密排拼接的雙波段長線列紅外焦平面探測器結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種長線列紅外焦平面探測器，特別是指一種橫向排列數(shù)千元、雙波段探測、多模塊拼接的長線列探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空、航天紅外遙感技術(shù)領(lǐng)域，其主要發(fā)展方向，一是提高紅外探測器的光電性能，提高探測靈敏度，以獲取更多信息；二是增加紅外敏感元數(shù)量，提高紅外系統(tǒng)空間探測分辨率，即在相同高度、相同刈幅的遙感儀器，敏感元數(shù)量越多，則空間分辨率越高。三是發(fā)展多波段探測，即在同時(shí)或準(zhǔn)同時(shí)獲取不同波段的紅外信息，可以有效提高紅外系統(tǒng)對目標(biāo)的識別和探測，在空間紅外預(yù)警、搜索、跟蹤等技術(shù)領(lǐng)域具有特別重要的應(yīng)用。紅外探測系統(tǒng)的核心部件和性能指標(biāo)，集中體現(xiàn)在紅外探測器技術(shù)指標(biāo)和制造技術(shù)。所以，解決新型紅外探測器的研制技術(shù)，滿足高性能紅外遙感系統(tǒng)的應(yīng)用需求，對加強(qiáng)國防建設(shè)等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的意義。
[0003]長線列紅外焦平面探測器，就是在一維方向上排列有數(shù)千元紅外敏感元的一種掃描型紅外焦平面探測器，通過一維掃描(垂直于光敏元排列方向)形成二維圖像的一種成像器件。而雙波段長線列紅外焦平面探測器，就是通過多個(gè)模塊拼接，在垂直于掃描方向上形成二個(gè)探測波段、各有數(shù)千個(gè)紅外敏感元排列的一種掃描型紅外探測器，實(shí)現(xiàn)一次掃描，對目標(biāo)進(jìn)行二個(gè)紅外波段的雙波段成像。
[0004]由于紅外焦平面探測器必須在低溫工作的特點(diǎn)，以及材料和工藝技術(shù)的問題，單個(gè)探測器無法達(dá)到數(shù)千元的規(guī)模。所以一般長線列紅外焦平面探測器的制造，都采用多個(gè)子模塊拼接的方法實(shí)現(xiàn)。子模塊一般為300?500光敏元規(guī)模的紅外線列探測器，以小規(guī)模探測器作為模塊，以拼接方式來實(shí)現(xiàn)一維方向數(shù)千個(gè)光敏元的排列。例如以512子模塊為例，用12個(gè)模塊拼接形成6000元長線列探測器。另外，對于有許多模塊拼接形成的長線列探測器，由于模塊在電學(xué)上是獨(dú)立的，采用公共線合并的方法，可以減少外引線數(shù)量，以提高外引線的可靠性和降低傳導(dǎo)冷損。
[0005]在單波段長線列焦平面探測器的制造中(見中國專利ZL200610027004.4)，模塊拼接采用“旋轉(zhuǎn)對稱、交叉拼接”的方式實(shí)現(xiàn)沒有“接縫”的拼接。所謂旋轉(zhuǎn)對稱、交叉拼接，即將奇數(shù)模塊與偶數(shù)模塊方向上旋轉(zhuǎn)180°，奇、偶模塊空間上錯(cuò)位交叉，光敏元邊邊相切，在垂直于掃描方向上沒有漏元的一種拼接方法。對于雙波段長線列探測器的制造，由于要實(shí)現(xiàn)二個(gè)波段光敏元排列在一個(gè)平面內(nèi)，而且要求二個(gè)波段的光敏元空間間隔盡可能小，以提高掃描效率。按照原有單波段長線列的拼接方法，把二個(gè)長線列探測器并排排列，功能上可以實(shí)現(xiàn)雙波段探測的雙波段長線列，而外引線則必須采用薄膜帶線穿過拼接基板，并從底部穿過拼接基板的引出的方法實(shí)現(xiàn)長線列外引線的引出才能實(shí)現(xiàn)(中國專利(申請?zhí)?201210273991.1)。這種外引線方法存在的主要問題是，(I)由于引線安裝需占據(jù)空間，導(dǎo)致二個(gè)波段探測器模塊間的間距較大，對雙波段探測不利；(2)由于薄膜引線須從拼接基板底部穿出，長線列器件整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝技術(shù)難度高。(3)由于拼接基板底部穿過外引線占用大量面積，對雙波段長線列探測器橫向溫度均勻性的多點(diǎn)熱傳導(dǎo)冷鏈的設(shè)計(jì)、安裝帶來巨大困難，甚至難以達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述雙波段長線列探測器制造存在的問題，本發(fā)明提出了一種新的長線列焦平面探測器的拼接方案。該方案可以概述為:模塊順序排列、模塊間交叉拼接、雙波段密集排列、外引線分別二邊引出結(jié)構(gòu)；長線列探測器波段I與波段2之間呈旋轉(zhuǎn)對稱關(guān)系。二個(gè)波段密集排列的拼接結(jié)構(gòu)，使二個(gè)探測波段模塊的間距減小三分之一；集成外引線內(nèi)部的模塊公共線合并，可使外引線數(shù)量減少三分之二；模塊化設(shè)計(jì)、安裝，有利于高可靠雙波段長線列探測器的產(chǎn)品化。該發(fā)明很好的解決了制造長線列雙波段探測器的困難和問題，而且可以更好的滿足應(yīng)用要求。
