专利名称：一种不匹配封接应力释放结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种MEMS芯片不匹配封装结构，尤其是一种不匹配封接应力释放结 构，属于微电子封装的技术领域。
背景技术：
目前，MEMS芯片具有多种封装结构。以红外MEMS芯片封装为例，温度变化时，由 于MEMS芯片与芯片支撑结构的热膨胀系数的不同而产生应力，形成不匹配封装结构，所述 应力会使红外MEMS芯片图像产生失真。目前，为减小温度变化对红外MEMS芯片应力的影 响,主要是通过给MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)器件抽真空，使用有机粘接 胶粘接和保持器件恒温等方法来减小应力对红外MEMS器件性能的影响。但是上述红外MEMS芯片的封装结构，还是会存在上以下问题红外MEMS芯片真空 封装时，会使用有一定柔性的有机粘接胶，所述有机粘结胶会降低器件的真空度及寿命，且 封装结构的体积大，封装成本高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种不匹配封接应力释放结 构，其结构简单紧凑，封装体积小，成本低，隔热性能好，安装使用简单，安全可靠。按照本发明提供的技术方案，所述不匹配封接应力释放结构，包括封接支撑环，所 述封接支撑环包括位于内圈的芯片焊接区及位于所述芯片焊接区外圈的外壳钎焊区，所述 外壳钎焊区与芯片焊接区间通过应力释放区相连。所述应力释放区由多个均勻对称分布在外壳钎焊区与芯片焊接区间的应力释放 块组成，所述应力释放块与外壳钎焊区及芯片焊接区一体成型。所述应力释放块呈Z形。所述封接支撑环为方形或圆形。所述芯片焊接区上设有固定连接的红外MEMS芯 片，芯片焊接区与红外MEMS芯片的形状相匹配；芯片焊接区的中心区设有通孔。所述红外 MEMS芯片与芯片焊接区相焊接固定。所述封接支撑环位于壳体内，所述壳体的两端分别凹设有第一定位槽及第二定位 槽，所述第一定位槽与第二定位槽内均设有窗口，所述窗口间形成安装腔体；窗口与壳体相 密封固定；壳体上设有密封管，所述密封管与安装腔体相连通；所述安装腔体内设有安装 台阶，封接支撑环的外壳钎焊区焊接固定于安装台阶上。所述窗口与壳体相焊接固定。所述窗口的材料包括玻璃。所述密封管的轴线与壳 体的轴线相垂直；密封管的一端嵌置在壳体内，并通过位于壳体上的连接口与安装腔体相 连通。本发明的优点封接支撑环包括芯片焊接区、外壳钎焊区及应力释放区，外壳钎焊 区与安装台阶相焊接固定；芯片焊接区用于安装固定红外MEMS芯片，红外MEMS芯片位于真 空环境中；当环境温度变化时，红外MEMS芯片与芯片焊接区产生的应力，能够通过应力释 放区来释放因环境温度变化积聚在红外MEMS芯片上的应力，使红外MEMS芯片不产生形变，提高了红外MEMS芯片的热疲劳性、真空度及使用寿命，增加了红外MEMS芯片的可靠性，安 装使用方便，封装体积小，封装成本低。
图1为本发明一种实施方式的结构示意图。图2为本发明另一种实施方式的结构示意图。图3为本发明的使用状态图。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图广图3所示本发明包括芯片焊接区1、外壳钎焊区2、应力释放区3、壳体4、 第一定位槽5、窗口 6、红外MEMS芯片7、安装台阶8、密封管9、连接口 10、第二定位槽11、封 接支撑环13及通孔14。如图1和图2所示为本发明封接支撑环13的结构示意图。