[发明专利]一种微芯片示踪器封装结构和封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温微型电路封装技术，尤其是涉及一种钻井用的微芯片示踪器的封装结构和封装方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，井下随钻测量仪逐步朝微型化、智能化和网络化的方向发展。这使得钻井过程中井筒工程参数实时测量、井下数据高速传输和地面数据快速处理等方面得到了进一步地提高。微芯片示踪器是一种微型化的井下随钻测量工具，主要用于测量钻井过程中井筒温度和压力等工程参数。与只能测量井筒顶点参数的MWD随钻测量仪不同，微芯片示踪器可以连续、重复地测量全井筒的工程参数。

微芯片示踪器通过在井筒流体通道内循环流动而采集温度和压力等工程数据。这种工作方式对仪器的小密度、小体积、抗高温、抗高压、抗腐蚀和抗振动等指标要求很高，而其封装方式是保证其能否在井下正常工作的关键技术之一。传统的集成电路芯片和元器件的封装主要有金属材料封装、陶瓷材料封装和复合材料封装三种方式。其中：金属材料封装是采用金属作为壳体，其热导率低、电阻率小和密度大；陶瓷材料封装是先将芯片的引脚嵌入陶瓷基板的凹槽，用玻璃密封固定，对玻璃进行高温烧结，玻璃熔融而达到密封的一种封装方式，虽然具有气密性好、散热快和可靠性高的优点，但是陶瓷密度较大和烧结温度很高；复合材料封装是先将芯片放入模具内，再把液态下的复合材料(例如环氧树脂)通过加温进行固化的一种封装方式，与其它封装方式相比，其具有不导电、质量轻、成本低、加工容易的特点，尤其适合于器件的小型化、轻量化和低成本化的封装。

微芯片示踪器是一个完整、独立的电路系统，尺寸较小(10～20mm)，却包含有集成电路芯片、电子元件、印刷电路板和电池等多个的元器件，所承受的温度不能太高(不能高于150℃)，否则系统功能会受损。传统的金属材料封装和陶瓷材料封装由于材料密度过大(7g/cm3)或者烧结温度过高(720℃)而不适合微芯片示踪器的封装。常用元件(LED、电容等)的复合材料封装方式虽然可以满足微芯片示踪器的小型化和轻量化的封装要求，但是耐温性能较低(100℃)和强度不高，因此也不能直接应用于微芯片示踪器的封装。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种微芯片示踪器封装结构和封装方法，使封装后的微芯片示踪器具有耐高温、耐高压、质量轻和体积小等性能。

一种微芯片示踪器封装结构，其特征在于，包括复合材料包覆体，所述复合材料包覆体的内部固定有传感器电路装置，所述传感器电路装置的感知元件裸露在所述复合材料包覆体的表面，以感知外部参数。

根据本发明的实施例，上述复合材料包覆体优选为球状。

根据本发明的实施例，上述复合材料可以为环氧树脂。

根据本发明的实施例，上述传感器电路装置包括：

传感器，设置在所述复合材料包覆体的上部；

数据电路板，设置在所述复合材料包覆体的中部，并与所述传感器电气连接；

高温电池，设置在所述复合材料包覆体的下部，并与所述传感器和数据电路板电气连接。

此外，本发明还提供一种微芯片示踪器封装方法，包括以下步骤：

S100，提供内部刷有脱模剂的模具；

S200，将传感器电路装置固定在模具内；

S300，向模具中注入液态的复合材料；

S400，将填满复合材料的模具加温固化；

S500，脱模成型。

根据本发明的实施例，上述模具可以由两个可闭合的半球形金属壳体组成。

根据本发明的实施例，上述复合材料可以为环氧树脂。

根据本发明的实施例，上述S400中，加温固化时最高温度不超过150℃。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

本发明采用基于环氧树脂等复合材料的封装工艺对微芯片示踪器进行封装，使其具有耐高温、耐高压、质量轻和体积小等特点，满足微芯片示踪器工作在钻井井筒高温高压环境下的要求。同时该种封装方式还可以应用于井下高温仪器内部电子线路的密封和固定，具有稳定性好和成本低的特点。随着井下纳米机器人和井下无线数据传输信息球在油田现场的逐步推广和应用，本发明成果将在这些领域发挥重要作用。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：