CN105190264A - 一种封装非制冷焦平面阵列的方法与焦平面阵列装置 - Google Patents
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Abstract
一种封装非制冷焦平面阵列(2)的方法与焦平面阵列装置，焦平面阵列装置包括衬底(1)，附着于衬底(1)的非制冷焦平面阵列(2)，在衬底(1)上沿着非制冷焦平面阵列(2)的外周设置的第一连接件(3)，以及安装于第一连接件(3)上方的第一透镜单元(4)，其中，第一连接件(3)、非制冷焦平面阵列(2)所附着的衬底(1)及第一透镜单元(4)构成第一封闭区域。其中，通过将第一透镜单元(4)安装于在非制冷焦平面阵列(2)的外周设置的第一连接件(3)上，以形成由第一连接件(3)、非制冷焦平面阵列(2)所附着的衬底(1)及第一透镜单元(4)构成的第一封闭区域，采用第一透镜单元(4)代替现有技术中形成真空腔的封盖，不仅降低了生产成本，而且封装组件体积小，可实现微型红外热像仪。
Description
一种封装非制冷焦平面阵列的方法与焦平面阵列装置
技术领域
本发明涉及红外热像仪技术领域， 尤其涉及一种封装非制冷焦平 面阵列的方法与焦平面阵列装置的技术。 背景技术
非制冷焦平面阵列 （UFPA, Un-cooled Focal Plane Array )是红外 热像仪的核心部件， 其需要通过真空封装以有效使用， 如采用低漏气 率的金属管壳或陶瓷管壳以及封盖将整个非制冷焦平面阵列连同衬 底封装在一个真空腔内， 以降低器件的对热流损失、 提高器件性能。 但真空封装的封装成本较大， 直接影响了红外热像仪的成本。 为降低 封装成本， 现有技术还采用晶圆级封装， 将衬底直接作为构成真空腔 的一部分， 在晶圆级进行封装后切割成单个器件（如图 1所示， 非制 冷焦平面阵列 2附着于衬底 1上， 封装侧壁沿着非制冷焦平面阵列 2的 外周设置， 其中， 封装侧壁、 封盖、 非制冷焦平面阵列 2所附着的衬底 1构成真空腔），但晶圆级封装仍需在非制冷焦平面阵列经 MEMS (微 机电系统， Micro-Electro-Mechanic System )工艺完成后采用额外的步 骤和材料完成真空封装。 为进一步降低封装成本， 现有技术中有研究 采用像素级封装， 使用 MEMS加工工艺或半导体加工工艺对非制冷 焦平面阵列的每个像素进行真空封装。 但该方法由于像素级封装后， 微小的封装结构脆弱且暴露在外， 给非制冷焦平面阵列的使用、 清洁 等带来较大困难。 发明内容
本发明的目的是提供一种封装非制冷焦平面阵列的方法与焦平面 阵列装置的方法与设备。
根据本发明的一个方面， 提供了一种焦平面阵列装置， 其中， 该焦 平面阵列装置包括衬底， 附着于所述衬底的非制冷焦平面阵列， 在所述
衬底上沿着所述非制冷焦平面阵列的外周设置的第一连接件， 以及安装 于所述第一连接件上方的第一透镜单元， 其中， 所述第一连接件、 所述 非制冷焦平面阵列所附着的衬底及所述第一透镜单元构成第一封闭区 域。
根据本发明的另一个方面， 还提供了一种焦平面阵列装置， 其中， 该焦平面阵列装置包括衬底， 附着于所述衬底的被像素级封装的非制冷 焦平面阵列， 第三连接件， 以及所述第三连接件所连接的位于所述经像 素级封装后的非制冷焦平面上方的封盖， 其中， 所述第三连接件、 经像 素级封装后的所述非制冷焦平面阵列所附着的衬底及所述封盖构成第 一封闭区域。
根据本发明的再一个方面， 还提供了一种焦平面阵列装置， 其中， 该焦平面阵列装置包括衬底、 附着于所述衬底的非制冷焦平面阵列、 在 所述衬底上沿着所述非制冷焦平面阵列的外周设置的第一连接件、 安装 于所述第一连接件上方的封盖， 以及在所述封盖、 所述第一连接件或所 述衬底上设置的第四连接件， 其中， 所述第四连接件使得安装于所述第 四连接件上的第一透镜单元位于所述封盖相对于所述非制冷焦平面的 另一侧， 其中， 所述第一连接件、 所述非制冷焦平面阵列所附着的衬底 及所述封盖构成真空区域。
根据本发明的又一个方面， 还提供了一种带封装壳体的焦平面阵列 装置， 其中， 所述带封装壳体的焦平面阵列装置包括衬底、 附着于所述 衬底的非制冷焦平面阵列， 以及用于放置所述非制冷焦平面阵列所附着 的衬底的封装壳体， 其中， 所述封装壳体为中空的、 至少一端具有开口 的壳体， 所述非制冷焦平面阵列面向所述封装壳体的一个开口， 该焦平 面阵列装置还包括用于封闭所述封装壳体中所述非制冷焦平面阵列所 面向的开口的第一透镜单元， 以及用于封闭所述封装壳体的至多另一个 开口的底盘。
