超长线列碲镉汞红外探测器拼接方式对比分析

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中波2048元长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件

中波2048元长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件
( h n a n tut fTe h M hyis S a gh iI si e o c mc P sc ,Chiee Ac d my o ce c s h n ha 0 0 3 t n s a e fS in e ,S a g i 2 0 8 ,Chn ) ia
Absr c : Th 2 0 8 i e H g Te f c l ln c n it d f eg t 25 p x l u - o u e a d ih ta t e 4 p x l Cd o a p a e o sse o ih 6xl i e s b m d l s n eg t
王 小坤 , 曾智江 , 三根 , 言谨 , 晓 宁 , 朱 李 胡 何 力, 丁瑞 军
( 国科 学 院 上 海 技 术 物 理 研 究 所 , 海 2 0 8 ) 中 上 0 0 3
摘 要 :2 4 0 8元 碲 镉 汞 焦 平 面 由 8个 中 波 2 6 l元 芯 片 和 8个 光 伏 信 号 硅 读 出 电路 模 块 交错 排 列 组 5x 成 . 8个 微 型 滤 光 片 以桥 式 结 构 直 接 耦 合 后 封 装 在 全 金 属 微 型 杜 瓦 内 , 成 了 中波 20 8元 长 线 列碲 与 形 4 镉 汞 红 外 探 测 器 件 组 件 。 基 本 解 决 了 20 8元 焦 平 面 杜 瓦 组 件 的 关 键 技 术 , 高 均 匀性 和 一 致 性 的 焦 平 4 即
fl r wee a s m b e y i e ir h e i m v 8 p x l l n l e r Hg Te f c l p a e ies t r se l d b fl r p e ,t e m du t wa e 2 0 i e o g i a Cd o a ln wa 4 n s a s m be i a se ld n m ea v c u De r . Th k y e h o o y f 2 0 8 i e Hg Te o a p a e e r tl a ul ln d wa

碲镉汞红外探测器研究

碲镉汞红外探测器研究

科技项目(课题)模拟申报书班级:学号:课题负责人:项目名称:碲镉汞红外探测器的研究指导老师:申报时间:电子专业科技方法训练一、国内外与本项目有关的科学技术现状和发展趋势(包括计算机检索情况):碲镉汞(MCT)红外探测器是最重要的红外探测器之一。

目前,国内MCT 红外探测器水平与国际先进水平还存在一定差距,难以满足我国红外技术发展的需要。

然而,由于红外领域的敏感性,国外对我国实行技术上的封锁,因此发展红外光电子材料和器件只能走独立自主的道路。

MCT器件的制作非常复杂,周期长且价格昂贵,这使得器件模拟技术成为器件发展的一个重要工具。

通过器件模拟技术,人们能知道是什么物理因素制约了探测器性能,从而改善器件性能。

它不仅减少了开发的费用,而且为提高产品的质量、可靠性和性能,为器件的优化提供了一种切实可行、省时省力的方法。

器件模拟技术已经成为MCT器件设计和制作中的一个重要过程。

随着红外技术的不断发展,先进的红外系统要求探测器具有更高的探测识别能力、具备双/多色同时探测能力、更加智能化,因此三代红外焦平面探测器的主要标志是:双/多色探测、超大规模凝视面阵、低成本制备等。

其中,双/多色是三代器件的主要发展方向。

碲镉汞(HgCdTe,MCT)材料由于具有量子效率高、可高温工作、响应波长随组份变化连续可调、不同组分晶格常数变化不大等显著优点,成为三代红外焦平面探测器件发展的重点之一。

双色红外探测器是三代红外探测器发展方向之一,能对双波段辐射信息进行处理,大大提高了系统抗干扰和目标识别能力,应用于导弹预警、红外侦察、成像制导等多种领域。

国际上欧美等国家起步较早,焦平面结构以及数字化,而只有叠层式工艺才能实现这一目标,即单个像元能探测两个不同波段,当与先进的多色信息处理算法相结合时,双色红外探测器与单色探测器相比可以进一步提高探测灵敏度。

