Способ сборки мозаичного фотоприемного модуля большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов - мозаичных фотоприемных модулей большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади. При сборке фотоприемные модули меньшей площади разбивают на группы. Располагают фотоприемные модули каждой группы в ряд, формируя параллельные ряды. Фотоприемные модули меньшей площади со схемой считывания, выполненной из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами, выполненного на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения, жестко устанавливают на общем основании. Установку осуществляют с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, используя держатель. Причем при установке фотоприемный модуль в части, содержащей указанную область, подвешивают на держателе относительно общего основания, формируя между основанием и фотоприемным модулем пространство, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля без контактирования с основанием. В результате обеспечивается предотвращение ухудшения изображения с увеличением циклов термоциклирования, повышение количества циклов термоциклирования в эксплуатационном периоде. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

 

Техническое решение относится к полупроводниковым приборам, к технологии изготовления полупроводниковых приборов и предназначено для изготовления мозаичных фотоприемных модулей большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади, в частности линейчатого типа.

Известен способ сборки мозаичного фотоприемного модуля большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади (Eric Beuville, David Acton, Elizabeth Corrales, John Drab, Alan Levy, Michael Merrill, Richard Peralta, William Ritchie «High Performance Large Infrared and Visible Astronomy Arrays for Low Background Applications: Instruments Performance Data and Future Developments at Raytheon» - Proc. of SPIE Vol.6660, 66600B (2007)), в котором при сборке фотоприемные модули меньшей площади располагают на общем основании (подложке), одна из поверхностей каждого фотоприемного модуля обращена к основанию, этой поверхностью каждый фотоприемный модуль крепят к основанию, стыкуя их сторонами друг с другом и закрепляя к основанию всей площадью поверхности. Фотоприемные модули меньшей площади, из которых собирают мозаичный фотоприемный модуль, как правило, изготовлены посредством гибридной сборки схемы считывания, выполненной на одной подложке, и фотоприемной матрицы, расположенной на другой подложке, например, представляют собой гибридную сборку двух чипов - фотоприемной матрицы с фоточувствительными элементами на полупроводниках типа A3B5 или A2B6 и кремниевой схемы считывания.

На общем основании фотоприемные модули меньшей площади обычно крепят посредством клеевого слоя.

Для приведенного известного решения характерны следующие негативные особенности. Во-первых, ухудшение изображения с увеличением циклов термоциклирования вследствие постепенного разрушения соединительных микроконтактов. Во-вторых, способность выдерживать лишь определенное количество циклов термоциклирования в эксплуатационном периоде с отсутствием возможности увеличения их количества.

К причинам, обуславливающим указанные негативные особенности, относится разница в коэффициентах термического расширения используемых материалов в компонентах гибридной сборки, как следствие, возникающие механические напряжения при термоциклировании.

Наличие в гибридной сборке компонентов из разнородных в отношении термического расширения материалов является наиболее уязвимым местом при создании фотоприемных модулей. Разница в коэффициентах термического расширения может быть столь значительна, что при охлаждении приводит к разрушению традиционно используемых индиевых межконтактных электрических соединений, что в свою очередь приводит к заметному ухудшению качества изображения устройства и ограничению количества циклов термоциклирования в эксплуатационном периоде.

Если индиевый микроконтакт выполнен гибким с высоким аспектным отношением, это отчасти компенсирует при охлаждении негативные последствия разницы в степени сжимаемости разнородных материалов посредством переноса нагрузки на контактный столб.

С увеличением формата фотоприемных модулей ситуация особенно обостряется, поскольку механическое напряжение среза, приводящее постепенно к разрушению межконтактных электрических соединений, прямо пропорционально размерам фотоприемного модуля. При этом механическое напряжение среза максимально для межконтактных электрических соединений на участках, удаленных от центра, в области которых и происходит резкое ухудшение качества изображения. Для снижения негативного влияния механического напряжения среза на межконтактные электрические соединения их следует выполнять с более высоким аспектным отношением. Однако это порождает другую проблему - снижения прочности соединения. При осуществлении гибридной сборки индиевые микроконтакты формируют на подложке со схемой считывания и подложке, содержащей фотоприемную структуру. После чего микроконтакты на первой подложке под давлением соединяют с ответными контактами на фотоприемной структуре второй подложки. С целью сохранения высокого аспектного отношения требуется снижение величины давления, при котором осуществляют процесс гибридной сборки, что в результате обуславливает понижение механической прочности выполняемого контакта.

Формирование фотоприемного модуля происходит с использованием материалов, разнородных в отношении термического расширения, негативным фактором являются механические напряжения, обусловленные применением этих разнородных материалов (например, InSb, HgCdTe, и Si).

Использование материалов, разнородных в отношении термического расширения, приводит к возникновению механических напряжений в каждом фотоприемном модуле, из которых собирается мозаичный фотоприемный модуль. В результате при изменении температуры в процессе термоциклирований каждый исходный фотоприемный модуль под действием механических напряжений стремится к изгибу, но поскольку он жестко связан с основанием всей площадью поверхности, которой располагают его на основании и по которой выполняют крепление, то это препятствует его изгибанию в пространство за пределы плоскости, относительно которой фотоприемный модуль связан с общим основанием. Возникающие механические напряжения имеют при этом разрушающую направленность в отношении межконтактных электрических соединений, в первую очередь находящихся в периферийной области фотоприемного модуля. В результате с течением эксплуатационного периода гибридная сборка постепенно разрушается, обуславливая ухудшение изображения и способность выдерживать лишь определенное, ограниченное, количество циклов термоциклирования.

Кроме того, проблемой описанных мозаичных фотоприемных модулей большого формата является наличие «слепых зон», что обусловлено невозможностью соединения областей с фоточувствительными элементами фотоприемных модулей, которые формируют изображение, непосредственно встык друг к другу. Между указанными областями всегда существует зазор - «слепая зона». «Слепые зоны» составляют обычно 100-200 мкм и более. При регистрации часть оптического изображения теряется в областях промежутка между краевыми фоточувствительными элементами соседних фотоприемных модулей, в результате снижается качество изображения, формируемого мозаичным фотоприемным модулем, в целом.

