一种红外探测器及其制备方法、电子设备与流程

1.本发明涉及红外探测技术领域，尤其涉及一种红外探测器及其制备方法、电子设备。


背景技术：

2.目前，红外探测器已在相关领域得到广泛应用，其中，多谱段集成红外探测器具有低负载、高分辨、光谱覆盖范围宽、各谱段宽带可选等诸多优势，更是广泛应用于卫星遥感、生态监测、预警侦察等宇航领域。多谱段红外探测器集成耦合的技术较多，其中将不同谱段红外芯片混成互连到单片读出电路的技术路线具有工艺流程简化，低载荷等优点，是多谱段集成红外探测器的重要技术发展路线之一。
3.但是越多不同谱段红外芯片的混成互连，由于所存在的阵列规格不同、互连难度大以及不同谱段红外芯片之间存在相互干扰等技术问题将越发显著，导致该技术路线的开发难度越大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种红外探测器及其制备方法、电子设备。
5.本发明采用的技术方案是，所述一种红外探测器的制备方法，包括：在单片读出电路的一侧间隔布置至少两组凸点，其中，不同组所述凸点在垂直于所述单片读出电路所在平面的高度方向上的高度不同；将至少两个红外芯片设置于对应组所述凸点远离所述单片读出电路的一端。
6.在一个实施方式中，所述将至少两个红外芯片对应设置于所述凸点远离所述单片读出电路的一端，包括：将至少两个所述红外芯片，按照至少两组所述凸点中，在垂直于所述单片读出电路所在平面的高度方向上由低至高的顺序，依次设置于所述凸点远离所述单片读出电路的一端。
7.在一个实施方式中，所述将至少两个所述红外芯片，按照至少两组所述凸点中，在垂直于所述单片读出电路所在平面的高度方向上由低至高的顺序，依次设置于所述凸点远离所述单片读出电路的一端，包括：按照至少两个所述红外芯片对温度以及加温时间的耐受程度由高至低的顺序，并且按照至少两组所述凸点中，在垂直于所述单片读出电路所在平面的高度方向上由低至高的顺序，依次将至少两个所述红外芯片与至少两组所述凸点对应连接。
8.在一个实施方式中，所述红外探测器的制备方法还包括：在每一个红外芯片与对应的一组所述凸点连接后，对当前红外探测器进行一次热回流处理。
9.在一个实施方式中，所述红外探测器的制备方法还包括：根据所述红外芯片的尺寸，确定与该红外芯片连接的一组所述凸点中，每个所述凸点的尺寸。
10.本发明的另一方面还提供一种红外探测器，包括：单片读出电路；至少两组凸点，间隔布置在所述单片读出电路的一侧，其中，至少两组所述凸点在垂直于所述单片读出电
路所在平面的高度方向上的高度不同；至少两个红外芯片，至少两个所述红外芯片对应连接于至少两组所述凸点远离所述单片读出电路的一端。
11.在一个实施方式中，至少两个所述红外芯片所表征的谱段不同。
12.在一个实施方式中，在垂直于所述单片读出电路所在平面的高度方向上由低至高排列的至少两个所述红外芯片对温度以及加温时间的耐受程度是由高至低排列的。
13.在一个实施方式中，至少两组所述凸点为铟凸点。
14.本发明的另一方面还提供了一种电子设备，包括如上任一项所述的红外探测器。
15.采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
16.本发明所述的红外探测器的制备方法所制备的红外探测器，每个红外芯片混成互连后存在一定高度差，可以有效避免不同谱段红外芯片混成互连过程中的相互干扰。在本发明的一些实施方式中，凸点与红外芯片的连接顺序将按照红外芯片对温度和加温时间的耐受程度从高到低的顺序进行，并且每完成一次红外芯片的混成互连后立即进行一次回流热处理，以达到对温度的耐受程度越低的红外芯片经历的回流热处理次数和时间越少，这不仅保证了整个过程中每一个完成互连的红外芯片与读出电路之间连接的可靠性，而且确保了最终各谱段红外芯片与读出电路之间达到良好的电学和力学连接，同时不会对各谱段红外芯片的性能造成影响。