二、研究内容、方法和技术路线(包括工艺流程):为加快MCT器件的发展,缩短与国际先进水平的差距,建立与我国自身工艺条件下的材料器件水平相适应的器件模拟平台是十分必要的。

多谱段集成长线列拼接TDI红外探测器技术

多谱段集成长线列拼接TDI红外探测器技术

XU Lina1,DONG Haijie2,ZHAO Yanhua1,JIN Zhanlei 1
(1.Beijing Institute of Space Mechanics & Electricity,Beijing 100094,China; 2.North China Research Institute of Electro-optics,Beijing 100015,China)
高要求,包括多谱段集成多模块拼接长线列 TDI红外探 测 器。本 文 主 要 介 绍 了 红 外 探 测 器 的 选 型 、多 谱 段 集 成 长
线列拼接 TDI红外探测器技术、多谱段集成长线列拼接 TDI红外探测器 长 寿 命 验 证 等 方 面 内 容 ,通 过 测 试 和 验 证
结果表明:多谱段集成长线列拼接 TDI红外探测器产品性能、寿命均满足在轨使用要求。
Abstract:The infrared detector is the core component of the space infrared remote sensor.With the development of space infrared remote sensors,higher requirements have been put forward for infrared detectors,including multi- spectral integrated multi-module splicing long-line TDI infrared detectors.This paper mainly introduces the selection of infrared detectors,multi-spectral integrated long-line splicing TDI infrared detector technology,multi-spectral integrated long-line splicing TDI infrared detector long life verification and other aspects.The test and verification results show that the performance and life of the multi-spectral integrated long-line splicing TDI infrared detector meet the requirements of on-orbit use.

长线列长波碲镉汞红外焦平面杜瓦组件封装技术研究

长线列长波碲镉汞红外焦平面杜瓦组件封装技术研究
密级:
硕士学位论文
长线列长波碲镉汞红外焦平面杜瓦组件封装技术研究
作者姓名: 指导教师:
夏 王小坤
王 副研究员
中国科学院上海技术物理研究所 学位类别: 学科专业: 培养单位: 理学硕士 微电子学与固体电子学 中国科学院上海技术物理研究所
2012 年
4 月
Study on long linear HgCdTe LWIRFPA dewar assembly package technology
Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences
April, 2012


在攻读硕士研究生期间,无论在学业上还是生活上我都得到了很多人无私 的帮助、关怀和教导,对他们的感激之情,绝不是简单的几行感谢的文字所能 表达出来的。 首先我要感谢我的导师王小坤老师,本论文是在他的悉心指导下完成的, 从选题调研到开题报告,到中期考核, 再到最后的论文撰写,王老师在每个环 节都给予了认真的辅导和教诲。王老师严谨的工作态度、忘我的工作精神和平 易近人的作风,给我留下了深刻的印象。尽管工作繁忙,但王老师仍然十分关 心我的学习和工作,对我提出的任何难点,王老师都不辞辛劳地给我耐心细致 地讲解,给我提供了很多有益的指导和建议,帮助我开拓思路,深入研究,使 我能够在学习研究中不断提高自己的能力。在论文完成之际,谨向恩师表示最 诚挚的敬意和由衷的感谢。 同时,要特别感谢李言谨老师。在平时的学习和课题研究过程中,李老师 给了我很多建设性的指导和帮助,在人生计划等方面李老师给我提供了很多宝 贵的建议和教导,特别是在求职之路上李老师也曾尽心尽力地指引帮助我。他 渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给我深深的启迪,同时他严谨的科学态 度、坚定的意志和高尚的人格品德都深深地感染着我,影响我未来的人生道路。 感谢课题组的曾智江、孙闻、郝振贻、李俊、沈一璋、俞君等同事在工作 和学习上有益的探讨,使我有效寻求到解决问题的方法,令我受益良多。感谢 洪斯敏、刘大福、范广宇、张亚妮、陆华杰、季鹏等同事为我研究工作的开展 提供了各方面的帮助。 感谢研究生部汪骏发、廖应良、李淑薇、朱晓琳、曾尚璀等老师在研究生 培养的各个环节给予的关心和帮助。 感谢魏鹏、邓洪海、马学亮、朱耀明、杨波等同学在学习和生活中的关心 和帮助。 尤其感谢我的家人,在生活上对我无微不至的关心,在我顺境时的教诲和 在我逆境时的鼓励。 最后向论文评阅和答辩的各位老师和专家学者致以最诚挚的谢意!