В качестве ближайшего аналога взят способ сборки мозаичного фотоприемного модуля большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади (описание к патенту РФ №2518365 на изобретение, МПК 8 G03B 37/04, G01C 11/02), в котором фотоприемные модули меньшей площади разбивают на группы, фотоприемные модули каждой группы располагают в ряд, группы фотоприемных модулей располагают параллельными рядами. При сборке располагают каждую группу на фокальной поверхности объектива. Причем фотоприемные модули каждой группы располагают в ряд с промежутками, фотоприемные модули одной группы смещены относительно фотоприемных модулей другой группы вдоль направления их ряда.

В частном случае реализации сборки используют следующие величины промежутков и смещений. Величину промежутков между фотоприемными модулями в ряду устанавливают не превышающей произведения числа эффективных пикселей на физический размер пикселя одного фотоприемного модуля по оси его симметрии, ориентированной вдоль ряда, умноженного на количество групп, минус один. Величину смещения фотоприемных модулей одной группы относительно фотоприемных модулей другой группы устанавливают не превышающей максимального промежутка между фотоприемными модулями в ряду.

Описанная сборка мозаичного фотоприемного модуля с шахматным расположением исходных фотоприемных модулей использована в оптико-электронном фотоприемнике, в отношении которого выдан указанный охранный документ. Число групп соответствует количеству объективов, не менее двух, располагают группы на фокальной поверхности соответствующего объектива. Запатентованное решение позволяет формировать единое большое поле съемки от множества отдельных фоточувствительных матриц, дает возможность использовать ряд отдельных небольших объективов вместо одного большого и дорогостоящего и множество небольших матриц вместо одной дорогой матрицы большого формата.

Приведенное в качестве ближайшего аналога техническое решение способствует увеличению формата съемки оптико-электронного фотоприемника при уменьшении геометрических и хроматических искажений. Однако оно разработано без учета использования его в охлаждаемых фотоприемниках, работающих, в частности, при температурах жидкого азота. В нем не учтены необходимость термоциклирования, а также ухудшение качества формируемого изображения с увеличением количества, претерпевающего устройством термоциклов.

Техническим результатом является:

- снижение ухудшения качества изображения с увеличением циклов термоциклирования в эксплуатационном периоде;

- повышение количества циклов термоциклирования в эксплуатационном периоде.

Технический результат достигается в способе сборки мозаичного фотоприемного модуля большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади, заключающемся в том, что при сборке разбивают фотоприемные модули меньшей площади на группы, располагают фотоприемные модули каждой группы в ряд, располагают группы фотоприемных модулей параллельными рядами, при этом фотоприемные модули меньшей площади со схемой считывания, выполненной из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами, выполненного на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения, жестко устанавливают на общем основании с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, используя держатель, причем при установке фотоприемный модуль в части, содержащей указанную область, подвешивают на держателе относительно общего основания, формируя между основанием и фотоприемным модулем пространство, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля без контактирования с основанием.

В способе используют фотоприемные модули меньшей площади, изготовленные гибридной сборкой, со схемой считывания, выполненной на одной подложке, из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла, выполненного на другой подложке, на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения.

В способе жесткую установку на общем основании с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, подвешивание относительно общего основания с формированием между основанием и фотоприемным модулем пространства, обеспечивающего под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля без контактирования с основанием, осуществляют посредством держателя в виде балки и слоев, выполняющих функцию крепления, держатель жестко крепят к основанию, посредством одного слоя, выполняющего функцию крепления, на держателе жестко крепят ряды групп фотоприемных модулей, посредством других слоев, выполняющих функцию крепления каждого из фотоприемных модулей, обеспечивая зазор между общим основанием и каждым фотоприемным модулем, жесткое крепление каждого фотоприемного модуля к держателю выполняют относительно участка на краю фотоприемного модуля, за пределами области с фоточувствительными элементами, при этом крепление каждого фотоприемного модуля к держателю посредством слоя выполняют, избегая наложения плоскости держателя, в которой осуществляют крепление, и области, в которой расположены связанные со схемой считывания фоточувствительные элементы, друг на друга, указанный слой при креплении располагают между схемой считывания и держателем, жестко прикрепляя фотоприемный модуль к держателю в крайней области схемы считывания вдоль направления расположения рядов, области, которая свободна от фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами, предварительно обеспечивая размеры схемы считывания большими, чем размеры фотоприемного кристалла, величину зазора обеспечивают не менее величины прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего наиболее низкой температуре рабочего температурного диапазона, и не более величины четырехкратного увеличения результата вычитания суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления, из суммы толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами и величины зазора, равной величине прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, за вычетом толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами.

В способе используют фотоприемные модули с размером в направлении ряда 1,12 см, с размером в перпендикулярном направлении 0,62 см, со схемой считывания из кремния толщиной 450 мкм, с фотоприемным кристаллом с фоточувствительными элементами на основе арсенида индия толщиной 800 мкм, основание выполняют из металла, держатель изготавливают в форме прямоугольной балки из кремния, с шириной - размером в перпендикулярном направлении относительно расположения параллельных рядов фотоприемных модулей - 0,4 см, высотой от 783 до 3172 мкм, включая указанные значения интервала, слои, выполняющие функцию крепления, формируют из индия толщиной от 5 до 10 мкм, включая указанные значения интервала, величину зазора обеспечивают не менее величины прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, - 7 мкм и не более величины четырехкратного увеличения результата вычитания суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления, из суммы толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами и величины зазора, равной величине прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, за вычетом толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами - 2372 мкм.

В способе располагают фотоприемные модули каждой группы в ряд, располагают группы фотоприемных модулей параллельными рядами, между фотоприемными модулями в каждой группе, расположенной в ряд, выполняют промежутки, а ряды фотоприемных модулей относительно друг друга устанавливают со сдвигом, обеспечивающим шахматный порядок расположения фотоприемных модулей, величину промежутка выдерживают равной стороне области с фоточувствительными элементами располагаемого рядом с данным промежутком фотоприемного модуля соседнего ряда, при этом берут сторону области с фоточувствительными элементами, ориентированную вдоль расположения рядов, а сдвиг рядов фотоприемных модулей относительно друг друга выполняют на величину, обеспечивающую для фотоприемных модулей разных рядов расположение сторон их областей с фоточувствительными элементами, ориентированных поперек расположения рядов, на прямых, перпендикулярных направлению расположения рядов.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами.

