半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法

871 編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng) 來源：廣東中科半導(dǎo)體微納制造技術(shù)研究院中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所

2022-08-18 14:50:29

權(quán)利要求

1.半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

基板，所述基板包括底板以及圍設(shè)在所述底板周圍的側(cè)壁，所述側(cè)壁和所述底板圍成容納空間，所述底板的頂面和底面均設(shè)置有導(dǎo)電層；

支架，所述支架位于所述容納空間內(nèi)并安裝于所述底板的頂面的所述導(dǎo)電層上，所述支架為導(dǎo)電材料制件；

半導(dǎo)體元件，所述半導(dǎo)體元件安裝于所述支架上；

透光部件，所述透光部件蓋設(shè)于所述基板上，所述透光部件包括透光件以及圍設(shè)在所述透光件周圍的金屬連接件，所述金屬連接件的底面與所述側(cè)壁的頂面抵接；

連接部，所述連接部分別與所述側(cè)壁和所述金屬連接件連接，所述連接部位于所述透光件的徑向延長線上，用以封閉所述容納空間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述側(cè)壁包括相互連接的基體以及圍設(shè)在所述金屬連接件外圍的連接環(huán)，所述金屬連接件的底面與所述基體的頂面連接，所述連接部位于所述連接環(huán)的內(nèi)壁和所述金屬連接件的外壁之間，所述連接部的一側(cè)與所述連接環(huán)連接，所述連接部的另一側(cè)與所述金屬連接件連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述側(cè)壁為金屬制件，所述側(cè)壁的頂面與所述金屬連接件的底面連接，所述連接部由所述金屬連接件和所述側(cè)壁部分熔融形成。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述側(cè)壁的外側(cè)相對所述金屬連接件的外壁向外延伸，以使所述側(cè)壁的外邊緣與所述金屬連接件的外邊緣間隔設(shè)置，所述連接部圍設(shè)在所述金屬連接件的外側(cè)壁。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述側(cè)壁的頂面開設(shè)有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述側(cè)壁的周向延伸，所述金屬連接件開設(shè)有與所述第一凹槽連通的第二凹槽，所述連接部位于所述第一凹槽和所述第二凹槽內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任意一項所述的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接部的沿豎直方向的截面在水平方向的尺寸為50μm~500μm，所述截面在豎直方向的尺寸為0.1μm~500μm。

7.半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法包括以下步驟：

提供一基板，所述基板包括底板以及圍設(shè)在所述底板周圍的側(cè)壁，所述側(cè)壁和所述底板圍成容納空間；

提供一半導(dǎo)體元件，將所述半導(dǎo)體元件安裝于所述容納空間內(nèi)；

提供一透光部件，所述透光部件包括透光件以及圍設(shè)在所述透光件周圍的金屬連接件；

將所述透光部件蓋設(shè)于所述基板上方，所述金屬連接件的底面與所述側(cè)壁的頂面抵接；

控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，所述高能量束作用在所述金屬連接件上；以使得所述金屬連接件與所述側(cè)壁局部熔化結(jié)合到一起形成連接部，所述連接部位于所述透光件的徑向延長線上。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于，所述側(cè)壁包括相互連接的基體以及圍設(shè)在所述金屬連接件外圍的連接環(huán)，所述控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，所述高能量束作用在所述金屬連接件上的步驟包括：

控制所述發(fā)射器發(fā)射出的高能量束沿所述金屬連接件和所述連接環(huán)之間的軌跡移動。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于，所述側(cè)壁的外側(cè)相對所述金屬連接件的外壁向外延伸，以使所述側(cè)壁的外邊緣與所述金屬連接件的外邊緣間隔設(shè)置，所述控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，所述高能量束作用在所述金屬連接件上的步驟包括：

控制所述發(fā)射器發(fā)射出的高能量束沿所述金屬連接件的外邊緣移動，以使得所述高能量束照射到所述金屬連接件和所述側(cè)壁上。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，其特征在于，所述控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，所述高能量束作用在所述金屬連接件上的步驟包括：

控制所述發(fā)射器發(fā)射出的高能量束距離所述金屬連接件邊緣預(yù)設(shè)距離并按照預(yù)設(shè)軌跡移動。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法。

背景技術(shù)

[0002]目前光電器件應(yīng)用廣泛，在不同的應(yīng)用場景中，光電器件需要面臨高鹽或者高濕度等惡劣的環(huán)境，在這些環(huán)境中，現(xiàn)有的光電器件在這些較為惡劣的使用環(huán)境中密封性較差，現(xiàn)有的透光材料通常通過膠水與主體進行粘接，采用膠水粘接雖然較為牢固，但容易受到光環(huán)境影響造成膠水劣化影響光電器件的密封性；而如果采用將透光材料金屬邊緣化氛圍焊接方式，焊接面通常位于透光材料下表面，這種焊接方式通常需要將半導(dǎo)體元件置于高溫環(huán)境中，在進行焊接時會由于半導(dǎo)體封裝體內(nèi)外存在壓力差容易產(chǎn)生換氣通道對密封性造成不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

