本發(fā)明涉及一種電子倍增電荷耦合器件，尤其涉及一種電子倍增電荷耦合器件用微型封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

電子倍增電荷耦合器件（EMCCD）實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量微光成像探測(cè)的前提條件為減小器件工作暗電流，減小電荷檢測(cè)放大器噪聲，提高倍增增益，一種有效的方法是對(duì)電子倍增電荷耦合器件進(jìn)行冷卻，降低其工作溫度，因此，只有設(shè)計(jì)合理、科學(xué)的冷卻封裝結(jié)構(gòu)才能滿足電子倍增電荷耦合器件的工作要求，并且在保證其高可靠性的前提條件下，還應(yīng)盡量縮減封裝體積和器件重量。

現(xiàn)有技術(shù)中，常用于提供低溫工作環(huán)境的方式有自然冷卻、強(qiáng)迫式空氣冷卻和半導(dǎo)體制冷器冷卻；針對(duì)電子倍增電荷耦合器件的應(yīng)用需求，從制冷效果、工裝尺寸、可操作行和適用性的角度考慮，采用半導(dǎo)體制冷器冷卻方式具有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢(shì)，但在現(xiàn)有技術(shù)中，與電子倍增電荷耦合器件匹配的半導(dǎo)體制冷器通常設(shè)置在管殼外部，電子倍增電荷耦合器件和半導(dǎo)體制冷器之間需通過(guò)管殼進(jìn)行熱交換，這種制冷結(jié)構(gòu)會(huì)降低半導(dǎo)體制冷器的工作效率，因此只能選用功耗和體積都較大的半導(dǎo)體制冷器，另外，由于半導(dǎo)體制冷器暴露在管殼外，為避免在低溫環(huán)境中陶瓷管殼表面結(jié)霜以及為了對(duì)半導(dǎo)體制冷器起到保護(hù)作用，還需要在半導(dǎo)體制冷器和陶瓷管殼外部再設(shè)計(jì)一層封閉殼體并填充惰性氣體，這不僅進(jìn)一步增大了器件的尺寸和重量，而且工藝復(fù)雜度也相應(yīng)提高了，不利于器件的小型化、輕量化，此外，造成電子倍增電荷耦合器件封裝體積較大的另一原因是現(xiàn)有技術(shù)中選用的半導(dǎo)體制冷器的級(jí)數(shù)較多，導(dǎo)致半導(dǎo)體制冷器自身的體積也相對(duì)較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)背景技術(shù)中指出的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種電子倍增電荷耦合器件用微型封裝結(jié)構(gòu)，其創(chuàng)新在于：所述電子倍增電荷耦合器件用微型封裝結(jié)構(gòu)由電子倍增電荷耦合器芯片、半導(dǎo)體制冷器、PGA陶瓷管殼、光窗片和熱沉板組成；所述熱沉板設(shè)置在PGA陶瓷管殼的下端面上；PGA陶瓷管殼的上端面上設(shè)置有安裝槽；半導(dǎo)體制冷器下端面通過(guò)環(huán)氧樹脂填料與安裝槽底部粘接，半導(dǎo)體制冷器的位置與熱沉板的位置相對(duì)；電荷耦合器芯片設(shè)置于半導(dǎo)體制冷器上端面的中部，電荷耦合器芯片的下端面通過(guò)環(huán)氧樹脂填料與半導(dǎo)體制冷器上端面粘接；光窗片將PGA陶瓷管殼上端的開口部封閉，光窗片下端面和PGA陶瓷管殼上端面的接觸部通過(guò)密封膠粘接。

本發(fā)明的原理是：將電子倍增電荷耦合器芯片和半導(dǎo)體制冷器封裝在同一PGA陶瓷管殼內(nèi)后，半導(dǎo)體制冷器上的熱量通過(guò)PGA陶瓷管殼底部傳遞到熱沉板上并向外快速導(dǎo)出，半導(dǎo)體制冷器的冷端直接與電子倍增電荷耦合器芯片進(jìn)行熱交換，半導(dǎo)體制冷器的工作效率較高，可以有效降低對(duì)半導(dǎo)體制冷器的功耗要求，從而使我們可以選擇體積較小、功耗較低的半導(dǎo)體制冷器，另外，由于半導(dǎo)體制冷器直接封裝在PGA陶瓷管殼內(nèi)，不必再單獨(dú)為半導(dǎo)體制冷器設(shè)置保護(hù)殼，可以有效縮減封裝尺寸，并且也有利于提高封裝結(jié)構(gòu)的整體剛度，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述電子倍增電荷耦合器芯片的陣列規(guī)模為512×512；電子倍增電荷耦合器芯片的外形尺寸為19mm×12mm×0.5mm。

