專利名稱：雙波段線列紅外焦平面探測器集成結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及紅外焦平面探測器制造技術，特別涉及一種多模塊拼接的雙波段線列紅外焦平面探測器結構、集成外引線以及引出方法。
背景技術：
紅外探測技術在對地觀測、航空 航天預警、氣象學、地貌學、環境監測、資源調查等軍工民用領域有著極其廣泛的應用，對加強國防和促進社會經濟發展具有重要的意義。對于任何一個紅外探測應用系統，紅外焦平面探測器是整個探測系統的核心部件。在航空、航天紅外遙感技術領域，隨著應用需求的進一步提高，系統技術主要發展方向，一是提高系統探測靈敏度，以獲取更精細的目標信息；二是向多光譜探測方向發展，以獲取更豐富的目標信息，擴大應用范圍；三是提高探測空間分辨率，以提高對探測目標的空間探測精度。對于工作在同一高度和相同刈幅的紅外遙感儀器，探測器敏感元數量越多，則空間分辨率越高；對于雙波段紅外遙感儀器，則需要具有雙波段探測能力的紅外探測器。因此，大規模、雙波段的紅外焦平面探測器的制造技術，是滿足高空間分辨率、雙波段探測紅外遙感儀器的核心技術。航空、航天紅外遙感探測，由于航空航天器自身具有一維對地運動，所以采用一種“推掃”的工作模式，即線列探測敏感元沿一維方向排列，排列方向與航天器運動方向垂直，利用飛機或衛星在高空繞地球飛行的一維相對運動，實現沿飛行方向對地觀測的一維掃描(機械掃描);而垂直于飛行方向排列的敏感兀與讀出電路結合實現另一維的掃描(電子掃描)，由此形成二維遙感圖像。為實現雙波段遙感探測，就是在垂直于飛行方向排列有二個波段的探測元的排列。因此，為實現高空間分辨率、雙波段探測的目的，采用雙波段線列探測器、以“推掃”工作模式實現。由于紅外線列探測器受材料制備、器件工藝技術以及物理特性限制等因素(紅外探測器在低溫下工作，由于熱應力的存在，探測器的最大尺寸物理上受到限制)，一般采用多個子模塊“無縫”拼接的方法實現長線列探測器的制造。(參見中國專利200610027004. 4)。
發明內容
本發明提供一種技術上可行的雙波段長線列焦平面的拼接結構、集成外引線以及引出方法。本發明的技術解決方案如下如附圖所示，本發明的拼接結構包括基板、波段一子模塊、波段二子模塊和集成薄膜引線。所述的子模塊是一種為“拼接”而特別設計的、電學上相互獨立的、規模較小(例如，512X1焦平面探測器)的線列紅外焦平面探測器。每個模塊上設計有對準標記，對準標記與光敏元有確定的對應關系。拼接時，以標記作為測量點，使子模塊光敏元拼接在設計的位置上，保證各模塊間的精密對準。按波段將子模塊稱為波段一子模塊、波段二子模塊；按排列次序編號的奇偶性將子模塊稱為奇數子模塊、偶數子模塊。所述的基板是對平行度、平整度有很高要求的金屬構件，它由低熱膨脹系數的金屬材料制造的，例如可閥covar或殷鋼invar。所述的集成薄膜引線用于對各模塊工作脈沖、電源的輸入以及每個子模塊探測信號的輸出，它采用適合于低溫應用的聚酰亞胺基薄膜引線，一個波段用一組集成引線引出，整個雙波段線列探測器共有二組集成引線。集成引線由奇偶子模塊連接端6-1與6-2、子模塊公共引線合并線部分6-3、集成引線總引出端部分6-4和集成引線與外引出連接端6-5組成。集成引線安裝在拼接基板上，每個子模塊與集成引線的連接端6-1或6-2通過鍵壓 方式連接。其中，集成引線偶數子模塊連接端是穿越基板上的通槽2-1，再通過基板背面引線穿越凹槽3-2引出。以基板的中心為界將基板平分為左右兩半，波段一子模塊、波段二子模塊分別對稱安裝于基本的左右兩側，多個同一波段的子模塊間各自以交叉、旋轉對稱形式拼接形成一長線列探測器，其中偶數子模塊位于基板的內側(靠近基板中心線)，奇數子模塊位于基板的外側，子模塊拼接對準完畢后用低溫膠固定在拼接基板上。集成外引線的引出方法如下集成引線的偶數子模塊連接端6-2從拼接基板1-1背面的引線穿越凹槽穿過，再從穿越通槽3-1穿入，從穿越通槽2-1穿出，集成引線偶數子模塊連接端6-2穿出后，與偶數子模塊一一對應，如2-2、2-4狀態。