非制冷红外探测器陶瓷封装结构优化及可靠性分析

作者：刘继伟; 王金华; 孙俊伟; 胡汉林; 陈文礼

来源：红外技术, 2023, 45(01): 77-83.

• 非制冷红外探测器
• 有限元
• 陶瓷封装
• 结构优化
• 可靠性

陶瓷封装是非制冷红外探测器最主流的封装形式，封装的低成本、小型化和高可靠性是发展方向。在某款陶瓷封装探测器结构的基础上，提出一种优化结构，优化后成本降低约5%、体积缩小约30%。基于ANSYSWorkbench有限元分析软件，从网格数量无关性验证出发，分析了非制冷红外探测器陶瓷封装原始结构和优化结构各组件在10.2G随机振动环境和500g半正弦波冲击振动环境的最大等效应力和最大形变，结果显示两种结构均满足可靠性要求。在此基础上，本文对优化结构红外窗口的不同材料和不同厚度进行了500g半正弦波冲击振动环境可靠性仿真，结果表明：0.3 mm～1.0 mm厚度锗窗口和硅窗口均满足可靠性要求，最大等效应力和最大形变与窗口厚度呈负相关，相同厚度的红外窗口，硅窗口比锗窗口可靠性表现更好。本文的研究为非制冷红外探测器陶瓷封装形式的后续结构设计和仿真计算提供了参考。