[0003]本發(fā)明的主要目的是提供一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)和封裝方法，旨在解決如何提高半導(dǎo)體元件密封性的技術(shù)問題。

[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)包括：

支架，所述支架位于所述容納空間內(nèi)并安裝于所述底板的頂面的所述導(dǎo)電層上，所述支架為導(dǎo)電材料制件；

半導(dǎo)體元件，所述半導(dǎo)體元件安裝于所述支架上；

透光部件，所述透光部件蓋設(shè)于所述基板上，所述透光部件包括透光件以及圍設(shè)在所述透光件周圍的金屬連接件；

連接部，所述連接部分別與所述側(cè)壁和所述金屬連接件連接，用以封閉所述容納空間。

[0005]在一實施例中，所述側(cè)壁包括相互連接的基體以及圍設(shè)在所述金屬連接件外圍的連接環(huán)，所述金屬連接件的底面與所述基體的頂面連接，所述連接部位于所述連接環(huán)的內(nèi)壁和所述金屬連接件的外壁之間，所述連接部的一側(cè)與所述連接環(huán)連接，所述連接部的另一側(cè)與所述金屬連接件連接。

[0006]在一實施例中，所述側(cè)壁為金屬制件，所述側(cè)壁的頂面與所述金屬連接件的底面連接，所述連接部由所述金屬連接件和所述側(cè)壁部分熔融形成。

[0007]在一實施例中，所述側(cè)壁的外側(cè)相對所述金屬連接件的外壁向外延伸，以使所述側(cè)壁的外邊緣與所述金屬連接件的外邊緣間隔設(shè)置，所述連接部圍設(shè)在所述金屬連接件的外側(cè)壁。

[0008]在一實施例中，所述側(cè)壁的外邊緣與所述金屬連接件的外邊緣對齊設(shè)置，所述側(cè)壁的頂面開設(shè)有第一凹槽，所述第一凹槽沿所述側(cè)壁的周向延伸，所述金屬連接件開設(shè)有與所述第一凹槽連通的第二凹槽，所述連接部位于所述第一凹槽和所述第二凹槽內(nèi)。

[0009]在一實施例中，所述連接部的沿豎直方向的截面在水平方向的尺寸為50μm~500μm，所述截面在豎直方向的尺寸為0.1μm~500μm。

[0010]此外，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，所述半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法包括以下步驟：

提供一基板，所述基板包括底板以及圍設(shè)在所述底板周圍的側(cè)壁，所述側(cè)壁和所述底板圍成容納空間；

提供一半導(dǎo)體元件，將所述半導(dǎo)體元件安裝于所述容納空間內(nèi)；

提供一透光部件，所述透光部件包括透光件以及圍設(shè)在所述透光件周圍的金屬連接件；

將所述透光部件蓋設(shè)于所述基板上方，所述金屬連接件的底面與所述側(cè)壁的頂面抵接；

控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，所述高能量束作用在所述金屬連接件上；以使得所述金屬連接件與所述側(cè)壁局部熔化結(jié)合到一起形成連接部所述連接部位于所述透光件的徑向延長線上。

[0011]在一實施例中，所述側(cè)壁包括相互連接的基體以及圍設(shè)在所述金屬連接件外圍的連接環(huán)，所述控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，所述高能量束作用在所述金屬連接件上的步驟包括：

控制所述發(fā)射器發(fā)射出的高能量束沿所述金屬連接件和所述連接環(huán)之間的軌跡移動。

[0012]在一實施例中，所述側(cè)壁的外側(cè)相對所述金屬連接件的外壁向外延伸，以使所述側(cè)壁的外邊緣與所述金屬連接件的外邊緣間隔設(shè)置，所述控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，所述高能量束作用在所述金屬連接件上的步驟包括：

控制所述發(fā)射器發(fā)射出的高能量束沿所述金屬連接件的外邊緣移動，以使得所述高能量束照射到所述金屬連接件和所述側(cè)壁上。

[0013]在一實施例中，所述控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，所述高能量束作用在所述金屬連接件上的步驟包括：

控制所述發(fā)射器發(fā)射出的高能量束距離所述金屬連接件邊緣預(yù)設(shè)距離并按照預(yù)設(shè)軌跡移動。

[0014]本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，透光部件包括透光件以及圍設(shè)在透光件周圍的金屬連接件，金屬連接件通過連接部與側(cè)壁連接，其中側(cè)壁可以為金屬或陶瓷制件，如果側(cè)壁為陶瓷制件可以通過對其邊緣進行金屬化處理再與金屬連接件焊接從而形成連接部，相較于采用膠水粘接而言，通過焊接形成的連接部耐候性更強，從而可以有效保證容納空間的密封性；同時由于，金屬連接件設(shè)置在透光件的外圍，并且連接部位于透光件的徑向延長線上，相較于現(xiàn)有技術(shù)中采用將透光材料邊緣金屬化氛圍焊接方式，本發(fā)明并不需要將基板和透光部件置于高溫環(huán)境中，在常溫環(huán)境中就可以通過高能量束焊接形成連接部用于連接金屬連接件和側(cè)壁，避免了容納空間因為高溫環(huán)境而產(chǎn)生較大壓差所導(dǎo)致的換氣通道的產(chǎn)生，有利于提高容納空間的密封性。

