[发明专利]一种红外焦平面探测器芯片真空密封封装结构及封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电子领域，特别涉及一种红外焦平面探测器芯片真空密封封装结构及封装方法。

背景技术

红外成像技术越来越广泛地应用于工业传感、图象监测、汽车工业、消防搜救、甚至军事上的导航与夜视等领域。红外焦平面探测器制作技术是热成像实现技术的核心，而红外焦平面阵列探测器芯片密封封装技术是实现红外探测器成像的关键环节，红外焦平面阵列探测器芯片需要在真空下的密封环境中工作，否则无法发挥其测辐射热计的成像功能。一般而言，红外焦平面阵列探测器高真空封装技术采用金属壳体作为密封腔，其典型结构如图1所示，壳体2为一个开口的长方体腔体，其侧壁上制作了陶瓷结构件3，陶瓷结构件3与壳体2之间经过金属陶瓷共烧工艺进行了密封焊接，陶瓷结构件3上制作了金属焊盘31，金属焊盘31与壳体2侧壁外附着在陶瓷结构件3上的金属引线32是电连通的，这样，红外焦平面探测器芯片1经过金丝4与外部形成电连通，实现信号通信与控制，红外焦平面探测器芯片1贴装在热电制冷器（TEC）5上，热电制冷器（TEC）5贴装在壳体2底板上，热电制冷器（TEC）5可以使红外焦平面探测器芯片1在稳定温度条件下工作，光学窗口6与壳体2之间密封焊接，这样，红外焦平面探测器芯片1就被密封在一个密闭环境中，外部光学信号通过光学窗口6入射到红外焦平面探测器芯片1，光学窗口6与壳体2形成的密封腔体需要保持高真空状态，在产品使用过程中，为了保证高真空长期寿命，需要在腔体内安装吸气剂7来吸附腔体内壁以及内部元件释放出来的气体，吸气剂7与安装有红外焦平面探测器芯片1的热电制冷器5在一个平面内，这样就导致壳体2内部腔体必须增大水平面方向的空间才可以容纳下吸气剂7与热电制冷器5等众多元件，这种封装结构内部元件多，体积大，而随着红外热成像技术的发展，市场要求红外热成像设备体积尽量小一些，尤其一些便携式红外热成像设备，现有封装结构无法满足紧凑结构的要求，而且这种封装结构元件多、功耗高、成本高昂和制作工艺困难。而且对于一些红外焦平面探测器芯片，有些情况下，需要在与外界热绝缘较好环境下工作，上述现有封装结构难以满足应用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种红外焦平面探测器芯片真空密封封装结构和封装方法，实现结构紧凑、小型化、成本低真空封装。

本发明解决上述技术问题的技术方案一方面如下：一种红外焦平面探测器芯片真空密封封装结构，包括封装壳体、吸气剂、红外焦平面探测器芯片、光学窗口，所述封装壳体和所述光学窗口组成一个真空密封腔体，所述红外焦平面探测器芯片和所述吸气剂安装在所述真空密封腔体内，所述吸气剂位于红外焦平面探测器芯片与封装壳体底部之间。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述封装壳体底部中间设有两个金属台，所述两个金属台与封装壳体外部设有的金属针脚电连通，所述两个金属台分别与所述吸气剂两端焊接，所述封装壳体腔内四角处设有四个小平台，所述红外焦平面探测器芯片四个角部安装于所述四个小平台上，所述红外焦平面探测器芯片上的金属焊盘通过金丝与封装壳体上的金属焊盘电连接，所述封装壳体上的金属焊盘与金属针脚电连通，所述光学窗口边缘与封装壳体内侧的台阶型焊接区域密封连接。

进一步，所述封装壳体主体材料为陶瓷。

进一步，所述吸气剂为电激活式吸气剂，可以通电激活吸气剂，以保持其对腔体内部残余气体的吸附作用，保证密封腔体环境长期稳定，尤其是保持真空环境的真空度。

进一步，所述红外焦平面探测器芯片四个角部与四个小平台通过低放气率的胶粘接或者合金焊料焊接，所述光学窗口边缘与封装壳体内侧台阶型焊接区域通过密封粘接材料密封粘接或合金焊料焊接。

进一步，所述红外焦平面探测器芯片周边与封装壳体的四个内壁留有缝隙，红外焦平面探测器芯片悬空固定于封装壳体中，与外界形成一个良好的热绝缘结构，保证了密封腔体内红外焦平面探测器芯片上部空间与下部空间连通，使吸气剂的真空保持能力在整个密封腔体内有效。

本发明解决上述技术问题的技术方案另一方面如下：一种红外焦平面探测器芯片真空密封封装方法，其特征在于包括，

步骤一：将红外焦平面探测器芯片和吸气剂安装在封装壳体的腔体内，并使吸气剂位于红外焦平面探测器芯片与封装壳体底部之间；

步骤二：将光学窗口与封装壳体密封连接形成一个真空密封腔体。