所述封接支撑环13 包括位于内圈的芯片焊接区1及位于所述芯片焊接区1外圈的外壳钎焊区2，所述外壳钎 焊区2与芯片焊接区1间设有应力释放区3。所述应力释放区由多个均勻对称分布在芯片 焊接区1与外壳钎焊区2内的应力释放块组成，所述应力释放块的两端分别与芯片焊接区 1及外壳钎焊区2相固定，应力释放区3与芯片焊接区1、外壳钎焊区2 —体成型。释放块 呈Z型结构；制作时，在封接支撑环13上通过机械加工、激光刻蚀等工艺方法形成“Z”型结 构。芯片焊接区1的形状与红外MEMS芯片7的形状相匹配，芯片焊接区1的中心区设有通 孔14，从而能够将两端窗口 6射入的光线照射在红外MEMS芯片7上。图1中，封接支撑环 13呈方形结构，图2中，封接支撑环13呈圆形结构。封接支撑环13的外壳钎焊区2焊接在 安装台阶8上，从而使封接支撑环13与壳体4相固定。当环境温度变化时，由于红外MEMS 芯片7与封接支撑环13间材料的热膨胀系数不同会产生应力，环境温度变化越大，产生的 应力就会越大；应力释放区3能够将红外MEMS芯片7上积聚的应力释放，确保红外MEMS芯 片7的使用性能，提高红外MEMS芯片7封装的可靠性。如图3所示为本发明的使用状态图。所述壳体4呈圆柱状，壳体4的两端分别凹 设有第一定位槽5与第二定位槽11，所述第二定位槽11与第一定位槽5的槽底相通。第 一定位槽5与第二定位槽11内均设有窗口 6，所述窗口 6与壳体4相焊接固定。窗口 6间 形成安装腔体12，窗口 6与壳体4相固定后，能够密封所述安装腔体12。所述安装腔体12 内设有安装台阶8，所述安装台阶8上设有封接支撑环13，所述封接支撑环13与安装台阶8 焊接固定。壳体4上设有密封管9，所述密封管9的轴线与壳体4的轴线相垂直；壳体4对 应于设置密封管9的侧壁上设有连接口 10，密封管9的一端嵌置在壳体4的侧壁上，密封管 9通过连接口 10与安装腔体12相连通；通过密封管9能够将安装腔体12抽成真空状态。 窗口 6的材料包括玻璃，能够透射光线到红外MEMS芯片7上。如图广图3所示使用时，红外MEMS芯片7焊接在封接支撑环13上的芯片焊接 区1上；由于封接支撑环13上设有应力释放区3，能够避免使用有机粘结胶固定时，需要使 用吸气剂与恒温装置相配合，并且周期性的激活吸气剂来恢复腔体12内的真空状态；同时 应力释放区3具有隔热作用。封接支撑环13的外壳钎焊区2焊接固定在安装台阶8上，从
4而与壳体4相固定。壳体4采用金属材料制成。壳体4的两端通过窗口 6将安装腔体12 密封，同时密封管9将安装腔体12内抽成真空状态，然后将密封管9对应于与壳体4相连 另一端的管口封闭。窗口 6将光线透射到红外MEMS芯片7上，红外MEMS芯片7能够获得 稳定、清晰的图像。当环境温度变化时，由于红外MEMS芯片7与封接支撑环13间材料的热 膨胀系数不同产生的应力，能够通过应力释放区3的应力释放块的形变进行释放，不会影 响红外MEMS芯片7的使用性能，同时红外MEMS芯片7的温度会缓慢变化，能够使红外MEMS 芯片7输出稳定、清晰的图像；提高了红外MEMS芯片7的热疲劳性能、保持腔体12内的真 空度，延长了封装结构的使用寿命，降低了红外MEMS芯片7对环境温度的敏感度。
本发明壳体4的两端设有第一定位槽5与第二定位槽11，第一定位槽5与第二定 位槽11内设有窗口 6，窗口 6与壳体4相焊接固定，从而在窗口 4间形成安装腔体12 ；安装 腔体12内设置封接支撑环13，封接支撑环13包括芯片焊接区1、外壳钎焊区2及应力释放 区3，外壳钎焊区1与安装台阶8相焊接固定。芯片焊接区1上焊接固定有红外MEMS芯片 7，安装腔体12内通过密封管9抽成真空；当环境温度变化时，红外MEMS芯片7与芯片焊接 区1产生的应力，能够通过应力释放区3来释放因环境温度变化积聚在红外MEMS芯片7上 的应力，使红外MEMS芯片7不产生形变，提高了红外MEMS芯片7的热疲劳性、真空度及使 用寿命，增加了红外MEMS芯片7的可靠性，安装使用方便，封装体积小，封装成本低。
