具有分段式焦平面陣列的系統技術方案

提供了用于實現紅外傳感器的分段式焦平面陣列(FPA)的各種技術。在一個實施例中，提供了一種具有分段式焦平面陣列的系統。所述分段式FPA包括：具有紅外傳感器陣列(例如，輻射熱計探測器)的頂部裸片。所述頂部裸片還可以包括部分讀出集成電路(ROIC)。所述分段式FPA還可以包括：具有至少部分ROIC的底部裸片。所述頂部裸片和底部裸片通過裸片間連接部件電耦合。有利的是，與傳統的FPA結構相比，可以以較高的產量和較少的占用面積來制造分段式FPA。另外，可以將不同的半導體工藝用于每個裸片來制造所述分段式FPA。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利說明】具有分段式焦平面陣列的系統相關申請的交叉引用本申請要求2012年12月14日提交的、名稱為“SEGMENTED FOCAL PLANE ARRAYARCHITECTURE”的美國臨時專利申請N0.61/737，660的優先權，通過引用的方式將其整體合并于此。本申請還要求2012年12月31日提交的、名稱為“COMPACT MULT1-SPECTRUMIMAGING WITH FUS1N”的美國臨時專利申請N0.61/748，018的權益，通過引用的方式將其整體合并于此。
本技術的一個或者多個實施例總體上涉及熱成像裝置，更具體地，例如，涉及這種裝置的焦平面陣列結構。
技術介紹
現有的紅外成像裝置，(例如，紅外照相機)，通常使用制造在單片硅襯底基板上的的焦平面陣列(FPA)來實現。典型的FPA包括耦合到讀出集成電路(ROIC)的輻射熱計探測器的陣列，所述ROIC將輻射熱計探測器中的阻抗變化轉換為表示捕獲的紅外圖像的多路復用電信號。例如，由于為了補償輻射熱計探測器輸出的不均勻和/或依賴于溫度的變化，在ROIC中包括各種電路和部件，而使得現代的FPA正變得越來越復雜。在ROIC中包括各種支持電路和部件，舉例來說，例如，模擬-數字轉換器(ADC)，也是一種現代趨勢，這進一步增加了現代FPA的復雜性。這種增加的復雜性已經導致了很多麻煩。例如，因為單片FPA變得更加復雜，制造該FPA的產量可能會減少，并且設計該FPA的成本可能會增加。另外，包括附加電路可以導致裸片尺寸的增加，這與期望在小型裝置的應用中減少FPA的尺寸相沖突。當在單片FPA中制造輻射熱計探測器和ROIC組件時，半導體制造工藝的局限性會使得該問題變得嚴重。
技術實現思路
提供了用于實現紅外傳感器的分段式焦平面陣列(FPA)的各種技術。在一個實例中，一種系統包括分段式FPA。所述分段式FPA包括:具有紅外傳感器陣列(例如，輻射熱計探測器)的頂部裸片。所述頂部裸片還可以包括部分讀出集成電路(ROIC)。所述分段式FPA還可以包括:具有至少部分ROIC的底部裸片。所述頂部裸片和底部裸片通過裸片間連接部件電耦合。有利的是，與傳統的FPA結構相比，可以以更高的產量和更少的占用面積來制造分段式FPA。另外，可以對于每個裸片使用不同的半導體工藝而制造所述分段式FPA。在一個實施例中，一種系統包括FPA，所述FPA包括:第一裸片，其包括適于從場景接收紅外(IR)輻射的有源輻射熱計探測器的陣列；第二裸片，其相對于所述第一裸片堆疊并且至少包括讀出集成電路(ROIC)的一部分；多個裸片間連接部件，其適于在所述第一裸片和所述第二裸片之間傳遞信號，其中，傳遞的信號用于產生對應于在所述有源輻射熱計探測器接收的所述IR輻射的輸出值。在另一個實施例中，一種方法包括:制造第一裸片，所述第一裸片包括適于從場景接收紅外(IR)輻射的有源輻射熱計探測器的陣列；制造第二裸片，所述第二裸片包括至少部分讀出集成電路(ROic);形成多個裸片間連接部件，其適于在所述第一裸片和所述第二裸片之間傳遞信號，其中，傳遞的信號用于產生對應于在所述有源輻射熱計探測器接收的所述IR輻射的輸出值；將所述第一裸片和所述第二裸片相對于彼此堆疊；以及其中，所述第一裸片、所述第二裸片和所述裸片間連接部件是分段式焦平面陣列(FPA)的一部分。在另一個實施例中，一種方法包括:在分段式焦平面陣列(FPA)從場景接收紅外(IR)輻射，所述分段式FPA包括:第一裸片，其包括有源輻射熱計探測器的陣列；第二裸片，其相對于所述第一裸片堆疊并且包括至少部分讀出集成電路(ROIC);以及所述第一裸片和所述第一裸片之間的多個裸片間連接部件；通過所述裸片間連接部件在所述第一裸片和所述第二裸片之間傳遞信號；以及產生對應于在所述有源輻射熱計探測器接收的所述紅外輻射的輸出值，其中，所述傳遞的信號用于執行所述產生步驟。