附圖說明

[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還能夠以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。

[0016]圖1為本發(fā)明第一實施例半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)未焊接前的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第一實施例半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)焊接完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明第二實施例半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)未焊接前的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明第二實施例半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)焊接完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明第三實施例半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)未焊接前的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明第三實施例半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)焊接完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例反射面反射光線的光路示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例透光部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明另一實施例透光部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明一實施例半導(dǎo)體元件作為發(fā)射端的光路示意圖；

圖11為本發(fā)明另一實施例半導(dǎo)體元件作為接收端的光路示意圖；

圖12為本發(fā)明一實施例透光部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本發(fā)明另一實施例透光部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為本發(fā)明又一實施例透光部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為本發(fā)明實施例半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法的流程示意圖。

[0017]附圖標號說明：

1半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)11基板111底板112側(cè)壁113基體114連接環(huán)12支架13半導(dǎo)體元件14透光部件141透光件142金屬連接件15連接部16通孔17第一凹槽18第二凹槽19反射面2高能量束21第三凹槽22標識槽

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施方式，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實施方式中的附圖，對本發(fā)明實施方式中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本發(fā)明的一部分實施方式，而不是全部的實施方式?；诒景l(fā)明中的實施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

[0019]需要說明，本發(fā)明實施方式中所有方向性指示（諸如上、下、左、右）僅用于解釋在某一特定姿態(tài)（如附圖2所示）下各部件之間的相對位置關(guān)系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。

[0020]另外，在本發(fā)明中如涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征能夠以明示或者隱含地包括至少一個該特征。

[0021]并且，本發(fā)明各個實施方式之間的技術(shù)方案能夠以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應(yīng)當認為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護范圍之內(nèi)。

[0022]本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)1，如圖1~圖6所示，該半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)1包括基板11、支架12、半導(dǎo)體元件13、透光部件14和連接部15，基板11包括底板111以及圍設(shè)在底板111周圍的側(cè)壁112，側(cè)壁112和底板111圍成容納空間，底板111的頂面和底面均設(shè)置有導(dǎo)電層；支架12位于容納空間內(nèi)并安裝于底板111的頂面的導(dǎo)電層上，支架12為導(dǎo)電材料制件，其中導(dǎo)電材料可以為Ti、Cu、Ag、Au及其合金的一種或者幾種；半導(dǎo)體元件13安裝于支架12上；透光部件14蓋設(shè)于基板11上，透光部件14包括透光件141以及圍設(shè)在透光件141周圍的金屬連接件142，金屬連接件142的底面與側(cè)壁112的頂面抵接，透光部件14保持與基板11平行，或者在特殊場合，兩者也可存在一定的角度，尤其在定向接受感應(yīng)器封裝上。連接部15分別與側(cè)壁112和金屬連接件142連接，連接部15位于透光件141的徑向延長線上，用以封閉容納空間，連接部15為金屬連接件142的部分金屬與基體113或者連接環(huán)114部分金屬熔化后形成，一般連接部15的寬度為50μm~500μm，連接部15的深度為0.1μm~500μm，深度大于金屬連接件142的厚度，小于側(cè)壁112的厚度。

