可变温红外探测器中测杜瓦设计

2021-02-07范博文李金健付志凯

激光与红外 2021年1期

闫杰,范博文,李金健,付志凯,张磊

(华北光电技术研究所,北京 100015)

1 引言

芯片中测是半导体产品实现过程中必不可少的一环[1]。红外探测器芯片制备完成后,在进行正式的组件封装之前,需要对其电学性能进行测试,这个过程称为芯片中测。

中测杜瓦能够为红外探测器芯片提供真空环境,检验芯片是否能够实现既定功能,为最终产品的质量和可靠性提供一种度量。液氮、液氦、液氩都是比较常见的低温测试工质,这些低温液体的特殊性质,决定了低温贮罐的结构特点[2-3]。如图1所示为传统的中测液氮杜瓦,液氮注入杜瓦内部,液氮通过冷指进入冷头,杜瓦内部的真空夹层和绝热层起到绝热作用,使芯片达到77 K工作温度。

随着红外焦平面技术的快速发展,尤其是甚长波红外探测器、高温工作的研究逐步深入,对60 K、120 K等不同温度下探测器芯片性能的测试需求越来越迫切。因此需要一种温度可调且控温稳定性优良的变温杜瓦,突破中测液氮杜瓦工作温度的限制,满足芯片的测试要求。

与传统的中测液氮杜瓦相比,变温杜瓦体积较小,采用活真空的形式,其制冷接口可以适配相应冷量的制冷机,通过高精度驱动控制器进行温度控制,可以在60～300 K等不同的温度下进行芯片性能测试。另外,将变温杜瓦的框架部件设计为分体式可拆卸结构,可以兼容多种规格的芯片性能测试,从而提高了芯片的封装效率。