[发明专利]一种低温冷平台与室温外壳之间的引线结构及方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外探测器微型杜瓦的封装技术，具体指一种红外探测器微型杜瓦的低温冷平台与室温外壳之间的引线结构及方法。

背景技术

红外探测器在航天、航空红外领域有着广泛的应用。随着波长向长波扩展和探测灵敏度的提高，红外探测器必须在深低温下才能工作。由于机械制冷具有结构紧凑、体积小、重量轻、制冷量大、制冷时间短、制冷温度可控范围大等优点，目前该类探测器在空间应用中大多采用机械制冷方式，这样也使得其应用时大多采用杜瓦封装，形成红外探测器杜瓦组件。它的技术指标中有低的热负载和长的真空寿命。

从国内外的介绍看，红外探测器微型杜瓦的低温冷平台与室温外壳之间的引线方法，主要有如下几种：

(1)采用柔性聚酰亚胺薄膜引线带，与探测器基板设有安装固定机构，与外壳采用接插件和O型密封圈将信号线引出(参见文献James H.Rutter，Jr G.Scott Libonate，Gence Robillard et al，“Performance of the PV/PC HgCdTeFocal Plane/Dewar Assembly for the Atmospheric Sounder Instrument(AIRS)”，SPIE VOL.3457(1998)，)它可以将大量的引线引出，但也存在如下问题：a)O型橡胶圈真空密封存在真空渗透和放气较大的不足，这对杜瓦组件长的真空寿命不利；b)聚酰亚胺的放气率较金属材料高两个数量(文献中没有提到对聚酰亚胺低放气率处理)，大面积的薄膜引线带放置在杜瓦内，同样对杜瓦组件长的真空寿命不利；c)薄膜引线带与探测器陶瓷基板和外壳互联需要设置对接机构，使得杜瓦结构复杂；d)在外壳上布置了多个接插件增加了杜瓦的重量。

(2)冷平台支撑柱的材料采用玻璃或塑料材料，在玻璃内预埋可伐丝(参见专利US4565925 Detector dewar with all-Kovar leads，and method ofmaking the same)或通过塑料表面部分金属化产生引线(参见专利EP0154947Dewar Apparatus、US4918312 Dewar Cold finger)，其存在如下问题：a)玻璃或塑料放气率较金属材料高，这对杜瓦组件的真空寿命不利；b)无论是预埋可伐材质的金属丝还是部分金属化形成引线，其在与冷平台和外壳之间连接时都需要设置对接机构；c)这种引线方式需要较高的封装技术和成本。

(3)在杜瓦内增加一层电绝缘材料的中间件，在中间件上布置一些金属丝，与探测器基板和外壳连接处都需要安装固定机构和其它引线焊接方法过渡(参见专利US4645931 Detector Dewar Assembly)，其存在如下问题：a)使得杜瓦结构复杂化；b)将探测器芯片的信号线引出杜瓦，需要多次焊接连接，降低了可靠性。

(4)传统的方法是通过电烙铁焊接金属引线，将冷平台上的探测器芯片信号线直接穿过室温外壳引到杜瓦，在引线与外壳接触处采用胶接密封，该结构的工艺相对简单，但要得到高的漏率和长的真空寿命较难。

(5)半导体体工艺中常用的引线工艺有超声键合和金丝球焊方法。但它们对金属引线材质种类都有限制，一般多采用硅铝丝和金丝，并且它们对两焊点之间的相对位置有一定限制的。

发明内容

本发明的目的是提供一种红外探测器微型杜瓦的低温冷平台与室温外壳之间的引线结构及方法，来解决低温冷平台与室温外壳之间高通用、高气密电连接问题，同时又有利红外探测器杜瓦组件寄生热负载的降低和长真空寿命的获得。