專利名稱：紅外線元件氣密室封裝基臺與架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)組感測元件的封裝架構(gòu)與基臺，特別是關(guān)于一種紅外線元件氣密室封裝基臺與架構(gòu)。
目前的封裝架構(gòu)，例如自動插入型(Automatic Insertion Dip，A.I.D)、平腳封裝型(flat pack)、固體側(cè)壁(solid sidewall)，或混合晶體管外框型(Hybrid Transistor Outline，TO)等等。舉例來說，

圖1A為已知封裝架構(gòu)的部分分解示意圖，包含基臺110(housing)、硬玻璃密封料112(hard glass perform)、接腳114(pin)，與一上蓋116(cover)。造成昂貴封裝成本的原因之一在于，基臺110使用高單價的科瓦(Kovar)合金材料。另一原因，則是封裝的密封制程與其昂貴的密封機臺。
參照圖1B，為已知封裝架構(gòu)的部分剖面示意圖。基臺110的底座118(base)具有若干穿孔(via)可容納接腳114，以氣密封合(hermeticseal)的方式，將硬玻璃密封料112高溫融化后，封合接腳114與底座118，底座118需有一定的厚度，以維持最小的漏程長度”t”(leakagelength)。另一方面，基臺110與上蓋116的接合方式，可在接合面上先鍍一層焊料120，例如Sn-Au、In-Ag等，再利用阻焊(resistancewelding)、焊料焊接(solder welding)、縫焊(seam welding)等方法封合。而為了避免在接合面上過度氧化，因此要在有惰性氣體或真空環(huán)境下封合，需要昂貴的設(shè)備與機臺。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，為降低傳統(tǒng)紅外線元件的封裝材料成本，本發(fā)明的目的之一，在于提供一種底座，用以做為紅外線元件的一基臺(housing)的一部份。利用不均一的厚度，兼顧維持有效的漏程長度與減少底座材料的消耗。
其次，為減少傳統(tǒng)紅外線元件的封裝制程成本，本發(fā)明的另一目的，在于提供一種紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，可在一般真空環(huán)境下，利用夾箍包圍KF法蘭形式的接合區(qū)域，使密封處產(chǎn)生形變達到氣密封合，不需昂貴的惰性氣體真空環(huán)境氣密封合機臺。
為達到以上所述的目的，本發(fā)明提供一種紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，包含一基臺、上蓋(cover)位于基臺上，與一密封部分?；_包含一底座，其具有一第一厚度的一第一區(qū)域及一第二區(qū)域與第一區(qū)域相鄰，第二區(qū)域包含若干穿孔用以容納接腳與密封焊料，其中第二區(qū)域的一第二厚度大于第一厚度。密封部分位于基臺與上蓋之間，其中當施加一外力于密封部分而產(chǎn)生一形變時，可達到氣密封合的效果。
具體實施例配合所示附圖，詳細說明本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其所達成的功效。
圖1B為已知封裝架構(gòu)的部分剖面示意圖。
圖2A根據(jù)本發(fā)明的一紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)的基臺的剖面示意圖。
圖2B則為圖2A的一正視示意圖。
圖3A為根據(jù)本發(fā)明的一紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)的剖面示意圖。
圖3B則為夾箍的正視示意圖。
圖中符號說明10 基臺14 接腳16 上蓋18 底座20 第一區(qū)域22 第二區(qū)域24 穿孔26 密封焊料30 密封部分31 環(huán)型凹槽32 夾箍(clamp)34 螺絲110 基臺112 硬玻璃密封料114 接腳116 上蓋118 底座其次，本發(fā)明用示意圖詳細描述如下，在詳述本發(fā)明實施例時，表示紅外線元件的封裝架構(gòu)的剖面圖與正視圖會不依一般比例作局部放大以利說明，然不應(yīng)以此作為有限定的認知。此外，在實際的制作中，應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
根據(jù)上述，本發(fā)明提供一種紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，用于一真空環(huán)境中，其包含一基臺、一上蓋、一密封部分，與一夾箍。基臺包含一底座，其具有一第一厚度的一第一區(qū)域及一第二區(qū)域與第一區(qū)域相鄰，第二區(qū)域包含若干穿孔用以容納接腳與密封焊料，其中第二區(qū)域的一第二厚度大于第一厚度。上蓋位于基臺上，并與基臺配合以組成一KF法蘭形式的接合區(qū)域。密封部分則位于基臺與上蓋之間。夾箍包圍KF法蘭形式的接合區(qū)域，用以使密封部分產(chǎn)生一形變以達到氣密封合的效果。
