專利名稱：高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構及其陶瓷材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低溫共燒陶瓷封裝結構及其低溫共燒陶瓷材料，特別是涉及一種應用于封裝高階電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構及其高致密性低溫共燒陶瓷材料。
背景技術：
圖I是現(xiàn)有習知的陶瓷封裝結構100的示意圖。如圖I所示，現(xiàn)有習知的陶瓷封裝結構100至少包括一陶瓷基座10 金屬環(huán)(kovar ring) 12 ;以及一金屬蓋14。陶瓷基座10中可用以放置一電子元件16，例如通信電子元件或石英振蕩器等高階電子元件，另外為了使陶瓷封裝結構100具有良好的密封性，制造商大多使用外表面鍍 有金的金屬環(huán)12，并借由金屬共晶工藝或金錫封裝工藝使金屬蓋14通過金屬環(huán)12與陶瓷基座10結合，但因結合的溫度高達800°C 1000°C，因此陶瓷基座10還需選用可耐高溫的高溫共燒陶瓷基座。其中，高溫共燒陶瓷基座是使用高溫共燒陶瓷材料在1400°C 1600°C的溫度下燒結制作，整體制作時間長達20 24小時，且抗碎裂強度可達到300MPA，但因高溫共燒陶瓷材料內包括重量百分比高達96% 99. 6%的氧化鋁陶瓷材料，所以使得高溫共燒陶瓷基座不但造價高、制作費時且產(chǎn)量相當有限，并且難以配合現(xiàn)今各項高階電子產(chǎn)品的需求。雖然還可使用成本較低的低溫共燒陶瓷材料(包括重量百分比介于45% 50%的氧化鋁陶瓷材料及重量百分比介于30% 35%的玻璃材料)在850°C 870°C的溫度下燒結制作低溫共燒陶瓷基座，盡管制作時間僅需6 8小時，但因抗碎裂強度只有200MPA左右，不但因無法耐高溫所以不能使用金屬蓋14密封低溫共燒陶瓷基座，而且因其抗碎裂強度不足無法用以制作高階電子產(chǎn)品，更難以達到高階電子產(chǎn)品要求的密封性及高可靠度。此外，在將金屬環(huán)12放置在陶瓷基座10的側壁11時，需要精準地對位放置金屬環(huán)12，但因高階電子產(chǎn)品皆朝向小型化封裝的趨勢，因此在放置金屬環(huán)12的對位工藝中，金屬環(huán)12的對位難度會逐漸增加，并導致高階電子產(chǎn)品的良率下降，更嚴重的是還可能降低陶瓷封裝結構100的氣密性。由此可見，上述現(xiàn)有的用于封裝電子元件的共燒陶瓷封裝結構及其共燒陶瓷材料在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設一種新型的用于封裝電子元件的共燒陶瓷封裝結構及其共燒陶瓷材料，實屬當前重要研發(fā)課題之一，亦成為當前業(yè)界極需改進的目標。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的用于封裝電子元件的共燒陶瓷封裝結構及其共燒陶瓷材料存在的缺陷，而提供一種新型的用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構及其高致密性低溫共燒陶瓷材料，所要解決的技術問題是使其通過印刷工藝將銀層印刷于陶瓷基座側壁的上表面，以解決因使用金屬環(huán)所產(chǎn)生的對位問題，進而達到小型化封裝結構的功效，非常適于實用。本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的用于封裝電子元件的共燒陶瓷封裝結構及其共燒陶瓷材料存在的缺陷，而提供一種新型的用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構及其高致密性低溫共燒陶瓷材料，所要解決的技術問題是使其借由印刷于陶瓷基座側壁上表面的銀層可在較低的溫度下與金屬蓋結合，從而可選用高致密性低溫共燒陶瓷材料制作的陶瓷基座，從而更加適于實用。本發(fā)明的再一目的在于，克服現(xiàn)有的用于封裝電子元件的共燒陶瓷封裝結構及其共燒陶瓷材料存在的缺陷，而提供一種新型的用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構及其高致密性低溫共燒陶瓷材料，所要解決的技術問題是使高致密性低溫共燒陶瓷材料可在約920°C 940°C范圍之間的溫度進行燒結，并且可以符合高階電子產(chǎn)品所需 的高抗碎裂強度，從而更加適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其包括一陶瓷基座，是由高致密性低溫共燒陶瓷材料制作而成，并且該陶瓷基座包括一板體；以及一側壁，該側壁設置于該板體上，并圍繞該板體的周緣使該側壁與該板體間構成一凹部；一銀層，設置于該側壁的頂面，且該銀層的外表面鍍有一金薄膜；以及一金屬蓋，與該銀層接合并設置于該凹部上方以覆蓋該凹部。