[0023]其中，半導(dǎo)體元件13可以為半導(dǎo)體元件裸片或者可以為封裝體PKG（(PackageSubstrate）。透光部件14包括透光件141以及圍設(shè)在透光件141周圍的金屬連接件142，金屬連接件142通過連接部15與側(cè)壁112連接，其中側(cè)壁112可以為金屬或陶瓷制件，如果側(cè)壁112為陶瓷制件可以通過對其邊緣進行金屬化處理再與金屬連接件142焊接從而形成連接部15，相較于采用膠水粘接而言，通過焊接形成的連接部15結(jié)合強度更高，耐候性更強，從而可以有效保證容納空間的密封性；同時，由于金屬連接件142設(shè)置在透光件141的外圍，并且連接部15位于透光件141的徑向延長線上，相較于現(xiàn)有技術(shù)中采用將透光材料金屬邊緣化氛圍焊接方式，本發(fā)明并不需要將基板11置于高溫環(huán)境中，在常溫環(huán)境中就可以通過高能量束2焊接形成連接部15用于連接金屬連接件142和側(cè)壁112，避免了容納空間因為高溫環(huán)境而產(chǎn)生較大壓差所導(dǎo)致的換氣通道的產(chǎn)生，有利于提高容納空間的密封性；其中高能量束2可以為激光焊接LBM（laser bean manufacture），也可以是電子束焊接EBM（ElectronBeam Melting），還可以是電阻焊接等。需要說明的是，如圖8和圖9所示，透光件141的上表面可以為半球面結(jié)構(gòu)、非球結(jié)構(gòu)，也可以為平面結(jié)構(gòu)、球體結(jié)構(gòu)，但不僅限于此。透光件141可以選擇在X-ray、紫外、可見光、紅外具有高透過率的材料，例如光學玻璃、氟系玻璃、石英玻璃、藍寶石等，但不僅限于此，為了提高光萃取效率，可以在透光件141上設(shè)置增透膜與止反膜。金屬連接件142可以為不銹鋼連接件、膨脹合金連接件、Cu、Fe、Al、Ni、Mo、Ti、Co、及其合金的一種或者幾種，但不僅限于此。還需要說明的是，金屬連接件142朝向透光件141的一側(cè)設(shè)置有焊料層，其中焊料層可以為玻璃焊料層或者氧化物焊料層等。還需要說明的是，透光件141的遠離半導(dǎo)體元件13的一側(cè)為圓弧面，該圓弧面向遠離半導(dǎo)體元件13所在的方向凸出，如圖10所示，透光件141朝向半導(dǎo)體元件13一側(cè)的面可以為平面，如圖11所示，也可以為向半導(dǎo)體元件13所在方向凸出的曲面，以使當半導(dǎo)體元件13在作為接收端元件時，光線自透光件141的外側(cè)穿過透光件141，入射至半導(dǎo)體元件13時，透光件141對光線起到聚攏收集的作用，當半導(dǎo)體元件13在作為發(fā)射端元件時，光線自半導(dǎo)體元件13發(fā)出，穿過透光件141，出射至透光件141外側(cè)，透光件141對光線起到發(fā)散的作用。

[0024]另外，側(cè)壁112可以由單層結(jié)構(gòu)組成，側(cè)壁112可以有多層結(jié)構(gòu)組成；側(cè)壁112可以由陶瓷組成，陶瓷的表面進行金屬化，側(cè)壁可以由金屬構(gòu)成，其中金屬可以為Fe、Cu、Al、Ag、Au、Ni及其合金中的一種或者多種，但不僅限于此，可依據(jù)膨脹系數(shù)與基板11、金屬連接件142匹配原則進行選擇。側(cè)壁112的厚度一般為0.05mm~2mm，側(cè)壁112的寬度一般為0.05mm~2mm。

[0025]根據(jù)本發(fā)明一實施例，半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)1還包括第一保護層，第一保護層罩設(shè)在金屬連接件142和側(cè)壁112的外圍，用以提高金屬連接件142和側(cè)壁112的耐候性。其中第一保護層可以為鎳、金、鉻、鎳金合金或三防樹脂。

[0026]根據(jù)本發(fā)明又一實施例，底板111開設(shè)有通孔16，通孔16內(nèi)填充有填充物，以使底板111的頂面的導(dǎo)電層與底板111的底面的導(dǎo)電層電連接，實現(xiàn)封裝體與外部電路連接。其中導(dǎo)電層可以為鍍鎳層、鍍鈀層、鍍金層、鍍鈦層、鍍銀層、鍍銅層、鍍鎢層、鍍鉬層或者他們的合金，但不僅限于此。其中導(dǎo)電層的數(shù)量可以為多層，位于底板111上方或下方的多個導(dǎo)電層可以依次層疊設(shè)置，支架12安裝在最上方的導(dǎo)電層上并與之電連接，焊接在支架12上的半導(dǎo)體元件13可以為正裝結(jié)構(gòu)的芯片、倒裝結(jié)構(gòu)的芯片或者垂直結(jié)構(gòu)的芯片、或者是需要保護的PKG。通孔16一方面是便于散熱，另一方面是當填充物為導(dǎo)電材質(zhì)制件時，借助通孔16內(nèi)的填充物進行導(dǎo)電。需要說明的是，當?shù)装?11為絕緣材料制件時，填充物為導(dǎo)電材料制件，其中填充物可以為銀棒，銀棒的尺寸與通孔16的尺寸相適配，以使銀棒填滿通孔16，填充物還可以為銅鍍層，銅鍍層覆蓋通孔16的孔壁；當?shù)装?11為導(dǎo)電材料制件時，填充物為絕緣材料制件。還需要說明的是，通孔16的數(shù)量為至少2個，通孔16數(shù)量可以根據(jù)導(dǎo)電層實際流通的電流大小設(shè)定。

