一種非制冷紅外焦平面陣列探測器及其制造方法
【專利說明】 一種非制冷紅外焦平面陣列探測器及其制造方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及非制冷紅外探測器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種非制冷紅外焦平面陣列探測器及其制造方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]現(xiàn)常用的紅外探測器封裝主要是金屬整體封裝，這類型封裝造價昂貴且不易塑性，殼體采用無氧銅抽氣管道抽氣，效率低下，使得探測器生產(chǎn)周期延長，而管道夾斷后磕碰容易受損。
[0005]非制冷紅外探測器核心部分是芯片，封裝的目的是為芯片提供保持其穩(wěn)定工作的真空環(huán)境。陶瓷基板起著電學(xué)連通和熱傳導(dǎo)的作用，吸氣劑為抽真空密封后保持腔內(nèi)真空度，而外殼既能保持芯片真空密封不受損。
[0006]而此類型陶瓷封裝排氣孔大，效率高，無抽氣管道；無熱電制冷器和溫敏小電阻，大大縮小殼內(nèi)體積；腔內(nèi)采用厚膜型吸氣劑，占地空間小，最大化吸氣面積；最重要的是可以實時觀測腔內(nèi)真空度變化。因此獲得更多的關(guān)注，成為新型封裝的研究方向。
[0007]現(xiàn)有的一種非制冷紅外探測器中，采用了去排氣嘴型金屬封裝，其主要特點是提出在真空環(huán)境下封裝，金屬的外殼熱導(dǎo)效率高、氣密性好。為了使縮小外界電路，器件的芯片高度集成。但是，該方案沒有考慮加強散熱。另外器件芯片通過鍵合直接與引腳相接的引線過長，容易發(fā)生線之間接觸而短路。
[0008]現(xiàn)有的另一種非制冷紅外探測器中，設(shè)有帶排氣嘴的陶瓷封裝，這類型封裝也可達到低成本、批量制造。但因為使用管道抽氣且管道口較小，根據(jù)在近超高真空下的氣體流導(dǎo)理論可知隨著真空度提高，抽氣效率越來越慢，從而使得探測器生產(chǎn)周期延長。
[0009]因此，存在對體積更小、性能更高、封裝效率高、封裝工藝簡便、封裝成本低的非制冷紅外探測器封裝的需求。
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的之一是提供一種不需要排氣嘴、排氣周期短、成本低、體積、效率高的非制冷紅外焦平面陣列探測器及其制造方法。
[0012]本發(fā)明公開的技術(shù)方案包括:
提供了一種非制冷紅外焦平面陣列探測器，其特征在于，包括:外殼，所述外殼包括底壁和從所述底壁周緣向上延伸的側(cè)壁，所述底壁和所述側(cè)壁圍成一端開口的空間；基板，所述基板包括第一端面和與第一端面相反的第二端面，所述第一端面連接到所述底壁上；探測芯片，所述探測芯片安裝在所述基板的所述第二端面上；微型真空計探頭，所述微型真空計探頭安裝在所述基板上；光窗，所述光窗安裝在所述外殼的開口端上，并與所述外殼圍成密閉空間，并且所述基板、所述探測芯片和所述微型真空計探頭位于所述密閉空間內(nèi)；吸氣劑，所述吸氣劑涂敷在所述光窗面向所述密閉空間的一側(cè)上。
[0013]本發(fā)明的一個實施例中，所述基板的所述第一端面上設(shè)有第一金屬鍍層，所述第二端面上設(shè)有第二金屬鍍層，所述第一金屬鍍層通過銀漿連接到所述外殼的所述底壁，所述探測芯片粘接在所述第二金屬鍍層上。
[0014]本發(fā)明的一個實施例中，所述第一金屬鍍層和所述第二金屬鍍層為金鍍層。
[0015]本發(fā)明的一個實施例中，所述第二金屬鍍層的面積大于所述第一金屬鍍層的面積。
[0016]本發(fā)明的一個實施例中，所述第二金屬鍍層的面積大于所述探測芯片的面積。
[0017]本發(fā)明的一個實施例中，所述光窗通過焊接連接到所述外殼的開口端。
[0018]本發(fā)明的一個實施例中，所述吸氣劑成閉合環(huán)形，所述閉合環(huán)形的面積大于所述探測芯片的面積。
[0019]本發(fā)明的一個實施例中，所述探測芯片的紅外響應(yīng)區(qū)位于所述密閉空間的正中央。