На Фиг. 1 приведено схематичное изображение сборки мозаичного фотоприемного модуля, вид сверху, где 1 - основание; 2 - держатель; 3 - подложка со схемой считывания.

На Фиг 2 показано поперечное сечение сборки мозаичного фотоприемного модуля, выполненное в перпендикулярной плоскости к продольной оси, вдоль которой расположены фотоприемные модули меньшей площади, где 1 - основание; 2 - держатель; 3 - подложка со схемой считывания; 4 - многоэлементный фотоприемный кристалл (подложка с фотоприемной матрицей); 5 - зазор; 6 - слой индия; D - расстояние между основанием и подложкой со схемой считывания, равное высоте (толщине) держателя в совокупности с толщиной слоев индия, используемых для крепления.

На Фиг. 3 представлено поперечное сечение гибридной сборки подложки со схемой считывания и многоэлементного фотоприемного кристалла, А - при комнатной температуре (300 К), Б - при температуре жидкого азота (77 К), где 3 - подложка со схемой считывания; 4 - многоэлементный фотоприемный кристалл (подложка с фотоприемной матрицей), d - расстояние, на которое в результате изгиба под действием механических напряжений происходит смещение плоскости расположения краев сборки относительное ее центра.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается следующим.

Как отмечалось выше, основной проблемой являются возникающие при термоциклировании механические напряжения, а точнее их разрушающее действие с течением времени эксплуатации фотоприемного устройства. Поскольку при создании исходных фотоприемных модулей используют разнородные в отношении термического расширения материалы, при термоциклировании возникают механические напряжения, стремящиеся изогнуть фотоприемный модуль. Фотоприемный модуль всей площадью поверхности, обращенной к основанию, по которой его устанавливают на основании и выполняют крепление к основанию, связан с последним, что препятствует его изгибанию с приобретением формы, отвечающей условию минимизации механических напряжений в гибридной сборке. Повышенные механические напряжения оказывают разрушающее действие на контактные соединения, в первую очередь находящиеся в периферийной области фотоприемного модуля как наиболее слабое звено. Фотоприемный модуль, выдержав определенное количество термоциклов, оказывается поврежденным. Гибридная сборка постепенно разрушается, выдерживая до момента достижения предельно допустимого количества разрушенных межконтактных соединений фотоприемного модуля определенное, ограниченное, количество термоциклов. С разрушением гибридной сборки в течение эксплуатации постепенно ухудшается качество изображения, обеспечиваемого фотоприемным модулем, поскольку постепенно разрушаются контактные соединения фоточувствительных элементов фотоприемного кристалла и схемы считывания. Ячейки схемы считывания оказываются неспособными к считыванию сигналов с фотоприемных элементов, с которыми были электрически соединены индиевыми контактными соединениями.

В целях увеличения циклов терморциклирования и пролонгирования срока эксплуатации мозаичного фотоприемного модуля (Фиг. 1), а также предотвращения ухудшения изображения с увеличением циклов термоциклирования в предлагаемом решении фотоприемные модули меньшей площади (см. Фиг. 2 и 3), выполненные в составе схемы считывания (см. Фиг. 2 и 3, позиция 3) из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла (см. Фиг. 2 и 3, позиция 4) с фоточувствительными элементами на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения, жестко устанавливают на общем основании (см. Фиг. 1 и 2, позиция 1) с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием 1 в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, используя держатель 2. При установке фотоприемный модуль в части, содержащей указанную область, подвешивают на держателе 2 относительно общего основания 1, формируя между основанием и фотоприемным модулем пространство, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании его изгибание без контактирования с основанием 1.

Фотоприемный модуль не всей площадью поверхности, которая обращена к основанию, по которой выполняют крепление его к основанию 1, связан с последним. Его подвешивают относительно общего основания 1, частично закрепляя к последнему, используя держатель 2. Плоскость, в которой выполняют жесткое крепление фотоприемного модуля, связывая его с общим основанием, параллельна плоскости общего основания, но в отличие от известных технических решений не совпадает с ней. Плоскость общего основания 1 и плоскость крепления каждого фотоприемного модуля разносят относительно друг друга за счет держателя 2, осуществляя опосредованную связь фотоприемного модуля с основанием 1. За счет этого формируют пространство между основанием 1 и устанавливаемым фотоприемным модулем. В результате при термоциклировании обеспечивается под действием возникающих механических напряжений изгибание области фотоприемного модуля, в которой выполнены фоточувствительные элементы, соединенные с ячейками схемы считывания индиевыми контактными соединениями, в пространство, лежащее за пределами плоскости, в которой выполняют жесткое крепление фотоприемного модуля, связывая его с общим основанием плоскости, которая параллельна плоскости общего основания 1 и расположена на некотором расстоянии от плоскости последнего.

Пространство формируют за счет разнесения посредством держателя 2 указанных плоскостей на такое расстояние друг от друга, чтобы изгибание фотоприемного модуля в части области фотоприемного модуля, в которой выполнены фоточувствительные элементы, при термоциклировании под действием возникающих механических напряжений происходило без контактирования с основанием 1. Иными словами, чтобы основание 1 не препятствовало свободному изгибанию, как в случае возникновения касания его фотоприемным модулем или при креплении фотоприемного модуля непосредственно к основанию 1.

Такая установка обеспечивает беспрепятственное со стороны основания изгибание области фотоприемного модуля, в которой выполнены фоточувствительные элементы, соединенные с ячейками схемы считывания индиевыми контактными соединениями, минимизацию потенциальной энергии внутренних механических напряжений.

Таким образом, в отличие от известных решений в целях достижения технического результата при реализации способа сборки необходимо выполнять два существенных условия: во-первых, область фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, должна быть свободна от связи с общим основанием 1; во-вторых, эта область должна быть подвешена относительно общего основания 1, чтобы было сформировано пространство между общим основанием 1 и многоэлементным фотоприемным кристаллом 4, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля в части, содержащей область фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы (многоэлементный фотоприемный кристалл (подложка с фотоприемной матрицей) 4), без контактирования с основанием 1. В результате в отношении указанной части фотоприемного модуля становится возможным его беспрепятственное, свободное, изгибание, осуществляется минимизация потенциальной энергии и, как следствие, снижение разрушающих механических напряжений. Этим в совокупности обеспечивается увеличение циклов термоциклирования и предотвращается ухудшение изображения, формируемого мозаичным фотоприемным модулем.

