一種大視場(chǎng)陣列紅外探測(cè)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子材料與元器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及基于柔性基板的以復(fù)合膜為敏感單元的大視場(chǎng)陣(線)列紅外探測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外線陣列探測(cè)器是一類常見(jiàn)的傳感器，其有著廣泛的用途;例如夜視，制導(dǎo)，人體識(shí)別等。適用于集成制造的陣列探測(cè)器的主要有三類:測(cè)輻射熱計(jì)、熱釋電探測(cè)器及熱電探測(cè)器;其中測(cè)輻射熱計(jì)和熱釋電探測(cè)器是目前研究者們關(guān)注的焦點(diǎn)，而以復(fù)合材料為基礎(chǔ)的復(fù)合膜陣(線)列，有著響應(yīng)速度快，探測(cè)率高，無(wú)需制冷，柔韌性能極佳，制備工藝簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。在紅外探測(cè)技術(shù)中基板、敏感材料、絕緣結(jié)構(gòu)、讀出電路是核心，其特征決定了其所配套的儀器設(shè)備的性能和應(yīng)用領(lǐng)域。
[0003]傳統(tǒng)的集成非制冷紅外探測(cè)陣列，需要特別為敏感層制備復(fù)雜的支撐結(jié)構(gòu)及絕熱結(jié)構(gòu)，例如常用的結(jié)構(gòu)有微橋結(jié)構(gòu)、熱絕緣薄膜層結(jié)構(gòu)和襯底背掏空結(jié)構(gòu)。在這些結(jié)構(gòu)中，微橋結(jié)構(gòu)雖然熱絕緣性能好，但技術(shù)難度高、工藝復(fù)雜、成本高;襯底背掏空結(jié)構(gòu)指將熱敏感單元直接制作在襯底上，將熱敏感單元背后的部分襯底掏空，減小襯底的熱容，提高熱敏感單元的溫度響應(yīng);熱絕緣薄膜層結(jié)構(gòu)指在熱敏感單元和襯底之間制備一層熱導(dǎo)率很低的薄膜材料，減少熱敏感單元向襯底的熱傳導(dǎo)，常用的薄膜材料有多孔二氧化硅(Si02)、聚酰亞胺(PI)等。在這三種結(jié)構(gòu)中，熱敏感單元都需要進(jìn)行圖形化工藝處理，使其與平面內(nèi)的環(huán)境熱隔離，減小橫向熱損失，以降低像元間的熱串?dāng)_。
[0004]目前，非制冷紅外探測(cè)陣列多以焦平面為主，而線列器件則以一維線性排列為主。紅外焦平面陣列處于紅外光學(xué)系統(tǒng)的焦平面上，其是一種整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)景物的每一個(gè)像元與一個(gè)敏感元相對(duì)應(yīng)的多元平面陣列紅外探測(cè)器件。目前，紅外探測(cè)陣列在軍事領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，擁有巨大的市場(chǎng)潛力和應(yīng)用前景。目前，許多場(chǎng)合需要有大視角的紅外陣列器件的應(yīng)用，例如:手勢(shì)識(shí)別，大視角傳感器可以識(shí)別更大幅度的手勢(shì)動(dòng)作，以獲取多個(gè)人的手勢(shì)或多種手勢(shì)信號(hào);人體識(shí)別，大視角傳感器可以識(shí)別更大范圍的人體運(yùn)動(dòng)，以減小傳感器盲區(qū)。但紅外焦平面陣列中敏感層的敏感元均處二維平面內(nèi)，而目前傳統(tǒng)的線列敏感元?jiǎng)t為一維線性排列，使得陣列上的敏感元所探測(cè)的方向均為同一方向，這使得敏感元僅僅對(duì)正前方一定角度內(nèi)的紅外光敏感，而對(duì)其他方向的紅外光基本無(wú)響應(yīng)，這大大限制了器件的視場(chǎng)范圍，使得探測(cè)器的有效視覺(jué)范圍主要集中在探測(cè)器正前方，對(duì)于探測(cè)器斜側(cè)方向的紅外光基本無(wú)法響應(yīng)，探測(cè)器的探測(cè)效率大大降低。目前為提高探測(cè)器的探測(cè)范圍，常用的做法是增加敏感元個(gè)數(shù)或使用各種光學(xué)透鏡，增加探測(cè)范圍的同時(shí)也大大增加了器件的制造成本及器件的制備工藝難度。