sCMOS图像传感器多种类信号跨真空整合传输的方法技术

本发明专利技术涉及一种sCMOS图像传感器多种类信号跨真空整合传输的方法，包括：制备四层高速真空压合柔性线路板，其由上至下包括控制信号层、电源回路层、分割电源层、高速LVDS图像数据传输层；在真空密闭腔体的底盘上开设一个狭缝，四层高速真空压合柔性线路板的中段贯穿狭缝并且与狭缝之间密封；将sCMOS图像传感器与四层高速真空压合柔性线路板的前段连接；将高速高密矩形连接器与四层高速真空压合柔性线路板的后段连接；在真空状态下将真空密闭腔体的上盖与底盘安装固定并密封。本发明专利技术能够保证真空腔体的长期可靠性、降低潜在漏点数量，同时具有体积小、空间利用率高、多信号高质量传输、结构简单、可靠性高、维护升级成本低等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
sCMOS图像传感器多种类信号跨真空整合传输的方法


[0001]本专利技术属于光电成像
，具体涉及一种简单、高效、可靠的sCMOS图像传感器多种类信号跨真空整合传输的方法。

技术介绍

[0002]科学级图像传感器，即：sCMOS图像传感器，因其高灵敏的特征被广泛应用于天文观测、生命科学等微弱光信号检测领域，并且在使用过程中大多需要对sCMOS图像传感器进行深度制冷以进一步降低成像暗电流、提升探测能力。在深度制冷中，为了防止空气中的水蒸气及其他杂质冷凝污染成像焦平面，需要将sCMOS图像传感器置于隔绝空气的密闭腔体内。构建密闭腔体的典型方案有将腔体内充满惰性气体以及将腔体内抽至真空环境这两种方式，其中真空密闭腔体方案还具有进一步隔绝热传导、提升制冷深度的作用，在sCMOS图像传感器深度制冷中最为有效，但其所需的真空环境制造及保持也增大了设计难度。究其原因，是sCMOS图像传感器工作所需的成像电路系统复杂、电子元器件众多，而构建高可靠真空密闭腔体则需要使腔体内元件尽可能少以降低元件对真空度保持的长期影响，最理想的情况就是真空腔体内只放置sCMOS图像传感器，其余所有外围控制及处理电路系统均在腔体外。但由于sCMOS图像传感器结构复杂、功能全面，一般都具有信号种类众多、输入输出引脚(IO)数量庞大的特点，例如：国产高端sCMOS图像传感器GSENSE400就具有模拟电源、数字电源、像素电源、电压参考源、参考时钟、SPI、LVDS、数字控制IO等共计114个PGA引脚。将这些种类多样、数量众多、要求各异的引脚直接从真空腔体内逐一引出无疑会增大潜在漏点数量、降低真空可靠性、增加密封难度，显然难以实现。目前也已有厂家开发出真空贯穿连接器，但采用现有的真空贯穿连接器，一方面受制于连接器的IO数量不足、体积较大，另一方面对于sCMOS图像数据输出所采用的高达几百兆赫兹的多通道高速LVDS传输技术，常规真空贯穿连接器会严重损坏高速信号质量，也难以满足sCMOS图像传感器严苛的使用需求。因此，如何实现sCMOS图像传感器包括低噪声电源及高速LVDS图像数据等在内的多种类信号进行便捷高效地跨真空整合传输是困扰相关从业者的重大问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是如何实现sCMOS图像传感器包括低噪声电源及高速LVDS图像数据等在内的多种类信号进行跨真空整合传输，同时既保证真空腔体的长期可靠性、降低潜在漏点数量，又能够解决传统常规真空贯穿连接器体积大、IO数量受限、无法保证高速信号传输质量的问题。为此，本专利技术的目的是提供一种sCMOS图像传感器多种类信号跨真空整合传输的方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：
[0005]一种sCMOS图像传感器多种类信号跨真空整合传输的方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一：制备四层高速真空压合柔性线路板，所述四层高速真空压合柔性线路板在堆叠结构层次上由上至下依次包括控制信号层、电源回路层、分割电源层、高速LVDS图像
数据传输层，各层之间采用真空压合工艺堆叠压合，并在堆叠压合后的上表面和下表面分别覆盖一层电磁屏蔽膜；在连接次序结构上，所述四层高速真空压合柔性线路板分为与所述sCMOS图像传感器电气连接的前段、与所述高速高密矩形连接器连接的后段以及用于将信号从所述sCMOS图像传感器传输至所述高速高密矩形连接器的中段；
[0007]步骤二：在真空密闭腔体的底盘上开设一个狭缝，所述四层高速真空压合柔性线路板的中段贯穿所述狭缝并且与狭缝之间密封；
[0008]步骤三：将所述sCMOS图像传感器与所述四层高速真空压合柔性线路板的前段连接，且二者位于所述真空密闭腔体内；将所述高速高密矩形连接器与所述四层高速真空压合柔性线路板的后段连接，且二者位于所述真空密闭腔体的外部；