Как правило, фотоприемные модули меньшей площади изготовлены гибридной сборкой. Компонентами являются схема считывания, выполненная на одной подложке, из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемный кристалл, выполненный на другой подложке, на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения. Однако исходными фотоприемными модулями могут быть модули и монолитного исполнения фотоприемного кристалла и схемы считывания.

В частном случае реализации предлагаемого технического решения используют в качестве исходных фотоприемных модулей гибридно собранные модули с фоточувствительными элементами в составе схемы считывания из кремния (см. Фиг. 1-3, подложка со схемой считывания - 3) толщиной 450 мкм и фотоприемного кристалла (см. Фиг. 2 и 3, многоэлементный фотоприемный кристалл (подложка с фотоприемной матрицей) - 4) толщиной 800 мкм, выполненного на основе арсенида индия. Исходные фотоприемные модули с фоточувствительными элементами могут быть, например, с характерным размером в направлении расположения ряда от 1-2 см и более (см. Фиг. 1, размер по поперечному сечению Б-Б; Фиг. 3), в конкретном, рассматриваемом, случае они выполнены 1,12 см, и с размером в перпендикулярном направлении 0,62 см, с шагом фоточувствительных элементов до 50 мкм. Схема считывания (подложка со схемой считывания 3) имеет размеры: 1,12 см - вдоль направления рядов; 0,62 см - размер в перпендикулярном направлении. Фотоприемный кристалл с фоточувствительными элементами (многоэлементный фотоприемный кристалл (подложка с фотоприемной матрицей) 4) имеет размеры: 1,1 см - вдоль направления рядов; 0,26 см - размер в перпендикулярном направлении. По центру его выполнены фоточувствительные элементы - 2 ряда по 194 элемента с шагом 50 мкм.

Общее основание (см. Фиг. 1 и 2, основание - 1) выполняют из металла, например инвара.

Следует подчеркнуть, что вышеизложенный подход к достижению указанного технического результата правомерен независимо от размеров конструктивных элементов сборки и используемых материалов. Хотя здесь принимают во внимание фотоприемные устройства на основе InAs при указанных размерах, подход правомерен для фотоприемных устройств с фотоприемной матрицей на других полупроводниках типа A3B5 или полупроводниках типа A2B6 и при других размерах.

Реализация условия, заключающегося в установке на общем основании каждого исходного фотоприемного модуля, используемого в сборке мозаичного модуля, с отсутствием связи его с основанием в отношении области, в которой расположены связанные со схемой считывания фоточувствительные элементы, осуществляется с использованием слоя (слой индия 6, см. Фиг. 2), выполняющего функцию крепления, который выполняют вне указанной области. Реализация второго условия, связанного с подвешиванием относительно общего основания 1, формирующем пространство между общим основанием 1 и многоэлементным фотоприемным кристаллом 4, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля в части, содержащей область фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, без контактирования с основанием 1, достигается использованием помимо указанного слоя (слой индия 6, см. Фиг. 2) дополнительного элемента - держателя 2 (см. Фиг. 1 и 2) и слоя, посредством которого держатель 2 крепят к основанию 1 (позиция на Фиг. 2 не показана). Использованием главным образом держателя 2 осуществляется подвешивание относительно общего основания 1 и формируется пространство, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля в части, содержащей область фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, без контактирования с основанием 1, то есть требуемый зазор 5 между фотоприемным модулем и общим основанием 1, за счет чего устраняется препятствие изгибанию области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания. Держатель 2 может быть выполнен в виде балки требуемой высоты (толщины). При этом крепление фотоприемного модуля к держателю 2 посредством слоя (слой индия 6) выполняют таким образом, чтобы избежать наложения плоскости держателя, в которой производят крепление, и области, в которой расположены связанные со схемой считывания фоточувствительные элементы, друг на друга. Указанный слой при креплении располагают между схемой считывания (подложка со схемой считывания 3) и держателем 2 (см. Фиг.2), жестко прикрепляя фотоприемный модуль к держателю 2 в крайней области схемы считывания вдоль направления расположения рядов, области, которая свободна от фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами (многоэлементный фотоприемный кристалл (подложка с фотоприемной матрицей) 4), поскольку подложка со схемой считывания 3 выполнена большими размерами, чем многоэлементный фотоприемный кристалл (подложка с фотоприемной матрицей) 4. Высота держателя 2 (толщина) в совокупности с толщиной слоев, выполняющих функцию крепления держателя 2 к основанию 1 (позиция слоя на Фиг. 2 не показана) и подложки со схемой считывания 3 к держателю 2 (позиция 6 - слой индия. Фиг.2), задает расстояние между основанием 1 и схемой считывания - расстояние D (см. Фиг. 2). Величина D должна быть больше суммы толщины многоэлементного фотоприемного кристалла (подложка с фотоприемной матрицей) 4 и величины прогиба d, то есть расстояния, на которое в результате изгиба под действием механических напряжений происходит смещение плоскости расположения краев сборки относительно ее центра (см. Фиг. 3). Величина зазора 5 должна быть не менее d. Причем не менее d величины прогиба, который достигается при самой низкой температуре того температурного диапазона, в котором используется фотоприемное устройство. Так, если устройство предназначено для работы в температурном диапазоне, соответствующем температурам жидкого азота, рабочими температурами могут быть 150 К, 77 К. При определении зазора следует иметь в виду величину d, соответствующую 77 К. При этой температуре прогиб будет максимален.

Держатель 2 выполняют из кремния, ширина держателя 2, его размер в перпендикулярном направлении относительно расположения параллельных рядов фотоприемных модулей, составляет около 0,4 см.

В количественном выражении величина зазора 5 выбирается из следующих соображений.

