一种红外探测器的封装结构以及封装方法技术

本发明专利技术公开了一种红外探测器的封装结构以及制作方法，所述封装结构包括：芯片单元；与所述芯片单元相对固定的窗口盖板，所述窗口盖板包括用于对所述芯片单元进行封装保护的凹槽以及与所述凹槽相对设置的偏振片结构。本发明专利技术技术方案将偏振片结构直接集成到红外探测器的封装结构中，无需偏振扫描，能实时获得目标偏振成像；封装结构设计时不再需要外部偏振元器件及机械装置，减小了设计难度，降低了成本，光学元件简单，光路系统简单。所述封装结构可以采用晶圆级封装，更是进一步缩小探测器封装结构的尺寸，提高生产效率降低成本，以实现大批量低成本生产红外探测器。

Encapsulation structure and encapsulation method of infrared detector

The invention discloses a packaging structure and a manufacturing method of an infrared detector. The packaging structure comprises a chip unit, a window cover plate fixed relative to the chip unit, and the window cover plate comprising a groove for packaging and protection of the chip unit and a polarizer structure relative to the groove. . The technical scheme of the invention directly integrates the polarizer structure into the packaging structure of the infrared detector, and can obtain the polarization imaging of the target in real time without polarization scanning; the external polarization components and mechanical devices are no longer needed in the packaging structure design, thus reducing the design difficulty, reducing the cost, simplifying the optical components and simplifying the optical path system. Single. The packaging structure can adopt wafer level packaging, further reduce the size of the detector packaging structure, improve the production efficiency and reduce the cost, so as to realize mass production of infrared detectors at low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种红外探测器的封装结构以及封装方法
本专利技术涉及芯片封装
，更具体的说，涉及一种红外探测器的封装结构以及封装方法。
技术介绍
如今红外探测的精度和灵敏度越来越高，可以探测的目标温差越来越小，但是由于杂乱背景信号的限制，目标发现和有效识别仍需进一步提升。不同物体或同一物体的不同状态会产生不同的偏振状态，形成不同的偏振光谱。传统红外技术测量的是物体的辐射的强度，而偏振测量的是物体辐射在不同偏振方向上的对比度，因此它能够将辐射强度相同而偏振性不同的物体区别开来，可有效提升红外探测器成像灵敏度和辨识度。在现有的偏振探测系统中，偏振元件独立于探测器之外，需要在整机的镜头上增加偏振片，或者进行偏振镜头的设计，这种方法的成本比较高，设计难度也比较大；光学元件复杂，光路系统复杂。另外，通过偏振片与探测器组合采集的偏振图像需要通过图像融合算法进行处理，不仅复杂而且也相对不准确。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术技术方案提供了一种红外探测器的封装结构以及制作方法，所述封装结构的制作成本低、设计难度小、光学元件简单、光路系统简单，成像算法简单且准确。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种红外探测器的封装结构，所述封装结构包括：芯片单元；与所述芯片单元相对固定的窗口盖板，所述窗口盖板包括用于对所述芯片单元进行封装保护的凹槽以及与所述凹槽相对设置的偏振片结构。优选的，在上述封装结构中，所述偏振片结构为金属偏振光栅、或高分子薄膜偏振片、或超材料偏振片。优选的，在上述封装结构中，所述偏振片结构包括多个偏振片单元，每个偏振片单元由不同偏振方向的偏振片子单元阵列组成。优选的，在上述封装结构中，所述偏振片结构为金属偏振光栅，每个偏振片子单元包括多条平行排布的光栅栅条，同一所述偏振片子单元中，相邻两个光栅栅条的间距为10nm-500nm，包括端点值。优选的，在上述封装结构中，所述偏振片单元包括2×2阵列排布的偏振片子单元；同一所述偏振片单元中，四个偏振片子单元的偏振角度包括：0°、135°、90°和45°。优选的，在上述封装结构中，所述芯片单元包括多个阵列排布的感光像元；所述偏振片结构覆盖所有所述感光像元或是部分所述感光像元。优选的，在上述封装结构中，所述偏振片位于所述凹槽底部的外侧或是内侧。优选的，在上述封装结构中，所述窗口盖板朝向所述芯片单元的一侧和/或背离所述芯片单元的一侧还设置有红外增透膜。本专利技术还提供了一种红外探测器的封装方法，用于制作上述任一项所述的封装结构，其特征在于，所述封装方法包括：提供一芯片晶圆，所述芯片晶圆包括多个阵列排布的芯片单元；将所述芯片晶圆与窗口晶圆键合，所述窗口晶圆上具有与所述芯片单元一一对应的窗口盖板，所述窗口盖板包括用于对所述芯片单元进行封装保护的凹槽以及与所述凹槽相对设置的偏振片结构；分割所述键合完成的晶圆，形成多个红外探测器的封装结构，所述封装结构包括一个所述芯片单元以及与所述芯片单元相对固定的窗口盖板。