专利名称：红外线元件气密室封装基台与架构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数组感测元件的封装架构与基台，特别是关于一种红外线元件气密室封装基台与架构。
目前的封装架构，例如自动插入型(Automatic Insertion Dip，A.I.D)、平脚封装型(flat pack)、固体侧壁(solid sidewall)，或混合晶体管外框型(Hybrid Transistor Outline，TO)等等。举例来说，
图1A为已知封装架构的部分分解示意图，包含基台110(housing)、硬玻璃密封料112(hard glass perform)、接脚114(pin)，与一上盖116(cover)。造成昂贵封装成本的原因之一在于，基台110使用高单价的科瓦(Kovar)合金材料。另一原因，则是封装的密封制程与其昂贵的密封机台。
参照图1B，为已知封装架构的部分剖面示意图。基台110的底座118(base)具有若干穿孔(via)可容纳接脚114，以气密封合(hermeticseal)的方式，将硬玻璃密封料112高温融化后，封合接脚114与底座118，底座118需有一定的厚度，以维持最小的漏程长度”t”(leakagelength)。另一方面，基台110与上盖116的接合方式，可在接合面上先镀一层焊料120，例如Sn-Au、In-Ag等，再利用阻焊(resistancewelding)、焊料焊接(solder welding)、缝焊(seam welding)等方法封合。而为了避免在接合面上过度氧化，因此要在有惰性气体或真空环境下封合，需要昂贵的设备与机台。
发明内容
鉴于上述，为降低传统红外线元件的封装材料成本，本发明的目的之一，在于提供一种底座，用以做为红外线元件的一基台(housing)的一部份。利用不均一的厚度，兼顾维持有效的漏程长度与减少底座材料的消耗。
其次，为减少传统红外线元件的封装制程成本，本发明的另一目的，在于提供一种红外线元件气密室封装架构，可在一般真空环境下，利用夹箍包围KF法兰形式的接合区域，使密封处产生形变达到气密封合，不需昂贵的惰性气体真空环境气密封合机台。
为达到以上所述的目的，本发明提供一种红外线元件气密室封装架构，包含一基台、上盖(cover)位于基台上，与一密封部分。基台包含一底座，其具有一第一厚度的一第一区域及一第二区域与第一区域相邻，第二区域包含若干穿孔用以容纳接脚与密封焊料，其中第二区域的一第二厚度大于第一厚度。密封部分位于基台与上盖之间，其中当施加一外力于密封部分而产生一形变时，可达到气密封合的效果。
具体实施例配合所示附图，详细说明本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
图1B为已知封装架构的部分剖面示意图。
图2A根据本发明的一红外线元件气密室封装架构的基台的剖面示意图。
图2B则为图2A的一正视示意图。
图3A为根据本发明的一红外线元件气密室封装架构的剖面示意图。
图3B则为夹箍的正视示意图。
图中符号说明10 基台14 接脚16 上盖18 底座20 第一区域22 第二区域24 穿孔26 密封焊料30 密封部分31 环型凹槽32 夹箍(clamp)34 螺丝110 基台112 硬玻璃密封料114 接脚116 上盖118 底座其次，本发明用示意图详细描述如下，在详述本发明实施例时，表示红外线元件的封装架构的剖面图与正视图会不依一般比例作局部放大以利说明，然不应以此作为有限定的认知。此外，在实际的制作中，应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
根据上述，本发明提供一种红外线元件气密室封装架构，用于一真空环境中，其包含一基台、一上盖、一密封部分，与一夹箍。基台包含一底座，其具有一第一厚度的一第一区域及一第二区域与第一区域相邻，第二区域包含若干穿孔用以容纳接脚与密封焊料，其中第二区域的一第二厚度大于第一厚度。上盖位于基台上，并与基台配合以组成一KF法兰形式的接合区域。密封部分则位于基台与上盖之间。夹箍包围KF法兰形式的接合区域，用以使密封部分产生一形变以达到气密封合的效果。
图2A为本发明的一红外线元件气密室封装架构的基台的剖面示意图。基台10具有一底座18，底座18可分为第一区域20与第二区域22。第一区域20具有一厚度”t1”，用以放置如芯片的元件。第二区域22与第一区域20相邻，第二区域22包含若干穿孔24用以容纳接脚与密封焊料。图2B则为图2A的一俯视示意图，第一区域20于底座18中，如一下凹的凹槽部分，第二区域22则如凸出的平台部分，可以了解的是，第一区域20的几何形状不限于图上所示，而在加工方便性与成本考量的下，第一区域20也可以延伸至穿孔24周围之间，不限于图上所示。
本发明的特征之一在于第二区域22的厚度”t2”大于第一区域20的厚度”t1”，在穿孔周围的底座厚度，维持漏程长度所需的最小厚度，也就是”t2”即可。而底座18其它没有设置接脚的部分，也就是第一区域20，只要支持所需的机械强度的最小厚度即可，而此一厚度，也就是”t1”，可小于漏程长度。根据上述，本发明利用不均一厚度的方式，以科瓦(Kovar)合金为材料的基台10，其底座18的第一区域20的厚度”t1”较一般的底座的厚度小，可节省合金材料的用量，进而减少红外线元件的材料成本。
图3A为根据本发明的一红外线元件气密室封装架构的剖面示意图。除了基台10、接脚14、密封焊料26外，尚包含一上盖16、密封部分30与夹箍(clamp)32。在一较佳实施例中，本发明的特征之一，在于基台10与上盖16配合，以组成一KF法兰形式的接合区域，如图上虚线框围的部分，而密封部分30则位于KF法兰形式的接合区域内。本发明的另一特征，在于以夹箍32包围KF法兰形式的接合区域，利用夹箍32夹紧以施加外力于密封部分30时，密封部分30会产生形变，以达到气密封合的效果。
再者，密封部分30是可以产生形变的材料与架构所组成，例如以无氧铜金属材料制成的金属垫片，可以选择的，密封部分30也可以是以一高分子材料制成的O形环，与金属环套套接，或利用基台10上挖出一环型凹槽31以容纳与固定O形环亦可。而O形环的材料，可以是Viton、Zalak、Kalrez，或上述的组合的高分子材料。
图3B则为夹箍32的正视示意图。利用夹箍32圈住KF法兰形式的接合区域，将螺丝34锁紧，即可产生压合外力，使金属垫片或O形环产生形变，达到气密封合效果。根据上述，本发明的气密封合方法，不需考虑焊料氧化问题，因此不需在惰性气体环境中，可应用于一般真空环境的机台即可，如此减少了红外线元件气密封合的制程成本与设备成本。因此本发明利用KF法兰形式的接合区域，配合密封部分与夹箍，可达到降低成本的目的。
