CN211605136U - 封装器件的封装结构及封装器件 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种封装器件的封装结构及封装器件，待封装器件的凹槽内设有从槽内延伸至槽外的组件，封装结构封装于凹槽的内壁与组件的外壁之间，封装结构包括：烧结成一体的陶瓷封装层和玻璃封装层，且陶瓷封装层与玻璃封装层的厚度比例在1/10至5/1之间，封装结构的厚度在0.1至2.0毫米之间，其中，陶瓷封装层同时与凹槽的内壁和组件的外壁接触，且玻璃封装层同时与凹槽的内壁和组件的外壁接触。这样的封装结构在整体厚度上可以以较小的厚度(在重量上也能够减小)，达到很高的抗压、绝缘、密封、导热性能，能够满足对封装器件要求更高的领域，例如航空航天领域等高精尖端领域。

Description

封装器件的封装结构及封装器件

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种封装器件的封装结构及封装器件。

背景技术

随着经济、社会和科学技术的发展，各种器件都朝着多功能集成化、小型化、可靠性、稳定性、环保等方向发展。例如应用于航空航天、微波通讯的电子元器件的封装器件，随着电子元器件的多功能集成化、小型化和轻型化，对封装器件的可靠性要求越来越高，传统封装器件玻璃封装部位的玻璃厚度1～6mm，但一些新型器件对封装部位的玻璃厚度要求需要达到0.3～0.8mm厚度，但玻璃本身的强度有限，很难满足封装器件的整体强度要求。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种封装器件的封装结构及封装器件，以提高封装结构的强度。

为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：

第一方面，本申请实施例提供一种封装器件的封装结构，待封装器件的凹槽内设有从槽内延伸至槽外的组件，所述封装结构封装于所述凹槽的内壁与所述组件的外壁之间，所述封装结构包括：烧结成一体的陶瓷封装层和玻璃封装层，且所述陶瓷封装层与所述玻璃封装层的厚度比例在1/10至5/1之间，所述封装结构的厚度在0.1至2.0毫米之间，其中，所述陶瓷封装层同时与所述凹槽的内壁和所述组件的外壁接触，且所述玻璃封装层同时与所述凹槽的内壁和所述组件的外壁接触。

在本申请实施例中，使用玻璃材料作为封装结构，可以使封装具有很好的气密性和抗冷热冲击性，而使用陶瓷材料封装，具有高强度、高韧性、高抗弯强度和高导热系数等优点。而玻璃和陶瓷具有很高的烧结浸润性，玻璃陶瓷烧结后形成一体。抗压过程中，陶瓷可以起到很强的抗压作用，能够使封装结构的封装部位抗压强度大大提高；而玻璃具有很强的密封性，可以提升封装结构的封装部位的密封性。因此，这样的封装结构在整体厚度上可以以较小的厚度(在重量上也能够减小)，达到很高的抗压、绝缘、密封、导热性能，能够满足对封装器件要求更高的领域，例如航空航天领域等高精尖端领域。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述封装结构的厚度为0.3至0.8毫米，所述陶瓷封装层的厚度为0.1至0.2毫米，所述玻璃封装层的厚度为0.2至0.6毫米。

在该实现方式中，结合陶瓷材料和玻璃材料的性能(例如材料的导热性、密封性、抗压强度等)，以及对封装器件的封装结构的要求，综合考虑，选用0.1至0.2毫米的陶瓷封装层，结合0.2至0.6毫米的玻璃封装层，可以应用于新型器件对封装结构的厚度要求(即0.3～0.8mm厚度)，并且，能够很好地满足新型器件(例如应用于航空航天领域、微波通讯领域、电子元件领域等领域)对封装结构的抗压强度(相比于单纯使用玻璃材料时，抗压强度提升2倍以上)、断裂韧性、抗弯强度、气密性、导热性等性能的要求。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述陶瓷封装层的层数大于等于2和/或所述玻璃封装层的层数大于等于2，所述陶瓷封装层与所述玻璃封装层交替层叠设置。

在该实现方式中，通过交替层叠设置陶瓷封装层与玻璃封装层，可以使得玻璃封装层的密封性能得到更好的发挥，并且，陶瓷封装层的抗压性、导热性、断裂韧性等优势性能能够更好地发挥出来，从而提升封装结构的整体性能。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述陶瓷封装层的层数为2，所述玻璃封装层的层数为1，所述玻璃封装层设置在两层陶瓷封装层之间。