根据本发明的还一个方面， 还提供了一种红外成像仪， 其中， 所述 红外成像仪包括如前述根据本发明一个方面的焦平面阵列装置， 或包括 如前述根据本发明另一个方面的焦平面阵列装置， 或包括如前述根据本
发明再一个方面的焦平面阵列装置， 或包括如前述才艮据本发明又一个方 面的焦平面阵列装置。
根据本发明的另一方面， 还提供了一种封装非制冷焦平面阵列的 方法， 其中， 该方法包括：
- 在多个所述非制冷焦平面阵列上沿着所述非制冷焦平面阵列的外 周分别设置第一连接件；
- 在多个所述第一连接件上方分别安装第一透镜单元， 以形成由每 个非制冷焦平面阵列及其对应的第一连接件、 第一透镜单元构成的第一 去: f闭区域；
其中， 多个所述非制冷焦平面阵列， 或多个所述第一连接件， 或多 个所述第一透镜单元， 三者中至少一种位于同一基片上；
其中， 该方法还包括：
-按所述第一连接件对所述同一基片进行切割， 以获得多个封装组 件， 其中， 每一封装组件包括对应的非制冷焦平面阵列、 第一连接件及 第一透镜单元， 其中， 所述对应的非制冷焦平面阵列、 第一连接件及透 镜单元构成第一封闭区域。
与现有技术相比， 本发明通过将第一透镜单元安装于在非制冷焦 平面阵列的外周设置的第一连接件上， 以形成由所述第一连接件、 所述 非制冷焦平面阵列所附着的衬底及所述第一透镜单元构成的第一封闭 区域， 即采用第一透镜单元代替现有技术中 （如图 1所示）形成真空腔 的封盖， 通过第一连接件的垂直厚度来控制第一透镜单元到非制冷焦平 面阵列的距离以实现良好成像， 不仅实现了降低生产成本， 提高装配效 率等有益效果， 而且可实现非制冷焦平面阵列与第一透镜单元集成封 装， 使得封装后的非制冷焦平面阵列封装组件体积小， 既易于安装， 又 可实现微型红外热像仪。 而且， 当非制冷焦平面阵列被像素级封装时， 本发明还可采用第三连接件连接位于经像素级封装后的非制冷焦平面 阵列上方的封盖， 其中， 所述第三连接件、 经像素级封装后的所述非制 冷焦平面阵列所附着的衬底及所述封盖构成第一封闭区域（或非封闭区 域， 优选封闭区域）， 即采用封盖来保护经像素级封装后的所述非制冷
焦平面阵列， 且该第一封闭区域可以为非真空区域， 从而实现了封装过 益效果。 此外， 当非制冷焦平面阵列被像素级封装时， 所述第一连接件、 所述第一透镜单元及经像素级封装后的所述非制冷焦平面阵列所附着 的衬底构成第一封闭区域， 即采用第一透镜单元作为封盖， 同时起到了 保护和成像的作用， 且该第一封闭区域可以为非真空区域， 封装简单。
此外， 本发明中的第一透镜单元还包括微透镜阵列， 当采用微透镜 阵列作为所述第一透镜单元时， 由于每个微透镜焦距较小， 其可靠近或 紧贴非制冷焦平面阵列， 使得每个微透镜单独成像在非制冷焦平面阵列 上对应的范围， 而整个微透镜阵列的面积与非制冷焦平面阵列面积相 当， 使用的材料比传统红外镜头或镜头组少得多， 进一步地实现了降低 生产成本、 降低封装后的非制冷焦平面阵列封装组件体积， 相应地也降 低红外热像仪的整机体积等有益效果， 使得红外热像仪可应用于移动终 端等领域。
此外， 本发明中的第一透镜单元或第二透镜单元还包括菲涅尔透 镜， 更进一步地降低了红外热像仪的整机体积和生产成本。 附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述， 本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：
图 1示出现有技术中真空封装非制冷焦平面阵列的封装示意图； 图 2 示出根据本发明一个实施例的焦平面阵列装置的结构示意 图；
图 3示出安装于第一连接件上的微透镜阵列的立体示意图； 图 4示出在第一连接件内壁上设置台阶以实现与衬底连接的结构 示意图；
图 5示出另一个优选实施例的在第一连接件内壁上设置台阶以实 现与衬底连接的结构示意图；
图 6示出根据本发明另一个实施例的焦平面阵列装置的结构示意
图；
图 7示出根据本发明再一个实施例的焦平面阵列装置的结构示意 图；
图 8 示出根据本发明另一个方面的焦平面阵列装置的结构示意 图；
