，所述基板用于与所述罩体连接以围成密封腔，所述基板用于与位于所述密封腔内的所述信号传输器件连接，所述基板与所述信号传输器件的热膨胀系数相同；以及
第一电连接件，所述第一电连接件贯穿所述基板，所述第一电连接件一端用于与所述信号传输器件电连接，另一端位于所述密封腔外。
2.根据权利要求1所述的管壳封装件，其特征在于，所述信号传输器件包括：相互电连接的印制电路板和元器件，所述基板用于与所述印制电路板连接，所述第一电连接件一端用于与所述印制电路板电连接，所述基板与所述印制电路板的热膨胀系数相同。
3.根据权利要求1所述的管壳封装件，其特征在于，所述信号传输器件包括：元器件。
4.根据权利要求1-3任一项所述的管壳封装件，其特征在于，所述基板的材料包括陶瓷、玻璃和硅片中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的管壳封装件，其特征在于，所述陶瓷包括AlN、Al2O3、SiC和SiN中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的管壳封装件，其特征在于，所述管壳封装件还包括：第一布线层；所述第一布线层与所述基板的内表面连接，所述第一布线层用于连接所述第一电连接件与所述信号传输器件。
7.根据权利要求1-6任一项所述的管壳封装件，其特征在于，所述管壳封装件还包括：键合线，所述键合线位于所述密封腔内，所述键合线用于连接所述第一电连接件与所述信号传输器件。
8.根据权利要求1-7任一项所述的管壳封装件，其特征在于，所述管壳封装件还包括：第二布线层；所述第二布线层与所述基板的外表面连接，所述第一电连接件位于所述密封腔外的一端与所述第二布线层电连接。
9.根据权利要求8所述的管壳封装件，其特征在于，所述管壳封装件还包括：第二电连接件，所述基板具有位于所述密封腔外的延伸部，所述第二电连接件贯穿所述延伸部，所述第二电连接件与所述第二布线层电连接。
10.根据权利要求8或9所述的管壳封装件，其特征在于，所述管壳封装件还包括：绝缘层，所述绝缘层覆盖所述第二布线层。
11.根据权利要求1-10任一项所述的管壳封装件，其特征在于，所述管壳封装件还包括：透镜，所述透镜与所述罩体连接，所述透镜用于供所述信号传输器的光信号穿过。
12.根据权利要求1-11任一项所述的管壳封装件，其特征在于，所述罩体包括相互连接的顶板和围板，所述顶板与所述基板相对设置，所述基板与所述围板连接。
13.根据权利要求1-12任一项所述的管壳封装件，其特征在于，所述第一电连接件通过电镀、化学镀或者溅射形成。
14.一种封装组件，其特征在于，所述封装组件包括：
信号传输器件；以及
权利要求1-13任一项所述的管壳封装件，所述信号传输器件位于所述密封腔内，所述信号传输器件与所述第一电连接件电连接；
所述信号传输器件与所述基板的热膨胀系数相同。
15.根据权利要求14所述的封装组件，其特征在于，所述信号传输器件与所述基板焊接或者粘接。
16.根据权利要求14或15所述的封装组件，其特征在于，所述封装组件还括：支架；所述支架与所述罩体或者所述基板连接。
17.根据权利要求16所述的封装组件，其特征在于，所述支架通过导热胶与所述基板连接。
18.一种激光雷达发射模组，其特征在于，所述激光雷达发射模组包括：权利要求13-16任一项所述的封装组件。
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