CN217158160U - 封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种封装结构，包括平板状的基板以及围设于所述基板的围坝，所述基板包括相对设置的上表面和下表面以及设于所述基板上表面的第一导电层，所述围坝设于所述基板的上表面并围设形成收容所述第一导电层的容纳腔，所述基板还包括暴露于所述基板上表面的并围设于所述第一导电层外的金属层，所述围坝为透光性材质且通过激光透射焊接技术焊接于所述金属层。该封装结构通过将先成型好的透光性材质的围坝通过激光透射焊接技术焊接于暴露于所述基板上表面的金属层，此焊接工艺简单，气密性好，可靠性高，且围坝具有透光性，光利用率高。

Description

封装结构

技术领域

本实用新型涉及线路封装技术领域，尤其涉及一种封装结构。

背景技术

传感器、晶体振荡器、谐振器、激光器、摄像装置、LED光源等器件一般采用陶瓷基板封装方式，常用的封装结构是在带有线路层的陶瓷基板上设置围坝，围坝上设置盖板，盖板、围坝与陶瓷基板围设成密封腔室，该密封腔室内用于放置各类芯片等器件，通过向密封腔室内填充封装胶水、惰性气体或直接抽真空，实现器件的气密封装。

目前围坝大概分为三种，1、陶瓷围坝，2、金属围坝，3、塑胶围坝。其中，陶瓷围坝一般采用LTCC(Low Temperature co-fired ceramics，低温共烧陶瓷)技术烧结形成，使得陶瓷围坝线路解析度不高，通过高温烧结形成的方式成本高。金属围坝制作的方式一般分为三种，第一种方式是金属围坝由单一金属或合金冲压成型，再将金属围坝粘结在陶瓷基板上，该方式中，金属围坝与陶瓷基板之间是有机连接，气密性不佳；第二种方式是将金属围坝通过金属可伐环焊接在陶瓷基板上，该方式要求焊接工艺高，导致产品良率低、成本高；第三种方式是在陶瓷基板上采用电镀方式制作围坝，该方式的围坝宽度尺寸受限，工艺较复杂。塑胶围坝一般采用先制备塑胶围坝再将成型好的塑胶围坝粘接在陶瓷基板上，但是该塑胶围坝和陶瓷基板的气密性不佳，不能用于高要求的产品上。虽然现有技术中国发明专利第CN112967935B号专利有公开内层坝体为塑胶材质，但是该内层坝体仍然是采用先注塑成型再粘接于基板上，其内层坝体的气密性仍存在问题。

有鉴于此，研究开发一种可靠性高，性价比好的封装结构对于半导体封装有着十分重要的意义。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种封装结构，能够解决塑胶围坝与基板气密性不好的问题。

本申请的目的采用以下技术方案实现：一种封装结构，包括平板状的基板以及围设于所述基板的围坝，所述基板包括相对设置的上表面和下表面以及设于所述基板上表面的第一导电层，所述围坝设于所述基板的上表面并围设形成收容所述第一导电层的容纳腔，所述基板还包括暴露于所述基板上表面的并围设于所述第一导电层外的金属层，所述围坝为透光性材质且通过激光透射焊接技术焊接于所述金属层。

优选的，所述围坝的透光率大于等于50％。

优选的，所述围坝外周涂覆有染色层。

优选的，所述基板还包括暴露于所述基板下表面的第二导电层，以及穿过所述基板的上下表面并连同对应第一导电层与第二导电层的连接层。

优选的，所述围坝为预先注塑成型的塑胶材质并呈台阶状结构。

优选的，所述围坝与所述金属层之间设有吸光涂层。

优选的，所述吸光涂层的厚度为160～300μm。

优选的，所述围坝为包括玻璃或/和透明陶瓷材料的无机透明材料。

优选的，所述封装结构还包括设于所述围坝与所述金属层之间的过渡金属层。

优选的，所述过渡金属层与所述金属层的材质不同，且所述过渡金属层为钛层或者钛合金层或者氧化铜层。

优选的，所述封装结构还包括盖设于所述围坝上并遮蔽所述容纳腔的盖体。

优选的，所述基板为陶瓷基板，所述陶瓷基板为DPC、DBC、AMB、LAM、TFC、TPC陶瓷基板中的任意一种。

与现有技术相比，本申请的有益效果至少包括：本申请中的封装结构通过将先成型好的透光性材质的围坝通过激光透射焊接技术焊接于暴露于所述基板上表面的金属层，此焊接工艺简单且可使得围坝与基板之间结合牢固，结合后的封装结构气密性好，可靠性高，且围坝具有透光性，光利用率高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请进一步说明。

