[實用新型]用于紅外探測器大面陣拼接的三維柔性基板結構

有效

• 申請號: 201921941260.3
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN211205530U
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 范崔;范廣宇;曾智江;李雪;王小坤;莫德鋒;孫聞;徐勤飛;李俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01J5/02
• 分類號: G01J5/02
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本專利公開了一種用于紅外探測器大面陣拼接的三維柔性基板結構，它由探測器模塊、拼接基板、界面導熱材料、獨立柔性冷鏈、緊固螺釘、異形冷頭組成。異形冷頭為外界冷源輸入點，探測器模塊為發熱源。采用獨立柔性冷鏈連接拼接基板和異形冷頭，形成三維柔性基板結構，消除拼接基板在各個方向上的安裝及冷縮應力。同時每個探測器模塊下方對應一個獨立柔性冷鏈，探測器模塊產生的熱量直接縱向導入異形冷頭，保證探測器高溫度均勻性。本專利的優點在于：1、異形冷頭與獨立柔性冷鏈通過界面導熱材料進行低界面熱阻安裝，能簡便的獲得復雜三維柔性結構。2、調整異形冷頭形狀，可在各種探測器排列方式及規模的大面陣拼接紅外探測器中應用。

技術領域

本專利屬于紅外探測器低溫封裝領域，具體為用于紅外探測器大面陣拼接的三維柔性基板結構。所述的結構適用于四個及以上的面陣探測器模塊拼接而成的紅外探測器。

背景技術

航天遙感用紅外探測器正由單元、線列器件向面陣、大面陣拼接探測器發展。大面陣拼接紅外探測器低溫封裝，是紅外探測器低溫封裝研究的新方向。由于探測波段可調，碲鎘汞外探測器探測器應用十分廣泛，能與其晶格匹配的砷化鎵及碲鋅鎘襯底應用也十分成熟，砷化鎵及碲鋅鎘襯底的線膨脹系數與柯伐材料相近，因此紅外探測器封裝領域普遍采用柯伐材料制作砷化鎵基探測器基板。

柯伐材料雖具有高強度和良好的加工性能，但導熱性能差，使得需要在低溫工作的紅外探測器，尤其是大面陣拼接紅外探測器探測器的溫度均勻性難以保證，因此基板的冷鏈耦合傳熱結構需要合理的設計。中國專利CN104596647B一種用于紅外焦平面杜瓦的局部彈性冷鏈，有一段冷鏈被設計成“S”形，并切割成薄片，形成局部柔性；以及中國專利CN104748859A超長線列探測器與單點冷源的熱耦合結構及實現方法，采用“樹狀”低溫柔性冷鏈實現超長線列結構的熱耦合，每個支路被分割為多片薄片。兩種結構都是由線切割整塊無氧銅或者純鋁獲得，具有二維柔性，均適用于超長線列探測器拼接基板的安裝及低溫應力釋放，但是紅外探測器大面陣拼接基板結構需要三維柔性，需要一種新方法來解決這一問題。

發明內容

本專利提供一種用于紅外探測器大面陣拼接的三維柔性基板結構，以解決大面陣拼接探測器溫度均勻性、安裝及低溫應力的問題。

本專利的用于紅外探測器大面陣拼接的三維柔性基板結構如圖1所示，該結構包含探測器模塊1、拼接基板2、界面導熱材料3、獨立柔性冷鏈4、緊固螺釘5、異形冷頭6。異形冷頭6為外界冷源輸入點，探測器模塊1為發熱源。

大面陣拼接的紅外探測器由四個及以上的面陣探測器模塊拼接而成，拼接后形成規模為4K×4K及以上的大面陣紅外探測器。探測器模塊1使用低溫用膠水貼裝在拼接基板2上，拼接基板2為膨脹系數與探測器襯底相近的材料。獨立柔性冷鏈4采用S形柔性設計，除螺接位置外，被線切割成4-6片的薄片結構。獨立柔性冷鏈4用來連接拼接基板2和異形冷頭6，每個探測器模塊1對應一條獨立柔性冷鏈4。獨立柔性冷鏈4采用緊固螺釘5分別與拼接基板2和異形冷頭6連接，連接接觸面之間均墊有界面導熱材料3。探測器模塊1的熱量通過獨立柔性冷鏈4導入作為外界冷源輸入點的異形冷頭6，區別于長線列探測器的二維柔性拼接結構，獨立柔性冷鏈4安裝在異形冷頭6上形成復雜的三維柔性結構，消除拼接基板1在各個方向上的安裝應力及冷縮應力。

本專利的優點在于：

1、異形冷頭與獨立柔性冷鏈采用低界面熱阻安裝后，能簡便的獲得復雜三維柔性結構。

2、調整異形冷頭形狀，可在各種紅外探測器排列方式及規模的大面陣拼接紅外探測器中應用。

3、螺釘安裝與線切割獲得獨立柔性冷鏈的方式結構穩固，能夠滿足遙感紅外探測器的環境適應性要求。

附圖說明

圖1為用于紅外探測器大面陣拼接的三維柔性基板結構圖；

1-探測器模塊

2-拼接基板