一种红外面阵探测器结构建模及结构优化方法技术

本发明专利技术涉及一种红外面阵探测器结构建模及结构优化方法，首先根据红外面阵探测器的结构特点，将红外面阵探测器结构模型分割为两个部分，光敏元阵列区域和外围区域，分别设定光敏元阵列区域和外围区域的材料热膨胀系数及分析模型，基于等效原理，利用小面阵等效大面阵对大面阵红外探测器进行热应力分析及结构优化，预期降低探测器的碎裂几率，提高成品率。本发明专利技术适用于红外面阵探测器结构可靠性设计，具有建模准确和结构参数优化快速的双重功能，解决了大面阵红外探测器结构建模与优化时存在的数据存储占用空间大、求解速度慢等缺点，为分析大面阵红外探测器中的热应力提供了一条新途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于光电子

技术介绍
红外焦平面探测器具有灵敏度高、环境适应性好、抗干扰能力强、重量轻、功耗低等优点，被广泛应用于航空航天红外遥感、国防、气象、环境、医学和科学仪器等领域。如图I所示，红外焦平面探测器通常借助倒装焊技术把光敏元芯片I和硅读出电路4 通过铟柱阵列2互联混成，铟柱不仅提供光敏元芯片与硅读出电路输入端的电学连通，同时还起到机械支撑作用。之后在光敏元芯片和硅读出电路的间隙中填入底充胶3材料以提高探测器的焊点可靠性。混成后的探测器经光敏元芯片背减薄以提高量子效率。通常面阵探测器是这样布局的，在探测器中心部分是光敏元阵列区域，光敏元阵列区域四周有N电极和2-5行/列光敏元排布，这里称之为外围区域。为抑制背景噪声、提高信噪比，高灵敏度的红外焦平面探测器通常工作于液氮温度。在快速降温过程中，由于相邻材料热膨胀系数的差异，将在探测器中产生热应力/应变，引起铟柱焊点断裂、相邻材料之间产生分层开裂或者光敏元芯片碎裂，导致器件失效。尤其在大面阵红外探测器中，热失配产生的热应力/应变使器件碎裂的问题尤为明显。研究红外焦平面探测器可靠性的手段主要有基于有限元的结构模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种红外面阵探测器结构建模方法，其特征在于该方法的具体步骤如下 O .沿面阵探测器N电极的内边缘将红外面阵探测器分割为两个部分，分别为光敏元阵列区域和外围区域； 2).根据红外面阵探测器的阵列规模ガX#，选取ー个较小的红外面阵探测器阵列规摸 X 来等效阵列规模为if Xガ的红外面阵探测器进行结构热应力分析，等效前后红外面阵探测器外围区域中的光敏元行/列数保持不变，这里 =，其中n=l，2，3…8 ； 3).对分割后的红外面阵探测器结构中材料的热膨胀系数进行设置，将分割后的 红外面阵探测器结构中光敏元阵列区域中材料的热膨胀系数沿光敏元阵列排布方向增大到办倍，将分割后的红外面阵探测器结构外围区域中材料的热膨胀系数沿外围区域中光敏元行/列数较大的方向増大到為倍，沿外围区域中光敏元行/列数较小的方向保持不变。2.根据权利要求I所述的红外面阵探测器结构建模方法，其特征在于所述的步骤2)中对红外面阵探测器进行结构等效是基于相邻材料间热膨胀失配位移公式得到，Jァ=Z (ひ7- aj Jハ其中」ァ为热膨胀失配位移，Z为面阵探測器中铟柱焊点距对称中心轴的距离，L和~分别为面阵探测器中相邻材料的热膨胀系数，为降温范围。3.根据权利要求I所述的红外面阵探测器结构建模方法，其特征在于所述的步骤3)中设定红外面阵探测器的材料的热膨胀系数时，要对分割后的两部分，分别设定其材料热膨胀系数。4.ー种红外面阵探测器结构优化方法，其特征在于该方法的具体步骤如下 O ·沿面阵探测器N电极的内边缘将红外面阵探测器分割为两个部分，分别为光敏元阵列区域和外围区域； 2).根据红外面阵探测器的阵列规模ガX#，选取ー个较小的红外面阵探测器阵列规摸 X 来等效阵列规模为if Xガ的红外面阵探测器进行结构热应力分析，等效前后红外面阵探测器外围区域中的光敏元行/列数保持不变，这里 =，其中η=1，2，3…8 ； 3).对分割后的红外面阵探测器结构中材料的热膨胀系数进行设置，将分割后的 红外面阵探测器结构中光敏元阵列区域中材料的热膨胀系数沿光敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立文，孟庆端，张晓玲，余倩，吴景艳，李鹏飞，普杰信，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：