专利名称：微型红外探测器高真空排气激光封口装置及工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光加工技术，具体是指一种微型红外探测器高真空排气激光 封口装置及工艺。
背景技术：
由于大多数红外探测器工作时处于深冷状态，因此，绝热和真空保持是设 计中最关键和最基本的。
红外探测器的真空寿命主要由材料放气、漏率、排气工艺以及消气剂的综 合因素影响决定。其材料主要有不锈钢、可伐、钛合金、无氧铜和一些非金属
材料，如95陶瓷、低温胶等。
本发明基于对非制冷型或热电致冷型红外探测器组件封装中的高真空排 气封口工艺。现阶段的工艺方法是在器件壁上钎焊一根无氧铜排气管(直径 a一""")，由该排气管进行高真空排气，经检验达到预期真空度后进行手工夹 封，使腔体密闭，维持器件内真空度，保证探测器的性能。
然而国际上探测器的封装趋于集成化和微型化，因此微型红外探测器的研 制渐渐成为引领技术。同时，航天红外探测器是卫星的关键元部件之一，它的 可靠性直接关系到卫星的整体寿命，因此航天应用的红外探测器除了要具有高 灵敏度的特性以外，它的可靠性指标必须满足应用要求。
由于排气管在探测器外壳上占据了一定空间，若要做到"微型"，探测器的 外型尺寸则不适合负荷它，外形也不美观。因此通过排气管进行高真空烘烤排 气和手工夹封的方式己不能完全适应微型探测器的封装要求。基于红外探测器夹封工艺，必须开展适应其发展的配套 封装技术。因此，优化微型红外探测器高真空排气的封口技术尤其必要。 发明内容本发明的目的是提供一种新型的用于微型红外探测器后道封装的装置及 工艺，解决微型红外探测器高真空排气的封口夹封问题。由于腔体要承受高真空，为了保证可靠性，外壳体l选用不锈钢。在外壳体1的顶部中央开一激光传输口，用低温胶将光学玻璃101密封于激光传输口上。腔体内部是样品台2。由于外壳体l选用不锈钢，样品烘烤时热量会向外 壳体1传导，因此为了减慢传热，壳体底部固定三根四氟乙烯支撑柱201来支 撑铜质的样品台2，(所需样品台的高度，即激光焦距可通过调节支撑柱上的垫由于排气是探测器后道封装过程的一个重要环节，排气是否充分直接影响 到探测器的性能，而且零部件在装配过程中会吸附一些气体，当其处于真空环 境时就会因解析而出气，所以在高真空排气过程中应尽量提高排气过程中的温 度和延长排气时间，使吸附在真空室内表面的气体尽量排出去，降低排气完成 后的真空腔内表面残余气体出气量。为了加热充分，同时也保证排气充分，在 样品台2下方安装一加热圈202，烘烤温度90士5'C可调。并用一圆形固定槽 203通过螺栓将加热圈202与样品台2固定。为了准确掌握腔体内实际状态，在外壳体侧壁设计几个必要的接口来实现 排气，以及真空度、温度的控制。具体工艺步骤是1、将样品3放于样品台2上；2、 关闭钢化玻璃密封门，用高真空分子泵排气机组通过排气口 102抽腔 体内高真空，同时打开加热圈202以及温度控制仪103的电源；
3、 调节激光4的焦距和各焊接工艺参数，使激光光斑对准需封口的小孔;
4、 开启激光。 本发明的优点
1、 该装置结构简单，使用方便。
2、 该装置为趋于集成化和微型化的探测器封装技术奠定了工艺基础。
3、 该装置提供了非制冷型或热电致冷型微型红外探测器在去除排气管后 进行高真空烘烤排气和激光封口工艺的可靠实施空间。
图1为高真空烘烤排气激光封口系统连接外壳体——1;
光学玻璃——101;
排气口——102;
温度控制仪——103;
真空规——104;
充气口——105;
样品台——2;
支撑柱——201;
加热圈——202;
固定槽——203;
样品——3;
