商业资讯 04-29
关于非制冷红外焦平面探测器的封装技术
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在红外热成像领域,探测器作为核心元器件,其性能表现对终端产品的成像质量、可靠性和应用范围有深刻影响。而封装形式则直接决定了探测器的可靠性、体积、性能与成本。当前红外行业主流封装方式中,虽然金属封装、陶瓷封装和晶圆级封装(WLP)并存,但整体上封装技术的迭代是朝着 " 更小体积、更高可靠性、更低成本和更高集成度 " 的方向发展。睿创微电子(睿创微纳 688002.SH 全资子公司)行业首创新型封装技术——超级晶圆封装(SWLP),打破技术壁垒,有力推动红外尖端技术在更广范围的普及。

封装方式对红外探测器的影响

可靠性保障红外芯片对水汽、粉尘、机械冲击等外部环境极为敏感,封装需建立稳定的保护屏障,同时满足部分场景下的真空环境要求,避免芯片性能衰减或失效;

性能优化封装的热导率直接影响芯片散热效率,不良散热会导致芯片噪声增大、探测精度下降。封装的尺寸与结构设计影响信号传输路径,进而影响探测器的响应速度;

集成适配性封装的体积、重量及接口决定探测器能否适配不同应用场景的集成需求;

成本控制封装的材料选择和制程的复杂度影响探测器的量产效率与单位成本,成本的差异极大影响了红外热成像技术的普及程度。

主流封装技术介绍

当前红外行业主流封装方式包括:金属封装、陶瓷封装、晶圆级封装(WLP)及超级晶圆级封装(SWLP),四种技术路径各有侧重,分别适配不同层级的应用需求。

金属封装:传统可靠的 " 防护卫士 "

金属封装是红外探测器最早采用的封装形式之一,通过金属管壳将芯片与外部空间进行隔离,构建密闭的防护环境,保护芯片并满足对真空工作环境的要求。

核心特点机械强度极高,能抵御剧烈冲击与振动;热导率优异,散热性能突出;密封性能好,可靠性强。但短板同样明显 : 金属材料成本高,制程工艺复杂,封装后的探测器体积大、重量沉,难以满足小型化需求。

应用场景主要适配对可靠性和散热要求极高、对体积重量不敏感的场景。

陶瓷封装:平衡性能与成本的 " 中坚力量 "

相比于金属封装,陶瓷封装将管壳从金属变为陶瓷,在保持一定强度和可靠性的同时,实现轻量化与成本优化,在高端器件中应用广泛。

核心特点兼顾良好的机械稳定性与热稳定性,密封性能接近金属封装;相较于金属封装,体积和重量显著减小,更易集成;但成本仍较高,制造工艺复杂,封装后尺寸仍偏大。

应用场景广泛应用于对性能、可靠性有较高要求,且需要一定集成度的场景。

晶圆级封装(WLP):极致小型化的 " 突破者 "

晶圆级封装是封装技术的革命性突破。WLP 无多余壳体,将窗口与芯片直接封装,并将封装过程前移到晶圆阶段完成,是迈向先进封装的重要一步。

核心特点实现极致的小型化与轻量化,封装尺寸与芯片本身接近;可实现大规模批量生产,制造效率大幅提升,成本显著降低。但局限性在于封装流程复杂,后封装阶段的成本高,对生产环境的洁净度要求极高。

应用场景适配对体积、重量和成本敏感的小型化设备。

超级晶圆级封装(SWLP):系统集成的 " 革新者 "

SWLP 是睿创微电子行业首创的红外探测器封装技术,是在 WLP 基础上演进而来的更高级形态,核心思路是对 WLP 封装的痛点做针对性改善,通过结构优化实现更高的集成度与可扩展性。

核心特点继承 WLP 极致小型化、轻量化的优势;完成电信号引出,无需单独打线;封装具备防尘防颗粒性能,打破了 WLP 对生产环境的严苛限制,常规环境即可集成;匹配 SMT 贴装技术,快速批量。

应用场景广泛适配体积、重量和成本敏感的小型化设备。SWLP 技术极大降低行业准入门槛,让更多企业可以自主实现机芯模组的研发制造。

未来封装方式的发展方向

从 " 笨重 " 的金属 / 陶瓷封装,到 " 更小更快 " 的 WLP,再到 " 高集成、可扩展、系统级 " 的 SWLP,非制冷红外焦平面探测器的封装技术始终围绕 " 功能升级与场景适配 " 迭代。

系统级集成深化

封装技术将不再局限于 " 保护芯片 " 的单一功能,而是朝着 " 集成多组件、重构系统架构 " 的方向发展。未来的封装技术将整合芯片、光学窗口、信号处理模块、散热结构等多个组件,形成高度集成的 " 封装即系统 " 解决方案,大幅简化下游设备的集成流程,提升整体性能。

极致小型化与轻量化

随着红外热成像技术向消费电子、便携式设备、民用无人机等场景渗透,对器件的小型化、轻量化要求更高。未来封装技术将进一步缩小尺寸与重量,让探测器能够嵌入更微小的终端设备中,持续拓展红外技术的应用边界。

低成本与高可靠性平衡

非制冷红外焦平面探测器的封装技术进化史,本质上是一场 " 性能、体积、成本、集成度 " 的平衡艺术。从传统金属封装到先进的 SWLP,每一次技术突破都推动着红外技术向更广泛的领域渗透。凭借深厚的技术积累,睿创微电子推动红外热成像小像元技术发展,2025 年推出全球首款 SWLP 红外探测器 OHLE3123,2026 年推出 SWLP 第二代非制冷红外探测器 OHLE6081,不断突破民用红外热成像在集成度、量产性、场景适应性上的核心瓶颈。

未来,随着系统集成深化、小型化升级与成本优化的持续推进,红外技术将真正赋能千行百业。睿创微电子始终以引领红外热成像技术创新为方向,秉持 " 以技术进步为客户创造增量价值 " 的使命,助力红外热成像技术在更广阔的范围实现应用落地。

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