CN212010989U - 集成透镜的气密性封装组件结构 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种集成透镜的气密性封装组件结构，包括组件外壳、盖板、透镜、一级光阑、二级光阑、滤光片、芯片模块、电极板。组件内设置两级光阑，其中二级光阑贴近芯片表面，用于固定滤光片。透镜兼作组件窗口，通过焊接或者环氧胶固定于盖板上，利用光学对中设备实现芯片模块与透镜的对中。所有部件装配完成后组件内充惰性气体保护，并完成气密性焊接。该类型组件可以实现室温或低温应用，透镜作为组件窗口，不仅能满足气密性封装的要求，也能保证高精度光学配准的要求。同时，组件内集成多级光阑，可有效降低芯片视场内背景辐射、杂散光的影响。

Description

集成透镜的气密性封装组件结构

技术领域

本专利涉及一种光电探测器的封装结构，具体是一种集成光学透镜的探测器气密性封装的组件结构，适用于低温、近室温工作的探测器封装。

背景技术

对红外探测器进行封装，其目的是实现探测器的光、机、电、热接口，并为探测器提供保护，从而提高探测器的可靠性。为获得高信噪比，红外探测器一般在低温下工作，按封装气氛分有真空封装和惰性气体保护封装，可以确保探测器在低温工作时不受水汽凝结的影响。这两种封装方式对组件的漏率都有较高的要求，但相比而言，惰性气体保护封装组件内不用集成消气剂，可节约排气工艺时间，封装成本低，非常适合于通过热电制冷器或空间辐冷来提供冷量的应用场合。此外，基于航天应用的光电探测系统对红外探测器组件的体积、重量、可靠性有严格的要求。将透镜集成在红外探测器的近表面可简化光学系统，特别是当光学系统的F#数较小时，可大大降低系统体积。曾智江等人报道了一种封装在杜瓦内的多透镜深低温红外探测器管壳结构，申请号：201210431030.9，管壳作为透镜的支撑构件应用于杜瓦内，通过结构设计和定位装配实现了芯片与透镜组的精密机械配准，在芯片与透镜配准时无需实现密封。

发明内容

本专利目的在于提供一种集成透镜的气密性封装的组件结构和封装方法，该结构在保证芯片与透镜配准的同时，可以实现透镜作为密封封装窗口的功能。适用于室温工作的探测器的封装，也适用于通过热电制冷器或空间辐冷来提供冷量的应用场合。

一种集成透镜的气密性封装组件结构，包括组件外壳1、盖板2、透镜3、一级光阑4、二级光阑8、滤光片7、芯片模块6、电极板5、光阑支撑9；其特征在于：芯片模块6和电极板5通过环氧胶固定于组件外壳1的底面，电极板5位于芯片模块6的两侧，芯片模块6的电信号通过金丝或铝丝键合引出至电极板5，再通过金丝或铝丝键合引出至组件外壳1的针脚；光阑支撑9通过环氧胶固定于芯片模块6上表面，滤光片7与二级光阑8贴合后整体固定于光阑支撑9上表面，一级光阑4通过环氧胶固定于组件外壳1的台阶上；透镜3通过焊接或者环氧胶固定于盖板2上，在密封焊接之前，集成透镜3的盖板2与芯片模块6进行高精度光学配准，透镜中心与芯片中心配准偏差小于0.05mm，配准后盖板2和组件外壳1采用点焊或夹具固定；密封前先对整个组件抽真空排气，然后再充装惰性气体，最后通过激光焊或平行缝焊实现密封。

所述的组件外壳1、盖板2、一级光阑4、二级光阑8均采用低膨胀系数合金材料。

所述的一级光阑4、二级光阑8外表面低反射率发黑处理。

本专利的一种集成透镜的气密性封装组件结构有以下三个特点：一是采用管壳封装形式，组件内集成滤光片、光阑、透镜等光学元件，集成度高，结构简单；二是该结构省去了传统平板光窗作为密封窗口，而用透镜代替，可以使透镜更贴近芯片表面，光学系统的设计灵活性更大，也有利于提高系统透过率；三是该组件可以实现充气密封，可以是氮气或其他惰性气体，以保证芯片的低水汽氛围。

附图说明

图1组件剖面示意图。

图2组件封装完成后的俯视图。

1外壳、2盖板、3透镜、4一级光阑、5电极板、6芯片模块、7滤光片、8二级光阑、9光阑支撑

具体实施方式：

本专利提供的一种集成透镜的气密性封装组件结构，如图1，包括组件外壳1、盖板2、透镜3、一级光阑4、二级光阑8、滤光片7、芯片模块6、电极板5、光阑支撑9。组件外壳1、盖板2、一级光阑4、二级光阑8选用可伐材料，组件外壳1底面烧结玻璃珠引线针脚，一级光阑4、二级光阑8外表面黑镍发黑。芯片模块6和电极板5通过环氧胶固定于组件外壳1的底面，电极板5位于芯片模块6的两侧；芯片模块6的电信号通过金丝球焊引出至电极板5，再通过金丝球焊引出至组件外壳1的针脚；光阑支撑9通过环氧胶固定于芯片模块6上表面，滤光片7与二级光阑8用环氧胶贴合后整体固定于光阑支撑9上表面，与芯片模块1的对中偏差优于0.05mm；一级光阑4通过环氧胶固定于组件外壳1的台阶上；透镜3通过共晶焊接固定于盖板2上，在中心偏仪器上实现芯片模块1与透镜3的对中，中偏差优于0.02mm；配准后盖板2和组件外壳1采用点焊固定。在平行封焊设备内对组件进行抽真空—充氮气重复操作，重复次数为3次，最后将盖板2与组件外壳1利用平行封焊固定。封装完成后的俯视图如图2。

Claims (3)

1.一种集成透镜的气密性封装组件结构，包括组件外壳(1)、盖板(2)、透镜(3)、一级光阑(4)、二级光阑(8)、滤光片(7)、芯片模块(6)、电极板(5)、光阑支撑(9)；其特征在于：

所述的芯片模块(6)和电极板(5)通过环氧胶固定于组件外壳(1)的底面，所述的电极板(5)位于芯片模块(6)的两侧，芯片模块(6)的电信号通过金丝或铝丝键合引出至电极板(5)，再通过金丝或铝丝键合引出至组件外壳(1)的针脚；光阑支撑(9)通过环氧胶固定于芯片模块(6)上表面，所述的滤光片(7)与二级光阑(8)贴合后整体固定于光阑支撑(9)上表面，所述的一级光阑(4)通过环氧胶固定于组件外壳(1)的台阶上；所述的透镜(3)通过焊接或者环氧胶固定于盖板(2)上，透镜(3)的中心与芯片中心配准偏差小于0.05mm，所述的盖板(2)和组件外壳(1)采用激光焊或平行缝焊实现密封，整个组件内部充有惰性气体。

2.根据权利要求1所述的一种集成透镜的气密性封装组件结构，其特征在于：所述的组件外壳(1)、盖板(2)、一级光阑(4)、二级光阑(8)均采用低膨胀系数合金材料。

3.根据权利要求1所述的一种集成透镜的气密性封装组件结构，其特征在于：所述的一级光阑(4)、二级光阑(8)外表面低反射率发黑处理。

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