本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。前述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其中所述的高致密性低溫共燒陶瓷材料包括氧化鋁陶瓷材料及玻璃材料，并且該氧化鋁陶瓷材料的重量百分比介于60% 70%，且該玻璃材料的重量百分比介于20% 25%。前述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其中所述的氧化鋁陶瓷材料與該玻璃材料是在920°C 940°C范圍間的溫度進行燒結以形成該陶瓷基座。前述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其中所述的氧化鋁陶瓷材料與該玻璃材料是升溫至550°C 700°C并持溫后，再升溫至920°C 940°C完成燒結。前述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其中所述的銀層是借由印刷工藝設置于該側壁的頂面。前述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其中所述的金屬蓋借由共晶接合工藝與該銀層上的該金薄膜接合，且其接合溫度介于380°C 420°C。前述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其中所述的金屬蓋的材質為外層鍍有鎳的鐵。本發(fā)明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種高致密性低溫共燒陶瓷材料，其包括氧化鋁陶瓷材料及玻璃材料，其中該氧化鋁陶瓷材料的重量百分比介于60 % 70 %，且該玻璃材料的重量百分比介于20 % 25 %。本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。前述的高致密性低溫共燒陶瓷材料，其中所述的氧化鋁陶瓷材料與該玻璃材料是在920°C 940°C范圍間的溫度進行燒結。前述的高致密性低溫共燒陶瓷材料，其中所述的氧化鋁陶瓷材料與該玻璃材料是升溫至550°C 700°C并持溫后，再升溫至920°C 940°C完成燒結。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術方案，本發(fā)明用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構及其高致密性低溫共燒陶瓷材料至少具有下列優(yōu)點及有益效果一、本發(fā)明可避免因使用金屬環(huán)所產(chǎn)生的對位問題，進而達到小型化封裝結構的功效。二、本發(fā)明可降低金屬蓋與陶瓷基座結合的溫度，并可以選用高致密性低溫共燒陶瓷材料制作的陶瓷基座。 三、通過調整高致密性低溫共燒陶瓷材料的組成，借此在較低的溫度燒結陶瓷基座，進而可制造出符合高階電子產(chǎn)品所需的陶瓷基座。綜上所述，本發(fā)明是有關于一種用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構及其高致密性低溫共燒陶瓷材料。高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構包括陶瓷基座、銀層以及金屬蓋，其中陶瓷基座由高致密性低溫共燒陶瓷材料制作而成，并且陶瓷基座中設有凹部用以放置電子元件，銀層設置在陶瓷基座側壁的頂面上，且在銀層的外表面上又鍍有金薄膜可用以與金屬蓋接合，借此將金屬蓋設置于凹部上方并覆蓋凹部。本發(fā)明可利用印刷方式將銀層設置于陶瓷基座側壁的頂面上，以降低設置銀層的難度，進而符合封裝結構小型化的趨勢。同時本發(fā)明還提供了一種高致密性低溫共燒陶瓷材料。本發(fā)明在技術上有顯著的進步，并具有明顯的積極效果，誠為一新穎、進步、實用的新設計。上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖I是現(xiàn)有習知的陶瓷封裝結構的示意圖。