在另一個實施例中，提供了一種具有分段式焦平面陣列的系統，該分段式焦平面陣列包括:第一裸片，其包括適于從場景接收紅外輻射的有源輻射熱計探測器的陣列；第二裸片，其相對于所述第一裸片堆疊并且至少包括讀出集成電路的一部分；以及多個裸片間連接部件，其適于在第一裸片和第二裸片之間傳遞信號，其中，傳遞的信號用于產生對應于在有源輻射熱計探測器接收的紅外輻射的輸出值。在另一個實施例中，分段式焦平面陣列包括帽，帽適于密封第一裸片的至少一部分；以及第一裸片和帽形成真空封裝組件。在另一個實施例中，第一裸片包括一個或多個熱短路的輻射熱計探測器和適于調整與有源輻射熱計探測器相關的偏壓信號以補償第一裸片的溫度變化的伴隨電路。在另一個實施例中，傳遞的信號包括檢測信號，檢測信號由至少一個有源輻射熱計探測器響應于輻射而提供并且通過至少一個裸片間連接部件從第一裸片傳遞到第二裸片；以及第二裸片的讀出集成電路的一部分包括:積分器，其適于響應于檢測信號而提供模擬信號，以及模數轉換器，其適于響應于模擬信號而提供至少一個輸出值。在另一個實施例中，第一裸片至少包括讀出集成電路的另一部分。在另一個實施例中，讀出集成電路的第一裸片部分包括適于響應于檢測信號而提供模擬信號的積分器，檢測信號由至少一個有源輻射熱計探測器響應于輻射而提供；傳遞的信號包括通過至少一個裸片間連接部件從第一裸片傳遞到第二裸片的模擬信號；以及讀出集成電路的第二裸片部分包括適于響應于模擬信號而提供至少一個輸出值的模數轉換器。在另一個實施例中，讀出集成電路的第一裸片部分包括:積分器，其適于響應于檢測信號而提供模擬信號，檢測信號由至少一個有源輻射熱計探測器響應于輻射而提供；采樣和保持電路，其適于響應于模擬信號而捕獲電壓，以及比較器；讀出集成電路的第二裸片部分包括斜坡發生器；傳遞的信號包括斜坡信號，斜坡信號由斜坡發生器提供并且通過至少一個裸片間連接部件從第二裸片傳遞到第一裸片；以及比較器適于從采樣和保持電路接收捕獲的電壓并基于捕獲的電壓和斜坡信號選擇至少一個輸出值。在另一個實施例中，傳遞的信號包括穩定電壓；并且第二裸片進一步包括低壓差穩壓器，其適于通過至少一個裸片間連接部件向第一裸片提供穩定電壓。在另一個實施例中，裸片間連接部件包括硅通孔。在另一個實施例中，裸片間連接部件包括微型凸塊。在另一個實施例中，使用不同的半導體制造工藝制造第一裸片和第二裸片。本技術的范圍由權利要求書限定，通過引用的方式將這部分合并于此。通過考慮下面對一個或者多個實施例的詳細描述，將會向本領域技術人員提供對本技術實施例的更加完整的理解以及其中附加的優點的實現。下面將參考首先會簡要描述的附圖。【附圖說明】圖1示出了根據本公開實施例的、被配置為在主機裝置中實現的紅外成像模塊。圖2示出了根據本公開實施例的、裝配后的紅外成像模塊。圖3示出了根據本公開的實施例的、并列的置于插座之上的紅外成像模塊的分解圖。圖4示出了根據本公開的實施例的、包括紅外傳感器陣列的紅外傳感器組件的框圖。圖5示出了根據本公開實施例的、確定非均勻性校正(NUC)項的各種操作的流程圖。圖6示出了根據本公開實施例的、相鄰像素之間的差值。圖7示出了根據本公開實施例的平場校正技術。圖8示出了根據本公開實施例的、應用在圖像處理流水線中的圖5的各種圖像處理技術和其他本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有分段式焦平面陣列的系統，其特征在于，該分段式焦平面陣列包括：第一裸片，其包括適于從場景接收紅外輻射的有源輻射熱計探測器的陣列；第二裸片，其相對于所述第一裸片堆疊并且至少包括讀出集成電路的一部分；以及多個裸片間連接部件，其適于在所述第一裸片和所述第二裸片之間傳遞信號，其中，傳遞的信號用于產生對應于在所述有源輻射熱計探測器接收的所述紅外輻射的輸出值。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：B·西蒙朗，E·A·庫爾特，M·納斯邁耶，N·霍根斯特恩，T·R·赫爾特，K·斯特蘭德瑪，P·布朗熱，B·夏普，
申請(專利權)人：菲力爾系統公司，
類型：新型
國別省市：美國;US