[0027]如圖1和圖2所示，側(cè)壁112包括相互連接的基體113以及圍設(shè)在金屬連接件142外圍的連接環(huán)114，金屬連接件142的底面與基體113的頂面連接，連接部15位于連接環(huán)114的內(nèi)壁和金屬連接件142的外壁之間，連接部15的一側(cè)與連接環(huán)114連接，連接部15的另一側(cè)與金屬連接件142連接。其中基體113的高度為0.2mm~1.0mm之間，如果基體113高度小于0.2mm會由于半導(dǎo)體元件13高度高于基體113高度而導(dǎo)致金屬連接件142無法與基體113焊接，如果基體113高度大于1.0mm，將會影響到光萃取效率。通過設(shè)置連接環(huán)114可以輔助透光部件14進行定位，方便透光部件14準確蓋設(shè)于基板11上方，同時連接環(huán)114還可以對透光部件14進行有效限位，防止金屬連接件142在連接環(huán)114的焊接過程中出現(xiàn)偏離原有位置而導(dǎo)致透光部件14無法封閉容納空間的現(xiàn)象的發(fā)生。需要說明的是，基體113和連接環(huán)114可以為不同材料的制件，其中連接環(huán)114可以為鐵連接環(huán)、鈷連接環(huán)、鎳連接環(huán)、銀連接環(huán)、不銹鋼連接環(huán)、銅連接環(huán)、鋁連接環(huán)或者合金連接環(huán)，但不僅限于此。還需要說明的是，連接部15由金屬連接件142和連接環(huán)114部分熔融形成。還需要說明的是，其中側(cè)壁112可以為一體式金屬制件；側(cè)壁112還可以為多層金屬層堆疊形成的金屬制件；此外，側(cè)壁112還可以包括陶瓷內(nèi)芯以及罩設(shè)在陶瓷內(nèi)芯的外表面的多層金屬鍍層。

[0028]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，如圖12所示，金屬連接件142設(shè)置有第三凹槽21，第三凹槽21沿金屬連接件142的周向延伸，通過減小橫截面，可以有效降低焊接熱量傳導(dǎo)至透光件141與金屬連接件142的連接界面，避免透光件141、金屬連接件142兩種異質(zhì)材料因為膨脹系數(shù)差異出現(xiàn)結(jié)合失效。需要說明的是，第三凹槽21可以設(shè)置在金屬連接件142遠離半導(dǎo)體元件13的一側(cè)，第三凹槽21還可以設(shè)置在金屬連接件142靠近半導(dǎo)體元件13的一側(cè)。還需要說明的是，如圖13和圖14所示，第三凹槽21的截面形狀可以為矩形、半球也可以為三角形或者梯形、多邊形等。其中，第三凹槽21的深度為d2，金屬連接件142厚度為d1，0＜d2≤0.6d1。第三凹槽21可以在金屬連接件142的上表面形成，也可在下表面形成。

[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，金屬連接件142遠離半導(dǎo)體元件13的一側(cè)還設(shè)置有標識槽22，通過設(shè)置標識槽22可以便于在安裝透光部件14時，根據(jù)標識槽22的位置判斷金屬連接件142的極性，防止誤裝的發(fā)生。

[0030]如圖7所示，金屬連接件142位于容納空間內(nèi)的部分的底面設(shè)置有反射面19，用于反射半導(dǎo)體元件13發(fā)出的光線，從而提高自透光件141射出的光線的強度。

[0031]如圖3~圖6所示，側(cè)壁112為金屬制件，側(cè)壁112的頂面與金屬連接件142的底面連接，連接部15由金屬連接件142和側(cè)壁112部分熔融形成。在高能量束2的作用下，部分熔化的金屬連接件142和部分熔化的側(cè)壁112熔融形成合金，該合金為連接部15，合金具有強度高以及抗蝕性好的特點，因此連接部15具有較好的耐候性。

[0032]如圖3和圖4所示，側(cè)壁112的外側(cè)相對金屬連接件142的外壁向外延伸，以使側(cè)壁112的外邊緣與金屬連接件142的外邊緣間隔設(shè)置，連接部15圍設(shè)在金屬連接件142的外側(cè)壁112。連接部15位于金屬連接件142的外側(cè)壁112，連接部15的下表面與側(cè)壁112的頂面連接，連接部15可以直接被觀測到，因此可以直接觀察到連接部15的外觀，有利于對焊接質(zhì)量進行把控，避免因為焊接質(zhì)量差而導(dǎo)致的密封性差的問題的發(fā)生。

[0033]根據(jù)本發(fā)明一實施例，半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)1還包括第二保護層，第二保護層罩設(shè)在連接部15和第一保護層外圍，第二保護層為硅膠、樹脂、環(huán)氧、氟系樹脂或三防膠等防水材質(zhì)制件，用以增強半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)1的密封性。

