一種組合式的深低溫工作的探測器封裝結構制造技術

本實用新型專利技術公開了一種組合式的深低溫工作的探測器封裝結構，該結構不僅能夠在室溫下使用，在深低溫下也能實現探測器的密封封裝。封裝結構包括管殼底、導熱膜、陶瓷電極板、密封環、管帽座、管帽及連接螺桿。各零部件通過連接螺桿連接，連接處通過軟金屬或環氧膠實現密封，因此可以方便的實現封裝結構的組合與分離，同時可以實現氣密密封。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利公開了一種光電探測器的封裝結構，特別是一種用于深低溫工況下能保持密封的封裝結構。
技術介紹
有些探測器需要在深低溫下工作，如采用碲鎘汞材料制備的長波紅外探測器。這類探測器通常具有特殊的用途，生產成本高，難以進行大批量模式的生產，在生產和使用過程中有時需要將安裝在封裝結構內的探測器進行替換。深低溫工作還帶來了另外一個問題，就是探測器的封裝結構，特別是當探測器的引出線較多時。目前常見的封裝結構有絕緣子燒結金屬針腳的金屬結構、陶瓷結構、塑封結構、金屬-陶瓷混合結構等。深低溫下塑封結構極容易被凍裂而失效，因此無法使用；由 于熱失配問題的存在，金屬-陶瓷混合結構在深低溫下常常發生陶瓷微裂紋的出現而導致封裝失效；同樣是熱失配問題，金屬結構的絕緣子也會出現裂紋，而引起封裝結構的漏氣失效。在實際應用中，為解決以上問題采取了各種新工藝和新技術，如低溫陶瓷、金屬-瓷環結構等。這些方法的共同特點是成品率低、成本高、工藝復雜。本專利提出了一種新的封裝結構，該結構可以很好的在深低溫下工作，可以方便拆卸以更換探測器或零部件。
技術實現思路
本專利的目的是提供一種靈活組合與拆卸的封裝結構，該結構不僅可以在室溫下工作，還可以在深低溫下正常工作。有效解決了以下幾個問題第一紅外探測器密封封裝后無法拆卸，或者即使可以拆卸但是一種破壞性的拆解的問題。第二該結構的電極板是采用陶瓷加工制備的，可以實現高密度的引線。第三陶瓷和金屬之間采用可動連接，不會在連接處產生比較大的應力，因此可以承受室溫到60K深低溫的溫度變化。本專利的組合式深低溫工作的探測器封裝結構如圖I所示。它主要包括管殼底I、導熱膜2、陶瓷電極板3、密封環4、管帽座5、管帽6和螺桿7。所述的管殼底I采用低膨脹系數的合金金屬柯伐，其安裝面102上有4個圓周均布、對稱的沉孔101，導熱面103經磨平和拋光處理；所述的導熱膜2為熱導率高的銅、銀或銦軟金屬箔片，其上有4個圓周均布、對稱的通孔201 ；所述的陶瓷電極板3的內電極301與外電極302通過多層布線工藝連接在一起，電極焊接面305上有一用于提高結構的整體密封性的環形槽303，陶瓷電極板3上還有4個圓周均布、對稱的通孔304 ；所述的密封環4采用銦金屬材料，在密封環上制作有4個圓周均布、對稱的通孔401 ；所述的管帽座5采用低膨脹系數的合金金屬柯伐，靠近陶瓷電極板4的面503上有4個圓周均布、對稱的螺紋孔501。所述的探測器封裝結構為在管殼底I上依次為導熱膜2、陶瓷電極3、密封環4和管帽座5，螺桿7通過管殼底I的沉孔101、導熱膜2的通孔201、陶瓷電極板3的通孔304、密封環4的通孔401和管帽座5的螺紋孔501的孔將這些零件固定在一起；控制施加在螺桿7上的力矩，使導熱膜2和密封環4受力擠壓變形；使導熱膜2填充導熱面103和面306之間的空隙，減小管殼底I和陶瓷電極板3的熱阻；使密封環4填充環形槽303和面503間的空隙，減小陶瓷電極板3和管帽座5的熱阻；使陶瓷電極板3與管帽座5的相鄰面305和503達到密封的效果。最后管帽座5上密封連接管帽6形成一完整的封裝結構。封裝完成后，當某一零部件出現問題需要更換或需要檢查分析時，松下螺桿7，就可以輕松的將管殼底I、導熱膜2、陶瓷電極板3、密封環4和管帽座5分離。需要再次組裝時，只需要更換密封環4，然后按照上述步驟就可以完成。本專利的優點在于采用本專利的方案制作的封裝結構，其結構的密封性可以達到國軍標548B-2005的漏率要求，結構在80K的深低溫下無異常，經過室溫到80K的溫度沖擊后也無異常。附圖說明圖I是封裝結構的整體示意圖。圖2是管殼底的結構示意圖。圖3是導熱膜的結構示意圖。圖4是陶瓷電極板的結構示意圖。圖5是密封環的結構示意圖。圖6是管帽座的結構示意圖。具體實施方式以下結合附圖對本專利的具體實施方式進行詳細說明。I.各零部件的制作與準備a)管殼底I選用低膨脹系數的合金金屬，如柯伐，上面加工4個圓周均布、對稱的沉孔101。加工完成后其厚度為2. Omm 8. Omm,沉孔101的通孔直徑2. Omm 2. 5mm、深度大于I. Omm,擴大的孔直徑3. 2mm 5. 0mm、深度大于I. 2mm。導熱面103的粗糙度優于0. 8 u m0b)導熱膜2選用熱導率較高的軟金屬，如銅箔、銀箔、銦箔等，金屬箔的厚度0. 05mm 0. 50mm。4個圓周均布、對稱的通孔201的直徑2. Omm 2. 