在该实现方式中，通过将陶瓷封装层设置在外层，而玻璃封装层夹设于2层陶瓷封装层之间，可以较好地发挥封装结构外侧的陶瓷封装层的抗压、抗弯、抗裂等优势，保护其中的玻璃封装层，而玻璃封装层可以很好地发挥其优势性能(密封性)，从而保证封装结构的稳定性。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述玻璃封装层与所述凹槽的内壁相接触的截面的高度为第一高度，所述玻璃封装层与所述组件的外壁相接触的截面的高度为第二高度，所述第一高度和/或所述第二高度高于所述玻璃封装层的平均厚度。

在该实现方式中，由于玻璃材料相对于陶瓷材料，与凹槽的内壁和组件的外壁(通常为金属材料，也可以为其他材料)具有更好的附着力，能够更好地与凹槽的内壁和组件的外壁相结合，因此，将玻璃封装层与凹槽的内壁或组件的外壁相接触的截面的高度设置为高于玻璃封装层的平均厚度，能够更好地实现封装结构与封装器件的结合，有利于提高封装结构对封装器件封装的稳定性。

第二方面，本申请实施例提供一种封装器件，包括：待封装的凹槽，所述凹槽内设有从槽内延伸至槽外的组件；如第一方面或第一方面的可能的实现方式中任一项所述的封装结构封装于所述凹槽的内壁与所述组件的外壁之间。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种封装器件的结构示意图的截面图。

图2为本申请实施例提供的一种封装器件的结构示意图的俯视图。

图3为本申请实施例提供的一种封装结构的示意图。

图4为本申请实施例提供的另一种封装结构的示意图。

图5为本申请实施例提供的一种封装器件的封装方法的流程图。

图标：100-封装器件；110-凹槽；120-组件；130-封装结构；131-陶瓷封装层；132-玻璃封装层。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1和图2，图1和图2分别为本申请实施例提供的一种封装器件的在不同视角下的结构示意图。在本实施例中，封装器件100可以包括凹槽110和从槽内延伸至槽外的组件120。

请参阅图1，图1为封装器件的截面图，封装器件可以包括外层件和组件，外层件可以环绕设置，与底部之间形成凹槽110(图1中并未示出底部的具体结构，仅以平面底示意，但不应视为对本申请的限定，例如可以为U型弧面、或凸起的弧面等，可以根据封装器件的应用场景和实际需要，选择合适的底部)，而图2中示出的外层件为环绕的圆形，但不作限定，可以根据实际需要和应用场景选择合适的形状，例如矩形、三角形、六边形等。因此，凹槽110的形状也不应视为对本申请的限定。

组件120可以从凹槽110内延伸至凹槽110外，组件120的大小(例如直径)小于凹槽110的大小(直径)，凹槽110的内壁与组件的外壁之间可以形成一个凹槽空间。当然，组件120与外层件的具体设置位置，设置方式等都不应视为对本申请的限定，因此，凹槽空间的具体形状也不应视为对本申请的限定。

封装结构130则用于设置在凹槽110中，用于封闭凹槽110。当然，封装结构130设置的方式，可以是对凹槽110进行填充，从而封闭凹槽110，也可以是在封装结构130和凹槽110的底部之间留有中空区域(为减少重量)，以封闭凹槽110，实现封装器件的封装，此处不作限定。

另外，外层件、底部、组件的材质，此处不作限定，以封装器件100的具体应用为准。为方便描述，本实施例中以封装器件100为电子元件的电极为例，对本申请的方案进行说明，但不应视为对本申请的限定。此时，外层件、组件120均为金属件，且以外层件环绕成圆形，组件120的横截面为圆形。

为了在保证封装结构的强度的条件下减轻封装结构的重量，以使封装结构能够适用于更多的、要求更高的领域(例如航空航天领域、微波通讯领域、电子元件领域等)，本申请实施例提供一种封装结构。

由于采用玻璃材料进行封装具有气密性好的优点，但玻璃本身强度有限、很难在满足在厚度要求(例如0.3毫米至0.8毫米)的条件下达到封装结构130的整体强度要求。而采用陶瓷材料进行封装具有高强度、导热性能好的优势。

