CN103021961B - 红外焦平面探测器芯片的拼接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外焦平面探测器芯片的拼接方法，包括：步骤A，对于给定数量的待拼接芯片，输入其标记点，进行拼接精度预分析与优化，确定待拼接芯片的最佳排列组合方式和优化位置，并确定第一片待拼接芯片的目标位置；步骤B，从第二片待拼接芯片开始，进行拼接过程动态优化。该方法通过拼接精度预分析与优化确定全体芯片最佳排列组合方式，提高拼接方案固有精度，并通过拼接过程动态优化消除拼接过程误差的累积，大大提高红外焦平面探测器拼接的最终精度，通过拼接操作优化简化拼接操作步骤，降低操作风险，提高效率和成功率。

Description

红外焦平面探测器芯片的拼接方法

技术领域

本发明涉及光电技术领域，尤其涉及一种红外焦平面探测器芯片的拼接方法。

背景技术

航天用红外成像系统要求的探测距离极远，同时要求成像系统具有大视场和高分辨率性能，这就要求航天用红外焦平面探测器必须是超大规模或超长线列的探测器组件。由于材料和工艺方便的限制，目前红外焦平面探测器在阵列规模上很难满足航天应用的需求。为此，必须采用精密拼接的方法，将多片红外焦平面探测器芯片组合成一个组件使用。另一方面，空间遥感要求红外焦平面探测器具有多光谱探测的能力，因此必须将不同谱段的红外焦平面探测器拼接起来应用。

待拼接芯片均具有几何参数离散性，因此，对于给定数量的芯片需进行优化布局，以确定最佳排列组合方式，提高整体拼接精度。在实际拼接过程中由于人员、设备等各种因素的影响，前道工序固化的芯片实际位置并不完全等于预分析和优化计算得到的理想位置，并且随着拼接工艺的进展，各芯片的位置误差会相互耦合并持续积累、传播，成为一种动态的误差，需对其进行实时补偿。目前，红外探测器拼接以手工操作为主，随机性较大，精度较低，需对拼接工艺过程进行优化。同时，红外探测器拼接具有不可逆、成本高、风险大的特点，难以保证拼接精度及成品率。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种红外焦平面探测器芯片的拼接方法，用以提高红外焦平面探测器的拼接精度，降低操作风险。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种红外焦平面探测器芯片的拼接方法，该方法包括：

步骤A，对于给定数量的待拼接芯片，输入其标记点，进行拼接精度预分析与优化，确定待拼接芯片的最佳排列组合方式和优化位置，并确定第一片待拼接芯片的目标位置；

步骤B，从第二片待拼接芯片开始，进行拼接过程动态优化。

优选地，进行拼接精度预分析与优化的步骤具体包括：

对所有标记点的离散误差进行优化处理。

优选地，步骤A具体包括：输入所有待拼接芯片的标记点，分析各芯片标记点离散误差以及芯片间排列组合方式对最终拼接精度的影响；

进行优化处理，预测各种排列组合的固有精度，以最高固有精度确定全体芯片的最佳排列组合方式和优化位置，并根据该优化位置确定第一片待芯片的目标位置。

优选地，所述优化处理的步骤具体包括：对各种排列组合的芯片标记点进行直线拟合，并以此计算该排列组合的固有精度。

优选地，所述固有精度具体包括：各种排列组合的芯片标记点搭接精度、直线度和平行度。

优选地，步骤B具体包括：

从第二片待拼接芯片开始，实时测量已固化芯片的实际位置，计算已固化芯片的实际位置误差，并根据已固化芯片的实际位置误差，重新计算当前待拼接芯片的优化位置。

优选地，在整个拼接过程中进行操作过程优化，确定微动调整操作的最佳调整顺序和调整量，并以确定的微动调整操作的最佳调整顺序和调整量指导具体拼接操作。

优选地，在拼接操作过程中，以转换矩阵表达微动调整操作，通过矢量计算获得不同调整顺序和调整量所能达到的调整效果，通过遗传算法对操作步骤进行优化，以最少的调整操作步骤将芯片调整到目标位置。

优选地，对计算得到的最佳调整顺序和调整量进行实时显示和输出。

本发明有益效果如下：

本发明提供了一种红外焦平面探测器芯片的拼接方法，该方法通过拼接精度预分析与优化确定全体芯片最佳排列组合方式，提高拼接方案固有精度，通过拼接过程动态优化消除拼接过程误差的累积，大大提高红外焦平面探测器拼接的最终精度，通过拼接操作优化简化拼接操作步骤，降低操作风险，提高效率和成功率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例1的单谱段红外焦平面探测器芯片拼接方法的流程图；

图2为本发明实施例2的多谱段红外焦平面探测器芯片拼接方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本发明的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。

实施例1

本发明实施例提供了一种红外焦平面探测器芯片的拼接方法，参见图1，该方法包括：

S101、输入所有芯片标记点；

S102、进行拼接精度预分析与优化，确定待拼接芯片的最佳排列组合方式和优化位置，并确定第一片待拼接芯片的目标位置；

该步骤具体包括：

分析各芯片标记点离散误差以及芯片间排列组合方式对最终拼接精度的影响,并进行优化处理，预测各种排列组合方案的固有精度。以固有精度最高决定全体芯片的最佳排列组合方式和优化位置，此优化位置决定了芯片1的目标位置。在所述优化过程中，需对各种排列组合方案下的芯片标记点进行直线拟合，并以此计算方案的固有精度。方案的固有精度还要综合考虑搭接精度、直线度、平行度的要求，以方案的固有精度最高为优化目标。

