r>[0022]其中，pl，P2，p3是焊接場效應(yīng)管的焊盤、p4是插入管座引腳的通孔、L5是制作敏感元的位置、L6是連接熱釋電紅外敏感元下電極與場效應(yīng)管柵極的銅線，此銅線的作用是極化時連接下電極，極化完成后將其切割。
[0023]圖5是全集成探測器(未裝外殼)俯視示意圖。
[0024]圖6是雙元敏感元加工工藝流程示意圖。
[0025]圖7是本發(fā)明實施例中制備得全集成熱補(bǔ)償型紅外單元探測器的熱釋電系數(shù)測圖。
[0026]圖8是本發(fā)明實施例中制備得全集成熱補(bǔ)償型紅外單元探測器的電壓響應(yīng)圖。
[0027]圖9是本發(fā)明實施例中制備得全集成熱補(bǔ)償型紅外單元探測器在不同斬波頻率下的探測率曲線圖。
【具體實施方式】
[0028]下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0029]本實施例中基于FPC柔性襯底的熱補(bǔ)償型熱釋電紅外單元探測器，其結(jié)構(gòu)如圖2所不，包括:器件外殼1、設(shè)置在外殼上的窗口 2、鑲嵌在窗口上的紅外濾光片3、器件底座4、穿過底座設(shè)置的引腳以及連接引腳的焊盤5、設(shè)置在底座上的單層FPC柔性電路板7，該電路板上表面集成有封裝好的場效應(yīng)管和雙元敏感元，所述雙元敏感元中每一個敏感元由從下往上依次設(shè)置在電路板上的下電極6、復(fù)合材料層8和上電極構(gòu)成9，且雙元敏感元上電極相連接；所述雙元敏感元中其中一個敏感元還包括設(shè)置在上電極上的紅外吸收層、構(gòu)成熱釋電紅外敏感元，其下電極與所述場效應(yīng)管的柵極相連接；另一個則成為熱釋電補(bǔ)償敏感元，其下電極作為探測器的接地端。
[0030]上述熱補(bǔ)償型熱釋電紅外單元探測器具體設(shè)計制備過程如下:
[0031]1、設(shè)計及制備FPC柔性電路板，F(xiàn)PC柔性電路板包括聚酰亞胺(PI)層和銅焊盤(40 μ m)；
[0032]2、采用磁控濺射于FPC電路板上制作敏感元下電極，下電極尺寸3*8mm2，厚度為200-300nm ;如圖 6 中 A 圖；
[0033]3、采用紫外激光刻蝕的方法將制作好的下電極劃成雙元結(jié)構(gòu)，隔離槽寬度30 μ m ;如圖6中B圖；
[0034]4、將配制好的PZT/PVDF復(fù)合熱釋電材料懸浮液流延于下電極上至厚度為20-30 μm ;如圖6中C圖；
[0035]5、采用磁控濺射的方法在PZT/PVDF復(fù)合熱釋電材料厚膜上制作上電極，上電極尺寸3*6mm2，厚度200_300nm ;如圖6中D圖；
[0036]6、將復(fù)合材料薄膜極化，使其具有熱釋電性，所加電壓比例為I μπι-20ν ；
[0037]7、采用濕法刻蝕的方法將焊盤與通孔位置露出來，刻蝕溶劑DMA ;
[0038]8、采用激光刻蝕，將探測單元圖形化，敏感元與周圍媒介熱隔離，隔離槽寬度30 μm，隔離槽間距100 μm，隔離槽條數(shù)為11條；如圖6中E圖；
[0039]本發(fā)明中所使用的紅外敏感源的加工采用激光刻蝕的方法，通過設(shè)定激光束參數(shù)，如激光束面積、功率密度和刻蝕速度，就可以將一定深度和寬度的材料刻蝕掉，實現(xiàn)對熱敏感單元、和絕熱層的圖形化。經(jīng)熱敏感薄膜和電極圖形化后，熱敏感單元周圍的絕大部分材料被刻蝕掉，阻礙了橫向熱傳導(dǎo)，減少了熱損失；經(jīng)絕熱層刻蝕圖形后，未被刻蝕的絕熱材料用作支撐熱敏感單元，其余的被刻蝕掉，阻礙了橫向熱傳導(dǎo)，減少了熱損失。經(jīng)過上述的激光刻蝕圖形化過程制成的非制冷紅外傳感器，具有獨特的熱絕緣結(jié)構(gòu)，它綜合了微橋結(jié)構(gòu)和熱絕緣薄膜層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，具有熱絕緣性能高、熱容小、機(jī)械性能優(yōu)的特點。
[0040]9、采用光刻的方法制備感光油墨紅外吸收層，吸收層厚度10 μ m，形成熱釋電紅外敏感元；如圖6中F圖；
[0041]10、將場效應(yīng)管固定到FPC柔性電路板上，依次將場效應(yīng)管的引腳焊接到電路板的焊盤上，為保證焊盤與底座絕緣，在底座表面貼一層絕緣膠帶；