[0034]如圖5和圖6所示，側(cè)壁112的頂面開設(shè)有第一凹槽17，第一凹槽17沿側(cè)壁112的周向延伸，金屬連接件142開設(shè)有與第一凹槽17連通的第二凹槽18，連接部15位于第一凹槽17和第二凹槽18內(nèi)。其中，通過高能量束2作用在金屬連接件142，高溫將金屬連接件142與部分側(cè)壁112熔化，形成容納于第一凹槽17和第二凹槽18內(nèi)的金屬熔池，該金屬熔池冷卻后形成連接部15。連接部15位于第一凹槽17和第二凹槽18內(nèi)，用以將金屬連接件142和側(cè)壁112連接，因此可以通過調(diào)節(jié)第一凹槽17和第二凹槽18的尺寸，來增大連接部15與金屬連接件142和側(cè)壁112的接觸面積，從而提高連接部15與金屬連接件142的連接強度，以及提高連接部15與側(cè)壁112的連接強度。需要說明的是，側(cè)壁112的外邊緣與金屬連接件142的外邊緣可以為對齊設(shè)置，還可以是側(cè)壁112的外邊緣與金屬連接件142的外邊緣間隔設(shè)置，即側(cè)壁112的外邊緣在金屬連接件142外邊緣的外側(cè)方向。

[0035]其中，連接部15的沿豎直方向的截面在水平方向的尺寸為50μm~500μm，截面在豎直方向的尺寸為0.1μm~500μm。其中水平方向為圖2所示的左右方向，豎直方向為圖2所示的上下方向，水平方向為第一方向，豎直方向為第二方向，如果連接部15沿第一方向延伸的尺寸小于50μm，會導(dǎo)致連接部15不易形成一個完整的整體結(jié)構(gòu)，如果接部沿第一方向延伸的尺寸大于500μm，將會縮小透光件141的面積，連接部15沿第二方向延伸的尺寸如果小于0.1μm，會導(dǎo)致連接部15不易形成一個完整的整體結(jié)構(gòu)，連接部15沿第二方向延伸的尺寸如果大于500μm，可能會影響到側(cè)壁112，導(dǎo)致側(cè)壁112的支撐作用減弱。

[0036]此外，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法，半導(dǎo)體封裝結(jié)構(gòu)的封裝方法包括以下步驟：

S10，提供一基板，基板包括底板以及圍設(shè)在底板周圍的側(cè)壁，側(cè)壁和底板圍成容納空間；

在底板的周圍設(shè)置側(cè)壁從而圍成容納空間，容納空間內(nèi)可以用于容納支架和半導(dǎo)體元件，底板的底面和頂面均設(shè)置有導(dǎo)電層，支架與底板頂面的導(dǎo)電層電連接，半導(dǎo)體元件的電極焊接在支架上，通過設(shè)置側(cè)壁，可以引導(dǎo)半導(dǎo)體元件發(fā)出的光線聚攏。需要說明的是，其中側(cè)壁可以為一體式金屬制件；側(cè)壁還可以為多層金屬層堆疊形成的金屬制件；此外，側(cè)壁還可以包括陶瓷內(nèi)芯以及罩設(shè)在陶瓷內(nèi)芯的外表面的多層金屬鍍層。側(cè)壁可以由單層結(jié)構(gòu)組成，側(cè)壁可以有多層結(jié)構(gòu)組成；側(cè)壁可以由陶瓷組成，陶瓷的表面進行金屬化，側(cè)壁可以由金屬構(gòu)成，其中金屬可以為Fe、Cu、Al、Ag、Au、Ni及其合金中的一種或者多種，可依據(jù)膨脹系數(shù)與基板、金屬連接件匹配原則進行選擇。側(cè)壁的厚度一般為0.05mm~2mm，側(cè)壁112的寬度一般為0.05mm~2mm。

[0037]S20，提供一半導(dǎo)體元件，將半導(dǎo)體元件安裝于容納空間內(nèi)；

S30，提供一透光部件，透光部件包括透光件以及圍設(shè)在透光件周圍的金屬連接件；

透光件可以選擇在X-Ray、紫外、可見光、紅外具有高透過率的材料，例如光學玻璃、氟系玻璃、石英玻璃、藍寶石等，但不僅限于此，為了提高光萃取效率，可以在透光件上設(shè)置增透膜與止反膜。金屬連接件為金屬材料制成，如不銹鋼、膨脹合金、銅或銅合金、金、錫、鈦等一種或者幾種，但不僅限于此。透光件的遠離半導(dǎo)體元件的一側(cè)為圓弧面，該圓弧面向遠離半導(dǎo)體元件所在的方向凸出，透光件朝向半導(dǎo)體元件一側(cè)的面可以為平面，也可以為向半導(dǎo)體元件所在方向凸出的曲面，以使當半導(dǎo)體元件在作為接收端元件時，光線自透光件的外側(cè)穿過透光件，入射至半導(dǎo)體元件時，透光件對光線起到聚攏收集的作用，當半導(dǎo)體元件在作為發(fā)射端元件時，光線自半導(dǎo)體元件發(fā)出，穿過透光件，出射至透光件外側(cè)，透光件對光線起到發(fā)散的作用。需要說明的是，透光件在溫度高于400℃時，容易由于膨脹系數(shù)不匹配而出現(xiàn)破裂、剝離、脫落等缺陷，因此需要采用高能量束脈沖掃描的方式，高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，這里的預(yù)設(shè)軌跡可以是事先根據(jù)實際需求存儲或編輯在設(shè)備軟件中的程序，高能量束照射區(qū)域單點形成熔池，能夠迅速進行散熱，熱量不會堆積，進而不會引起透光件與金屬連接件的結(jié)合處出現(xiàn)膨脹系數(shù)失衡所引起的破裂、剝離、脫落等現(xiàn)象。還需要說明的是，透光部件保持與基板平行，或者在特殊場合，兩者也可存在一定的角度，尤其在定向接受感應(yīng)器封裝上。