При охлаждении мозаичного фотоприемного модуля, содержащего держатель 2, подложку со схемой считывания 3 и многоэлементный фотоприемный кристалл (подложка с фотоприемной матрицей) 4, соединенные между собой индиевыми микроконтактами, происходит изгиб сборки. Сборка из компонентов 3 и 4, как хорошо известно, изгибается при изменении температуры вследствие разности коэффициентов термического расширения материалов компонентов 3 и 4, соответственно, Si и InAs. Поскольку рассматриваемый мозаичный фотоприемный модуль предназначен для использования в фотоприемных устройствах, работающих при температуре жидкого азота, то максимальный прогиб d (см. Фиг. 3), обусловленный разностью коэффициентов термического расширения, будет при температуре 77 К. Коэффициенты термического расширения Si и InAs составляют соответственно 2,3×10-4 К-1 и 4,5×10-4 К-1. Методика расчета изгиба бикомпонентной пластины из разных в отношении коэффициента термического расширения материалов, которой, по сути дела, является фотоприемный модуль, хорошо известна. Используя эту методику, получаем оценку прогиба d в случае вышеуказанных компонентов 3 и 4 фотоприемного модуля (см. Фиг. 3), согласно которой прогиб составляет от 4 до 7 мкм.

Таким образом, минимальная величина зазора 5 должна быть по крайней мере 7 мкм или более.

Высота (толщина) держателя 2, обеспечивающая минимальную величину зазора 5 и беспрепятственное изгибание фотоприемного модуля при термоциклировании, определяется суммой толщины многоэлементного фотоприемного кристалла (подложка с фотоприемной матрицей) 4 и минимальной величины зазора 5 за вычетом суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления (удвоенной толщины слоя индия 6, если используют одинаковые слои для крепления).

Определим верхнюю границу зазора 5. Максимальная величина зазора 5 главным образом определяется высотой (толщиной) держателя 2, как видно из Фиг. 2. Высота (толщина) держателя 2 должна быть такой, чтобы минимизировать возникающее механическое напряжение на его изгиб, которое при изменении температуры, охлаждении при термоциклировании, передается в результате изгиба пары компонентов 3 и 4. В этих целях предпочтительна большая высота (толщина). С другой стороны, максимально возможная высота (толщина) держателя 2 не должна быть слишком большой, поскольку держатель 2 в отношении фотоприемного модуля - пары компонентов 3 и 4 - выполняет не только несущую функцию, но и осуществляет функцию теплоотвода, отводя при охлаждении тепло от фотоприемного модуля к основанию 1, как показано фигурной стрелкой на Фиг. 2. Известно, что поперечный изгиб балки, которой и является держатель 2, обратно пропорционален кубу ее толщины. Таким образом, чтобы уменьшить возможный изгиб балки больше, чем на порядок, достаточно увеличить ее толщину приблизительно в 3-4 раза. Суммируя приведенные рассуждения, получаем, что максимально возможная высота (толщина) держателя 2 равна четырехкратной высоте (толщине) держателя 2, обеспечивающей минимальную величину зазора 5 и беспрепятственное изгибание фотоприемного модуля при термоциклировании. Поскольку высота (толщина) держателя 2, обеспечивающая минимальную величину зазора 5 и беспрепятственное изгибание фотоприемного модуля при термоциклировании, определяется суммой толщины многоэлементного фотоприемного кристалла (подложка с фотоприемной матрицей) 4 и минимальной величины зазора 5 за вычетом суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления (удвоенной толщины слоя индия 6, если используют одинаковые слои для крепления), для определения максимально возможной высоты (толщины) держателя 2 сумму толщины многоэлементного фотоприемного кристалла (подложка с фотоприемной матрицей) 4 и минимальной величины зазора 5 за вычетом суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления, необходимо увеличить в четыре раза. Для получения максимальной величины зазора 5 необходимо из величины, равной четырехкратному увеличению результата вычитания из суммы толщины многоэлементного фотоприемного кристалла (подложка с фотоприемной матрицей) 4 и минимальной величины зазора 5 суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления, вычесть толщину многоэлементного фотоприемного кристалла (подложка с фотоприемной матрицей) 4.

Слои, выполняющие функцию крепления, как отмечалось выше, в частности, изготавливают из индия. В качестве таковых приемлемы слои, получаемые использованием стандартных возможностей планарной технологии, которые обеспечивают получение слоев от 5 до 10 мкм.

И наконец, отметим следующую особенность.

Выше говорилось о негативном влиянии механических напряжений при термоциклировании, обусловленных разницей коэффициентов термического расширения материалов, из которых изготовлены исходные фотоприемные модули. При изменении температуры на величину ΔТ размер каждого из компонентов фотоприемного модуля (например, характерный размер L подложки со схемой считывания 3 и многоэлементного фотоприемного кристалла (подложка с фотоприемной матрицей) 4 в направлении расположения рядов) меняется на величину ΔL=αLΔT, где α - коэффициент термического расширения материала компонента. Поскольку величина α для кремния и арсенида индия различна, размер L компонентов изменяется в разной степени на разную величину. Так как компоненты жестко соединены друг с другом, происходит изгиб сборки, характеризуемый величиной прогиба d, расстоянием, на которое в результате изгиба под действием механических напряжений происходит смещение плоскости расположения краев сборки относительное ее центра (см. Фиг. 3Б). На краях сборки компонентов возникает механическое напряжение среза. Для вышеприведенных характерных толщин подложки со схемой считывания из кремния и многоэлементного фотоприемного кристалла на основе арсенида индия указанное напряжение составляет около 50 МПа. Это напряжение, приводящее к изгибу сборной конструкции компонентов, частично оказывает воздействие в отношении слоя индия 6 (см. Фиг. 2) - в грубом приближении половина напряжения среза от его величины относительно плоскости сечения Б-Б (см. Фиг. 1). Известно, что напряжение среза для индия составляет около 6 МПа, что почти на порядок меньше, чем механическое напряжение среза относительно плоскости сечения Б-Б (см. Фиг. 1, Фиг. 3). Таким образом, слой индия 6 находится под воздействием пластической деформации, частично компенсируя напряжения изгиба сборки подложки со схемой считывания из кремния и многоэлементного фотоприемного кристалла на основе арсенида индия.

Одновременно слой индия 6 (см. Фиг. 2) обеспечивает хороший теплоотвод от многоэлементного фотоприемного кристалла на основе арсенида индия к общему основанию, поскольку является металлом.

