專利名稱：雙波段線列紅外焦平面探測(cè)器集成結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外焦平面探測(cè)器制造技術(shù)，特別涉及一種多模塊拼接的雙波段線列紅外焦平面探測(cè)器結(jié)構(gòu)、集成外引線以及引出方法。
背景技術(shù)：
紅外探測(cè)技術(shù)在對(duì)地觀測(cè)、航空 航天預(yù)警、氣象學(xué)、地貌學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源調(diào)查等軍工民用領(lǐng)域有著極其廣泛的應(yīng)用，對(duì)加強(qiáng)國(guó)防和促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義。對(duì)于任何一個(gè)紅外探測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)，紅外焦平面探測(cè)器是整個(gè)探測(cè)系統(tǒng)的核心部件。在航空、航天紅外遙感技術(shù)領(lǐng)域，隨著應(yīng)用需求的進(jìn)一步提高，系統(tǒng)技術(shù)主要發(fā)展方向，一是提高系統(tǒng)探測(cè)靈敏度，以獲取更精細(xì)的目標(biāo)信息；二是向多光譜探測(cè)方向發(fā)展，以獲取更豐富的目標(biāo)信息，擴(kuò)大應(yīng)用范圍；三是提高探測(cè)空間分辨率，以提高對(duì)探測(cè)目標(biāo)的空間探測(cè)精度。對(duì)于工作在同一高度和相同刈幅的紅外遙感儀器，探測(cè)器敏感元數(shù)量越多，則空間分辨率越高；對(duì)于雙波段紅外遙感儀器，則需要具有雙波段探測(cè)能力的紅外探測(cè)器。因此，大規(guī)模、雙波段的紅外焦平面探測(cè)器的制造技術(shù)，是滿足高空間分辨率、雙波段探測(cè)紅外遙感儀器的核心技術(shù)。航空、航天紅外遙感探測(cè)，由于航空航天器自身具有一維對(duì)地運(yùn)動(dòng)，所以采用一種“推掃”的工作模式，即線列探測(cè)敏感元沿一維方向排列，排列方向與航天器運(yùn)動(dòng)方向垂直，利用飛機(jī)或衛(wèi)星在高空繞地球飛行的一維相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沿飛行方向?qū)Φ赜^測(cè)的一維掃描(機(jī)械掃描);而垂直于飛行方向排列的敏感兀與讀出電路結(jié)合實(shí)現(xiàn)另一維的掃描(電子掃描)，由此形成二維遙感圖像。為實(shí)現(xiàn)雙波段遙感探測(cè)，就是在垂直于飛行方向排列有二個(gè)波段的探測(cè)元的排列。因此，為實(shí)現(xiàn)高空間分辨率、雙波段探測(cè)的目的，采用雙波段線列探測(cè)器、以“推掃”工作模式實(shí)現(xiàn)。由于紅外線列探測(cè)器受材料制備、器件工藝技術(shù)以及物理特性限制等因素(紅外探測(cè)器在低溫下工作，由于熱應(yīng)力的存在，探測(cè)器的最大尺寸物理上受到限制)，一般采用多個(gè)子模塊“無(wú)縫”拼接的方法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)線列探測(cè)器的制造。(參見(jiàn)中國(guó)專利200610027004. 4)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種技術(shù)上可行的雙波段長(zhǎng)線列焦平面的拼接結(jié)構(gòu)、集成外引線以及引出方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下如附圖所示，本發(fā)明的拼接結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)的、電學(xué)上相互獨(dú)立的、規(guī)模較小(例如，512X1焦平面探測(cè)器)的線列紅外焦平面探測(cè)器。每個(gè)模塊上設(shè)計(jì)有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與光敏元有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。拼接時(shí)，以標(biāo)記作為測(cè)量點(diǎn)，使子模塊光敏元拼接在設(shè)計(jì)的位置上，保證各模塊間的精密對(duì)準(zhǔn)。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(hào)的奇偶性將子模塊稱為奇數(shù)子模塊、偶數(shù)子模塊。所述的基板是對(duì)平行度、平整度有很高要求的金屬構(gòu)件，它由低熱膨脹系數(shù)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(duì)各模塊工作脈沖、電源的輸入以及每個(gè)子模塊探測(cè)信號(hào)的輸出，它采用適合于低溫應(yīng)用的聚酰亞胺基薄膜引線，一個(gè)波段用一組集成引線引出，整個(gè)雙波段線列探測(cè)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(gè)子模塊與集成引線的連接端6-1或6-2通過(guò)鍵壓 方式連接。其中，集成引線偶數(shù)子模塊連接端是穿越基板上的通槽2-1，再通過(guò)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(duì)稱安裝于基本的左右兩側(cè)，多個(gè)同一波段的子模塊間各自以交叉、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形式拼接形成一長(zhǎng)線列探測(cè)器，其中偶數(shù)子模塊位于基板的內(nèi)側(cè)(靠近基板中心線)，奇數(shù)子模塊位于基板的外側(cè)，子模塊拼接對(duì)準(zhǔn)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(shù)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(guò)，再?gòu)拇┰酵ú?