非制冷紅外焦平面探測器（Uncooled infrared focal plane detector array,IRUFPA）具有成本低、體積小、重量輕、無需制冷等優(yōu)點,在熱成像領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,為保證器件正常工作,需要對UFPA器件進行真空封裝,并保證器件長期工作在小于5 Pa的真空環(huán)境中。在UFPA器件封裝腔體中內(nèi)置一個與器件制作工藝相兼容的微型皮拉尼真空規(guī)（Micro-Pirani gauge）,實時的監(jiān)測器件內(nèi)部的真空度,對器件的真空可靠性非常重要。本文的主要內(nèi)容如下:探究微型皮拉尼真空規(guī)的工作原理,在此基礎(chǔ)上對器件性能進行了模擬仿真,確定了器件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù),完成了器件制作的版圖設(shè)計和工藝設(shè)計,并完成了器件的制作,最后對器件性能進行了測試。在皮拉尼真空規(guī)的工作原理研究中,將氣體散熱模型簡化為有一定溫差的平行板間氣體分子碰撞熱交換模型,并建立了器件的數(shù)學(xué)模型�？紤]到器件的性能要求和工藝兼容性,結(jié)合測試平臺的測試誤差以及實驗室制備條件,通過理論計算確定了滿足項目要求的微型皮拉尼真空規(guī)的幾個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù):微橋結(jié)構(gòu)單元面積37×37μm,橋腿長度74μm、寬度0.8μm,橋面... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

常見的真空規(guī)

第一章緒論5其靈敏度可達1.83×10-5W/K/Pa。(a)(b)(c)(d)(e)(f)圖1-2各種類型的真空規(guī)。(a)微狹縫式（橫向散熱）[57]；(b)微熱板式微橋（縱向散熱）[70]；(c)微熱橋式微橋（橫向散熱）[66]；(d)多晶硅[51]；(e)金屬及其化合物[62]；(f)單壁碳納米管[68]1.4選題意義及論文結(jié)構(gòu)1.4.1選題意義非制冷紅外焦平面探測器是能夠?qū)⑽矬w的紅外熱輻射信號轉(zhuǎn)化成電信號，并經(jīng)過放大信號處理后輸出的器件，器件接收外界的紅外輻射引起微橋上熱敏電阻的溫度變化，檢測熱敏電阻的阻值變化就能感知紅外信號的強度。為了減少氣體熱導(dǎo)對器件性能的影響，需要對其進行真空封裝，微型皮拉尼真空規(guī)可集成在非制冷紅外探測器片級封裝腔體中，實時監(jiān)控器件封裝體內(nèi)部的真空度，這對器件真空可靠性研究及其實際應(yīng)用意義重大。UFPA器件的微型化、集成化發(fā)展趨勢使片級封裝成為器件封裝的最好解決方案，而片級封裝封裝腔體高度約100微米，這就要求真空檢測器件單元結(jié)構(gòu)尺寸不宜過大，微型皮拉尼真空規(guī)尺寸僅在微米量級，能夠集成到片級封裝的微測輻

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8方根速度（單位m/s）。氣體的質(zhì)量可表示為[76]：TMpV10203.1RTMpVm1(2-3)在20℃(熱力學(xué)溫度293K)氣溫下，對Mkg/mol的氣體，其質(zhì)量為：M10103.4m4-20℃(2-4)溫度為T（單位為K）時，氣體的質(zhì)量可表示為：T15.293mm20T℃(2-5)頻繁碰撞會使分子運動速率大小及運動的方向不停發(fā)生變化，且這種變化是隨機發(fā)生的。根據(jù)前面所述理想氣體的基本假定，氣體分子發(fā)生兩次碰撞間的運動狀態(tài)可視做勻速直線運動[74]，換句話說就是氣體分子發(fā)生連續(xù)兩次碰撞這個過程間未受到分子間力的影響，因此氣體分子的運動狀態(tài)可認為是自由的。因此皮拉尼真空規(guī)中氣體分子的傳熱過程可以簡化為具有一定溫差的兩個平行板間理想氣體分子的熱傳遞過程。圖2-1皮拉尼真空規(guī)氣體分子傳熱簡化模型2.1.2氣體分子的碰撞氣體分子在運動過程中將反復(fù)出現(xiàn)碰撞，碰撞使得氣體分子頻繁變換運動速率及方向，致使氣體分子運動路徑蜿蜒曲折，碰撞中的氣體分子會改變能量與動量，經(jīng)過氣體分子頻繁碰撞后整個系統(tǒng)趨向平衡狀態(tài)。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]超大面陣非制冷紅外探測器片級封裝設(shè)計[D]. 陳定輝.電子科技大學(xué) 2019



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