В частном случае реализации способа расположение посредством держателя 2 пары рядов исходных фотоприемных модулей в шахматном порядке (см. Фиг. 1) направлено на устранение негативного вклада «слепых зон» в формируемое изображение - вклада, приводящего к частичной потере изображения. В каждом исходном фотоприемном модуле мозаичного фотоприемного модуля (см. Фиг. 1) «слепую зону» составляют пары участков - на краях фотоприемного модуля, расположенных вдоль направления рядов, и на краях фотоприемного модуля, расположенных перпендикулярно направлению рядов. Расположение исходных фотоприемных модулей при сборке мозаичного модуля, схематично показанное на Фиг. 1, обуславливает устранение негативного вклада «слепых зон» в отношении их участков на краях фотоприемного модуля, расположенных перпендикулярно направлению рядов.

Фотоприемные модули каждой группы располагают в ряд, группы фотоприемных модулей располагают параллельными рядами. Ряды объединяют в пары. Каждую пару рядов устанавливают на держателе 2. Между фотоприемными модулями в каждой группе, расположенной в ряд, выполняют промежутки. Ряды фотоприемных модулей относительно друг друга выполняют со сдвигом, обеспечивающим шахматный порядок расположения фотоприемных модулей. Величину промежутка выдерживают равной стороне области с фоточувствительными элементами располагаемого рядом с данным промежутком фотоприемного модуля соседнего ряда (см. Фиг. 1). При этом имеют в виду сторону области с фоточувствительными элементами, ориентированную вдоль расположения рядов. Во внимание принимается лишь область с фоточувствительными элементами, исключая «слепую зону». Сдвиг рядов фотоприемных модулей относительно друг друга выполняют на величину, обеспечивающую для фотоприемных модулей разных рядов расположение сторон их областей с фоточувствительными элементами, ориентированных поперек расположения рядов, на прямых, перпендикулярных направлению расположения рядов. Стороны областей с фоточувствительными элементами, перпендикулярные направлению ряда, должны лежать на одной и той же прямой для пары модулей соседних рядов, располагаемых по диагонали относительно друг друга (см. Фиг. 1). Этим обеспечивается перекрывание «слепых зон», располагаемых по краям фотоприемных модулей, которые перпендикулярны направлению ряда, и исключаются потери в изображении.

В качестве сведений, подтверждающих возможность осуществления способа с достижением указанного технического результата, приводим нижеследующие примеры реализации.

Пример 1

Мозаичный фотоприемный модуль большого формата собирают из фотоприемных модулей меньшей площади. Каждый исходный фотоприемный модуль меньшей площади сформирован со схемой считывания, выполненной из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами, выполненного на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения. Используют фотоприемные модули меньшей площади, изготовленные гибридной сборкой, со схемой считывания, выполненной на одной подложке, из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла, выполненного на другой подложке, на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения.

При сборке разбивают фотоприемные модули меньшей площади на группы, располагают фотоприемные модули каждой группы в ряд, располагают группы фотоприемных модулей параллельными рядами. Между фотоприемными модулями в каждой группе, расположенной в ряд, выполняют промежутки. Ряды фотоприемных модулей относительно друг друга устанавливают со сдвигом, обеспечивающим шахматный порядок расположения фотоприемных модулей. Величину промежутка выдерживают равной стороне области с фоточувствительными элементами располагаемого рядом с данным промежутком фотоприемного модуля соседнего ряда. При этом берут сторону области с фоточувствительными элементами, ориентированную вдоль расположения рядов. Сдвиг рядов фотоприемных модулей относительно друг друга выполняют на величину, обеспечивающую для фотоприемных модулей разных рядов расположение сторон их областей с фоточувствительными элементами, ориентированных поперек расположения рядов, на прямых, перпендикулярных направлению расположения рядов.

Фотоприемные модули жестко устанавливают на общем основании. Установку осуществляют с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, используя держатель. При установке фотоприемный модуль в части, содержащей указанную область, подвешивают на держателе относительно общего основания, формируя между основанием и фотоприемным модулем пространство, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля без контактирования с основанием.

Указанную установку осуществляют посредством держателя в виде балки и слоев, выполняющих функцию крепления. Держатель жестко крепят к основанию посредством одного слоя, выполняющего функцию крепления. На держателе жестко крепят ряды групп фотоприемных модулей посредством других слоев, выполняющих функцию крепления каждого из фотоприемных модулей. Этим обеспечивают зазор между общим основанием и каждым фотоприемным модулем. Жесткое крепление каждого фотоприемного модуля к держателю выполняют относительно участка на краю фотоприемного модуля за пределами области с фоточувствительными элементами. При этом крепление каждого фотоприемного модуля к держателю посредством слоя выполняют, избегая наложения плоскости держателя, в которой осуществляют крепление, и области, в которой расположены связанные со схемой считывания фоточувствительные элементы, друг на друга. Указанный слой при креплении располагают между схемой считывания и держателем, жестко прикрепляя фотоприемный модуль к держателю в крайней области схемы считывания вдоль направления расположения рядов, области, которая незанята фотоприемным кристаллом с фоточувствительными элементами, поскольку схему считывания берут больших размеров, чем многоэлементный фотоприемный кристалл. Величину зазора обеспечивают не менее величины прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, и не более величины четырехкратного увеличения результата вычитания суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления, из суммы толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами и величины зазора, равной величине прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, за вычетом толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами.

Используют фотоприемные модули с размером в направлении ряда 1,12 см, с размером в перпендикулярном направлении 0,62 см, со схемой считывания из кремния толщиной 450 мкм, с фотоприемным кристаллом с фоточувствительными элементами на основе арсенида индия толщиной 800 мкм. Основание выполняют из металла - инвара. Держатель изготавливают в форме прямоугольной балки из кремния, с шириной - размером в перпендикулярном направлении относительно расположения параллельных рядов фотоприемных модулей - 0,4 см, высотой 783 мкм. Слои, выполняющие функцию крепления, формируют из индия толщиной 10 мкм. Величину зазора обеспечивают 7 мкм.

