[发明专利]一体化多功能陶瓷封装管壳

说明书

技术领域

本发明涉及用于封装MEMS器件的陶瓷封装管壳，特别涉及一种一体化多功能陶瓷封装管壳。

背景技术

目前，红外热成像、Thz等MEMS传感器普遍采用陶瓷封装管壳来实现高真空、恒温、小体积的封装。为了实现高真空、恒温、小体积以及长寿命的工作环境和封装要求，通常需要采用多种独立功能的封装元器件装配在一起的组合装配方式实现。

在现有技术中，参见图1和图2，为了实现封装结构内部的高真空环境，需要将独立的吸气剂元件20中的电加热金属丝21通过点焊等方式固定在陶瓷封装管壳10预留的金属电极12上，对其通电加热至300℃以上并保持10-15分钟，来实现吸气剂的激活释放，之后再完全封闭管壳，整个封装过程需要在高真空环境下完成。

为了实现封装结构内温度的恒定，通常需要在管壳内装配控温元件，例如半导体制冷器（TEC）元件30来实现封装结构内部温度的精确控制。参见图2，TEC元件一般是由第一陶瓷片31、TEC电路32、多个TEC半导体块33以及第二陶瓷片34组成，TEC电路连接TEC半导体块，实现TEC功能。TEC元件的装配方式是将第一陶瓷片31的外表面镀金，再通过高温氮气保护钎焊将其与管壳10固定粘接在一起，并预留相关信号或供电连接管脚引线。

参见图2，为了实现测量器件内温度，需要通过焊接或者粘接等方式固定一个热电偶元器件40在管壳内，并预留相关信号连接管脚引线。

传统装配方式存在的问题是，每种独立元器件的装配工艺各不相同，有的是点焊，有的钎焊，有的要求粘接焊接等，工艺温度、时间和设备也各不相同，工艺条件之间的排斥和不兼容会导致传统封装工艺复杂性高，操作技术难度大，生产良率差，效率低下，最终导致生产成本过高；另外，传统封装工艺制作的封装器件最终体积较大，不符合行业发展趋势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种一体化多功能陶瓷封装管壳，能够显著降低封装工艺复杂性，减小产品体积。

本发明采用的技术方案为：一种一体化多功能陶瓷封装管壳，包括陶瓷封装管壳，还包括吸气剂模块、测温模块、控温模块，所述吸气剂模块、测温模块和控温模块与陶瓷封装管壳为一体化设计。

优选地，所述吸气剂模块包括金属区和吸气剂材料层，所述金属区直接生长在陶瓷封装管壳内表面上，所述吸气剂材料层生长在金属区上，在所述陶瓷封装管壳内预留有连接到金属区的引线框架，所述金属区通过引线框架连通到管壳外部的激活释放引脚。

优选地，所述控温模块是半导体制冷器，所述半导体制冷器由TEC电路、多个TEC半导体块和陶瓷片作业面组成，所述TEC电路直接印刷在陶瓷封装管壳内表面上，所述多个TEC半导体块设置在TEC电路上，所述陶瓷片作业面设置在多个TEC半导体块上，在所述陶瓷封装管壳内预留有连接到TEC电路的引线框架，所述TEC电路通过引线框架连通到管壳外部的控制引脚。

优选地，所述测温模块是热电偶或热电阻温度传感区，所述热电偶或热电阻温度传感区是将热敏电阻材料通过金属浆料印刷工艺印刷在陶瓷封装管壳上，在所述陶瓷封装管壳内预留有连接到热电偶或热电阻温度传感区的引线框架，所述热电偶或热电阻温度传感区通过引线框架连通到管壳外部的信号引脚。

优选地，所述金属区是平面状或者凸凹墙形状。

优选地，所述金属区采用钨或者钼金属材料制成，通过金属浆料印刷法、电镀法或化学沉积法生长在陶瓷封装管壳内表面上。

优选地，所述吸气剂材料层是通过溅射、涂敷、烧结或纳米涂层加工工艺生长在金属区上。

优选地，所述多个TEC半导体块采用碲化铋材料制成。

优选地，所述控制引脚具有信号传输和供电功能。

优选地，所述热电偶或热电阻温度传感区是采用NTC热敏电阻材料制成。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

1）吸气剂模块、控温模块和测温模块与陶瓷封装管壳的一体化设计可实现陶瓷封装管壳自带吸气、控温和测温功能，简化后续封装步骤，提高生产效率，降低因各个模块安装环节导致器件失效的风险；另外，将吸气剂模块、控温模块和测温模块集成在陶瓷封装管壳中，可以提高陶瓷封装管壳集成度，有利于封装器件体积的缩小；