[發明專利]非制冷無基底光讀出紅外FPA探測器的溫控結構和方法

有效

• 申請號: 201410178470.7
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103913241A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 孔延梅;焦斌斌;劉瑞文
• 申請（專利權）人: 昆山光微電子有限公司
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02;G05D23/30
• 代理公司: 昆山四方專利事務所 32212
• 代理人: 盛建德

技術領域

本發明屬于微細加工領域，具體的說是涉及一種非制冷無基底光讀出紅外FPA探測器的溫控結構和方法。

背景技術

非制冷無基底光讀出紅外焦平面陣列(FPA)探測器因具有紅外吸收效率高、熱導低、制作工藝簡單、成本低等優勢，在民用各個領域都有著廣闊的應用前景。而無基底的光讀出紅外焦平面陣列的支撐框架的熱容較小，并且探測器的像元的初始狀態與其所處環境溫度有著直接的關系，因此，如何實現像元的狀態不受外界的環境溫度的影響，是決定該器件能否正常工作的重要參考。目前普遍采取的方式是利用TEC制冷環結構來保證探測器工作在一個恒定的環境溫度下，該方法是利用邊緣控溫的熱傳導方式來實現的，其控溫效果不理想，從而導致該陣列結構的內外仍有一定的溫差梯度分布，且隨外界溫度高低和輻射的強弱而變化。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種非制冷無基底光讀出紅外FPA探測器的溫控結構和方法，能夠利用簡單的工藝結構實現精確的恒溫控制，具有很好的應用價值。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：一種非制冷無基底光讀出紅外FPA探測器的溫控結構，包括紅外焦平面陣列、用于支撐該紅外焦平面陣列的陣列支撐框架以及位于該陣列支撐框架外圍并用于支撐該陣列支撐框架的外圍支撐框架，所述紅外焦平面陣列上設有若干個芯片像元結構，在所述陣列支撐框架上形成有框架電阻，在所述外圍支撐框架上形成有溫敏電阻，另設有溫度控制電路模塊和恒壓源，所述溫敏電阻兩端電連接于所述溫度控制電路模塊上，所述框架電阻和溫度控制電路模塊串接于所述恒壓源上。

作為本發明的進一步改進，所述框架電阻通過在所述陣列支撐框架上淀積金屬層形成。

作為本發明的進一步改進，所述溫敏電阻通過在所述外圍支撐框架上淀積溫敏材料并蝕刻形成。

本發明還提供一種非制冷無基底光讀出紅外FPA探測器的溫控方法，包括紅外焦平面陣列、用于支撐該紅外焦平面陣列的陣列支撐框架以及位于該陣列支撐框架外圍并用于支撐該陣列支撐框架的外圍支撐框架，所述紅外焦平面陣列上設有若干個芯片像元結構，在所述陣列支撐框架上形成框架電阻，在所述外圍支撐框架上形成溫敏電阻，另設溫度控制電路模塊和恒壓源，將溫敏電阻兩端電連接于所述溫度控制電路模塊上，并將所述框架電阻和溫度控制電路模塊串接于所述恒壓源上。

作為本發明的進一步改進，所述框架電阻通過在所述陣列支撐框架上淀積金屬層形成。

作為本發明的進一步改進，所述溫敏電阻通過在所述外圍支撐框架上淀積溫敏材料并蝕刻形成。

本發明的有益效果是：該非制冷無基底光讀出紅外FPA探測器的溫控結構和方法，通過在探測器陣列結構的陣列支撐框架上淀積金屬實現電阻制作，在芯片邊緣區域即外圍支撐框架上淀積溫敏材料并實現溫敏電阻的制作，然后利用電路模塊實現器件的框架的恒溫，從而保證其不隨外界溫度及輻射強弱的變化而變化，并且避免了各像元結構之間的熱串擾，提高了探測器的圖像分辨率，總之，利用簡單的工藝結構實現了精確的恒溫控制，具有很好的應用價值。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2本發明剖剖面結構示意圖；

圖3為本發明所述紅外焦平面陣列及芯片單個像素結構示意圖；

圖4為本發明實施例所述恒壓源連接框架電阻的一種結構示意圖；

圖5為本發明實施例所述恒壓源連接框架電阻的另一種結構示意圖。

結合附圖，作以下說明：

1——陣列支撐框架??????????2——外圍支撐框架

3——芯片像元結構??????????4——溫度控制電路模塊

5——恒壓源????????????????11——框架電阻

12——溫敏電阻

具體實施方式

結合附圖，對本發明作詳細說明，但本發明的保護范圍不限于下述實施例，即但凡以本發明申請專利范圍及說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋范圍之內。

如圖1、2所示，一種非制冷無基底光讀出紅外FPA探測器的溫控結構，包括紅外焦平面陣列、用于支撐該紅外焦平面陣列的陣列支撐框架1以及位于該陣列支撐框架外圍并用于支撐該陣列支撐框架的外圍支撐框架2，紅外焦平面陣列上設有若干個芯片像元結構3，為清楚起見，此處只在中心位置處給出了單個芯片像元結構3的結構示意圖，見圖3。