一種球形對接結構的電子芯片封裝體制造技術

本實用新型專利技術公開了一種球形對接結構的電子芯片封裝體，屬于超聲波焊接技術領域。該封裝體包括蓋板和盒體，蓋板是具有一定厚度的圓形結構，該圓形結構的一側的表面上有圓柱形的凸起結構，凸起結構與圓形結構相接處的表面上分布有環形焊道；盒體為一端開放一端封閉的空心圓柱體結構，開放端具有與蓋板環形焊道對應的球形焊接結構；封閉端的端面為圓錐形面；蓋板通過凸起結構與盒體的開放端配合裝配在一起，球形焊接結構的前端插入蓋板上的環形焊道中，利用超聲波焊接將蓋板和盒體焊接成一體，電子芯片被封裝在盒體內部。本實用新型專利技術的封裝體采用合理的焊接結構實現可靠封裝，能夠解決高壓(70MPa)、高溫(200℃)、沖擊及振動載荷、酸堿性環境等復雜工況下針對極其有限空間內進行高可靠性、長壽命周期封裝的問題。

【技術實現步驟摘要】
一種球形對接結構的電子芯片封裝體
本技術涉及一種封裝結構，具體涉及一種用于封裝電子芯片的封裝體，屬于超聲波焊接

技術介紹
國家能源戰略中提出重點開發海洋油氣資源，我國深海油氣資源開發裝備隊伍迎來了空前發展良機，作為深海油氣資源開發裝備隊伍的重要成員，油管及其附屬裝置承擔著輸油輸氣的關鍵任務。而以電子芯片為代表的一系列電子元器件，承擔著井下設備和深海勘探設備的全壽命周期的管理和維護使命，電子芯片中記錄了管路的各種規格參數以及維護信息，電子芯片必須通過相應的封裝結構可靠的安裝在對應的管路上。無論在井下作業還是在深海作業，封裝結構不可避免地，面臨著極其嚴苛的要求以及極其惡劣的工況，作業環境具有高壓、高溫、酸弱性、振動的特點。通常地，絕大多數的封裝結構大多采用螺紋副配合，有些氣密水密設備則采用橡膠密封圈作為密封、承壓手段。螺紋副在加工工藝中需車削極其多的牙數，密封部位需要極其長的牙數，以期達到預期的密封效果，這種設計有以下缺點：占據了有限空間，消弱了耐壓結構的強度，同時在具有嚴重腐蝕性的液體中螺紋配合極其容易被腐蝕失效，無法實現惡劣環境下密封和承壓。與此同時，通常方案需配置防老化的高質量進口密封圈以期實現密封，橡膠密封圈周期長，價格貴，而且使用壽命極其有限。采用超聲波焊接也是封裝結構的一種方式，目前的結構往往存在著以下缺點：首先，零件的空間限制導致的壁厚過小，使得封裝體的剛度不足，進而產生墩粗現象，圓柱形封裝在上端部收到來自超聲波焊接機的氣壓作用力，設置為3MPa，由于壁厚只有1mm，傳統的直接在壁厚上開一個環形槽0.5mm，將導致剩余壁厚只有1-0.5＝0.5mm，焊接時被嚴重墩粗；此外，傳統的焊接工藝在薄壁管件無法設計比較好的定位部件，焊接時容易產生偏移進而導致廢品率居高不下；現有焊接結構還存在焊接不密實，有泄漏的現象產生，原因是壁厚厚度過小導致的焊接線無法布置，因為焊接線過小導致的焊接強度不夠，傳統三角形焊線導致的剪切應力集中于局部。
技術實現思路
有鑒于此，本技術提供了一種球形對接結構的電子芯片封裝體，封裝體采用合理的焊接結構實現可靠封裝，能夠解決高壓(70MPa)、高溫(200℃)、沖擊及振動載荷、酸堿性環境等復雜工況下針對極其有限空間內進行高可靠性、長壽命周期封裝的問題。一種球形對接結構的電子芯片封裝體，該封裝體包括由聚醚醚酮材料制成的蓋板和盒體，外圍設備為電子芯片；所述蓋板是具有一定厚度的圓形結構，該圓形結構的一側的表面上有圓柱形的凸起結構，凸起結構與圓形結構相接處的表面上分布有環形焊道；所述盒體為一端開放一端封閉的空心圓柱體結構，開放端具有與蓋板環形焊道對應的球形焊接結構；封閉端的外側端面為圓錐形面；蓋板通過凸起結構與盒體的開放端配合裝配在一起，球形焊接結構的前端插入蓋板上的環形焊道中，利用超聲波焊接將蓋板和盒體焊接成一體，電子芯片被封裝在盒體內部。進一步地，所述聚醚醚酮的基材采用威格斯450，輔料采用玻纖和碳纖，兩者比例之和小于45％；注塑的過程中的溫度保持在390度，壓力保持在30MPa。進一步地，所述盒體的球形焊接結構為球形橫截面，球形截面的外徑位于中性面上，球形內部為與盒體內腔共形的孔道；中性面為與外徑同心的半徑為內徑、外徑平均值的圓柱面。進一步地，所述盒體和蓋板焊接后的封閉空腔內填充有填料函。進一步地，所述環形焊道的寬度和深度分別為0.2和0.4mm，所述球形焊接結構的高度為1.14mm。進一步地，所述盒體封閉端圓錐面的圓錐角為2°。有益效果：1、本技術蓋板選取的厚度和材料在保證足以承受外壓的同時，內部圓面不會有較大程度的內陷，進而出現壓裂后導致具有酸性、腐蝕性的液體壓入腔體，造成被封裝的芯片壓裂、腐蝕；也能避免內陷深度一旦較大，在中央凹陷最大的局部會產生應力集中，直接作用在電子元器件的上表面，造成不必要的損傷。