红外焦平面探测器杜瓦组件真空失效及其检测方法

杜瓦真空失效造成光电转换探测系统的核心部件故障,依据真空物理稀薄气体理论,分析探讨了真空失效考核方法。检测组件在工作状态下的降温时间是否符合用户要求,是确认真空失效最直接有效的方法。制冷机额定制冷功率与杜瓦最大无功功率之差,即设计允许最大热负载增加量。在特定时间区间内,利用液氮蒸发原理测量热负载增加量,达到扩展不确定度30 mW(k=3)时,可以认为杜瓦真空有用寿命不符合用户要求。用户定制15年真空有用寿命,则要求杜瓦漏气速率小于510-15 Pam3/s,真空失效的气体压力大于110-2 Pa。     

640×512小型化红外探测器杜瓦组件可靠性研究

在SWaP3(Size,Weight,and Power,Performance and Price)概念的驱使下,第三代制冷红外探测器向着高性能、小型化和轻量化的方向发展.作为军用核心电子元器件,制冷红外探测器的可靠性成为研究的重点.以浙江珏芯微电子有限公司所研制的640×512/15μm小型化杜瓦组件为研究对象,开...     

集成式杜瓦组件真空寿命评测及影响因素分析

制冷机集成式金属杜瓦组件已广泛应用于256×256以上规模的红外焦平面阵列器件,杜瓦真空寿命成为制约探测器性能的关键指标。本文针此金属杜瓦组件通用结构,用氦漏率检测、静态热负载测试及高温加速实验等多种方法对杜瓦真空寿命进行了评测,并分析了影响杜瓦真空寿命的主要因素,对金属杜瓦研究具有实际意义。分析表明,真空寿命的主要影响因素包括漏气和放气,制造工艺改进可将金属杜瓦漏气控制在设计指标内,金属杜瓦内部放气可通过真空烘烤、安装吸气剂等方法消除,研制的杜瓦组件经验证真空存储寿命超过12年。     

真空度对红外探测器／D64JT7型系列杜瓦瓶性能的影响

介绍了真空度对本系列杜瓦瓶性能影响的研究方法和研究结果，得出了真空压强与热负载的关系曲线。从红外探测器使用出发，讨论了真空完善性、真空寿命、影响热负载指标因素等问题。     

微型杜瓦组件真空加速寿命试验的研究

微型杜瓦封装是红外焦平面探测器组件的封装形式之一,而真空寿命则是红外焦平面杜瓦组件的关键技术指标之一。通过分析影响杜瓦真空寿命的因素,建立了适合微型杜瓦真空寿命的加速试验模型,确定了其加速应力和水平,并用实验数据的统计分析方法对杜瓦的真空寿命可靠性分布作了进一步的估计。     

微型杜瓦绝热和真空保持的分析

通过对微型杜瓦各种传热途径的分析,可以较为准确地计算出杜瓦的功耗,以确定微型杜瓦优化设计中应注意的问题。杜瓦微漏孔和真空室内部材料放气使杜瓦真空度下降。提出了保持杜瓦长期高真空状态的方法。     

红外微型杜瓦真空退化特性研究综述

分析了导致真空失效的漏放气因素。通过超高灵敏度检漏技术,可以严格控制漏气对真空寿命的影响。用功率形式的放气模型 q(t)=q0(t/t0)－α描述了杜瓦真空夹层的放气率退化特性。用温度加速了杜瓦真空夹层内的真空退化进程。用阿列尼斯模型 q=q0exp(－E/RT)描述了温度对材料放气率的影响。根据理论分析和放气率实验,可确定出加速因子。     

Long-Term Stability of a 640 × 512 InSb Focal Plane Array with a Pitch of 15 μm

The long-term stability of a 640x512 InSb focal plane array (FPA) with a pitch of 15 μm combined with a Stirling cooler and an interface block has been investigated.The dependences of the FPA correctability index on the operation time after a two-point correction of the irregularity have been obtained. The FPAs with two different circuits of the readout LSI cells that differ in the integration capacitance and transmission coefficients are considered. It has been found that, for the InSb FPA, the long-term stability is as high as several hours, which ensures continuous operation of the array in thermal imaging systems without additional calibrations.     

基于朗缪尔吸附模型的杜瓦真空寿命评估研究

影响杜瓦真空寿命的主要是内部材料出气。针对红外探测器杜瓦的出气机理及密封前需长时间排气特点,提出了以满足朗缪尔吸附模型的脱附速率方程作为杜瓦出气率模型的真空寿命评估方法。创新性地提出排气结束时变温监测离子流的方法,获得同覆盖度下不同温度的出气率,消除覆盖度的影响,提取了杜瓦的整体出气激活能,推导出存储温度下初始出气率及出气率随时间变化的关系。实验发现三个杜瓦在不同测试条件下获得的激活能差异为8.8%。跟踪封装2年的杜瓦热负载,验证估算的寿命误差为7.2%。本研究为小批量、多样化杜瓦提供了便利的真空寿命无损检测评估方法。     

大规模红外探测器杜瓦热负载实验测量研究

随着航天遥感应用对大视场、高分辨率探测的需求,红外探测器规模越来越大.红外探测器需封装在杜瓦内工作,杜瓦热负载是杜瓦一个重要指标.本文设计并搭建了大规模探测器杜瓦热负载测试实验装置,测得长波杜瓦组件不同外壳温度下的热负载,为实际工程应用提供了重要数据.     

