红外线传感器高真空封装结构的制作方法

本实用新型有关一种红外线传感器，尤指一种无热电致冷器Thermoelectric Cooling，TEC)的三件式的红外线传感器高真空封装结构。

背景技术：

已知，目前用以感测热源辐射的红外线传感器的结构具有一金属基座，该金属基座具有一腔体，该腔体中固设有一热电致冷器(TEC)，于该热电致冷器的表面上固接有一红外线感测芯片，且于该腔体内固设有一吸气剂，在于该金属基座上方设有焊料片，以该焊料片将一玻璃层固接于金属基座上。红外线传感器在运用时，外部的热源辐射(红外线)通过玻璃层进入于腔体中，该热源辐射将被红外线感测芯片感测以输出清晰的图像。以吸气剂使该腔体保一真空度状态，并以该热电致冷器吸取红外线感测芯片工作时所产生的热源，使该红外线感测芯片能正常工作。

由于上述的红外线传感器的吸气剂与红外感测芯片在金属基座同一侧，吸气剂激活需要在高温环境下(>300度以上)，这导致红外感测芯片无法承受这样的高温，而失去感测温度的功效。吸气剂与红外线感测芯片位于同侧、金属基座需制作焊垫与吸气剂接着，致使金属基座制作成本较高。吸气剂与红外线感测芯片同侧设计、其激活方式需采电激方式，无法使用加热式激活，因电激方式所使用的机台构造费用造价较高。且在金属基座内固设有热电致冷器，使封装后模块体积无法以较微小化设计呈现使用体积较大。

技术实现要素：

因此，本实用新型的主要目的在于提供一个红外线传感器高真空封装结构，使红外线传感器体积缩小可朝微型化设计，使封装制程工艺减少，以降减少零件的产生及基座的污染，进而提高封装的泄漏率与使用年限，以及降低制作成本。

本实用新型的另一目的在于将吸气剂设计在远离红外感测芯片的另一侧，与红外线感测芯片隔离设计，封装过程利用机台的分层加热方式有效阻隔红外线感测芯片因受温度影响，并让吸气剂得以接受到激活温度，同时确保红外线感侧芯片功能完整同时又可达到一个真空度较高的完美封装。