图 9 示出根据本发明再一个方面的焦平面阵列装置的结构示意 图；
图 10示出根据本发明又一个方面的带封装壳体的焦平面阵列装 置的结构示意图；
图 11a 示出包含多个非制冷焦平面阵列的基片的示意图 （俯视 图）；
图 l ib示出形成多个第一连接件的基片的示意图 （俯视图）； 图 11c示出含有多个第一透镜单元的基片的示意图 （俯视图）； 图 12a示出封装后的非制冷焦平面阵列的电极暴露在外的封装示 意图；
图 12b示出通过封盖内嵌入（穿过）引线与非制冷焦平面阵列的 电极形成接触的封装示意图；
图 13示出通过切割方法得到多个封装组件的切割示意图。
附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。 具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
图 2 示出根据本发明一个实施例的焦平面阵列装置的结构示意 图， 其中， 该焦平面阵列装置包括衬底 1 , 附着于所述衬底 1的非制冷 焦平面阵列 2, 在所述衬底 1上沿着所述非制冷焦平面阵列 2的外周设 置的第一连接件 3 , 以及安装于所述第一连接件 3上方的第一透镜单元 4, 其中， 所述第一连接件 3、 所述非制冷焦平面阵列 2所附着的衬底 1 及所述第一透镜单元 4构成第一封闭区域。
敏电阻型非制冷焦平面阵列； 2 )热释电型非制冷焦平面阵列； 3 ) 热电 堆型非制冷焦平面阵列； 4 )二极管型非制冷焦平面阵列； 5 )热-电容型 非制冷焦平面阵列； 6 )应用光力学效应的非制冷焦平面阵列； 7 )基于 法布里 -珀罗 FP ( FP, Fabry-Pero ) 敖腔阵列非制冷焦平面阵列。 本领 域技术人员应理解上述非制冷焦平面阵列仅为示例， 其他现有的或今 后可能出现的非制冷焦平面阵列如可适用于本发明， 也应包含在本发 明保护范围以内， 并在此以引用方式包含于此。
在此， 所述第一透镜单元 4用于将景物发出的红外线聚焦到所述非 制冷焦平面阵列 2上进行成像， 其包括透镜组、 菲涅尔透镜或微透镜阵 列。 其中， 所述第一透镜单元可由包含硅 ( Si )或锗（Ge ) 的材料， 或 者由光学塑料如聚乙烯（PE )、高密度聚乙烯（HDPE )、聚苯乙烯（PS )、 聚甲醛（POM )等， 通过半导体加工工艺或模压等方法制成。 其中， 所 述微透镜阵列 （如图 3所示的安装于所述第一连接件 3上方的微透镜阵 列）是指对应一个非制冷焦平面阵列的、 由两个或两个以上透镜单元所 构成的阵列， 从而形成两个或两个以上的光路， 分别对应于同一个非 制冷焦平面阵列上的不同区域。
本领域技术人员应理解上述第一透镜单元和光学塑料仅为示例， 其 他现有的或今后可能出现的第一透镜单元或光学塑料如可适用于本发 明， 也应包含在本发明保护范围以内， 并在此以引用方式包含于 此。
在此， 所述衬底 1 包括用于附着所述非制冷焦平面阵列 2的基底材 料， 其包括但不限于如硅（Si )、 锗（Ge )、 砷化镓（GaAs )、 玻璃等。 本领域技术人员应理解上述衬底 1 的材料仅为示例， 其他现有的或今 后可能出现的衬底 1的材料如可适用于本发明， 也应包含在本发明保 护范围以内， 并在此以引用方式包含于此。
在此， 第一连接件 3包括但不限于如以中空圆柱、 中空圆台、 中空 长方体、 中空正方体等各种形状制成的封装侧壁， 其可通过粘接、 在其 内壁上设置台阶等方式实现与衬底 1的连接固定， 在此， 图 4和图 5分 别给出两种具体设置台阶的方式， 其中， 在图 4中， 第一连接件 3内壁
上设置的台阶同时与衬底 1和第一透镜单元 4相连接， 在图 5中， 第一 连接件 3内壁上设置的台阶与第一透镜单元 4相连接， 第一连接件 3与 衬底 1相连接。 其中， 所述粘接包括直接键合或通过共晶合金键合等方 式实现。 在此， 所述第一连接件 3也可以和第一透镜单元 4在同一基材 上加工而成， 此时第一连接件 3和第一透镜单元 4为一个整体。 本领域 技术人员应理解上述第一连接件 3和第一连接件 3与衬底 1的连接方 式仅为示例， 其他现有的或今后可能出现的第一连接件或第一连接件 与衬底的连接方式如可适用于本发明， 也应包含在本发明保护范围 以内， 并在此以引用方式包含于此。
