一种非制冷红外焦平面阵列探测器及其制造方法
【专利说明】 一种非制冷红外焦平面阵列探测器及其制造方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及非制冷红外探测器技术领域，尤其是涉及一种非制冷红外焦平面阵列探测器及其制造方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]现常用的红外探测器封装主要是金属整体封装，这类型封装造价昂贵且不易塑性，壳体采用无氧铜抽气管道抽气，效率低下，使得探测器生产周期延长，而管道夹断后磕碰容易受损。
[0005]非制冷红外探测器核心部分是芯片，封装的目的是为芯片提供保持其稳定工作的真空环境。陶瓷基板起着电学连通和热传导的作用，吸气剂为抽真空密封后保持腔内真空度，而外壳既能保持芯片真空密封不受损。
[0006]而此类型陶瓷封装排气孔大，效率高，无抽气管道；无热电制冷器和温敏小电阻，大大缩小壳内体积；腔内采用厚膜型吸气剂，占地空间小，最大化吸气面积；最重要的是可以实时观测腔内真空度变化。因此获得更多的关注，成为新型封装的研究方向。
[0007]现有的一种非制冷红外探测器中，采用了去排气嘴型金属封装，其主要特点是提出在真空环境下封装，金属的外壳热导效率高、气密性好。为了使缩小外界电路，器件的芯片高度集成。但是，该方案没有考虑加强散热。另外器件芯片通过键合直接与引脚相接的引线过长，容易发生线之间接触而短路。
[0008]现有的另一种非制冷红外探测器中，设有带排气嘴的陶瓷封装，这类型封装也可达到低成本、批量制造。但因为使用管道抽气且管道口较小，根据在近超高真空下的气体流导理论可知随着真空度提高，抽气效率越来越慢，从而使得探测器生产周期延长。
[0009]因此，存在对体积更小、性能更高、封装效率高、封装工艺简便、封装成本低的非制冷红外探测器封装的需求。
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【发明内容】
[0011]本发明的目的之一是提供一种不需要排气嘴、排气周期短、成本低、体积、效率高的非制冷红外焦平面阵列探测器及其制造方法。
[0012]本发明公开的技术方案包括:
提供了一种非制冷红外焦平面阵列探测器，其特征在于，包括:外壳，所述外壳包括底壁和从所述底壁周缘向上延伸的侧壁，所述底壁和所述侧壁围成一端开口的空间；基板，所述基板包括第一端面和与第一端面相反的第二端面，所述第一端面连接到所述底壁上；探测芯片，所述探测芯片安装在所述基板的所述第二端面上；微型真空计探头，所述微型真空计探头安装在所述基板上；光窗，所述光窗安装在所述外壳的开口端上，并与所述外壳围成密闭空间，并且所述基板、所述探测芯片和所述微型真空计探头位于所述密闭空间内；吸气剂，所述吸气剂涂敷在所述光窗面向所述密闭空间的一侧上。
[0013]本发明的一个实施例中，所述基板的所述第一端面上设有第一金属镀层，所述第二端面上设有第二金属镀层，所述第一金属镀层通过银浆连接到所述外壳的所述底壁，所述探测芯片粘接在所述第二金属镀层上。
[0014]本发明的一个实施例中，所述第一金属镀层和所述第二金属镀层为金镀层。
[0015]本发明的一个实施例中，所述第二金属镀层的面积大于所述第一金属镀层的面积。
[0016]本发明的一个实施例中，所述第二金属镀层的面积大于所述探测芯片的面积。
[0017]本发明的一个实施例中，所述光窗通过焊接连接到所述外壳的开口端。
[0018]本发明的一个实施例中，所述吸气剂成闭合环形，所述闭合环形的面积大于所述探测芯片的面积。
[0019]本发明的一个实施例中，所述探测芯片的红外响应区位于所述密闭空间的正中央。