为达上述的目的，本实用新型提供一种红外线传感器高真空封装结构，包括：

一基座，其上具有一腔体及多个导电部，该多个导电部一端延伸于该腔体内并形成焊点；

一红外线感测芯片，以固接于该腔体内，该红外线感测芯片上具有一红外线的晶圆，该晶圆电性连接到一电路板上，该电路板上具有多个导电接点；

多条金属导线，以电性连接于多个该焊点及该多个导电接点上；

一金属上盖，固接于该基座的腔体中，该金属上盖上具有一凸起部，该凸起部具有一窗口；

一光学透视窗，固接于该窗口中，该光学透视窗上具有一第一表面及一第二表面；

一吸气剂，设于该光学透视窗的第二表面上；

其中，该基座与该金属上盖固接后，使该吸气剂封接于该基体与该金属上盖所形成的腔体中。

其中，该基座的腔体内具有一凸垣部。

其中，还包括一焊料片，该焊料片设于该凸垣部上。

其中，该凸起部为中空状，其外侧延伸有一接合部，该接合部与该焊料片固接，该凸起部内侧延伸有一承载部，该承载部上接合该焊料片，以固接该光学透视窗。

其中，该第二表面上设有一光罩层。

其中，该光学透视窗能够使8μm-14μm的远红外线波长穿过的锗晶圆。

其中，该基座的材料为塑料或陶瓷，该基座的该多个导电部为有引脚的接脚，该多个导电部设于该基座二侧并形成相对应状态的双列式封装结构，或该多个接脚设于该基座的四边。

其中，该基座的材料为塑料或陶瓷，该基座为无引脚的基座，该多个个导电部设于该基座的四边。

其中，该吸气剂配置于该金属上盖的背面。

其中，该吸气剂配置于该金属上盖的凸起部内部。

附图说明

图1，为本实用新型的第一实施例的红外线传感器高真空封装结构的封装方法流程示意图；

图2，本实用新型的第一实施例的红外线传感器高真空封装结构的外观立体示意图；

图3，为图2的外观立体分解示意图；

图4a，为图2的光学透视窗的第二表面示意图；

图4b，为图2的另一光学透视窗的第二表面示意图；

图4c，为图2的再一光学透视窗的第二表面示意图；

图5，为图2的光学透视窗与金属上盖固接的背面示意图；

图6，为图2的另一光学透视窗与金属上盖固接的背面示意图；

图7，为图2的侧剖视示意图；

图8，为本实用新型的第二实施例的红外线传感器高真空封装结构的外观立体分解示意图。

图中：

S100- S142-步骤；

100、200-红外线传感器高真空封装结构；

110、210-基座；

112、212-腔体；

114、214-导电部；

116-凸垣部；

118、218-焊点；

120、220-红外线感测芯片；

122-晶圆；

124-电路板；

126-导电接点；

130、230-焊料片；

140、240-光学透视窗；

142-第一表面；

144-第二表面；

146-光罩层；

150、150a、150b、250-吸气剂；

160、260-金属上盖；

162-凸起部；

164-窗口；

166-接合部；

168-承载部；

170-金属导线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

请参阅图1，为本实用新型的第一实施例的红外线传感器高真空封装结构的封装方法流程示意图；且第一实施例的图2-图7与图8的封装技术相同，所特举第一实施例的图2-图7与图1作说明，如图所示：首先，如步骤S100，备有一基座110，该基座110具有一腔体112及多个导电部114，该多个导电部114一端延伸于该腔体112内并形成裸露状态的焊点118。于该基座110的腔体112具有一凸垣部116，该凸垣部116用以固接该光学透视窗140。在本图式中，该基座110为塑料或陶瓷材料，且该基座110的多个导电部114为有引脚的接脚，该导电部114设于该基座110二侧并形成相对应状态的双列式封装(Dual In-Line Package ，DIP)结构，或该多个接脚设于该基座110的四边以形成四列式封装结构，或者无引脚基座(leadless chip carrier)结构。

步骤S102，清洗处理，将基座110送入于机台中通过清水或化学药剂清洗，将基座110上所残留的不洁物清洗处理。

步骤S104，烘烤处理，将清洗过后的基座110送入烤箱中，以利用一适当温度进行烘烤，将基座110上所残留的水或化学药剂烘干。

步骤S106，固晶处理，将基座110内部的腔体112涂胶体，使该红外线感测芯片120黏着于该腔体112内部。该红外线感测芯片120以红外线的晶圆122电性黏贴到电路板124上，该电路板124上具有多个导电接点126。在本图式中，该胶体为绝缘胶或导电胶。

步骤S108，烘烤处理，在该基座110与该红外线感测芯片120固晶后，送入于烤箱烘烤，使该胶体干涸。

步骤S110，电浆处理，在基座110与红外线感测芯片120进行打线前，利用电浆清洗基座110的该多个焊点118及该红外线感测芯片120的该多个导电接点126清洗，以避免该多个焊点118及该多个导电接点126的氧化发生。

步骤S112，打线处理，利用机台将金属导线170电性连接于该基座110的该多个焊点118及该红外线感测芯片120的该多个导电接点126之间。

步骤S114，预焊处理，将预焊的焊料片130置于该基座110的凸垣部116上，以备在进回焊炉时，可以与光学透视窗140进行焊接。

步骤S116，检查处理，以人员检测步骤S114的焊料片130焊接稳固。

步骤S118，测试处理，在前述的焊料片130的步骤处理完成后，以输入信号给红外线感测芯片120，以测试该红外线感测芯片120的晶圆122是否有损坏。

步骤S120，备有一金属上盖160，并以机台清洗该金属上盖160，该金属上盖160上具有一中空状的凸起部162，该凸起部162具有一窗口164，该凸起部162的外侧延伸有一接合部166，另该凸起部162的内侧延伸有一承载部168。

步骤S122，烘烤处理，在金属上盖160清洗后，利用烤箱对该清洗后的上盖160进行烘烤，以清除该金属上盖160所残留的水或化学药剂。

步骤S124，电浆处理，将金属上盖160的承载部168进行电浆处理，以避免焊接处的氧化。

步骤S126，金属上盖160与光学透视窗140固接，先将焊料片130置于该金属上盖160的承载部168上，经过机台加热处理后，使该光学透视窗140固接于该金属上盖160的窗口164上。该光学透视窗140上具有一第一表面142及一第二表面144，于该第二表面144上设有一光罩层146，该光罩层146以遮蔽该光学透视窗140不必要的区域。在本图式中，该光学透视窗140为锗晶圆，可以让8μm-14μm的远红外线波长穿过。

