一种可拆卸的集成式变温测试杜瓦及其组件的制作方法

本发明属于集成式杜瓦组件封装技术领域，具体涉及一种可拆卸的集成式变温测试杜瓦及其组件，适用于红外探测器芯片和其它光电材料的低温变温性能测试。

背景技术：

红外探测器芯片在正式封装为组件之前需要经过性能指标测试以筛选出合格的芯片，再封装到杜瓦中，并与制冷机耦合形成集成探测器杜瓦制冷机组件（Integrated Detector Dewar Cooler Assembly）。

正式封装前对芯片的性能指标测试通常是在测试杜瓦里完成的，目前国内外针对探测器芯片的测试杜瓦解决方案主要分为两种：（1）液氮测试杜瓦，实施方式为先将杜瓦抽至真空状态，再向杜瓦中注入液氮对芯片进行制冷，从而完成测试过程，这一方式无法实现温度精确控制，不能满足芯片在不同温度下的测试需求；（2）基于液氮测试杜瓦的改进结构或系统，包括对测试杜瓦液氮液面压力进行控制的压控变温系统和在冷端贴加热片通过热量补偿实现变温测试的系统，其中，压控变温系统需要配置增压系统和真空系统，成本高，结构复杂，不便于操作且测试效率低；通过热量补偿实现变温测试的系统只能实现液氮温度（77K）以上的变温控制，无法实现液氮温度以下的低温性能测试。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单、便于操作，且能适用于红外探测器芯片和其它光电材料低温变温性能测试的变温测试杜瓦组件。

本发明的技术方案是提供了一种可拆卸的集成式变温测试杜瓦，包括变温杜瓦主体，所述变温杜瓦主体包括冷指基座、外壳、冷指气缸、冷盘和性能测试组件，所述外壳下端与冷指基座连接，所述外壳由可拆卸连接的上部分和下部分构成密闭空间，该密闭空间内由下至上依次连接冷指气缸、冷盘和性能测试组件，所述外壳上设置真空阀。

进一步的，所述冷指气缸设置在外壳的下部分内，所述冷盘和性能测试组件设置在外壳的上部分内。

进一步的，所述外壳的上部分和下部分之间通过法兰连接，外壳的上部分与法兰之间通过螺钉紧固连接，所述冷盘位于法兰处。

进一步的，所述外壳的上部分与法兰之间通过O型橡胶圈密封。

进一步的，所述外壳的上部分为窗口组件，该窗口组件包括窗框和设置在窗框顶部的窗片，窗框下端与外壳的下部分可拆卸连接。

进一步的，所述冷盘的下表面粘接有活性炭。

进一步的，所述性能测试组件包括陶瓷引线环、陶瓷基板、冷屏和滤光片，所述陶瓷引线环设置在外壳的上部分和下部分之间，所述陶瓷基板、冷屏和滤光片由下至上依次连接在冷盘上。

进一步的，所述冷屏为内空的圆柱结构，冷屏下端与陶瓷基板之间通过低温胶粘接。

进一步的，所述变温杜瓦主体的氦质谱检漏率＜0.1×10^-12Pa·m³/s。

另外，本发明还提供了一种可拆卸的集成式变温测试杜瓦组件，包括变温杜瓦主体和制冷机，所述变温杜瓦主体的外壳下端通过冷指基座与制冷机连接，所述冷指气缸底部通过冷指基座与制冷机的出气口连通。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的这种可拆卸的集成式变温测试杜瓦为活真空、可拆卸的集成式结构，芯片安装和拆卸方便，结构紧凑小巧，测试效率高。

(2)本发明提供的这种可拆卸的集成式变温测试杜瓦组件能够实现温度的精确控制，可以满足红外探测器芯片及其它低温材料在55K-130K温度区间内的变温测试需求。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明可拆卸的集成式变温测试杜瓦组件的整体结构示意图。

