红外探测器封装陶瓷衬底材料特性及其应用研究-激光与红外.PDF

第４８卷　 第５期　 　　　　　　　　　　　　　　激 光 与 红 外 Ｖｏｌ４８，Ｎｏ５ 　 ２０１８年５月　　　 　 　　　　　　　　　　ＬＡＳＥＲ　＆　ＩＮＦＲＡＲＥＤ Ｍａｙ，２０１８ 　　文章编号：１００１５０７８（２０１８）０５０５９５０６ ·红外材料与器件 · 红外探测器封装陶瓷衬底材料特性及其应用研究 王玉龙，张　磊，赵秀峰，张　懿，范博文 （华北光电技术研究所，北京 １０００１５） 摘　要：随着红外探测器阵列规模快速提升，在封装杜瓦要求轻量化、低成本、高效率的形势 下，封装杜瓦陶瓷衬底设计难度加大。文章对比了几种科研实际中使用的陶瓷材料特性及其 工艺可行性；研究了在测试杜瓦中，随着混成芯片阵列规模的提升，热应力与芯片尺寸的相对 关系；研究了ＡｌＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ衬底材料在降低芯片热应力方面的能力差异；结合目前陶瓷加工 ２ ３ 工艺水平、加工成本以及探测器阵列规模，给出了ＡｌＯ、ＡｌＮ、ＳｉＣ衬底材料在实际应用中的选 ２ ３ 取建议。 关键词：红外探测器；陶瓷衬底；热应力；多层共烧陶瓷 中图分类号：ＴＮ２１３　　文献标识码：Ａ　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１５０７８．２０１８．０５．０１１ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｐａｃｋａｇｅｃｅｒａｍｉｃｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒｓａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＷＡＮＧＹｕｌｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＬｅｉ，ＺＨＡＯＸｉｕｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＹｉ，ＦＡＮＢｏｗｅｎ （ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏＯｐｔｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒａｒｒａｙｓｃａｌｅ，ｔｈｅｐａｃｋａｇｅｄｅｗａｒｈａｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｌｉｇｈｔ ｗｅｉｇｈｔ，ｌｏｗｃｏｓｔ，ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃｅｒａｍｉｃｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｉｓｍｏｒｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔＴｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｃｅｒａｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄＴｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｅｓａｎｄｃｈｉｐｓｉｚｅｓｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄＴｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆＡｌＯ，ＡｌＮ，ＳｉＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｃｈｉｐｓＴｈｅ ２ ３ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆＡｌＯ，ＡｌＮａｎｄＳｉＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｓｇｉｖｅｎｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔ ２ ３ ｃｅｒａｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ｃｏｓｔａｎｄｄｅｔｅｃｔｏｒａｒｒａｙｓｃａｌｅ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｒａｒｅｄｄｅｔｅｃｔｏｒ；ｃｅｒａｍｉｃｓｕｂｓｔｒａｔｅ；ｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓ；ｃｏｆｉｒｅｄｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｃｅｒａｍｉｃ １　引　言 杜瓦与混联芯片直接接触的部分是陶瓷衬底， 二代探测器及快速发展的三代探测器一个显著 衬底为上层的电子元器件提供机械支撑、电气