-1穿入，從穿越通槽2-1穿出，集成引線偶數(shù)子模塊連接端6-2穿出后，與偶數(shù)子模塊一一對(duì)應(yīng)，如2-2、2-4狀態(tài)。然后，偶數(shù)子模塊連接端用集成引線固定壓板1-6固定，完成了偶數(shù)子模塊連接端的安裝。然后再進(jìn)行奇數(shù)子模塊連接端的安裝；首先，把集成引線奇數(shù)子模塊連接端6-1等于各奇數(shù)子模塊一一對(duì)應(yīng)，形成2-3、2-5狀態(tài)，然后同樣用集成引線固定壓板把集成引線奇數(shù)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(shí)現(xiàn)子模塊鍵壓點(diǎn)與集成引線各子模塊連接端的連接。本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)I)雙波段在垂直掃描方向上可以根據(jù)需要，確定長(zhǎng)線列規(guī)格，具有靈活性。2)模塊化、裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以對(duì)部件分別進(jìn)行篩選、測(cè)試和試驗(yàn)，有利于產(chǎn)品
化生產(chǎn)。3) 二個(gè)波段的子模塊可以是不同規(guī)格的子模塊，具有靈活性。二個(gè)波段各子模塊電學(xué)上是獨(dú)立的，可以分別對(duì)子模塊的工作點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，方便應(yīng)用。4)集成式薄膜外引線結(jié)構(gòu)，大大提高了引線的可靠性。5) 二個(gè)波段的電學(xué)參數(shù)輸入和信號(hào)輸出是分別獨(dú)立的，方便參數(shù)控制與后續(xù)信息處理。


圖I為雙波段長(zhǎng)線列紅外焦平面器件結(jié)構(gòu)三維軸測(cè)圖；圖中1-1探測(cè)器拼接基板；1-2波段一奇數(shù)子模塊；1-3波段一偶數(shù)子模塊；1-4波段二偶數(shù)子模塊；1-5波段二奇數(shù)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(shù)子模塊鍵壓連接端引出凹槽。圖2為雙波段長(zhǎng)線列紅外焦平面器件結(jié)構(gòu)俯視圖；圖中2-1偶數(shù)子模塊引線連接端穿 越通槽；2-2波段一偶數(shù)子模塊與集成引線連接端連接；2-3波段一奇數(shù)子模塊與集成引線連接端連接；2-4波段二偶數(shù)子模塊與集成引線連接端連接；2-5波段二奇數(shù)子模塊與集成引線連接端連接；圖3是雙波段長(zhǎng)線列紅外焦平面器件結(jié)構(gòu)(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(huà)出引線)。圖4是雙波段長(zhǎng)線列紅外焦平面器件結(jié)構(gòu)A-A剖面圖；圖中4-1集成引線固定壓板凹槽；4-2偶數(shù)子模塊連接端穿越通槽；4-3偶數(shù)子模塊連接端基板背面引線穿越凹槽。圖5是雙波段長(zhǎng)線列紅外焦平面器件結(jié)構(gòu)B-B剖面圖；圖中5-1偶數(shù)子模塊連接端基板背面引線穿越凹槽；5-2偶數(shù)子模塊連接端通過(guò)通槽與凹槽弓丨出(圖中未畫(huà)出引線)。圖6是雙波段長(zhǎng)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(shù)子模塊連接端；6-2集成引線偶數(shù)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(shí)施例方式首先請(qǐng)參閱圖I 圖6，所述的雙波段長(zhǎng)線列焦平面探測(cè)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(gòu)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(shù)的金屬材料制成，上面設(shè)有安裝螺孔用于裝配零件以及通孔用于探測(cè)器與冷平臺(tái)的安裝。所述的波段一、波段二探測(cè)器子模塊是專門(mén)設(shè)計(jì)的512 X I的線列焦平面探測(cè)器，也可以是其它規(guī)格的線列子模塊。每個(gè)子模塊上設(shè)計(jì)有適合于拼接應(yīng)用的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、敏感元列陣是靠近器件一邊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。拼接是根據(jù)雙波段探測(cè)器的具體設(shè)計(jì)，把子模塊用低溫膠固定在拼接基板上，形成雙波段長(zhǎng)線列焦平面探測(cè)器。且每個(gè)子模塊的輸入脈沖與信號(hào)輸出在電學(xué)上是互相獨(dú)立的，分別引出。拼接形成的雙波段長(zhǎng)線列焦平面探測(cè)器的排列結(jié)構(gòu)，波段一的子模塊形成波段一的長(zhǎng)線列；波段二的子模塊形成波段二的長(zhǎng)線列。同一波段的子模塊之間的拼接是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的排列結(jié)構(gòu)。所述的集成薄膜引線，是適合于低溫應(yīng)用的聚酰亞胺基薄膜引線，一個(gè)波段用一組集成引線引出，整個(gè)雙波段線列探測(cè)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(gè)子模塊與集成引線的連接端6-1或6-2通過(guò)鍵壓方式連接。其中，集成引線偶數(shù)子模塊連接端是穿越基板上的通槽2-1，再通過(guò)基板背面引線穿越凹槽3-2引出。