专利名称：双波段线列红外焦平面探测器集成结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及红外焦平面探测器制造技术，特别涉及一种多模块拼接的双波段线列红外焦平面探测器结构、集成外引线以及引出方法。
背景技术：
红外探测技术在对地观测、航空 航天预警、气象学、地貌学、环境监测、资源调查等军工民用领域有着极其广泛的应用，对加强国防和促进社会经济发展具有重要的意义。对于任何一个红外探测应用系统，红外焦平面探测器是整个探测系统的核心部件。在航空、航天红外遥感技术领域，随着应用需求的进一步提高，系统技术主要发展方向，一是提高系统探测灵敏度，以获取更精细的目标信息；二是向多光谱探测方向发展，以获取更丰富的目标信息，扩大应用范围；三是提高探测空间分辨率，以提高对探测目标的空间探测精度。对于工作在同一高度和相同刈幅的红外遥感仪器，探测器敏感元数量越多，则空间分辨率越高；对于双波段红外遥感仪器，则需要具有双波段探测能力的红外探测器。因此，大规模、双波段的红外焦平面探测器的制造技术，是满足高空间分辨率、双波段探测红外遥感仪器的核心技术。航空、航天红外遥感探测，由于航空航天器自身具有一维对地运动，所以采用一种“推扫”的工作模式，即线列探测敏感元沿一维方向排列，排列方向与航天器运动方向垂直，利用飞机或卫星在高空绕地球飞行的一维相对运动，实现沿飞行方向对地观测的一维扫描(机械扫描);而垂直于飞行方向排列的敏感兀与读出电路结合实现另一维的扫描(电子扫描)，由此形成二维遥感图像。为实现双波段遥感探测，就是在垂直于飞行方向排列有二个波段的探测元的排列。因此，为实现高空间分辨率、双波段探测的目的，采用双波段线列探测器、以“推扫”工作模式实现。由于红外线列探测器受材料制备、器件工艺技术以及物理特性限制等因素(红外探测器在低温下工作，由于热应力的存在，探测器的最大尺寸物理上受到限制)，一般采用多个子模块“无缝”拼接的方法实现长线列探测器的制造。(参见中国专利200610027004. 4)。
发明内容
本发明提供一种技术上可行的双波段长线列焦平面的拼接结构、集成外引线以及引出方法。本发明的技术解决方案如下如附图所示，本发明的拼接结构包括基板、波段一子模块、波段二子模块和集成薄膜引线。所述的子模块是一种为“拼接”而特别设计的、电学上相互独立的、规模较小(例如，512X1焦平面探测器)的线列红外焦平面探测器。每个模块上设计有对准标记，对准标记与光敏元有确定的对应关系。拼接时，以标记作为测量点，使子模块光敏元拼接在设计的位置上，保证各模块间的精密对准。按波段将子模块称为波段一子模块、波段二子模块；按排列次序编号的奇偶性将子模块称为奇数子模块、偶数子模块。所述的基板是对平行度、平整度有很高要求的金属构件，它由低热膨胀系数的金属材料制造的，例如可阀covar或殷钢invar。所述的集成薄膜引线用于对各模块工作脉冲、电源的输入以及每个子模块探测信号的输出，它采用适合于低温应用的聚酰亚胺基薄膜引线，一个波段用一组集成引线引出，整个双波段线列探测器共有二组集成引线。集成引线由奇偶子模块连接端6-1与6-2、子模块公共引线合并线部分6-3、集成引线总引出端部分6-4和集成引线与外引出连接端6-5组成。集成引线安装在拼接基板上，每个子模块与集成引线的连接端6-1或6-2通过键压 方式连接。其中，集成引线偶数子模块连接端是穿越基板上的通槽2-1，再通过基板背面引线穿越凹槽3-2引出。以基板的中心为界将基板平分为左右两半，波段一子模块、波段二子模块分别对称安装于基本的左右两侧，多个同一波段的子模块间各自以交叉、旋转对称形式拼接形成一长线列探测器，其中偶数子模块位于基板的内侧(靠近基板中心线)，奇数子模块位于基板的外侧，子模块拼接对准完毕后用低温胶固定在拼接基板上。集成外引线的引出方法如下集成引线的偶数子模块连接端6-2从拼接基板1-1背面的引线穿越凹槽穿过，再从穿越通槽3-1穿入，从穿越通槽2-1穿出，集成引线偶数子模块连接端6-2穿出后，与偶数子模块一一对应，如2-2、2-4状态。