为便于说明， 在此， 在图 2、 图 4、 图 5以及如下图 6至图 10, 以及 图 13中， 仅以中空长方形状的第一连接件 3为例示出本发明的焦平面 阵列装置的结构示意图。
优选地， 所述第一封闭区域为真空区域。 在此， 实现所述第一封闭 区域为真空区域的方式包括但不限于以下至少任一项： 1 )采用真空泵 将所述第一封闭区域抽成真空后进行密封； 2 ) 在真空环境中实现所 述第一封闭区域并进行密封。 本领域技术人员应理解上述实现所述第 一封闭区域为真空区域的方式仅为示例， 其他现有的或今后可能出现 的实现所述第一封闭区域为真空区域的方式如可适用于本发明， 也应 包含在本发明保护范围以内， 并在此以引用方式包含于此。
在一个优选实施例中， 焦平面阵列装置还包括通过第二连接件 （未 示出）安装于所述第一透镜单元 4相对所述非制冷焦平面阵列 2另一侧 的第二透镜单元（未示出） 。 所述第二透镜单元用于光场成像， 其可以 由透镜组构成， 也可以是菲涅尔透镜。
在此，所述第二连接件包括但不限于如： 1 )以中空圆柱、 中空圆台、 中空长方体、 中空正方体等各种形状制成的封装侧壁； 2 )连接机构， 如由四根柱子组成的连接机构。 其中， 所述第二连接件其可设置于所述 第一连接件 3上， 或者， 设置于所述衬底 1上， 或者， 设置于所述第一 透镜单元 4所镶嵌的机械装置上， 如镜框等。 本领域技术人员应理解上 述第二连接件仅为示例， 其他现有的或今后可能出现的第二连接件如
可适用于本发明， 也应包含在本发明保护范围以内， 并在此以引用 方式包含于此。
优选地， 当焦平面阵列装置中包括第二透镜单元时， 该焦平面阵列 装置中的第一透镜单元 4应采用微透镜阵列， 第一透镜单元 4与第二透 镜单元形成透镜组， 以形成光场成像的光路。
图 6示出根据本发明另一个实施例的焦平面阵列装置的结构示意 图， 其中， 图 6所示的焦平面阵列装置基于如图 2所示的焦平面阵列 装置。 如图 6所示， 其中， 所述非制冷焦平面阵列 2被像素级封装， 其 中， 所述第一连接件 3、 所述第一透镜单元 4及经像素级封装后的所述 非制冷焦平面阵列 2所附着的衬底 1构成第一封闭区域。 如图 6所示， 非制冷焦平面阵列 2具有被像素级封装后的封装层 5。 所述第一封闭区 域可以为非真空区域。
在此， 所述像素级封装是指通过诸如 MEMS (微机电系统， Micro-Electro-Mechanic System ) 或半导体加工等工艺对所述非制冷焦 平面阵列 2的每个像素或由多个像素组成的像素组进行真空封装。
优选地， 在参考图 6描述的焦平面阵列装置中， 由所述第一连接 件 3、 所述第一透镜单元 4及经像素级封装后的所述非制冷焦平面阵列 2所附着的衬底 1构成的第一封闭区域也可以是非封闭区域， 在具体实 施例中， 优选封闭区域。
在此， 本领域技术人员应能理解， 当非制冷焦平面阵列 2事先被晶 圆级封装或如图 6所示的被像素级封装等各种封装方式封装之后， 仍可 参照图 5所示的结构来进一步封装所述非制冷焦平面阵列， 只需用晶圆 级封装或适合本发明的其他封装方式代替图 6中所示的像素级封装， 此 时， 由所述第一连接件 3、 所述第一透镜单元 4及经像素级封装后的所 述非制冷焦平面阵列 2所附着的衬底 1构成的第一封闭区域也可以是非 封闭区域， 在具体实施例中， 优选封闭区域。
图 7示出根据本发明再一个实施例的焦平面阵列装置的结构示意 图， 其中， 图 7所示的焦平面阵列装置基于如图 2所示的焦平面阵列 装置。 如图 7所示， 其中， 该焦平面阵列装置还包括安装于所述第一连
接件 3 围成的空腔内的封盖 6, 使得所述第一连接件 3、 所述非制冷焦 平面阵列 2所附着的衬底 1及所述第一透镜单元 4构成的第一封闭区域 被所述封盖 6分隔为两个封闭区域， 其中， 所述封盖 6朝向所述焦平面 阵列 2的封闭区域为第二封闭区域， 所述封盖 6相对所述焦平面阵列 2 的另一侧的封闭区域为第三封闭区域， 其中， 所述第二封闭区域为真 空区域。
在此， 可通过在第一连接件 3的内壁上设置台阶（如图 7所示）来 放置所述封盖 6的方法， 实现将封盖 6安装于所述第一连接件 3围成的 空腔内； 或者， 通过粘接方式， 将封盖 6粘接于第一连接件 3的内壁上 的台阶上， 实现将封盖 6安装于所述第一连接件 3围成的空腔内。 本领 域技术人员应理解上述第一连接件 3与封盖 6的连接方式仅为示例， 其他现有的或今后可能出现的第一连接件 3与封盖 6的连接方式如可 适用于本发明， 也应包含在本发明保护范围以内， 并在此以引用方 式包含于此。
