激光与红外

作者：董金磊

单位：华北光电技术研究所,北京 100015；

关键词：低温;红外探测器芯片;热失配;应力应变;数值仿真

本文针对低温环境下碲镉汞(HgCdTe)红外探测器芯片因热失配引发的结构应力问题,通过实验测量与有限元模拟相结合的方法,系统研究了其应力分布规律及可靠性优化策略。开发了基于低温应变片的直接测量技术,实现了对640×512碲镉汞芯片降温过程中应变与应力的实时监测,测得最大收缩应变为1042 με,最大应力为69 MPa。结合ANSYS有限元仿真,建立了探测器模块的热力耦合模型,揭示了芯片中心区域应力集中(最大模拟应力63 MPa)、四周应力较小的分布特征,数值模拟与实验结果的相对误差小于20,验证了模型的准确性。通过简化铟柱建模与均质化处理,提升了仿真效率,为探测器封装结构优化提供了理论支持。研究表明,结合实验修正的数值仿真方法可显著缩短设计周期,优化低应力封装方案,从而降低裂片风险,提升器件可靠性。

来源：2026年第2期

《激光与红外》期刊编辑部

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