優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體制冷器為2級(jí)制冷器，半導(dǎo)體制冷器的外形尺寸為22mm×15mm×5mm。

優(yōu)選地，所述PGA陶瓷管殼的外形尺寸為45mm×35mm×12mm，PGA陶瓷管殼的針腳為32針。

優(yōu)選地，所述PGA陶瓷管殼的內(nèi)腔中填充有氮?dú)狻?/p>

優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂填料采用DW-3環(huán)氧型膠黏劑。

優(yōu)選地，所述密封膠采用DG-4環(huán)氧型膠黏劑。

優(yōu)選地，所述熱沉板采用紫銅制作。

優(yōu)選地，所述熱沉板和PGA陶瓷管殼通過(guò)燒結(jié)工藝形成整體結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提供了一種電子倍增電荷耦合器件用微型封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)尺寸較小，半導(dǎo)體制冷器直接與芯片進(jìn)行熱交換，工作效率較高，可以采用功耗較低、體積較小的半導(dǎo)體制冷器。

附圖說(shuō)明

圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)斷面示意圖；

圖2、本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中各個(gè)標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱分別為：電子倍增電荷耦合器芯片1、半導(dǎo)體制冷器2、PGA陶瓷管殼3、光窗片4、熱沉板5。

具體實(shí)施方式

一種電子倍增電荷耦合器件用微型封裝結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)為：所述電子倍增電荷耦合器件用微型封裝結(jié)構(gòu)由電子倍增電荷耦合器芯片1、半導(dǎo)體制冷器2、PGA陶瓷管殼3、光窗片4和熱沉板5組成；所述熱沉板5設(shè)置在PGA陶瓷管殼3的下端面上；PGA陶瓷管殼3的上端面上設(shè)置有安裝槽；半導(dǎo)體制冷器2下端面通過(guò)環(huán)氧樹脂填料與安裝槽底部粘接，半導(dǎo)體制冷器2的位置與熱沉板的位置相對(duì)；電荷耦合器芯片1設(shè)置于半導(dǎo)體制冷器2上端面的中部，電荷耦合器芯片1的下端面通過(guò)環(huán)氧樹脂填料與半導(dǎo)體制冷器2上端面粘接；光窗片4將PGA陶瓷管殼3上端的開口部封閉，光窗片4下端面和PGA陶瓷管殼3上端面的接觸部通過(guò)密封膠粘接。

進(jìn)一步地，所述電子倍增電荷耦合器芯片1的陣列規(guī)模為512×512；電子倍增電荷耦合器芯片1的外形尺寸為19mm×12mm×0.5mm。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體制冷器2為2級(jí)制冷器，半導(dǎo)體制冷器2的外形尺寸為22mm×15mm×5mm。

進(jìn)一步地，所述PGA陶瓷管殼3的外形尺寸為45mm×35mm×12mm，PGA陶瓷管殼3的針腳為32針。

進(jìn)一步地，所述PGA陶瓷管殼3的內(nèi)腔中填充有氮?dú)?。具體制作時(shí)，在高純氮?dú)夥諊鷥?nèi)進(jìn)行封裝作業(yè)，封裝好后，PGA陶瓷管殼3內(nèi)自然就充滿氮?dú)饬?；相比于真空封裝，在氮?dú)夥諊鷥?nèi)進(jìn)行封裝作業(yè)的工藝難度和成本都較低，但是，氮?dú)夥庋b時(shí)制冷器冷端的冷量損失較大，外殼底板散熱問(wèn)題較為突出；考慮到工藝難度、生產(chǎn)成本以及應(yīng)用需求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇。

進(jìn)一步地，所述環(huán)氧樹脂填料采用DW-3環(huán)氧型膠黏劑。

進(jìn)一步地，所述密封膠采用DG-4環(huán)氧型膠黏劑。

進(jìn)一步地，所述熱沉板5采用紫銅制作。

進(jìn)一步地，所述熱沉板5和PGA陶瓷管殼3通過(guò)燒結(jié)工藝形成整體結(jié)構(gòu)。

在本發(fā)明中，電子倍增電荷耦合器芯片1和半導(dǎo)體制冷器2均封裝在PGA陶瓷管殼3內(nèi)，熱沉板5為金屬，且熱沉板5和PGA陶瓷管殼3通過(guò)燒結(jié)工藝形成牢固的整體結(jié)構(gòu)，整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度較高，對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)。