非真空制冷型红外探测器小型化封装技术

基于红外探测系统对小体积制冷型红外探测器的应用需求,提出了一种新型非真空制冷型红外探测器小型化封装技术.阐述了其结构和工艺设计要点,实现了组件封装并通过耦合J-T制冷器进行了相关性能测试.结果 表明,本文所述的设计方案可实现128×128元(15 m) InSb芯片封装,组件尺寸小于等于Φ20 mm×15 mm,重量约...     

长线列红外探测器真空密封结构设计

针对长线列碲镉汞红外焦平面探测器封装的特点,文章设计分析相对应的探测器真空密封结构。在用于封装3000元及5000元碲镉汞焦平面红外组件研制中,详细阐明了其真空密封结构的设计和工艺实现。符合航天空间应用的高可靠性真空结构,是长线列探测器组件正常工作并完成地面相关试验验证的关键。     

深低温工作甚长波面阵红外探测器封装技术

基于甚长波红外探测器对低于液氮温度工作环境的需求,提出了一种深低温工作甚长波红外探测器封装技术。通过对杜瓦组件漏热和芯片电学引出结构的优化设计,可控制芯片在30 K低温工作时整个杜瓦组件的静态热耗为0.65 W,最冷端位置的静态热耗为0.3 W,与之适配的两级脉管制冷机冷量可以满足上述热耗需求。完成了探测器组件的封装测试。结果表明,在制冷机膨胀机热端空气冷却测试条件下,探测器芯片部分可达到35 K的温度;杜瓦的外轮廓小于Φ130 mm×180 mm。该项技术成果促进了深低温工作的甚长波面阵红外探测器封装技术的发展。     

星用红外探测器封装技术及其应用

本文简要介绍星用红外探测器的一些封装形式,重点阐述了红外探测器杜瓦组件封装的一些关键技术.这些技术的研究和发展,对提高红外探测器杜瓦组件封装技术水平和推进红外探测器尤其是红外焦平面的应用是至关重要的.     

一种拼接结构红外探测器的封装电学设计

随着红外焦平面探测器技术日趋成熟,由多片红外探测器组成更大规模探测器的需求也更为广泛。红外探测器往往采用多片拼接结构,达到扩大探测器阵列规模的目的。从2×2,3×3到4×4甚至更大规模的拼接结构,其拼接设计的核心均为封装结构设计。在封装结构设计中,如何进行电学引出设计,也是设计中非常重要的一个环节。文章介绍了一种红外探测器拼接结构的封装电学设计,首先介绍拼接结构的概况,然后介绍为满足该种结构的电学设计采用的结构方案,最后介绍针对该种电学设计结构方案进行的电学布线设计。     

可对信号再处理的拼接红外探测器封装电学设计

随着线列型红外探测器技术的发展,对超大视场扫描的需求是线列型红外测器应用的重要方向,超大视场扫描通常需要由多片线列型红外探测器拼接完成,而拼接设计的核心主要是封装结构设计。如何将探测器信号完整的引出到封装体外,就是封装结构设计中电学设计需要做的工作。文章介绍了一种线列型红外探测器拼接结构的封装电学设计,首先介绍该拼接结构的拼接方式,然后介绍为满足该种结构的电学结构设计方案,尤其是对信号二次处理部分的电学结构设计方案,最后介绍针对该种电学结构方案进行的电学布线设计方案。     

一种高分辨率红外探测器组件的扰动抑制设计

随着空间遥感技术的快速发展,高分辨率的超大规模拼接类红外探测器的空间应用需求加大.但此类探测器组件的制冷机在工作时扰动明显,这会影响探测器的成像质量,因此需对该扰动进行抑制,以保证探测器组件的在轨工作状态.介绍了一种首次为超大规模红外探测器组件引入自身减振设计结构并验证有效的研究成果.项目根据获得的制冷机扰动测试结果,...     