圖2是本發(fā)明實施例的一種用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構的分解示意圖。圖3A是本發(fā)明實施例的一種印刷有銀層的陶瓷基座的示意圖。圖3B是本發(fā)明實施例的一種在銀層外表面鍍有金薄膜的陶瓷基座的示意圖。圖4A是本發(fā)明實施例的一種用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構的剖視示意圖。圖4B是圖4A中圓圈內部結構的放大圖。100 :現(xiàn)有習知陶瓷封裝結構10:陶瓷基座11 :側壁12 :金屬環(huán)14:金屬蓋16:電子元件200 :高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構20 :陶瓷基座202 :板體204 :側壁203 :上表面205 :頂面
206:凹部22 :銀層23 :金薄膜24 :金屬蓋
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構及其高致密性低溫共燒陶瓷材料其具體實施方式
、結構、特征及其功效，詳細說明如后。有關本發(fā)明的前述及其他技術內容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例的詳細說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實施方式
的說明，應當可對本發(fā)明為達成預定目的所采取的技術手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而 所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。圖2是本發(fā)明實施例的一種用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構200的分解示意圖。圖3A是本發(fā)明實施例的一種印刷有銀層22的陶瓷基座20的示意圖。圖3B是本發(fā)明實施例的一種在銀層22外表面鍍有金薄膜23的陶瓷基座20的示意圖。圖4A是本發(fā)明實施例的一種用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構200的剖視示意圖。圖4B是圖4A中圓圈內部結構的放大圖。請參閱圖2及圖4A所示，本實施例是一種用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構200，其包括一陶瓷基座20 ;—銀層22 ;以及一金屬蓋24。如圖4A所示，陶瓷基座20包括一板體202 ；以及一側壁204。板體202用以作為陶瓷基座20的底板，側壁204則設置于板體202的上表面203上，并且圍繞著板體202的上表面203的周緣，以使得側壁204與板體202間構成一凹部206，其中凹部206可用以設置電子元件16，例如通信電子元件或石英振蕩器等高階電子元件。在一實施例中，側壁204可垂直設置于板體202的上表面203 (如圖4A所示)，又或者可與板體間呈一傾斜角(圖未示)。其中，陶瓷基座20是由高致密性低溫共燒陶瓷材料制作而成，而高致密性低溫共燒陶瓷材料主要由氧化鋁陶瓷材料及玻璃材料所組成，并且氧化鋁陶瓷材料的重量百分比介于60 % 70 %，而玻璃材料的重量百分比介于20 % 25 %。由于相比較于低溫共燒陶瓷材料來說，增加了氧化鋁陶瓷材料的重量百分比并降低了玻璃材料的重量百分比，因此可借由升溫至550°C 700°C并持溫約2小時，再升溫至920°C 940°C后降溫的燒結方式，在920°C 940°C范圍間的溫度進行燒結以形成陶瓷基座20。以高致密性低溫共燒陶瓷材料制作的陶瓷基座20，因在較高的溫度完成燒結，所以可承受較高的溫度，另外陶瓷基座20的抗碎裂強度也可提高至250MPA，雖然制作時間需延長至14 16小時，但制作時間仍是比高溫共燒陶瓷基座的制作時間短。因此，借由高致密性低溫共燒陶瓷材料制作的陶瓷基座20完全可以取代現(xiàn)有高溫共燒陶瓷基座，而且還可以降低其制造成本并提高產(chǎn)量。如圖3A及圖4A所示，銀層22可借由印刷工藝設置于陶瓷基座20的側壁204的頂面205上，因此即使縮小封裝結構200的體積，也不需要進行精準的對位工藝，所以可以符合高階電子產(chǎn)品逐漸小型化的需求。又如圖3B及圖4B所示，由于金屬蓋24無法直接結合于銀層22上，因此還需通過電鍍工藝或化鍍工藝在銀層22的外表面鍍上一金薄膜23。