[0038]S40，將透光部件蓋設(shè)于基板上方，金屬連接件的底面與側(cè)壁的頂面抵接；

側(cè)壁的頂面與金屬連接件的底面抵接，側(cè)壁為金屬連接件提供可靠的支撐，從而提高透光部件的穩(wěn)定性。

[0039]S50，控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，高能量束作用在金屬連接件上；以使得金屬連接件與側(cè)壁局部熔化結(jié)合到一起形成連接部，連接部位于透光件的徑向延長線上。

[0040]高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，這里的預(yù)設(shè)軌跡可以是事先根據(jù)實際需求存儲或編輯在設(shè)備軟件中的程序，發(fā)射器發(fā)出的高能量束可以為激光束、電子束、離子束、電火花、超高頻感應(yīng)沖擊、太陽能和同步輻射等。其中高能量束按預(yù)設(shè)軌跡移動可以為移動發(fā)射器使得發(fā)射器發(fā)出的高能量束沿預(yù)設(shè)軌跡移動；還可以通過加設(shè)反射鏡，發(fā)射器發(fā)射出的高能量束經(jīng)過反射鏡反射至金屬連接件上，通過轉(zhuǎn)動反射鏡，使得被反射鏡反射的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動。本發(fā)明采用高能量束進行焊接。連接部沿第一方向延伸的尺寸為50μm~500μm，連接部沿與第一方向垂直的第二方向延伸的尺寸為0.1μm~500μm。如果連接部沿第一方向延伸的尺寸小于50μm，會導(dǎo)致連接部不易形成一個完整的整體結(jié)構(gòu)，如果接部沿第一方向延伸的尺寸大于500μm，將會縮小透光件的面積，連接部沿第二方向延伸的尺寸如果小于0.1μm，會導(dǎo)致連接部不易形成一個完整的整體結(jié)構(gòu)，連接部沿第二方向延伸的尺寸如果大于500μm，可能會影響到側(cè)壁，導(dǎo)致側(cè)壁的支撐作用減弱。

[0041]本發(fā)明的上述實施例中，如圖1~圖6、圖10所示，通過在透光件的周圍連接金屬連接件，使得可以通過側(cè)壁支撐金屬連接件從而實現(xiàn)對透光件的支撐，相較于對透光件邊緣進行金屬化處理，一方面是側(cè)壁無法通過透光件的金屬邊緣對透光件提供可靠的支撐；另一方面采用邊緣金屬化處理的透光件在與側(cè)壁的焊接過程中透光件容易出現(xiàn)開裂，影響容納空間的密封性。而通過在透光件的周圍連接金屬連接件，通過金屬連接件與側(cè)壁進行焊接，可以有效避免上述問題的發(fā)生，提高了容納空間的密封性。需要說明的是，本發(fā)明較于現(xiàn)有技術(shù)中采用將透光材料金屬邊緣化氛圍焊接方式，本發(fā)明在常溫大氣、保護氣或者真空環(huán)境即可完成焊接，高能量束采用脈沖掃描的方式按預(yù)設(shè)軌跡進行移動，單點形成熔池，能夠迅速的散熱，熱量將不會堆積，即使容納空間與外界環(huán)境存在壓力差，膨脹的氣體也會自連接部還未形成的位置進入外界環(huán)境中，因此并不會產(chǎn)生換氣通道。其中，如果屬連接件和側(cè)壁的耐候性較差，可以對金屬連接件和側(cè)壁的外圍加設(shè)第一保護層，第一保護層可以為鎳金鍍層、鉻鍍層、三防樹脂層等。

[0042]此外，根據(jù)本發(fā)明的一實施例，控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，高能量束作用在金屬連接件上；以使得金屬連接件與側(cè)壁局部熔化結(jié)合到一起形成連接部的步驟包括：控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束先移動至預(yù)設(shè)點位進行焊接形成固定點，再使高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡進行移動。通過先進行預(yù)設(shè)點位的焊接使得通過固定點對金屬連接件和側(cè)壁進行預(yù)定位，防止在后續(xù)焊接過程中透光部件相對側(cè)壁發(fā)生相對移動，影響容納空間的密封性。其中預(yù)設(shè)軌跡可以經(jīng)過固定點也可以不經(jīng)過固定點。

