本實(shí)用新型涉及一種封裝結(jié)構(gòu)，具體涉及一種用于存放電子芯片的封裝結(jié)構(gòu)，屬于超聲波焊接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

國(guó)家能源戰(zhàn)略中提出重點(diǎn)開(kāi)發(fā)海洋油氣資源，我國(guó)深海油氣資源開(kāi)發(fā)裝備隊(duì)伍迎來(lái)了空前發(fā)展良機(jī)，作為深海油氣資源開(kāi)發(fā)裝備隊(duì)伍的重要成員，油管及其附屬裝置承擔(dān)著輸油輸氣的關(guān)鍵任務(wù)。而以電子芯片為代表的一系列電子元器件，承擔(dān)著井下設(shè)備和深?？碧皆O(shè)備的全壽命周期的管理和維護(hù)使命，電子芯片中記錄了管路的各種規(guī)格參數(shù)以及維護(hù)信息，電子芯片必須通過(guò)相應(yīng)的封裝結(jié)構(gòu)可靠的安裝在對(duì)應(yīng)的管路上。無(wú)論在井下作業(yè)還是在深海作業(yè)，封裝結(jié)構(gòu)不可避免地，面臨著極其嚴(yán)苛的要求以及極其惡劣的工況，作業(yè)環(huán)境具有高壓、高溫、酸弱性、振動(dòng)的特點(diǎn)。

通常地，絕大多數(shù)的封裝結(jié)構(gòu)大多采用螺紋副配合，有些氣密水密設(shè)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(shù)，密封部位需要極其長(zhǎng)的牙數(shù)，以期達(dá)到預(yù)期的密封效果，這種設(shè)計(jì)有以下缺點(diǎn)：占據(jù)了有限空間，消弱了耐壓結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，同時(shí)在具有嚴(yán)重腐蝕性的液體中螺紋配合極其容易被腐蝕失效，無(wú)法實(shí)現(xiàn)惡劣環(huán)境下密封和承壓。與此同時(shí)，通常方案需配置防老化的高質(zhì)量進(jìn)口密封圈以期實(shí)現(xiàn)密封，橡膠密封圈周期長(zhǎng)，價(jià)格貴，而且使用壽命極其有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種采用超聲波焊接的電子芯片封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)采用合理的焊接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可靠封裝，能夠解決高壓(70MPa)、高溫(200℃)、沖擊及振動(dòng)載荷、酸堿性環(huán)境等復(fù)雜工況下針對(duì)極其有限空間內(nèi)進(jìn)行高可靠性、長(zhǎng)壽命封裝的問(wèn)題。

一種采用超聲波焊接的電子芯片封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)包括由聚醚醚酮材料制成的蓋板和盒體，外圍設(shè)備為電子芯片；

所述蓋板為圓形結(jié)構(gòu)，其外圓周面上沿周向加工有一道截面為三角形的錐形環(huán)，該錐形環(huán)位于蓋板厚度的中心位置，錐形環(huán)的頂角為圓弧過(guò)渡；所述蓋板的底面上有一道環(huán)形的焊接結(jié)構(gòu)，該焊接結(jié)構(gòu)的截面為三角形；

所述盒體的內(nèi)腔由兩個(gè)連續(xù)的圓柱形空腔構(gòu)成，盒體開(kāi)口端的空腔直徑大于封閉端的空腔直徑，兩個(gè)圓柱形空腔之間形成水平的臺(tái)階面，臺(tái)階面上沿周向加工有一道環(huán)形的焊接結(jié)構(gòu)，焊接結(jié)構(gòu)的截面為三角形；盒體封閉端的端面為圓錐形面；

所述蓋板通過(guò)超聲波焊接的形式固定在盒體開(kāi)放端的大直徑空腔內(nèi)，蓋板和盒體上的焊接結(jié)構(gòu)融化后彼此固定在一起，電子芯片被封裝在盒體的小直徑空腔內(nèi)。

進(jìn)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(guò)程中的溫度保持在390度，壓力保持在30MPa。

進(jìn)一步地，所述蓋板的厚度為1.8mm，焊接結(jié)構(gòu)截面三角形的高度為0.6mm，底邊長(zhǎng)度為0.7mm。

進(jìn)一步地，所述盒體焊接結(jié)構(gòu)截面三角形的高度為0.6mm，底邊長(zhǎng)度為0.7mm，蓋板和盒體焊接結(jié)構(gòu)的中心距分別為8mm和7mm，蓋板的外徑為17.4mm，盒體的外徑為20mm，盒體第一個(gè)空腔的內(nèi)徑為18mm。

