本發(fā)明涉及紅外探測領(lǐng)域，特別涉及一種紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置。

背景技術(shù)：

紅外探測器技術(shù)具有被動探測、探測精度高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于預(yù)警探測、情報偵察、精確打擊、夜視、天文觀測等領(lǐng)域。近年來，隨著紅外探測器技術(shù)的飛速發(fā)展，為了實(shí)現(xiàn)更大視場、更高空間分辨率的要求，對于長線列紅外焦平面探測器的需求越來越迫切。長線列碲鎘汞探測器芯片的工作溫度為60k～80k，需要封裝在真空冷箱內(nèi)，并耦合制冷機(jī)對其制冷，由于包含制冷機(jī)冷板在內(nèi)的多層冷頭結(jié)構(gòu)材料的熱膨脹系數(shù)不同，導(dǎo)致芯片的低溫下應(yīng)力和變形很大。常見的封裝材料(如可伐、鈦合金、陶瓷等)和多層結(jié)構(gòu)，不能將芯片受到的應(yīng)力和變形減小至可接受范圍內(nèi)，造成芯片盲元增加、無法聚焦等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了能夠有效解決由于多層冷頭結(jié)構(gòu)材料的熱膨脹系數(shù)不匹配，導(dǎo)致長線列碲鎘汞探測器芯片封裝后，芯片低溫應(yīng)力和變形過大的問題，本發(fā)明提供了一種紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置。

本發(fā)明提供的一種紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置，包括由下至上依次連接的制冷機(jī)冷板、第一過渡基板和第二過渡基板，在所述第一過渡基板和第二過渡基板之間設(shè)有補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，在第二過渡基板的上表面設(shè)有拼接基板，所述拼接基板用于放置所述紅外探測器芯片。

本發(fā)明提供的紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置中拼接基板和補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的設(shè)計能夠有效釋放結(jié)構(gòu)應(yīng)力，解決了紅外探測器芯片封裝后芯片低溫應(yīng)力和變形過大的問題。

具體的，所述制冷機(jī)冷板與所述第一過渡基板、所述第一過渡基板和所述第二過渡基板均通過螺釘連接。

具體的，所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)通過粘結(jié)固定在所述第二過渡基板的下表面；所述拼接基板通過粘結(jié)固定在所述第二過渡基板的上表面。

具體的，所述制冷機(jī)冷板、所述第一過渡基板和所述第二過渡基板均選用鉬銅材料。

具體的，所述拼接基板和所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)均選用藍(lán)寶石材料。

所述鉬銅材料為由金屬元素鉬和銅組成的合金或復(fù)合材料，適用于電真空器件、激光器件等封接材料和半導(dǎo)體器件中的熱沉基板等。

本發(fā)明選用的鉬銅材料和藍(lán)寶石材料的熱膨脹系數(shù)與探測器芯片的硅材料較為接近，能夠有效提高材料的適配性。

優(yōu)選的，所述制冷機(jī)冷板與所述第一過渡基板之間設(shè)有第一卸載槽。

優(yōu)選的，所述第一過渡基板和所述第二過渡基板之間設(shè)有第二卸載槽。

優(yōu)選的，所述第二過渡基板內(nèi)部設(shè)有第三卸載槽。

上述各個卸載槽的設(shè)計能夠有效釋放紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置中的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，可選的，所述第一卸載槽、第二卸載槽及第三卸載槽的寬度為0.2mm。更加優(yōu)選的，所述第一卸載槽內(nèi)設(shè)有銦箔，銦箔與制冷機(jī)冷板和所述第一過渡基板之間保證良好接觸，增加了導(dǎo)熱量。

優(yōu)選的，在所述制冷機(jī)冷板與所述第一過渡基板設(shè)有貫穿孔，用于排凈所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)處的空氣。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明提供的紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置通過對結(jié)構(gòu)和材料的改進(jìn)能夠有效釋放結(jié)構(gòu)應(yīng)力，解決由于多層冷頭結(jié)構(gòu)材料的熱膨脹系數(shù)不匹配，導(dǎo)致的長線列碲鎘汞探測器芯片封裝后，芯片低溫應(yīng)力和變形過大的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置a-a方向的三維剖視圖；

