一体化测温型陶瓷封装管壳的制作方法
【专利摘要】一种一体化测温型陶瓷封装管壳，还包括与陶瓷封装管壳一体化设计的测温模块，测温模块是热电偶或热电阻温度传感区，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直接印刷在陶瓷封装管壳内表面上，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，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信号引脚。本实用新型可实现陶瓷封装管壳自带测温功能，简化后续封装步骤，提高生产效率；另外，将热敏电阻材料通过金属浆料印刷工艺直接印刷在陶瓷封装管壳内表面上，热敏电阻材料与管壳接触程度达到最大化，能够准确和实时反应管壳内部的温度，为实现封装结构内部温度控制提供了非常好的监控指标。
【专利说明】
一体化测温型陶瓷封装管壳
技术领域
[0001]本实用新型涉及MEMS器件的封装管壳，特别涉及一种一体化测温型陶瓷封装管壳。
【背景技术】
[0002]目前，红外热成像、Thz等MEMS传感器普遍采用陶瓷管壳来实现高真空、恒温以及小体积的封装。为了实现封装结构内部温度恒定，需要在封装结构内部设置测温元件和控温元件，例如热电偶或热电阻元件和TEC元件，实现实时测量和控制封装结构内部温度的功會K。
[0003]在传统封装工艺中，热电偶或热电阻元件的装配需要将独立的热电偶或热电阻元件通过焊接或者粘接等方式固定在管壳上，但独立热电偶或热电阻元件的安装工艺与管壳内其他元器件，例如吸气剂元件，控温元件、MEMS器件装配工艺所使用的温度、时间和设备各不相同，增加了封装工艺复杂性，容易出现由于热电偶或热电阻安装失败引起测温功能失效的风险；另外，在真空封装器件中，由于封装后管壳内部是高真空环境，不具备对流热传导条件，独立的热电偶或热电阻测温元器件与管壳的接触程度就会直接影响管壳内部温度测量的准确性和实时性，而焊接或粘接的方式并不能保证热电偶或热电阻元件与管壳的充分接触;再者，在批量生产时，每个封装器件内的热电偶或热电阻与管壳的接触程度的不一致还会影响生产良率的提升。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述问题，本实用新型提供一种一体化测温型陶瓷封装管壳，能够显著降低封装工艺复杂性，延长封装器件的使用寿命。
[0005]本实用新型采用的技术方案为:一种一体化测温型陶瓷封装管壳，包括陶瓷封装管壳，还包括测温模块，所述测温模块和陶瓷封装管壳是一体化设计。
[0006]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直接印刷在陶瓷封装管壳内表面上，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信号引脚。
[0007]优选地，所述热电偶或热电阻温度传感区采用NTC热敏电阻材料制成。
[0008]与现有技术相比，本实用新型存在以下技术效果:
[0009]I)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测温功能，简化后续封装步骤，提高生产效率，降低因控温模块安装环节导致器件失效的风险；另外，将测温模块集成在陶瓷管壳中还可以减小测温模块在陶瓷管壳内部占用的体积，有利于封装器件体积的缩小；
[0010]2)从测温效果来看，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直接印刷在陶瓷封装管壳内表面上，热敏电阻材料与管壳接触程度达到最大化，能够准确和实时反应管壳内部的温度，为实现封装结构内部温度控制提供了非常好的监控指标。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型俯视不意图1;
[0012]图2是图1沿A-A方向剖视示意图；
[0013]图3是本实用新型俯视不意图2;
[0014]图4是图3沿A-A方向剖视示意图；
[0015]图5是图1沿B-B方向剖视示意图；
[0016]图6是图3沿B-B方向剖视示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0018]本实用新型实施例中所提供的图示仅以示意方式说明，所以仅显示与本实用新型有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制。