[0009]步骤四：在真空状态下将所述真空密闭腔体的上盖与底盘安装固定并密封。
[0010]本专利技术解决了当将sCMOS科学级图像传感器放置在真空密闭腔体中使用以提升其应用性能时，无法实现对大数量、多种类的不同速率信号及各类电源的有效传输及高效整合的问题，具有以下有益效果：
[0011](1)真空密闭腔体内只有sCMOS图像传感器单个元件，其他所有驱动控制系统及所需元件均位于常规空气环境中，有利于真空密闭腔体的制备和真空度的长久保持；
[0012](2)本专利技术提供了一种专用的四层高速真空压合柔性线路板(4
‑
FPC)，采用的专用4
‑
FPC针对sCMOS图像传感器数百个各类信号的特点进行了分类和信号整合传输，通过真空密闭腔体上的一个狭缝就能够将各种信号从sCMOS有效传输至高速高密矩形连接器，大幅减少了传统IO贯穿方式及真空贯穿连接器方式中密闭腔体的潜在泄漏点；
[0013](3)相比传统FFC，本专利技术的4
‑
FPC可以进行多层堆叠、阻抗控制、屏蔽加装等，实现对各类电源、低速控制信号及上百兆赫兹的高速LVDS差分信号的同步有效传输，并且电磁兼容性好、体积小、空间利用率高；
[0014](4)对于sCMOS图像传感器的驱动及控制系统而言，其工作所需的所有信号均已出现在空气环境中的高速高密矩形连接器上，成像系统所有的开发、测试、更改、升级均无需破坏或打开真空密闭腔体，在真空密闭腔体制备时可直接采用一次性的永久密封工艺，而无需考虑后续拆装难度及其可维护性，有利于降低真空密闭腔体设计难度、减小腔体体积。
附图说明
[0015]图1为本专利技术所述的sCMOS图像传感器多种类信号跨真空整合传输的方法的流程图；
[0016]图2为本专利技术中四层高速真空压合柔性线路板的层叠结构示意图以及堆叠压合后的示意图；
[0017]图3为sCMOS图像传感器各类驱动电源及高低速信号结构图；
[0018]图4为本专利技术中四层高速真空压合柔性线路板在连接次序结构上划分前段、中段、后段的示意图；
[0019]图5为传统FFC与本专利技术的4
‑
FPC的信号模型与实物对比图；
[0020]附图标记说明：1、sCMOS图像传感器；2、四层高速真空压合柔性线路板；2
‑
1、控制信号层；2
‑
2、电源回路层；2
‑
3、分割电源层；2
‑
4、高速LVDS图像数据传输层；2
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5、电磁屏蔽膜；3、高速高密矩形连接器；4、真空密闭腔体。
具体实施方式
[0021]下面通过实施例对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0022]在其中一个实施例中，如图1所示，本专利技术提供一种sCMOS图像传感器多种类信号跨真空整合传输的方法，该方法包括以下步骤：
[0023]步骤一：制备四层高速真空压合柔性线路板2。
[0024]参见图2，在堆叠结构层次上，四层高速真空压合柔性线路板2由上至下依次包括控制信号层2
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种sCMOS图像传感器多种类信号跨真空整合传输的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：制备四层高速真空压合柔性线路板(2)，所述四层高速真空压合柔性线路板(2)在堆叠结构层次上由上至下依次包括控制信号层(2
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1)、电源回路层(2
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2)、分割电源层(2
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3)、高速LVDS图像数据传输层(2
‑
4)，各层之间采用真空压合工艺堆叠压合，并在堆叠压合后的上表面和下表面分别覆盖一层电磁屏蔽膜(2
‑
5)；在连接次序结构上，所述四层高速真空压合柔性线路板(2)分为与所述sCMOS图像传感器(1)电气连接的前段、与所述高速高密矩形连接器(3)连接的后段以及用于将信号从所述sCMOS图像传感器(1)传输至所述高速高密矩形连接器(3)的中段；步骤二：在真空密闭腔体(4)的底盘上开设一个狭缝，所述四层高速真空压合柔性线路板(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒，曹景太，
申请(专利权)人：长春长光奥闰光电科技有限公司，
类型：发明
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