[发明专利]一种缩短红外焦平面探测器启动时间的冷屏的制备方法

说明书

本发明公开了一种缩短红外焦平面探测器启动时间的冷屏的制备方法，该冷屏将传统的镍钴合金替代为铜，并实现了波纹管铜冷屏的电铸成型，大幅提升了冷屏本身的热导率，同时避免了胶粘的使用，从而大大减小了冷屏传导热阻，缩短了杜瓦的制冷启动时间。本发明提供了一种易于实现波纹管铜冷屏的制备工艺，通过在芯模尖角处倒圆角和应用双脉冲进行电铸，降低了铜冷屏电铸的难度，增加了电铸铜冷屏的晶粒致密度，提升了铜冷屏强度和可靠性。

技术领域

本发明涉及光电探测器真空封装技术领域，具体涉及一种缩短红外焦平面探测器启动时间的冷屏的制备方法。

背景技术

随着红外探测器尤其是制冷型红外探测器在军事领域的应用发展，对红外探测器的快速启动、高分辨能力等指标提出了越来越高的要求。红外探测器的快速启动能力直接影响着武器系统的快速启动和响应，因而在导弹制导等方面具有至关重要的地位。制冷型红外探测器组件主要由杜瓦组件和制冷器构成，红外探测器启动时间的主要影响因素有制冷器制冷量、杜瓦热负载、冷头热质量和热阻等。

冷屏是红外探测器杜瓦组件的核心部件之一，它位于杜瓦瓶与焦平面探测器之间，其作用为有效屏蔽红外杂散辐射，一方面降低热辐射效应，降低杜瓦热负载，从而降低制冷启动时间，另一方面降低背景噪声，从而提高焦平面探测器的信噪比。常规冷屏结构如图1所示，在传统制作方案中，先将镍钴合金电铸得到冷屏壳体，然后在壳体上胶粘挡光板，或采取专利CN105486411A公布的一体式冷屏成型方法，即利用芯模与消光翅片的拼接，从而将挡光板和冷屏主体一次电铸成型。

由于电铸技术的成熟发展，传统方案可以实现薄壁冷屏件的精密制作，能够满足杜瓦需求的轻质、高强度要求。然而，传统方案中的镍钴合金材料本身热导率较低，这会导致冷屏上的热阻较大，且挡光板所用的粘胶也会进一步增加冷屏热阻，不利于红外探测器的快速制冷。同时，为了满足红外探测器的杂散光抑制能力，对传统冷屏挡光环的粘接精度也提出了要求。此外，传统方案中不论是分体式制备还是一体式制备方法，其电铸难度较大，对于设备、模具的要求较高。

发明内容

为了解决传统冷屏的热阻大、工艺复杂等问题，减小红外探测器杜瓦的制冷启动时间，本发明提供一种缩短红外焦平面探测器启动时间的冷屏的制备方法。

本发明的技术方案为：

一种缩短红外焦平面探测器启动时间的冷屏的制备方法，该冷屏采用热导率远大于镍钴合金的铜材，用于显著降低冷屏的传导热阻，从而缩短杜瓦组件的制冷启动时间；该冷屏采用波纹管代替传统的挡光环结构，一是免除了粘胶带来的传导热阻，可以进一步减小杜瓦的制冷启动时间；二是相比于传统冷屏与挡光环分别电铸再进行胶粘的方式，波纹管一体式电铸方法降低了冷屏加工难度，更有效地保证了电铸冷屏的精度和一致性，提高了冷屏的可实现性，从而更有效地抑制杂散辐射，提高冷屏效率。该冷屏的制备方法包括：

一、先设计满足铜冷屏尺寸要求的铝制芯模，在确保冷屏满足光学要求的条件下，将芯模锐角处的尖角改为圆倒角；

二、铝芯模的前处理，具体步骤如下：

1)芯模去油清洗；

2)芯模喷砂；

3)芯模活化。

三、波纹管铜冷屏的电铸制备，具体步骤如下：

首先将前处理完毕的冷屏芯模连接在双脉冲电源的阴极上使其作为电铸阴极，而电铸阳极为含磷铜板。电铸采取双脉冲工作模式。在电铸过程中，烧杯中采用电磁力搅拌电铸溶液，阴极移动方式为手动旋转；在电铸台设备中将采用循环泵使电铸溶液流动，阴极移动方式是齿轮带动旋转。

四、铜冷屏的后处理，具体步骤如下：

1)脱模；

2)超声清洗；

3)出光；