2、本技術聚醚醚酮采用的基材能夠抵抗更高的壓力，但是流動性差；輔料中的玻纖具有強化剛度的作用，碳纖具有自潤滑的特性，具有較高的強度，同時具有較高的流動性，兩者通過適當的比例混合注塑成型后使得材料具有良好的焊接性能。3、本技術盒體上設計的焊接結構一方面能夠將焊接的能量進行聚焦，產生更加強大的能量和高溫，瞬間熔融焊料，另一方面，能夠抵御來自上蓋的振動，不僅減少有害的振動，將其轉化為對焊接有促進作用的有益振動，此外還增大了局部的強度，不至于在還沒有完全融化的時候發生壓潰等不良現象。4、本技術盒體底部具有一定錐度的圓錐底，具有承載更高壓力更高溫度工況的能力，其錐度設計蓋板相同；盒體壁厚設計為具有抵御圓周面法向的壓力和液壓的能力。5、本技術焊接結構的球形焊線與焊道兩者相互結合，不僅不會產生偏焊、墩粗等現象，而且能夠達到更高的焊接強度；兩者焊接結構具有相互補充作用；兩者能夠增強產品的密封，增強產品的耐壓能力，增強產品的生存能力。附圖說明圖1和2為本技術焊接前的結構示意圖。圖3和4為本技術焊接后的結構示意圖；圖5為蓋板的結構示意圖。其中，1-盒體，2-蓋板。具體實施方式下面結合附圖并舉實施例，對本技術進行詳細描述。如附圖1和2所示，本技術提供了一種球形對接結構的電子芯片封裝體，該封裝體包括蓋板2和盒體1，外圍設備為電子芯片；蓋板2和盒體1的材料采用聚醚醚酮，聚醚醚酮的基材采用威格斯450，輔料采用20％的玻纖和15％的碳纖，兩者比例之和小于45％；注塑的過程中的溫度保持在390度，壓力保持在30MPa。如附圖5所示，蓋板2是具有一定厚度的圓形結構，圓形結構的厚度為1.4mm，外徑為4.1mm；該圓形結構的一側的表面上有圓柱形的凸起結構，凸起結構的外徑為2.1mm，長度為0.95mm；凸起結構與圓形結構相接處的表面上分布有環形焊道，環形焊道的寬度和深度分別為0.2和0.4mm，所述球形焊接結構的高度為1.14mm。盒體1為一端開放一端封閉的空心圓柱體結構，長度為19.14mm、外徑為4.1mm、內徑為2.1mm；開放端具有與蓋板2環形焊道對應的球形焊接結構，盒體1的球形焊接結構為球形橫截面，球形截面的外徑位于中性面上，球形內部為與盒體1內腔共形的孔道；中性面為與外徑同心的半徑為內徑、外徑平均值的圓柱面；封閉端的端面為圓錐形面，該圓錐面的圓錐角為2°。如附圖3和4所示，蓋板2通過凸起結構與盒體1的開放端配合裝配在一起，球形焊接結構的前端插入蓋板2上的環形焊道中，利用超聲波焊接將蓋板2和盒體1焊接成一體，電子芯片被封裝在盒體2內部。盒體1和蓋板2焊接后的封閉空腔內填充有填料函以保障電子芯片在內部的穩定性。綜上所述，以上僅為本技術的較佳實施例而已，并非用于限定本技術的保護范圍。凡在本技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種球形對接結構的電子芯片封裝體，其特征在于，該封裝體包括該封裝體包括蓋板和盒體，外圍設備為電子芯片；所述蓋板是具有一定厚度的圓形結構，該圓形結構的一側的表面上有圓柱形的凸起結構，凸起結構與圓形結構相接處的表面上分布有環形焊道；所述盒體為一端開放一端封閉的空心圓柱體結構，開放端具有與蓋板環形焊道對應的球形焊接結構；封閉端的外側端面為圓錐形面；蓋板通過凸起結構與盒體的開放端配合裝配在一起，球形焊接結構的前端插入蓋板上的環形焊道中，蓋板和盒體焊接成一體，電子芯片被封裝在盒體內部。

【技術特征摘要】
1.一種球形對接結構的電子芯片封裝體，其特征在于，該封裝體包括該封裝體包括蓋板和盒體，外圍設備為電子芯片；所述蓋板是具有一定厚度的圓形結構，該圓形結構的一側的表面上有圓柱形的凸起結構，凸起結構與圓形結構相接處的表面上分布有環形焊道；所述盒體為一端開放一端封閉的空心圓柱體結構，開放端具有與蓋板環形焊道對應的球形焊接結構；封閉端的外側端面為圓錐形面；蓋板通過凸起結構與盒體的開放端配合裝配在一起，球形焊接結構的前端插入蓋板上的環形焊道中，蓋板和盒體焊接成一體，電子芯片被封裝在盒體內部。2.如權利要求1所述的球形對接結構的電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張華，王楠，張繩，閻毓杰，陳佳，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第七一九研究所，
類型：新型
國別省市：湖北,42