红外组件可靠性增长技术研究

发布时间：2017-05-21 21:14

  本文关键词：红外组件可靠性增长技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：红外探测器组件是红外成像系统的核心元部件,其性能及可靠性对整个系统起着决定性作用,因此随着红外技术应用的深入及红外探测器组件规模的增大,用户对红外组件的可靠性及寿命提出了越来越高的要求,可靠性问题已成为决定红外探测器组件朝着更深更广的领域推进应用的关键因素之一。本文针对红外探测器组件的可靠性相关问题展开研究,主要包括热应力及其对组件光电性能的影响、热应力优化设计、封装可靠性设计、选择性铟柱回熔及低温形变测试技术等可靠性关键技术、冷损测量的数值方法、组件试验过程的可靠性等,最终目的是实现红外探测器组件的可靠性增长。可靠性是一个系统性的问题,一般来说产品从其原理机理、设计、工艺、试验、检测、使用等整个生命周期等每一个过程都会对产品的可靠性造成影响,本文的研究方法正是秉承了这种系统性的原则。从红外组件的常见的失效模式及失效机理入手,研究了组件在热应力下的失效机理,在此基础上利用有限元分析及试验验证的方法进一步的对封装结构进行优化,提出了一种新的封装结构——限位结构,该结构突破了杜瓦设计中热学与力学之间等矛盾,实现了红外组件的可靠性封装的优化设计对限位结构的工艺实现、铟柱的选择性回熔技术以及低温形变的测试技术均进行了深入的研究,创新性的实现了限位结构,以感应加热的工艺方法既熔融了铟柱又避免了光敏材料的高温过程,提出了一种非接触式的低温形变测量方法,并分析了该方法的误差来源,给出了控制误差的方法,为封装设计提供试验验证的手段为了克服液氮称重法等传统测量手段无法对杜瓦冷损进行在线检测的问题,本文在对杜瓦的热环境进行适当简化的基础之上对在线获得的杜瓦冷头的变温曲线进行数据拟合,从而拟合得到杜瓦的冷损对温度的曲线,为杜瓦冷损的在线测量问题提供了一个可行的手段。对组件进行可靠性试验是生产过程的一个必不可少的环节,该过程的可靠性事关产品的成败,因此本文对红外组件一个大型可靠性试验——老化试验的过程可靠性也展开了研究,为试验过程的可靠性提供了保障。本文分别对机理、设计、工艺、试验、检测等关系产品可靠性的各个环节一一展开研究,为最终实现整个产品的可靠性增长奠定了基础。
【关键词】：红外组件 可靠性 封装设计 选择性回熔 低温形变
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN215
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1. 红外探测器组件及其可靠性11-24
• 1.1. 红外技术的发展及其应用11-17
• 1.2. 产品的可靠性17
• 1.3. 红外探测器组件的可靠性对应用的重要性17-18
• 1.4. 可靠性试验概述18-19
• 1.5. 红外组件可靠性的国内外研究现状19-20
• 1.6. 红外组件可靠性的研究进展20-22
• 1.7. 论文的主要内容及意义22-24
• 2. 可靠性封装设计研究24-46
• 2.1. 引言24-26
• 2.1.1. 封装设计对基本工具——有限元分析概述25-26
• 2.1.2. 传统杜瓦的封装结构遇到的困难26
• 2.2. 总体方案设计26-32
• 2.2.1. 传统结构的模态分析29-30
• 2.2.2. 传统结构的漏热分析30-31
• 2.2.3. 传统方案的困难31-32
• 2.3. 一种新的封装结构——限位结构32-45
• 2.3.1. 限位方式的选择33-35
• 2.3.2. 限位间隙的确定35
• 2.3.3. 限位工艺方案设计35-42
• 2.3.4. 限位结构的试验验证42-45
• 2.4. 本章小结45-46
• 3. 热应力及其对探测器光电性能的影响46-62
• 3.1. 引言46-49
• 3.2. 热应力优化设计49-52
• 3.2.1. 选择结构设计的目标函数49-50
• 3.2.2. 组件的封装结构50
• 3.2.3. 设计变量的选择50
• 3.2.4. 有限元模型50-51
• 3.2.5. 结果与讨论51-52
• 3.3. 底充胶技术研究52-56
• 3.3.1. DW3胶阵列实验52-54
• 3.3.2. DW3胶压缩层结构54-56
• 3.3.3. 结论56
• 3.4. 热应力对焦平面器件光电性能的影响56-60
• 3.4.1. 试验准备56
• 3.4.2. 应力分布56-58
• 3.4.3. 应力对光电性能对影响58-60
• 3.4.4. 应力对光电性能的影响的结论60
• 3.5. 本章小结60-62
• 4. 可靠性关键工艺研究62-76
• 4.1. 引言——可靠性关键工艺62
• 4.2. 互连铟柱的选择性加热回熔技术研究——感应回熔研究62-70
• 4.2.1. 感应加热理论及其方法65-67
• 4.2.2. 感应加热实验结果与分析67-70
• 4.2.3. 铟柱感应回熔结论70
• 4.3. 低温形变测量技术研究70-75
• 4.3.1. 测试原理71-72
• 4.3.2. 误差分析72-73
• 4.3.3. 试验及结果73-74
• 4.3.4. 低温形变测量方法对结论74-75
• 4.4. 本章小结75-76
• 5. 在线测量杜瓦冷损的数值方法研究76-89
• 5.1. 引言——杜瓦冷损的测量概述76-81
• 5.1.1. 几种测冷损的方法的比较76-79
• 5.1.2. 冷损测试遇到的问题79-81
• 5.2. 数值拟合方法的原理81-85
• 5.3. 试验及结果85-87
• 5.4. 本章小结87-89
• 6. 红外组件老化试验过程可靠性研究89-105
• 6.1. 引言——可靠性试验89-93
• 6.2. 可靠性特征量93-94
• 6.2.1. 可靠度R(t)93
• 6.2.2. 失效分布函数F(t)93
• 6.2.3. 失效密度f(t)93
• 6.2.4. 失效率l(t)93
• 6.2.5. 失效分布函数的形式93-94
• 6.3. 寿命试验方案94-95
• 6.4. 寿命试验设备95-96
• 6.5. 寿命试验过程可靠性的重要意义96
• 6.6. 寿命试验可靠性分析96-103
• 6.6.1. 寿命试验故障树分析96-97
• 6.6.2. 寿命试验的过温保护97-98
• 6.6.3. 寿命试验中的低气压放电现象98-103
• 6.7. 本章小结103-105
• 7. 总结与展望105-108
• 7.1. 总结105-106
• 7.2. 展望106-108
• 参考文献108-116
• 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果116-117

