一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，還包括與陶瓷封裝管殼一體化設(shè)計(jì)的測(cè)溫模塊，測(cè)溫模塊是熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)，熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)是將熱敏電阻材料通過(guò)金屬漿料印刷工藝直接印刷在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上，陶瓷封裝管殼內(nèi)預(yù)留有連接到熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)的引線框架，熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)通過(guò)引線框架連通到管殼外部信號(hào)引腳。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)陶瓷封裝管殼自帶測(cè)溫功能，簡(jiǎn)化后續(xù)封裝步驟，提高生產(chǎn)效率；另外，將熱敏電阻材料通過(guò)金屬漿料印刷工藝直接印刷在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上，熱敏電阻材料與管殼接觸程度達(dá)到最大化，能夠準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)反應(yīng)管殼內(nèi)部的溫度，為實(shí)現(xiàn)封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度控制提供了非常好的監(jiān)控指標(biāo)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及MEMS器件的封裝管殼，特別涉及一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，紅外熱成像、Thz等MEMS傳感器普遍采用陶瓷管殼來(lái)實(shí)現(xiàn)高真空、恒溫以及小體積的封裝。為了實(shí)現(xiàn)封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度恒定，需要在封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置測(cè)溫元件和控溫元件，例如熱電偶或熱電阻元件和TEC元件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量和控制封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的功會(huì)K。
[0003]在傳統(tǒng)封裝工藝中，熱電偶或熱電阻元件的裝配需要將獨(dú)立的熱電偶或熱電阻元件通過(guò)焊接或者粘接等方式固定在管殼上，但獨(dú)立熱電偶或熱電阻元件的安裝工藝與管殼內(nèi)其他元器件，例如吸氣劑元件，控溫元件、MEMS器件裝配工藝所使用的溫度、時(shí)間和設(shè)備各不相同，增加了封裝工藝復(fù)雜性，容易出現(xiàn)由于熱電偶或熱電阻安裝失敗引起測(cè)溫功能失效的風(fēng)險(xiǎn)；另外，在真空封裝器件中，由于封裝后管殼內(nèi)部是高真空環(huán)境，不具備對(duì)流熱傳導(dǎo)條件，獨(dú)立的熱電偶或熱電阻測(cè)溫元器件與管殼的接觸程度就會(huì)直接影響管殼內(nèi)部溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，而焊接或粘接的方式并不能保證熱電偶或熱電阻元件與管殼的充分接觸;再者，在批量生產(chǎn)時(shí)，每個(gè)封裝器件內(nèi)的熱電偶或熱電阻與管殼的接觸程度的不一致還會(huì)影響生產(chǎn)良率的提升。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，能夠顯著降低封裝工藝復(fù)雜性，延長(zhǎng)封裝器件的使用壽命。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，包括陶瓷封裝管殼，還包括測(cè)溫模塊，所述測(cè)溫模塊和陶瓷封裝管殼是一體化設(shè)計(jì)。
[0006]優(yōu)選地，所述測(cè)溫模塊是熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)，所述熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)是將熱敏電阻材料通過(guò)金屬漿料印刷工藝直接印刷在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上，所述陶瓷封裝管殼內(nèi)預(yù)留有連接到熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)的引線框架，所述熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)通過(guò)引線框架連通到管殼外部信號(hào)引腳。