圖2A為本發(fā)明的一紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)的基臺的剖面示意圖?；_10具有一底座18，底座18可分為第一區(qū)域20與第二區(qū)域22。第一區(qū)域20具有一厚度”t1”，用以放置如芯片的元件。第二區(qū)域22與第一區(qū)域20相鄰，第二區(qū)域22包含若干穿孔24用以容納接腳與密封焊料。圖2B則為圖2A的一俯視示意圖，第一區(qū)域20于底座18中，如一下凹的凹槽部分，第二區(qū)域22則如凸出的平臺部分，可以了解的是，第一區(qū)域20的幾何形狀不限于圖上所示，而在加工方便性與成本考量的下，第一區(qū)域20也可以延伸至穿孔24周圍之間，不限于圖上所示。
本發(fā)明的特征之一在于第二區(qū)域22的厚度”t2”大于第一區(qū)域20的厚度”t1”，在穿孔周圍的底座厚度，維持漏程長度所需的最小厚度，也就是”t2”即可。而底座18其它沒有設(shè)置接腳的部分，也就是第一區(qū)域20，只要支持所需的機械強度的最小厚度即可，而此一厚度，也就是”t1”，可小于漏程長度。根據(jù)上述，本發(fā)明利用不均一厚度的方式，以科瓦(Kovar)合金為材料的基臺10，其底座18的第一區(qū)域20的厚度”t1”較一般的底座的厚度小，可節(jié)省合金材料的用量，進而減少紅外線元件的材料成本。
圖3A為根據(jù)本發(fā)明的一紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)的剖面示意圖。除了基臺10、接腳14、密封焊料26外，尚包含一上蓋16、密封部分30與夾箍(clamp)32。在一較佳實施例中，本發(fā)明的特征之一，在于基臺10與上蓋16配合，以組成一KF法蘭形式的接合區(qū)域，如圖上虛線框圍的部分，而密封部分30則位于KF法蘭形式的接合區(qū)域內(nèi)。本發(fā)明的另一特征，在于以夾箍32包圍KF法蘭形式的接合區(qū)域，利用夾箍32夾緊以施加外力于密封部分30時，密封部分30會產(chǎn)生形變，以達到氣密封合的效果。
再者，密封部分30是可以產(chǎn)生形變的材料與架構(gòu)所組成，例如以無氧銅金屬材料制成的金屬墊片，可以選擇的，密封部分30也可以是以一高分子材料制成的O形環(huán)，與金屬環(huán)套套接，或利用基臺10上挖出一環(huán)型凹槽31以容納與固定O形環(huán)亦可。而O形環(huán)的材料，可以是Viton、Zalak、Kalrez，或上述的組合的高分子材料。
圖3B則為夾箍32的正視示意圖。利用夾箍32圈住KF法蘭形式的接合區(qū)域，將螺絲34鎖緊，即可產(chǎn)生壓合外力，使金屬墊片或O形環(huán)產(chǎn)生形變，達到氣密封合效果。根據(jù)上述，本發(fā)明的氣密封合方法，不需考慮焊料氧化問題，因此不需在惰性氣體環(huán)境中，可應(yīng)用于一般真空環(huán)境的機臺即可，如此減少了紅外線元件氣密封合的制程成本與設(shè)備成本。因此本發(fā)明利用KF法蘭形式的接合區(qū)域，配合密封部分與夾箍，可達到降低成本的目的。
以上所述的實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點，其目的在使熟習(xí)此項技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，當不能以的限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種紅外線元件氣密室封裝基臺，其特征在于，該基臺包括一底基，該底座由一第一區(qū)域和第二區(qū)域構(gòu)成該第一區(qū)域具有一第一厚度；及該第二區(qū)域與該第一區(qū)域相鄰，該第二區(qū)域包含復(fù)數(shù)個穿孔(via)用以容納接腳(pin)與密封焊料，其中該第二區(qū)域的一第二厚度大于該第一厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外線元件氣密室封裝基臺，其特征在于，該底座更包含以Kovar合金材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的紅外線元件氣密室封裝基臺，其特征在于，該底座的第二區(qū)域的第二厚度實質(zhì)上等于一漏程長度(leakagepath)。
4.一種紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，包含一基臺；一上蓋(cover)，位于該基臺上；及一密封部分，位于該基臺與該上蓋之間，其中當施加一外力于該密封部分而產(chǎn)生一形變時，可達到氣密封合的效果。
5.如權(quán)利要求4所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該基臺包含一第一區(qū)域，該第一區(qū)域具有一第一厚度；及一第二區(qū)域與該第一區(qū)域相鄰，該第二區(qū)域包含復(fù)數(shù)個穿孔用以容納接腳與密封焊料，其中該第二區(qū)域的一第二厚度大于該第一厚度。
6.如權(quán)利要求4所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該基臺可以以Kovar合金材料制成。
7.如權(quán)利要求4所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該基臺與該上蓋配合以組成一KF法蘭形式的接合區(qū)域，并且該密合部分位于該KF法蘭形式的接合區(qū)域中。
8.如權(quán)利要求4所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，更包含一夾箍(clamp)包圍該KF法蘭形式的接合區(qū)域以提供該外力。