长波光导HgCdTe红外探测器的可靠性

长波光导HgCdTe红外探测器的可靠性

s ag a 0 0 3 C ia hn i 2 0 8 , hn ) h
Ab t a t: c u b kig n d ee ti a c re t s o k o Cd R ee t r r t de i t e sr c Va u m a n a lcrc l u r n h c f Hg Te I d tco s we e su i d n h pa e .Ex rme tl r s ls s o d t a e p ro ma c fLW h t o d ci e ifa e ee tr s d i pr e p i na e u t h we tt f r n e o h h e p o o n u tv n r r d d tco s u e n c
wa ic e s d t 5 C d a e n k p o 9 h h e pef r n e o e e co s e r ae s n r a e o 9 o a h d b e e t f r 3 ,t ro ma c f t d t tr d c s d.I e n h e e nt h ee tia u r n h k e p rme t h e d t co sp ro ma e d c e sd n e 0 mA u r n h k a 0 K lcrc lc re ts o x i n ,t ee tr f r nc e r a e u d r4 c e e c re ts oc t8 n 0 mA r3 0 K.Th o ei a ay i h ws t a e t e ma o d c i d ti k e s o p x e ad 7 o f 0 e r t l a l ss s o t t r lc n u dv t a hc n s f e o y a c n h h h yn r h i a tr ih i e trS a i y t e d r u r n h t e man fco swh c l td tco blt n u e c re ts o k. mi e i o c Ke r s: Cd y wo d Hg Te;

碲镉汞红外焦平面探测器的无损成形技术研究

碲镉汞红外焦平面探测器的无损成形技术研究

密级:公开博士学位论文碲镉汞红外焦平面探测器的无损成形技术研究作者姓名:陈奕宇指导教师: 叶振华研究员中国科学院上海技术物理研究所学位类别: 理学博士学科专业: 微电子学与固体电子学研究方向:红外焦平面器件物理与制备培养单位: 中国科学院上海技术物理研究所2017年5月封二学位论文版权使用授权书本人完全了解中国科学院大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文。

本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容,愿意将学位论文提交《中国学术期刊(光盘版)》电子杂志社,编入CNKI学位论文全文数据库并充实到“学位论文学术不端行为检测系统”比对资源库,同意按章程规定享受相关权益。

保密论文在解密后遵守此规定。

论文作者签名:指导教师签名:日期:年月日Studies on mesa formation of HgCdTe IRFPAs detectorswith suppressed damagesByYiyu ChenA Dissertation Submitted toUniversity of Chinese Academy of SciencesIn partial fulfillment of the requirementFor the degree ofDoctor of PhilosophyField of Solid electronics and microelectronicsShanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy ofSciencesMay, 2017致谢岁月如梭,五年的博士研究生生涯即将结束。