激光——4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明 本发明的高真空烘烤排气装置包括外壳体l，样品台2，支撑柱201，加热圈202以及真空保持系统等。将样品3固定在真空腔体内的样品台2上。紧贴样品台2下方的加热圈202 通过四个螺栓与圆形不锈钢固定槽203相连。为了减慢传热，三根固定在外壳 体1底部的支撑柱201采用四氟乙烯，用它来支撑样品台2，调节到合适高度 后，用螺母将样品台2和支撑柱201固定。接着，关闭钢化玻璃密封门，用TURBOVAC-50K型高真空分子泵排气机 组连接排气口 102抽腔体内高真空，在排气的同时打开加热圈202的电源，烘 烤器件使除气充分。在抽高真空的过程中，要密切留意腔体内真空度、温度的 变化情况。由于管壳内封装的热电致冷器所能承受的温度〈10(TC，因此实验采用 0MR0NE5CSZ型数字式温度控制仪控温在90士5。C范围内。根据高真空分子泵排气机组显示，当腔体内真空度优于1(^Pa时可进行封 口工艺。由于在样品器件帽子上开的是①0.5mm的小孔，因此调整型号为 JHM-1GY-300B的YAG激光焊接机激光光斑至札5"""，负离焦1S"""，双丝电 流20"，脉宽15^，频率2他。利用激光焊接技术在高真空状态下，透过光学 玻璃IOI，将光斑击于小孔上，使器件材料可伐融熔封住小孔。该工艺完成后，通过充气口 105向真空腔体内充气，打开密封门，取出封好的器件。经MS-40检漏仪检测封口漏率优于^x10—97^「^，该值在指标范 围内，即封口工艺完成。否则，重复激光焊接至样品满足封口漏率要求为止。 这种用于微型红外探测器经高真空烘烤排气后的激光封口技术能更好地保证器件封口的可靠性，封后的器件性能良好，同时弥补了加工排气管所产生 的工艺步骤和空间上的累赘，保证了探测器在封口后对真空度的保持，提高了 探测器的可靠性。
权利要求
1.一种微型红外探测器高真空排气激光封口装置，它主要包括外壳体(1)、样品台(2)、支撑柱(201)、加热圈(202)以及真空保持系统，其特征在于样品台(2)通过三根四氟乙烯支撑柱(201)安装在外壳体(1)中，样品台(2)下方安装一加热圈(202)，并用一固定槽(203)和四个螺栓将加热圈(202)贴紧固定在样品台(2)的背面，外壳体(1)的顶部中央开一由光学玻璃密封的激光传输口(101)，同时外壳体(1)上还安装有排气口(102)、温度控制仪(103)、真空规(104)和充气口(105)。
2. —种基于权利要求1所述装置的微型红外探测器激光封口工艺方法， 其特征在于它包括以下步骤A. 将样品(3)固定在真空腔体内的样品台(2)上，关闭钢化玻璃密封 门，用TURBOVAC-50K型高真空分子泵排气机组连接排气口(102)抽腔体内高 真空，在排气的同时打开加热圈(202)的电源，烘烤器件使除气充分；B. 将实验采用OMRON E5CSZ型数字式温度控制仪控温在90士5。C范围内；C. 根据高真空分子泵排气机组显示，当腔体内真空度优于10'3Pa时，调 整JHM-1GY-300B型YAG激光焊接机激光光斑至仆5/^"，负离焦15附附，双丝 电流205人脉宽1S^，频率2他。利用激光悍接技术在高真空状态下，透过光 学玻璃(101)，将光斑击于样品(3)器件帽子上开的一J"^小孔上，使器件 材料可伐融熔封住小孔；D. 步骤C工艺完成后，通过充气口(105)向真空腔体内充气，打开密封门，取出封好的器件，经MS-40检漏仪检测封口漏率优于^"G—、〃'^时，封口 工艺完成，否则，重复A-C步骤至样品满足封口漏率要求为止。
全文摘要
本发明公开了一种微型红外探测器高真空排气激光封口装置及工艺，装置主要包括外壳体、样品台、加热圈以及温度、真空保持系统。将样品固定在样品台上，下方的加热圈通过螺栓与固定槽相连，再通过三根固定在外壳底部的支撑柱连接样品台，关闭钢化玻璃密封门，用真空排气小车通过排气口抽腔体内高真空，在排气的同时打开加热器电源，烘烤器件使除气充分，待真空准备完成后，便可利用激光技术通过激光传输口对样品进行封口。本发明的优点结构简单，使用方便；为趋于集成化和微型化的探测器封装技术奠定了工艺基础；提供了非制冷型或热电致冷型微型红外探测器在去除排气管后进行高真空烘烤排气和激光封口工艺的可靠实施空间。
文档编号B23K26/12GK101618480SQ20091005533
公开日2010年1月6日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者君 俞, 曾智江, 朱三根, 王小坤, 郝振贻 申请人:中国科学院上海技术物理研究所