9.如權(quán)利要求4所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該密封部分包含一金屬墊片。
10.如權(quán)利要求9所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該金屬墊片可以以無氧銅金屬材料制成。
11.如權(quán)利要求4所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該密封部分包含一O形環(huán)(O-ring)。
12.如權(quán)利要求11所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該O形環(huán)可以以一高分子材料制成。
13.如權(quán)利要求12所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該高分子材料選自以下所組成的族群之一VIton、Zalak、Kalrez，或上述的組合。
14.如權(quán)利要求11所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，更包含一金屬環(huán)套接于該O形環(huán)中。
15.如權(quán)利要求11所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該基臺上更包含一環(huán)形凹槽(slot)以容納與固定該O形環(huán)。
16.一種紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，用于一真空環(huán)境中，其特征在于，該紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)包含一基臺；一上蓋，位于該基臺上，并與該基臺配合以組成一KF法蘭形式的接合區(qū)域；一密封部分，位于該基臺與該上蓋之間；及一夾箍，包圍該KF法蘭形式的接合區(qū)域，用以使該密封部分產(chǎn)生一形變以達到氣密封合的效果。
17.如權(quán)利要求16所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該基臺包含一第一區(qū)域，該第一區(qū)域具有一第一厚度；及一第二區(qū)域與該第一區(qū)域相鄰，該第二區(qū)域包含復(fù)數(shù)個穿孔用以容納接腳與密封焊料，其中該第二區(qū)域的一第二厚度大于該第一厚度。
18.如權(quán)利要求17所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該第二厚度實質(zhì)上等于一漏程長度。
19.如權(quán)利要求16所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該密封部分位于該KF法蘭形式的接合區(qū)域中。
20.如權(quán)利要求16所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該密封部分包含一金屬墊片。
21.如權(quán)利要求20所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該金屬墊片可以以無氧銅金屬材料制成。
22.如權(quán)利要求16所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該密封部分包含一O形環(huán)(O-ring)。
23.如權(quán)利要求22所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該O形環(huán)可以以一高分子材料制成。
24.如權(quán)利要求23所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該高分子材料選自以下所組成的族群之一VIton、Zalak、Kalrez，或上述的組合。
25.如權(quán)利要求16所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，更包含一金屬環(huán)套接于該O形環(huán)中。
26.如權(quán)利要求16所述的紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，其特征在于，該基臺上更包含一環(huán)形凹槽(slot)以容納與固定該O形環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種紅外線元件氣密室封裝架構(gòu)，包含基臺、上蓋，與一密封部分?；_具有不均一厚度的底座，可減少材料成本。上蓋位于基臺，密封部分位于基臺與上蓋之間，當利用一夾箍(clamp)提供一外力于密封部分而產(chǎn)生一形變時，不需在惰性氣體環(huán)境中，就可達到氣密封合的效果，降低封裝制程與設(shè)備成本。
文檔編號H01L23/02GK1452239SQ03124200
公開日2003年10月29日 申請日期2003年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月6日
發(fā)明者李宗昇, 利鴻褆 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院