一种红外焦平面探测器及制造方法技术

本发明专利技术公开一种红外焦平面探测器，包括红外焦平面阵列和微透镜阵列，其中，红外焦平面阵列包括红外探测器芯片，微透镜阵列的阵列面与红外探测器芯片相连。本发明专利技术在红外焦平面阵列上集成微透镜阵列，从而提升红外焦平面探测器的光能利用率，进而提升红外焦平面探测器灵敏度。与此同时，本发明专利技术还提供一种红外焦平面探测器制造方法，首先，加工出结构模具，结构模具具有与微透镜阵列形状相匹配的凹面，然后对玻璃坯料进行模压成型得到微透镜阵列，在微透镜阵列的底部设置衬底，然后将微透镜阵列的阵列面粘在红外探测器芯片上，去除衬底后得到红外焦平面探测器。外焦平面探测器。外焦平面探测器。

【技术实现步骤摘要】
一种红外焦平面探测器及制造方法


[0001]本专利技术涉及红外探测器及其周边配套设施
，特别是涉及一种红外焦平面探测器及制造方法。

技术介绍

[0002]探测器的红外焦平面本身由众多的像元组成，像元将接收到的光信号通过光电效应转换为电信号。为了将这些电信号发送出去，需要在像元之间设置转移门和移位寄存器，像元便无法将红外焦平面阵列的表面积占满，中间会有面积占比大约为1/3的间隙。而像元的红外光能利用率只有30％～60％，有效接收面积的降低直接导致红外焦平面阵列光敏性的降低。
[0003]红外微透镜阵列是指微米尺度的红外透镜组成的阵列组合，其聚能效应可对红外光波的物理特性进行调控和利用。红外微透镜阵列制造是利用一定工艺方法在红外材料表面获得特征尺寸在微米级的透镜阵列单元。目前微透镜阵列的加工技术主要有热回流技术、微滴喷射技术、注塑成形技术，三种方法都主要针对树脂材料的微透镜阵列，且在单元形状、一致性和尺寸范围上都存在一定的限制。以热回流技术为例，其技术原理如图1所示，通过对光刻胶进行曝光显影，形成圆柱阵列结构，然后将阵列结构加热至光刻胶玻璃态转变温度，使阵列柱状结构在其表面张力的作用下形成微透镜阵列，最后再将其与红外焦平面探测器集成。但现有技术制造的红外微透镜阵列存在一定问题，导致不适合集成于红外探测器或集成后效果差。
[0004]首先，现有技术对与制造的红外微透镜阵列可控性差。利用材料张力制造出的红外微透镜阵列难以控制其透镜曲率和孔径大小，形状精度差且无法制造矩形孔径的微透镜阵列。同时，由于液滴自发成形，制造出的微透镜阵列一致性差，精度难以保证。受尺寸效应影响，现有技术可制造的透镜单元尺寸范围有限，透镜尺寸大，无法用于红外焦平面探测器的集成。其次，现有技术均采用树脂材料，该种材料红外透过率低，透过范围窄，化学稳定性及理化性能也较低。此外，传统的红外探测器集成方法是将微透镜阵列结构向上进行集成，如图2所示。基于光的折射原理，集成后的红外光线经过透镜上表面后，应汇聚到像元，即红外微透镜阵列厚度应与微透镜阵列焦距一致，这就要求制造出的红外微透镜阵列厚度减薄至小于百微米，增加工序，且某些材料无法达到这样的厚度。
[0005]因此，现有技术中，现有技术中的微透镜阵列精度不佳，以致影响探测器灵敏度的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种红外焦平面探测器及制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高微透镜阵列加工制造精度，同时提高红外焦平面探测器的灵敏度。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种红外焦平面探测器，包括：
[0008]红外焦平面阵列，所述红外焦平面阵列包括红外探测器芯片；
[0009]微透镜阵列，所述微透镜阵列的阵列面与所述红外探测器芯片相连。
[0010]优选地，所述微透镜阵列与所述红外探测器芯片粘接相连。
[0011]优选地，所述微透镜阵列利用光学胶与所述红外探测器芯片粘接相连。
[0012]本专利技术还提供红外焦平面探测器制造方法，包括如下步骤：
[0013]步骤一、加工出具有凹面的结构模具，所述凹面与微透镜阵列的阵列面形状相匹配；
[0014]步骤二、将所述结构模具置于玻璃坯料的底部，所述凹面朝向所述玻璃坯料，加热所述结构模具和所述玻璃坯料，对所述结构模具施加压力，对所述玻璃坯料进行模压成型，得到所述微透镜阵列；
[0015]步骤三、在所述微透镜阵列的底部连接衬底，所述衬底位于远离所述微透镜阵列的阵列面的一侧；
[0016]步骤四、将所述微透镜阵列的阵列面与红外探测器芯片粘接；
