一種大視場陣列紅外探測器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電子材料與元器件技術領域，涉及基于柔性基板的以復合膜為敏感單元的大視場陣(線)列紅外探測器。
【背景技術】
[0002]紅外線陣列探測器是一類常見的傳感器，其有著廣泛的用途;例如夜視，制導，人體識別等。適用于集成制造的陣列探測器的主要有三類:測輻射熱計、熱釋電探測器及熱電探測器;其中測輻射熱計和熱釋電探測器是目前研究者們關注的焦點，而以復合材料為基礎的復合膜陣(線)列，有著響應速度快，探測率高，無需制冷，柔韌性能極佳，制備工藝簡單等諸多優點。在紅外探測技術中基板、敏感材料、絕緣結構、讀出電路是核心，其特征決定了其所配套的儀器設備的性能和應用領域。
[0003]傳統的集成非制冷紅外探測陣列，需要特別為敏感層制備復雜的支撐結構及絕熱結構，例如常用的結構有微橋結構、熱絕緣薄膜層結構和襯底背掏空結構。在這些結構中，微橋結構雖然熱絕緣性能好，但技術難度高、工藝復雜、成本高;襯底背掏空結構指將熱敏感單元直接制作在襯底上，將熱敏感單元背后的部分襯底掏空，減小襯底的熱容，提高熱敏感單元的溫度響應;熱絕緣薄膜層結構指在熱敏感單元和襯底之間制備一層熱導率很低的薄膜材料，減少熱敏感單元向襯底的熱傳導，常用的薄膜材料有多孔二氧化硅(Si02)、聚酰亞胺(PI)等。在這三種結構中，熱敏感單元都需要進行圖形化工藝處理，使其與平面內的環境熱隔離，減小橫向熱損失，以降低像元間的熱串擾。
[0004]目前，非制冷紅外探測陣列多以焦平面為主，而線列器件則以一維線性排列為主。紅外焦平面陣列處于紅外光學系統的焦平面上，其是一種整個視場內景物的每一個像元與一個敏感元相對應的多元平面陣列紅外探測器件。目前，紅外探測陣列在軍事領域得到了廣泛應用，擁有巨大的市場潛力和應用前景。目前，許多場合需要有大視角的紅外陣列器件的應用，例如:手勢識別，大視角傳感器可以識別更大幅度的手勢動作，以獲取多個人的手勢或多種手勢信號;人體識別，大視角傳感器可以識別更大范圍的人體運動，以減小傳感器盲區。但紅外焦平面陣列中敏感層的敏感元均處二維平面內，而目前傳統的線列敏感元則為一維線性排列，使得陣列上的敏感元所探測的方向均為同一方向，這使得敏感元僅僅對正前方一定角度內的紅外光敏感，而對其他方向的紅外光基本無響應，這大大限制了器件的視場范圍，使得探測器的有效視覺范圍主要集中在探測器正前方，對于探測器斜側方向的紅外光基本無法響應，探測器的探測效率大大降低。目前為提高探測器的探測范圍，常用的做法是增加敏感元個數或使用各種光學透鏡，增加探測范圍的同時也大大增加了器件的制造成本及器件的制備工藝難度。因此，提供一種新型大視場陣(線)列紅外探測器成為本發明研究的重點。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于針對現有的技術的缺點提出一種大視場陣(線)列紅外探測器，該紅外探測器基于柔性基板、以復合膜作為敏感單元，具有性能優越、工藝簡單、生產成本低廉、生產效率高的優點。
[0006]本發明所采用的技術方案為:
[0007]—種大視場陣列紅外探測器，包括:封裝底座、穿過底座設置的引腳、安裝在封裝底座上的PCB板、敏感電路、以及封裝冒，其特征在于，所述封裝冒為球形封裝冒，球形封裝冒開設曲面窗口、曲面窗口內鑲嵌球面濾光片;所述敏感電路為曲面敏感電路，所述曲面敏感電路呈與曲面窗口對應的曲面狀。
[0008]優先的，所述曲面敏感電路由曲面基板，設置在曲面基板上的導線及紅外敏感層構成，所述紅外敏感層由呈陣列排布的若干個雙元敏感元組成，每個雙元敏感元由從下往上依次設置的下電極、復合材料層和上電極構成，下電極與導線連接。
[0009]所述復合材料層為PZT/PVDF復合膜，厚度為30?50μπι。
[00?0] 所述曲面基板為柔性基板，材料為PET(poIyester)或PI (polyimide)，厚度為0.5111；[1?5111；[1，所述導線為銅質導線，厚度為0.7111；[1?2.8111；[1。
[0011]所述球面濾光片與封裝冒形狀相對應。
[0012]所述PCB板上設置有連接焊盤、排線插座及讀出電路，其中，連接焊盤與所述引腳連接，所述柔性敏感電路通過排線插座與讀出電路連接。
[0013]需要特別說明的是，本發明曲面敏感電路的曲面基板材料可以使用柔性材料，也可以使用硬質材料通過機械加工制備成曲面;并且，曲面窗口及曲面敏感電路可以呈如圖8所示曲面，也可呈與封裝冒對應的球面。
[0014]本發明的效果在于:
[0015]本發明提供一種大視場陣列紅外探測器，該探測器采用基于PET或PI為材料的柔性材料，采用PET、PI材料制作柔性基板利用其良好的絕熱性能，無需特別為紅外敏感層制備復雜的絕熱結構；呈曲面狀的PET、PI良好有良好的支撐性能，亦無需為敏感層特別制備支撐結構;且PET、PI薄膜可以任意彎曲、即可以人為調節探測器的視場，增大或減小視場范圍。
[0016]該探測器中雙元敏感元復合材料層采用PZT/PVDF復合熱釋電材料厚膜，厚膜采用低溫制備工藝，其制作工藝與柔性電路板完全兼容，是目前唯一能夠在制備了讀出電路(ROIC)的FPC柔性電路板實現集成的熱釋電材料;且由于界面效應的存在，可以使復合厚膜在熱釋電性能提高的前提下保持其介電常數和損耗較低的優點，使得采用復合厚膜制作的器件具有較高的探測度優值因子Fd和探測率D%由于該復合材料層優良的電學性能、全集成的電路連接方式，使得本發明提供熱釋電單元探測器具有高探測率、高可靠性等優點。
[0017]本發明通過球形封裝冒和球面濾光片的設計，配合曲面敏感電路，呈陣列排布的若干個敏感元能夠均勻的朝向不同的方向；使得本發明陣(線)列紅外探測器能夠實現大視場、且視場能夠調節；同時，球面濾光片有利于封裝外光線進入器件封裝內部，提高器件靈敏度，提尚探測器性能。
[0018]綜上所述，本發明提供大視場陣(線)列紅外探測器能夠實現陣列紅外探測器的大視場，且探測器紅外視場可調節；同時，本發明紅外探測器性能優越、結構簡單，生產成本低、應用范圍廣。
【附圖說明】<