图 8 示出根据本发明另一个方面的焦平面阵列装置的结构示意 图， 其中， 该焦平面阵列装置包括衬底 1 , 附着于所述衬底 1的被像素 级封装的非制冷焦平面阵列 2, 第三连接件 7, 以及所述第三连接件 7 所连接的位于所述经像素级封装后的非制冷焦平面阵列 2上方的封盖 8, 其中， 所述第三连接件 7、 经像素级封装后的所述非制冷焦平面阵列 2 所附着的衬底 1及所述封盖 8构成第一封闭区域。 如图 8所示， 非制冷 焦平面阵列 2具有被像素级封装后的封装层 5。 所述第一封闭区域可以 为非真空区域。
在此， 所述第三连接件 7 包括但不限于如： 1 ) 以中空圆柱、 中空 圆台、 中空长方体、 中空正方体等各种形状制成的封装侧壁； 2 ) 连接 机构， 如由四根柱子组成的连接机构。 本领域技术人员应理解上述第三 连接件仅为示例， 其他现有的或今后可能出现的第三连接件如可适用于 本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
在此， 所述第三连接件 7与衬底 1的连接方式与前述第一连接件 3 与衬底 1的连接方式相同或基本相同， 为简明起见， 故在此不再赘述，
并以引用的方式包含于此。
在此， 封盖 8与第三连接件 3的连接方式与图 6中所述第一连接件 3与封盖 6的连接方式相同或基本相同， 为简明起见， 故在此不再赘述， 并以引用的方式包含于此。
在此， 本发明通过将经像素经封装后的非制冷焦平面阵列 2置于所 述第一封闭区域中， 封盖 8对经像素经封装后的非制冷焦平面阵列 2起 到了保护作用， 防止像素级封装时脆弱的微小封装结构暴露在外， 解决 了像素级封装的实用性问题。
优选地， 在参考图 8描述的焦平面阵列装置中， 当所述第三连接 件 7为连接机构时， 由所述第三连接件 7、 经像素级封装后的所述非制 冷焦平面阵列 2所附着的衬底 1及所述封盖 8构成的第一封闭区域可以 是非封闭区域， 在具体实施例中， 优选封闭区域。
图 9 示出根据本发明再一个方面的焦平面阵列装置的结构示意 图， 其中， 该焦平面阵列装置包括衬底 1、 附着于所述衬底 1的非制冷 焦平面阵列 2、 在所述衬底 1上沿着所述非制冷焦平面阵列 2的外周设 置的第一连接件 3、 安装于所述第一连接件 3上方的封盖 9, 以及在所 述封盖 9、 所述第一连接件 3或所述衬底 1上设置的第四连接件 10, 其 中， 所述第四连接件 10使得安装于所述第四连接件 10上的第一透镜单 元 4位于所述封盖 9相对于所述非制冷焦平面阵列 2的另一侧， 其中， 所述第一连接件 3、 所述非制冷焦平面阵列 2所附着的衬底 1及所述封 盖构 9成真空区域。 优选地， 所述第一透镜单元 4包括透镜组、 菲涅尔 透镜或微透镜阵列。
在此， 为便于说明， 图 9中仅示例性地示出在所述封盖 9上设置所 述第四连接件 10 的情形。 对于已进行金属封装、 陶瓷封装、 晶圆级封 装完成后的非制冷焦平面阵列， 也可以将所述第一透镜单元 4通过所述 第四连接件 10进行连接。
在此， 所述第一连接件 3与衬底 1的连接方式与图 2中所述第一连 接件 3与衬底 1的连接方式相同或基本相同， 为简明起见， 故在此不再 赘述， 并以引用的方式包含于此。
在此， 所述第四连接件 10包括但不限于如： 1 ) 以中空圆柱、 中空 圆台、 中空长方体、 中空正方体等各种形状制成的封装侧壁； 2 ) 连接 壳体， 如由四根柱子组成的连接机构。 本领域技术人员应理解上述第四 连接件仅为示例， 其他现有的或今后可能出现的第四连接件如可适用于 本发明，也应包含在本发明保护范围以内，并在此以引用方式包含于此。
在此， 所述第一连接件 1与所述封盖 9的连接方式与图 7中所述第 一连接件 3与封盖 6的连接方式相同或基本相同， 为简明起见， 故在此 不再赘述， 并以引用的方式包含于此。
