[發明專利]一種背照式雪崩增益型EMCCD制冷封裝結構及方法

有效

• 申請號: 201911028813.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110752198B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 程順昌;林瓏君
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: H01L23/495
• 分類號: H01L23/495;H01L23/367;H01L23/38
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種背照式雪崩增益型EMCCD制冷封裝結構，包括：腔體、半導體制冷器、陶瓷環框架、背照式雪崩增益型EMCCD和光學窗口，其特征在于，所述腔體呈矩形框體結構，該腔體外側底部四周設置有4個安裝孔；在腔體內部固定半導體制冷器，該半導體制冷器的熱端設置有預焊料，半導體制冷器熱端與腔體通過回流焊焊接，從而形成穩定的安裝體，且半導體制冷器通過電裝的方式完成與腔體的電連接；半導體制冷器的冷端通過高導熱材料與背照式雪崩增益型EMCCD連接；所述陶瓷環框架上設置有PIN引腳和PAD引腳，所述PIN引腳分布在陶瓷環框架外側，所述PAD引腳分布在陶瓷環框架內側，PIN引腳和PAD引腳通過引線鍵合的方式一一對應連接；陶瓷環框架內側的PAD引腳和EMCCD芯片上的引腳通過引線鍵合連接；所述腔體與陶瓷環框架通過高可靠性環氧樹脂密封連接；所述陶瓷環框架與光學窗口通過高可靠性環氧樹脂密封連接。

2.根據權利要求1所述的一種背照式雪崩增益型EMCCD制冷封裝結構，其特征在于，腔體的高度等于或略高于半導體制冷器的高度，腔體上沿的形狀大小和陶瓷環框架的邊框形狀大小一致。

3.根據權利要求1所述的一種背照式雪崩增益型EMCCD制冷封裝結構，其特征在于，腔體外部一側中間位置開有圓形孔，該圓形孔的孔徑和真空處理管的外圓周孔徑一致，用于放入并固定真空處理管，腔體另一側設置有引線通孔，用于半導體制冷器的引線伸出，且腔體由金屬材料制成。

4.根據權利要求3所述的一種背照式雪崩增益型EMCCD制冷封裝結構，其特征在于，所述真空處理管呈圓形管狀，由金屬材料制成，通過真空處理管為腔體內部提供真空環境，密封真空處理管的圓形孔。

5.根據權利要求1所述的一種背照式雪崩增益型EMCCD制冷封裝結構，其特征在于，在腔體、PIN引腳和PAD引腳表面鍍覆鎳Ni、金Au，順序是先在腔體、PIN引腳和PAD引腳表面鍍上鎳層，再在鎳層上鍍金層，所鍍鎳層厚度為1.3um-8.9um，所鍍金層厚度為1.3um-5.7um。

6.一種如權利要求1～5所述的任一一種背照式雪崩增益型EMCCD制冷封裝結構的封裝方法，其特征在于，包括以下步驟:

S2、將半導體制冷器熱端通過回流焊固定在腔體內部；

S3、將陶瓷環框架使用環氧樹脂粘接在腔體上部；

S4、將背照式EMCCD芯片使用高導熱材料粘接在半導體制冷器冷端；

S5、采用引線鍵合工藝將背照式EMCCD芯片與陶瓷環框架上的進行點連接；

S6、使用環氧樹脂將光學窗口粘接在陶瓷環框架上表面；

S7、使用真空排氣裝置將腔體內部處理為真空環境，且將真空處理管進行密封處理。

7.根據權利要求6所述的封裝方法，其特征在于，還包括步驟S1、確定半導體制冷器、腔體、陶瓷環框架和光學窗口的尺寸和型號，包括：

S11、確認背照式EMCCD芯片的設計信息和所需的制冷要求；

S12、根據背照式雪崩增益型EMCCD的發熱功耗，熱輻射，鍵合引線產生的冷損，選擇半導體制冷器的型號和級數；

S13、根據半導體制冷器的物理尺寸、背照式雪崩增益型EMCCD距光學窗口的距離確定腔體尺寸，同時，根據散熱器安裝孔的特征和尺寸確定腔體安裝孔的位置；

S14、根據背照式雪崩增益型EMCCD芯片焊盤分布特征，確定陶瓷環框架和引腳分布；

S15、根據陶瓷環框架外形尺寸確定光學窗口尺寸。