冷光学用大口径2 k×2 k红外探测器组件封装技术

作     者：朱海勇 曾智江 孙闻 赵振力 范广宇 季鹏 张启 庄馥隆 李雪 Zhu Haiyong;Zeng Zhijiang;Sun Wen;Zhao Zhenli;Fan Guangyu;Ji Peng;Zhang Qi;Zhuang Fulong;Li Xue

作者机构：中国科学院上海技术物理研究所传感技术联合国家重点实验室上海200083 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2024年第53卷第5期

页      面：73-82页

核心收录：

学科分类：11[军事学] 080701[工学-工程热物理] 080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 070207[理学-光学] 0806[工学-冶金工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFB3904803) 中国科学院上海技术物理研究所创新专项(CX-452) 

主　　题：红外探测器 2 k×2 k 铂铱丝 杜瓦组件 

摘      要：大面阵和长线列红外探测器已成为下一代红外探测器的发展方向之一,针对于大面阵探测器低温封装的难点,提出了一种大面阵探测器组件封装结构。对组件低形变窗口支撑结构、低噪声冷平台结构以及低漏热兼高可靠性的引线键合工艺等方面进行了研究,以中波红外2 k×2 k探测器组件为研究对象,通过200 K窗口低温光学设计和低形变窗口帽支撑方式实现组件低背景杂散光抑制设计和窗口形变控制。采用SiC基板实现探测器工作温度波动控制和噪声抑制,5 min内探测器温度波动小于0.1 K,噪声等效温差(NETD)小于20 mK。为了降低引线漏热和增强引线可靠性,采用铂铱丝键合工艺,引线漏热相较于金丝和硅铝丝下降至1/10,制冷机功率由72 W降至39 W。引线随组件通过随机和正弦力学试验考核。解决了大面阵探测器封装中杂散光、大口径窗口形变、探测器噪声、引线漏热和强度等一系列问题,该组件已成功运用于某项目2 k×2 k探测器封装中。