图 10示出根据本发明又一个方面的带封装壳体的焦平面阵列装 置的结构示意图，其中，所述带封装壳体的焦平面阵列装置包括衬底 1、 附着于所述衬底 1的非制冷焦平面阵列 2, 以及用于放置所述非制冷焦 平面阵列 2所附着的衬底 1的封装壳体 11 , 其中， 所述封装壳体 11为 中空的、 至少一端具有开口的壳体， 所述非制冷焦平面阵列 2面向所述 封装壳体 11的一个开口，该焦平面阵列装置还包括用于封闭所述封装壳 体 11中所述非制冷焦平面阵列 2所面向的开口的第一透镜单元 4, 以及 用于封闭所述封装壳体 11的至多另一个开口的底盘 （未示出）， 例如， 当所述封装壳体 11具有一端开口时， 所述第一透镜单元 4封闭该开口； 当所述封装壳体 11具有两端开口时，所述第一透镜单元 4封闭该封装壳 体 11中所述非制冷焦平面阵列 2所面向的开口，所述底盘封闭该封装壳 体 11的另一个开口。优选地，所述第一透镜单元 4包括菲涅尔透镜或微 透镜阵列。
在此， 为便于说明， 图 10中仅示例性地示出所述封装壳体 11具有 一端开口的情形。 优选地， 在具体实施例中， 所述封装壳体 11也可以和 第一透镜单元 4为一体， 在所述底盘处开口。
本发明还包括封装非制冷焦平面阵列的方法流程， 具体地，在多个 所述非制冷焦平面阵列上沿着所述非制冷焦平面阵列的外周分别设置 第一连接件； 在多个所述第一连接件上方分别安装第一透镜单元， 以形 成由每个非制冷焦平面阵列及其对应的第一连接件、 第一透镜单元构成 的第一封闭区域； 其中， 多个所述非制冷焦平面阵列， 或多个所述第一
连接件， 或多个所述第一透镜单元， 三者中至少一种位于同一基片上； 按所述第一连接件对所述同一基片进行切割， 以获得多个封装组件， 其 中， 每一封装组件包括对应的非制冷焦平面阵列、 第一连接件及第一透 镜单元， 其中， 所述对应的非制冷焦平面阵列、 第一连接件及透镜单元 构成第一封闭区域。
具体地， 在多个所述非制冷焦平面阵列上沿着所述非制冷焦平面阵 列的外周分别设置第一连接件。 例如， 如图 11a所示， 基片 1上具有多 个非制冷焦平面阵列， 其中， 每一小方块表示一个所述非制冷焦平面阵 列， 在另一基片如基片 2上去除类似如图 11a所示的非制冷焦平面阵列 形状的材料， 且每一去除处材料的面积大于或等于其所对应的基片 1上 非制冷焦平面阵列的面积， 留下的材料可形成第一连接件如封装侧壁， 得到如图 l ib所示的形成封装侧壁的基片 2; 然后， 将基片 2与基片 1 对准， 通过粘接等方式将基片 2固定于基片 1上具有非制冷焦平面阵列 的端面上， 即在基片 1上的多个非制冷焦平面阵列上沿着所述非制冷焦 平面阵列的外周分别设置第一连接件。
本领域技术人员应理解上述在多个非制冷焦平面阵列上沿着所述 非制冷焦平面阵列的外周分别设置第一连接件的方式仅为示例， 其他现 有的或今后可能出现的在多个非制冷焦平面阵列上沿着所述非制冷焦 平面阵列的外周分别设置第一连接件的方式如可适用于本发明， 也应包 含在本发明保护范围以内， 并在此以引用方式包含于此。
接着， 在多个所述第一连接件上方分别安装第一透镜单元， 以形成 由每个非制冷焦平面阵列及其对应的第一连接件、 第一透镜单元构成的 第一封闭区域； 其中， 多个所述非制冷焦平面阵列， 或多个所述第一连 接件， 或多个所述第一透镜单元， 三者中至少一种位于同一基片上。 例 如， 接上例， 在基片 2上对应去除材料的位置上方分别安装第一透镜单 元， 如将第一透镜单元分别安装于基片 2上对应去除材料的位置上方， 或者， 将上方第一透镜单元的机械装置如镜框分别固定于基片 2上对应 去除材料的位置上方， 以形成由每个非制冷焦平面阵列及其对应的第一 连接件、 第一透镜单元构成的第一封闭区域。 再如， 还接上例， 在另一
基片如基片 3上按如图 11a所示的非制冷焦平面阵列的排列去除相应材 料， 再将第一透镜单元分别安装于基片 3上对应去除材料的位置上方， 得到如图 11c所示的含有多个第一透镜单元的基片 3; 接着， 将基片 3 与基片 2对准， 通过粘接等方式将基片 3固定于基片 2上， 形成由每个 非制冷焦平面阵列及其对应的第一连接件、 第一透镜单元构成的第一封 闭区域。 在此， 所述第一透镜单元还可由多个含有所述第一透镜单元的 多个基片堆叠而成的透镜组。
举例来说， 可采用硅晶片作为所述非制冷焦平面阵列所附着的衬底 的材料， 在另一硅晶片上、 玻璃片上或其他材料制成的基片上通过掏空 部分材料形成所述第一连接件， 在硅材料、 锗材料或其他可透射红外线 的光学材料上通过半导体加工工艺或模压等方法加工形成所述第一透 镜单元，其中，所述第一透镜单元还可以用若干加工后的基片叠加形成， 以形成透镜组。
