КОРПУС ДЛЯ ФОТОПРИЕМНИКА

Предлагаемая полезная модель относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к инфракрасному (ИК) излучению, и может использоваться для изготовления ИК фотоприемников, преимущественно охлаждаемых.
Как известно, в большинстве современных ИК фотоприемниках в особенности охлаждаемых, для достижения предельных технических и эксплуатационных характеристик используются вакуумированные корпуса.
Для пропускания на фоточувствительный элемент (ФЧЭ) регистрируемого излучения корпус имеет входное окно из прозрачного в требуемом диапазоне ИК излучения материала, вакуумноплотно соединенное с боковыми стенками корпуса с помощью тех или иных промежуточных элементов.
Известен корпус для охлаждаемого фотоприемника, в котором входное окно впаивают непосредственно в наружную стенку сосуда Дьюара. (см. Р. Хадсон Инфракрасные системы, М, «Мир», 1972, стр.295-296)
Промежуточным элементом в этом случае является слой припоя. В других случаях промежуточный элемент представляет собой шайбу из припоя (см., например, А.Ю. Бер., Ф.Е. Минскер, Сборка полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, М., «Высшая школа», 1977, стр.180). Однако использование в конструкции корпуса промежуточного элемента из припоя накладывает ограничение на температуру нагрева во время обезгаживания прибора в целом. Кроме того, со временем в таких соединениях зачастую возникают микротечи, что резко снижает срок службы дорогостоящих приборов.
Известен корпус для охлаждаемого фотоприемника, содержащий боковые стенки, вакуумноплотно соединенные с входным окном через промежуточный элемент, выполненный в виде прокладки из индия, (см, пат.США №5966945, Кл., 62/51.1, 1999 г.)Данная конструкция, как наиболее близкая к предлагаемой., принята за прототип.
Прокладка из индия, обладая мягкостью и высокой пластичностью, обеспечивает вакуумноплотное соединение входного окна с боковыми стенками с помощью холодного прессования. Пластичный индий под давлением легко заполняет, как бы растекаясь, место стыковки боковых стенок и входного окна, образуя надежное вакуумное уплотнение.
Однако реализация такой конструкции требует специального оборудования, а зазор между соединяемыми деталями не должен превышать нескольких микрон. Кроме того, обезгаживание прибора в таком корпусе не может проводиться при температурах, близких к температуре плавления индия, из-за возможного его размягчения и деформации, что приводит к нарушению вакуумной плотности соединения. Снижение температуры обезгаживания приводит к необходимости увеличения времени обезгаживания. Указанные недостатки создают технологические трудности при изготовлении фотоприемников.
Настоящее предложение решает задачу создания конструкции корпуса фотоприемника, не требующей при изготовлении специального оборудования для прессования, а также позволяющей сократить длительность обезгаживания за счет повышения температуры и значительно увеличить допуски на зазор между вакуумноплотно соединяемыми входным окном и боковыми стенками корпуса
Для решения этой задачи в известном корпусе фотоприемника, содержащем боковые стенки и входное окно, между которыми размещен промежуточный элемент, вакуумноплотно соединяющий их между собой, промежуточным элементом служит слой эпоксидного клея толщиной до 30 мкм с анизометрическим наполнителем.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, на котором представлен фрагмент корпуса фотоприемника в разрезе.
Корпус содержит боковые стенки 1 и входное окно 2 с просветляющим покрытием 3. Окно 2 вакуумноплотно соединено с боковыми стенками 1 через промежуточный элемент 4, представляющий собой слой эпоксидного клея с аниметрическим наполнителем. Толщина слоя 4 не должна превышать 30 мкм, так как при больших толщинах, как показали эксперименты авторов, снижается надежность и долговечность вакуумноплотного соединения.
Использование термостойкого эпоксидного клея позволяет повысить температуру обезгаживания до 200°С и снизить длительность обезгаживания до 3-х часов (против 200 часов при использовании промежуточного элемента в виде прокладки из индия).
Вакуумная плотность соединения определяется наличием анизометрическою наполнителя той или иной формы, например, чешуек или волокон, который заполняет микропоры эпоксидного клея.
Были изготовлены и испытаны опытные образцы предлагаемой конструкции.
Боковые стенки 1 корпуса выполнялись из ковара. Входное окно 2 - из полированного германия с просветляющим покрытием 3 из сульфида цинка. Для формирования промежуточного элемента 4 использовался низковязкий состав на основе эпоксидного клея ХСК-НМ (БУТИ169. 007. ТУ) с анизометрическим наполнителем чешуйчатой структуры из нитрида бора. Промышленный нитрид бора (ТУ 2-036-707-77) имеет фракционный состав от 2 до 100 мкм. Из-за такой разноразмерности фракций невозможно обеспечить вакуумную плотность шва при толщине слоя клея до 30 мкм, поэтому нитрид бора предварительно подвергался дробной седиментации в воде с отбором фракций до 14 - 20 мкм. Промежуточный элемент 4 формировался из слоя ХСК-НМ с наполнителем из нитрида бора в количестве 50% по массе. При толщине слоя 30 +- 5 мкм отверждение происходило за 24 часа при 20°С. При этом обеспечивалось надежное
-5
вакуумноплотное соединение входного окна 2 с боковыми стенками 1 корпуса. Как показали испытания, соединение сохраняло вакуум 10 торр в диапазоне температур -60 + 60°С в течение того же срока, что и соединения, полученные с помощью холодного прессования прокладки из индия.
В качестве анизометрического наполнителя можно использовать также наполнители волокнистой структуры, например, нитрид кремния или графит.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет сократить длительность обезгаживания прибора, не требует для своего изготовления специального оборудования для прессования и позволяет увеличить допуски на зазор между вакуумноплотно соединяемыми деталями.