红外热成像光机模组封装结构的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种红外热成像光机模组封装结构。

背景技术：

随着红外热成像技术的发展，红外热成像技术应用的场景越来越多，包括手持及便携等小型设备。探测器、光机模组小型化、低成本成为亟待解决的问题，其中又以模组的小型化、低成本更难解决。

目前红外热成像模组中的光机结构如图1所示，需要在探测器102前面安装镜头101，导致整个光机模组的尺寸较大，镜头的固定工艺会带来成本的增加。

如何减小光机模组的尺寸是目前亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种红外热成像光机模组封装结构，包括：底座；盖帽，所述盖帽顶部具有一开口，所述开口上方覆盖有镜片，所述盖帽、镜片与底座形成真空腔体；红外探测器芯片，位于所述真空腔体内贴合于底座的表面；吸气剂层，位于所述真空腔体内，两端分别焊接于所述底座表面。

可选的，所述镜片包括通光区域和位于所述镜片边缘、通光区域外围的焊接区域，所述焊接区域为一平面。

可选的，所述通光区域两面镀有光学膜。

可选的，所述焊接区域及镜片侧壁具有金属化表层。

可选的，所述金属化表层的材料为Au，厚度大于等于0.4μm。

可选的，所述盖帽与底座之间通过第一焊料层焊接；所述镜片与所述盖帽之间通过第二焊料层焊接。

可选的，所述底座表面具有键合焊盘，所述红外探测器芯片的焊盘与所述键合焊盘电学连接。

可选的，所述底座表面具有金属凸块，所述吸气剂层两端焊接于所述金属凸块上。

可选的，所述底座底部焊有金属插针，所述金属插针与键合焊盘、金属凸块一一对应电学连接。

可选的，所述底座材料为陶瓷；所述底座的焊接区域表面镀金；所述盖帽材料为可伐合金且表面镀金。

本实用新型的红外热成像光机模组封装结构中，将镜片与探测器做了高度集成，该结构作为光机模组，无需再进行镜头结构的设计加工以及安装，精简了光机模组结构组成以及装配调试流程。通过激活的吸气剂保证了腔体内部真空度的维持。本实用新型精简了光机模组的元器件，降低了成本，显著缩小了光机模组的尺寸。

附图说明

图1为现有红外热成像模组中的光机结构示意图；

图2和图3为本实用新型一种红外热成像光机模组封装结构的结构示意图；

图4为本实用新型的一个具体实施方式的镜片的底部、剖面以及顶部示意图；

图5至图7为本实用新型的一个具体实施方式的镜片的红外热成像光机模组封装结构形成过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的红外热成像光机模组封装结构的具体实施方式做详细说明。

请参考图2和图3，为本实用新型一种红外热成像光机模组封装结构的结构示意图。

所述红外热成像光机模组封装结构具体包括：底座201、盖帽210、镜片212、红外探测器芯片206和吸气剂层208。

所述底座201的材料为陶瓷，底座201的底部还可以焊接有金属插针205，作为电连接引脚。所述底座201表面的焊接区域204表面镀金，以便与盖帽210形成牢固的焊接，所述镀金厚度大于或等于0.8微米。

盖帽210材料为可伐合金，在本实用新型的其他具体实施方式中，所述盖帽210的材料还可以是其他金属材料，具有较高的强度以及与陶瓷底座相匹配的热膨胀系数，以保护所述真空封装结构内的器件。进一步，在本实用新型的其他具体实施方式中，所述盖帽210表面还镀有金层，用于提高盖帽210的可焊接性和耐腐蚀性能等，所述盖帽210表面的金层厚度大于或等于0.8微米，能起到较高的保护作用。所述盖帽210顶部具有一开口，作为光学窗口。

所述镜片202覆盖所述盖帽210顶部的开口，所述盖帽210、镜片202与底座201形成真空腔体。

请参考图4，为本实用新型的一个具体实施方式的镜片的底部、剖面以及顶部示意图。所述镜片202包括焊接区域2022和通光区域2021。

所述镜片202的基材301为透射所需波段光谱常用的基材，根据光学设计要求进行加工成型。所述通光区域2021表面具有一定的弧度，根据所述镜片202与所述红外探测器芯片206之间的距离，决定所述通光区域2021的焦距大小，从而设定所述通光区域2021的表面弧度。所述焊接区域2022位于所述镜片202边缘、通光区域2021外围，所述焊接区域2022表面水平，以便于焊接于所述盖帽201表面。