以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟习此项技艺的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的专利范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。
权利要求
1.一种红外线元件气密室封装基台，其特征在于，该基台包括一底基，该底座由一第一区域和第二区域构成该第一区域具有一第一厚度；及该第二区域与该第一区域相邻，该第二区域包含复数个穿孔(via)用以容纳接脚(pin)与密封焊料，其中该第二区域的一第二厚度大于该第一厚度。
2.如权利要求1所述的红外线元件气密室封装基台，其特征在于，该底座更包含以Kovar合金材料制成。
3.如权利要求1所述的红外线元件气密室封装基台，其特征在于，该底座的第二区域的第二厚度实质上等于一漏程长度(leakagepath)。
4.一种红外线元件气密室封装架构，其特征在于，包含一基台；一上盖(cover)，位于该基台上；及一密封部分，位于该基台与该上盖之间，其中当施加一外力于该密封部分而产生一形变时，可达到气密封合的效果。
5.如权利要求4所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该基台包含一第一区域，该第一区域具有一第一厚度；及一第二区域与该第一区域相邻，该第二区域包含复数个穿孔用以容纳接脚与密封焊料，其中该第二区域的一第二厚度大于该第一厚度。
6.如权利要求4所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该基台可以以Kovar合金材料制成。
7.如权利要求4所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该基台与该上盖配合以组成一KF法兰形式的接合区域，并且该密合部分位于该KF法兰形式的接合区域中。
8.如权利要求4所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，更包含一夹箍(clamp)包围该KF法兰形式的接合区域以提供该外力。
9.如权利要求4所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该密封部分包含一金属垫片。
10.如权利要求9所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该金属垫片可以以无氧铜金属材料制成。
11.如权利要求4所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该密封部分包含一O形环(O-ring)。
12.如权利要求11所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该O形环可以以一高分子材料制成。
13.如权利要求12所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该高分子材料选自以下所组成的族群之一VIton、Zalak、Kalrez，或上述的组合。
14.如权利要求11所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，更包含一金属环套接于该O形环中。
15.如权利要求11所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该基台上更包含一环形凹槽(slot)以容纳与固定该O形环。
16.一种红外线元件气密室封装架构，用于一真空环境中，其特征在于，该红外线元件气密室封装架构包含一基台；一上盖，位于该基台上，并与该基台配合以组成一KF法兰形式的接合区域；一密封部分，位于该基台与该上盖之间；及一夹箍，包围该KF法兰形式的接合区域，用以使该密封部分产生一形变以达到气密封合的效果。
17.如权利要求16所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该基台包含一第一区域，该第一区域具有一第一厚度；及一第二区域与该第一区域相邻，该第二区域包含复数个穿孔用以容纳接脚与密封焊料，其中该第二区域的一第二厚度大于该第一厚度。
18.如权利要求17所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该第二厚度实质上等于一漏程长度。
19.如权利要求16所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该密封部分位于该KF法兰形式的接合区域中。
20.如权利要求16所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该密封部分包含一金属垫片。
21.如权利要求20所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该金属垫片可以以无氧铜金属材料制成。
22.如权利要求16所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该密封部分包含一O形环(O-ring)。
23.如权利要求22所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该O形环可以以一高分子材料制成。
24.如权利要求23所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该高分子材料选自以下所组成的族群之一VIton、Zalak、Kalrez，或上述的组合。
25.如权利要求16所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，更包含一金属环套接于该O形环中。
26.如权利要求16所述的红外线元件气密室封装架构，其特征在于，该基台上更包含一环形凹槽(slot)以容纳与固定该O形环。
全文摘要
本发明提供一种红外线元件气密室封装架构，包含基台、上盖，与一密封部分。基台具有不均一厚度的底座，可减少材料成本。上盖位于基台，密封部分位于基台与上盖之间，当利用一夹箍(clamp)提供一外力于密封部分而产生一形变时，不需在惰性气体环境中，就可达到气密封合的效果，降低封装制程与设备成本。
文档编号H01L23/02GK1452239SQ03124200
公开日2003年10月29日 申请日期2003年5月6日 优先权日2003年5月6日
发明者李宗昇, 利鸿褆 申请人:财团法人工业技术研究院