ФОТОПРИЁМНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ МОЗАИЧНОЙ ФОКАЛЬНОЙ РЕШЕТКИ НА ОСНОВЕ МАТРИЧНЫХ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Российский патент 2003 года по МПК H01L31/42 H01L31/05 H01L31/18 

Изобретение относится к области создания телевизионной аппаратуры для астрономии и космических исследований, а также внеатмосферной астрономии.

Известны мозаичные фокальные решетки на основе твердотельных телевизионных фотоэлектрических преобразователей (ТТФЭП), чувствительных в широком спектральном диапазоне (от 0,4 до 14,0 мкм), содержащие многомодульные трехмерные сборки из модулей. В XY-плоскости каждого фотоприемного модуля расположен ТТФЭП матричного типа, а в Z-направлении расположены схемы коммутации X и Y шин, а также схемы предварительной обработки видеосигнала (см., например: William S. Chan. "Focal plane architecture: an overview". - "Optical Engineering", 1981, vol. 20, 4, pp.574-578).

Указанное устройство содержит сборку из отдельных фотоприемных модулей, стыкуемых по четырем сторонам с аналогичными модулями, образуя мозаичную фокальную решетку (МФР).

Фотоприемный модуль, из которых собирается указанная МФР, взят нами в качестве прототипа.

Недостатком указанного прототипа является то, что в его конструкции отсутствуют элементы, обеспечивающие беззазорную стыковку модулей друг с другом по всем четырем сторонам с целью образования непрерывного фоточувствительного поля. Между отдельными модулями-прототипами неизбежны нефоточувствительные зазоры, так что в случае попадания на них световых проекций малоразмерных источников излучения (астероиды, головки комет, малые звезды и т.п.) изображение этих объектов не будет зарегистрировано.

Целью предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, что позволяет собрать МФР, в ХY-плоскости которой не будет нечувствительных зазоров на стыках модулей.

Достигается это тем, что в фотоприемном модуле для мозаичной фокальной решетки, содержащем в XY-плоскости матричной твердотельной телевизионный фотоэлектрический преобразователь с Х и Y-адресными шинами, а в Z-направлении поверхности которого расположены микросхемы коммутации или предварительной обработки видеосигнала, адресные шины нанесены одновременно на XY-поверхность и на торцевые поверхности преобразователя, образуя торцевые контакты, при этом на острых гранях верхней поверхности кристалла, являющейся XY-поверхностью преобразователя, выполнены фаски, торцевые контакты соединены с контактными площадками микросхем коммутации или предварительной обработки видеосигнала с помощью микрошлейфов на основе металлизированной полиимидной пленки, в которой имеются окна, через которые производится микросварка проводников микрошлейфов с торцевыми контактами и с контактными площадками микросхем.

Из оптики известно, что наилучшие телескопы, выполненные на так называемом "дифракционном пределе", имеют кружок рассеяния оптического пятна с коэффициентом концентрации энергии в нем на уровне (80-90)% около ⊘ (20-30) мкм.

Для того, чтобы информация о малоразмерном объекте могла быть зарегистрирована при попадании его проекции через оптическую систему телескопа в зазор на стыке двух модулей, зазор должен быть в несколько раз меньше (в 2-3 раза) диаметра кружка рассеяния. В этом случае фотоотклик на проекцию объекта будет на соседних крайних элементах двух стыкованных модулей, но с отношением сигнал/шум на каждом из модулей в 2 раза меньшим, что неизбежно.

Однако информация об объекте не будет потеряна.

Конструкция предлагаемого фотоприемного модуля, лишенного недостатков прототипа и обеспечивающего стыковку с соседними модулями с зазором не более 10 мкм, представлена на чертеже в разрезе, где
1 - матричный ТТФЭЦ,
2 - токопроводящие Х и Y координатные шины (0,5 мкм),
3 - полиимидная пленка, ≠ 5 мкм,
4 - окна в полиимидной пленке для микросварки,
5 - алюминиевые проводники, образованные металлизацией полиимидной пленки,
6 - микросхемы коммутации или предварительной обработки видеосигнала,
7 - лейкосапфировые печатные микроплаты,
8 - корпус модуля,
9 - фаски на кристалле ТТФЭП.

Суммарная толщина металлизированной полиимидной шлейфной контактной разводки (доз. 3, 4, 5), сваренной с токопроводящей шиной ТТФЭП (поз. 2), не превышает 5 мкм. Такая разводка выполняется по всем сторонам ТТФЭП в ХY-плоскости. Для обеспечения возможности заведения шин (поз. 2) на торцы ТТФЭП напылением и фотолитографией эти торцы должны быть отполированы.

Полиимид является прекрасным изолятором. Поэтому при прижатии одного модуля к другому по торцам (поз. 3, 4) зазор между ними может быть выполнен не более 10 мкм. Половина светового пятна диаметром (20-30) мкм будет зарегистрирована одним из стыкуемых модулей, а вторая - другим. Далее все легко решается компьютерной обработкой видеосигнала.

Изобретение относится к созданию телевизионной аппаратуры для астрономии и космических исследований, а также внеатмосферной астрономии. Технический результат: обеспечение беззазорной стыковки модулей друг с другом по всем четырем сторонам с целью образования непрерывного фоточувствительного поля. Достигается тем, что в фотоприемном модуле для мозаичной фокальной решетки, содержащем в XY-плоскости матричный твердотельный телевизионный фотоэлектрический преобразователь с Х и Y-адресными шинами, а в Z-направлении поверхности которого расположены микросхемы коммутации или предварительной обработки видеосигнала, адресные шины нанесены одновременно на ХY-поверхность и на торцевые поверхности преобразователя, образуя торцевые контакты, при этом на острых гранях верхней поверхности кристалла, являющейся ХY-поверхностью преобразователя, выполнены фаски, торцевые контакты соединены с контактными площадками микросхем коммутации или предварительной обработки видеосигнала с помощью микрошлейфов на основе металлизированной полиимидной пленки, в которой имеются окна, через которые производится микросварка проводников микрошлейфов с торцевыми контактами и с контактными площадками микросхем. 1 ил.

Фотоприемный модуль для мозаичной фокальной решетки, содержащий в ХY-плоскости матричный твердотельный телевизионный фотоэлектрический преобразователь с Х и Y-адресными шинами, а в Z-направлении поверхности которого расположены микросхемы коммутации или предварительной обработки видеосигнала, отличающийся тем, что адресные шины нанесены одновременно на ХY-поверхность и на торцевые поверхности преобразователя, образуя торцевые контакты, при этом на острых гранях верхней поверхности кристалла, являющейся XY-поверхностью преобразователя, выполнены фаски, торцевые контакты соединены с контактными площадками микросхем коммутации или предварительной обработки видеосигнала с помощью микрошлейфов на основе металлизированной полиимидной пленки, в которой имеются окна, через которые производится микросварка проводников микрошлейфов с торцевыми контактами и с контактными площадками микросхем.