集成引線用于對(duì)各模塊工作脈沖、電源的輸入以及 每個(gè)子模塊探測(cè)信號(hào)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(shù)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(shí)時(shí)測(cè)量功能的三維影像測(cè)試儀移動(dòng)平臺(tái)上，將波段一子模塊1-2和1-3按設(shè)計(jì)要求位置，以旋轉(zhuǎn)對(duì)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(cè)器。拼接是在具有實(shí)時(shí)三維測(cè)量功能的三維影像測(cè)試儀實(shí)時(shí)監(jiān)控下實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)子模塊要求的精密位置。精密拼接完成以后，開(kāi)始安裝集成引線。先把集成引線的偶數(shù)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(guò)，再?gòu)拇┰酵ú?-1穿入，從穿越通槽2-1穿出，集成引線偶數(shù)子模塊連接端6-2穿出后，與偶數(shù)子模塊一一對(duì)應(yīng)，如2-2、2-4狀態(tài)。然后，偶數(shù)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(shù)子模塊連接端的安裝。然后再進(jìn)行奇數(shù)子模塊連接端的安裝；首先，把集成引線奇數(shù)子模塊連接端6-1等于各奇數(shù)子模塊一一對(duì)應(yīng)，形成2-3、2-5狀態(tài)，然后同樣用集成引線固定壓板(圖中未畫(huà)出)把集成引線奇數(shù)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(shí)現(xiàn)子模塊鍵壓點(diǎn)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(jié)構(gòu)的完整雙波段線列探測(cè)器的制造過(guò)程，形成了集成雙波段探測(cè)器組件，可以進(jìn)入杜瓦真空封裝工藝。
權(quán)利要求
1.一種雙波段線列紅外焦平面探測(cè)器集成結(jié)構(gòu)，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(cè)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(duì)稱安裝于基本的左右兩側(cè)，多個(gè)同一波段的子模塊間各自以交叉、旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形式拼接形成一長(zhǎng)線列探測(cè)器，其中偶數(shù)子模塊位于基板的內(nèi)側(cè)奇數(shù)子模塊位于基板的外側(cè)，子模塊拼接對(duì)準(zhǔn)完畢后用低溫膠固定在拼接基板上，集成薄膜引線將每個(gè)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(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙波段線列紅外焦平面探測(cè)器集成結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的基板采用低熱膨脹系數(shù)的金屬材料可閥或殷鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種雙波段線列紅外焦平面探測(cè)器集成結(jié)構(gòu)，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(quán)利要求I所述雙波段線列紅外焦平面探測(cè)器集成結(jié)構(gòu)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(shù)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(guò)，再?gòu)拇┰酵ú?3-1)穿入，從穿越通槽(2-1)穿出，集成引線偶數(shù)子模塊連接端(6-2)穿出后，與偶數(shù)子模塊一一對(duì)應(yīng)，然后，偶數(shù)子模塊連接端用集成引線固定壓板1-6固定，完成了偶數(shù)子模塊連接端的安裝；然后再進(jìn)行奇數(shù)子模塊連接端的安裝；首先，把集成引線奇數(shù)子模塊連接端(6-1)等于各奇數(shù)子模塊一一對(duì)應(yīng)，然后同樣用集成引線固定壓板把集成引線奇數(shù)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(shí)現(xiàn)子模塊鍵壓點(diǎn)與集成引線各子模塊連接端的連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙波段線列紅外焦平面探測(cè)器集成結(jié)構(gòu)，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(gòu)成，其中位于之間的偶數(shù)子模塊的引出線，通過(guò)集成引線偶數(shù)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(shí)現(xiàn)的。整個(gè)探測(cè)器為模塊化、裝配式設(shè)計(jì)，具有可生產(chǎn)性。
文檔編號(hào)H01L23/498GK102820308SQ20121027399
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者張勤耀, 何力, 丁瑞軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所