[0020]本发明还提供了一种制造非制冷红外焦平面阵列探测器的方法，其特征在于，包括:清洗外壳，所述外壳包括底壁和从所述底壁周缘向上延伸的侧壁，所述底壁和所述侧壁围成一端开口的空间；用银浆将基板的第一端面粘接在所述外壳的所述底壁上，并烘烤使所述银浆固化；将探测芯片安装于所述基板的与所述第一端面相反的第二端面上；将微型真空计探头安装在所述基板上；将焊接剂涂敷到所述外壳的开口端处；在光窗的一侧上涂敷吸气剂；将涂敷了吸气剂的光窗和安装了基板、探测芯片和微型真空计探头并涂敷了焊接剂的所述外壳置于真空抽气室中进行加热并抽气；所述真空抽气室中达到预定真空度后，加热所述光窗激活所述吸气剂，并将所述光窗焊接到所述外壳的开口端上，与所述外壳围成密闭空间。
[0021]本发明的实施例中的非制冷红外焦平面阵列探测器及其制造方法，不需要传统的排气嘴和热电制冷器，极大地缩短了排气周期，减小了器件体积，提高了可靠性，其成本低，体积小，效率高，制造过程简便。
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【附图说明】
[0023]图1是本发明一个实施例的非制冷红外焦平面阵列探测器的立体示意图。
[0024]图2是本发明一个实施例的非制冷红外焦平面阵列探测器的立体爆炸示意图。
[0025]图3是本发明一个实施例的光窗和吸气剂的不意图。
[0026]图4是本发明一个实施例的制造非制冷红外焦平面阵列探测器的方法的流程示意图。
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【具体实施方式】
[0028]下面将结合附图详细说明本发明的实施例的非制冷红外焦平面阵列探测器的结构及其制造方法的具体步骤。
[0029]如图1至3所示，本发明的一个实施例中，一种非制冷红外焦平面阵列探测器包括外壳1、基板2、探测芯片3、微型真空计探头4、光窗6和吸气剂7。
[0030]外壳I可以为陶瓷外壳，包括底壁和从底部周缘向上延伸的侧壁。底壁和侧壁围成了一端开口的空间10。
[0031]基板2可以为陶瓷基板，包括第一端面和与第一端面相反的第二端面。第一端面上设有第一金属镀层(图中未显示出)，第二端面上设有第二金属镀层21 (如图2所示)。第一端面通过银浆连接到外壳I的底壁上。探测芯片3粘接在第二金属镀层21上。
[0032]本发明的实施例中，第一金属镀层和第二金属镀层21可以是任何适合的金属镀层。例如，一些实施例中，第一金属镀层和第二金属镀层21可以是金镀层。
[0033]本发明的一些实施例中，第二金属镀层21的面积可以大于第一金属镀层的面积。本发明的一些实施例中，第二金属镀层21的面积大于探测芯片3的面积，以便于该探测芯片3在该第二金属镀层21上的连接。
[0034]本发明的实施例中，包括微型真空计探头4，该微型真空计探头4安装在基板2上。该微型真空计探头4可以实时监测该非制冷红外焦平面阵列探测器形成的密闭空间(下文详述)内的真空度的变化，用于判断真空是否满足使用需求，或判断吸气剂是否正常运行。
[0035]吸气剂7涂敷在光窗6的一侧上，即与光窗6形成为一体。吸气剂7可以在光窗6的这一侧上形成为闭合环形，并且该闭合环形的面积大于探测芯片的面积。
[0036]涂敷了吸气剂7的光窗6安装在外壳I的开口端上，从而与该外壳(即，与该外壳的底壁和侧壁)围成一个密闭空间(即，将前述的空间10的开口的一端密封闭合，使得空间10称为密闭空间)，使得前述的基板2、探测芯片3和微型真空计探头4均位于该密闭空间内。并且吸气剂7在该光窗7的面向该密闭空间的一侧上，即吸气剂7也在该光窗6与外壳I围成的密闭空间