此期间所有的工作都离不开各位老师,同学,亲人的帮助。

在此,对给予我帮助的每一个人都致以最真诚的感谢。

12.5μm长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件

12.5μm长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件

HA h ny ,I a -n , I G R iu O Z e i L nj D N u- n Y i j
( . hnhi ntu f ehia P yi , 1S aga Istt o T cncl hs sC i eA ae yo Sine,h hi 0 0 3 C ia ie c e n
摘 要 : 6× 碲镉汞焦平面模块 由2个 26 1 2 5 2 5 × 元芯片和2个光伏信号硅读 出电路模块平行 对称组成, 并分别与 2 个不同波段的微型滤光片 以架桥式结构直接耦合后封装在全金属微型 杜 瓦 内, 形成 了长 波 2 6× 5 2长 线列碲 镉汞 红 外 探 测器 件 组件 。基 本 解 决 了 2 6× 5 2焦平 面 杜 瓦组件的关键技术, 即高精度 的组装技术、 器件在冷平 台上的热失配设计技术和高可靠性封装 技术。对抑制杂散光、 降低背景辐射、 提高组件的可靠性等方面采取 了一系列措施, 使研制的 碲 镉 汞焦平 面器件 获得 了 良好 的性能 , 并进行 了一 系列空 间适应 性 实验 , 验前 后 的组件性 能 实
1 . m长 线 列 碲 镉 汞 焦平 面杜 瓦组 件 25
夏 王 , . 王小 坤 林 春 曹妩 媚 孙 闻 郝振 怡 李言 谨 丁瑞军 一 , , , , , ,
(. 1 中国科 学院上海技术物理研究所 , 上海 20 8 2 中国科学院研究生院 , 00 3;. 北京 10 3 ) 0 0 9
第4 2卷 第 4期
21 0 2年 4月
激 光 与 红 外
LASER & I NFRARED
Vo . 142, . No 4 Aprl 2 2 i , 01
文章编号: 0- 7 (02 0- 8- 1 1 0821 )4 39 4 0 5 0 0

碲镉汞集成偏振探测器应力分析

碲镉汞集成偏振探测器应力分析

第50卷 第9期 激光与红外Vol.50,No.9 2020年9月 LASER & INFRAREDSeptember,2020 文章编号:1001 5078(2020)09 1104 05·红外材料与器件·碲镉汞集成偏振探测器应力分析林国画,徐长彬,吴 卿,李雪梨(华北光电技术研究所,北京100015)摘 要:红外碲镉汞集成偏振探测器的结构是采用多个芯片叠层的方式,由于各层的材料不同,热膨胀系数不同,在低温下工作时各层界面之间存在应力,应力控制的不好会造成芯片裂片等情况,导致探测器性能劣化或无法使用。

本文对长波320×256碲镉汞集成偏振探测器的裂片现象进行了分析,对存在的应力运用软件进行了仿真,得到了碲镉汞芯片上的应力值及减小应力的方向。

针对仿真分析的结果进行了相应的铟柱降低、碲锌镉衬底减薄的试验,解决了碲镉汞集成偏振探测器的裂片现象。

关键词:碲镉汞集成偏振探测器;应力;铟柱;减薄中图分类号:TN216 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001 5078.2020.09.013IntegratingpolarizerwithinfraredHgCdTedetector′sstressanalysisLINGuo hua,XUChang bin,WUQing,LIXue li(NorthChinaResearchInstituteofElectro Optics,Beijing100015,China)Abstract:IntegratingPolarizerwithInfraredHgCdTeDetector'sstructureischipstacking,becausethedifferentmateri alsofthelayers,thethermalexpansioncoefficientaredifferent,andthereisstressbetweentheinterfacesofthelayerswhenworkingatlowtemperatures.Stresswillcausechipsplitting,etc.,resultinginpoordetectorperformanceorunus ability.Inthispaper,thestressofLW320×256integratingpolarizerwithinfraredHgCdTedetectorissimulatedusingsoftware,andtheinfluenceofthestressandthedirectionofreducingthestressareclarified.Accordingtotheresultsofsimulationanalysis,experimentswerecarriedouttoreducetheindiumcolumnandthinthesubstratetosolvethesplitphenomenon.Keywords:integratingpolarizerwithHgCdTedetector;stress;indiumcolumn;thin作者简介:林国画(1968-),女,大学本科,高级工程师,从事光学设计工作。

论高工作温度碲镉汞红外探测器(上)

论高工作温度碲镉汞红外探测器(上)

t e mp e r a t u r e s( H O T )w i t h o u t s a c r i i f c i n g t h e i r p e r f o r m a n c e .T h e H O T / MC T d e t e c t o r s a r e d e s i g n e d
f r e e c a r r i e r s r e s ul t i n g i n n o i s e .I t i s de s i r a b l e t ha t t he M CT d e t e c t o r s c a r l o pe r a t e a t h i g h o p e r a t i n g
t h e M CT d e t e c t o r s i s t h a t t h e y ha v e n e e d t o u s e c r y o g e n i c c o o l i n g t o s u p p r e s s t h e t h e r ma l - i n du c e d
( Ku n mi n g I n s t i t u t e o f P h y s i c s , Ku n mi n g 6 5 0 2 2 , 3 , C h i n a )
A bs t r a c t : Co mp a r e d wi t h t h e i n f r a r e d p h o t o n d e t e c t o r s f a b r i c a t eБайду номын сангаасd f r o m o t h e r ma t e r i a l s , t h e i n f r a r e d