红外焦平面探测器拼接要求使各芯片之间的相对位置精度最高。由于待拼接芯片均具有几何参数离散性，对于给定数量的芯片，其不同的排列组合方式所能达到的固有精度是不同的。本方法通过优化芯片排列组合方式提高整体拼接方案的固有精度。

S103、芯片1拼接；

该步骤具体包括：

将芯片1置于基板上；测量芯片1当前位置；确定当前位置与目标位置的偏差；进行拼接操作优化，得到优化的调整顺序与调整量，并以此为指导将芯片1调整到目标位置，对芯片1固化。

芯片拼接的具体过程都是由一系列微动调整操作（平移和旋转）组成的，拼接操作优化对不同的微动调整顺序和调整量所能达到的调整效果进行分析，力求以最少的操作步骤将芯片调整到目标位置，从而降低操作风险，提高工作效率和拼接成功率。

S104、拼接过程动态优化；

该步骤具体包括：

测量芯片1实际位置；根据芯片1的实际位置误差重新进行优化计算，确定芯片2目标位置，以弥补芯片1实际位置误差对整体拼接精度的影响。

在实际拼接过程中由于人员、设备等各种因素的影响，芯片1固化后的实际位置并不完全等于预分析得到的理想目标位置，并且随着拼接工艺的进展，这一位置误差会与后续芯片的位置误差相互耦合并持续积累、传播。在拼接过程动态优化中，将前道工序的实际误差作为输入条件，重新计算后续芯片的优化位置，使其与已固化芯片之间的相对位置精度最高，由此弥补前道工序的误差，使得整体拼接精度最趋近于预分析得到的固有精度。

S105、芯片2拼接；

该步骤具体包括：

将芯片2置于基板上；测量芯片2当前位置；确定当前位置与目标位置的偏差；进行拼接操作优化，得到优化的调整顺序与调整量，并以此为指导将芯片2调整到目标位置；芯片2固化。

S106、重复S104和S105步骤，对芯片3-n进行拼接；

S107、拼接完后测量所有芯片实际位置，计算最终拼接精度。

本发明实施例提供了一种红外焦平面探测器芯片的拼接方法，该方法通过拼接精度预分析与优化确定全体芯片最佳排列组合方式，提高拼接方案固有精度，并通过拼接过程动态优化消除拼接过程误差的累积，大大提高红外焦平面探测器拼接的最终精度，还通过拼接操作优化简化拼接操作步骤，降低操作风险，提高效率和成功率。

实施例2

本发明实施例提供了一种多谱段红外焦平面探测器组件的拼接方法，参见图2，该方法包括：

S201、按实施例1所述过程制备多个单谱段组件，测出各个组件上所有芯片标记点的实际位置；

S202、将各个单谱段组件视为单个芯片，输入所有标记点；

S203、重复实施例1中S102-S106所述过程，完成所有单谱段组件（视为单个芯片）的拼接；

S204、测量多谱段组件上的所有芯片的实际位置，计算多谱段组件的最终拼接精度。

本发明实施例提供了一种多谱段红外焦平面探测器芯片的拼接方法，该方法将各个单谱段组件视为单个芯片，通过拼接精度预分析与优化确定全体芯片最佳排列组合方式，提高拼接方案固有精度，并通过拼接过程动态优化消除拼接过程误差的累积，大大提高红外焦平面探测器拼接的最终精度，还通过拼接操作优化简化拼接操作步骤，降低操作风险，提高效率和成功率。

综上所述，本发明实施例提供了一种红外焦平面探测器芯片的拼接方法，该方法通过拼接精度预分析与优化确定全体芯片最佳排列组合方式，提高拼接方案固有精度，并通过拼接过程动态优化消除拼接过程误差的累积，大大提高红外焦平面探测器拼接的最终精度，还通过拼接操作优化简化拼接操作步骤，降低操作风险，提高效率和成功率，并应用该方法对多谱段红外焦平面探测器芯片进行拼接，提高红外焦平面探测器的拼接精度，降低操作风险。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种红外焦平面探测器芯片的拼接方法，其特征在于，包括：

步骤A，对于给定数量的待拼接芯片，输入其标记点，进行拼接精度预分析与优化，确定待拼接芯片的最佳排列组合方式和优化位置，并确定第一片待拼接芯片的目标位置；

步骤B，从第二片待拼接芯片开始，进行拼接过程动态优化；

所述步骤A具体包括：

输入所有待拼接芯片的标记点，分析各芯片标记点离散误差以及芯片间排列组合方式对最终拼接精度的影响；

进行优化处理，预测各种排列组合的固有精度，以最高固有精度确定全体芯片的最佳排列组合方式和优化位置，并根据该优化位置确定第一片待拼接芯片的目标位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行拼接精度预分析与优化的步骤具体包括：

对所有标记点的离散误差进行优化处理。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化处理的步骤具体包括：

对各种排列组合的芯片标记点进行直线拟合，并以此计算该排列组合的固有精度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固有精度具体包括：各种排列组合的芯片标记点搭接精度、直线度和平行度。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤B具体包括：

从第二片待拼接芯片开始，实时测量已固化芯片的实际位置，计算已固化芯片的实际位置误差，并根据已固化芯片的实际位置误差，重新计算当前待拼接芯片的优化位置。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

在整个拼接过程中进行操作过程优化，确定微动调整操作的最佳调整顺序和调整量，并以确定的微动调整操作的最佳调整顺序和调整量指导具体拼接操作。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在拼接操作过程中，以转换矩阵表达微动调整操作，通过矢量计算获得不同调整顺序和调整量所能达到的调整效果，通过遗传算法对操作步骤进行优化，以最少的调整操作步骤将芯片调整到目标位置。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对计算得到的最佳调整顺序和调整量进行实时显示和输出。