[0007]優(yōu)選地，所述熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)采用NTC熱敏電阻材料制成。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型存在以下技術(shù)效果:
[0009]I)測(cè)溫模塊與陶瓷封裝管殼的一體化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)陶瓷封裝管殼自帶測(cè)溫功能，簡(jiǎn)化后續(xù)封裝步驟，提高生產(chǎn)效率，降低因控溫模塊安裝環(huán)節(jié)導(dǎo)致器件失效的風(fēng)險(xiǎn)；另外，將測(cè)溫模塊集成在陶瓷管殼中還可以減小測(cè)溫模塊在陶瓷管殼內(nèi)部占用的體積，有利于封裝器件體積的縮??；
[0010]2)從測(cè)溫效果來(lái)看，熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)是將熱敏電阻材料通過(guò)金屬漿料印刷工藝直接印刷在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上，熱敏電阻材料與管殼接觸程度達(dá)到最大化，能夠準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)反應(yīng)管殼內(nèi)部的溫度，為實(shí)現(xiàn)封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度控制提供了非常好的監(jiān)控指標(biāo)。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型俯視不意圖1;
[0012]圖2是圖1沿A-A方向剖視示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型俯視不意圖2;
[0014]圖4是圖3沿A-A方向剖視示意圖；
[0015]圖5是圖1沿B-B方向剖視示意圖；
[0016]圖6是圖3沿B-B方向剖視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0018]本實(shí)用新型實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明，所以?xún)H顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制。
[0019]實(shí)施例1:參見(jiàn)圖1和圖2，一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，包括陶瓷封裝管殼10，還包括測(cè)溫模塊40，所述測(cè)溫模塊和陶瓷封裝管殼10是一體化設(shè)計(jì)。具體地，所述測(cè)溫模塊是熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)40，所述熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)40是將熱敏電阻材料通過(guò)金屬漿料印刷工藝直接印刷在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上，優(yōu)選采用NTC熱敏電阻材料，在所述陶瓷封裝管殼10內(nèi)預(yù)留有連接到熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)40的引線框架41，所述熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)通過(guò)引線框架41連通到管殼外部的信號(hào)引腳42。
[0020]在本實(shí)用新型中，熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)與陶瓷封裝管殼的一體化設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)陶瓷封裝管殼自帶測(cè)溫功能，簡(jiǎn)化后續(xù)封裝步驟，提高生產(chǎn)效率，降低因控溫模塊安裝環(huán)節(jié)導(dǎo)致器件失效的風(fēng)險(xiǎn)；另外，將測(cè)溫模塊集成在陶瓷管殼中還可以減小測(cè)溫模塊在陶瓷管殼內(nèi)部占用的體積，有利于封裝器件體積的縮小。從測(cè)溫效果來(lái)看，熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)是將熱敏電阻材料通過(guò)金屬漿料印刷工藝直接印刷在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上，熱敏電阻材料與管殼接觸程度達(dá)到最大化，能夠準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)反應(yīng)管殼內(nèi)部的溫度，為實(shí)現(xiàn)封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度控制提供了非常好的監(jiān)控指標(biāo)。