碲镉汞红外探测器

碲镉汞红外探测器

双色红外探测器的响应光谱
光谱窜音:3.8%
4.4%
最大的HgCdTe短波红外焦平面阵列
阵列:2048×2048
尺寸:18×18 量子效率65.4%,不均匀性4.3%
中波:640×480元阵列,77K,量子效率 68%,NETD为0.013K 长波:256×256阵列,工作温度77~88K,量 子效率70%~75%,NETD为13mk 双色:美国雷神公司1280×720阵列,像元 尺寸20×20um
生产工艺
n-on-p:离子注入技术 消除辐射损伤 p-on-n:受主掺杂
控制掺杂离子的扩散
激活杂质离子的电活性
探测器器件优质比较
我国的研究情况
(1)2048元线列碲镉汞焦平面器件
(2)双色碲镉汞红外器探测器
2048元线列碲镉汞焦平面器件
2048像元分布
间接互联示意图
滤波片安装结构设计
杜瓦制冷器
受主掺杂探测器器件优质比较我国的研究情况12048元线列碲镉汞焦平面器件2双色碲镉汞红外器探测器2048元线列碲镉汞焦平面器件2048像元分布间接互联示意图滤波片安装结构设计杜瓦制冷器探测器性能碲镉汞光敏元响应光谱碲镉汞焦平面器件响应率分布探测器性能达到的性能参数光敏元尺寸28探测器元数2048平均峰值探测率931010cmhz121平均峰值响应率8310响应率不均匀性8有效光敏元率995工作温度77k器件局部512元系统成像顺序模式双色碲镉汞红外探测器光谱响应技术参数测试结果截止波长sw
探测器性能
碲镉汞光敏元响应光谱
探测器性能
碲镉汞焦平面器件响应率分布
达到的性能参数
光敏元尺寸 探测器元数 平均峰值探测率 平均峰值响应率 响应率不均匀性 有效光敏元率 工作温度 28 2048 9.3×1010cmHz1/2W-1 8.3×107 V/W 8% 99.5% 77K

超大规模红外器件混成互连的新设备与新方法

超大规模红外器件混成互连的新设备与新方法
在 2K × 2K 超大规模面阵器件互连工艺中,由 于像元间距很小,凸点高度受到限制[3],LETI 实验 室和 SET 共同在 FC300 倒装互连系统中开发了“Insertion”工艺[4 - 5],从图 6 中可以看出,在没有自适 应调平系统的时候,由于凸点接触时不可避免的存 在一定程度调平上的不平行度,而这在超大规模面 阵器件的互连中可能导致器件一侧的凸点互连失 败; 而加入了自适应调平系统后,从器件和读出电路 凸点接触的一刻起直到整个互连加压过程结束,该 系统均能进行互连平行度自适应调整,从而保证了 互连效果。
表 1 FC300 和 FC150 的主要参数对比
FC300
FC150
压力
5 ~ 4000N
0. 3 ~ 500N( option 2000N)
基台面积 最大 Φ300mm Wafer 最大 Φ200mm Wafer
互连精度
± 0. 5μm @ 3sigma
1 ~ 3μm @ 3sigma
XY stage 行程
在探测 器 与 读 出 电 路 之 间 放 置 一 光 学 对 准 装置,把两芯片表面 的 图 像 同 时 成 像 在 同 一 个 视 频监视器上,通过预先在芯片上设计 好 的 调 平 和 对准标记来实现两芯片调平和对准。从监视器上
作者简介: 谢珩( 1979 - ) ,男,高工,主要从事红外焦平面器件工 艺研究。E-mail: hargen2000@ 163. com
摘 要: 介绍了红外探测器与读出电路倒装互连工艺过程,详细对比倒装焊接机 FC150 和 FC300 的主要技术参数和功能,着重讨论了 FC300 新增加的自适应调平系统和干涉仪系统。 回顾了法国 LETI 实验室应用自适应调平系统进行的 2K × 2K 超大规模红外器件混成实验和 干涉仪系统在超大规模红外器件倒装互连方面的应用。 关键词: 倒装互连; FC300; 自适应调平系统; 干涉仪系统 中图分类号: TN214 文献标识码: A DOI: 10. 3969 / j. issn. 1001-5078. 2013. 09. 19

