[发明专利]一种芯片封装方法及其封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体封装技术，尤其涉及一种芯片真空封装技术。

背景技术

红外成像技术越来越广泛地应用于工业传感、图象监测、汽车工业、消防搜救、甚至军事上的导航与夜视等领域。红外焦平面探测器制作技术是热成像实现技术的核心，而红外焦平面阵列探测器芯片密封封装技术是实现红外探测器成像的关键环节，红外焦平面阵列探测器芯片需要在真空下的密封环境中工作，否则无法发挥其测辐射热计的成像功能。

一般而言，红外焦平面阵列探测器高真空封装技术采用金属壳体作为密封腔，其典型结构如图1和图2所示，壳体2为一个开口的长方体腔体，其侧壁上制作了陶瓷结构件3，陶瓷结构件3与壳体2之间经过金属陶瓷共烧工艺进行了密封焊接，陶瓷结构件3上制作了金属焊盘31，金属焊盘31与壳体2侧壁外附着在陶瓷结构件3上的金属引线32是电连通的，这样，红外焦平面探测器芯片1经过金丝4与外部形成电连通，实现信号通信与控制，红外焦平面探测器芯片1贴装在热电制冷器（TEC）5上，热电制冷器（TEC）5贴装在壳体2底板上，与外部形成热通路，光学窗口6与壳体2之间密封焊接，这样，红外焦平面探测器芯片1就被密封在一个密闭环境中，外部光学信号通过光学窗口6入射到红外焦平面探测器芯片1，光学窗口6与壳体2形成的密封腔体需要保持高真空状态，在产品使用过程中，为了保证高真空长期寿命，在腔体内安装吸气剂7来吸附腔体内壁以及内部元件释放出来的气体，红外焦平面探测器芯片1的中央区域一般是敏感象元阵列，每个敏感象元一般是各种形式的微桥结构，非常脆弱，红外焦平面探测器芯片1安装在热电制冷器5上并最终固定在壳体2底板上，这种结构是一种刚性结构，现有红外焦平面探测器封装都是刚性结构，这就导致附着在红外焦平面探测器芯片上的微桥式敏感象元阵列难以承受强烈的机械冲击，尤其是在一些军事武器应用上，更是如此，一旦受到强烈机械冲击，会导致红外焦平面探测器芯片上的微桥式敏感象元阵列永久性损坏，使探测器失效，另外，现有封装结构中，采用的吸气剂7是需要通电激活的吸气剂，体积大，不方便安装，占用了宝贵的封装腔体空间，使封装整体结构较大，成本高昂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗强烈机械冲击能力强、体积小的红外焦平面阵列探测器等类似器件芯片的真空封装方法和芯片封装结构。

另外，本发明的另一个目的是提供一种抗强烈机械冲击能力强、维持高真空、体积小的红外焦平面阵列探测器等类似器件芯片封装结构。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种芯片封装方法，包括以下步骤：

步骤一：将缓冲基板、芯片与封装壳体连接为一体；

步骤二：将一个光学窗口与步骤一制成的结构密封连接成一个封闭腔体。

进一步，所述步骤一具体为：

a,在芯片的两侧制备金属焊盘；

b,制备一个缓冲基板，所述缓冲基板的两侧分别连接一缓冲结构，每个缓冲结构都与一脚边相连，缓冲基板下表面设有薄膜吸气剂;

c,制备一个封装壳体，使封装壳体为顶部开口的长方形腔体，在封装壳体开口处内侧四周制作台阶型焊接区域，在台阶型焊接区域的两侧内壁处分别制作一个台阶，台阶型焊接区域的另外两侧内壁处分别安装焊盘，并且使焊盘的高度高于所述台阶的高度，将位于封装壳体外部的金属针脚与金属焊盘电连通；

d,将芯片安装固定在缓冲基板上表面；

e,将分别位于缓冲基板两侧的两个脚边分别连接在所述两侧内壁处的两个台阶上,缓冲基板与封装壳体内壁之间有间隙；

f,将芯片上的金属焊盘与封装壳体上的焊盘电连通。

进一步，所述步骤b中缓冲结构为截面为Ω形的结构，或者缓冲结构为具有变形缓冲能力的平板。

进一步，所述步骤d中通过低放气率的粘胶剂或者合金焊料将芯片安装固定在缓冲基板上表面的中央位置。

进一步，所述步骤e中脚边通过低放气率的胶粘接在所述台阶上，或者通过合金焊料焊接在所述台阶上。

进一步，所述步骤f中通过金丝将芯片上的金属焊盘与所述封装壳体上的焊盘连接起来。

进一步，所述步骤c中还包括，在所述封装壳体内部底板上安装两个金属台，金属台与金属针脚电连通，通电激活吸气剂的两端分别与金属台连接。

进一步，所述步骤二具体为：

g,制备一个光学窗口；

h,将光学窗口与封装壳体的台阶型焊接区域密封连接。