优选的，在上述封装方法中，所述将所述芯片晶圆与窗口晶圆键合包括：提供一用于制备所述窗口晶圆的晶圆衬底；在所述晶圆衬底上形成多个所述凹槽；基于所述偏振片结构的材料，在所述凹槽底部的外侧或是内侧制备所述偏振片结构。通过上述描述可知，本专利技术技术方案提供的红外探测器的封装结构以及制作方法中，所述封装结构包括：芯片单元；与所述芯片单元相对固定的窗口盖板，所述窗口盖板包括用于对所述芯片单元进行封装保护的凹槽以及与所述凹槽相对设置的偏振片结构。本专利技术技术方案将偏振片结构直接集成到红外探测器的封装结构中，无需偏振扫描，能实时获得目标偏振成像；封装结构设计时不再需要外部偏振元器件及机械装置，减小了设计难度，降低了成本，光学元件简单，光路系统简单。所述封装结构可以采用晶圆级封装，更是进一步缩小探测器封装结构的尺寸，提高生产效率降低成本，以实现大批量低成本生产红外探测器。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为WLP封装的原理示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种红外探测器的封装结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种封装方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种键合窗口晶圆方法的流程示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种窗口晶圆的结构示意图；图6为图5中一个窗口盖板的俯视图；图7为图6所示窗口盖板中的局部放大图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。红外偏振成像是在红外热成像的基础上，利用光的偏振特性获取景物(目标与背景)的红外偏振图像的。描述光波偏振态的方法有两种：一种是琼斯矢量表示法，另一种是斯托克斯矢量，琼斯矢量不适用描述光的任意偏振态，斯托克斯表示法是目前最常用的偏振度表示方法，它可以将关于偏振的所有信息很好的表达出来。光的偏振状态可以由四个参数I、Q、U、V完全描述，I代表辐射强度，Q和U描绘了在不同坐标下分解入射辐射获得的线偏振分量，V表示右旋还是左旋圆偏振量占优势。偏振成像系统对目标的探测识别是要集中在三个方面：(1)采用偏振片或其他方法对目标偏振态进行分解、扫描、角度编码；(2)从探测器的光强响应中计算出目标的偏振信息，并将偏振信息可视化；(3)偏振图像处理，提取目标特征。根据所采用探测器及对目标辐射的偏振分解、扫描方式不同，红外偏振成像的技术方案有不相同。按照获取偏振量的不同，可见红外偏振成像的典型技术方案分为获取两个、三个、四个偏振量和凝视的偏振成像技术，每种技术方案又根据偏振片的活动方式等进一步细分。目前，现有的红外偏振成像系统中均需要偏振片与红外探测器组合，甚至需要多个红外探测器以及分束镜等，造成系统体积大，成本高，设计、计算复杂等问题，将偏振片集成到红外探测器中成为未来发展方向，若集成到窗口上需要偏振片与像元对应良好，保证目标辐射红外能经过偏振片被FPA(focalplanearray，焦平面阵列)芯片传感器吸收，引起温度、电阻变化从而进行后续的偏振态计算等。晶圆级封装(WLP)是一种新型封装形式，具有封装结构简单、体积小、成本低、真空寿命长等特点，MEMS(微机电系统)行业封装形式已经开始向晶圆级封装转变。如图1所示，图1为WLP封装的原理示意图，晶圆级封装是将芯片晶圆11与窗口晶圆12在精确对准的基础上进行键合形成一体结构13，窗口晶圆12由数量和位置与FPA晶圆(芯片晶圆11)上芯片单元15完全对应的窗口盖板14组成，键合时要求每一颗芯片单元15与对应窗口盖板14对位准确，形成真空腔体，否则键合失效，真空度和寿命不能保证。键合完成后，通过切割工艺形成多个单粒的红外探测器的封装结构。每个封装结构包括一颗芯片单元15以及与之固定的窗口盖板14。本专利技术是实例所述技术方案中，将偏振片直接集成到晶圆级封装用的窗口晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外探测器的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：芯片单元；与所述芯片单元相对固定的窗口盖板，所述窗口盖板包括用于对所述芯片单元进行封装保护的凹槽以及与所述凹槽相对设置的偏振片结构。

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器的封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：芯片单元；与所述芯片单元相对固定的窗口盖板，所述窗口盖板包括用于对所述芯片单元进行封装保护的凹槽以及与所述凹槽相对设置的偏振片结构。2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述偏振片结构为金属偏振光栅、或高分子薄膜偏振片、或超材料偏振片。3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述偏振片结构包括多个偏振片单元，每个偏振片单元由不同偏振方向的偏振片子单元阵列组成。4.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述偏振片结构为金属偏振光栅，每个偏振片子单元包括多条平行排布的光栅栅条，同一所述偏振片子单元中，相邻两个光栅栅条的间距为10nm-500nm，包括端点值。5.根据权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述偏振片单元包括2×2阵列排布的偏振片子单元；同一所述偏振片单元中，四个偏振片子单元的偏振角度包括：0°、135°、90°和45°。6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述芯片单元包括多个阵列排布的感光像元；所述偏振片结构覆盖所有所述感...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏臣，刘敏，陈文祥，孙俊杰，
申请(专利权)人：烟台艾睿光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37