在此， 本领域技术人员应能理解， 在具体实施例中， 构成所述第一 封闭区域的方式还包括： 1 ) 首先将所述第一连接件和所述第一透镜单 元进行粘接， 然后再和所述衬底进行粘接， 如通过直接键合或通过共晶 合金键合等实现粘接， 如先将图 11c所示的第一透镜单元粘接于图 l ib 所示的第一连接上， 然后，再将粘接后的组件与图 11a所示的衬底粘接， 以形成由每个非制冷焦平面阵列及其对应的第一连接件、 第一透镜单元 构成的第一封闭区域； 2 ) 首先将所述衬底、 所述第一连接件、 所述第 一透镜单元按该顺序进行堆叠， 然后， 再进行粘接形成所述第一封闭区 域， 例如， 先将如图 l ib所示的第一连接件放置于图 11a所示的衬底上， 且第一连接件与所述衬底上的非制冷焦平面阵列对准， 然后， 将图 11c 所示的第一透镜单元放置于如图 l ib所示的第一连接件上， 且第一透镜 单元与所述第一连接件对准， 以形成由每个非制冷焦平面阵列及其对应 的第一连接件、 第一透镜单元构成的区域， 接着， 再进行粘接， 使该区 域为封闭区域。
优选地， 所述第一连接件和所述第一透镜单元还可以为一体， 如将 所述第一透镜单元置于形成所述第一连接件的基片的去除材料位置上
方。
优选地，所述第一透镜单元包括透镜组、菲涅尔透镜或微透镜阵列。 所述第一封闭区域为真空区域。
在此， 在对非制冷焦平面阵列进行封装时， 本发明直接采用第一透 镜单元作为封盖， 通过第一连接件的垂直厚度来控制第一透镜单元到非 制冷焦平面的距离以控制成像效果， 本发明中的封装工艺省略了现有技 术中的封盖， 且非制冷焦平面阵列与第一透镜单元集成封装， 从而实现 了降低生产成本， 提高装配效率等有益效果。
优选地， 当作为封盖的第一透镜单元面积小于其对应的非制冷焦平 面阵列的面积时， 封装时可将从非制冷焦平面阵列引出的电极暴露在 外， 如图 12a所示； 若当作为封盖的第一透镜单元面积与其对应的非制 冷焦平面阵列的面积相等时， 可从第一透镜单元所在基片内部嵌入或穿 过金属引线，与非制冷焦平面阵列引出的电极形成接触，如图 12b所示。
本领域技术人员应理解上述在多个所述第一连接件上方分别安装 第一透镜单元的方式仅为示例， 其他现有的或今后可能出现的在多个所 述第一连接件上方分别安装第一透镜单元的方式如可适用于本发明， 也 应包含在本发明保护范围以内， 并在此以引用方式包含于此。
接着， 按所述第一连接件对所述同一基片进行切割， 以获得多个封 装组件， 其中， 每一封装组件包括对应的非制冷焦平面阵列、 第一连接 件及第一透镜单元， 其中， 所述对应的非制冷焦平面阵列、 第一连接件 及透镜单元构成第一封闭区域。 例如， 接上例， 通过依次将形成有所述 第一连接件的基片 2置于包含多个所述非制冷焦平面阵列的基片 1上， 将含有多个所述第一透镜单元的基片 3置于形成有所述第一连接件的基 片 2上， 可按所述第一连接件对所述同一基片进行切割， 如图 13所示， 以获得多个封装组件， 其中， 每一封装组件包括对应的非制冷焦平面阵 列、 第一连接件及第一透镜单元， 其中， 所述对应的非制冷焦平面阵列、 第一连接件及透镜单元构成第一封闭区域。
对于本领域技术人员而言， 显然本发明不限于上述示范性实施例的 细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下， 能够以其他的
具体形式实现本发明。 因此， 无论从哪一点来看， 均应将实施例看作是 示范性的， 而且是非限制性的， 本发明的范围由所附权利要求而不是上 述说明限定， 因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所 有变化涵括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所 涉及的权利要求。 此外， 显然"包括"一词不排除其他单元或步骤， 单数 不排除复数。 装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元 或装置通过软件或者硬件来实现。 第一， 第二等词语用来表示名称， 而 并不表示任何特定的顺序。
Claims (1)
