焦平面陣列器件的封裝結構及封裝方法
【技術領域】
[0001]本發明主要是關于焦平面陣列器件，更確切地說，是涉及到一種兼容于現有讀出電路和系統電路的焦平面陣列器件的封裝結構及封裝方法，可實現批量生產并且達到與現有的傳統焦平面產品一致的成像效果。
【背景技術】
[0002]在現有技術中，當前焦平面陣列(Focal Plane Array，簡稱FPA)的封裝方式主要包括利用金屬罐、陶瓷等氣密性真空封裝，在封裝結構之中要求內置能夠實現熱量散發的熱電制冷器和吸氣劑。現有技術面臨的主要困境是，封裝材料成本過高，實際封裝工序的過程需要多種焊接和封接工藝，導致工藝要求高、工藝流程周期長，所以很難批量化生成，致使整個封裝成本高、效率低、體積大，消費市場很難接受如此昂貴的成像產品。作為應對措施，業界內也出現了晶圓級別的封裝方案，但這些方案需要對讀出電路做出較大幅度的修改，需要重新設計，與現有技術的其他配套方案不完全兼容。另一些對應措施，主要是試圖在后期成像系統的設計中使用系統電路和軟件補償優化的方法消除由于環境溫度漂移導致的噪聲對成像效果的影響。毫無疑慮，這些方法均延長了整個產品的開發周期，且成像效果均有一定程度的降低，正是在這一前提下提出了本發明的各種實施例。
【發明內容】
[0003]在本發明的一個實施例中，提供了一種焦平面陣列器件的封裝結構，包括:帶有開口的電路基板和安置在開口內的承載基座，所述承載基座固定于所述電路基板上；粘附在所述承載基座之上的平板狀熱電制冷器和安裝在熱電制冷器之上的焦平面陣列器件，所述焦平面陣列器件與所述電路基板之間具有電氣連接。
[0004]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，熱電制冷器的冷面板用導熱膠粘附在焦平面陣列器件的底面；以及熱電制冷器的熱面板用導熱膠粘附在底板的頂面。
[0005]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，承載基座的底板位于電路基板背面一側；承載基座具有自其底板周邊側緣向上延伸的側翼，及具有自側翼的自由末端一體彎折延伸出的固持片，固持片與電路基板平行并安置在電路基板的正面一側；在電路基板上靠近開口的局部區域設置有螺孔，同時在固持片上設置有與螺孔位置相重合的通孔，將穿過固持片上通孔的螺釘旋入至螺孔內以保障承載基座固定鉚接在基板上。
[0006]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，在電路基板正面涂覆有粘合膠，粘合膠圍繞并粘附在固持片的側緣上。
[0007]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，所述底板為方形，在方形底板的一組互為對邊的第一對側緣上設置有側翼，但該底板的另一組互為對邊的第二對側緣上沒有設置側翼；以及方形開口具有與第一對側緣相平行的第一組內邊，和具有與第二對側緣相平行的第二組內邊，使基板正面預留在開口的第二組內邊附近的鍵合區沒有設置固持片。
[0008]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，包括將設于焦平面陣列器件正面周緣處的金屬端子電連接到鍵合區的金屬襯墊的導電引線。
[0009]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，還包括塑封料，并且至少將塑封料填充在熱電制冷器、焦平面陣列器件與承載基座之間的縫隙中和填充在熱電制冷器、焦平面陣列器件與開口內壁之間的縫隙中；以及塑封料還覆蓋在鍵合區和覆蓋在焦平面陣列器件正面設有金屬端子的局部區域，以將金屬端子、導電引線和金屬襯墊包覆在內。
[0010]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，在承載底座的底面上設有多個散熱鰭片。
