[發明專利]用于加熱激活微小型自加熱吸氣劑的熱子結構及制作方法

有效

• 申請號: 201610411291.2
• 申請日: 2016-06-14
• 公開（公告）號: CN105858587B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 趙照
• 申請（專利權）人: 合肥芯福傳感器技術有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及MEMS傳感器真空封裝技術領域，具體涉及一種用于加熱激活微小型自加熱吸氣劑的熱子結構及制作方法。

背景技術

紅外熱成像、Thz等MEMS結構的傳感器需要高真空、恒溫、體積小的封裝形態。傳統金屬管殼封裝和陶瓷管殼封裝工藝實現對特殊傳感器芯片的封裝，為達到高真空、恒溫、長壽命的特殊工作環境條件和封裝要求通常采用在封裝管殼內安裝吸氣劑維持傳感器芯片正常工作所需的真空度，從而提高傳感器的壽命。吸氣劑在使用時，需要加熱至一定的溫度才能激活材料的吸氣特性，之后真空封裝后才能起到長期維持器件內真空度。吸氣劑因為需要激活才能使用，而激活的方法與其自身結構有直接的關聯。同時激活的條件如果有差異，即使是相同規格的吸氣劑，吸氣劑的吸氣性能也會有差異。吸氣劑從結構上也因此分為自身加熱型（熱子型）和非自身加熱型（壓制型）。自身加熱型（熱子型）是在吸氣材料內置加熱絲，通過給加熱絲通電產生發熱后實現對金屬絲外敷的吸氣材料加熱激活；非自身加熱型（壓制型）是通過感應加熱或烘烤加熱方式激活吸氣材料特性。

目前自身加熱型吸氣劑所使用的熱子通常是金屬鉬絲或者鎳絲等高溫金屬材料作為加熱電阻絲，并制作成一定的形狀如螺旋形，S形等，實現在有限的吸氣劑材料內部空間能夠有更長的金屬絲長度，以獲得較大的金屬絲電阻；同時，金屬絲表面要做絕緣處理，以防止金屬絲與吸氣材料短路。自身加熱型吸氣劑在激活過程中，因為是通過金屬絲熱子通電發熱對吸氣材料加熱激活，因此金屬絲熱子的電阻的差異，會影響加熱功率的差異，也會導致吸氣劑激活效果上有明顯的差異。

目前自身加熱型吸氣劑的最大問題是，用于上述真空封裝所用的體積較小的微小型自身加熱型吸氣劑，本身的器件尺寸長度一般不超過10mm，長寬或者截面直徑只有幾毫米，因此作為加熱子的金屬絲的電阻不可能加工得很大，通常只有幾十毫歐姆到上百毫歐姆；如果要滿足金屬絲熱子通電加熱達到吸氣材料理想的激活溫度所需功率，激活時所需的電流都比較大(3A-7A)。如此大的電流給激活所用的通電電路設計提出了較高的設計要求，特別是在通電電極接觸點要特別控制好降低接觸電阻。如果接觸不良，造成接觸電阻過大甚至比金屬絲熱子的電阻還大，則有可能造成電極接觸點因為過熱而融化或熔斷。同時，接觸電極的電阻還會有幾毫歐姆或者十幾豪歐姆的偏差，對整個金屬絲熱子的激活整體電阻偏差就是百分之幾十，在金屬絲熱子通電激活時，同樣的加熱電流，因電阻偏差，其加熱功率的偏差可能是就是成倍的偏差。同理，作為加熱電阻的金屬絲其本身的電阻差異，因為整體電阻非常小只有幾十豪歐姆到幾百豪歐姆，因此幾豪歐姆到十幾豪歐姆的阻值偏差就可能產生發熱功率較大的偏差，這類電阻偏差的存在嚴重影響吸氣劑激活狀態的穩定性和一致性，最終影響真空封裝器件的生產良品率，其質量的穩定性和一致性也受到影響。

另一個問題是金屬絲的絕緣處理，通常處理工藝是對直絲形金屬絲熱子表面簡單做氧化絕緣處理，而對于為了加大電阻而制作成螺旋形、S形等異形的金屬絲外表面，通常需要做電泳氧化鋁絕緣處理，這種加工工藝復雜，良率低，成本較高，甚至超過了吸氣劑材料本身的成本。在實際使用過程中，也經常會出現由于金屬絲表面絕緣層破裂，導致金屬絲與吸氣材料短路，造成吸氣劑直接失效作廢也經常發生。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種用于加熱激活微小型自加熱吸氣劑的熱子結構及制作方法，通過采用陶瓷印刷金屬漿料的工藝，準確的控制金屬漿料層的厚度、長度、寬度，從而實現精確的控制金屬漿料層的電阻，保障了不同器件電阻值有非常好的一致性，同時在夠量的陶瓷體的包裹下，金屬漿料層不會與吸氣材料發生短路，另外陶瓷體散熱傳導的表面積更大，可以快速地均勻地將熱量傳遞到吸氣材料上，為吸氣材料激活創造良好的加熱條件，確保激活的效率和激活效果達到最佳。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

用于加熱激活微小型自加熱吸氣劑的熱子結構，其特征在于：所述熱子結構包括陶瓷體、金屬漿料、金屬鍍層和金屬引線，陶瓷體內部分為多層，每層包裹金屬漿料，每層金屬漿料上下連通，陶瓷體兩個端面預留有金屬漿料露出，通過化學鍍或者電鍍方式在所述陶瓷體兩個端面形成金屬鍍層，金屬鍍層的兩個端面焊接加熱電極的金屬引線。

優選地，所述金屬漿料選用鎢或鉬。

優選地，所述陶瓷體內部采用多層三明治結構包裹金屬漿料層。

一種用于加熱激活微小型自加熱吸氣劑的熱子結構的制作方法，其特征在于，包括以下步驟: