[发明专利]用于抑制制冷工质对红外探测器噪声影响的集成封装结构

说明书

本发明公开了一种用于抑制制冷工质对红外探测器噪声影响的集成封装结构，适用于集成曲柄连杆制冷机的红外探测器封装场合。本发明的用于抑制制冷工质对小信号探测的红外探测器噪声影响的集成封装结构由变直径扩热块和两根金属丝组成。两根金属丝在制冷机气缸冷端面上，两平行分布，变直径扩热流块隔着两金属丝胶结在冷指气缸的上表面上。本发明解决传统封装结构的制冷工质对小信号探测器部分位置光敏元噪声影响的问题。本发明的结构简单，操作方便，成本低廉。本发明也适用探测小信号的双色探测器封装。

技术领域

本发明涉及红外探测器的低温封装技术，具体指一种用于抑制制冷工质对小信号探测的红外探测器噪声影响的集成封装结构，它适用于曲柄连杆制冷机与小信号探测的红外探测器集成式低温封装场合，也适用于其它高压工装低温制冷机与小信号探测的探测器集成低温封装的场合。

背景技术

红外探测器杜瓦组件在航天航空红外领域有着广泛的应用。随着波长向长波扩展和探测灵敏度的提高，红外探测器必须在深低温下才能工作。由于机械制冷具有结构紧凑、体积小、重量轻、制冷时间短、制冷温度可调范围大等优点，目前该类探测器件在应用中多采用机械制冷方式。斯特林制冷机是常选的机械制冷方式之一。由于旋转电机和曲柄连杆结构的斯特林制冷机相对于自由活塞结构的斯特林制冷机具有结构紧凑、效率高、且技术成熟、价格低，得到广泛的应用。

因旋转电机和曲柄连杆结构的斯特林制冷机能提供的冷量一般较小，在制冷型红外探测器的封装时，大多将红外探测器直接安装在微型杜瓦的内管底面，杜瓦内管与斯特林制冷机配接，制冷机提供的制冷量直接冷却杜瓦内管的底面。传统的集成封装结构为将红外焦平面探测器胶结在陶瓷电极基板或宝石电极基板，然后再将它们胶结在杜瓦内管的冷平台上。采用此封装结构红外探测器件组件，在探测小信号目标时，会在探测器上出现与杜瓦内管直径大小有关的范围内光敏元噪声偏大的现象。此影响红外探测器组件的性能，进一步制约红外探测器制冷组件的工程应用。必须要探索一种新方法来解决这一问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于抑制制冷工质对小信号探测的红外探测器噪声影响的集成封装结构，它适用于曲柄连杆制冷机与小信号探测的红外探测器集成式封装场合，也适用于其它高压工装低温制冷机与小信号探测的探测器集成封装的场合。本发明也适用探测小信号的双色探测器封装。本发明解决传统封装结构的制冷工质对小信号探测器部分位置光敏元噪声影响的问题。

本发明的目的是这样实现的：集成式红外探测器杜瓦组件由悬臂式外壳1、引线环2、带有光学窗口的窗口帽3、冷指气缸4、带有红外焦平面探测器氧化铝电极基板5、冷屏6及抑制制冷工质对红外探测器噪声影响的集成封装结构组成，如图1所示。悬臂式外壳1上端面焊接引线环2，引线环2上焊接带有光学窗口的窗口帽3。悬臂式外壳1的下端面焊接冷指气缸4，冷指气缸4的上端面上低温胶结组装抑制制冷工质对红外探测器噪声影响的集成封装结构后放置带有红外焦平面探测器的氧化铝电极基板5，带有红外焦平面探测器氧化铝电极基板5的外圆周上胶结冷屏6。

所述的抑制制冷工质对红外探测器噪声影响的集成封装结构如附图2所示，由变直径扩热块7和两根金属丝8组成。

两根金属丝8选用金属钨或金材料，圆形直径为0.2～0.5mm。两金属丝在冷指气缸2的上端面以圆中心对称成平行布置见附图3，两金属丝之间的距离L为冷指气缸2的上端面直径的1/3-1/2。两金属丝的长度不得超过图示的圆直径D。D的取值为变直径扩热流快7与冷指气缸4结合面的直径。

变直径扩热流块7选用氮化铝或蓝宝石。变直径扩热流块7与带有红外焦平面探测器氧化铝电极基板5结合面的直径为焦平面探测器读出电路长宽方向的最大尺寸大1mm以上。变直径扩热流块7与带有红外焦平面探测器氧化铝电极基板5结合面的厚度选用0.6mm-1mm。变直径扩热流块7与冷指气缸4结合面的直径为冷指汽缸4薄壁内筒的直径小0.1mm-0.4mm。变直径扩热流块7与冷指气缸4结合面的厚度选用1mm-2mm。为防止应力集中和加工的可行性两直径过渡区采用圆倒角。