CN106404187A - 非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺 - Google Patents
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Abstract
非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺，尤其是一种可靠性好、体积小、集成度高的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺。本发明的封装结构包括壳体、薄膜吸气剂、红外探测器芯片以及光学窗口，红外探测器芯片利用焊料片通过热熔方式焊接在壳体内底部，薄膜吸气剂长在光学窗口上，光学窗口焊接在壳体上；壳体为陶瓷管壳，上方开口，内部制备有金属焊盘，壳体背部设置有引脚，红外探测器芯片利用金丝与金属焊盘连接，通过金属焊盘、引脚与外部实现电连通。本发明无需热电制冷器，采用的薄膜吸气剂，有效地减少了器件体积，同时所有组装均采用焊料片，减少了组件内部的放气因素，并且组件在封装过程中就完成了排气。
Description
技术领域
本发明涉及非制冷焦平面红外探测器，尤其是一种可靠性好、吸气剂直接生长在红外窗口上、体积小、集成度高的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺。
背景技术
近年来，随着非制冷焦平面红外探测器技术的不断进步和制造成本的逐渐下降，其性价比快速提升，为推动非制冷焦平面红外探测器的大规模市场应用创造了良好条件。非制冷焦平面红外探测器主要由读出电路、探测器像元、吸气剂、封装等部件组成。封装的形式直接决定了非制冷焦平面红外探测器组件的性能、可靠性及价格。
目前，市场上的主流产品的封装形式主要是金属封装，包括一个具有开口的方形壳体，壳体上带有一个用于排气的无氧铜管；壳体侧壁焊接有陶瓷构件，陶瓷构件内部设置金属焊盘，外部设置金属引脚，金属焊盘与金属引脚连通；壳体内设置探测器芯片和热电制冷器，探测器芯片与热电制冷器通过金属焊盘、金属引脚与外部实现电连通，实现信号通讯与控制；探测器芯片用银浆贴在热电制冷器上，热电制冷器则焊接在壳体底板上，热电制冷器起到恒温的作用，为非制冷焦平面红外探测器芯片工作提供一个稳定温度的工作条件；吸气剂则焊接在壳体内部靠近排气直管口的引脚上，起到吸气作用，光学窗口与壳体之间密封焊接，然后完成真空排气，将无氧铜管多于部分减去，并涂覆真空密封胶，这样非制冷焦平面红外探测器芯片就被密封在一个密闭环境中，外部红外光信号通过光学窗口入射到红外焦平面探测器芯片上。采用该封装形式，存在以下三方面的问题，一是由于使用了热电制冷器和吸气剂，增大了封装空间，不利于减小探测器的体积，同时这种封装的元器件较多、功耗高、成本高昂以及工艺复杂；二是由于采用了热电制冷器、柱状或者片式吸气剂、银浆贴片等，热电制冷器和吸气剂的可靠性影响了组件的可靠性， 热电制冷器和银浆放气也会直接影响吸气剂的寿命和组件的真空度，使得组件的可靠性降低；三是由于采用该封装形式需要排气，排气周期较长，封装效率和成本较高。
发明内容
本发明所要解决的就是现有非制冷焦平面红外探测器封装工艺中的不足，提供一种可靠性好、吸气剂直接生长在红外窗口上、体积小、集成度高的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺。
本发明的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺，其特征在于该封装结构包括壳体、薄膜吸气剂、红外探测器芯片以及光学窗口，红外探测器芯片利用焊料片通过热熔方式焊接在壳体内底部，薄膜吸气剂长在光学窗口上，光学窗口焊接在壳体上；壳体为陶瓷管壳，上方开口，开口处制备有金属焊盘，壳体背部设置有引脚，红外探测器芯片利用金丝与金属焊盘连接，通过金属焊盘、引脚与外部实现电连通。
非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺，其特征在于该结构通过以下工艺步骤实现：
1）在红外探测器芯片背面采用溅射方式生长金属电极，利用焊料片通过热熔方式将红外探测器芯片焊接在壳体内底部，红外探测器芯片通过金丝与金属焊盘连接；
2）在光学窗口上生长薄膜吸气剂，并在真空环境下完成薄膜吸气剂的热激活；
3）将步骤2）的光学窗口焊接在步骤1）的壳体上，使之成为一个封闭腔体，完成非制冷焦平面红外探测器芯片的真空封装工艺。