天问一号矿物光谱仪短波红外焦平面制冷组件EI北大核心CSCD

根据“天问一号”火星矿物光谱仪短波红外探测组件小型化、轻量化、低功耗的需求,分析了红外探测器匹配性设计、集成式制冷机杜瓦适应性研制的难点。针对短波红外探测器高灵敏度、低温目标及多光谱探测需求的长积分时间模式的集成封装、抗大量级星器分离冲击等特点,提出了高信噪比探测器总体设计、具有噪声隔离和集成式冷平台结构设计、抗径向冲击的斜支撑结构设计等。解决了短波红外集成组件探测器低温下低热应力、长积分时间下干扰隔离、大量级力学加固、航天应用的高可靠性厚膜电路研制等关键技术。成功研制了短波碲镉汞探测器杜瓦制冷组件,并经过高低温循环、随机振动及机械冲击等严苛的空间环境热学力学适应性试验验证,试验前后组件性能未发生明显变化,满足火星矿物光谱仪工程化应用的要求。     

红外探测器组件制冷参数分析

全面深入了解红外探测器组件制冷需求对促进红外探测器组件应用具有重要意义。本文详细分析了红外探测器组件应用中和斯特林制冷机相关的技术参数,主要有红外探测器组件外形尺寸、重量、红外探测器工作温度、制冷时间、输入功率、控温精度、机械噪声、环境适应性和可靠性等,并结合工程实际应用,指出了红外探测器组件应用中斯特林制冷机选型要重点关注的问题以及红外探测器组件制冷参数设计方法,为更好地应用红外探测器组件提供参考。     

不同斯特林制冷机驱动盖板的探测器热仿真

斯特林制冷机作为红外探测器的重要组成部分,可为红外探测器提供必需的低温工作环境,确保红外探测器正常工作,有效的斯特林制冷机散热设计,可提高红外探测器的工作性能。本文基于Ansys有限元软件,对不同制冷机驱动盖板结构的红外探测器组件进行了热仿真计算,结果表明,红外探测器组件内制冷机驱动板和电机外壳的温度较高,其最高温度出现在驱动板的驱动元器件位置。制冷机驱动盖板由平板式结构改为凸台式结构、增大驱动盖板和导热垫的导热系数可有效改善红外探测器组件的散热性能,红外探测器组件的最高温度可减小8.5%。     

非制冷红外探测器陶瓷封装结构优化及可靠性分析

陶瓷封装是非制冷红外探测器最主流的封装形式,封装的低成本、小型化和高可靠性是发展方向。在某款陶瓷封装探测器结构的基础上,提出一种优化结构,优化后成本降低约5%、体积缩小约30%。基于ANSYSWorkbench有限元分析软件,从网格数量无关性验证出发,分析了非制冷红外探测器陶瓷封装原始结构和优化结构各组件在10.2G随机振动环境和500g半正弦波冲击振动环境的最大等效应力和最大形变,结果显示两种结构均满足可靠性要求。在此基础上,本文对优化结构红外窗口的不同材料和不同厚度进行了500g半正弦波冲击振动环境可靠性仿真,结果表明：0.3 mm～1.0 mm厚度锗窗口和硅窗口均满足可靠性要求,最大等效应力和最大形变与窗口厚度呈负相关,相同厚度的红外窗口,硅窗口比锗窗口可靠性表现更好。本文的研究为非制冷红外探测器陶瓷封装形式的后续结构设计和仿真计算提供了参考。     

超长线列碲镉汞探测器组件的冷头结构设计

随着大规模线列探测器不断实现空间应用,具有大范围、高分辨率红外扫描探测与 目标捕获能力的超长线列拼接探测器的应用需求变得越来越广泛.超长线列碲镉汞红外探测器组件的阵列规模及几何尺寸较大,导致探测器冷头结构的低温热失配问题被放大.为获得满足低温可靠性及严苛成像需求的冷头结构,开展了相关冷头结构设计优化方法研究以及获取实物...     

拼接红外探测器冷头设计

随着红外探测技术的快速发展,具有长线列/大面阵特征的拼接探测器应用需求越来越广泛。本文结合国内外拼接探测器封装技术的研究情况,分析了拼接探测器冷头结构的常用材料和设计方法,对于拼接探测器的研制具有一定的参考价值。     

一种红外探测器冷头结构的设计优化

针对某红外探测器工作时冷头结构发生异常、热阻变大以致冷头芯片不到温的现象,开展了相关研究。采用Ansys有限元软件对该红外探测器的冷头结构进行了仿真分析,并结合分析结果对其进行了优化设计。通过仿真分析发现,优化后的冷头结构在保证探测器芯片低温应力与低温变形的情况下,可以显著降低冷头表面及冷头结构件的应力。按照优化后的冷头结构来装配三个新状态的红外探测器组件,并对其进行了1000次的老炼实验。结果表明,实验前后冷头的强度、探测器响应的非均匀性和盲元率等关键指标并未发生变化;优化后冷头结构的可靠性更高,有利于探测器的长期使用;优化方案合理。     