超大面阵碲镉汞探测器低应力设计及有限元分析

超大面阵碲镉汞探测器低应力设计及有限元分析

超大面阵碲镉汞探测器低应力设计及有限元分析
方志浩;付志凯;王冠;张磊
【期刊名称】《红外》
【年(卷),期】2024(45)2
【摘要】随着碲镉汞材料和器件技术的不断发展,满足大视场、超高分辨率应用需求的超大阵列规模的红外探测器逐步投入工程应用,超大面阵探测器芯片的低温可靠性成为封装技术的重点研究内容。

以某超大面阵碲镉汞混成芯片为研究对象,采用有限元仿真分析法研究了冷头材料体系、冷台外径、冷台的结构形式等因素对混成芯片低温应力和芯片光敏面低温变形的影响规律,最终优化设计出一套可满足超大面阵芯片低温可靠性要求的冷头结构和材料体系。

仿真结果显示,该冷头体系硅电路低温下最大应力约为70 MPa,碲镉汞光敏区在低温下的变形约为30μm。

仿真结果能满足工程应用可靠性要求的经验仿真阈值,有效改进了超大面阵红外探测器的高可靠小型化封装技术。

【总页数】9页(P9-17)
【作者】方志浩;付志凯;王冠;张磊
【作者单位】华北光电技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN215
【相关文献】
1.大面积光伏碲镉汞四象限探测器的设计考虑
2.新型大面阵碲镉汞探测器In柱生长工艺研究
3.大面阵碲镉汞芯片的热应力分析与优化
4.碲镉汞大面阵红外探测器模块结构应力的有限元分析
5.大面阵碲镉汞芯片的耦合热应力模型与结构优化
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长的中波红外HgCdTe平接线列阵(上)

长的中波红外HgCdTe平接线列阵(上)

长的中波红外HgCdTe平接线列阵(上)
Cham.,JP;高国龙
【期刊名称】《红外》
【年(卷),期】1999(000)004
【摘要】高分辨率红外成像系统需要非常长的扫描线列,这些扫描列阵不但具有数千个探测器,而且具有高的性能。

本文介绍法国LETI/LIR在长平接列阵方面所取得的最新技术进展,并给出了一个间距为30μm、截止波长为5.5μm的1500元HgCdTe探测器线列上获得的结果。

这个非常大的列阵(长度≈50mm)有一个间接混成体系结构,该体系结构由5个平接的HgCdTe光伏探测电路和5个SiCMOS读出电路组成,它被混成
【总页数】5页(P5-9)
【作者】Cham.,JP;高国龙
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TN314
【相关文献】
1.用分子束外延方法在4"硅衬底上生长HgCdTe并制造高性能大规格中波红外焦平面列阵 [J], 顾聚兴
2.长的中波红外HgCdTe平接线列阵(下) [J], Cham.,JP;高国龙
3.用于高分辨率成像的1500元中波红外和长波红外HgCdTe线列阵(上) [J], Cham.,TP;顾聚兴
4.用于高分辨率成像的1500元中波红外和长波红外HgCdTe线列阵(下) [J], Cham.,JP;顾聚兴
5.野外用便携式HgCdTe中波红外凝视列阵成象系统 [J], Guba.,MB;高国龙因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

