CN206095436U - 非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构 - 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，涉及红外探测器封装技术，尤其涉及非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，其特征在于该封装结构包括壳体、薄膜吸气剂、红外探测器芯片和光学窗口，壳体与光学窗口组成一个真空密闭腔体，红外探测器芯片通过贴片方式贴在壳体内部底部，红外探测器芯片及光学窗口的外围均设有电极，薄膜吸气剂生长在光学窗口上。本实用新型的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，采用陶瓷封装技术，采用的薄膜吸气剂有效地减少了器件体积，所有组装均采用焊料片，减少了组件内部的放气因素影响，提高可靠性，降低成本，组件在封装过程中就完成了排气，缩短了排气周期，提高了生产效率，且制造过程简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及红外探测器封装技术，尤其涉及非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构。
背景技术
近年来，随着非制冷红外焦平面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，为推动非制冷焦平探测器的大规模市场应用创造了良好条件。非制冷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，其典型结构主要为壳体是一个开口的方形腔体，并带有一个无氧铜排气支管，侧壁上制作了陶瓷结构件，陶瓷结构件与壳体之间是通过烧结工艺进行了密封焊接，密封焊接完后在陶瓷结构件上制作了金属焊盘，金属焊盘与壳体外侧壁附着在陶瓷结构件上的金属引脚是电连通的。这样非制冷红外焦平面探测器芯片、热电制冷器和吸气剂经过金丝与外部形成电连通，实现信号通讯与控制，非制冷红外焦平面探测器芯片采用银浆贴在热电制冷器(TEC)上，TEC采用焊接的方式贴在壳体底板上，TEC起到恒温的作用，为非制冷红外焦平面探测器芯片工作提供一个稳定温度的工作条件，吸气剂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，起到真空密封作用，并用真空密封胶涂覆保护，这样非制冷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TEC和吸气剂，增大了其封装空间，不利于减小红外探测器的体积，同时这种封装的元器件较多、功耗高、陈本高昂和工艺复杂；二是由于采用了TEC、柱状或者片式吸气剂、银浆贴片等，TEC和吸气剂的可靠性影响了组件的可靠性，TEC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
本实用新型所要解决的技术问题是，克服以上所述缺陷，提供一种非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构。
本实用新型的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，其特征在于该封装结构包括壳体、薄膜吸气剂、红外探测器芯片和光学窗口，壳体与光学窗口组成一个真空密闭腔体，红外探测器芯片通过贴片方式贴在壳体内部底部，红外探测器芯片及光学窗口的外围均设有电极，薄膜吸气剂生长在光学窗口上。
所述的壳体为一上方开口壳体，采用陶瓷材料制作，并在壳体内部制备金属焊盘，壳体外部设有可伐引脚，壳体顶端设置焊接面。
所述的光学窗口与壳体的密封形式是在真空环境下采用焊料片将光学窗口和壳体焊接到一起，封接焊料采用的是锡铅焊料。
所述的光学窗口是长有红外增透膜的光学锗窗。
所述的红外探测器芯片与壳体的贴片时采用焊料片热熔的方式焊接，采用的焊料为锡银铜焊料。
所述的红外探测器芯片与壳体的电连接时采用金丝球焊机焊接完成，引线为金丝电极。
所述的薄膜吸气剂采用锆钴铱材料制作，其图形可通过掩膜或者光刻的方式得到。
本实用新型的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，采用陶瓷封装技术，无需TEC，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影响，提高可靠性，降低成本，同时组件在在封装过程中就完成了排气，缩短了排气周期，提高了生产效率，且制造过程简单。
附图说明
图1为封装前的壳体的示意图。
