[发明专利]非制冷红外探测器及其像素级封装结构

说明书

本发明涉及一种像素级封装结构，包括设于红外CMOS读出电路上的微腔，所述微腔包括供封装部件安置的第一层真空空间以及设于所述第一层真空空间上的第二层真空空间；所述第一层真空空间与所述第二层真空空间之间的腔壁上开设有第一排气孔，所述第二层真空空间远离所述第一层真空空间的一侧开设有两个第二排气孔，所述第一排气孔和两个所述第二排气孔连通。还提供一种非制冷红外探测器，还包括上述的像素级封装结构，所述微腔设于所述红外CMOS读出电路上。本发明的通过设置第一排气孔和两个第二排气孔，三个排气孔组合形成Y型结构，可极大地减小封孔的难度，从而提高整个8寸范围内填孔的均匀性，极大地提高了探测器性能整体的均匀性。

技术领域

本发明涉及像素级封装技术领域，具体为一种非制冷红外探测器及其像素级封装结构。

背景技术

目前非制冷红外多采用封装技术可分为芯片级、晶圆级以及像素级等，其中芯片级封装技术按照封装外壳的不同又可分为金属管壳封装和陶瓷管壳封装。

金属管壳封装是最早开始采用的封装技术，技术已非常成熟。由于采用了金属管壳、TEC和吸气剂等成本较高的部件，导致金属管壳封装的成本一直居高不下，使其在低成本器件上的应用受到限制。

陶瓷管壳封装可显著减小封装后探测器的体积和重量，且从原材料成本和制造成本上都比传统的金属管壳封装大为降低，适合大批量电子元器件的生产。陶瓷管壳封装技术的发展得益于目前无TEC技术的发展，省去TEC可以减小对封装管壳体积的要求并降低成本，但远没有达到电子消费级别。晶圆级封装与陶瓷管壳封装技术相比，晶圆级封装技术的集成度更高，工艺步骤也有所简化，更适合大批量和低成本生产，但体积依旧很大，探测器的厚度及成本同样无法达到电子消费级的要求。像素级封装技术用传统的MEMS工艺对单个像元单独进行封装，这将颠覆目前的封装技术形态，简化了非制冷红外焦平面探测器后端封装的制造过程，使封装成本降低到极致。但随着像素级封装技术的成熟和实用化，非制冷红外焦平面探测器的成本还将大幅下降，探测器的体积和厚度可以做到极致，更贴近可见光级别，从而也能更加满足消费级应用市场的需求。

非制冷红外探测器需要封装在高真空的环境下，才能达到红外探测的目的。然而现有的像素级封装技术在对排气孔的封口有着不小的难度，因为像素级封装的难点在于如何在高真空的环境下将排气孔封死，以及如何保证封孔的均匀性及一致性，因为只有保证封孔的均匀性才能保证探测器响应率的一致性，封孔若不均匀将影响探测器的整体性能。另外，探测器会采用吸气剂来在真空空间中吸气，然而现有的吸气剂的安置位置各种各样，但却无法达到最佳的吸气效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非制冷红外探测器及其像素级封装结构，至少可以解决现有技术中的部分缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种像素级封装结构，包括设于红外CMOS读出电路上的微腔，所述微腔包括供封装部件安置的第一层真空空间以及设于所述第一层真空空间上的第二层真空空间；所述第一层真空空间与所述第二层真空空间之间的腔壁上开设有第一排气孔，所述第二层真空空间远离所述第一层真空空间的一侧开设有两个第二排气孔，所述第一排气孔和两个所述第二排气孔连通。

进一步，所述第二层真空空间有两个，两个所述第二层真空空间均设于所述第一层真空空间上。

进一步，两个所述第二层真空空间位于同一平面内内两个所述第二层真空空间对称布置。

进一步，所述第二层真空空间远离所述第一层真空空间的腔壁外覆盖有增透膜。

进一步，所述增透膜封堵两个所述第二排气孔。

进一步，还包括设于所述第一层真空空间内的吸气剂。

进一步，还包括设于所述红外CMOS读出电路上的连接层，所述吸气剂沉积在所述连接层的反射层上。

进一步，所述第一层真空空间内设有微测辐射热计。