附图说明
17.图1为根据本发明实施例的红外探测器制备方法流程图；
18.图2为根据本发明实施例的红外探测器组成结构示意图；
19.图3为根据本发明实施例的电子设备结构示意图。
20.附图标记
21.单片读出电路1，凸点2，第一红外芯片3，第二红外芯片4，第三红外芯片5，第四红外芯片6。
具体实施方式
22.为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
23.本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
24.本发明第一实施例，一种红外探测器的制备方法，如图1所示，包括以下具体步骤：
25.步骤s1，在单片读出电路的一侧间隔布置至少两组凸点，其中，不同组凸点在垂直于单片读出电路所在平面的高度方向上的高度不同。
26.步骤s2，将至少两个红外芯片设置于对应组凸点远离单片读出电路的一端。
27.下面将根据该实施例的流程对每一步骤做出详细说明。
28.步骤s1，在单片读出电路的一侧间隔布置至少两组凸点，其中，不同组凸点在垂直于单片读出电路所在平面的高度方向上的高度不同。
29.本实施例中，至少两组凸点中的每一组可以包括多个凸点，不同组之间的凸点数
量可以相同，也可以不相同，本文对此将不做限定。
30.本实施例中，凸点可以是铟凸点。
31.本实施例中，是在垂直于单片读出电路所在平面的高度方向，以不同的高度间隔布置至少两组凸点，不同组之间的凸点高度均不同，在同组内的多个凸点，其高度可以是相同或大致相同的。
32.步骤s2，将至少两个红外芯片设置于对应组凸点远离单片读出电路的一端。
33.本实施例中，至少两个红外芯片所表征的频段可以是不同的。
34.经上述处理后，每个红外芯片混成互连后存在一定高度差，可以避免不同谱段红外芯片混成互连过程中的相互干扰。
35.本实施例中，具体可以按照至少两个所述红外芯片对温度以及加温时间的耐受程度由高至低的顺序，并且按照至少两组所述凸点中，在垂直于所述单片读出电路所在平面的高度方向上由低至高的顺序，依次将至少两个所述红外芯片与至少两组所述凸点对应连接。也就是说，根据至少两个所述红外芯片对温度以及加温时间的耐受程度，将耐受程度最好的一个红外芯片的对应组凸点为至少两组凸点中高度方向最低的一组，即，将耐受程度最高的一个红外芯片与至少两组凸点中高度方向最低的一组相连接，将耐受程度第二高的一个红外芯片与至少两组凸点中高度方向第二低的一组相连接，以此类推，直至完成所有红外芯片与凸点组的连接。
36.进一步地，每一次完成一个红外芯片与一组凸点的对应连接后，可以即时对当前红外探测器(包括单片读出电路、凸点、已连接的红外芯片)进行一次热回流处理。
37.通常不同谱段的红外芯片，能对其造成性能影响的温度和加温时间的临界值不同，因此，将混成互连的工艺按照红外芯片对温度和加温时间的耐受程度从高到低的顺序进行，并且每完成一次红外芯片的混成互连后立即进行一次热回流处理，这不仅提高了整个混成互连过程中每一个完成互连的红外芯片与单片读出电路之间连接的可靠性，而且有效保证了最终各谱段红外芯片与读出电路之间达到良好的电学和力学连接，同时按照上述连接顺序处理后的红外探测器，对温度的耐受程度越低的红外芯片经历的回流热处理次数和时间越少，所以不会对各谱段红外芯片的性能造成影响。
38.本实施例中，该制备方法还可以包括：完成上述单片读出电路与红外芯片的连接以及对应的热回流处理之后，可以根据红外芯片的尺寸，确定与该红外芯片连接的一组凸点中，每个凸点的尺寸。