其中，采用玻璃材料进行封装时所能达到的一些性能参数如下：

抗压强度:≥350 Mpa；

断裂韧性KΙC:

抗弯强度:≥150MPa；导热系数：2W/m·K；但玻璃材料封装时气密性好。

而采用陶瓷材料进行封装时的一些性能参数如下：

抗压强度:≥850 Mpa；断裂韧性KΙC:

抗弯强度:≥290MPa；导热系数20W/m·K。

但玻璃材料封装时气密性好，而陶瓷材料封装时气密性差。并且，玻璃材料和陶瓷材料本身具有很好的烧结浸润性，因此，本申请实施例中采用玻璃材料和陶瓷材料烧结为一体作为封装结构，以得到性能更优良的封装结构。

请参阅图3，图3为本申请实施例提供的一种封装结构130的示意图。

在本实施例中，封装结构130可以包括烧结成一体的陶瓷封装层131和玻璃封装层132。陶瓷封装层131同时与凹槽110的内壁和组件120的外壁接触，且玻璃封装层132同时与凹槽110的内壁和组件120的外壁接触。

为了保证封装结构的强度(例如抗压强度、断裂韧性、抗弯强度等)、气密性和导热性，陶瓷封装层131与玻璃封装层132的厚度比例可以在1/10至5/1之间。而为了控制封装结构的重量(通过封装结构的厚度控制)，封装结构的厚度可以设置在0.1至2.0毫米之间，以满足不同应用场景的要求。

这样的封装结构130，在抗压过程中，陶瓷封装层131可以起到很强的抗压作用，能够使封装结构130的封装部位抗压强度大大提高；而玻璃封装层132具有很强的密封性，可以提升封装结构130的封装部位的密封性。因此，这样的封装结构130可以以较小的厚度(在重量上也能够减小)，达到很高的抗压、绝缘、密封、导热性能，能够满足对封装器件要求更高的领域，例如航空航天领域等高精尖端领域。

示例性的，为了使得封装结构130能够应用于新型器件(一些新型的、对封装要求更高的封装器件)的封装要求(要求封装结构的厚度在0.3毫米至0.8毫米)，以及新型器件对封装结构130的封装强度的要求，封装结构的厚度可以为0.3至0.8毫米，其中，陶瓷封装层131的厚度可以为0.1至0.2毫米，玻璃封装层132的厚度可以为0.2至0.6毫米。

这种封装结构的玻璃陶瓷复合部位(即玻璃与陶瓷的浸润部位)所能达到的性能参数如下：

抗压强度：≥550Mpa；断裂韧性KΙC:

抗弯强度:≥200MPa；导热系数≥5W/m·K。

因此，结合陶瓷材料和玻璃材料的性能(例如材料的导热性、密封性、抗压强度等)，以及对封装器件的封装结构的要求，综合考虑，选用0.1至0.2毫米的陶瓷封装层，结合0.2至0.6毫米的玻璃封装层，可以应用于新型器件对封装结构的厚度要求(即0.3～0.8mm厚度)，并且，能够很好地满足新型器件(例如应用于航空航天领域、微波通讯领域、电子元件领域等领域)对封装结构的抗压强度(相比于单纯使用玻璃材料时，抗压强度提升2倍以上)、断裂韧性、抗弯强度、气密性、导热性等性能的要求。

为了更好地发挥封装结构130的性能，示例性的，陶瓷封装层131的层数大于等于2和/或玻璃封装层132的层数大于等于2，且陶瓷封装层131与玻璃封装层132交替层叠设置。

通过交替层叠设置陶瓷封装层与玻璃封装层，可以使得玻璃封装层的密封性能得到更好的发挥，并且，陶瓷封装层的抗压性、导热性、断裂韧性等优势性能能够更好地发挥出来，从而提升封装结构的整体性能。

例如，请参阅图4，封装结构130中陶瓷封装层131的层数为2，玻璃封装层132的层数为1，玻璃封装层132设置在两层陶瓷封装层131之间。

通过将陶瓷封装层设置在外层，而玻璃封装层夹设于2层陶瓷封装层之间，可以较好地发挥封装结构外侧的陶瓷封装层的抗压、抗弯、抗裂等优势，保护其中的玻璃封装层，而玻璃封装层可以很好地发挥其优势性能(密封性)，从而保证封装结构的稳定性。