[0020]本發(fā)明還提供了一種制造非制冷紅外焦平面陣列探測器的方法，其特征在于，包括:清洗外殼，所述外殼包括底壁和從所述底壁周緣向上延伸的側(cè)壁，所述底壁和所述側(cè)壁圍成一端開口的空間；用銀漿將基板的第一端面粘接在所述外殼的所述底壁上，并烘烤使所述銀漿固化；將探測芯片安裝于所述基板的與所述第一端面相反的第二端面上；將微型真空計探頭安裝在所述基板上；將焊接劑涂敷到所述外殼的開口端處；在光窗的一側(cè)上涂敷吸氣劑；將涂敷了吸氣劑的光窗和安裝了基板、探測芯片和微型真空計探頭并涂敷了焊接劑的所述外殼置于真空抽氣室中進行加熱并抽氣；所述真空抽氣室中達到預(yù)定真空度后，加熱所述光窗激活所述吸氣劑，并將所述光窗焊接到所述外殼的開口端上，與所述外殼圍成密閉空間。
[0021]本發(fā)明的實施例中的非制冷紅外焦平面陣列探測器及其制造方法，不需要傳統(tǒng)的排氣嘴和熱電制冷器，極大地縮短了排氣周期，減小了器件體積，提高了可靠性，其成本低，體積小，效率高，制造過程簡便。
[0022]
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一個實施例的非制冷紅外焦平面陣列探測器的立體示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明一個實施例的非制冷紅外焦平面陣列探測器的立體爆炸示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明一個實施例的光窗和吸氣劑的不意圖。
[0026]圖4是本發(fā)明一個實施例的制造非制冷紅外焦平面陣列探測器的方法的流程示意圖。
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【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的實施例的非制冷紅外焦平面陣列探測器的結(jié)構(gòu)及其制造方法的具體步驟。
[0029]如圖1至3所示，本發(fā)明的一個實施例中，一種非制冷紅外焦平面陣列探測器包括外殼1、基板2、探測芯片3、微型真空計探頭4、光窗6和吸氣劑7。
[0030]外殼I可以為陶瓷外殼，包括底壁和從底部周緣向上延伸的側(cè)壁。底壁和側(cè)壁圍成了一端開口的空間10。
[0031]基板2可以為陶瓷基板，包括第一端面和與第一端面相反的第二端面。第一端面上設(shè)有第一金屬鍍層(圖中未顯示出)，第二端面上設(shè)有第二金屬鍍層21 (如圖2所示)。第一端面通過銀漿連接到外殼I的底壁上。探測芯片3粘接在第二金屬鍍層21上。
[0032]本發(fā)明的實施例中，第一金屬鍍層和第二金屬鍍層21可以是任何適合的金屬鍍層。例如，一些實施例中，第一金屬鍍層和第二金屬鍍層21可以是金鍍層。
[0033]本發(fā)明的一些實施例中，第二金屬鍍層21的面積可以大于第一金屬鍍層的面積。本發(fā)明的一些實施例中，第二金屬鍍層21的面積大于探測芯片3的面積，以便于該探測芯片3在該第二金屬鍍層21上的連接。
[0034]本發(fā)明的實施例中，包括微型真空計探頭4，該微型真空計探頭4安裝在基板2上。該微型真空計探頭4可以實時監(jiān)測該非制冷紅外焦平面陣列探測器形成的密閉空間(下文詳述)內(nèi)的真空度的變化，用于判斷真空是否滿足使用需求，或判斷吸氣劑是否正常運行。
[0035]吸氣劑7涂敷在光窗6的一側(cè)上，即與光窗6形成為一體。吸氣劑7可以在光窗6的這一側(cè)上形成為閉合環(huán)形，并且該閉合環(huán)形的面積大于探測芯片的面積。
[0036]涂敷了吸氣劑7的光窗6安裝在外殼I的開口端上，從而與該外殼(即，與該外殼的底壁和側(cè)壁)圍成一個密閉空間(即，將前述的空間10的開口的一端密封閉合，使得空間10稱為密閉空間)，使得前述的基板2、探測芯片3和微型真空計探頭4均位于該密閉空間內(nèi)。并且吸氣劑7在該光窗7的面向該密閉空間的一側(cè)上，即吸氣劑7也在該光窗6與外殼I圍成的密閉空間