[发明专利]热电堆红外探测器及采用该探测器的360°环视阵列探测装置

说明书

本发明涉及一种热电堆红外传感器阵列设计技术，具体为一种热电堆红外探测器及采用该探测器的360º环视阵列探测装置。本发明将8个基于CMOS工艺的MEMS热电堆红外传感器粘贴于封装底座上，通过键合工艺将各个热电堆引线焊盘和封装底座管脚键合引线，键合完好的结构置于光电探台中心，8个热电堆分别对应光电探台8个锥孔的中心，热电堆感光面沿光学通路向外。光电探台上的锥孔分别装有镀有增透膜的红外光学透镜，该结构能够远距离感知周围运动目标，待目标进入感知视场，目标辐射出的红外信号透过红外光学透镜进入光电探台，通过锥形光学通路，聚焦于热电堆红外传感器感光面，最终实现360º全视角目标的感知。

技术领域

本发明涉及一种热电堆红外传感器阵列设计技术，具体为一种热电堆红外探测器及采用该探测器的360º环视阵列探测装置。

背景技术

红外传感器是红外探测的关键部分，在军用和民用领域都发挥着重要作用。红外测温，红外检测，红外成像等均是红外传感器重要的运用。热电堆红外探测器是应用较为广泛的一种红外传感器，其利用赛贝壳效应，由两种不同材料分别构成冷端和热端，形成闭合回路，在温度差异下会产生电压差。现有的热电堆红外传感器主要采用mems工艺制作，封装类型主要为To封装，包括单窗口，双窗口等，由于体积小，成本低，安装灵活等优势，发展较快，应用较广。

目前热电堆传感器主要采用的To封装，将切割好的芯片采用胶粘方式粘于底座上，双窗口封装即是将两个传感器芯片封装在同一底座上。但是受尺寸限制，无法实现较多窗口封装，同一封装传感器只能单方向测试，探测的视场角度有限，因此热电堆传感器阵列的设计也受影响。现在热电堆红外传感器阵列设计主要采用多个单独封装的红外传感器组成传感器阵列，尺寸较大，如果加装光学透镜，尺寸还会增大多倍，这给传感器阵列的应用范围也带来了较大限制。同时在利用多传感器协同进行大范围探测目标，区域态势感知方面研究较少；因此本发明的提出在红外感知领域是很好的补充。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有热电堆红外传感器阵列主要是To封装，只能单向感知的不足，提出一种360º环视阵列探测装置设计，实现360º全视角的红外感知。

本发明的第二目的在于提供一种基于IC集成工艺和MEMS技术柔性带的红外光学探测单元，该探测单元类似“三明治”结构，可分为六层，由下至上依次是PI柔性衬底，电路层，第一绝缘层PI，作为感光区的敏感单元，第二绝缘层PI以及作为感光面的红外透镜阵列层；该结构的侧面为引线键合焊盘。

本发明的第三目的在于提供一种360º环视热电堆阵列封装底座结构，封装底座包括用于粘附热电堆红外探测器的中间立柱、固定在中间立柱下端的封装底盘以及位于封装底盘上的n根管脚，n≥9且n为奇数；中间立柱位于封装底盘的中心位置，封装底盘的中心以及中间立柱中心开有竖直通孔；中间立柱周圈等间距均匀粘附n-1个热电堆红外探测器；热电堆红外探测器通过PI柔性衬底粘附于中间立柱上，红外透镜阵列层朝外；其中一根管脚穿过封装底盘和中间立柱的中心通孔，该管脚上端和中间立柱顶端平齐，其余n-1根管脚自下而上贯穿封装底盘的边缘且均匀分布；穿过中间立柱的一个管脚分别和n-1个热电堆红外探测器的地通过键合工艺连接，其余n-1根管脚分别通过键合线和n-1个热电堆红外探测器一端连接在一起。

本发明的第四目的在于提供一种包含光学通路的特殊封装结构，作为热电堆红外传感器阵列的外部封装，即光电探台。所述光电探台包括下端起支撑作用的小圆柱和上端大圆柱；所述小圆柱内部为空心结构且由下方伸入大圆柱中心，小圆柱位于大圆柱内部的侧壁周圈等间距开有n-1个顶部小孔，大圆周圈由外向内开有n-1个轴线呈水平的锥形孔，所述锥形孔的底端大孔朝外，n-1个顶部小孔与锥形孔的顶端小孔相连通；所述封装底座套装在小圆柱内部且每个锥形孔的顶部小孔分别对准一个热电堆红外探测器，每个锥形孔的底端大孔处均安装有红外光学透镜；每个光学透镜的焦点位于与其对应的热电堆红外探测器的感光面上。