[0021]更優(yōu)選地，所述陶瓷封裝管殼10還包括吸氣劑模塊20，所述吸氣劑模塊20與陶瓷封裝管殼10為一體化設(shè)計(jì)。具體地，所述吸氣劑模塊20包括金屬區(qū)21和吸氣劑材料層22，所述金屬區(qū)21是平面狀或者凸凹?jí)π螤睿梢圆捎面u或者鉬等電阻加熱金屬材料，通過(guò)包括但不限于金屬漿料印刷、電鍍或者化學(xué)沉積法等加工方式直接生長(zhǎng)在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上，優(yōu)選采用金屬漿料印刷工藝制成；所述吸氣劑材料層22可通過(guò)包括但不限于濺射、涂敷、燒結(jié)、納米涂層等加工方式生長(zhǎng)在金屬區(qū)21上，在所述陶瓷封裝管殼內(nèi)預(yù)留有連接到金屬區(qū)21的引線框架23，所述金屬區(qū)21通過(guò)引線框架23連通到管殼外部的激活釋放引腳24。在后續(xù)封裝過(guò)程中，通過(guò)外部供電連通激活釋放引腳24和金屬區(qū)21，對(duì)金屬區(qū)21進(jìn)行通電加熱，實(shí)現(xiàn)對(duì)吸氣劑材料層22的高溫加熱激活和釋放還原。
[0022]更優(yōu)選地，參見(jiàn)圖3和圖4，所述金屬區(qū)21是凸凹?jí)π螤?，吸氣劑材料?2生長(zhǎng)在凸凹?jí)π螤畹慕饘賲^(qū)21上，相對(duì)于平面狀金屬區(qū)，凸凹?jí)π螤畹慕饘賲^(qū)可以顯著增大吸氣劑材料層接觸面積，增強(qiáng)吸氣效果，延長(zhǎng)封裝器件使用壽命。
[0023]吸氣劑模塊與封裝管殼的一體化設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)吸氣劑可靠性，使其具備優(yōu)良的抗機(jī)械沖擊能力，杜絕掉粉，脫落顆粒的現(xiàn)象，顯著提高生產(chǎn)良率，延長(zhǎng)MEMS器件的使用壽命。從加熱激活效果來(lái)看，金屬區(qū)采用的金屬漿料印刷工藝保證了金屬區(qū)電阻的可控性，可實(shí)現(xiàn)較大的金屬區(qū)電阻，通常>1 Ω，降低吸氣劑激活電路線路電阻對(duì)吸氣劑材料層釋放過(guò)程造成的干擾;另外，利用金屬材料溫度阻抗特性變化曲線，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量金屬區(qū)電阻來(lái)計(jì)算金屬區(qū)的實(shí)時(shí)溫度，能夠準(zhǔn)確控制金屬區(qū)在吸氣劑材料層釋放過(guò)程中的溫度，金屬區(qū)的設(shè)計(jì)又使得每個(gè)封裝管殼內(nèi)吸氣劑材料層的散熱條件趨近一致，保證每個(gè)器件中吸氣劑材料層的充分激活和釋放的穩(wěn)定性，確保吸氣劑性能的一致性，提高生產(chǎn)良率，延長(zhǎng)MEMS器件的使用壽命。
[0024]更優(yōu)選地，參見(jiàn)圖5和圖6，所述陶瓷封裝管殼10還包括控溫模塊30，所述控溫模塊30與陶瓷封裝管殼10為一體化設(shè)計(jì)。具體地，所述控溫模塊30是半導(dǎo)體制冷器30，所述半導(dǎo)體制冷器30由TEC電路32、多個(gè)TEC半導(dǎo)體塊33和陶瓷片34組成，所述TEC電路32是通過(guò)陶瓷印刷金屬工藝直接印刷在陶瓷封裝管殼10內(nèi)表面上，所述多個(gè)TEC半導(dǎo)體塊33設(shè)置在TEC電路32上，TEC半導(dǎo)體塊可以采用重?fù)诫s的N型和P型的碲化鉍或者其他TEC半導(dǎo)體材料制成，所述陶瓷片34設(shè)置在多個(gè)TEC半導(dǎo)體塊33上，陶瓷片作為作業(yè)面既有絕緣性能又能有良好的熱傳導(dǎo)性能，在所述陶瓷封裝管殼1內(nèi)預(yù)留有連接到TEC電路的引線框架3 5，所述TEC電路32通過(guò)引線框架35連通到管殼外部的控制引腳36，所述控制引腳36具有信號(hào)傳輸和供電功能。
[0025]在工作過(guò)程中，通過(guò)控制引腳和TEC電路向多個(gè)TEC半導(dǎo)體塊通入電流，電流產(chǎn)生的熱量從TEC半導(dǎo)體塊的一側(cè)傳到另一側(cè)，在TEC半導(dǎo)體塊上產(chǎn)生“熱”側(cè)和“7令”側(cè)，實(shí)現(xiàn)TEC加熱和制冷功能，為封裝器件創(chuàng)造穩(wěn)定的工作溫度環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)器件在寬動(dòng)態(tài)的溫度區(qū)間，例如-40°C?80°C的工作環(huán)境內(nèi)，均能持續(xù)保持最佳的工作狀態(tài)。
[0026]將陶瓷管殼作為T(mén)EC元件的下層陶瓷面，能夠縮小封裝器件的體積，降低生產(chǎn)成本。更重要的是，TEC元件與封裝管殼的一體化設(shè)計(jì)，無(wú)須將TEC元器件通過(guò)高溫氮?dú)獗Ｗo(hù)大面積鍍金釬焊固定在管殼上，完全避免釬焊的良率問(wèn)題以及焊接層中的氣泡和氣孔、焊料雜質(zhì)等放氣問(wèn)題，顯著提高生產(chǎn)良率，延長(zhǎng)MEMS器件的使用壽命。
[0027]在本實(shí)用新型中，測(cè)溫模塊、吸氣劑模塊和控溫模塊和與陶瓷封裝管殼的一體化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)封裝管殼自帶吸氣、控溫、測(cè)溫功能，在此條件下，后續(xù)封裝只需要將MEMS器件或芯片50粘貼至TEC控溫元件的陶瓷片上，通過(guò)IC導(dǎo)線51連接至導(dǎo)線粧11上即可完成固晶綁定焊線工藝，有效簡(jiǎn)化了封裝器件工藝步驟，提高生產(chǎn)效率，降低獨(dú)立吸氣劑元器件、控溫元件、測(cè)溫元件安裝環(huán)節(jié)導(dǎo)致吸氣功能失效的風(fēng)險(xiǎn)；另外，將吸氣劑模塊、控溫模塊和測(cè)溫模塊集成在陶瓷封裝管殼中，可以提高陶瓷封裝管殼集成度，有利于封裝器件體積的縮小。