由于玻璃材料相对于陶瓷材料，与凹槽110的内壁和组件120的外壁(凹槽110的内壁和组件120的外壁可以为金属材料，也可以为其他材料，此处以金属材料为例)具有更好的附着力，能够更好地与凹槽的内壁和组件的外壁相结合。因此，为了提高封装结构130对封装器件100封装的稳定性，在本实施例中，玻璃封装层132与凹槽110的内壁相接触的截面的高度可以视为第一高度，玻璃封装层132与组件120的外壁相接触的截面的高度可以视为第二高度，第一高度和/或第二高度可以设置为高于玻璃封装层132的平均厚度。

示例性的，玻璃封装层132与陶瓷封装层131接触的面可以为凹面，例如凹弧面，此处不作限定。

将玻璃封装层与凹槽的内壁或组件的外壁相接触的截面的高度设置为高于玻璃封装层的平均厚度，能够更好地实现封装结构130与封装器件100(主要是凹槽110的内壁和组件120的外壁)的结合，有利于提高封装结构130对封装器件100封装的稳定性。

为了实现对封装器件的封装，本申请实施例还提供一种封装器件的封装方法。请参阅图5，图5为本申请实施例提供的一种封装器件的封装方法的流程图。在本实施例中，封装器件的封装方法可以包括步骤S10、步骤S10和步骤S20。

在需要对封装器件进行封装时，可以执行步骤S10。

步骤S10：在凹槽的内壁和组件的外壁之间填充陶瓷材料和玻璃材料，陶瓷材料的厚度与玻璃材料的厚度比例在1/10至5/1之间，陶瓷材料和玻璃材料的整体厚度在0.1至2.0毫米之间。

示例性的，为了尽可能保证封装结构的性能和厚度满足新型器件的要求，可以在凹槽的内壁和组件的外壁之间填充厚度为0.1至0.2毫米的陶瓷材料；在凹槽的内壁和组件的外壁之间，以及在陶瓷材料之上填充一层厚度为0.2至0.6毫米的玻璃材料，且使填充的玻璃材料与凹槽的开口处齐平。

填充的玻璃材料与凹槽的开口处齐平，烧结出来的封装结构能够保持平整性，以及实现封装结构与凹槽的零切迹。而填充厚度为0.1至0.2毫米的陶瓷材料，以及在陶瓷材料之上填充一层厚度为0.2至0.6毫米的玻璃材料，可以使得烧结出来的封装结构在整体厚度较薄的条件下，达到新型器件对封装结构的封装强度的要求。

当然，也可以在填充玻璃材料时，将填充的玻璃材料与凹槽的内壁相接触的截面和/或与组件的外壁相接触的截面的高度大于填充的玻璃材料的平均厚度(指一层玻璃材料的平均厚度)，有利于提高烧结的封装结构中玻璃封装层与凹槽的内壁和组件的外壁之间的附着力，从而提高封装结构对封装器件封装的稳定性。

另外，还可以交替填充玻璃材料和陶瓷材料，以使烧结的封装结构中玻璃封装层的密封性能得到更好的发挥，以及将陶瓷封装层的抗压性、导热性、断裂韧性等优势性能更好地发挥出来，从而提升封装结构的整体性能。

例如，填充一层陶瓷材料后，填充一层玻璃材料，再填充一层陶瓷材料。使得烧结得到的封装结构中陶瓷封装层位于外层，而玻璃封装层夹设于2层陶瓷封装层之间，这样可以较好地发挥封装结构外侧的陶瓷封装层的抗压、抗弯、抗裂等优势，保护其中的玻璃封装层，而玻璃封装层可以很好地发挥其优势性能(密封性)，从而保证封装结构的稳定性。

当然，以上仅是一些示例性的填充玻璃材料和陶瓷材料的方式，不应视为对本申请的限定，还可以有多种多样的填充方式，例如借助模具控制填充玻璃材料和陶瓷材料的具体的形状。需要说明的是，填充的玻璃材料和陶瓷材料通常为对应的粉末材料，以便于烧结。

