InSb紅外焦平面探測器結構優(yōu)化研究.pdf

1、銻化銦（InSb）紅外焦平面探測器具有靈敏度高、工藝成熟、成本效益好等優(yōu)點，被廣泛應用在航空航天紅外遙感、氣象、國防等領域。InSb紅外焦平面探測器通常借助倒裝焊技術把 InSb芯片和硅讀出電路通過銦柱陣列互連混成，之后在光敏元芯片和硅讀出電路的間隙中填入底充膠材料以提高銦柱可靠性。為抑制背景噪聲，獲得更高的信噪比，紅外探測器通常工作在液氮溫度下（77K），在探測器從室溫300K快速降到77K的過程中，因相鄰材料間力學性能參數的不同，將

2、在探測器的層狀結構中產生熱形變。由于 InSb芯片較薄，在熱沖擊中，極易導致InSb光敏元芯片碎裂，嚴重制約著InSb紅外焦平面探測器的適用性，成為批量生產中急需解決的問題。
　　為了降低液氮沖擊下 InSb光敏元芯片碎裂幾率，本文借助多層材料結構形變分析方程組求其形變解析解，系統(tǒng)研究了熱沖擊下探測器的形變規(guī)律，以減少芯片上的形變?yōu)檠芯糠较?，實現 InSb紅外焦平面探測器結構優(yōu)化設計的目標。首先提取 InSb焦平面探測器中間層的力

3、學性能參數，以滿足其形變解析解求解中所需的連續(xù)性條件，然后借助多層材料結構形變解析解的撓曲度微分方程和有限元仿真軟件，結合探測器的結構特征，對各層結構上的熱失配應力和形變規(guī)律進行系統(tǒng)分析，以此進行降低探測器熱形變的研究。
　　研究結果表明：對于 InSb紅外焦平面探測器中間層等效楊氏模量的提取，在銦材料體積分數小于0.4的范圍內可用線性方程式描述。零階近似和一階近似情況下計算探測器結構上熱失配應力值差別較小，零階近似完全可以滿足求