Пример 2

Мозаичный фотоприемный модуль большого формата собирают из фотоприемных модулей меньшей площади. Каждый исходный фотоприемный модуль меньшей площади сформирован со схемой считывания, выполненной из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами, выполненного на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения. Используют фотоприемные модули меньшей площади, изготовленные гибридной сборкой, со схемой считывания, выполненной на одной подложке, из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла, выполненного на другой подложке, на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения.

При сборке разбивают фотоприемные модули меньшей площади на группы, располагают фотоприемные модули каждой группы в ряд, располагают группы фотоприемных модулей параллельными рядами.

Фотоприемные модули жестко устанавливают на общем основании. Установку осуществляют с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, используя держатель. При установке фотоприемный модуль в части, содержащей указанную область, подвешивают на держателе относительно общего основания, формируя между основанием и фотоприемным модулем пространство, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля без контактирования с основанием.

Указанную установку осуществляют посредством держателя в виде балки и слоев, выполняющих функцию крепления. Держатель жестко крепят к основанию посредством одного слоя, выполняющего функцию крепления. На держателе жестко крепят ряды групп фотоприемных модулей посредством других слоев, выполняющих функцию крепления каждого из фотоприемных модулей. Этим обеспечивают зазор между общим основанием и каждым фотоприемным модулем. Жесткое крепление каждого фотоприемного модуля к держателю выполняют относительно участка на краю фотоприемного модуля за пределами области с фоточувствительными элементами. При этом крепление каждого фотоприемного модуля к держателю посредством слоя выполняют, избегая наложения плоскости держателя, в которой осуществляют крепление, и области, в которой расположены связанные со схемой считывания фоточувствительные элементы, друг на друга. Указанный слой при креплении располагают между схемой считывания и держателем, жестко прикрепляя фотоприемный модуль к держателю в крайней области схемы считывания вдоль направления расположения рядов, области, которая незанята фотоприемным кристаллом с фоточувствительными элементами, поскольку схему считывания берут больших размеров, чем многоэлементный фотоприемный кристалл. Величину зазора обеспечивают не менее величины прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, и не более величины четырехкратного увеличения результата вычитания суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления, из суммы толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами и величины зазора, равной величине прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, за вычетом толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами.

Используют фотоприемные модули с размером в направлении ряда 1,12 см, с размером в перпендикулярном направлении 0,62 см, со схемой считывания из кремния толщиной 450 мкм, с фотоприемным кристаллом с фоточувствительными элементами на основе арсенида индия толщиной 800 мкм. Основание выполняют из металла - инвара. Держатель изготавливают в форме прямоугольной балки из кремния, с шириной - размером в перпендикулярном направлении относительно расположения параллельных рядов фотоприемных модулей - 0,4 см, высотой от 3172 мкм. Слои, выполняющие функцию крепления, формируют из индия толщиной 5 мкм. Величину зазора обеспечивают 2372 мкм.

Пример 3

Мозаичный фотоприемный модуль большого формата собирают из фотоприемных модулей меньшей площади. Каждый исходный фотоприемный модуль меньшей площади сформирован со схемой считывания, выполненной из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами, выполненного на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения. Используют фотоприемные модули меньшей площади, изготовленные гибридной сборкой, со схемой считывания, выполненной на одной подложке, из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла, выполненного на другой подложке, на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения.

При сборке разбивают фотоприемные модули меньшей площади на группы, располагают фотоприемные модули каждой группы в ряд, располагают группы фотоприемных модулей параллельными рядами.

Фотоприемные модули жестко устанавливают на общем основании. Установку осуществляют с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, используя держатель. При установке фотоприемный модуль в части, содержащей указанную область, подвешивают на держателе относительно общего основания, формируя между основанием и фотоприемным модулем пространство, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля без контактирования с основанием.

Указанную установку осуществляют посредством держателя в виде балки и слоев, выполняющих функцию крепления. Держатель жестко крепят к основанию посредством одного слоя, выполняющего функцию крепления. На держателе жестко крепят ряды групп фотоприемных модулей посредством других слоев, выполняющих функцию крепления каждого из фотоприемных модулей. Этим обеспечивают зазор между общим основанием и каждым фотоприемным модулем. Жесткое крепление каждого фотоприемного модуля к держателю выполняют относительно участка на краю фотоприемного модуля за пределами области с фоточувствительными элементами. При этом крепление каждого фотоприемного модуля к держателю посредством слоя выполняют, избегая наложения плоскости держателя, в которой осуществляют крепление, и области, в которой расположены связанные со схемой считывания фоточувствительные элементы, друг на друга. Указанный слой при креплении располагают между схемой считывания и держателем, жестко прикрепляя фотоприемный модуль к держателю в крайней области схемы считывания вдоль направления расположения рядов, области, которая незанята фотоприемным кристаллом с фоточувствительными элементами, поскольку схему считывания берут больших размеров, чем многоэлементный фотоприемный кристалл. Величину зазора обеспечивают не менее величины прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, и не более величины четырехкратного увеличения результата вычитания суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления, из суммы толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами и величины зазора, равной величине прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, за вычетом толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами.

Используют фотоприемные модули с размером в направлении ряда 1,12 см, с размером в перпендикулярном направлении 0,62 см, со схемой считывания из кремния толщиной 450 мкм, с фотоприемным кристаллом с фоточувствительными элементами на основе арсенида индия толщиной 800 мкм. Основание выполняют из металла - инвара. Держатель изготавливают в форме прямоугольной балки из кремния, с шириной - размером в перпендикулярном направлении относительно расположения параллельных рядов фотоприемных модулей - 0,4 см, высотой от 3162 мкм. Слои, выполняющие функцию крепления, формируют из индия толщиной 7,5 мкм. Величину зазора обеспечивают 2367 мкм.