[0019]实施例1:参见图1和图2，一种一体化测温型陶瓷封装管壳，包括陶瓷封装管壳10，还包括测温模块40，所述测温模块和陶瓷封装管壳10是一体化设计。具体地，所述测温模块是热电偶或热电阻温度传感区40，所述热电偶或热电阻温度传感区40是将热敏电阻材料通过金属浆料印刷工艺直接印刷在陶瓷封装管壳内表面上，优选采用NTC热敏电阻材料，在所述陶瓷封装管壳10内预留有连接到热电偶或热电阻温度传感区40的引线框架41，所述热电偶或热电阻温度传感区通过引线框架41连通到管壳外部的信号引脚42。
[0020]在本实用新型中，热电偶或热电阻温度传感区与陶瓷封装管壳的一体化设计可实现陶瓷封装管壳自带测温功能，简化后续封装步骤，提高生产效率，降低因控温模块安装环节导致器件失效的风险；另外，将测温模块集成在陶瓷管壳中还可以减小测温模块在陶瓷管壳内部占用的体积，有利于封装器件体积的缩小。从测温效果来看，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直接印刷在陶瓷封装管壳内表面上，热敏电阻材料与管壳接触程度达到最大化，能够准确和实时反应管壳内部的温度，为实现封装结构内部温度控制提供了非常好的监控指标。
[0021]更优选地，所述陶瓷封装管壳10还包括吸气剂模块20，所述吸气剂模块20与陶瓷封装管壳10为一体化设计。具体地，所述吸气剂模块20包括金属区21和吸气剂材料层22，所述金属区21是平面状或者凸凹墙形状，可以采用钨或者钼等电阻加热金属材料，通过包括但不限于金属浆料印刷、电镀或者化学沉积法等加工方式直接生长在陶瓷封装管壳内表面上，优选采用金属浆料印刷工艺制成；所述吸气剂材料层22可通过包括但不限于溅射、涂敷、烧结、纳米涂层等加工方式生长在金属区21上，在所述陶瓷封装管壳内预留有连接到金属区21的引线框架23，所述金属区21通过引线框架23连通到管壳外部的激活释放引脚24。在后续封装过程中，通过外部供电连通激活释放引脚24和金属区21，对金属区21进行通电加热，实现对吸气剂材料层22的高温加热激活和释放还原。
[0022]更优选地，参见图3和图4，所述金属区21是凸凹墙形状，吸气剂材料层22生长在凸凹墙形状的金属区21上，相对于平面状金属区，凸凹墙形状的金属区可以显著增大吸气剂材料层接触面积，增强吸气效果，延长封装器件使用寿命。
[0023]吸气剂模块与封装管壳的一体化设计可以增强吸气剂可靠性，使其具备优良的抗机械冲击能力，杜绝掉粉，脱落颗粒的现象，显著提高生产良率，延长MEMS器件的使用寿命。从加热激活效果来看，金属区采用的金属浆料印刷工艺保证了金属区电阻的可控性，可实现较大的金属区电阻，通常>1 Ω，降低吸气剂激活电路线路电阻对吸气剂材料层释放过程造成的干扰;另外，利用金属材料温度阻抗特性变化曲线，通过实时测量金属区电阻来计算金属区的实时温度，能够准确控制金属区在吸气剂材料层释放过程中的温度，金属区的设计又使得每个封装管壳内吸气剂材料层的散热条件趋近一致，保证每个器件中吸气剂材料层的充分激活和释放的稳定性，确保吸气剂性能的一致性，提高生产良率，延长MEMS器件的使用寿命。
[0024]更优选地，参见图5和图6，所述陶瓷封装管壳10还包括控温模块30，所述控温模块30与陶瓷封装管壳10为一体化设计。具体地，所述控温模块30是半导体制冷器30，所述半导体制冷器30由TEC电路32、多个TEC半导体块33和陶瓷片34组成，所述TEC电路32是通过陶瓷印刷金属工艺直接印刷在陶瓷封装管壳10内表面上，所述多个TEC半导体块33设置在TEC电路32上，TEC半导体块可以采用重掺杂的N型和P型的碲化铋或者其他TEC半导体材料制成，所述陶瓷片34设置在多个TEC半导体块33上，陶瓷片作为作业面既有绝缘性能又能有良好的热传导性能，在所述陶瓷封装管壳1内预留有连接到TEC电路的引线框架3 5，所述TEC电路32通过引线框架35连通到管壳外部的控制引脚36，所述控制引脚36具有信号传输和供电功能。
[0025]在工作过程中，通过控制引脚和TEC电路向多个TEC半导体块通入电流，电流产生的热量从TEC半导体块的一侧传到另一侧，在TEC半导体块上产生“热”侧和“7令”侧，实现TEC加热和制冷功能，为封装器件创造稳定的工作温度环境，从而实现器件在宽动态的温度区间，例如-40°C?80°C的工作环境内，均能持续保持最佳的工作状态。
