CN105070733A - 非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，将读出电路和光电传感器进行倒装互连后一起装入管壳中；在窗片用于与管壳粘接的表面上涂覆有机粘接剂；将装有读出电路和光电传感器的管壳以及涂覆有机粘接剂的窗片置于以惰性气体为主的环境下，使读出电路、光电传感器、管壳以及窗片加热，以去除读出电路、光电传感器、管壳和窗片上附着的水分；将窗片和管壳进行粘接，保证管壳的封闭腔体中为惰性气体；待有机粘接剂固化以后取出，即完成气密性封装。本发明大幅度降低非制冷红外焦平面探测器的制造成本，实现了不需要真空度的非制冷红外焦平面探测器气密性封装，在保证探测器性能的前提下，极大降低了封装的成本。

Description

非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法

技术领域

本发明涉及一种非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，属于红外成像系统技术领域。

背景技术

红外焦平面探测器组件是获取目标景物红外热辐射信息的重要光电器件。按照探测器的工作温度高低可以将器件分成两大类：工作时探测器敏感元件温度在-100℃及以下的制冷型；工作时探测器敏感元件温度在室温附近的非制冷型。非制冷红外焦平面探测器的原理（如图1）是将人眼不可见场景的红外辐射1，经过透镜2到达红外焦平面探测器3后，转化为不同大小电信号4传输到探测器外部，以提供给其他电子部件进行处理。

通常，非制冷红外焦平面探测器（如图2）主要由窗片8、带腔体的管壳7、置于管壳7腔体中的光电传感器5、读出电路6等几个部分组成，通过光电传感器5将红外辐射转换为电信号，再由读出电路6完成该信号的放大和传输，管壳7和窗片8组成的腔体保证探测器的工作环境，并将读出电路6的信号向外传输。

非制冷红外探测器的整体性能虽然较制冷红外探测器低，但目前已经能够满足相当多的应用场合。由于非制冷红外探测器不需要使用制冷探测器笨重的制冷机和保持真空的杜瓦装置，使得探测器整体的复杂度、功耗、体积、重量大幅度下降，但目前非制冷红外探测器的价格仍不能为市场所接受。原因是在非制冷探测器的价格组成中，管壳及管壳的真空封装处理工艺成本已占到总成本的60～70%，因此降低真空封装成本已成为非制冷探测器的关键。

发明内容

为降低封装工艺的复杂程度，本发明的目的在于提供一种非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，从而降低探测器的制造成本。

本发明通过下列技术方案实现：一种非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，经过下列各步骤：

第一步、将读出电路和光电传感器进行倒装互连后一起装入管壳中；在窗片用于与管壳粘接的表面上涂覆有机粘接剂；

第二步、将装有读出电路和光电传感器的管壳以及涂覆有机粘接剂的窗片置于以惰性气体为主的环境下；

第三步、在以惰性气体为主的环境下，使读出电路、光电传感器、管壳以及窗片在50～100℃下加热30分钟，以去除读出电路、光电传感器、管壳和窗片上附着的水分等物质；

第四步、在以惰性气体为主的环境下，将窗片和管壳进行粘接，保证管壳的封闭腔体中为惰性气体；待有机粘接剂固化以后取出，即完成气密性封装。

所述第一步中的有机粘接剂为环氧树脂、硅胶、瞬干胶、厌氧胶。

所述第一步中的惰性气体为氮气、氩气、氙气、氦气、氖气中的任意一种。

所述第四步中在以惰性气体为主的环境下是惰性气体压力为1～1.1个标准大气压。

本发明具备的优点和有益效果：

本发明提供的非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，通过真空加热排气，去除探测器中的水汽，并最终采用惰性气体进行保护，采用1～1.1个标准大气压的惰性气体填充到管壳内，避免了管壳长时间的真空排气，并用粘接工艺替代焊接完成封装，这样就大幅度降低非制冷红外焦平面探测器的制造成本，实现了不需要真空度的非制冷红外焦平面探测器气密性封装，在保证探测器性能的前提下，极大降低了封装的成本，为非制冷红外焦平面探测器的广泛应用奠定了基础。在使用过程中，管壳内部压力高于外部压力，即使有泄露也是内部气体向外扩散，最终达到内部外部的气压一致，也不会导致焦平面探测器的性能变化，这样极大提高探测器的可靠性。

