[实用新型]一种CVD金刚石辐照探测器的封装体

说明书

本实用新型公开了一种CVD金刚石辐照探测器的封装体。所述封装体，包括上下层陶瓷基印刷电路板(PCB)、中间绝缘层、上下层端盖、金属化后的CVD金刚石探测器。通过金线键合的方式连接金刚石探测器与PCB板间的电路，减少了电路损耗，有利于得到稳定的响应信号；采用陶瓷基PCB板，减少了辐照对封装的影响，降低不必要的噪声；采用3层结构，中间绝缘层保证了金刚石侧面的绝缘性，并使得金刚石上下面电极分别与上下两个PCB板进行键合，提高了探测器的电极间的绝缘性，进一步降低暗电流；上下盖帽在最后组装并用螺钉固定，可以防止因为外力而造成的器件的损伤；各层均通过螺钉连接，方便器件拆装有利于金刚石的二次利用。

技术领域

本实用新型涉及CVD金刚石探测器测试封装技术领域，尤其涉及一种CVD 金刚石辐照探测器封装体结构设计。

背景技术

由于金刚石具有很大的禁带宽度，稳定的SP³键原子结构，可以保证在高强度辐照强度下，能有效抵挡高能粒子入射到金刚石中所产生的联级反冲。另外，金刚石还拥有高载流子迁移率、高导热性能、最强的硬度，可以满足金刚石探测器在恶劣的环境中稳定的工作。国外已经开展了很多相工作，比如在医疗X射线探测、快中子响应、α射线、大型强子对撞机的像素探测器以及其他高能领域均有CVD金刚石探测器的身影。随着不断应用和发展，CVD金刚石探测器逐渐被认为是取代传统硅基半导体固态探测器，并称为下一代辐照探测器的最理想选择。

传统辐照金刚石探测器，均采用绝缘树脂实现绝缘，以及金属压片完成外电路连接，会存在以下几个问题：

1、在较强辐照条件下，粒子入射到封装体将发生原子的位移及替换累积辐照损伤，会使得原本绝缘性良好的树脂变差，进而增加暗电流以及噪声。

2、由于金刚石禁带宽度较大，电子-空穴激发能较大，则粒子在金刚石所激发的电信号较弱。如果仅使用金属压片完成电路连接，将导致较大的接触电阻，不利于信号的收集和能量的分辨。

3、探测器器件不便于拆装，也不利于金刚石的二次利用。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种辐照金刚石探测器的封装体，以解决金刚石辐照探测封装与测试存在的问题。包括双面实现金属化的高质量CVD金刚石探测器在内，其封装体整体分为3层，上下两层为相同陶瓷基印刷电路板(PCB)，中间层为绝缘垫片，三层结构通过螺钉固定。

一种CVD金刚石辐照探测器的封装体，其特征在于：包括上下层陶瓷基印刷电路板PCB、中间绝缘层、上下层端盖、金属化后的CVD金刚石探测器；中间绝缘层位于上下层陶瓷基印刷电路板PCB之间，金属化后的CVD金刚石探测器位于中间绝缘层中间的方孔内。

进一步地，CVD金刚石辐射探测器的金刚石材料使用微波化学气相沉积方法制备，并经激光切割、研磨、抛光以及表面清洗得到。

进一步地，CVD金刚石辐射探测器表面金属化材料为Cr+Au金属层，其中 Cr的厚度10-50nm，Au的厚度80-200nm，且需要在高温下退火处理。

进一步地，所述上下层陶瓷基印刷电路板PCB板为单面中心开孔陶瓷基板，且中心开孔周围布置有一定尺寸的矩形或圆形金属导电层，并由该金属导电层向四周辐射4路导电层；导电层基底金属铜厚度为20um，表面经镍钯金处理，镍钯金镀层厚度达到1μm。

进一步地，介于上下两层PCB板之间的绝缘层材料，厚度与CVD金刚石材料相当。

进一步地，CVD金刚石探测器两侧金属层通过金引线与上下层PCB板导电层连接，并且金刚石上下表面电极分别单独走线到上下两个PCB板。

进一步地，金刚石辐射探测器、上下PCB板，中间绝缘层形成的器件组装后通过上下添加聚酰亚胺盖帽进行保护，且通过8个贯穿整个器件的通孔采用螺钉固定。

本实用新型要点：