步骤S128，检测作业，在该金属上盖160与该光学透视窗140固接后，将进行该金属上盖160与该光学透视窗140的接合处是否以有漏气现象。

步骤S130，吸气剂处理，通过黏着技术或涂布技术如印刷或溅镀的将吸气剂150设于该光学透视窗140的第二表面144上及该金属上盖160的背面。在本图式中，该吸气剂为柱状或片状。

步骤S132，清洁处理，将上有吸气剂150的金属上盖160及该光学透视窗140进行清洁处理。

步骤S134，进回焊炉，前述步骤所完成的金属上盖及基座110一起送入于该回焊炉中。

步骤S136，激活处理，利用机台加热方式对光学透视窗140上的吸气剂150进行加热，使该吸气剂150达到工作状态。

步骤S138，熔封作业，在吸气剂150激活后，利用该回焊炉将该基座110的焊料片130熔解焊接该光学透视窗140，使该腔体112形成高真空状态的红外线传感器100模块。

步骤S140，测漏处理，在基座110与该金属上盖160熔封后，将测试基座110与该金属上盖160的焊接处是否也完全接合，不会使腔体112产生漏气现象。

步骤S142，模块电测，在基座110与金属上盖160熔封形成模块后，以输入信号检测该红线外感测芯片120的成像信号是否正常。

借由上述的封装方法，使该吸气剂150与该红外线感测芯片120分层的加热处理，来完成一个无热电致冷器的三件式的红外线传感器高真空封装结构。

请参阅图2、图3及图4a，为本实用新型的第一实施例的红外线传感器高真空封装结构的外观立体及图2的外观立体分解及光学透视窗的第二表面示意图。如图所示：本实用新型依据上述的封装流程所完成的红外线传感器高真空封装结构100，包含有：一基座110、一红外线感测芯片120、一金属上盖160、一焊料片130、一光学透视窗140及一吸气剂150。其中，以该金属上盖160封接该光学透视窗140，该再将封接有光学透视窗140的金属上盖160与基座110封接，使该基座110内部形成高真空的腔体112来封装该红外线感测芯片120及该吸气剂150，使该红外线感测芯片120可以进行红外线影像读取。

该基座110上具有一腔体112及多个导电部114，该多个导电部114一端延伸于该腔体112内并形成裸露状态的焊点118。于该基座110的腔体112具有一凸垣部116，该凸垣部116用以固接该光学透视窗140。在本图式中，该基座110为塑料或陶瓷材料，且该基座110的该多个导电部114为有引脚的接脚，该导电部114设于该基座110二侧形成相对应状态的双列式封装(Dual In-Line Package ，DIP)结构。

该红外线感测芯片120，以红外线的晶圆(die)122电性黏贴到电路板(PCB)124上，该电路板124上具有多个导电接点(PAD)126，在该红外线感测芯片120固接于该基座110的腔体112后，将进行电浆(Plasma)处理，使该多个焊点118及该多个导电接点126不会氧化，在电浆处理后，将进行打线(Wire Bond)处理，以多条的金属导线(图中未示)电性连接于该多个焊点118及该多个导电接点126上，使该红外线感测芯片120与该基座110的该多个导电部114电性连接。

该金属上盖160，以固接于该腔体112的凸垣部116上，其上具有一中空状的凸起部162，该凸起部162具有一窗口164，该窗口164以固接该光学透视窗140，该凸起部162的外侧延伸有一接合部166，该接合部166与该凸垣部116固接，另该凸起部162的内侧延伸有一承载部168，该承载部168用以固接承载该光学透视窗140。

该光学透视窗140，以封接于该上盖160的承载部168上，其上具有一第一表面142及一第二表面144，于该第二表面144上设有一光罩层146，该光罩层146以遮蔽该光学透视窗140不必要的区域。在本图式中，该光学透视窗140为锗晶圆，可以让8μm-14μm的远红外线波长穿过。

该焊料片130，分别设于该凸垣部116及该承载部168上，在该基座110、金属上盖160(包含有光学透视窗140)进入于回焊炉进行熔封作业时，即可通过该焊料片130将该金属上盖160封接于该基座110上，使该腔体112形成一高真空状态。