39.也就是说，针对于一红外芯片和与其对应的一组凸点，可以根据实际情况需要，针对单个红外芯片对应的凸点尺寸，根据该红外芯片的阵列规格和互连压力对该组凸点的尺寸进行微调，以更好地完成单个红外芯片与单片读出电路的混成互连，具体地，可以调整凸点在高度方向上的尺寸，也可以是调整凸点在宽度方向，也就是平行于单片读出电路所在平面方向上的尺寸，可以根据实际情况进行调整。
40.本发明第二实施例，一种红外探测器，如图2所示，该红外探测器可以是通过上述红外探测器的制备方法所制备而成的，包括：
41.单片读出电路；
42.至少两组凸点，间隔布置在单片读出电路的一侧，其中，至少两组凸点在垂直于单片读出电路所在平面的高度方向上的高度不同；
43.至少两个红外芯片，至少两个红外芯片对应连接于至少两组所述凸点远离所述单片读出电路的一端。
44.本发明的实施例中，至少两个红外芯片所表征的谱段不同。
45.本发明的实施例中，在垂直于单片读出电路所在平面的高度方向上由低至高排列的至少两个红外芯片对温度以及加温时间的耐受程度是由高至低排列的。
46.本发明的实施例中，至少两组所述凸点为铟凸点。
47.本发明第三实施例，一种电子设备，如图3所示，包括如上所述的一种红外探测器，其与上述实施例提供的红外探测器基于相同的思路，效果与上述实施例内容提供的技术效果相似，本文对此将不再赘述。
48.本发明第四实施例，本实施例是在上述实施例的基础上，结合图2，介绍一个本发明的应用实例。
49.本发明实施例中的用于一种多谱段集成红外探测器的混成互连方法。示例性的，如图2所示，包括单片读出电路1，凸点2，第一红外芯片3、第二红外芯片4、第三红外芯片5、第四红外芯片6，需要说明的是，图中仅示例性地示出了四个红外芯片，在实际应用中，红外芯片的数量根据实际应用需要可能更多或更少。
50.其中单片读出电路上所制备的凸点2为铟凸点，根据混成互连的顺序的不同，设计不同的尺寸，整体来说，先进行混成互连的红外芯片所采用的凸点2尺寸相对最小，之后根据互连顺序，铟凸点的尺寸依次增大，使得每个红外芯片混成互连后存在一定高度差，以避免不同谱段红外芯片混成互连过程中的相互干扰；针对单个红外芯片的铟凸点尺寸，根据该芯片的阵列规格和互连压力进行微调，以更好地完成单个芯片地混成互连。
51.通常不同谱段的红外芯片，能对其造成性能影响的温度和加温时间的临界值不同。根据第一红外芯片3、第二红外芯片4、第三红外芯片5、第四红外芯片6对温度和加温时间的耐受程度从高至低依次为第一红外芯片3、第二红外芯片4、第三红外芯片5、第四红外芯片6，所以，将混成互连顺序设计为第一红外芯片3、第二红外芯片4、第三红外芯片5、第四红外芯片6，每完成一次红外芯片的混成互连后立即进行一次回流热处理，最终各红外芯片的回流次数分别是第一红外芯片3，4次，第二红外芯片4，3次，第三红外芯片5，2次，第四红外芯片6，1次。
52.采用上述一种多谱段集成红外探测器的混成互连方法流程如下所示：
53.s1，单片读出电路凸点制备。
54.s2，第一个红外芯片混成互连；
55.s3，第一次回流热处理；
56.s4，第二个红外芯片混成互连；
57.s5，第二次回流热处理；
58.……
59.直到第四次回流热处理完成后，完成多谱段集成红外探测器的整个混成互连过程。
60.本发明实施例对比现在已有的技术至少有以下的技术优点：
61.1)通过不同尺寸的凸点阵列和对应的混成互连顺序，避免不同谱段红外芯片混成互连过程中的相互干扰。
62.2)通过每完成一次红外芯片的混成互连后立即进行一次回流热处理的方式，增强已完成互连的红外芯片与读出电路之间连接的可靠性，避免后续的混成互连工艺对已完成互连的芯片的影响。
63.3)通过合理的混成互连和回流热处理的顺序，确保完成全部工艺后，各谱段红外芯片与读出电路之间达到良好的电学和力学连接，同时不会对各谱段红外芯片的性能造成影响。
64.通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。