圖3是本發(fā)明紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置a-a方向的二維剖視圖；

圖4是本發(fā)明紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置的局部剖視圖；

其中，1、制冷機(jī)冷板；2、第一過渡基板；3、第二過渡基板；4、拼接基板；5、紅外探測器芯片；6、補(bǔ)償結(jié)構(gòu)；7、第一螺釘；8、第二螺釘；9、貫穿孔；10、第三卸載槽；11、第二卸載槽；12、銦箔。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

為了能夠有效解決由于多層冷頭結(jié)構(gòu)材料的熱膨脹系數(shù)不匹配，導(dǎo)致的長線列碲鎘汞探測器芯片封裝后，芯片低溫應(yīng)力和變形過大的問題，本發(fā)明提供了一種紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置，以下結(jié)合圖1～圖4對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

本實(shí)施方式提供的長線列碲鎘汞探測器芯片應(yīng)力卸載結(jié)構(gòu)包括制冷機(jī)冷板1、過渡基板、拼接基板4、補(bǔ)償結(jié)構(gòu)6、銦箔12。所述過渡基板包括第一過渡基板2和第二過渡基板3，第一過渡基板2與第二過渡基板3通過第一螺釘7連接。拼接基板4、補(bǔ)償結(jié)構(gòu)6分別粘接在第二過渡基板3的正反兩面，第一過渡基板2與制冷機(jī)冷板1通過第二螺釘8連接，第一過渡基板2與制冷機(jī)冷板1的間隙內(nèi)安裝銦箔12。長線列碲鎘汞探測器芯片5粘接在拼接基板4上。

本實(shí)施方式的制冷機(jī)冷板1、第一過渡基板2、第二過渡基板3均使用鉬銅材料。

本實(shí)施方式的拼接基板4、補(bǔ)償結(jié)構(gòu)6均使用藍(lán)寶石材料。

本實(shí)施方式的第二過渡基板3內(nèi)部設(shè)計了第三卸載槽10，第三卸載槽10的寬度為0.2mm。

本實(shí)施方式的第一過渡基板2與第二過渡基板3之間設(shè)計了第二卸載槽11，第二卸載槽11的寬度為0.2mm。

本實(shí)施方式的制冷機(jī)冷板1與第一過渡基板2之間設(shè)計了第第一卸載槽，第一卸載槽寬度為0.2mm。為了增加導(dǎo)熱質(zhì)量，制冷機(jī)冷板1與第一過渡基板2的第一卸載槽內(nèi)安裝了銦箔12，銦箔12與制冷機(jī)冷板1、第一過渡基板2保證良好接觸。

本實(shí)施方式的制冷機(jī)冷板1與第一過渡基板2上設(shè)計了貫穿孔9，用于排凈補(bǔ)償結(jié)構(gòu)6處的空氣。

本實(shí)施方式的制冷機(jī)冷板、過渡基板均使用鉬銅材料，拼接基板、補(bǔ)償結(jié)構(gòu)均使用藍(lán)寶石材料，鉬銅、藍(lán)寶石的熱膨脹系數(shù)與探測器芯片的硅材料較為接近，有效提高材料適配性；而且第二過渡基板內(nèi)部、第一過渡基板與第二過渡基板之間、第一過渡基板與制冷機(jī)冷板之間均設(shè)計了卸載槽，第二過渡基板的反面設(shè)計了補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，能夠有效釋放結(jié)構(gòu)應(yīng)力。借助有限元分析軟件對本實(shí)施方式的應(yīng)力卸載結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真計算，探測器芯片的最大應(yīng)力為153mpa，法向最大變形46μm。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置，包括由下至上依次連接的制冷機(jī)冷板、第一過渡基板和第二過渡基板，在所述第一過渡基板和第二過渡基板之間設(shè)有補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，在第二過渡基板的上表面設(shè)有拼接基板，所述拼接基板用于放置所述紅外探測器芯片。本發(fā)明提供的紅外探測器芯片應(yīng)力卸載裝置中拼接基板和補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的設(shè)計能夠有效釋放結(jié)構(gòu)應(yīng)力，解決了長線列碲鎘汞探測器芯片封裝后芯片低溫應(yīng)力和變形過大的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：張磊;東海杰;白紹俊;王春生;王成剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電子科技集團(tuán)公司第十一研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.23
技術(shù)公布日：2017.09.29