[0011]在本發明的一個實施例中，提供了一種焦平面陣列器件的封裝方法，包括以下步驟:涂覆導熱膠到承載基座的底板的頂面，將平板狀的熱電制冷器粘附在底板上，在熱電制冷器之上安裝焦平面陣列器件；提供一具有開口的電路基板，在電路基板的開口中安裝承載基座，并將承載基座固定在電路基板上；在電路基板和熱電制冷器之間形成電氣連接。
[0012]上述的方法，先行涂覆導熱膠將熱電制冷器粘附在承載基座的底板上，然后再將承載基座安裝到基板上；或者先行將承載基座安裝到基板上，然后再涂覆導熱膠將熱電制冷器粘附在承載基座的底板上。
[0013]上述的方法，在電路基板上靠近開口的局部區域設置有螺孔，在開口中安裝承載基座的步驟中:使承載基座的底板位于電路基板的背面一側，同時使承載基座的側翼具有的固持片安置在電路基板的正面一側，其中該側翼自承載基座底板周邊側緣向上延伸并且由側翼的自由末端一體彎折延伸形成固持片；同時還需要將固持片上設置的通孔與電路基板上的螺孔對準重合，利用穿過固持片上通孔的螺釘旋入至螺孔內以使得承載基座固定鉚接在電路基板上。
[0014]上述的方法，在粘附熱電制冷器的步驟中，將熱電制冷器的熱面板粘附在底板的頂面；以及，而且在粘附焦平面陣列器件的步驟中，將熱電制冷器的冷面板粘附在焦平面陣列器件的底面。
[0015]上述的方法，完成安裝承載基座的步驟之后，再在電路基板正面涂覆粘合膠，粘合膠圍繞并粘附在固持片的側緣上。
[0016]上述的方法，設置底板和開口為方形，在底板的一組互為對邊的第一對側緣上設置有側翼，但該底板的另一組互為對邊的第二對側緣上沒有設置側翼；則開口具有和第一對側緣相平行的第一組內邊，及具有和第二對側緣相平行的第二組內邊，從而在安裝承載基座至開口內的步驟中:可以使得電路基板正面的位于開口的第二組內邊附近的鍵合區沒有設置固持片。
[0017]上述的方法，完成焦平面陣列器件的粘附步驟之后再執行引線鍵合的步驟，利用導電引線將設于焦平面陣列器件正面周緣處的金屬端子電連接到鍵合區的金屬襯墊。
[0018]上述的方法，完成引線鍵合的步驟之后，再執行塑封工藝的步驟，至少將塑封料填充在熱電制冷器、焦平面陣列器件與側翼之間的縫隙中及填充在熱電制冷器、焦平面陣列器件與開口內壁之間的縫隙中；以及塑封料還覆蓋在鍵合區和覆蓋在焦平面陣列器件正面設有金屬端子的局部區域，以將金屬端子、導電引線和金屬襯墊包覆在塑封料內部。
[0019]在本發明的一個實施例中，提供一種焦平面陣列器件的封裝結構，包括:帶有開口的基板和安置在開口內的承載基座，承載基座的底板位于基板背面一側；承載基座具有自其底板周邊側緣向上延伸的側翼，及具有自側翼的自由末端一體彎折延伸出的固持片，固持片與基板平行并安置在基板的正面一側；粘附在底板之上的平板狀熱電制冷器和安裝在熱電制冷器之上的焦平面陣列器件。
[0020]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，熱電制冷器的冷面板用導熱膠粘附在焦平面陣列器件的底面或背面；以及熱電制冷器的熱面板用導熱膠粘附在底板的頂面。
[0021]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，在基板上靠近開口的局部區域設置有螺孔，同時在固持片上設置有與螺孔位置相重合的通孔，將穿過固持片上通孔的螺釘旋入至螺孔內以保障承載基座固定鉚接在基板上。
[0022]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，在基板正面涂覆有粘合膠，粘合膠圍繞并粘附在固持片的側緣上。
[0023]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，在底板的底面上設有多個并排設置的向下凸起的散熱片。
[0024]上述的焦平面陣列器件的封裝結構，在方形底板的一組互為對邊的第一對側緣上設置有側翼，但該底板的另一組互為對邊的第二