图1是本申请实施例1提供的封装结构的示意图；

图2是本申请实施例1封装结构的制备流程图；

图3是本申请实施例2提供的封装结构的示意图；

图4是本申请实施例2提供的封装结构的制备流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本申请中所描述的表达位置与方向的词，如“上”、“下”，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本申请保护范围内，本申请的附图仅用于示意相对位置关系。

请参图1至图4所示，本申请提供一种封装结构100、200，包括平板状的基板1、围设于所述基板1的围坝2以及盖设于所述围坝2上的盖体3。所述基板1包括相对设置的上表面11和下表面12、设于所述基板1的上表面11的第一导电层13、设于所述基板1的下表面12的第二导电层14、暴露于所述基板1上表面11的并围设于所述第一导电层13外的金属层15以及穿过所述基板1的上、下表面11、12并连通对应第一导电层13与第二导电层14的连接层16。所述金属层15与所述第一导电层13、所述第二导电层14以及连接层16的材质一样，且在本实施例中均为金属铜。所述金属层15可以与所述第一导电层13或第二导电层14或连接层16相连通，也可以是独立的，根据制备工艺或者产品需求进行设置。

所述基板1为陶瓷基板，所述陶瓷基板为DPC(Direct Plate Copper，直接镀铜基板、DBC(Direct Bonded Copper，直接覆铜)、AMB(Active Metal Bonding，活性金属钎焊技术)、LAM(Laser activated metal，激光活化金属)、TFC(thin film ceramic，薄膜陶瓷基板)、TPC(Thick Film Ceramic，厚膜印刷陶瓷基板)陶瓷基板中的任意一种。

所述围坝2设于所述陶瓷基板的上表面11并围设形成收容所述第一导电层13的容纳腔17，所述盖体3盖设于所述围坝2上并遮蔽所述容纳腔17。所述围坝2为透光性材质且通过激光透射焊接技术焊接于所述金属层15。所述围坝2的透光率大于等于50％。

所述围坝2外周涂覆有染色层4。所述染色层4为颜色染料，颜色染料可以包括绿色蒽醌染料、红色紫环酮染料、黄色蒽醌染料等其中的任何一种，或者其中两种以上颜色的混合。

以下将介绍两种不同材质的围坝2，分别为塑胶材质的围坝2和无机透明材料的围坝2，两种不同材质的围坝2均可以根据客户需求进行染色，当然也可以不进行染色。

实施例1：

请参阅图1和图2所示，在该实施例中，所述围坝2为预先注塑成型的塑胶材质，该塑胶材质的围坝2的材料包括纤维增强热塑性塑料(FRP)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)等透光率大于50％的塑料或聚合物中的一种。所述塑胶材质的围坝2呈台阶状结构，其包括位于上端的上端部21以及位于下端的下端部22，所述上端部21与所述下端部22相连接且一体成型。所述下端部22设有向着所述容纳腔17的方向延伸出所述上端部21的承载部23，所述盖体3盖设于所述承载部23。

在所述塑胶材质的围坝2与所述金属层15之间设有吸光涂层5。所述吸光涂层5的厚度为160～300μm。所述吸光涂层5为碳黑、塑料激光焊接吸收剂涂层(一般采用clear-weld涂层)、铜粉等。在本实施例中设有吸光涂层5的作用为吸收透射穿过透明围坝2的激光，有利于激光透射焊接，使其焊接效果更好。

具有塑胶材质的围坝2的封装结构100的制备方法请参如下步骤：

步骤S101：制备平板状的基板1，具体为制备陶瓷基板，该陶瓷基板为DPC、AMB、LAM、TFC、TPC中的任意一种；以及注塑成型塑胶材质的围坝2，该塑胶材质为纤维增强热塑性塑料(FRP)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)等透光率大于50％的塑料或聚合物；

步骤S102：对基板1表面进行贴膜遮蔽功能区；

步骤S103：对步骤S102中的基板1进行曝光显影，露出需要设置围坝2的金属层15，并对该金属层15进行粗化，粗化可选择机械粗化、化学粗化和激光粗化；

步骤S104：对步骤S103中进行粗化后的金属层15涂覆吸光材料形成吸光涂层5，所述吸光涂层5的厚度为160～300μm，所述吸光涂层5为碳黑、Clear—weld涂层、铜粉等吸光涂层5，或无涂层；

步骤S105：将成型后的塑胶材质的围坝2和经过步骤S104处理后的基板1定位；

步骤S106：使用激光器对围坝2和基板1进行激光透射焊接，激光透射焊接采用CO2激光器、光纤激光器、Nd：YAG激光器中的任意一种，所述激光透射焊接的具体工艺参数为：脉冲输出，激光功率100～250W，焊接速度为5～300mm/s，扫描次数1～5次，夹紧力度为0.5～3.5MP；