因此，提供一種新型大視場(chǎng)陣(線)列紅外探測(cè)器成為本發(fā)明研究的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)的缺點(diǎn)提出一種大視場(chǎng)陣(線)列紅外探測(cè)器，該紅外探測(cè)器基于柔性基板、以復(fù)合膜作為敏感單元，具有性能優(yōu)越、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低廉、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種大視場(chǎng)陣列紅外探測(cè)器，包括:封裝底座、穿過(guò)底座設(shè)置的引腳、安裝在封裝底座上的PCB板、敏感電路、以及封裝冒，其特征在于，所述封裝冒為球形封裝冒，球形封裝冒開(kāi)設(shè)曲面窗口、曲面窗口內(nèi)鑲嵌球面濾光片;所述敏感電路為曲面敏感電路，所述曲面敏感電路呈與曲面窗口對(duì)應(yīng)的曲面狀。
[0008]優(yōu)先的，所述曲面敏感電路由曲面基板，設(shè)置在曲面基板上的導(dǎo)線及紅外敏感層構(gòu)成，所述紅外敏感層由呈陣列排布的若干個(gè)雙元敏感元組成，每個(gè)雙元敏感元由從下往上依次設(shè)置的下電極、復(fù)合材料層和上電極構(gòu)成，下電極與導(dǎo)線連接。
[0009]所述復(fù)合材料層為PZT/PVDF復(fù)合膜，厚度為30?50μπι。
[00?0] 所述曲面基板為柔性基板，材料為PET(poIyester)或PI (polyimide)，厚度為0.5111；[1?5111；[1，所述導(dǎo)線為銅質(zhì)導(dǎo)線，厚度為0.7111；[1?2.8111；[1。
[0011]所述球面濾光片與封裝冒形狀相對(duì)應(yīng)。
[0012]所述PCB板上設(shè)置有連接焊盤、排線插座及讀出電路，其中，連接焊盤與所述引腳連接，所述柔性敏感電路通過(guò)排線插座與讀出電路連接。
[0013]需要特別說(shuō)明的是，本發(fā)明曲面敏感電路的曲面基板材料可以使用柔性材料，也可以使用硬質(zhì)材料通過(guò)機(jī)械加工制備成曲面;并且，曲面窗口及曲面敏感電路可以呈如圖8所示曲面，也可呈與封裝冒對(duì)應(yīng)的球面。
[0014]本發(fā)明的效果在于:
[0015]本發(fā)明提供一種大視場(chǎng)陣列紅外探測(cè)器，該探測(cè)器采用基于PET或PI為材料的柔性材料，采用PET、PI材料制作柔性基板利用其良好的絕熱性能，無(wú)需特別為紅外敏感層制備復(fù)雜的絕熱結(jié)構(gòu)；呈曲面狀的PET、PI良好有良好的支撐性能，亦無(wú)需為敏感層特別制備支撐結(jié)構(gòu);且PET、PI薄膜可以任意彎曲、即可以人為調(diào)節(jié)探測(cè)器的視場(chǎng)，增大或減小視場(chǎng)范圍。
[0016]該探測(cè)器中雙元敏感元復(fù)合材料層采用PZT/PVDF復(fù)合熱釋電材料厚膜，厚膜采用低溫制備工藝，其制作工藝與柔性電路板完全兼容，是目前唯一能夠在制備了讀出電路(ROIC)的FPC柔性電路板實(shí)現(xiàn)集成的熱釋電材料;且由于界面效應(yīng)的存在，可以使復(fù)合厚膜在熱釋電性能提高的前提下保持其介電常數(shù)和損耗較低的優(yōu)點(diǎn)，使得采用復(fù)合厚膜制作的器件具有較高的探測(cè)度優(yōu)值因子Fd和探測(cè)率D%由于該復(fù)合材料層優(yōu)良的電學(xué)性能、全集成的電路連接方式，使得本發(fā)明提供熱釋電單元探測(cè)器具有高探測(cè)率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明通過(guò)球形封裝冒和球面濾光片的設(shè)計(jì)，配合曲面敏感電路，呈陣列排布的若干個(gè)敏感元能夠均勻的朝向不同的方向；使得本發(fā)明陣(線)列紅外探測(cè)器能夠?qū)崿F(xiàn)大視場(chǎng)、且視場(chǎng)能夠調(diào)節(jié)；同時(shí)，球面濾光片有利于封裝外光線進(jìn)入器件封裝內(nèi)部，提高器件靈敏度，提尚探測(cè)器性能。
[0018]綜上所述，本發(fā)明提供大視場(chǎng)陣(線)列紅外探測(cè)器能夠?qū)崿F(xiàn)陣列紅外探測(cè)器的大視場(chǎng)，且探測(cè)器紅外視場(chǎng)可調(diào)節(jié)；同時(shí)，本發(fā)明紅外探測(cè)器性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低、應(yīng)用范圍廣。
【附圖說(shuō)明】<