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discussed,and their property and applicability
are
presented. Key words:butted manner;separate detector segments;butting detector;butting substrate;staggered
图8单边互连交错拼援方式
以色列SCD公司采用四片InSb 520×16探测
器模块完成了2048×16探测器芯片的拼接M1。采 用交错排列方式,相邻的两个子模块旋转180。,通 过设计加工的高品质的工装定位标识进行对准,用 In柱互连方式将4个模块拼接在A1N拼接衬底上 (衬底由高温共烧工艺完成),2048×16拼接探测器
幽6
2048兀探测器拼接结构
2.3
中心互连交错拼接方式 中心互连交错拼接方式是一种将探测器芯片
与读出电路芯片按照常规方式直接倒装互连形成 拼接子模块,子模块经精密拼接以实现超长线列 探测器的制备,如图7所示。这种拼接方式采用 交错方式进行拼接,在超长线列探测器扫描方向 可以实现无缝探测,这种拼接方式可实现拼接子 模块拼接前的性能筛选,筛选合格后再进行拼接 以实现超长线列探测器的制备;同时,由于这种方 式采用了探测器芯片与读出电路直接倒装互连, 不存在过度基板互连的电学布线问题,简单易行。 这种拼接方式的不足之处在于,每个拼接子模块 之间扫描方向像元有很大间距,不利于成像系统 的光学设计。
arrays
Tnbolet,Philippe Chorier.Large infrared focal plane
for space
applications[J].ISTS,2002一n一40. array[J].Infrared
M illim.Waves,
[3]Li Yanjin,et
a1.Long—wave infrared 2048一elements linear
图10
EO一1/ALl多色拼接探测器结构
激光与红外No.8

2013
王成刚等超长线列碲镉汞红外探测器拼接方式对比分析
923
结论 综上所述,各种长线列探测器芯片拼接方式
参考文son of HgCdTe and quantum・well in— frared photodetector dual・band focal plane
适用性。
关键词:拼接方式;探测器模块;拼接探测器;拼接衬底;交错方式
中图分类号:TN214 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1001.5078.2013.08.016
Butted manner analysis of long linear infrared focal plane detectors of
右)下工作,这导致探测器多次开关机后因材料之 间热适配导致器件性能劣化甚至失效,加之碲镉 万方数据
激光与红外No.8
2013
王成刚等超长线列碲镉汞红外探测器拼接方式对比分析
921
2各种线阵探测器拼接方式及特点分析
2.1
直线拼接方式
直线拼接方式是一种将探测器芯片与读出电路 芯片分别倒装互连在同一拼接基板上,通过基板布 线将探测器芯片与读出电路芯片连接起来,以实现 超长线列探测器的制备,如图1所示。由于超长线 列探测器无论是采用摆扫还是推扫方式实现目标探 测,均需要在扫描方向实现无缝探测,因此这种拼接 方式对探测器单模块之间的拼接缝隙要求极高,需 要采用特殊设计及工艺实现。这种拼接方式的缺点 体现在:首先,这种方式对于单线列探测器的拼接尚 可,但对TDI(时间延迟积分)型线列器件而言,由于 像元间距的限制,如果参与TDI积分的像元数(比 如6、8、12)增加时,通过基板布线进行互连将变得 困难,因此这种拼接方式比较适合单线列探测器或 参与TDI的像元数较少的探测器;其次,这种拼接方 式由于无法提前进行拼接芯片的性能筛选,因此仅 限于阵列规模不是很大的情况下可行,同时需要极 为成熟的探测器芯片制备工艺来支撑,否则任一芯 片性能不好会造成整个线列无法满足使用要求。
都有其优点和不足,直线式直接拼接方式适用于 单线列或TDI级数较少的线列探测器,由于受拼 接模块无法实现性能筛选,因此阵列规模通常较 小;公共基板互连交错拼接方式同样适用于单线
列探测器或TDI级数较少的线列探测器,但阵列
arrays[J].
Opt.Eng.,2003,42(1):30—46. [2]Philippe
探测器拼接。
『5]
2009,28(4):90—92.(in Chinese)
format



汞材料不像硅晶圆一样尺寸可做的很大,基于这 些原因,航天各类应用平台对红外探测器阵列规 模(2000元、5000元、8000元等)的需求已经超出 了目前单模块探测器芯片的研制极限。由于航天
各类应用平台需要大规模线列探测器进行大范围
红外探测器以全天候观测的优势在天文观 测、红外遥感等领域得到了广泛应用。随着航天 应用对大视场、高分辨率红外探测的需求,线列红 外探测器规模要求越来越大。国际上主流的碲镉
MCT
WANG Cheng-gang,DONG Hal—jie (Noah
China Research Institute of
Electro—optics,Beijing 100015,China)
Abstract:Infrared detectors are wildly used in space observation,remote sensing for their advanced feature.As the
及加工因素影响,电学连接将变得困难,因此这种
法国Sofradir公司在早期长线列探测器制备时 就采用了这种拼接方式,该公司采用倒装互连工艺 将5片碲镉汞探测器芯片和10片硅读出电路连接 到宝石衬底上,完成1500×2中波、长波探测器芯片 的拼接,由于采用的是倒装互连工艺,因此拼接精度 能保证在±3斗m。这种拼接方案基于其低损伤划 片技术,保证相邻两片探测器首尾无缝拼接。图2 为早期的拼接结构示意图,图3、图4为Sofradir公 司采用这种拼接方案拼接的中波1500 (中波)1500 X2探测器芯片实物图旧j。
HgCdTd focal plane
规模可以做到很大;中心互连交错拼接方式不足 之处为有效视场内效率问题,不利于相机光学设 计;单边互连交错拼接方式优点是有效视场内效 率高,根据拼接基板材料选择的不同,拼接探测器 阵列规模可以从千元到10000元以上规模,同时 根据应用需求,此拼接方式可以拓展用于多光谱
汞红外焦平面探测器均采用了探测器芯片与硅读
扫描,因此需要通过单模块探测器混成芯片进行
精密拼接实现更大规模阵列,满足各类航天应用
出电路芯片倒装互连的方式制备}昆成芯片,由于 读出电路芯片与探测器芯片材料热膨胀系数存在
差异,且常规的红外探测器均需在低温(80K左
平台的需求。
作者简介:王成刚(1977一),男,硕士,主要从事红外焦平面组件 技术方面的研究。E—mail:wcgzcy77@126.eom 收稿日期:2012.12-25;修订日期:201302.22
探测器芯片 拼接基板 图4 雪3
Soffadir公司中波1500探测器芯片图
Sofradir公司长波、中波1500探测器芯片图
2.2

J到1 ,fJ|rMh 2j划‘}1明扣r挺;!f’f fq小,涿J到
X 1)eltefle8-啊哼 《bunbkHgCdTc PV。”clil6}
公共基板互连交锗拼接方式 公共基板互连交错拼接方式是一种将探测器
tectors can’t meet
the requirements of aerospace applications.It is
are

practical way
to
get
very—long linear detectors
L1一
sing
butting manner.In this paper,several butting techniques
第43卷
第8期
激光与红外
LASER & INFRARED
V01.43.No.8 August,2013
2013年8月
文章编号:1001—5078(2013)08.920-04
・红外材料与器件・
超长线列碲镉汞红外探测器拼接方式对比分析
王成刚,东海杰
(华北光电技术研究所,北京,100015)

要:红外探测器以全天候观测的优势在天文观测、红外遥感等领域得到了广泛应用。随
计是在读出电路设计时将探测器互连区直接设计 在读出电路一侧,以保证拼接子模块之间扫描方 向最小的拼接缝隙。单边互连交错方式相比中心 互连方式奇偶模块之间的拼缝由原来20 mm左右
缩短到2 mm左右,同时这种拼接方式还解决了以
上三种拼接方式存在的不足,可以扩展到更大规模 阵列的精密拼接,最重要的一点是,这种拼接方式可 以在同一模块中实现多谱段集成拼接,实现多谱段 长线列探测器制备。
见图9。
图9
2048 X16探测器拼援
美国Rayson公司为NASA地球观测与先进陆 地成像计划(EO一1/ALl)提供的多光谱探器就采用
了单边互连交错拼接方式,每个拼接子模块集成了
多个谱段,再将5个子模块机械拼接到基板上,实现 了从全色可见光、近红外、短波红外的多色集成拼接
图7 中心互连交错拼接方式
1及长波
拼接方式也是比较适合单线列探测器或TDI级数
较小的线列探测器。
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图2直线拼接方式示意罔
封5
公共基板互连交错拼接方式示意图
万方数据
激光与红外
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