然后，偶数子模块连接端用集成引线固定压板1-6固定，完成了偶数子模块连接端的安装。然后再进行奇数子模块连接端的安装；首先，把集成引线奇数子模块连接端6-1等于各奇数子模块一一对应，形成2-3、2-5状态，然后同样用集成引线固定压板把集成引线奇数子模块连接端2-3、2-5等固定，这样就完成了集成引线奇偶连接端的安装。集成引线安装完成后，用键压方法实现子模块键压点与集成引线各子模块连接端的连接。本发明有如下优点I)双波段在垂直扫描方向上可以根据需要，确定长线列规格，具有灵活性。2)模块化、装配式结构设计，可以对部件分别进行筛选、测试和试验，有利于产品
化生产。3) 二个波段的子模块可以是不同规格的子模块，具有灵活性。二个波段各子模块电学上是独立的，可以分别对子模块的工作点进行调整，方便应用。4)集成式薄膜外引线结构，大大提高了引线的可靠性。5) 二个波段的电学参数输入和信号输出是分别独立的，方便参数控制与后续信息处理。
图I为双波段长线列红外焦平面器件结构三维轴测图；图中1-1探测器拼接基板；1-2波段一奇数子模块；1-3波段一偶数子模块；1-4波段二偶数子模块；1-5波段二奇数子模块；1-6集成引线固定压板；
1-7集成引线与各子模块连接端；1-8集成引线偶数子模块键压连接端引出凹槽。图2为双波段长线列红外焦平面器件结构俯视图；图中2-1偶数子模块引线连接端穿 越通槽；2-2波段一偶数子模块与集成引线连接端连接；2-3波段一奇数子模块与集成引线连接端连接；2-4波段二偶数子模块与集成引线连接端连接；2-5波段二奇数子模块与集成引线连接端连接；图3是双波段长线列红外焦平面器件结构(背面)仰视图；图中3-1子模块连接端穿越通槽；3-2子模块连接端基板背面引线穿越凹槽(图中未画出引线)。图4是双波段长线列红外焦平面器件结构A-A剖面图；图中4-1集成引线固定压板凹槽；4-2偶数子模块连接端穿越通槽；4-3偶数子模块连接端基板背面引线穿越凹槽。图5是双波段长线列红外焦平面器件结构B-B剖面图；图中5-1偶数子模块连接端基板背面引线穿越凹槽；5-2偶数子模块连接端通过通槽与凹槽弓丨出(图中未画出引线)。图6是双波段长线列红外焦平面器件用集成引线图；图中6-1集成引线奇数子模块连接端；6-2集成引线偶数子模块连接端；6-3集成引线子模块公共引线合并线功能部分；6-4集成引线总引出端部分；6-5集成引线与外引出连接端。
具体实施例方式首先请参阅图I 图6，所述的双波段长线列焦平面探测器，主要由拼接基板1-1、波段一子模块1-2、波段二子模块1-4、集成薄膜引线、集成引线固定压板1-6等部件构成。所述的拼接基板1-1，是各零部件的安装基板，由低热膨胀系数的金属材料制成，上面设有安装螺孔用于装配零件以及通孔用于探测器与冷平台的安装。所述的波段一、波段二探测器子模块是专门设计的512 X I的线列焦平面探测器，也可以是其它规格的线列子模块。每个子模块上设计有适合于拼接应用的对准标记、敏感元列阵是靠近器件一边的结构设计。拼接是根据双波段探测器的具体设计，把子模块用低温胶固定在拼接基板上，形成双波段长线列焦平面探测器。且每个子模块的输入脉冲与信号输出在电学上是互相独立的，分别引出。拼接形成的双波段长线列焦平面探测器的排列结构，波段一的子模块形成波段一的长线列；波段二的子模块形成波段二的长线列。同一波段的子模块之间的拼接是旋转对称的排列结构。所述的集成薄膜引线，是适合于低温应用的聚酰亚胺基薄膜引线，一个波段用一组集成引线引出，整个双波段线列探测器共有二组集成引线。集成引线由奇偶子模块连接端6-1与6-2、子模块公共引线合并线部分6-3、集成引线总引出端部分6-4和集成引线与外引出连接端6-5组成。集成引线安装在拼接基板上，每个子模块与集成引线的连接端6-1或6-2通过键压方式连接。其中，集成引线偶数子模块连接端是穿越基板上的通槽2-1，再通过基板背面引线穿越凹槽3-2引出。