该吸气剂(Getter)150，以黏着、焊接或涂布的方式如印刷或溅镀的设于该光学透视窗140的第二表面144上及该金属上盖160的凸起部162内部。在该吸气剂150无法发挥吸气功能时，将导致基座110内部腔体112的真空度不足，无法让红外影像呈现清晰的图像，且使用寿命也会相对减少。因此，在该基座110与该金属上盖160(包含光学透视窗140)封接前，先将吸气剂150激活，再将该基座110与该金属上盖160封装，使该腔体112内部具有极高的真空度，使接收的红外影像能够呈现更清晰的图像，以增加红外线传感器高真空封装结构100的使用寿命。在本图式中，该吸气剂150为柱状；利用加热方式将吸气剂150激活后，再将该基座110与该金属上盖160封装，使得该吸气剂150与该红外线感测芯片120分层处理制作，来完成一个较佳的真空封装技术。

请参阅图4b、图4c，为图1的另一光学透视窗的第二表面及再一光学透视窗的第二表面示意图。如图所示：本实施例将片状的吸气剂150、150a或150b以黏着或涂布的方式如印刷或溅镀设于该光学透视窗140的第二表面144，在该基座110与该金属上盖160封装前，同样地利用加热方式将吸气剂150、150a或150b激活后，再将该基座110与该金属上盖160封装，使得该吸气剂150、150a或150b与该红外线感测芯片120分层的加热处理制作，来完成一个较佳的高真空封装技术。

请参阅图5、图6，为图2的光学透视窗与金属上盖固接的背面及图2的另一光学透视窗与金属上盖固接的背面示意图。如图所示：本实施例与图4大致相同，所不同处在于该吸气剂150a或150b以涂布的方式如印刷或溅镀的设于该光学透视窗140的第二表面144上成形一特定的图案及该金属上盖160的背面，该特定的图案不会影响到外部的红外线光进入于该基座110的腔体112内部。在该吸气剂150、150a或150b涂布完成后，在该基座110与该金属上盖160封装前，同样地利用加热方式将吸气剂150、150a或150b激活后，再将该基座110与该金属上盖160封装，使得该吸气剂150、150a或150b与该红外线感测芯片120分层处理制作，来完成一个较佳的真空封装技术。

请参阅图7，为图2的侧剖视示意图。如图所示：在本实用新型的红外线传感器高真空封装结构100的基座110与该金属上盖160封装前，以固晶技术将该红外线感测芯片120固接于该基座110的腔体112中，通过打线技术将金属导线170电性连接于该多个焊点118及该多个导电接点126上，将光学透视窗140固接于该金属上盖160后，分别将该吸气剂150固接于该光学透视窗140的第二表面144及该金属上盖160上，同时将基座110与该金属上盖送入于回焊炉中后，并先行激活该吸气剂150达工作状态，再利用回焊炉使该焊料片130熔解将金属上盖160固接于该基座110上，在熔封作业后，使该红外线感测芯片120及该吸气剂150被封装在该基座110的腔体112中。

由于在基座110与该金属上盖160封装前，先将吸气剂150激活后，再进行基座110与金属上盖160的封装，使得该吸气剂150与该红外线感测芯片120分层处理制作，来完成一个较佳的真空封装技术。

在被激活后的吸气剂150可以将腔体112内部残留的气体吸收，使该腔体112形成高真空状态，在高真空佳的状态下让红外线感测芯片120接收的红外影像能呈现更清晰的图像，也可以增加红外线传感器100的使用寿命。

请参阅图8，为本实用新型的第二实施例的红外线传感器高真空封装结构的外观立体分解示意图。如图所示：在本实施例中的红外线传感器高真空封装结构200所揭露的一红外线感测芯片220、一金属上盖260、一焊料片230、一光学透视窗240及一吸气剂250结构与前述的图2至图7大致相同，所不同处在于本图式的基座210为无引脚的基座(leadless chip carrier)，该多个导电部214设于该基座210的四边，该多个导电部214一端延伸于该腔体212内形成裸露状态的焊点218。在红外线感测芯片220固接于该基座210的腔体212后，通过该打线(Wire Bond)处理，使该红外线感测芯片220与该基座210的该多个导电部214电性连接。

以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。