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邓爱民,张士峰,陈循,杨华波;可靠性增长分析的整体推断技术[J];系统工程与电子技术;2004年04期

2 莫黎;可靠性增长设计技术[J];舰船电子工程;2004年06期

3 周广涛;可靠性增长模型综述与研究[J];系统工程与电子技术;1986年02期

4 ;可靠性增长技术研究取得重要成果[J];系统工程与电子技术;1990年05期

5 陈健;刘建侯;;多台同型系统不同步可靠性增长的研究及应用[J];自动化仪表;1990年11期

6 华汉良;浅谈可靠性增长工程及其管理[J];电子产品可靠性与环境试验;1995年03期

7 王淑君;系统定时、定数可靠性增长模型[J];电子产品可靠性与环境试验;1998年02期

8 郑介春;对批量生产产品实施可靠性增长探讨[J];电子产品可靠性与环境试验;1999年06期

9 蒋成彬;可靠性增长测定试验探讨[J];雷达与对抗;1999年03期

10 田开让;自然增长与计划增长[J];电子产品可靠性与环境试验;2000年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 唐炜;;复杂系统部(组)件可靠性增长模型[A];中国工程物理研究院科技年报（2001）[C];2001年

2 莫世禹;;可靠性增长设计方法[A];第十一届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2005年

3 刘飞;窦毅芳;张为华;;成败型产品可靠性增长分析研究[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年

4 王玉莹;;多台同步可靠性增长模型存在的问题[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

5 李平;;旋转机械台架试验寿命数据的统计计算及可靠性增长分析[A];核工业集团公司第八届可靠性成果发表会论文集[C];2006年

6 李瑞莹;;广义可靠性增长研究[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年

7 杨家铿;;元器件可靠性增长评估[A];第十一届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2005年

8 胡经畲;伍平洋;;结合航天工程实际谈可靠性增长与增长试验的综合设计与管理[A];中国电子学会可靠性分会第十届学术年会论文集[C];2000年

9 阚树林;刘桂华;樊迅;尉玉峰;;离散制造系统可靠性增长研究[A];2010年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会第二次全体委员大会论文集[C];2010年

10 王凤车;;小子样复杂系统可靠性增长评估分析[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2011年海战场电子信息技术学术年会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 本报记者 胡群芳 通讯员 戴品华;打造助推器[N];中国航天报;2000年

2 武铠;走向新辉煌[N];中国航天报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 张海燕;红外组件可靠性增长技术研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2015年

2 明志茂;动态分布参数的Bayes可靠性综合试验与评估方法研究[D];国防科学技术大学;2009年

3 闫志强;装备试验评估中的变动统计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年

4 孙永全;系统可靠性增长预测理论与方法研究[D];哈尔滨理工大学;2011年

5 李欣欣;基于Bayes变动统计的精度鉴定与可靠性增长评估研究[D];国防科学技术大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周亚梅;汽车可靠性增长应用研究及系统开发[D];山东大学;2015年

2 梁晨宇;基于贝叶斯信息融合的复杂系统可靠性增长分阶段评价方法[D];电子科技大学;2014年

3 孙永全;全寿命期可靠性增长技术及应用软件开发[D];哈尔滨理工大学;2008年

4 张云安;小样本复杂系统的多阶段可靠性增长评估与可靠性鉴定[D];国防科学技术大学;2008年

5 金风明;产品设计过程可靠性增长技术应用研究[D];机械科学研究总院;2012年

6 张海军;化学电池可靠性增长分析[D];北京理工大学;2015年

7 王燕萍;可靠性与可靠性增长方法的研究[D];西北工业大学;2006年

8 葛树坤;阶段性可靠性增长模型的分析[D];兰州理工大学;2009年

9 吴祺;小子样理论在武器装备精度鉴定和可靠性增长分析中的应用[D];国防科学技术大学;2006年

10 段舒展;柴油机可靠性增长流程及加速寿命试验[D];上海交通大学;2013年

  本文关键词：红外组件可靠性增长技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：384856