所述的红外探测器芯片与壳体焊接采用的焊料片是锡铅焊料片。
所述的薄膜吸气剂的激活温度为350度，激活时间30min。
所述的薄膜吸气剂为热激活薄膜吸气剂，其材质为锆钴铱，在光学窗口和壳体焊接前完成热激活，以保持其对腔体内部残余气体的吸附作用，保证腔体内部真空度问题，提高了组件的可靠性。
本发明的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺，采用陶瓷封装技术，无需热电制冷器，采用的薄膜吸气剂，有效地减少了器件体积，同时所有组装均采用焊料片，减少了组件内部的放气因素，提高了可靠性，降低了陈本，并且组件在在封装过程中就完成了排气，减少了排气周期，提高了生产效率，制造过程简单。
附图说明
图1为本发明封装结构示意图。
其中，壳体1，金属焊盘2，引脚3。
具体实施方式
实施例1：一种非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺，该封装结构包括壳体1、薄膜吸气剂、红外探测器芯片以及光学窗口，红外探测器芯片利用焊料片通过热熔方式焊接在壳体1内底部，薄膜吸气剂长在光学窗口上，光学窗口焊接在壳体1上；壳体1为陶瓷管壳，上方开口，开口处制备有金属焊盘2，壳体1背部设置有引脚3，红外探测器芯片利用金丝与金属焊盘2连接，通过金属焊盘2、引脚3与外部实现电连通。
该封装结构通过以下工艺步骤实现：
1）在红外探测器芯片背面采用溅射方式生长金属电极，利用焊料片通过热熔方式将红外探测器芯片焊接在壳体1内底部，红外探测器芯片通过金丝与金属焊盘2连接；
2）在光学窗口上生长薄膜吸气剂，并在真空环境下完成薄膜吸气剂的热激活；
3）将步骤2）的光学窗口焊接在步骤1）的壳体1上，使之成为一个封闭腔体，完成非制冷焦平面红外探测器芯片的真空封装工艺。
红外探测器芯片与壳体1焊接采用的焊料片是锡铅焊料片。薄膜吸气剂的激活温度为350度，激活时间30min。薄膜吸气剂为热激活薄膜吸气剂，其材质为锆钴铱，在光学窗口和壳体1焊接前完成热激活，以保持其对腔体内部残余气体的吸附作用，保证腔体内部真空度问题，提高了组件的可靠性。
Claims (5)
1.一种非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺，其特征在于该封装结构包括壳体（1）、薄膜吸气剂、红外探测器芯片以及光学窗口，红外探测器芯片利用焊料片通过热熔方式焊接在壳体（1）内底部，薄膜吸气剂长在光学窗口上，光学窗口焊接在壳体（1）上；壳体（1）为陶瓷管壳，上方开口，开口处制备有金属焊盘（2），壳体（1）背部设置有引脚（3），红外探测器芯片利用金丝与金属焊盘（2）连接，通过金属焊盘（2）、引脚（3）与外部实现电连通。
2.如权利要求1所述的一种非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺，其特征在于该结构通过以下工艺步骤实现：
1）在红外探测器芯片背面采用溅射方式生长金属电极，利用焊料片通过热熔方式将红外探测器芯片焊接在壳体（1）内底部，红外探测器芯片通过金丝与金属焊盘（2）连接；
2）在光学窗口上生长薄膜吸气剂，并在真空环境下完成薄膜吸气剂的热激活；
3）将步骤2）的光学窗口焊接在步骤1）的壳体（1）上，使之成为一个封闭腔体，完成非制冷焦平面红外探测器芯片的真空封装工艺。
3.如权利要求1所述的一种非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺，其特征在于所述的红外探测器芯片与壳体（1）焊接采用的焊料片是锡铅焊料片。
4.如权利要求1所述的一种非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺，其特征在于所述的薄膜吸气剂的激活温度为350度，激活时间30min。
5.如权利要求1所述的一种非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构及工艺，其特征在于所述的薄膜吸气剂为热激活薄膜吸气剂，其材质为锆钴铱，在光学窗口和壳体（1）焊接前完成热激活，以保持其对腔体内部残余气体的吸附作用，保证腔体内部真空度问题，提高了组件的可靠性。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170215 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |