[发明专利]用于加热激活微小型自加热吸气剂的热子结构及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS传感器真空封装技术领域，具体涉及一种用于加热激活微小型自加热吸气剂的热子结构及制作方法。

背景技术

红外热成像、Thz等MEMS结构的传感器需要高真空、恒温、体积小的封装形态。传统金属管壳封装和陶瓷管壳封装工艺实现对特殊传感器芯片的封装，为达到高真空、恒温、长寿命的特殊工作环境条件和封装要求通常采用在封装管壳内安装吸气剂维持传感器芯片正常工作所需的真空度，从而提高传感器的寿命。吸气剂在使用时，需要加热至一定的温度才能激活材料的吸气特性，之后真空封装后才能起到长期维持器件内真空度。吸气剂因为需要激活才能使用，而激活的方法与其自身结构有直接的关联。同时激活的条件如果有差异，即使是相同规格的吸气剂，吸气剂的吸气性能也会有差异。吸气剂从结构上也因此分为自身加热型（热子型）和非自身加热型（压制型）。自身加热型（热子型）是在吸气材料内置加热丝，通过给加热丝通电产生发热后实现对金属丝外敷的吸气材料加热激活；非自身加热型（压制型）是通过感应加热或烘烤加热方式激活吸气材料特性。

目前自身加热型吸气剂所使用的热子通常是金属钼丝或者镍丝等高温金属材料作为加热电阻丝，并制作成一定的形状如螺旋形，S形等，实现在有限的吸气剂材料内部空间能够有更长的金属丝长度，以获得较大的金属丝电阻；同时，金属丝表面要做绝缘处理，以防止金属丝与吸气材料短路。自身加热型吸气剂在激活过程中，因为是通过金属丝热子通电发热对吸气材料加热激活，因此金属丝热子的电阻的差异，会影响加热功率的差异，也会导致吸气剂激活效果上有明显的差异。

目前自身加热型吸气剂的最大问题是，用于上述真空封装所用的体积较小的微小型自身加热型吸气剂，本身的器件尺寸长度一般不超过10mm，长宽或者截面直径只有几毫米，因此作为加热子的金属丝的电阻不可能加工得很大，通常只有几十毫欧姆到上百毫欧姆；如果要满足金属丝热子通电加热达到吸气材料理想的激活温度所需功率，激活时所需的电流都比较大(3A-7A)。如此大的电流给激活所用的通电电路设计提出了较高的设计要求，特别是在通电电极接触点要特别控制好降低接触电阻。如果接触不良，造成接触电阻过大甚至比金属丝热子的电阻还大，则有可能造成电极接触点因为过热而融化或熔断。同时，接触电极的电阻还会有几毫欧姆或者十几豪欧姆的偏差，对整个金属丝热子的激活整体电阻偏差就是百分之几十，在金属丝热子通电激活时，同样的加热电流，因电阻偏差，其加热功率的偏差可能是就是成倍的偏差。同理，作为加热电阻的金属丝其本身的电阻差异，因为整体电阻非常小只有几十豪欧姆到几百豪欧姆，因此几豪欧姆到十几豪欧姆的阻值偏差就可能产生发热功率较大的偏差，这类电阻偏差的存在严重影响吸气剂激活状态的稳定性和一致性，最终影响真空封装器件的生产良品率，其质量的稳定性和一致性也受到影响。

另一个问题是金属丝的绝缘处理，通常处理工艺是对直丝形金属丝热子表面简单做氧化绝缘处理，而对于为了加大电阻而制作成螺旋形、S形等异形的金属丝外表面，通常需要做电泳氧化铝绝缘处理，这种加工工艺复杂，良率低，成本较高，甚至超过了吸气剂材料本身的成本。在实际使用过程中，也经常会出现由于金属丝表面绝缘层破裂，导致金属丝与吸气材料短路，造成吸气剂直接失效作废也经常发生。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于加热激活微小型自加热吸气剂的热子结构及制作方法，通过采用陶瓷印刷金属浆料的工艺，准确的控制金属浆料层的厚度、长度、宽度，从而实现精确的控制金属浆料层的电阻，保障了不同器件电阻值有非常好的一致性，同时在够量的陶瓷体的包裹下，金属浆料层不会与吸气材料发生短路，另外陶瓷体散热传导的表面积更大，可以快速地均匀地将热量传递到吸气材料上，为吸气材料激活创造良好的加热条件，确保激活的效率和激活效果达到最佳。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

用于加热激活微小型自加热吸气剂的热子结构，其特征在于：所述热子结构包括陶瓷体、金属浆料、金属镀层和金属引线，陶瓷体内部分为多层，每层包裹金属浆料，每层金属浆料上下连通，陶瓷体两个端面预留有金属浆料露出，通过化学镀或者电镀方式在所述陶瓷体两个端面形成金属镀层，金属镀层的两个端面焊接加热电极的金属引线。

优选地，所述金属浆料选用钨或钼。

优选地，所述陶瓷体内部采用多层三明治结构包裹金属浆料层。

一种用于加热激活微小型自加热吸气剂的热子结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: