一种红外探测器用电子束焊接技术研究

针对当前制冷型红外探测器所使用的冷指零件材料(TC4)、冷台零件材料(可伐合金)开展真空电子束焊接技术研究。TC4合金和可伐合金在熔化焊接时,焊缝组织内会出现Fe—Ti金属间化合物,该类型的金属间化合物属于脆性材料。在焊接完成后温度降低的过程中,会因TC4和可伐合金的热膨胀系数差异导致焊缝开裂。本文通过在焊缝区域添加过渡金属,将Fe、Ti元素进行物理隔离,实现了TC4/可伐合金之间的熔化焊接。     

钯银铜焊料

一、概述电真空器件金属另件间联结的方法很多,由于钎焊具有真空气密性,可焊接不同种类的金属和合金,甚至能把金属与陶瓷连接起来,能把小而薄的另件连接成大的、复杂的部件,能保证另件原有的光洁度和精密的尺寸,因此钎焊及陶瓷封接工艺成了电真空器件制造工艺中的一个基本工艺。一个大型的微波电子器件需有上百条钎焊焊缝,累积焊缝总长达几十米;由此可知,钎焊焊料是电真空器件不可缺少的基本结构材料之一,焊料是多种多样的,     

光窗的铟锡合金真空焊接工艺研究

采用真空炉对铟锡合金焊料的焊接技术及在光电光窗封装外壳中的应用进行研究分析。根据光电外壳气密性封装要求,设计了完整的蓝宝石-可伐光窗真空焊接工艺方法和流程。通过大量实验得出了优化的焊接工艺曲线(包括温度、时间、气氛和压强等),讨论了封接表面质量、压块重量、焊料厚度对焊接质量的影响。对采用InSn48合金焊料焊接的蓝宝石-可伐光窗管帽按GJB548B-2005中方法1010.1试验条件A、方法2002.1试验条件E分别进行了温度循环、机械冲击考核,气密性能很好地满足相关要求。该研究在光学镀膜层耐温低的光窗封接领域有潜在的应用价值。     

基于TC4/Ni杜瓦冷指焊缝微观组织及接头结构的研究

针对微型节流制冷型红外焦平面探测器杜瓦冷指,选取TC4/Ni的钎焊形式,从钎焊方法和钎料类型的焊缝微观组织以及接头结构设计的可靠性等方面对TC4/Ni的钎焊工艺进行了研究。结果表明,结合应力、形变和降温时间仿真以及防锈蚀分析结果,研究TC4/Ni冷指端面结构钎焊工艺具有一定工程实用意义;并通过正交试验确定了高温真空钎焊+AgCu28钎料组合的较佳工艺方案,满足对控制元素偏析和减少焊接脆性相生成的目的;同时综合考虑钎透率、充耐压试验及剪切强度测试的结果,确定锥形焊缝为较佳焊接结构。     

避免可伐材料在真空灭弧室钎焊时开裂的措施探析

4J33可伐材料也称铁-镍-钴合金,由于其具有与无氧铜、陶瓷材料等相近的热膨胀系数,并具有良好的真空钎焊性能,故在真空灭弧室的结构设计中多被采用,但在用银铜焊料对可伐材料进行钎焊封接时经常会发生无法修补的可伐开裂现象,直接给应用者造成损失。针对这一现象做了一系列的试验,并结合相关的理论知识对此现象进行了详细的分析,从结构设计与工艺控制角度来探寻适宜可行的解决方法。     

可伐合金外壳激光封焊的裂纹原因分析

可伐(Kovar)合金作为一种功能材料,在较宽的温度范围内(-80℃～450℃)内膨胀系数与硬玻璃的膨胀系数相近,可以保证材料的匹配封接。主要分析了可伐合金外壳采用激光封焊时焊缝处产生裂纹的原因,并就改善焊接裂纹提出了改进措施,主要措施包括焊接工艺参数的优化、焊接结构的优化设计、焊接前的清洗及热处理。     

红外探测器高精度低温钎焊引线环设计北大核心CSCD

针对制冷型红外探测器引线环高精度定位的需求,本文设计了一种低温钎焊引线环,研究了引线环的制备工艺。选取具有高强度、低熔点的金锡钎料,在350℃以下焊接引线环的金属件与陶瓷件。通过研究钎焊温度和保温时间对焊缝质量与漏率的影响,成功制备了具有高气密性的高精度引线环。     

微波器件钎焊气密封装工艺设计

研究了一种可应用于微波器件气密封装的钎焊工艺设计.采用有限元仿真软件计算了搭接型微波器件钎焊封装模型,以Sn63Pb37焊料钎焊外引线和盖板为基础,探索出钎焊密封的边界条件和适当的工艺参数并延伸拓展.试验证明,能够实现盒体与盖板的气密性钎焊封装且不影响后续喷涂工艺.使用扫描电镜对焊缝进行检查,焊缝致密无空洞,金属化层厚...     

电真空器件的钎焊与封接工艺中的可伐开裂问题

铁-镍-钴合金由于具有适宜的热膨胀系数,已大量地应用于玻璃-金属封接、陶瓷-金属封接及钎焊工艺中。我国目前常用的铁-镍-钴合金有4J29(53％Fe、29％Ni、18％Go)及4J33(53％Fe、33％Ni、14％Go)两种。在用银铜焊料以及纯铜等焊料对可伐进行钎焊与封接时,经常出现可伐开裂的现象。这种缺陷是无法修补的,在科研及生产上曾造成相当大的损失。如某厂一种大型发射管,在一个月内因此缺陷而报废的部件竟达85％。经过各单位十余年来的研究和生产实践,对开裂原因有了初步的了解,并采取了相应的工艺措施,使问     

激光在混合微电路外壳封焊中的应用

本文概述了激光在微电子器件和电路外壳封装焊接中的应用特点，介绍了一种用于外壳封焊的激光设备的基本性能。针对某种多芯片混合集成电路的78X68毫米大型可伐合金外壳封焊的要求，初步地探讨了激光辐射特性对焊缝成型的影响以及焊接工艺参数和规范的选择。最后，还对可伐合金焊缝中易产生的缺陷及其防止方法进行了分析和讨论。     

基于逐元暗电流抑制的红外探测器读出电路研究

在航天应用领域,大部分中长波红外探测器都工作在高背景下.由于线列碲镉汞(HgCdTe)红外探测器本身的暗电流较大且各像元的暗电流具有很大的非均匀性,采用常规读出电路方案时的输出信号动态范围过小,甚至部分像元的信号电压也无法读出.采用将电压 电流转换和电流存储单元相结合的方法,设计了一种具有逐元背景抑制功能的中波红外探测器线列读出电路.该方法不仅可以抑制不同像元的暗电流,而且还可以有效提高电路的信噪比,并可增大输出信号的动态范围.电路测试结果表明,在90 K低温下,电路输出摆幅为2V,输出电压的非均匀性下降了70％,因此该研究对中长波红外探测器的工程化设计具有重要的指导意义.     

中红外GaInAsSb PIN多结光伏探测器设计与数值模拟

从非平衡载流子的扩散 -复合理论出发 ,提出 PIN多结探测器材料结构 ,并建立了理论模型进行定量计算 ,从理论上解决了不能同时兼顾增大量子效率与光电增益和降低噪声的矛盾。利用该模型对 Ga In As Sb材料体系作了数值模拟 ,单结器件性能的计算值和实测值基本吻合 ,并根据多结器件模拟结果设计了工作于2 .4μm波段的 Ga In As Sb PIN多结材料结构     

半导体致冷器与探测器杜瓦瓶钎焊的实验研究

本文论述了四级微型半导体致冷器与红外探测器金属杜瓦瓶的钎焊方法。实验证明:预先在致冷器底面和杜瓦瓶底座挂上钎料,采用钎剂和保护气体加热钎焊,可降低加热温度,提高钎焊质量;采用快速冷却可大大减小由于长时间热滞所导致致冷器性能的下降,从而为半导体致冷的红外探测器提供了最佳的组装方法和实验参考。     

浅谈陶瓷-金属封接强度的评估

本文对几种常用陶瓷-金属封接强度的测试方法进行了理论分析和测试实验,并且进行数据的统计,评价陶瓷-金属封接件的强度大小和离散性,分析了各种测试方法的优缺点,以期给陶瓷-金属封接技术的研究提供以一定的参考。     

异种金属氧化物辅助激光刻蚀蓝宝石的研究

为了提高蓝宝石对普通红外激光的吸收效率, 采用金属氧化物涂层辅助1064nm红外光纤激光器刻蚀蓝宝石。通过单因素研究方法, 研究了不同金属氧化物涂层的刻槽阈值以及激光能量和金属氧化物涂层对刻蚀率的影响, 对6种金属氧化物涂层辅助激光刻蚀的差异以及刻蚀机理进行了理论分析和实验验证。结果表明, TiO₂涂层的刻槽阈值最低约为8.5J/cm2、激光能量为77.7J/cm2时, TiO₂涂层的刻蚀率最高约为107.3×104μm3/s; 刻蚀率随着激光能量的增大先增大后趋于平缓且有所降低; 刻槽阈值和刻蚀率主要与涂层吸收激光能力、热导率以及熔沸点有关, 其中受涂层吸收激光能力和熔沸点的影响较大。此研究结果对激光加工蓝宝石的工业应用提供一定的技术基础。     

可伐合金气密封接的预氧化

可伐合金和硅硼硬玻璃是通过可伐合金表面的氧化物与玻璃互溶而紧密结合在一起的,所以可伐合金的预氧化是金属外壳制造的一个非常重要的工艺环节,是直接影响气密封接的一个重要因素。为实现气密封接,可伐合金预氧化需要得到的氧化物应是Fe_3O_4和FeO,而不希望得到Fe_2O_3。同时,氧化膜的厚度要控制在一定的范围内;氧化膜过薄则氧化物完全溶于玻璃,造成玻璃与金属基体表面的直接封接,使封接强度下降;氧化膜过厚则造成金属表面氧化物较粗糙疏松,封接件容易漏气。为达到上述两个目的,可以从可伐合金氧化的热力学和动力学出发,通过控制氧化气氛,氧化温度和时间来实现。     

平行缝焊盖板镀层结构的热分析

平行缝焊是陶瓷封装中应用最为广泛的高可靠性气密性封装方式之一。由于焊接过程中,盖板表面镀层会发生熔化、破坏等过程,可伐基底会被暴露在环境中,导致盐雾腐蚀失效。利用Abaqus有限元分析软件,选择2种代表性的可伐盖板镀层结构,分析不同加载温度条件下可伐盖板及其表面镀层的温度分布。仿真结果表明,当可伐盖板采用Ni/Au的镀层结构时,控制焊接温度范围为1200~1400℃,有希望保证平行缝焊耐盐雾腐蚀可靠性,并给出其耐盐雾腐蚀机理。     

Si基InSb红外焦平面阵列探测器的研究

针对InSb 红外焦平面芯片中InSb 与Si 读出电路热膨胀系数不匹配导致芯片龟裂及铟柱断裂现象,开展了Si基InSb 红外焦平面探测器（FPA）的研究。运用磨抛减薄技术及金刚石点切削技术对芯片背面进行精确减薄,得到厚度为15m的InSb芯片;研究了在InSb芯片和Si片上溅射及蒸发减反膜工艺,得到InSb芯片和Si片粘贴后红外中短波光谱的透过率高达88%;对器件的整体工艺路线进行了探索,最终制备出Si基128128元InSb 红外焦平面探测器器件,测试结果表明:器件探测率、响应率及串音等性能指标达到传统工艺制备的器件性能指标;经温冲试验后测试器件结构保持完好,性能未发生变化,证明该工艺路线可解决芯片受应力冲击而产生的铟柱断裂及芯片龟裂的现象,可有效提高InSb焦平面探测器芯片的成品率。     

γ辐射对碲镉汞光伏探测器的暂态损伤与永久损伤

利用60Co γ源对碲镉汞光伏探测器进行了辐射损伤研究,通过电流-电压测试方法对器件的辐射效应进行了表征.利用数值微分方法得到器件较大反向偏压下的暗电流与缺陷中心密度的关系更为明显.通过研究辐射停止后器件的暗电流随着时间延长的变化,认为碲镉汞光伏探测器的γ辐射损伤存在暂态损伤和永久损伤.将这一现象进行实际应用,可以延长工作于辐射环境中的红外探测器的使用寿命.