在本实施例中，还可以根据实际需要和经验，确定出每层陶瓷材料和玻璃材料的厚度，以便烧结得到的封装结构能够具有更好的性能(例如抗压强度、断裂韧性、抗弯强度、气密性、导热性等)。例如，交替填充4层陶瓷材料和3层玻璃材料，其中最外围的两层陶瓷材料(即只与一层玻璃材料接触的陶瓷材料)的厚度大于内围的两层陶瓷材料(即分别与两层玻璃材料接触的陶瓷材料)的厚度，这样能够使得烧结得到的封装结构具有更好的抗压强度、断裂韧性和抗弯强度。

填充了玻璃材料和陶瓷材料后，可以执行步骤S20。

步骤S20：对所述陶瓷材料和所述玻璃材料进行烧结，以对所述待封装器件的凹槽进行密封封装。

在本实施例中，可以对陶瓷材料和玻璃材料进行加热，直至加热温度达到980℃以上(通常在1100℃以下)，持续20分钟以上(通常在100分钟以下)，而后进行冷却成型，以得到采用本实施例中的封装结构封装的封装器件。

例如，在陶瓷材料的厚度为0.1至0.2毫米，玻璃材料的厚度为0.2至0.6毫米，且玻璃材料位于陶瓷材料上方时，可以对陶瓷材料和玻璃材料进行加热，直至加热温度达到1000℃以上(通常在1100℃以下)，持续20分钟左右(例如在18至25分钟内)，再冷却成型。

玻璃材料位于陶瓷材料上方，因此，可以将烧结温度提高到1000℃以上，因为陶瓷材料在玻璃材料下方，可以防止液态的玻璃材料不受控地流失，且这样烧结得到的封装结构中陶瓷材料层和玻璃材料层具有更好的一体性。

综上所述，本申请实施例提供一种封装器件的封装结构及封装器件，使用玻璃材料作为封装结构，可以使封装具有很好的气密性和抗冷热冲击性，而使用陶瓷材料封装，具有高强度、高韧性、高抗弯强度和高导热系数等优点。而玻璃和陶瓷具有很高的烧结浸润性，玻璃陶瓷烧结后形成一体。抗压过程中，陶瓷可以起到很强的抗压作用，能够使封装结构的封装部位抗压强度大大提高；而玻璃具有很强的密封性，可以提升封装结构的封装部位的密封性。因此，这样的封装结构在整体厚度上可以以较小的厚度(在重量上也能够减小)，达到很高的抗压、绝缘、密封、导热性能，能够满足对封装器件要求更高的领域，例如航空航天领域等高精尖端领域。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种封装器件的封装结构，其特征在于，待封装器件的凹槽内设有从槽内延伸至槽外的组件，所述封装结构封装于所述凹槽的内壁与所述组件的外壁之间，所述封装结构包括：

烧结成一体的陶瓷封装层和玻璃封装层，且所述陶瓷封装层与所述玻璃封装层的厚度比例在1/10至5/1之间，所述封装结构的厚度在0.1至2.0毫米之间，其中，所述陶瓷封装层同时与所述凹槽的内壁和所述组件的外壁接触，且所述玻璃封装层同时与所述凹槽的内壁和所述组件的外壁接触。

2.根据权利要求1所述的封装器件的封装结构，其特征在于，所述封装结构的厚度为0.3至0.8毫米，所述陶瓷封装层的厚度为0.1至0.2毫米，所述玻璃封装层的厚度为0.2至0.6毫米。

3.根据权利要求1所述的封装器件的封装结构，其特征在于，所述陶瓷封装层的层数大于等于2和/或所述玻璃封装层的层数大于等于2，所述陶瓷封装层与所述玻璃封装层交替层叠设置。

4.根据权利要求3所述的封装器件的封装结构，其特征在于，所述陶瓷封装层的层数为2，所述玻璃封装层的层数为1，所述玻璃封装层设置在两层陶瓷封装层之间。

5.根据权利要求1所述的封装器件的封装结构，其特征在于，所述玻璃封装层与所述凹槽的内壁相接触的截面的高度为第一高度，所述玻璃封装层与所述组件的外壁相接触的截面的高度为第二高度，

所述第一高度和/或所述第二高度高于所述玻璃封装层的平均厚度。

6.一种封装器件，其特征在于，包括：

待封装的凹槽，所述凹槽内设有从槽内延伸至槽外的组件；

如权利要求1至5中任一项所述的封装结构封装于所述凹槽的内壁与所述组件的外壁之间。

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