真空电子器件的失效模式及原因分析

通过研究真空电子器件可靠性的国内外动态,发现国产真空电子器件的可靠性与国际先进水平相比还存在较大的差距.为了寻找改进的切入点,从器件结构和使用环境两方面讨论了国产真空电子器件的常见失效模式及其失效原因,为进一步地开展国产真空电子器件的可靠性研究进行有益的探索.     

一种电真空器件的失效研究

电真空器件的失效期表现为浴盆曲线,可分为早期失效期、偶然失效期和耗损失效期三个阶段。本文分析了电真空器件的失效因素,指出各个因素对电真空器件失效的影响大小。提出了用电真空器件管内真空度的变化来计算电真空器件偶然失效期的模式。并以速调管为例说明电真空器件管内压强的测量方法。     

红外探测器薄壳杜瓦组件的瞬态钎焊热场分析

制冷型红外探测器是航天领域广泛应用的重要电子器件,主要由半导体芯片、杜瓦组件、制冷器等部件构成.其中薄壳杜瓦组件用于创造探测器内部的真空隔热环境,从而维持器件的低温工作.薄壳杜瓦组件是通过真空钎焊的方式加工生产的,设计合理的钎焊热场可预防零件形变、提高加工一致性,从而提升器件良率.对于机械强度较差的薄壳类零件,除稳态热...     

红外探测器杜瓦夹层材料的出气特性研究

内部夹层材料放气是长寿命杜瓦真空失效的主要原因之一。本文使用四级质谱仪测试了杜瓦夹层材料的出气特性,出气成分主要是水,甲烷、氢气等。基于非金属的放气理论和工程经验,建立了夹层材料的放气特性模型。测试结果对材料的选择、真空除气工艺的优选和烘烤排气工艺的优化有参考意义。     

非蒸散型吸气剂维持红外焦平面探测器杜瓦组件工作真空度的性能与应用

实漏、虚漏、出气和渗透等气体源引起封离真空杜瓦腔体压力升高,活性气体H2、H2O、CO占的份额较大,H2的份额可达80%以上,NEG抽出活性气体获得和维持红外焦平面探测器杜瓦组件工作真空度。封离真空杜瓦寿命周期内产生的气体量与设计制造技术水平和真空获得工艺能力有关,不正确使用St 172将导致NEG不能发挥最大效能。根据文献和工程实践经验,分析探讨在特定使用工况下NEG的抽气性能参数和激活与再激活条件对真空维持性能的影响,指出大多数用户不允许电再激活NEG修理、必须正确使用无颗粒St 172/NP和注意相关的问题。     

结霜(露)对微型金属杜瓦瓶热负载测量质量的影响

液氮蒸发测量原理进行热负载测量的误差较大,传统天平、计时器人工测量热负载符合检验A级要求时,仅能满足微型金属杜瓦瓶热负载技术指标为(150±40)mW的测量要求.通过分析结霜(露)和冷氮气对测量的影响,推导和图示了产生的测量误差,对重复性测量观测值进行统计分析,讨论了热负载相对误差,评定热负载、液氮质量和结霜(露)质量的测量不确定度.当热负载技术指标为(150±15)mW,根据检验A级测量能力指数4的要求,测量扩展不确定度U=1.88mW,置信水平为95.45%,标准不确定度u(QM)=0.94 mW.现有传统天平、计时器人工测量热负载的测量能力明显不足,不满足(150±15)mW测量准确度的要求.     

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。     

0.13μm DSP芯片静态电流测试失效分析研究

静态电流(IDDQ)测试是一种很灵敏且具有成本效益的集成电路测试技术,针对0.13μm某种DSP芯片在量产初期所遇到的IDDQ测试失效情况,利用激光束诱导电阻值变化(OBIRCH)、电压对比(VC)、扫描电镜(SEM)和聚焦离子束(FIB)等电学与物理失效分析方法,确定由离子注入偏差所引起的MOS器件物理缺陷是造成IDDQ失效的原因,据此进行了离子注入光阻的工艺改进,最终实现了成品率的提升.     

真空二流体制作35μm/35μm细线路的研究

文章尝试了采用真空二流体蚀刻试做35μm/35μm线路的可行性。经过实验证明:采用DES工艺&搭配合适的蚀刻设备,如真空二流体蚀刻机,可以把细线路制作等级提升到35μm/35μm;能获得大于3的蚀刻因子,局部区域的蚀刻因子更是高达14.99-11.82。此外,3μm铜箔可以获得集中度更高的线宽&更高的蚀刻因子。     

基于15位像素级模数转换器的640×512规格中波红外成像用48 mW数字读出电路

提出了一种用于中波红外成像的基于15位像素级单斜率模数转换器的低功耗数字读出电路。像素级模数转换器采用一种新型功耗自适应的脉冲输出型比较器,只有当斜坡电压信号接近积分电压时,比较器才产生功耗。此外,比较器输出脉冲信号,降低了15位量化结果存储器上消耗的动态功耗。该存储器采用三管动态结构,仅占约54 μm²面积,以满足15 μm像素中心距的面积约束。量化结果以电流模式读出到列级,避免相邻列总线间的电压串扰。基于0.18 μm CMOS工艺,采用该结构,设计并制造了640×512 规格的数字读出电路。测试结果表明,在120 Hz的帧频下,功耗仅为48 mW,总积分电容为740 fF,电荷处理能力为8.8 Me^-。在满阱状态,等效到积分电容的噪声电压为116 μV,峰值信噪比为84 dB。