[0007]本發(fā)明所述的雙波段長線列紅外焦平面探測器，包括拼接基板、波段I模塊、波段2模塊、波段I集成外引線、波段2集成外引線、模塊過渡引線板、集成濾光片架等部件。
[0008]所述的波段I模塊1-5按同一方向順序排列、波段I模塊1-5按奇偶數(shù)錯(cuò)位交叉、奇數(shù)模塊最后一元與偶數(shù)模塊第一元邊邊相切的拼接；
[0009]所述的波段2模塊1-4作與波段I模塊1-5同樣拼接，波段I模塊拼接成的長線列與波段2模塊拼接成的長線列之間呈旋轉(zhuǎn)對稱關(guān)系；波段I模塊與波段2模塊之間是密集排列的；
[0010]波段I模塊1-5和波段2模塊1-4的偶數(shù)模塊通過過渡引線板1-6與集成外引線連接；波段I長線列與波段2長線列通過集成外引線分別引出的，且集成外引線采用安裝在拼接基板正面的安裝方式；
[0011]分立型濾光片粘貼在濾光片安裝架2-1上，且位于相應(yīng)模塊的上方，濾光片安裝架2-1整體用螺釘固定在拼接基板上，并與拼接基板具有良好的熱接觸，起到冷濾光片的作用；
[0012]所述的波段I集成外引線1-3與波段2集成外引線1-2是長線列焦平面探測器脈沖、電源的輸入和信號的輸出總線；集成外引線是一種聚酰亞胺基薄膜引線、雙層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)模塊公共線的內(nèi)部合并；長線列探測器波段I和波段2分二邊分別引出，集成外引線一端與模塊連接，另一端與長線列封裝杜瓦穿真空引出端連接，達(dá)到引線引出真空杜瓦外的目的；
[0013]在拼接基板1-1的背面有熱傳導(dǎo)冷鏈，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)熱傳導(dǎo)，保證長線列探測器橫向溫度的均勻性。
[0014]所述的拼接基板1-1由可閥或殷鋼低熱膨脹系數(shù)的金屬材料制成，拼接基板1-1的平面度PV值要求小于0.01mm，基板上的濾光片安裝架螺孔位置精度要求< ±0.05mm。
[0015]所述的波段I模塊1-5和波段2模塊1-4是規(guī)模較小的線列焦平面探測器，它們的幾何結(jié)構(gòu)、引線排列結(jié)構(gòu)相同，各模塊在電學(xué)上是互相獨(dú)立的。
[0016]所述的模塊過渡引線板1-6是一種由淀積在陶瓷板上的金屬薄膜、光刻方法制備的與模塊鍵壓點(diǎn)相對應(yīng)的過渡引線板，用于長線列偶數(shù)模塊與集成外引線之間鍵壓的過渡引線板，以避免鍵壓線過長而影響引線的可靠性。
[0017]本發(fā)明提出的雙波段長線列紅外焦平面探測器密排拼接結(jié)構(gòu)與方法有如下優(yōu)占.V.
[0018]I)波段I模塊、波段2模塊密排拼接結(jié)構(gòu)，使得二個(gè)探測波段之間的間距減小三分之一，可以更好滿足應(yīng)用系統(tǒng)對長線列探測器的要求，大大縮小二個(gè)波段對目標(biāo)探測的時(shí)間差；
[0019]2)利用模塊公共引線合并的集成外引線結(jié)構(gòu)，可以減少外引線數(shù)量三分之二，降低引線傳導(dǎo)冷損，提高外引線可靠性；
[0020]3) 二個(gè)探測波段信號通過集成外引線分波段引出的方法，有利于后續(xù)電子學(xué)信號處理；
[0021]4)每個(gè)波段的模塊規(guī)格一致設(shè)計(jì)，有利于篩選性能一致的模塊用于拼接，有利于提高長線列雙波段探測器性能均勻性，并有利于降低生產(chǎn)成本；
[0022]5)分立型濾光片采用濾光片安裝架安裝方式置于探測器各個(gè)模塊入射光路的方法，解決了長線列探測器濾光片的困難；
[0023]6)全部的模塊、濾光片安裝架、集成外引線等都集中安裝在拼接基板的正面，而拼接基板背面可用于多點(diǎn)熱傳導(dǎo)冷鏈的安裝，解決了多點(diǎn)冷鏈的安裝的困難；
[0024]7)拼接基板、拼接模塊、集成外引線、濾光片安裝架等主要部件均為模塊化裝配設(shè)計(jì)，可以分別制造、分別進(jìn)行可靠性篩選，可以大大增加維修性，有利于高可靠長線列雙波段探測器的生產(chǎn)與制造。
【附圖說明】
[0025]圖1為雙波段密排結(jié)構(gòu)長線列探測器(未加裝濾光片及安裝架)示意圖。
[0026]其中:
[0027]1-1一拼接基板；1-2—波段2集成外引線；
[0028]1-3一波段I集成外引線；1-4一波段2模塊；