如圖2及圖4A所示，金屬蓋24與銀層22接合并設置于陶瓷基座20的凹部206上方以覆蓋凹部206，其中金屬蓋24的材質為外層鍍有鎳的鐵。由于銀層22的外表面還鍍有金薄膜23，因此金屬蓋24能借由金屬共晶工藝或金錫封裝工藝與銀層22外表面上的金薄膜23進行接合，并且金屬蓋24與金薄膜23的接合溫度可介于380°C 420°C。借由本發(fā)明的實施，可由高致密性低溫共燒陶瓷材料制作出具有高致密性、高耐碎裂強度及可高溫操作的陶瓷基座20，并且通過印刷工藝將銀層22印刷于陶瓷基座20的側壁204的上表面205，還可解決因使用金屬環(huán)所產(chǎn)生的對位問題，進而達到小型化封裝結構的功效。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，用于封裝電子元件，其特征在于其包括 一陶瓷基座，是由高致密性低溫共燒陶瓷材料制作而成，并且該陶瓷基座包括一板體；以及一側壁，該側壁設置于該板體上，并圍繞該板體的周緣使該側壁與該板體間構成一凹部； 一銀層，設置于該側壁的頂面，且該銀層的外表面鍍有一金薄膜；以及 一金屬蓋，與該銀層接合并設置于該凹部上方以覆蓋該凹部。
2.根據(jù)權利要求I所述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其特征在于其中所述的高致密性低溫共燒陶瓷材料包括氧化鋁陶瓷材料及玻璃材料，并且該氧化鋁陶瓷材料的重量百分比介于60 % 70 %，且該玻璃材料的重量百分比介于20 % 25 %。
3.根據(jù)權利要求2所述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其特征在于其中所述的氧化鋁陶瓷材料與該玻璃材料是在920°C 940°C范圍間的溫度進行燒結以形成該陶瓷基 座。
4.根據(jù)權利要求2所述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其特征在于其中所述的氧化鋁陶瓷材料與該玻璃材料是升溫至550°C 700°C并持溫后，再升溫至920°C 940°C完成燒結。
5.根據(jù)權利要求I所述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其特征在于其中所述的銀層是借由印刷工藝設置于該側壁的頂面。
6.根據(jù)權利要求I所述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其特征在于其中所述的金屬蓋借由共晶接合工藝與該銀層上的該金薄膜接合，且其接合溫度介于380°C 420°C。
7.根據(jù)權利要求I所述的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構，其特征在于其中所述的金屬蓋的材質為外層鍍有鎳的鐵。
8.一種高致密性低溫共燒陶瓷材料，其特征在于其包括氧化鋁陶瓷材料及玻璃材料，其中該氧化鋁陶瓷材料的重量百分比介于60% 70%，且該玻璃材料的重量百分比介于 20% 25%。
9.根據(jù)權利要求8所述的高致密性低溫共燒陶瓷材料，其特征在于其中所述的氧化鋁陶瓷材料與該玻璃材料是在920°C 940°C范圍間的溫度進行燒結。
10.根據(jù)權利要求8所述的高致密性低溫共燒陶瓷材料，其特征在于其中所述的氧化鋁陶瓷材料與該玻璃材料是升溫至550°C 700°C并持溫后，再升溫至920°C 940°C完成燒結
全文摘要
本發(fā)明是有關于一種用于封裝電子元件的高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構及其高致密性低溫共燒陶瓷材料。高致密性低溫共燒陶瓷封裝結構包括陶瓷基座、銀層以及金屬蓋，其中陶瓷基座由高致密性低溫共燒陶瓷材料制作而成，并且陶瓷基座中設有凹部用以放置電子元件，銀層設置在陶瓷基座側壁的頂面上，且在銀層的外表面上又鍍有金薄膜可用以與金屬蓋接合，借此將金屬蓋設置于凹部上方并覆蓋凹部。本發(fā)明可利用印刷方式將銀層設置于陶瓷基座側壁的頂面上，以降低設置銀層的難度，進而符合封裝結構小型化的趨勢。同時本發(fā)明還提供了一種高致密性低溫共燒陶瓷材料。
文檔編號H01L23/31GK102751247SQ20111010555
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權日2011年4月21日
發(fā)明者蕭勝彥, 陳怡芳, 陳靖儀, 魏孝文 申請人:晶越科技股份有限公司