1. Способ сборки мозаичного фотоприемного модуля большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади, заключающийся в том, что при сборке разбивают фотоприемные модули меньшей площади на группы, располагают фотоприемные модули каждой группы в ряд, располагают группы фотоприемных модулей параллельными рядами, отличающийся тем, что фотоприемные модули меньшей площади со схемой считывания, выполненной из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами, выполненного на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения, жестко устанавливают на общем основании с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, используя держатель, причем при установке фотоприемный модуль в части, содержащей указанную область, подвешивают на держателе относительно общего основания, формируя между основанием и фотоприемным модулем пространство, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля без контактирования с основанием.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют фотоприемные модули меньшей площади, изготовленные гибридной сборкой, со схемой считывания, выполненной на одной подложке, из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла, выполненного на другой подложке, на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жесткую установку на общем основании с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, подвешивание относительно общего основания с формированием между основанием и фотоприемным модулем пространства, обеспечивающего под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля без контактирования с основанием, осуществляют посредством держателя в виде балки и слоев, выполняющих функцию крепления, держатель жестко крепят к основанию, посредством одного слоя, выполняющего функцию крепления, на держателе жестко крепят ряды групп фотоприемных модулей, посредством других слоев, выполняющих функцию крепления каждого из фотоприемных модулей, обеспечивая зазор между общим основанием и каждым фотоприемным модулем, жесткое крепление каждого фотоприемного модуля к держателю выполняют относительно участка на краю фотоприемного модуля, за пределами области с фоточувствительными элементами, при этом крепление каждого фотоприемного модуля к держателю посредством слоя выполняют, избегая наложения плоскости держателя, в которой осуществляют крепление, и области, в которой расположены связанные со схемой считывания фоточувствительные элементы, друг на друга, указанный слой при креплении располагают между схемой считывания и держателем, жестко прикрепляя фотоприемный модуль к держателю в крайней области схемы считывания вдоль направления расположения рядов, области, которая свободна от фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами, предварительно обеспечивая размеры схемы считывания большими, чем размеры фотоприемного кристалла, величину зазора обеспечивают не менее величины прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего наиболее низкой температуре рабочего температурного диапазона, и не более величины четырехкратного увеличения результата вычитания суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления, из суммы толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами и величины зазора, равной величине прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, за вычетом толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что используют фотоприемные модули с размером в направлении ряда 1,12 см, с размером в перпендикулярном направлении 0,62 см, со схемой считывания из кремния толщиной 450 мкм, с фотоприемным кристаллом с фоточувствительными элементами на основе арсенида индия толщиной 800 мкм, основание выполняют из металла, держатель изготавливают в форме прямоугольной балки из кремния, с шириной - размером в перпендикулярном направлении относительно расположения параллельных рядов фотоприемных модулей - 0,4 см, высотой от 783 до 3172 мкм, включая указанные значения интервала, слои, выполняющие функцию крепления, формируют из индия толщиной от 5 до 10 мкм, включая указанные значения интервала, величину зазора обеспечивают не менее величины прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, - 7 мкм и не более величины четырехкратного увеличения результата вычитания суммы толщин слоев, выполняющих функцию крепления, из суммы толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами и величины зазора, равной величине прогиба фотоприемного модуля к основанию, соответствующего самой низкой температуре рабочего температурного диапазона, за вычетом толщины фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами - 2372 мкм.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что располагают фотоприемные модули каждой группы в ряд, располагают группы фотоприемных модулей параллельными рядами, между фотоприемными модулями в каждой группе, расположенной в ряд, выполняют промежутки, а ряды фотоприемных модулей относительно друг друга устанавливают со сдвигом, обеспечивающим шахматный порядок расположения фотоприемных модулей, величину промежутка выдерживают равной стороне области с фоточувствительными элементами располагаемого рядом с данным промежутком фотоприемного модуля соседнего ряда, при этом берут сторону области с фоточувствительными элементами, ориентированную вдоль расположения рядов, а сдвиг рядов фотоприемных модулей относительно друг друга выполняют на величину, обеспечивающую для фотоприемных модулей разных рядов расположение сторон их областей с фоточувствительными элементами, ориентированных поперек расположения рядов, на прямых, перпендикулярных направлению расположения рядов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии изготовления пьезоэлектрических устройств, в частности к способу соединения пьезоэлектрических монокристаллов посредством активной спайки со сниженным стрессом для высокотемпературного использования.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при создании мощных гибридных интегральных схем СВЧ-диапазона многоцелевого назначения. Технический результат - улучшение электрических характеристик за счет улучшения теплоотвода, повышение технологичности при сохранении массогабаритных характеристик.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении электронных блоков. .

Изобретение относится к полупроводниковой СВЧ электронике и может быть использовано при создании волноводных СВЧ модулей повышенной прочности и устойчивости к внешним воздействиям на основе монолитных интегральных схем (МИС).

Изобретение относится к электронной технике. .

Изобретение относится к технологии изготовления фотоприемников ИК-излучения на основе химически осажденного сульфида свинца с различным числом фоточувствительных элементов.
Изобретение относится к технологии сборки фотоприемных устройств ИК-диапазона и кремниевой БИС считывания, где актуальной проблемой является получение надежного гальванического соединения элементов фотоприемной матрицы и матрицы считывания.

Изобретение относится к области изготовления микромеханических приборов на твердом теле и может использоваться при групповой сборке микромеханических датчиков. .

Изобретение относится к устройству хранения и обработки данных и способу его изготовления. .

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов - мозаичных фотоприемных модулей большого формата из фотоприемных модулей меньшей площади. При сборке фотоприемные модули меньшей площади разбивают на группы. Располагают фотоприемные модули каждой группы в ряд, формируя параллельные ряды. Фотоприемные модули меньшей площади со схемой считывания, выполненной из одного материала, характеризующегося одним коэффициентом термического расширения, и фотоприемного кристалла с фоточувствительными элементами, выполненного на основе другого материала, характеризующегося другим коэффициентом термического расширения, жестко устанавливают на общем основании. Установку осуществляют с отсутствием связи фотоприемного модуля с общим основанием в отношении области фотоприемного модуля, в которой расположены фоточувствительные элементы, связанные со схемой считывания, используя держатель. Причем при установке фотоприемный модуль в части, содержащей указанную область, подвешивают на держателе относительно общего основания, формируя между основанием и фотоприемным модулем пространство, обеспечивающее под действием возникающих механических напряжений при термоциклировании изгибание фотоприемного модуля без контактирования с основанием. В результате обеспечивается предотвращение ухудшения изображения с увеличением циклов термоциклирования, повышение количества циклов термоциклирования в эксплуатационном периоде. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

Наверх