一种红外探测器用金属化窗口片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种红外探测器用金属化窗口片及其制备方法，所述金属化窗口片包括基底，设置于所述基底正面的光学膜、吸气剂膜以及金属膜；设置于所述基底侧面的金属膜；以及设置于所述基底背面的光学膜；所述吸气剂膜环绕于所述光学膜的四周；所述金属膜环绕于所述吸气剂膜的四周；相邻两种不同种类的膜之间设置有过渡区；所述金属化窗口片通过优化三种膜层的结构，设计每种膜层的镀制材料、镀制顺序以及镀制厚度，有效提升了红外探测器用窗口片的使用寿命，并获得了更高的光学性能，并同时提升了产品良率，具有较好的工业化应用前景。具有较好的工业化应用前景。具有较好的工业化应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种红外探测器用金属化窗口片及其制备方法


[0001]本专利技术属于红外探测器生产
，具体涉及一种红外探测器用金属化窗口片及其制备方法。

技术介绍

[0002]近20年来，随着非制冷红外探测器技术的快速发展，相关产品的技术水平和质量水平大幅提高，非制冷红外探测器在安防监控、电力监测、医疗测温等民用领域获得广泛应用。在此背景下，非制冷红外探测器的成本和可靠性显得越来越重要。而封装技术的水平是影响非制冷红外探测器的成本和可靠性的重要因素。目前，封装成本已经占非制冷红外探测器研制总费用的50％以上，而决定封装成本的主要因素是采用的封装技术及所采用的关键材料。其中金属封装技术是目前探测器领域比较广泛的一种封装技术，其采用了金属管壳、半导体恒温器(Thermoelectric Cooler，TEC)、柱状吸气剂，该封装方式可适应较极端的环境，并可与其他设备匹配，但缺点是成本占比过大，占整个非制冷产品生产的总成本的60％以上，且生产周期较长。金属封装的主要工艺步骤为：TEC焊接、吸气剂焊接(和之前的工艺同时进行)、贴片、打线、锗窗焊接、排气、吸气剂激活和排气嘴封口。其中排气工艺需耗时3～7天，导致金属封装的整个流程时间过长，且每批生产的产品数量有限，产品良率不稳定，无法实现大批量生产。
[0003]另一方面，作为上述探测器封装过程中的关键部件
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长波红外金属化窗口片的性能直接影响着最终探测器的好坏。该类产品主要具有两类特性：第一类特性为光谱特性。按照使用要求，该产品在8～12μm及13～14μm光谱范围内具有较高的透过率，一般情况下8～12μm范围内产品的平均透过率能够达到93％左右；由于基底材料以及光学薄膜膜系材料的吸收等问题，产品在13～14μm范围内的平均透过率要求在88％以上；此外，为了降低探测器的噪声影响，需要对产品提出更高的截止要求。第二类特性为金属膜层耐高温性能。按照封装工艺的需求，焊接时产品需经历250℃以上的高温，因此在膜系设计时需考虑膜层的附着力、耐高温等方面。
[0004]综上所述，随着民用红外市场需求的不断发展，红外焦平面探测器的需求越来越大，对探测器的封装要求也越来越高，如何提供一款成本性能优越、价格低廉的长波红外金属化窗口片成为当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种红外探测器用金属化窗口片及其制备方法，所述金属化窗口片通过优化三种膜层的结构，有效提升了红外探测器用窗口片的使用寿命，获得了更高的光学性能，并同时提升了产品良率，具有较好的工业化应用前景。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种红外探测器用金属化窗口片，所述金属化窗口片包
括基底，设置于所述基底正面的光学膜、吸气剂膜以及金属膜；设置于所述基底侧面的金属膜；以及设置于所述基底背面的光学膜；
[0008]所述吸气剂膜环绕于所述光学膜的四周；所述金属膜环绕于所述吸气剂膜的四周；相邻两种不同种类的膜之间设置有过渡区。
[0009]本专利技术中，基底侧面的金属膜以及基底背面的光学膜是完全覆盖的。
[0010]本专利技术所述金属化窗口片通过层层环绕的结构，使每种膜的结构较为均匀的覆盖于基底之上，有利于各方面性能的提升；在红外金属化窗片的光学膜层和金属膜层之间增加吸气剂膜层，在探测器封装过程中可快速完成真空度的获得及保持；同时该设计可实现红外探测器长达10年以上的使用寿命，相较于传统无吸气剂膜层的红外探测器寿命可以延长2倍以上。
[0011]过渡区是指不镀制任何膜层。
[0012]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，由靠近所述基底到远离所述基底的方向上，所述光学膜依次包括ZnS膜、Ge膜、ZnS膜、Ge膜、ZnS膜、Yb2F3膜、ZnS膜、Yb2F3膜、ZnS膜、Yb2F3膜以及ZnS膜。
