陶瓷封裝管殼具有優(yōu)異的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性能、絕緣性能、氣密性能、防潮性能、避光性能等，是常用的電子封裝材料之一，在非制冷紅外探測器封裝中也有廣泛應(yīng)用。
一、什么是非制冷紅外探測器
非制冷紅外探測器是非制冷熱成像系統(tǒng)的核心部件，它利用了所有高于絕對零度的物體均會(huì)向外輻射能量這一基本性質(zhì)，使用敏感元材料吸收目標(biāo)物的輻射能量，將其轉(zhuǎn)換為熱能，熱能的變化使得敏感元的物理性質(zhì)發(fā)生變化，再通過專項(xiàng)設(shè)計(jì)的某種轉(zhuǎn)換機(jī)制將該物理性質(zhì)的變化轉(zhuǎn)換為電信號，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物的探測和測量。
非制冷紅外探測器由于無需制冷裝置，能夠工作在室溫狀態(tài)下，具有成本低、體積小、功耗低等特點(diǎn)，在紅外領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在軍事應(yīng)用方面，非制冷型探測器的應(yīng)用逐漸進(jìn)入了之前制?冷型探測器的應(yīng)用范圍，大量應(yīng)用在一些低成本的武器系統(tǒng)，甚至在一些應(yīng)用領(lǐng)域取代了原來的非制冷型探測器。隨著非制冷紅外探測器技術(shù)的快速發(fā)展，相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量水平大幅提高，成本不斷降低，非制冷紅外探測器在安防監(jiān)控、電力監(jiān)測、醫(yī)療測溫等民用領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。
圖???紅外探測器，圖源Lynred（ULIS與Sofradir合并后成立的新公司）
隨著人工智能技術(shù)不斷進(jìn)步，非制冷紅外探測器在智能駕駛、生物識別、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域應(yīng)用需求將不斷增多，新興市場的發(fā)展將成為推動(dòng)非制冷紅外探測器市場增長的重要?jiǎng)恿Γ瑤?dòng)其需求快速提升，同時(shí)非制冷紅外探測器朝著“低成本、小型化、高可靠性”的發(fā)展方向。
二、陶瓷封裝是主流封裝技術(shù)
非制冷紅外探測器的成本和可靠性顯得越來越重要，封裝技術(shù)的水平是影響非制冷紅外探測器的成本和可靠性的重要因素。非制冷紅外探測器技術(shù)的發(fā)展也帶動(dòng)了其封裝技術(shù)的發(fā)展。封裝的具體功能包括電源供給、信號交流、散熱、芯片保護(hù)和機(jī)械支撐等，廣義來說就是將紅外探測器所具有的電子物理功能轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于機(jī)器或系統(tǒng)的形式。目前，封裝成本已經(jīng)占非制冷紅外探測器研制總費(fèi)用的 50%以上，決定非制冷紅外探測器成本和可靠性的主要因素之一是其封裝技術(shù)水平，所以封裝技術(shù)已逐漸成為非制冷紅外探測器技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。
非制冷紅外探測器的封裝形式主要包括金屬封裝、陶瓷封裝、晶圓級封裝以及像元級封裝。陶瓷封裝是金屬封裝的升級形式，能夠使非制冷紅外探測器兼具高性能、低成本、小體積和輕質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。
表?非制冷紅外探測器封裝技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
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封裝技術(shù)
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發(fā)展階段
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優(yōu)點(diǎn)
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缺點(diǎn)
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金屬封裝
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第一代封裝技術(shù)
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可在極端環(huán)境下使用
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成本高、高功耗、生產(chǎn)周期長
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陶瓷封裝
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第二代封裝技術(shù)
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讀出電路有自調(diào)整功能，無TEC，采用薄膜或片式吸氣劑，相對金屬封裝，成本、體積、重量和功耗更低
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尺寸大，成本仍較高
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晶圓級封裝
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第三代封裝技術(shù)
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讀出電路有自調(diào)整功能，部分工藝與硅工藝相兼容，無TEC，小尺寸，輕便
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工藝復(fù)雜，技術(shù)難度高，成品率需提高
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像元級封裝
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第四代封裝技術(shù)
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與Si技術(shù)完全兼容，超低成本
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尚處于研發(fā)階段
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非制冷型紅外探測器用封裝外殼類型有蝶形、CLCC（QFN）和PGA。傳統(tǒng)非制冷紅外探測器的陶瓷封裝形式主要由紅外窗口、可伐框、芯片、吸氣劑、管殼和引腳組件構(gòu)成。封裝材料使用陶瓷材料，封裝體積和重量都有減少，同時(shí)也一定程度降低了封裝成本。陶瓷封裝的內(nèi)部已經(jīng)省去TEC制冷器，所使用的管殼是陶瓷基板（多層布線），吸氣劑采用的是片式或者薄膜吸氣劑，這些都能減小封裝的體積和成本。芯片完成組裝、打線等工序后，采用真空除氣、吸氣劑激活、真空密封的三合一的封接技術(shù)，其主要流程為芯片背金貼片、打線、三合一焊接。
圖???陶瓷封裝非制冷型紅外探測器，來源：Lynred
陶瓷封裝是目前非制冷紅外探測器封裝的主流形式。國外代表企業(yè)有法國Lynred、美國DRS、以色列 SCD、加拿大INO，國內(nèi)代表企業(yè)有艾睿光電、大立、睿創(chuàng)微納、高芯科技等。
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原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：陶瓷封裝外殼在非制冷紅外探測器中的應(yīng)用