权利要求
一种不匹配封接应力释放结构，其特征是包括封接支撑环(13)，所述封接支撑环(13)包括位于内圈的芯片焊接区(1)及位于所述芯片焊接区(1)外圈的外壳钎焊区(2)，所述外壳钎焊区(2)与芯片焊接区(1)间通过应力释放区(3)相连。
2.根据权利要求1所述的一种不匹配封接应力释放结构，其特征是所述应力释放区 (3)由多个均勻对称分布在外壳钎焊区(2)与芯片焊接区(1)间的应力释放块组成，所述应 力释放块与外壳钎焊区(2)及芯片焊接区(1) 一体成型。
3.根据权利要求2所述的一种不匹配封接应力释放结构，其特征是所述应力释放块 呈Z形。
4.根据权利要求1所述的一种不匹配封接应力释放结构，其特征是所述封接支撑环 (13)为方形或圆形。
5.根据权利要求1所述的一种不匹配封接应力释放结构，其特征是所述芯片焊接区(1)上设有固定连接的红外MEMS芯片(7)，芯片焊接区(1)与红外MEMS芯片(7)的形状相 匹配；芯片焊接区(1)的中心区设有通孔(14)。
6.根据权利要求5所述的一种不匹配封接应力释放结构，其特征是所述红外MEMS芯 片(7)与芯片焊接区(1)相焊接固定。
7.根据权利要求1所述的一种不匹配封接应力释放结构，其特征是所述封接支撑环 (13)位于壳体(4)内，所述壳体(4)的两端分别凹设有第一定位槽(5)及第二定位槽(11)， 所述第一定位槽(5)与第二定位槽(11)内均设有窗口(6)，所述窗口(6)间形成安装腔体 (12);窗口(6)与壳体(4)相密封固定；壳体(4)上设有密封管(9)，所述密封管(9)与安装 腔体(12)相连通；所述安装腔体(12)内设有安装台阶(8)，封接支撑环(13)的外壳钎焊区(2)焊接固定于安装台阶(8)上。
8.根据权利要求7所述的一种不匹配封接应力释放结构，其特征是所述窗口(6)与壳 体(4)相焊接固定。
9.根据权利要求7或8所述的一种不匹配封接应力释放结构，其特征是所述窗口(6) 的材料包括玻璃。
10.根据权利要求7所述的一种不匹配封接应力释放结构，其特征是所述密封管(9) 的轴线与壳体(4)的轴线相垂直；密封管(9)的一端嵌置在壳体(4)内，并通过位于壳体(4) 上的连接口( 10)与安装腔体(12)相连通。
全文摘要
本发明涉及一种不匹配封接应力释放结构，其包括封接支撑环，封接支撑环包括位于内圈的芯片焊接区及位于所述芯片焊接区外圈的外壳钎焊区，外壳钎焊区与芯片焊接区间通过应力释放区相连。本发明封接支撑环包括芯片焊接区、外壳钎焊区及应力释放区，外壳钎焊区与安装台阶相焊接固定；芯片焊接区用于安装固定红外MEMS芯片，红外MEMS芯片位于真空环境中；当环境温度变化时，红外MEMS芯片与芯片焊接区产生的应力，能够通过应力释放区来释放因环境温度变化积聚在红外MEMS芯片上的应力，使红外MEMS芯片不产生形变，提高了红外MEMS芯片的热疲劳性、真空度及使用寿命，增加了红外MEMS芯片的可靠性，安装使用方便，封装体积小，封装成本低。
文档编号B81B7/00GK101920926SQ20101029828
公开日2010年12月22日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者丁荣峥, 唐桃扣, 张顺亮 申请人:无锡中微高科电子有限公司