图2为封装前的光学窗口的示意图。
图3为红外探测器芯片的示意图。
图4为本实用新型的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构的结构示意图。
其中，壳体1，薄膜吸气剂2，红外探测器芯片3，光学窗口4，金属焊盘5，电极6，金丝电极7，焊接面8，金属焊盘9，可伐引脚10。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1：非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，该封装结构包括壳体1、薄膜吸气剂2、红外探测器芯片3和光学窗口4，壳体1与光学窗口4组成一个真空密闭腔体，光学窗口4与壳体1的密封形式是在真空环境下采用焊料片将光学窗口4和壳体1焊接到一起，封接焊料采用的是锡铅焊料，而为红外探测器芯片3提供一个密闭腔体，红外探测器芯片3通过贴片方式贴在壳体1内部底部，贴片时采用焊料片热熔的方式焊接，采用的焊料为锡银铜焊料，光学窗口4是长有红外增透膜的光学锗窗，红外探测器芯片3及光学窗口4的外围均设有电极6，壳体1为一上方开口壳体，采用陶瓷材料制作，并在壳体1内部制备金属焊盘5，方便红外探测器芯片3的电极6引出，壳体1外部设有可伐引脚10，与内部焊接好的红外探测器芯片3实现电气连通，红外探测器芯片3与壳体1的电连接时采用金丝球焊机焊接完成，引线为金丝电极7，壳体1顶端设置焊接面，方便光学窗口4与壳体1完成焊接，薄膜吸气剂2采用锆钴铱材料制作，并且直接生长在光学窗口4上，其图形可通过掩膜或者光刻的方式得到。
根据实际使用需求，利用磁控溅射完成光学窗口4焊接面的金属膜生长，金属膜系为铬镍金，铬厚度为50nm，镍厚度为350nm，金厚度为100nm；焊接面8的金属膜制备完后，利用电子束蒸发在光学窗口4上直接生长形成薄膜吸气剂2，薄膜吸气剂2的成份为锆钴铱（Zr80Co15Y5），厚度为2um；使用贴片机，利用锡银铜焊料完成红外探测器芯片3与壳体1的贴片工艺，焊料片厚度为0.15 mm；利用金丝球焊机完成红外探测器芯片3与壳体1的电连接，采用的引线为20um金丝电极7；在高真空封接炉里完成薄膜吸气剂2激活，高真空封装炉的真空需小于0.00001Pa,薄膜吸气剂2激活温度为350℃，激活时间为30分钟；利用锡铅焊料片完成光学窗口4和壳体1的真空封接，锡铅焊料片厚度为0.12 mm。
以上仅为本实用新型的一种实施方式，只要使用了以上所述结构，均应落入本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，其特征在于该封装结构包括壳体（1）、薄膜吸气剂（2）、红外探测器芯片（3）和光学窗口（4），壳体（1）与光学窗口（4）组成一个真空密闭腔体，红外探测器芯片（3）通过贴片方式贴在壳体（1）内部底部，红外探测器芯片（3）及光学窗口（4）的外围均设有电极（6），薄膜吸气剂（2）生长在光学窗口（4）上。
2.根据权利要求1所述的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，其特征在于所述的壳体（1）为一上方开口壳体，采用陶瓷材料制作，并在壳体（1）内部制备金属焊盘（5），壳体（1）外部设有可伐引脚（10），壳体（1）顶端设置焊接面（8）。
3.根据权利要求1所述的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，其特征在于所述的光学窗口（4）与壳体（1）的密封形式是在真空环境下采用焊料片将光学窗口（4）和壳体（1）焊接到一起，封接焊料采用的是锡铅焊料。
4.根据权利要求1所述的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，其特征在于所述的光学窗口（4）是长有红外增透膜的光学锗窗。
5.根据权利要求1所述的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，其特征在于所述的红外探测器芯片（3）与壳体（1）的贴片时采用焊料片热熔的方式焊接，采用的焊料为锡银铜焊料。
6.根据权利要求1所述的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，其特征在于所述的红外探测器芯片（3）与壳体（1）的电连接时采用金丝球焊机焊接完成，引线为金丝电极（7）。
7.根据权利要求1所述的非制冷焦平面红外探测器芯片真空封装结构，其特征在于所述的薄膜吸气剂（2）采用锆钴铱材料制作，其图形可通过掩膜或者光刻的方式得到。
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