[0043]第一實施例，側(cè)壁包括相互連接的基體以及圍設(shè)在金屬連接件外圍的連接環(huán)，控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，高能量束作用在金屬連接件上的步驟包括：控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束沿金屬連接件和連接環(huán)之間的軌跡移動。在高能量束的作用下，金屬連接件的局部和連接環(huán)的局部同時開始熔化，形成熔池，熔化的金屬連接件和熔化的連接環(huán)形成合金，合金凝固后形成連接部，從而對容納空間進行密封，需要說明的是，基體和連接環(huán)可以為不同材料的制件，其中連接環(huán)的材質(zhì)可以為鐵、鈷、鎳、銀、不銹鋼、銅、鋁或者包括上述任意一種元素的合金。其中基體的高度為0.2mm~1.0mm之間，如果基體高度小于0.2mm會由于半導(dǎo)體元件高度高于基體的高度而導(dǎo)致金屬連接件無法與基體焊接，如果基體高度大于1.0mm，將會影響到光萃取效率。

[0044]第二實施例，側(cè)壁的外側(cè)相對金屬連接件的外壁向外延伸，以使側(cè)壁的外邊緣與金屬連接件的外邊緣間隔設(shè)置，控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，高能量束作用在金屬連接件上的步驟包括：控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束沿金屬連接件的外邊緣移動，以使得高能量束照射到金屬連接件和側(cè)壁上。連接部位于金屬連接件的外側(cè)壁，連接部的下表面與側(cè)壁的頂面連接，連接部可以直接被觀測到，因此可以直接觀察到連接部15的質(zhì)量，有利于對焊接質(zhì)量進行把控。

[0045]第三實施例，側(cè)壁的外邊緣與金屬連接件的外邊緣對齊設(shè)置，或者側(cè)壁的外邊緣與金屬連接件的外邊緣間隔設(shè)置，即側(cè)壁的外邊緣位于金屬連接件外邊緣的外側(cè)方向，控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，高能量束作用在金屬連接件上的步驟包括：控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束距離金屬連接件邊緣預(yù)設(shè)距離并按照預(yù)設(shè)軌跡移動。高能量束距離金屬連接件邊緣的預(yù)設(shè)距離，這里的預(yù)設(shè)距離可以是事先根據(jù)實際需求存儲或編輯在設(shè)備軟件中的程序，在高能束焊接過程中，金屬連接件形成第一凹槽，側(cè)壁形成第二凹槽，連接部的截面為錐形截面，連接部填充滿第一凹槽和第二凹槽。

[0046]此外，根據(jù)本發(fā)明的一實施例，控制發(fā)射器發(fā)射出的高能量束按照預(yù)設(shè)軌跡移動，高能量束作用在金屬連接件上；以使得金屬連接件與側(cè)壁局部熔化結(jié)合到一起形成連接部的步驟包括：在焊接完成后的金屬連接件、連接部以及側(cè)壁的外表面增加第二保護層。焊接完成后，焊接工藝會對第一保護層進行一定的破壞，因此可以增加第二保護層進行防護，第二保護層可采用掛鍍或者滾鍍的方式涂覆硅膠、樹脂或者其他粘合材料，也可以為防水材料，通過加設(shè)第二保護層，進一步增強了容納空間的密封性。

[0047]并且，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，金屬連接件設(shè)置有第三凹槽，第三凹槽沿金屬連接件的周向延伸，以使高能量束焊接時產(chǎn)生的熱量可以沿第一方向向右傳導(dǎo)，即向著遠離透光件所在的方向傳導(dǎo)，以減少向透光件所在方向傳導(dǎo)的熱量，從而保證透光件與金屬連接件的連接可靠性。需要說明的是第三凹槽可以設(shè)置在金屬連接件遠離半導(dǎo)體元件的一側(cè)，第三凹槽還可以設(shè)置在金屬連接件靠近半導(dǎo)體元件的一側(cè)。還需要說明的是第三凹槽的截面形狀可以為矩形、半球形也可以為三角形梯形或者多邊形。其中，第三凹槽的深度為d2，金屬連接件厚度為d1，0＜d2≤0.6d1。

[0048]再者，根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，金屬連接件遠離半導(dǎo)體元件的一側(cè)還設(shè)置有標識槽，通過設(shè)置標識槽可以便于在安裝透光部件時，根據(jù)標識槽的位置判斷金屬連接件的極性，防止誤裝的發(fā)生，同時對于后端器件使用過程中，該標識作為半導(dǎo)體器件的極性標識。

[0049]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。

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