[0028]在上述實(shí)施例中以及附圖中，所述熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)以及金屬區(qū)、吸氣劑材料層的形狀為方形，但還可以是其他形狀，本實(shí)用新型不做限定。
[0029]總之，以上僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，在本實(shí)用新型的精神范圍之內(nèi)，對(duì)本實(shí)用新型所做的等同變換或修改均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，包括陶瓷封裝管殼，其特征在于:還包括測(cè)溫模塊，所述測(cè)溫模塊是熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)，所述熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)是將熱敏電阻材料通過(guò)金屬漿料印刷工藝直接印刷在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上，所述陶瓷封裝管殼內(nèi)預(yù)留有連接到熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)的引線框架，所述熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)通過(guò)引線框架連通到管殼外部信號(hào)引腳，形成與陶瓷封裝管殼的一體化設(shè)計(jì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，其特征在于:所述熱電偶或熱電阻溫度傳感區(qū)是采用NTC熱敏電阻材料制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，其特征在于:還包括吸氣劑模塊，所述吸氣劑模塊和陶瓷封裝管殼是一體化設(shè)計(jì)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，其特征在于:所述吸氣劑模塊包括金屬區(qū)和吸氣劑材料層，所述金屬區(qū)直接生長(zhǎng)在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上，所述吸氣劑材料層生長(zhǎng)在金屬區(qū)上，在陶瓷封裝管殼內(nèi)預(yù)留有連接到金屬區(qū)的引線框架，所述金屬區(qū)通過(guò)引線框架連通到管殼外部的激活釋放引腳。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，其特征在于:所述金屬區(qū)是平面狀或凸凹?jí)π螤睢?.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，其特征在于:所述金屬區(qū)采用鎢或者鉬金屬材料制成，通過(guò)金屬漿料印刷法、電鍍法或化學(xué)沉積法生長(zhǎng)在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上;所述吸氣劑材料層是通過(guò)濺射、涂敷、燒結(jié)或納米涂層加工工藝生長(zhǎng)在金屬區(qū)上。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，其特征在于:還包括控溫模塊，所述控溫模塊和陶瓷封裝管殼是一體化設(shè)計(jì)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，其特征在于:所述控溫模塊是半導(dǎo)體制冷器，所述半導(dǎo)體制冷器由TEC電路、多個(gè)TEC半導(dǎo)體塊和陶瓷片作業(yè)面組成，所述TEC電路直接印刷在陶瓷封裝管殼內(nèi)表面上，所述多個(gè)TEC半導(dǎo)體塊設(shè)置在TEC電路上，所述陶瓷片作業(yè)面設(shè)置在多個(gè)TEC半導(dǎo)體塊上，所述陶瓷封裝管殼內(nèi)預(yù)留有連接到TEC電路的引線框架，所述TEC電路通過(guò)引線框架連通到管殼外部的控制引腳。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種一體化測(cè)溫型陶瓷封裝管殼，其特征在于:所述多個(gè)TEC半導(dǎo)體塊采用碲化鉍材料制成;所述控制引腳具有信號(hào)傳輸和供電功能。
【文檔編號(hào)】B81B7/00GK205687548SQ201620377092
【公開(kāi)日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日 公開(kāi)號(hào)201620377092.X, CN 201620377092, CN 205687548 U, CN 205687548U, CN-U-205687548, CN201620377092, CN201620377092.X, CN205687548 U, CN205687548U
【發(fā)明人】趙照
【申請(qǐng)人】合肥芯福傳感器技術(shù)有限公司