然后，偶數子模塊連接端用集成引線固定壓板1-6固定，完成了偶數子模塊連接端的安裝。然后再進行奇數子模塊連接端的安裝；首先，把集成引線奇數子模塊連接端6-1等于各奇數子模塊一一對應，形成2-3、2-5狀態，然后同樣用集成引線固定壓板把集成引線奇數子模塊連接端2-3、2-5等固定，這樣就完成了集成引線奇偶連接端的安裝。集成引線安裝完成后，用鍵壓方法實現子模塊鍵壓點與集成引線各子模塊連接端的連接。本發明有如下優點I)雙波段在垂直掃描方向上可以根據需要，確定長線列規格，具有靈活性。2)模塊化、裝配式結構設計，可以對部件分別進行篩選、測試和試驗，有利于產品
化生產。3) 二個波段的子模塊可以是不同規格的子模塊，具有靈活性。二個波段各子模塊電學上是獨立的，可以分別對子模塊的工作點進行調整，方便應用。4)集成式薄膜外引線結構，大大提高了引線的可靠性。5) 二個波段的電學參數輸入和信號輸出是分別獨立的，方便參數控制與后續信息處理。
圖I為雙波段長線列紅外焦平面器件結構三維軸測圖；圖中1-1探測器拼接基板；1-2波段一奇數子模塊；1-3波段一偶數子模塊；1-4波段二偶數子模塊；1-5波段二奇數子模塊；1-6集成引線固定壓板；
1-7集成引線與各子模塊連接端；1-8集成引線偶數子模塊鍵壓連接端引出凹槽。圖2為雙波段長線列紅外焦平面器件結構俯視圖；圖中2-1偶數子模塊引線連接端穿 越通槽；2-2波段一偶數子模塊與集成引線連接端連接；2-3波段一奇數子模塊與集成引線連接端連接；2-4波段二偶數子模塊與集成引線連接端連接；2-5波段二奇數子模塊與集成引線連接端連接；圖3是雙波段長線列紅外焦平面器件結構(背面)仰視圖；圖中3-1子模塊連接端穿越通槽；3-2子模塊連接端基板背面引線穿越凹槽(圖中未畫出引線)。圖4是雙波段長線列紅外焦平面器件結構A-A剖面圖；圖中4-1集成引線固定壓板凹槽；4-2偶數子模塊連接端穿越通槽；4-3偶數子模塊連接端基板背面引線穿越凹槽。圖5是雙波段長線列紅外焦平面器件結構B-B剖面圖；圖中5-1偶數子模塊連接端基板背面引線穿越凹槽；5-2偶數子模塊連接端通過通槽與凹槽弓丨出(圖中未畫出引線)。圖6是雙波段長線列紅外焦平面器件用集成引線圖；圖中6-1集成引線奇數子模塊連接端；6-2集成引線偶數子模塊連接端；6-3集成引線子模塊公共引線合并線功能部分；6-4集成引線總引出端部分；6-5集成引線與外引出連接端。
具體實施例方式首先請參閱圖I 圖6，所述的雙波段長線列焦平面探測器，主要由拼接基板1-1、波段一子模塊1-2、波段二子模塊1-4、集成薄膜引線、集成引線固定壓板1-6等部件構成。所述的拼接基板1-1，是各零部件的安裝基板，由低熱膨脹系數的金屬材料制成，上面設有安裝螺孔用于裝配零件以及通孔用于探測器與冷平臺的安裝。所述的波段一、波段二探測器子模塊是專門設計的512 X I的線列焦平面探測器，也可以是其它規格的線列子模塊。每個子模塊上設計有適合于拼接應用的對準標記、敏感元列陣是靠近器件一邊的結構設計。拼接是根據雙波段探測器的具體設計，把子模塊用低溫膠固定在拼接基板上，形成雙波段長線列焦平面探測器。且每個子模塊的輸入脈沖與信號輸出在電學上是互相獨立的，分別引出。拼接形成的雙波段長線列焦平面探測器的排列結構，波段一的子模塊形成波段一的長線列；波段二的子模塊形成波段二的長線列。同一波段的子模塊之間的拼接是旋轉對稱的排列結構。所述的集成薄膜引線，是適合于低溫應用的聚酰亞胺基薄膜引線，一個波段用一組集成引線引出，整個雙波段線列探測器共有二組集成引線。集成引線由奇偶子模塊連接端6-1與6-2、子模塊公共引線合并線部分6-3、集成引線總引出端部分6-4和集成引線與外引出連接端6-5組成。集成引線安裝在拼接基板上，每個子模塊與集成引線的連接端6-1或6-2通過鍵壓方式連接。其中，集成引線偶數子模塊連接端是穿越基板上的通槽2-1，再通過基板背面引線穿越凹槽3-2引出。