步骤S107：完成焊接后进行退膜处理，并根据需求对围坝2进行染色，当然也可以在塑胶材质的围坝2注塑成型前添加颜色染料例如：绿色蒽醌染料、红色紫环酮染料、黄色蒽醌染料等；

步骤S108：经过显影工艺后形成封装结构100。

实施例2：

请参阅图3和图4所示，实施例2中的封装结构200的结构与实施例1中的封装结构100基本相同，在此不再赘述，其与实施例1的不同处在于详见以下描述。

封装结构200的围坝2为包括玻璃或/和透明陶瓷材料的无机透明材料。所述封装结构200还包括设于所述围坝2与所述金属层15之间的过渡金属层6。所述过渡金属层6与所述金属层15的材质不同，且在本实施例中，所述过渡金属层6为钛层或者氧化铜层，而所述金属层15为铜层。在金属层15上镀覆一层钛层以提高钛层与无机透明材料的结合能力，提高所述围坝2与基板1的结合强度。在高温环境下，玻璃与钛或钛合金在激光的作用下通过化学反应形成焊接层7，所述焊接层7为硅钛化合物，可以提高包括玻璃的围坝2与基板1的结合强度。当所述过渡金属层15为氧化铜层时，需要先对金属层15进行预氧化形成氧化铜层，在激光的作用下氧化铜层更容易与玻璃或/和透明陶瓷材料结合，提高围坝2的稳定性。

具有无机透明材料的围坝2的封装结构200的制备方法请参如下步骤：

步骤S201：制备平板状的基板1，具体为制备陶瓷基板，该陶瓷基板为DPC、AMB、LAM、TFC、TPC中的任意一种；以及先成型无机透明材料的围坝2，无机透明材料包括玻璃或/和透明陶瓷材料两种；

步骤S202：对基板1表面进行贴膜遮蔽功能区；

步骤S203：对步骤S202中的基板1进行曝光显影，露出需要设置围坝2的金属层15；

步骤S204：对步骤S203中的基板1进行退膜处理；

步骤S205：在所述金属层15上制备一层过渡金属层6，过渡金属层6为预氧化金属层即氧化铜层或钛镀层或钛合金镀层；

步骤S206：将成型后的无机透明材料的围坝2和经过步骤S205处理后的基板1定位；

步骤S207：使用激光器对围坝2和基板1进行激光透射焊接，在过渡金属层6与无机透明材料的围坝2之间形成一层焊接层7，之后即制备完成具有无机透明材料围坝的封装结构200。

需要说明的是，在步骤S207中的激光透射焊接采用CO2激光器、光纤激光器、Nd：YAG激光器中的任意一种。

综上所述，本实用新型提供的封装结构100、200通过将先成型好的透光性材质的围坝2通过激光透射焊接技术焊接于暴露于所述基板1上表面11的金属层15，此焊接工艺简单，且围坝2与金属层15所接触的表面均可进行焊接结合，可使得围坝2与基板1之间结合牢固，而结合后的封装结构100、200气密性好，可靠性高，且围坝2具有透光性，光利用率高。

本申请从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本申请以上的说明书及说明书附图，仅为本申请的较佳实施例而已，并非以此局限本申请，因此，凡一切与本申请构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本申请专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本申请的专利申请保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种封装结构，包括平板状的基板以及围设于所述基板的围坝，所述基板包括相对设置的上表面和下表面以及设于所述基板上表面的第一导电层，所述围坝设于所述基板的上表面并围设形成收容所述第一导电层的容纳腔，其特征在于：所述基板还包括暴露于所述基板上表面并围设于所述第一导电层外的金属层，所述围坝为透光性材质且通过激光透射焊接技术焊接于所述金属层。

2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述围坝的透光率大于等于50％。

3.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于：所述围坝外周涂覆有染色层。

4.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述基板还包括暴露于所述基板下表面的第二导电层，以及穿过所述基板的上下表面并连同对应第一导电层与第二导电层的连接层。

5.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于：所述围坝为预先注塑成型的塑胶材质并呈台阶状结构。

6.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于：所述围坝与所述金属层之间设有吸光涂层。

7.如权利要求6所述的封装结构，其特征在于：所述吸光涂层的厚度为160～300μm。

8.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于：所述围坝为包括玻璃或/和透明陶瓷材料的无机透明材料。

9.如权利要求8所述的封装结构，其特征在于：所述封装结构还包括设于所述围坝与所述金属层之间的过渡金属层。

10.如权利要求9所述的封装结构，其特征在于：所述过渡金属层与所述金属层的材质不同，且所述过渡金属层为钛层或者钛合金层或者氧化铜层。

11.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述封装结构还包括盖设于所述围坝上并遮蔽所述容纳腔的盖体。

12.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述基板为陶瓷基板，所述陶瓷基板为DPC、DBC、AMB、LAM、TFC、TPC陶瓷基板中的任意一种。

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