5mm。使用前導熱膜的表面要去除氧化膜，使表面光潔、平整。c)陶瓷電極板3采用薄膜或厚膜工藝制作多層布線，根據芯片結構和封裝結構的使用要求確定內電極301與外電極302的連接關系。環形槽303的寬度0. 5mm 5. Omm,自環形槽303向內、夕卜各0. 5mm范圍內不得有裸露的電極線。通孔304的直徑2. 5mm 3. Omm,且比環形槽303的寬度至少小I. 5mm。環形槽的深度0. Imm 0. 3mmd)密封環4用銦箔制作，厚度0. 2mm 0. 5mm,且厚度比環形槽的深度至少厚0. 1_。通孔401的直徑2. Omm 2. 5_。e)管帽座5選用低膨脹系數的合金金屬，如柯伐。在面503上加工4個圓周均布、對稱的Ml. 6 M2. O的螺紋孔501.面502可根據管帽6的結構確定。f)螺桿7選用Ml. 6 M2. 0的螺桿2.裝配及密封工藝首先將管帽座5放置在一個平面上，螺紋孔501朝上，接下來以螺紋孔501和各零部件的通孔401、304、201及101為對準標記，依次安放密封環4、陶瓷電極板3、導熱膜2和管殼底I。最后用螺桿7穿過各個通孔與螺紋孔501連接。按照對角線慢慢旋緊4個螺桿7，設定旋緊力矩不小于3cN.ni。這樣就完成了外殼的結構。設置合適的力矩值可以實現外 殼的內腔密封度。管帽座5與管帽6的密封工藝可以是平行縫焊、激光焊、釬焊等常見工藝。反向操作上述步驟就可以分離各個零件。權利要求1. 一種組合式的深低溫工作的探測器封裝結構，它包括管殼底(I)、導熱膜(2)、陶瓷電極板(3)、密封環(4)、管帽座(5)、管帽(6)和螺桿(7)，其特征在于 所述的管殼底(I)采用低膨脹系數的合金金屬柯伐，其安裝面(102)上有4個圓周均布、對稱的沉孔(101)，導熱面(103)經磨平和拋光處理； 所述的導熱膜(2)為熱導率高的銅、銀或銦軟金屬箔片，其上有4個圓周均布、對稱的通孔(201)； 所述的陶瓷電極板(3)的內電極(301)與外電極(302)通過多層布線工藝連接在一起，電極焊接面(305)上有一用于提高結構的整體密封性的環形槽(303)，陶瓷電極板(3)上還有4個圓周均布、對稱的通孔(304)； 所述的密封環(4)采用銦金屬材料，在密封環上制作有4個圓周均布、對稱的通孔(401)； 所述的管帽座(5)采用低膨脹系數的合金金屬柯伐，靠近陶瓷電極板(4)的面(503)上有4個圓周均布、對稱的螺紋孔(501)； 所述的探測器封裝結構為在管殼底(I)上依次為導熱膜(2)、陶瓷電極板(3)、密封環(4)和管帽座(5)，螺桿(7)通過管殼底⑴的沉孔(101)、導熱膜⑵的通孔(201)、陶瓷電極板⑶的通孔(304)、密封環⑷的通孔(401)和管帽座(5)的螺紋孔(5本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種組合式的深低溫工作的探測器封裝結構，它包括管殼底(1)、導熱膜(2)、陶瓷電極板(3)、密封環(4)、管帽座(5)、管帽(6)和螺桿(7)，其特征在于：所述的管殼底(1)采用低膨脹系數的合金金屬柯伐，其安裝面(102)上有4個圓周均布、對稱的沉孔(101)，導熱面(103)經磨平和拋光處理；所述的導熱膜(2)為熱導率高的銅、銀或銦軟金屬箔片，其上有4個圓周均布、對稱的通孔(201)；所述的陶瓷電極板(3)的內電極(301)與外電極(302)通過多層布線工藝連接在一起，電極焊接面(305)上有一用于提高結構的整體密封性的環形槽(303)，陶瓷電極板(3)上還有4個圓周均布、對稱的通孔(304)；所述的密封環(4)采用銦金屬材料，在密封環上制作有4個圓周均布、對稱的通孔(401)；所述的管帽座(5)采用低膨脹系數的合金金屬柯伐，靠近陶瓷電極板(4)的面(503)上有4個圓周均布、對稱的螺紋孔(501)；所述的探測器封裝結構為：在管殼底(1)上依次為導熱膜(2)、陶瓷電極板(3)、密封環(4)和管帽座(5)，螺桿(7)通過管殼底(1)的沉孔(101)、導熱膜(2)的通孔(201)、陶瓷電極板(3)的通孔(304)、密封環(4)的通孔(401)和管帽座(5)的螺紋孔(501)的孔將這些零件固定在一起；控制施加在螺桿(7)上的力矩，使導熱膜(2)和密封環(4)受力擠壓變形，使導熱膜(2)填充導熱面(103)和面(306)之間的空隙，減小管殼底(1)和陶瓷電極板(3)的熱阻，使密封環(4)填充環形槽(303)和面(503)間的空隙，減小陶瓷電極板(3)和管帽座(5)的熱阻，使陶瓷電極板(3)與 管帽座(5)的相鄰面(305)和(503)達到密封的效果；最后管帽座(5)上密封連接管帽(6)形成一完整的封裝結構。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉大福，楊力怡，徐勤飛，洪斯敏，
申請(專利權)人：中國科學院上海技術物理研究所，
類型：實用新型
國別省市：