進(jìn)一步地，盒體底部的錐度為2°。

有益效果：

1、本實(shí)用新型蓋板的厚度在保證足以承受外壓的同時(shí)，內(nèi)部圓面不會(huì)有較大程度的內(nèi)陷，進(jìn)而出現(xiàn)壓裂后導(dǎo)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(nèi)陷深度一旦較大，在中央凹陷最大的局部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)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、本實(shí)用新型蓋板的外圓周面上加工具有微小角度的圓錐環(huán)，圓錐環(huán)頂角采用圓弧過(guò)渡，形成圓錐面分壓和減振作用。作為一種保護(hù)結(jié)構(gòu)，圓錐角使得蓋板受力分解為下壓力和周向壓力，下壓力是豎直向下壓封裝主體的壓力，周向壓力是沿著圓周法線向外的壓力，角度越大，周向壓力越大，其產(chǎn)生側(cè)彎矩＝周向壓力*主體高度，該力矩做的功為破壞性的廢功，因而設(shè)計(jì)該角度選擇相對(duì)較小的角度；與此同時(shí)，圓錐角設(shè)計(jì)一定范圍內(nèi)需要滿足減振作用，防止機(jī)械式?jīng)_擊載荷。

3、本實(shí)用新型聚醚醚酮采用的基材能夠抵抗更高的壓力，但是流動(dòng)性差；輔料中的玻纖具有強(qiáng)化剛度的作用，碳纖具有自潤(rùn)滑的特性，具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)具有較高的流動(dòng)性，兩者通過(guò)適當(dāng)?shù)谋壤旌献⑺艹尚秃笫沟貌牧暇哂辛己玫暮附有阅堋?/p>

4、本實(shí)用新型盒體上設(shè)計(jì)的截面為三角形的焊接結(jié)構(gòu)一方面能夠?qū)⒑附拥哪芰窟M(jìn)行聚焦，產(chǎn)生更加強(qiáng)大的能量和高溫，瞬間熔融焊料，另一方面，能夠抵御來(lái)自蓋板的振動(dòng)，不僅減少有害的振動(dòng)，將其轉(zhuǎn)化為對(duì)焊接有促進(jìn)作用的有益振動(dòng)，此外還增大了局部的強(qiáng)度，不至于在還沒(méi)有完全融化的時(shí)候發(fā)生壓潰等不良現(xiàn)象。

5、本實(shí)用新型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(shè)計(jì)同蓋板；盒體壁厚設(shè)計(jì)為具有抵御圓周面法向的壓力和液壓的能力。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型在焊接前的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的焊接后的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型盒體的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-蓋板，2-盒體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。

如附圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種采用超聲波焊接的電子芯片封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)包括由聚醚醚酮材料制成的蓋板1和盒體2，外圍設(shè)備為電子芯片；蓋板1和盒體2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(guò)程中的溫度保持在390度，壓力保持在30MPa。

所述蓋板1為圓形結(jié)構(gòu)，其外圓周面上沿周向加工有一道截面為三角形的錐形環(huán)，該錐形環(huán)位于蓋板1厚度的中心位置，錐形環(huán)的頂角為圓弧過(guò)渡；所述蓋板的底面上有一道環(huán)形的焊接結(jié)構(gòu)，該焊接結(jié)構(gòu)的截面為三角形；蓋板1的厚度為1.8mm，焊接結(jié)構(gòu)截面三角形的高度為0.6mm，底邊長(zhǎng)度為0.7mm。

盒體2的內(nèi)腔由兩個(gè)連續(xù)的圓柱形空腔構(gòu)成，盒體2開(kāi)口端的空腔直徑大于封閉端的空腔直徑，兩個(gè)圓柱形空腔之間形成水平的臺(tái)階面，臺(tái)階面上沿周向加工有一道環(huán)形的焊接結(jié)構(gòu)，焊接結(jié)構(gòu)的截面為三角形；盒體2封閉端的端面為圓錐形面；盒體焊接結(jié)構(gòu)截面三角形的高度為0.6mm，底邊長(zhǎng)度為0.7mm，蓋板和盒體焊接結(jié)構(gòu)的中心距分別為8mm和7mm，蓋板的外徑為17.4mm，盒體的外徑為20mm，盒體第一個(gè)空腔的內(nèi)徑為18mm，盒體底部的錐度為2°

如附圖2和3所示，蓋板1通過(guò)超聲波焊接的形式固定在盒體2開(kāi)放端的大直徑空腔內(nèi)，蓋板1和盒體2上的焊接結(jié)構(gòu)融化后彼此固定在一起，電子芯片被封裝在盒體2的小直徑空腔內(nèi)。

綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。