[0017]步骤五、去除所述衬底，得到所述红外焦平面探测器。
[0018]优选地，步骤一中，所述凹面为球面或非球面球冠。
[0019]优选地，步骤一中，采用机械加工方式加工出所述凹面。
[0020]优选地，步骤二中，所述玻璃坯料为硫系玻璃材质制成。
[0021]优选地，步骤三中，采用粘接方式在所述微透镜阵列的底部固定所述衬底。
[0022]优选地，步骤四中，在所述红外探测器芯片上涂覆光学胶，利用所述光学胶粘接所述微透镜阵列。
[0023]优选地，步骤四中，在所述红外探测器芯片上旋涂所述光学胶。
[0024]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术的红外焦平面探测器，包括红外焦平面阵列和微透镜阵列，其中，红外焦平面阵列包括红外探测器芯片，微透镜阵列的阵列面与红外探测器芯片相连。本专利技术在红外焦平面阵列上集成微透镜阵列，从而提升红外焦平面探测器的光能利用率，进而提升红外焦平面探测器灵敏度。
[0025]与此同时，本专利技术还提供一种红外焦平面探测器制造方法，首先，加工出结构模具，结构模具具有与微透镜阵列形状相匹配的凹面，然后对玻璃坯料进行模压成型得到微透镜阵列，大大提高了加工出的微透镜阵列的精度和一致性。在利用结构模具制得微透镜阵列后，在微透镜阵列的底部设置衬底，然后将微透镜阵列和衬底与红外焦平面阵列相连，利用衬底粘接微透镜阵列，操作便捷，将微透镜阵列的阵列面粘在红外探测器芯片上，避免微透镜阵列对探测器的影响，去除衬底后得到红外焦平面探测器。
附图说明
[0026]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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为现有技术中热回流技术的原理图；
[0028]图2为现有技术中红外焦平面阵列的集成示意图；
[0029]图3为本专利技术的红外焦平面探测器制造方法的步骤一的示意图；
[0030]图4为本专利技术的微透镜阵列的加工装置的结构示意图；
[0031]图5为本专利技术的微透镜阵列的加工装置的工作示意图；
[0032]图6为本专利技术的红外焦平面探测器制造方法的步骤三的示意图；
[0033]图7为本专利技术的红外焦平面探测器制造方法中在红外探测器芯片上旋涂光学胶的示意图；
[0034]图8为本专利技术的红外焦平面探测器制造方法的步骤四的示意图；
[0035]图9为本专利技术的红外焦平面探测器制造方法的步骤五的示意图。
[0036]其中，1为结构模具，2为凹面，3为玻璃坯料，4为平面模具，5为第一套筒，6为第二套筒，7为衬底，8为红外探测器芯片，9为光学胶，10为微透镜阵列，11为像元，12为电路板。
具体实施方式
[0037]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。
[0038]本专利技术的目的是提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外焦平面探测器，其特征在于，包括：红外焦平面阵列，所述红外焦平面阵列包括红外探测器芯片；微透镜阵列，所述微透镜阵列的阵列面与所述红外探测器芯片相连。2.根据权利要求1所述的红外焦平面探测器，其特征在于：所述微透镜阵列与所述红外探测器芯片粘接相连。3.根据权利要求2所述的红外焦平面探测器，其特征在于：所述微透镜阵列利用光学胶与所述红外探测器芯片粘接相连。4.一种红外焦平面探测器制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、加工出具有凹面的结构模具，所述凹面与微透镜阵列的阵列面形状相匹配；步骤二、将所述结构模具置于玻璃坯料的底部，所述凹面朝向所述玻璃坯料，加热所述结构模具和所述玻璃坯料，对所述结构模具施加压力，对所述玻璃坯料进行模压成型，得到所述微透镜阵列；步骤三、在所述微透镜阵列的底部连接衬底，所述衬底位于远离所述微透镜阵列的阵列面的一侧；步骤四、将所述微透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：周天丰，王罡，周佳，高立恒，刘朋，赵斌，颜培，梁志强，刘志兵，赵文祥，王西彬，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：