- 权 利 要 求 书1. 一种焦平面阵列装置， 其中， 该焦平面阵列装置包括衬底， 附 着于所述衬底的非制冷焦平面阵列， 在所述衬底上沿着所述非制冷焦平 面阵列的外周设置的第一连接件， 以及安装于所述第一连接件上方的第 一透镜单元， 其中， 所述第一连接件、 所述非制冷焦平面阵列所附着的 衬底及所述第一透镜单元构成第一封闭区域。2. 根据权利要求 1所述的焦平面阵列装置， 其中， 所述第一封闭区 域为真空区域。3. 根据权利要求 1所述的焦平面阵列装置， 其中， 所述非制冷焦平 面阵列被像素级封装， 其中， 所述第一连接件、 所述第一透镜单元及经 像素级封装后的所述非制冷焦平面阵列所附着的衬底构成第一封闭区 域。4. 根据权利要求 1所述的焦平面阵列装置， 其中， 该焦平面阵列装 置还包括安装于所述第一连接件围成的空腔内的封盖， 使得所述第一连 接件、 所述非制冷焦平面阵列所附着的衬底及所述第一透镜单元构成的 第一封闭区域被所述封盖分隔为两个封闭区域， 其中， 所述封盖朝向所 述焦平面阵列的封闭区域为第二封闭区域， 所述封盖相对所述焦平面阵 列的另一侧的封闭区域为第三封闭区域， 其中， 所述第二封闭区域为真 空区域。5. 根据权利要求 1至 4中任一项所述的焦平面阵列装置， 其中， 该 焦平面阵列装置还包括：- 通过第二连接件安装于所述第一透镜单元相对所述非制冷焦平面 阵列另一侧的第二透镜单元。6. 根据权利要求 5所述的焦平面阵列装置， 其中， 所述第二透镜单 元包括菲涅尔透镜。7. 根据权利要求 1至 6中任一项所述的焦平面阵列装置， 其中， 所 述第一透镜单元包括菲涅尔透镜或微透镜阵列。8. 一种焦平面阵列装置， 其中， 该焦平面阵列装置包括衬底， 附着 于所述衬底的被像素级封装的非制冷焦平面阵列， 第三连接件， 以及所 述第三连接件所连接的位于所述经像素级封装后的非制冷焦平面阵列 上方的封盖， 其中， 所述第三连接件、 经像素级封装后的所述非制冷焦 平面阵列所附着的衬底及所述封盖构成第一封闭区域。9. 一种焦平面阵列装置， 其中， 该焦平面阵列装置包括衬底、 附着 于所述衬底的非制冷焦平面阵列、 在所述衬底上沿着所述非制冷焦平面 阵列的外周设置的第一连接件、 安装于所述第一连接件上方的封盖， 以 及在所述封盖、所述第一连接件或所述衬底上设置的第四连接件，其中， 所述第四连接件使得安装于所述第四连接件上的第一透镜单元位于所 述封盖相对于所述非制冷焦平面阵列的另一侧，其中，所述第一连接件、 所述非制冷焦平面阵列所附着的衬底及所述封盖构成真空区域。10. 根据权利要求 9所述的焦平面阵列装置， 其中， 所述第一透镜 单元包括菲涅尔透镜或微透镜阵列。11. 一种带封装壳体的焦平面阵列装置， 其中， 所述带封装壳体的 焦平面阵列装置包括衬底、 附着于所述衬底的非制冷焦平面阵列， 以及 用于放置所述非制冷焦平面阵列所附着的衬底的封装壳体， 其中， 所述 封装壳体为中空的、 至少一端具有开口的壳体， 所述非制冷焦平面阵列 面向所述封装壳体的一个开口， 该焦平面阵列装置还包括用于封闭所述 封装壳体中所述非制冷焦平面阵列所面向的开口的第一透镜单元， 以及 用于封闭所述封装壳体的至多另一个开口的底盘。12. 根据权利要求 11所述的焦平面阵列装置， 其中， 所述第一透镜 单元包括菲涅尔透镜或微透镜阵列。13. 一种红外成像仪， 其中， 所述红外成像仪包括如权利要求 1至 12中任一项所述的焦平面阵列装置。14. 一种封装非制冷焦平面阵列的方法， 其中， 该方法包括：- 在多个所述非制冷焦平面阵列上沿着所述非制冷焦平面阵列的外 周分别设置第一连接件；- 在多个所述第一连接件上方分别安装第一透镜单元， 以形成由每 个非制冷焦平面阵列及其对应的第一连接件、 第一透镜单元构成的第一 去: f闭区域；其中， 多个所述非制冷焦平面阵列， 或多个所述第一连接件， 或多 个所述第一透镜单元， 三者中至少一种位于同一基片上；其中， 该方法还包括：-按所述第一连接件对所述同一基片进行切割， 以获得多个封装组 件， 其中， 每一封装组件包括对应的非制冷焦平面阵列、 第一连接件及 第一透镜单元， 其中， 所述对应的非制冷焦平面阵列、 第一连接件及透 镜单元构成第一封闭区域。15. 根据权利要求 14所述的封装非制冷焦平面阵列的方法， 其中， 所述第一透镜单元包括菲涅尔透镜或微透镜阵列。
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