[发明专利]一种大视场阵列红外探测器

说明书

技术领域

本发明属于电子材料与元器件技术领域，涉及基于柔性基板的以复合膜为敏感单元的大 视场阵(线)列红外探测器。

背景技术

红外线阵列探测器是一类常见的传感器，其有着广泛的用途；例如夜视，制导，人体识 别等。适用于集成制造的阵列探测器的主要有三类：测辐射热计、热释电探测器及热电探测 器；其中测辐射热计和热释电探测器是目前研究者们关注的焦点，而以复合材料为基础的复 合膜阵(线)列，有着响应速度快，探测率高，无需制冷，柔韧性能极佳，制备工艺简单等 诸多优点。在红外探测技术中基板、敏感材料、绝缘结构、读出电路是核心，其特征决定了 其所配套的仪器设备的性能和应用领域。

传统的集成非制冷红外探测阵列，需要特别为敏感层制备复杂的支撑结构及绝热结构， 例如常用的结构有微桥结构、热绝缘薄膜层结构和衬底背掏空结构。在这些结构中，微桥结 构虽然热绝缘性能好，但技术难度高、工艺复杂、成本高；衬底背掏空结构指将热敏感单元 直接制作在衬底上，将热敏感单元背后的部分衬底掏空，减小衬底的热容，提高热敏感单元 的温度响应；热绝缘薄膜层结构指在热敏感单元和衬底之间制备一层热导率很低的薄膜材料， 减少热敏感单元向衬底的热传导，常用的薄膜材料有多孔二氧化硅(SiO₂)、聚酰亚胺(PI)等。 在这三种结构中，热敏感单元都需要进行图形化工艺处理，使其与平面内的环境热隔离，减 小横向热损失，以降低像元间的热串扰。

目前，非制冷红外探测阵列多以焦平面为主，而线列器件则以一维线性排列为主。红外 焦平面阵列处于红外光学系统的焦平面上，其是一种整个视场内景物的每一个像元与一个敏 感元相对应的多元平面阵列红外探测器件。目前，红外探测阵列在军事领域得到了广泛应用， 拥有巨大的市场潜力和应用前景。目前，许多场合需要有大视角的红外阵列器件的应用，例 如：手势识别，大视角传感器可以识别更大幅度的手势动作，以获取多个人的手势或多种手 势信号；人体识别，大视角传感器可以识别更大范围的人体运动，以减小传感器盲区。但红 外焦平面阵列中敏感层的敏感元均处二维平面内，而目前传统的线列敏感元则为一维线性排 列，使得阵列上的敏感元所探测的方向均为同一方向，这使得敏感元仅仅对正前方一定角度 内的红外光敏感，而对其他方向的红外光基本无响应，这大大限制了器件的视场范围，使得 探测器的有效视觉范围主要集中在探测器正前方，对于探测器斜侧方向的红外光基本无法响 应，探测器的探测效率大大降低。目前为提高探测器的探测范围，常用的做法是增加敏感元 个数或使用各种光学透镜，增加探测范围的同时也大大增加了器件的制造成本及器件的制备 工艺难度。因此，提供一种新型大视场阵(线)列红外探测器成为本发明研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的技术的缺点提出一种大视场阵(线)列红外探测器，该红 外探测器基于柔性基板、以复合膜作为敏感单元，具有性能优越、工艺简单、生产成本低廉、 生产效率高的优点。

本发明所采用的技术方案为：

一种大视场阵列红外探测器，包括：封装底座、穿过底座设置的引脚、安装在封装底座 上的PCB板、敏感电路、以及封装冒，其特征在于，所述封装冒为球形封装冒，球形封装冒 开设曲面窗口、曲面窗口内镶嵌球面滤光片；所述敏感电路为曲面敏感电路，所述曲面敏感 电路呈与曲面窗口对应的曲面状。

优先的，所述曲面敏感电路由曲面基板，设置在曲面基板上的导线及红外敏感层构成， 所述红外敏感层由呈阵列排布的若干个双元敏感元组成，每个双元敏感元由从下往上依次设 置的下电极、复合材料层和上电极构成，下电极与导线连接。

所述复合材料层为PZT/PVDF复合膜，厚度为30～50μm。

所述曲面基板为柔性基板，材料为PET(polyester)或PI(polyimide)，厚度为0.5mil～5mil， 所述导线为铜质导线，厚度为0.7mil～2.8mil。

所述球面滤光片与封装冒形状相对应。

所述PCB板上设置有连接焊盘、排线插座及读出电路，其中，连接焊盘与所述引脚连接， 所述柔性敏感电路通过排线插座与读出电路连接。

需要特别说明的是，本发明曲面敏感电路的曲面基板材料可以使用柔性材料，也可以使 用硬质材料通过机械加工制备成曲面；并且，曲面窗口及曲面敏感电路可以呈如图8所示曲 面，也可呈与封装冒对应的球面。

本发明的效果在于：