图2是本发明中变温杜瓦主体的剖面结构示意图。

附图标记说明：1、变温杜瓦主体；2、制冷机；3、冷指基座；4、外壳；5、冷指气缸；6、真空阀；7、陶瓷引线环；8、螺钉；9、法兰；10、窗框；11、窗片；12、滤光片；13、冷屏；14、陶瓷基板；15、冷盘；16、O型橡胶圈；17、活性炭。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种可拆卸的集成式变温测试杜瓦，包括变温杜瓦主体1，所述变温杜瓦主体1包括冷指基座3、外壳4、冷指气缸5、冷盘15和性能测试组件，所述外壳4下端与冷指基座3连接，所述外壳4由可拆卸连接的上部分和下部分构成密闭空间，该密闭空间内由下至上依次连接冷指气缸5、冷盘15和性能测试组件，所述外壳4上设置真空阀6。

具体组装和工作过程如下：

(1)将冷指基座3、冷指气缸5和冷盘15高温钎焊，将外壳4的下部分和真空阀6经高温钎焊后，外壳4下端与冷指基座3进行激光焊，冷指气缸5放置在外壳4的下部分内，每一道焊接工艺之后均进行氦质谱检漏，要求漏率＜0.1×10^-12Pa·m³/s。

优选的，在所述冷盘15的下表面粘接适量的活性炭17，活性炭17作为变温杜瓦1内部的吸气元件，能够提高变温杜瓦1的真空保持能力。

(2)将性能测试组件安装到冷盘15上，具体的，性能测试组件包括陶瓷引线环7、陶瓷基板14、冷屏13和滤光片12，所述陶瓷引线环7设置在外壳4的上部分和下部分之间，陶瓷引线环7与外壳4的下部分进行激光焊接，所述陶瓷基板14连接在冷盘15上，将待测试的红外探测器芯片或测温二极管通过低温胶粘接到陶瓷基板14上，通过引线键合工艺使待测试的红外探测器芯片或测温二极管与陶瓷基板14，陶瓷基板14与陶瓷引线环7互连，然后将滤光片12粘接在冷屏13上表面后，通过低温胶将冷屏13下端通过低温胶粘接到陶瓷基板14上，冷屏13为内空的圆柱结构，冷屏13将待测试的红外探测器芯片或测温二极管罩住。

(3)将外壳4的上部分罩在陶瓷基板14、冷屏13和滤光片12上，外壳4的上部分与外壳4的下部分进行可拆卸连接，其中一种可拆卸连接的实施方式是将外壳4上部分和外壳4下部分的上端通过法兰9连接，法兰9与外壳4下部分激光焊接，外壳4上部分与法兰9通过螺钉8紧固，并通过O型橡胶圈16密封。

优选的，将所述冷盘15位于法兰9处；所述外壳4的上部分为窗口组件，该窗口组件包括窗框10和设置在窗框10顶部的窗片11，窗框10下端与外壳4的下部分可拆卸连接。

(4)将上述组装好的变温杜瓦主体1与制冷机2耦合连接，制冷机2采用RS058旋转式斯特林制冷机，变温杜瓦主体1与待测试的红外探测器芯片或测温二极管对应的测试工装连接，将真空阀6接抽气机组，开启真空阀6，将变温杜瓦主体1内抽至高真空状态（小于5×10^-5Pa）后，关闭真空阀6，使变温杜瓦内部保持真空状态，开启制冷机2，根据测试需求，调节制冷机2的控温点，实现不同测试温度下芯片的性能测试。该变温测试杜瓦组件通过制冷机可实现55K-130K的精确变温控制。

目前，该可拆卸的集成式变温测试杜瓦组件已成功应用于量子阱、二类超晶格等红外探测器芯片的变温性能测试以及测温二极管的温度定标测试。

综上所述，本发明提供的这种可拆卸的集成式变温测试杜瓦为活真空、可拆卸的集成式结构，芯片安装和拆卸方便，结构紧凑小巧，测试效率高，而且可拆卸的集成式变温测试杜瓦组件能够实现温度的精确控制，可以满足红外探测器芯片及其它低温材料在55K-130K温度区间内的变温测试需求。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。