附图说明

图1为非制冷焦平面探测器的工作原理示意图；

图2为非制冷红外焦平面探测器的结构示意图；

图3为第一步读出电路和光电传感器倒装互连后装入管壳中的示意图；

图4为第二步、第三步窗片和管壳在手套箱中充气、加热的示意图；

图5为第四步完成气密性封装的非制冷红外焦平面探测器的示意图。

其中：红外辐射1、透镜2、红外焦平面探测器3、电信号4、光电传感器5、读出电路6、管壳7、窗片8、公共电极9、有机粘接剂10、手套箱11、真空泵管道12、惰性气体管道13、左操作窗口14、右操作窗口15。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。

实施例1

本例所制备的非制红外冷红外焦平面探测器，其光电传感器5采用钛酸锶钡（BST）陶瓷材料制得，并由公共电极9连接；读出电路6与光电传感器5匹配，管壳7为常规陶瓷管壳，窗片8采用锗材料制得。

非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，经过下列各步骤：

第一步、将读出电路6和光电传感器5进行倒装互连后一起装入管壳7中；在窗片8用于与管壳7粘接的表面上涂覆环氧树脂；

第二步、将装有读出电路6和光电传感器5的管壳7以及涂覆环氧树脂的窗片8，放置在常规手套箱11中，通过与真空泵连接的真空泵管道12对手套箱11抽真空到100mTorr，再通过惰性气体管道13充入干燥氮气，重复抽真空和充入干燥氮气三次，直至手套箱11内的环境置换为以氮气为主的环境；

第三步、在以氮气为主的环境下，读出电路6、光电传感器5、管壳7以及窗片8在80℃下加热30分钟，以去除读出电路6、光电传感器5、管壳7和窗片8上附着的水分等物质；

第四步、继续保持手套箱的以氮气为主的环境，使手套箱11中氮气压力为1个标准大气压，人工通过手套箱11的左操作窗口14和右操作窗口15将窗片8和管壳7进行粘接，保证管壳7的封闭腔体中为氮气；待环氧树脂固化以后取出，即完成气密性封装。

实施例2

非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，经过下列各步骤：

第一步、将读出电路6和光电传感器5进行倒装互连后一起装入管壳7中；在窗片8用于与管壳7粘接的表面上涂覆硅胶；

第二步、将装有读出电路6和光电传感器5的管壳7以及涂覆硅胶的窗片8，放置在常规手套箱11中，通过与真空泵连接的真空泵管道12对手套箱11抽真空到90mTorr，再通过惰性气体管道13充入干燥氩气，重复抽真空和充入干燥氩气三次，直至手套箱11内的环境置换为以氩气为主的环境；

第三步、在以氩气为主的环境下，使读出电路6、光电传感器5、管壳7以及窗片8在50℃下加热30分钟，以去除读出电路6、光电传感器5、管壳7和窗片8上附着的水分等物质；

第四步、继续保持手套箱的以氩气为主的环境，使手套箱11中氩气压力为1.1个标准大气压，人工通过手套箱11的左操作窗口14和右操作窗口15将窗片8和管壳7进行粘接，保证管壳7的封闭腔体中为氩气；待硅胶固化以后取出，即完成气密性封装。

实施例3

非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，经过下列各步骤：

第一步、将读出电路6和光电传感器5进行倒装互连后一起装入管壳7中；在窗片8用于与管壳7粘接的表面上涂覆瞬干胶；

第二步、将装有读出电路6和光电传感器5的管壳7以及涂覆瞬干胶的窗片8，放置在常规手套箱11中，通过与真空泵连接的真空泵管道12对手套箱11抽真空到110mTorr，再通过惰性气体管道13充入干燥氙气，重复抽真空和充入干燥氙气三次，直至手套箱11内的环境置换为以氙气为主的环境；

