[發明專利]基于多基板二次拼接的長線列探測器拼接結構及實現方法

有效

• 申請號: 202010324681.2
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111710749B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 王小坤;李俊;陳俊林;孫聞;曾智江;李雪
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H01L31/09
• 分類號: H01L31/09;H01L31/18;H01L25/00;H01L27/14
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了基于多基板二次拼接的長線列探測器拼接結構及實現方法，本發明拼接結構由線列紅外探測器芯片、Z字形探測器拼接子基板、共用大基板、Z向調節螺釘、X向調節結構和Y向調節螺釘組成，在安裝過程中先借助Z向調節螺釘將Z字形探測器基板調整到共面，再用Y向調節螺釘和X向調節結構來調節確保各Z字形探測器拼接子基板之間的相對位置關系。本發明的結構簡單，操作方便，成本低廉；適用于拼接式長線列紅外探測器低溫封裝場合，也適用于其它的多低溫冷平臺低溫組裝的場合；本發明的采用Z字形探測器拼接子基板首尾咬合二次拼接，降低了拼接子基板的加工難度，同時有利于長線列的探測器規模的擴展，有利于提高探測器成品率。

技術領域

本發明涉及紅外探測器的低溫封裝技術，具體指基于多基板二次拼接的長線列探測器拼接結構及實現方法。它適用于拼接式線列紅外探測器低溫封裝場合。也適用于其它的多低溫冷平臺低溫組裝的場合。

背景技術

紅外遙感儀器的兩個重要性能指標為視場和分辨率。在研制高分辨大視場光學系統中，為了克服視場和分辨率存在矛盾，解決的途徑之一為采用高分辨率、超大規模紅外焦平面探測器。紅外探測器受制備工藝、填充系數、靈敏度、成品率、成本等因素的限制，其規模是一定的。為了得到超大規模紅外探測器件，一般采用多個小規模的探測器通過“無縫”拼接而成。“無縫”拼接并不是指真正意義上的焦平面無縫拼接，而是通過一定的視場拼接方法，對整個視場進行無縫覆蓋。典型的方法有品字形拼接，通過兩次或多次成像覆蓋，采用圖像拼接的方法完成視場的無縫拼接。

拼接型線列紅外探測器，就是在一維方向上由多個子模塊拼接而成。中國專利200610027004.4一種超長線列紅外焦平面探測器和200610118767.X多模塊拼接長線列紅外焦平面探測器的外引線組件，它們是多個規模較小的256×1或512×1的線列探測器“無縫”拼接直接膠接在一塊低膨脹系數的拼接基板形成2000至6000元超長線列探測器，拼接基板的平面度要求小于10微米。中國專利2014101546466.1密排拼接的雙波段長線列紅外探測器結構，也是多個規模較小探測器直接膠接在一塊拼接基板上，拼接基板的平面度要求小于10微米。中國專利201310469740.5一種熱電制冷的超長線列InGaAs探測器封裝結構，可以實現4000元以上的超長線列探測器封裝，規模較小的探測器也是直接膠接在陶瓷拼接基板上。隨著需要拼接的探測器規模的不斷增加，將更多的規模較小探測模塊直接膠接在一塊拼接基板上會帶來如下問題：1)規模較小探測器模塊增加，出現故障的概念增加，直接膠接后的可維修性較差，直接導致超長線列探測器的成品率大大降低；2)在一塊拼接基板上實現一維方向上由多個子模塊拼接，為了確保探測器模塊之間的位置精度，一般采用絕對坐標拼接，但隨著拼接基板尺寸的增加，拼接設備的移動長度帶來的誤差會帶來拼接精度降低；3)隨著拼接探測器模塊的增加，探測器直接膠接在拼接基板上的技術方案，使得對探測器模塊的尺寸一致性提高，這降低的探測器模塊的成品率。4)對拼接后探測器的共面度要求，使得對拼接基板的平面度較高，拼接基板的尺寸增加，導致拼接基板的加工難度大大增加，成品率降低；必須要探索一種新方法來解決這一問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于多基板二次拼接的長線列探測器拼接結構及實現方法。它適用于拼接式線列紅外探測器低溫封裝場合，也適用于其它的多低溫冷平臺低溫組裝的場合。本發明既實現了長線列紅外探測器三維方向高精度光學配準，又實現了拼接探測器的互換性和可維修性要求，解決了傳統紅外探測器由于規模增加而導致成品率低、室溫拼接后低溫下無法修正調節問題。