本发明专利技术的快速制冷大面阵红外探测器封装结构包括：红外探测芯片、装载基板、上冷板、下冷板、连接管、气液分离器、压缩机、膨胀阀、微通道、螺钉、冷却器、杜瓦冷箱、支架、滤光片和出入管，下冷板固定在杜瓦冷箱内，上冷板密封焊接在下冷板上端；装载基板安装在上冷板上，若干块红外探测芯片安装在装载基板上；支架安装在装载基板上，滤光片安装在支架上，并设置于若干块红外探测芯片上方，滤光片上方的杜瓦冷箱上开有光窗，红外光经窗口进入滤光片过滤后，在红外探测芯片上被吸收和转化。在下冷板上通过刻蚀出或机加工出微通道，上冷板通过焊接固定在下冷板上，并通过螺钉紧固，微通道通过出入管和连接管依次与气液分离器、压缩机、冷却器和膨胀阀组成环形回路。器和膨胀阀组成环形回路。器和膨胀阀组成环形回路。
【技术实现步骤摘要】
快速制冷大面积红外探测器封装结构
[0001]本专利技术涉及焦平面红外探测器领域，特别涉及快速制冷大面阵红外探测器封装领域。
技术介绍
[0002]红外遥感仪器的两个重要性能指标为视场和分辨率。红外遥感仪器的两个重要性能指标为视场和分辨率。视场扩大可以增加仪器的观测范围，分辨率提高可以改善仪器的成像质量。在红外成像系统中，光学系统的焦距和探测器的规模尺寸决定了系统的视场，光学系统的焦距和像元尺寸大小决定了系统的分辨效率。在探测器靶面一定的情况下，为了提高成像系统的作用距离和分辨率等总体指标，需要采用长焦距光学系统，导致系统视场减小，因此在红外探测器规模和像元尺寸一定的情况下，红外系统视场和分辨率存在相互制约的关系。
[0003]另外，为了降低噪声，红外探测器通常需要在深低温下工作，超大规模面阵红外焦平面探测器的制冷问题成为行业难点。由于机械制冷具有结构紧凑、体积小、重量轻、制冷量大、制冷时间短、制冷温度可控范围大等优点，目前一般制冷型红外探测器应用中大多采用机械制冷方式。
[0004]在研制高分辨大视场光学系统中，为了克服视场和分辨率存在的矛盾，解决的途径之一为采用高分辨率、超大规模面阵红外焦平面探测器或多芯片拼接技术。这样的超大规模面阵意味着更高的热负载和热质量。有资料显示，制冷机的成本已接近探测器本身的制造成本。同时，超大面阵对制冷机性能要求也越来越高，当前某些超大规模阵列的制冷时间高达数十分钟甚至数小时，特别对弹载、机载等需求快速制冷的应用造成限制。
[0005]当前超大面阵红外探测器也多采用机械制冷机对红外探测器芯片进行制冷，采用杜瓦封装形成红外焦平面杜瓦组件。然而超大规模阵列芯片由于热负载和热质量等增加，对制冷机的性能要求极高，一般制冷机制冷启动时间难以满足对探测器的快速制冷需求。
技术实现思路
[0006]本申请的专利技术目的在于提供一种快速制冷大面阵红外探测器的封装结构和方法，实现红外探测器的快速制冷，部分解决当前超大规模红外探测器制冷时间过长的问题。特别适用于大面阵探测器的中测，或某些对制冷启动时间要求较高的场景。
[0007]为了完成本申请的专利技术目的，本申请采用以下技术方案：
[0008]本专利技术的一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，它包括：红外探测芯片、装载基板、上冷板、下冷板、连接管、气液分离器、压缩机、膨胀阀、微通道、螺钉、冷却器、杜瓦冷箱、支架、滤光片和出入管，杜瓦冷箱内装有红外探测芯片、装载基板、上冷板、下冷板、支架和滤光片，下冷板固定在杜瓦冷箱内，上冷板密封焊接在下冷板上端；装载基板安装在上冷板上，若干块红外探测芯片安装在装载基板上；或者若干块红外探测芯片和装载基板同时安装在上冷板上；支架安装在在装载基板上，滤光片安装在支架上，并设置于若干块红外探
测芯片上方，在滤光片上方的杜瓦冷箱上开有一窗口，所述窗口经钎焊有红外窗片，红外光经窗口进入滤光片过滤后到达红外探测器芯片被吸收和转化，其中：在所述下冷板上通过刻蚀出或机加工出通入制冷剂的微通道，上冷板焊接固定在下冷板上，并通过螺钉紧固，微通道通过出入管和连接管依次与气液分离器、压缩机、冷却器和膨胀阀组成环形回路，制冷剂在上述环形回路中进行循环，将红外探测芯片冷却至所需温度。
[0009]本专利技术的一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，其中：所述微通道在下冷板上以蛇形管的方式排列。
[0010]本专利技术的一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，其中：所述微通道在下冷板上以套装矩形管的方式排列。
[0011]本专利技术的一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，其中：它还包括：过渡层，它包括在杜瓦冷箱内，在上冷板上端设置有过渡层，红外探测芯片和装载基板安装在过渡层上，或者装载基板安装在过渡层上。
[0012]本专利技术的一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，其中：所述过渡层采用高导热材料，该材料为铜金刚石、氮化铝或碳化硅，其热膨胀系数沿着过渡层的厚度连续变化。
[0013]本专利技术的一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，其中：所述过渡层的厚度为0.5
‑