[0042]11、將所述FPC柔性電路板通過通孔連接到底座的引腳上；
[0043]12、采用自動點膠機(jī)的方式將焊盤與敏感元實現(xiàn)電氣連接；
[0044]13、采用儲能封裝機(jī)將帶有濾光片的外殼與上述底座封裝，即制備得探測器。
[0045]上述過程中，電路連接方式如電路原理圖圖1所示。
[0046]本實施例制備得熱補(bǔ)償型熱釋電紅外單元探測器經(jīng)測試:
[0047]圖7為熱補(bǔ)償型熱釋電紅外單元探測器的熱釋電系數(shù)測圖；如圖所示熱釋電系數(shù)大致為5.1E-9，且波形穩(wěn)定，故器件熱釋電性能良好且穩(wěn)定。
[0048]圖8為熱補(bǔ)償型熱釋電紅外單元探測器的電壓響應(yīng)圖；在斬波頻率為5.3Hz時，器件輸出信號放大1000倍后的峰峰值為1.68v，器件性能良好。
[0049]圖9為熱補(bǔ)償型熱釋電紅外單元探測器在不同斬波頻率下的探測率曲線圖；如圖所示當(dāng)頻率大約小于105Hz時，器件探測率隨斬波頻率增加，當(dāng)頻率大于105Hz時，探測率隨斬波頻率增加而減小。
[0050]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行修改或?qū)Σ糠旨夹g(shù)特征進(jìn)行等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種基于FPC柔性襯底的熱補(bǔ)償型熱釋電紅外單元探測器，包括:器件外殼、設(shè)置在外殼上的窗口、鑲嵌在窗口上的紅外濾光片、器件底座、穿過底座設(shè)置的引腳以及連接引腳的焊盤、設(shè)置在底座上的電路板；其特征在于，所述電路板為FPC柔性電路板，該電路板上集成有場效應(yīng)管和雙元敏感元，所述雙元敏感元中每一個敏感元是由從下往上依次設(shè)置在電路板上的下電極、復(fù)合材料層和上電極構(gòu)成的，且雙元敏感元上電極相連接；所述雙元敏感元中其中一個敏感元還包括設(shè)置在上電極上的紅外吸收層、構(gòu)成熱釋電紅外敏感元，其下電極與所述場效應(yīng)管的柵極相連接；另一個則成為熱釋電補(bǔ)償敏感元，其下電極作為探測器的接地端。2.按權(quán)利要求1所述基于FPC柔性襯底的熱補(bǔ)償型熱釋電紅外單元探測器，其特征在于，所述復(fù)合材料層為PZT/PVDF復(fù)合熱釋電材料厚膜，厚度為15?20 μ m。3.按權(quán)利要求1所述基于FPC柔性襯底的熱補(bǔ)償型熱釋電紅外單元探測器，其特征在于，所述FPC柔性電路板材料為聚酰亞胺薄膜。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電子材料與元器件技術(shù)領(lǐng)域，提供一種基于FPC柔性襯底的全集成熱補(bǔ)償型熱釋電紅外探測器，包括：器件外殼、器件底座、設(shè)置在底座上的電路板；所述電路板為FPC柔性電路板，該電路板上表面集成有場效應(yīng)管和雙元敏感元，所述雙元敏感元中每一個敏感元由從下往上依次設(shè)置在電路板上的下電極、復(fù)合材料層和上電極構(gòu)成，且雙元敏感元上電極相連接；所述雙元敏感元中其中一個敏感元還包括設(shè)置在上電極上的紅外吸收層、構(gòu)成熱釋電紅外敏感元，其下電極與所述場效應(yīng)管的柵極相連接；另一個則成為熱釋電補(bǔ)償敏感元，其下電極作為探測器的接地端。該熱補(bǔ)償型熱釋電紅外單元探測器具有性能優(yōu)越、制作簡單、生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高的優(yōu)點。
【IPC分類】H01L31/02, H01L31/0203, H01L31/024, H01L31/09
【公開號】CN105006499
【申請?zhí)枴緾N201510381720
【發(fā)明人】吳傳貴, 吳勤勤, 羅文博, 帥垚, 李攀, 孫翔宇, 潘忻強(qiáng), 白曉圓, 張萬里
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月30日