[0026]将陶瓷管壳作为TEC元件的下层陶瓷面，能够缩小封装器件的体积，降低生产成本。更重要的是，TEC元件与封装管壳的一体化设计，无须将TEC元器件通过高温氮气保护大面积镀金钎焊固定在管壳上，完全避免钎焊的良率问题以及焊接层中的气泡和气孔、焊料杂质等放气问题，显著提高生产良率，延长MEMS器件的使用寿命。
[0027]在本实用新型中，测温模块、吸气剂模块和控温模块和与陶瓷封装管壳的一体化设计，可实现封装管壳自带吸气、控温、测温功能，在此条件下，后续封装只需要将MEMS器件或芯片50粘贴至TEC控温元件的陶瓷片上，通过IC导线51连接至导线粧11上即可完成固晶绑定焊线工艺，有效简化了封装器件工艺步骤，提高生产效率，降低独立吸气剂元器件、控温元件、测温元件安装环节导致吸气功能失效的风险；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。
[0028]在上述实施例中以及附图中，所述热电偶或热电阻温度传感区以及金属区、吸气剂材料层的形状为方形，但还可以是其他形状，本实用新型不做限定。
[0029]总之，以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围，在本实用新型的精神范围之内，对本实用新型所做的等同变换或修改均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种一体化测温型陶瓷封装管壳，包括陶瓷封装管壳，其特征在于:还包括测温模块，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直接印刷在陶瓷封装管壳内表面上，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信号引脚，形成与陶瓷封装管壳的一体化设计。2.根据权利要求1所述的一种一体化测温型陶瓷封装管壳，其特征在于: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。3.根据权利要求1或2所述的一种一体化测温型陶瓷封装管壳，其特征在于:还包括吸气剂模块，所述吸气剂模块和陶瓷封装管壳是一体化设计。4.根据权利要求3所述的一种一体化测温型陶瓷封装管壳，其特征在于: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。5.根据权利要求4所述的一种一体化测温型陶瓷封装管壳，其特征在于:所述金属区是平面状或凸凹墙形状。6.根据权利要求4所述的一种一体化测温型陶瓷封装管壳，其特征在于: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;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。7.根据权利要求1或2所述的一种一体化测温型陶瓷封装管壳，其特征在于:还包括控温模块，所述控温模块和陶瓷封装管壳是一体化设计。8.根据权利要求7所述的一种一体化测温型陶瓷封装管壳，其特征在于: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，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。9.根据权利要求8所述的一种一体化测温型陶瓷封装管壳，其特征在于:所述多个TEC半导体块采用碲化铋材料制成;所述控制引脚具有信号传输和供电功能。
【文档编号】B81B7/00GK205687548SQ201620377092
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年4月29日 公开号201620377092.X, CN 201620377092, CN 205687548 U, CN 205687548U, CN-U-205687548, CN201620377092, CN201620377092.X, CN205687548 U, CN205687548U
【发明人】赵照
【申请人】合肥芯福传感器技术有限公司