长波QWIP-LED量子阱红外探测器杜瓦研制

在用于封装长波QWIP-LED量子阱探测器的杜瓦研制中,详细阐明了一种用于封装长波QWIP-LED量子阱红外探测器的结构,结构采用侧罩式设计,光信号从红外窗口进入,近红外窗口透出,提出了一种探测器胶接在管座上,管座整体再螺接在冷头的方法,提高探测器的互换性,通过热适配设计,降低低温应力对探测器影响,选择低冷损的TC4材料,降低杜瓦漏热,基本解决了长波QWIP-LED量子阱探测器杜瓦组件的关键技术,性能指标达标,成像效果良好,达到工程封装要求。     

短中波红外探测系统宽波段高透过率薄膜

短中波红外探测系统能够同时响应短波红外及中波红外两个波段,可以满足复杂探测环境的使用要求,在军用及民用方面获得了广泛应用。为提高红外探测器的精度,缩短响应时间,需要研制满足系统要求的宽波段高透过率薄膜。结合Baumesiter减反射膜设计理论,对变尺度算法的评价函数进行了优化,建立了新型加权评价函数模型,在2.6~3.3 m的水吸收波段,根据模型设计了低敏感度高容差的膜系结构。并针对水吸收波段优化制备技术,研究了不同离子源辅助沉积参数对MgF2光谱特性的影响,同时采用阶梯性退火工艺,得到了一种有效降低水吸收的方法。最终所制备的薄膜在1.5~5 m波段范围内光谱透过率大于96.5%。     

3D打印氧化锆材料在红外探测器中的应用探索

杜瓦为红外焦平面探测器提供良好的低温工作环境以及光、机、电、热传输通道。其中冷台面支撑结构作为红外探测器的承载平台,承受设备运输、振动、冲击等作用,对支撑结构的强度提出了更高的要求。因此需要开发新型支撑结构以提高杜瓦的可靠性。根据红外探测器组件低传导漏热、高可靠性的需求,从宏观和微观的角度对不同的支撑结构材料进行分析,对比了两种成型工艺所制备的支撑结构对红外探测器设计制造的影响。与传统加工方式相比,采用数字光处理(Digital Light Procession, DLP)技术成型的氧化锆精度可达到±0.03 mm,与X射线衍射仪(X-Ray Diffractometer, XRD)衍射峰标准卡片符合。这说明其纯度较高,且该技术能缩短工艺时长,优化封装流程。     

红外探测II类超晶格技术概述(一)

本文简单归纳总结了红外探测II类超晶格材料的发展历史、基本理论、相比MCT材料的优势和材料的基本结构。通过设计6.1系超晶格材料适当的层厚和不同层间应力匹配的界面可以构筑灵活合理的能带结构,打开设计各种符合器件性能要求的新材料结构的可能性(如各种同质结p-i-n结构,双异质结DH、异质结W、M、N、BIRD、CBIRD、p-π-M-N、pBiBn、nBn、XBp、pMp等结构),还可以在一个焦平面阵列(FPA)像元上集成吸收层堆栈实现集成多色/多带探测。T2SL探测器可以满足实现大面阵、高温工作、高性能、多带/多色探测的第三代红外探测器需求,尤其在长波红外(LWIR)和甚长波红外(VLWIR)及双色/多带探测上可以替代MCT。     

硅基非致冷混合式焦平面探测器阵列研究

本文报道一种32×48元高灵敏非致冷混合式焦平面探测器厚膜阵列.提出了一种采用掺杂钛酸锶钡厚膜作为敏感材料的硅基微机械加工电容式红外探测器像元结构,对其工作原理、器件性能优化设计与制作工艺流程进行了分析,得出了优化的结构参数.分析了影响器件性能的关键因素,给出了器件所用铁电材料的基本物理和电学特性参数以及器件的热隔离技术和相应参数.本结构的像元电容值增量接近相同敏感面的体材料红外探测器,减小了像元与衬底电极引线的寄生电容.采用这种结构的红外探测器阵列对电路的精度要求低,便于研制集成电路.该红外探测器阵列结构的设计思路,符合大阵列红外焦平面像元结构设计的发展趋势,为开展非致冷红外焦平面阵列探测器研究奠定了基础.