集成引線用于對各模塊工作脈沖、電源的輸入以及 每個子模塊探測信號的輸出。所述的集成引線固定壓板1-6，用于固定集成引線偶數子模塊連接端，上面有通孔用于螺釘安裝。集成引線固定壓板中間是帶有凹槽4-1的結構設計，以有效固定集成引線子豐吳塊連接立而。首先，將拼接基板1-1固定在具有三維實時測量功能的三維影像測試儀移動平臺上，將波段一子模塊1-2和1-3按設計要求位置，以旋轉對稱排列方式，用DW3低溫膠固定在拼接基板1-1上。然后，再將波段二子模塊1-4和1-5用同樣方法拼接并固定在拼接基板1-1上，形成雙波段線列探測器。拼接是在具有實時三維測量功能的三維影像測試儀實時監控下實施，以實現各個子模塊要求的精密位置。精密拼接完成以后，開始安裝集成引線。先把集成引線的偶數子模塊連接端6-2從拼接基板1-1背面的引線穿越凹槽穿過，再從穿越通槽3-1穿入，從穿越通槽2-1穿出，集成引線偶數子模塊連接端6-2穿出后，與偶數子模塊一一對應，如2-2、2-4狀態。然后，偶數子模塊連接端用集成引線固定壓板1-6固定，這樣完成了偶數子模塊連接端的安裝。然后再進行奇數子模塊連接端的安裝；首先，把集成引線奇數子模塊連接端6-1等于各奇數子模塊一一對應，形成2-3、2-5狀態，然后同樣用集成引線固定壓板(圖中未畫出)把集成引線奇數子模塊連接端2-3、2-5等固定，這樣就完成了集成引線奇偶連接端的安裝。集成引線安裝完成后，用鍵壓方法實現子模塊鍵壓點與集成引線各子模塊連接端的連接。這樣，完成了帶有集成引線結構的完整雙波段線列探測器的制造過程，形成了集成雙波段探測器組件，可以進入杜瓦真空封裝工藝。
權利要求
1.一種雙波段線列紅外焦平面探測器集成結構，它包括基板、波段一子模塊、波段二子模塊和集成薄膜引線，其特征在于所述的雙波段線列紅外焦平面探測以基板的中心為界將基板平分為左右兩半，波段一子模塊、波段二子模塊分別對稱安裝于基本的左右兩側，多個同一波段的子模塊間各自以交叉、旋轉對稱形式拼接形成一長線列探測器，其中偶數子模塊位于基板的內側奇數子模塊位于基板的外側，子模塊拼接對準完畢后用低溫膠固定在拼接基板上，集成薄膜引線將每個波段子模塊集成為一組引線引出而形成兩列雙波段線列紅外焦平面探測器。
2.根據權利要求I所述的一種雙波段線列紅外焦平面探測器集成結構，其特征在于所述的基板采用低熱膨脹系數的金屬材料可閥或殷鋼。
3.根據權利要求I所述的一種雙波段線列紅外焦平面探測器集成結構，其特征在于所述的集成薄膜引線采用聚酰亞胺基薄膜帶線。
4.一種用于如權利要求I所述雙波段線列紅外焦平面探測器集成結構的集成外引線的引出方法，其特征為方法如下 先把集成引線的偶數子模塊連接端(6-2)從拼接基板(1-1)背面的引線穿越凹槽穿過，再從穿越通槽(3-1)穿入，從穿越通槽(2-1)穿出，集成引線偶數子模塊連接端(6-2)穿出后，與偶數子模塊一一對應，然后，偶數子模塊連接端用集成引線固定壓板1-6固定，完成了偶數子模塊連接端的安裝；然后再進行奇數子模塊連接端的安裝；首先，把集成引線奇數子模塊連接端(6-1)等于各奇數子模塊一一對應，然后同樣用集成引線固定壓板把集成引線奇數子模塊連接端(2-3、2-5)等固定，這樣就完成了集成引線奇偶連接端的安裝；集成引線安裝完成后，用鍵壓方法實現子模塊鍵壓點與集成引線各子模塊連接端的連接。
全文摘要
本發明公開了一種雙波段線列紅外焦平面探測器集成結構，它由拼接基板、波段一子模塊、波段二子模塊、集成薄膜引線等部件構成，其中位于之間的偶數子模塊的引出線，通過集成引線偶數子模塊連接端穿越基板背面引線穿越凹槽和基板上的穿越通槽實現的。整個探測器為模塊化、裝配式設計，具有可生產性。
文檔編號H01L23/498GK102820308SQ20121027399
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月3日 優先權日2012年8月3日
發明者張勤耀, 何力, 丁瑞軍 申請人:中國科學院上海技術物理研究所