[0014]本专利技术中，光学膜的镀制层数与顺序对光学性能的提升具有极为重要的影响。而光学性能是影响红外探测器最终性能的关键指标，传统红外金属化窗口片的光谱指标为：在8～12μm范围内，产品平均透过率不小于96％；而通过本专利技术光学膜层的设计可使光谱指标在8～12μm范围内，产品平均透过率≥97.5％，同时在1～7μm范围内，产品平均透过率≤30％。本专利技术在提高长波红外有效谱段的整体透过率外，还增加了其他谱段(1～7μm)内的截止要求，该技术要求可有效提高红外光电探测器的响应，进而提高红外探测器的性能。
[0015]以下作为本专利技术优选的技术方案，由靠近所述基底到远离所述基底的方向上，所述光学膜依次包括ZnS膜65～75nm，例如65nm、67nm、69nm、71nm、73m或75nm等；Ge膜405～415nm，例如405nm、407nm、409nm、411nm、413m或415nm等；ZnS膜380～390nm，例如380nm、382nm、384nm、386nm、388m或390nm等；Ge膜182～192nm，例如182nm、184nm、186nm、188nm、190m或192nm等；ZnS膜96～106nm，例如96nm、98nm、100nm、102nm、104m或106nm等；Yb2F3膜232～242nm，例如232nm、234nm236nm、238nm、240m或242nm等；ZnS膜187～197nm，例如187nm、189nm、191nm、193nm、195m或197nm等；Yb2F3膜424～434nm，例如424nm、426nm、428nm、430nm、432m或434nm等；ZnS膜75～85nm，例如75nm、77nm、79nm、81nm、83m或85nm等；Yb2F3膜470～480nm，例如470nm、472nm、474nm、476nm、478m或480nm等；ZnS膜95～105nm，例如95nm、97nm、99nm、101nm、103m或105nm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内的其他为列举的数值同样使用。
[0016]本专利技术中，每一层光学膜的厚度对光学性能的提升同样具有极为重要的影响。过薄或过厚均会导致光学性能的下降。
[0017]以下作为本专利技术优选的技术方案，由靠近所述基底到远离所述基底的方向上，所述金属膜依次包括Cr膜、Ni膜以及Au膜。
[0018]以下作为本专利技术优选的技术方案，所述Cr膜的厚度为30～50nm，例如30nm、35nm、40nm、45nm或50nm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内的其他为列举的数值同样
使用。
[0019]本专利技术中，Cr膜过薄会导致铬层与基底的应力匹配失衡，造成最终金属膜层在使用过程中出现膜层脱落现象；Cr膜过厚会导致铬层的应力偏大，在膜层放置一段时间后，出现皲裂现象，无法满足使用要求。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外探测器用金属化窗口片，其特征在于，所述金属化窗口片包括基底，设置于所述基底正面的光学膜、吸气剂膜以及金属膜；设置于所述基底侧面的金属膜；以及设置于所述基底背面的光学膜；所述吸气剂膜环绕于所述光学膜的四周；所述金属膜环绕于所述吸气剂膜的四周；相邻两种不同种类的膜之间设置有过渡区。2.根据权利要求1所述的金属化窗口片，其特征在于，由靠近所述基底到远离所述基底的方向上，所述光学膜依次包括ZnS膜、Ge膜、ZnS膜、Ge膜、ZnS膜、Yb2F3膜、ZnS膜、Yb2F3膜、ZnS膜、Yb2F3膜以及ZnS膜。3.根据权利要求2所述的金属化窗口片，其特征在于，由靠近所述基底到远离所述基底的方向上，所述光学膜依次包括ZnS膜65～75nm、Ge膜405～415nm、ZnS膜380～390nm、Ge膜182～192nm、ZnS膜96～106nm、Yb2F3膜232～242nm、ZnS膜187～197nm、Yb2F3膜424～434nm、ZnS膜75～85nm、Yb2F3膜470～480nm、ZnS膜95～105nm。4.根据权利要求1
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3任一项所述的金属化窗口片，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王济洲，陆春，王小军，许斌，周玲，陈昱翰，王多书，王际充，
申请(专利权)人：无锡泓瑞航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：