第三步、在以氙气为主的环境下，使读出电路6、光电传感器5、管壳7以及窗片8在100℃下加热30分钟，以去除读出电路6、光电传感器5、管壳7和窗片8上附着的水分等物质；

第四步、继续保持手套箱的以氙气为主的环境，使手套箱11中氙气压力为1个标准大气压，人工通过手套箱11的左操作窗口14和右操作窗口15将窗片8和管壳7进行粘接，保证管壳7的封闭腔体中为氙气；待瞬干胶固化以后取出，即完成气密性封装。

实施例4

非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，经过下列各步骤：

第一步、将读出电路6和光电传感器5进行倒装互连后一起装入管壳7中；在窗片8用于与管壳7粘接的表面上涂覆厌氧胶；

第二步、将装有读出电路6和光电传感器5的管壳7以及涂覆厌氧胶的窗片8，放置在常规手套箱11中，通过与真空泵连接的真空泵管道12对手套箱11抽真空到90mTorr，再通过惰性气体管道13充入干燥氦气，重复抽真空和充入干燥氦气两次，直至手套箱11内的环境置换为以氦气为主的环境；

第三步、在以氦气为主的环境下，使读出电路6、光电传感器5、管壳7以及窗片8在50℃下加热30分钟，以去除读出电路6、光电传感器5、管壳7和窗片8上附着的水分等物质；

第四步、继续保持手套箱的以氦气为主的环境，使手套箱11中氦气压力为1.1个标准大气压，人工通过手套箱11的左操作窗口14和右操作窗口15将窗片8和管壳7进行粘接，保证管壳7的封闭腔体中为氦气；待厌氧胶固化以后取出，即完成气密性封装。

实施例5

非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，经过下列各步骤：

第一步、将读出电路6和光电传感器5进行倒装互连后一起装入管壳7中；在窗片8用于与管壳7粘接的表面上涂覆厌氧胶；

第二步、将装有读出电路6和光电传感器5的管壳7以及涂覆厌氧胶的窗片8，放置在常规手套箱11中，通过与真空泵连接的真空泵管道12对手套箱11抽真空到90mTorr，再通过惰性气体管道13充入干燥氖气，重复抽真空和充入干燥氖气四次，直至手套箱11内的环境置换为以氖气为主的环境；

第三步、在以氖气为主的环境下，使读出电路6、光电传感器5、管壳7以及窗片8在50℃下加热30分钟，以去除读出电路6、光电传感器5、管壳7和窗片8上附着的水分等物质；

第四步、继续保持手套箱的以氖气为主的环境，使手套箱11中氖气压力为1.1个标准大气压，人工通过手套箱11的左操作窗口14和右操作窗口15将窗片8和管壳7进行粘接，保证管壳7的封闭腔体中为氖气；待厌氧胶固化以后取出，即完成气密性封装。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种非制冷红外焦平面探测器的气密性封装方法，其特征在于经过下列各步骤：

第一步、将读出电路和光电传感器进行倒装互连后一起装入管壳中；在窗片用于与管壳粘接的表面上涂覆有机粘接剂；

第二步、将装有读出电路和光电传感器的管壳以及涂覆有机粘接剂的窗片置于以惰性气体为主的环境下；

第三步、在以惰性气体为主的环境下，使读出电路、光电传感器、管壳以及窗片在50～100℃下加热30分钟，以去除读出电路、光电传感器、管壳和窗片上附着的水分；

第四步、在以惰性气体为主的环境下，将窗片和管壳进行粘接，保证管壳的封闭腔体中为惰性气体；待有机粘接剂固化以后取出，即完成气密性封装。

2.根据权利要求1所述的气密性封装方法，其特征在于：所述第一步中的有机粘接剂为环氧树脂、硅胶、瞬干胶、厌氧胶。

3.根据权利要求1所述的气密性封装方法，其特征在于：所述第一步中的惰性气体为氮气、氩气、氙气、氦气、氖气中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的气密性封装方法，其特征在于：所述第四步中在以惰性气体为主的环境下是使惰性气体压力为1～1.1个标准大气压。