集成引线用于对各模块工作脉冲、电源的输入以及 每个子模块探测信号的输出。所述的集成引线固定压板1-6，用于固定集成引线偶数子模块连接端，上面有通孔用于螺钉安装。集成引线固定压板中间是带有凹槽4-1的结构设计，以有效固定集成引线子丰吴块连接立而。首先，将拼接基板1-1固定在具有三维实时测量功能的三维影像测试仪移动平台上，将波段一子模块1-2和1-3按设计要求位置，以旋转对称排列方式，用DW3低温胶固定在拼接基板1-1上。然后，再将波段二子模块1-4和1-5用同样方法拼接并固定在拼接基板1-1上，形成双波段线列探测器。拼接是在具有实时三维测量功能的三维影像测试仪实时监控下实施，以实现各个子模块要求的精密位置。精密拼接完成以后，开始安装集成引线。先把集成引线的偶数子模块连接端6-2从拼接基板1-1背面的引线穿越凹槽穿过，再从穿越通槽3-1穿入，从穿越通槽2-1穿出，集成引线偶数子模块连接端6-2穿出后，与偶数子模块一一对应，如2-2、2-4状态。然后，偶数子模块连接端用集成引线固定压板1-6固定，这样完成了偶数子模块连接端的安装。然后再进行奇数子模块连接端的安装；首先，把集成引线奇数子模块连接端6-1等于各奇数子模块一一对应，形成2-3、2-5状态，然后同样用集成引线固定压板(图中未画出)把集成引线奇数子模块连接端2-3、2-5等固定，这样就完成了集成引线奇偶连接端的安装。集成引线安装完成后，用键压方法实现子模块键压点与集成引线各子模块连接端的连接。这样，完成了带有集成引线结构的完整双波段线列探测器的制造过程，形成了集成双波段探测器组件，可以进入杜瓦真空封装工艺。
权利要求
1.一种双波段线列红外焦平面探测器集成结构，它包括基板、波段一子模块、波段二子模块和集成薄膜引线，其特征在于所述的双波段线列红外焦平面探测以基板的中心为界将基板平分为左右两半，波段一子模块、波段二子模块分别对称安装于基本的左右两侧，多个同一波段的子模块间各自以交叉、旋转对称形式拼接形成一长线列探测器，其中偶数子模块位于基板的内侧奇数子模块位于基板的外侧，子模块拼接对准完毕后用低温胶固定在拼接基板上，集成薄膜引线将每个波段子模块集成为一组引线引出而形成两列双波段线列红外焦平面探测器。
2.根据权利要求I所述的一种双波段线列红外焦平面探测器集成结构，其特征在于所述的基板采用低热膨胀系数的金属材料可阀或殷钢。
3.根据权利要求I所述的一种双波段线列红外焦平面探测器集成结构，其特征在于所述的集成薄膜引线采用聚酰亚胺基薄膜带线。
4.一种用于如权利要求I所述双波段线列红外焦平面探测器集成结构的集成外引线的引出方法，其特征为方法如下 先把集成引线的偶数子模块连接端(6-2)从拼接基板(1-1)背面的引线穿越凹槽穿过，再从穿越通槽(3-1)穿入，从穿越通槽(2-1)穿出，集成引线偶数子模块连接端(6-2)穿出后，与偶数子模块一一对应，然后，偶数子模块连接端用集成引线固定压板1-6固定，完成了偶数子模块连接端的安装；然后再进行奇数子模块连接端的安装；首先，把集成引线奇数子模块连接端(6-1)等于各奇数子模块一一对应，然后同样用集成引线固定压板把集成引线奇数子模块连接端(2-3、2-5)等固定，这样就完成了集成引线奇偶连接端的安装；集成引线安装完成后，用键压方法实现子模块键压点与集成引线各子模块连接端的连接。
全文摘要
本发明公开了一种双波段线列红外焦平面探测器集成结构，它由拼接基板、波段一子模块、波段二子模块、集成薄膜引线等部件构成，其中位于之间的偶数子模块的引出线，通过集成引线偶数子模块连接端穿越基板背面引线穿越凹槽和基板上的穿越通槽实现的。整个探测器为模块化、装配式设计，具有可生产性。
文档编号H01L23/498GK102820308SQ20121027399
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者张勤耀, 何力, 丁瑞军 申请人:中国科学院上海技术物理研究所