10mm。
[0014]本专利技术的一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，其中：所述出入管为低热导率材料，它为石英玻璃管。
[0015]本专利技术的一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，其中：所述微通道与出入管之间为气密性连接。
[0016]本专利技术的一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，其中：所述上冷板和下冷板采用相同的材料，它们为4J36、钼或钛合金。
[0017]本专利技术的一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，其中：所述上冷板4和下冷板5的厚度分别为0.5
‑
10mm。
[0018]本专利技术一种快速制冷大面阵红外探测器封装结构，提供了一种快速制冷大面阵红外探测器的封装结构和方法，可以实现红外探测器的快速制冷，部分解决当前超大规模红外探测器制冷时间过长的问题。特别适用于大面阵探测器的中测，或某些对制冷启动时间要求较高的场景。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种快速制冷大面阵红外探测器封装结构；
[0020]图2为本专利技术另一种快速制冷大面阵红外探测器封装结构；
[0021]图3为一种微通道在下冷板上的布置；
[0022]图4为另一种微通道在下冷板上的布置。
[0023]在图1至图4中，标号1为红外探测芯片；标号2为装载基板；标号3为过渡层；标号4为上冷板；标号5为下冷板；标号6为连接管；标号7为气液分离器；标号8为压缩机；标号9为膨胀阀；标号10为微通道；标号11为螺钉；标号12为冷却器；标号13为杜瓦冷箱；标号14为窗口；标号15为支架；标号16为滤光片；标号17为出入管。
具体实施方式
[0024]如图1所示，本专利技术的快速制冷大面积红外探测器封装结构包括：红外探测芯片1、装载基板2、过渡层3、上冷板4、下冷板5、连接管6、气液分离器7、压缩机8、膨胀阀9、微通道10、螺钉11、冷却器12、杜瓦冷箱13、支架15、滤光片16和出入管17，杜瓦冷箱13内装有红外探测芯片1、装载基板2、过渡层3、上冷板4、下冷板5、支架15和滤光片16，下冷板5粘接在杜瓦冷箱13内，上冷板4密封焊接在下冷板5上端；在上冷板4上端设置有过渡层3，装载基板2安装在过渡层3上，若干块红外探测芯片1安装在装载基板2上；支架15被支撑在装载基板2上，滤光片16放置在支架15上，并设置于若干块红外探测芯片1上方，在滤光片16上方的杜瓦冷箱13上开有一窗口14，窗口14上经钎焊有红外窗片，红外光经窗口14进入滤光片16过滤后到达红外探测芯片1被吸收和转化，在下冷板5上通过刻蚀出或机加工出通入制冷剂的微通道10，上冷板4通过螺钉11和密封焊接固定在下冷板5上，微通道10通过出入管17和连接管6依次与气液分离器7、压缩机8、冷却器12和膨胀阀9组成环形回路，制冷剂在上述环形回路中进行循环，将红外探测芯片1冷却至所需温度。
[0025]如图2所示，本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种快速制冷大面积红外探测器封装结构，它包括：红外探测芯片(1)、装载基板(2)、上冷板(4)、下冷板(5)、连接管(6)、气液分离器(7)、压缩机(8)、膨胀阀(9)、微通道(10)、螺钉(11)、冷却器(12)、杜瓦冷箱(13)、支架(15)、滤光片(16)和出入管(17)，杜瓦冷箱(13)内设置有红外探测芯片(1)、装载基板(2)、上冷板(4)、下冷板(5)、支架(15)和滤光片(16)，下冷板(5)固定在杜瓦冷箱(13)内，上冷板(4)密封焊接在下冷板(5)上端；装载基板(2)安装在上冷板(4)上，若干块红外探测芯片(1)安装在装载基板(2)上；或者若干块红外探测芯片(1)和装载基板(2)同时安装在上冷板(4)上；支架(15)安装在装载基板(2)上，滤光片(16)安装在支架(15)上，并设置于若干块红外探测芯片(1)上方，在滤光片(16)上方的杜瓦冷箱(13)上开有一窗口(14)，所述窗口(14)上经钎焊有红外窗片，红外光经窗口(14)进入滤光片(16)过滤后到达红外探测芯片被吸收和转化，其特征在于：在所述下冷板(5)上通过刻蚀出或机加工出微通道(10)，上冷板(4)焊接固定在下冷板(5)上，并通过螺钉(11)紧固,微通道(10)通过出入管(17)和连接管(6)依次与气液分离器(7)、压缩机(8)、冷却器(12)和膨胀阀(9)组成环形回路，制冷剂在上述环形回路中进行循环，将红外探测芯片(1)冷却至所需温度。2.如权利要求1所述的快速制冷大面积红外探测器封装结构，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：王青，黄一彬，程增赐，浦恩祥，孙鸿生，任海，魏超群，陈军，
申请(专利权)人：昆明物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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