[发明专利]一种用于红外探测器大面阵拼接的三维柔性基板结构

说明书

本发明公开了一种用于红外探测器大面阵拼接的三维柔性基板结构，它由探测器模块、拼接基板、界面导热材料、独立柔性冷链、紧固螺钉、异形冷头组成。异形冷头为外界冷源输入点，探测器模块为发热源。采用独立柔性冷链连接拼接基板和异形冷头，形成三维柔性基板结构，消除拼接基板在各个方向上的安装及冷缩应力。同时每个探测器模块下方对应一个独立柔性冷链，探测器模块产生的热量直接纵向导入异形冷头，保证探测器高温度均匀性。本发明的优点在于：1、异形冷头与独立柔性冷链通过界面导热材料进行低界面热阻安装，能简便的获得复杂三维柔性结构。2、调整异形冷头形状，可在各种探测器排列方式及规模的大面阵拼接红外探测器中应用。

技术领域

本发明属于红外探测器低温封装领域，具体为用于红外探测器大面阵拼接的三维柔性基板结构。所述的结构适用于四个及以上的面阵探测器模块拼接而成的红外探测器。

背景技术

航天遥感用红外探测器正由单元、线列器件向面阵、大面阵拼接探测器发展。大面阵拼接红外探测器低温封装，是红外探测器低温封装研究的新方向。由于探测波段可调，碲镉汞外探测器探测器应用十分广泛，能与其晶格匹配的砷化镓及碲锌镉衬底应用也十分成熟，砷化镓及碲锌镉衬底的线膨胀系数与柯伐材料相近，因此红外探测器封装领域普遍采用柯伐材料制作砷化镓基探测器基板。

柯伐材料虽具有高强度和良好的加工性能，但导热性能差，使得需要在低温工作的红外探测器，尤其是大面阵拼接红外探测器探测器的温度均匀性难以保证，因此基板的冷链耦合传热结构需要合理的设计。中国专利CN104596647B一种用于红外焦平面杜瓦的局部弹性冷链，有一段冷链被设计成“S”形，并切割成薄片，形成局部柔性；以及中国专利CN104748859A超长线列探测器与单点冷源的热耦合结构及实现方法，采用“树状”低温柔性冷链实现超长线列结构的热耦合，每个支路被分割为多片薄片。两种结构都是由线切割整块无氧铜或者纯铝获得，具有二维柔性，均适用于超长线列探测器拼接基板的安装及低温应力释放，但是红外探测器大面阵拼接基板结构需要三维柔性，需要一种新方法来解决这一问题。

发明内容

本发明提供一种用于红外探测器大面阵拼接的三维柔性基板结构，以解决大面阵拼接探测器温度均匀性、安装及低温应力的问题。

本发明的用于红外探测器大面阵拼接的三维柔性基板结构如图1所示，该结构包含探测器模块1、拼接基板2、界面导热材料3、独立柔性冷链4、紧固螺钉5、异形冷头6。异形冷头6为外界冷源输入点，探测器模块1为发热源。

大面阵拼接的红外探测器由四个及以上的面阵探测器模块拼接而成，拼接后形成规模为4K×4K及以上的大面阵红外探测器。探测器模块1使用低温用胶水贴装在拼接基板2上，拼接基板2为膨胀系数与探测器衬底相近的材料。独立柔性冷链4采用S形柔性设计，除螺接位置外，被线切割成4-6片的薄片结构。独立柔性冷链4用来连接拼接基板2和异形冷头6，每个探测器模块1对应一条独立柔性冷链4。独立柔性冷链4采用紧固螺钉5分别与拼接基板2和异形冷头6连接，连接接触面之间均垫有界面导热材料3。探测器模块1的热量通过独立柔性冷链4导入作为外界冷源输入点的异形冷头6，区别于长线列探测器的二维柔性拼接结构，独立柔性冷链4安装在异形冷头6上形成复杂的三维柔性结构，消除拼接基板1在各个方向上的安装应力及冷缩应力。

本发明的优点在于：

1、异形冷头与独立柔性冷链采用低界面热阻安装后，能简便的获得复杂三维柔性结构。

2、调整异形冷头形状，可在各种红外探测器排列方式及规模的大面阵拼接红外探测器中应用。

3、螺钉安装与线切割获得独立柔性冷链的方式结构稳固，能够满足遥感红外探测器的环境适应性要求。

附图说明

图1为用于红外探测器大面阵拼接的三维柔性基板结构图；

1-探测器模块

2-拼接基板