所述通光区域2021两面镀有光学膜，所述光学膜可以为光学增透膜或滤光膜等。所述焊接区域2022及镜片202的侧壁具有金属化表层302，所述金属化表层302焊接于所述盖帽210表面。在一个具体实施方式中，所述金属化表层302的材料为Au，厚度不小于0.4μm，以便与盖帽210形成牢固的焊接

继续参考图2和图3，所述吸气剂层208位于所述真空腔体内，该具体实施方式中，所述吸气剂层208为带状，长条形，两端分别焊接于底座201表面，适于通过通电或者直接加热方式进行激活。所述吸气剂层208的吸气材料可以为非蒸散型吸气剂材料，例如Zr-Al合金、Zr-V-Fe合金、Zr-Co-Re合金等。在该具体实施方式中，所述底座201表面焊接有两个金属凸块202，所述吸气剂层208的两端分别焊接在所述金属凸块202上，固定在底座201表面。

所述红外探测器芯片206，位于所述真空腔体内，贴合于底座201的表面。具体的，所述红外探测器芯片206与底座201表面通过银浆贴片粘接，所述底座201表面还具有键合焊盘203，所述红外探测器芯片206的焊盘207与所述键合焊盘203电学连接，具体的可以使通过金丝213将所述焊盘207与所述键合焊盘203电学连接。所述红外探测器芯片206与底座201完全贴合，芯片基材温度均匀性良好，有效保证了探测器性能。

在本实用新型的具体实施方式中，所述盖帽210与底座201之间通过第一焊料层209焊接；所述镜片212与所述盖帽210之间通过第二焊料层211焊接。所述第一焊料层209和第二焊料层211均为预成型焊料，与焊接区域形状一致，在该具体实施方式中，所述第一焊料层209和第二焊料层211的材料为Au80Sn20，在本实用新型的其他具体实施方式中，所述第一焊料层209和第二焊料层211的材料还可以是其他焊锡材料。

该具体实施方式中，所述底座201底部的金属插针205与底座201表面的键合焊盘203、金属凸块202之间一一对应电学连通，但彼此绝缘。

上述红外热成像光机模组封装结构中，将镜片与探测器做了高度集成，该结构作为光机模组，无需再进行镜头结构的设计加工以及安装，精简了光机模组结构组成以及装配调试流程。通过激活的吸气剂保证了腔体内部真空度的维持。本实用新型精简了光机模组的元器件，降低了成本，显著缩小了光机模组的尺寸。

本实用新型的具体实施方式，还提供一种上述红外热成像光机模组封装结构的封装方法。

所述真空封装方法包括：

提供一底座201，将带状吸气剂层208与底座201上的金属凸块202之间采用激光点焊或者电阻焊方式焊接；将所述红外探测器芯片206与底座201通过银浆贴片粘接；所述底座201表面具有键合焊盘203，采用金丝213通过键合工艺将所述红外探测器芯片206的焊盘207与底座201上的键合焊盘203之间形成电学连接(请参考图2)。

请参考图5，在第一治具401中从下向上依次放入镜片212、第二焊料层211、盖帽210和第一焊料层209。

请参考图6，在第二治具402中放入贴装有吸气剂层和红外探测器芯片的底座201；将第一治具401、第二治具402分别放入真空回流炉503内的第一承载板501和第二承载板502中，第二治具402倒置使得芯片向下朝向第一治具401，第一治具401、第二治具402在回流炉503内处于分离状态；所述真空回流炉503具有分区加热控温功能；真空回流炉503抽真空，并对第一治具401、第二治具402加热，其中第一治具401温度须低于焊料熔点；继续加热第二治具402，直至温度略高于吸气剂激活温度，保持一定时间。

请参考图7，第一治具401升温，第二治具402降温，当二者温度略高于焊料熔点，通过真空回流炉503内的运动机构实现第一治具401、第二治具402的贴近，直至陶瓷底座与第一焊料层贴合，保持一定时间。

关闭加热，第一治具401、第二治具402温度冷却至低于焊料熔化温度，关闭真空阀门，炉腔体内充入干燥氮气冷却至室温范围。

结构内部若要获得更长的真空保持状态，可封装后器件内吸气剂对应的两个金属插针通直流电，对吸气剂进行再次激活。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。