초록 ▼

과기부 주관과제인 비냉각 열상 시스템 개발 과제는 기존의 냉각방식의 열상장비의 단점을 보완하고 검출기 부터 시스템 제작 분야 까지를 완전 국산화 하는 것을 목표로 연구를 수행하였다. 연구 개발은 5 개년으로 수행하였으며 첫 2 년간은 검출기 개발 중심으로 연구를 수행하였고 3 년간은 시스템 개발 중심으로 연구를 수행하였다. 비냉각형 검출기를 이용한 열상장비는 선진국에서도 현재까지 기초적인 단계이며 점차 수요가 확장되고 고성능화 되는 추세로 있어 기존의 열상분야에 새로운 대체 효과를 나타낼 수 있으며 소형화 경량화 및 가격하락을 바탕

과기부 주관과제인 비냉각 열상 시스템 개발 과제는 기존의 냉각방식의 열상장비의 단점을 보완하고 검출기 부터 시스템 제작 분야 까지를 완전 국산화 하는 것을 목표로 연구를 수행하였다. 연구 개발은 5 개년으로 수행하였으며 첫 2 년간은 검출기 개발 중심으로 연구를 수행하였고 3 년간은 시스템 개발 중심으로 연구를 수행하였다. 비냉각형 검출기를 이용한 열상장비는 선진국에서도 현재까지 기초적인 단계이며 점차 수요가 확장되고 고성능화 되는 추세로 있어 기존의 열상분야에 새로운 대체 효과를 나타낼 수 있으며 소형화 경량화 및 가격하락을 바탕으로 새롭게 발생되는 시장을 고려하면 매우 전망이 밝은 분야 이다.
검출기의 개발은 (주)KEC 에서 연구 개발을 추진하여 BSCT 재질의 검출기를 소재개발부터 공정 및 하이브리드화 하여 검출기를 개발하였고, 검출기의 성능시험을 실시하고 특성 향상을 위한 연구를 실시하였다.
시스템개발은 삼성 탈레스에서 연구를 하였으며 도입형 검출기 2 종에 대하여 각각 특성을 분석하고 이의 인터페이스 시험 및 회로 설계를 실시하였고 비냉각 검출 소자의 미소 출력 신호를 디지털로 변환하여 각종 디지털 영상 처리를 연구 개발함으로서 소형 경량화 된 시스템을 개발하였다. 또한 비냉각 열상 시스템에 적용될 수 있는 디스플레이, 적외선 광학계, 셔터, 초퍼 등 각 구성요소에 대한 기술개발을 실시하여 비냉각 시스템 기술을 선진국 수준으로 국내 독자 기술기반을 구축하였다.

Abstract ▼

Coverage and Scope of R&D
- Uncooled infrared detecter /KEC
1. First year (1997)
·Goal: Develop BSCT material and production Process of BSCT 320×240 element
ㆍCoverage & Scope : synthesize/form/plasticize/evaluate BSCT,
Develop the production process for BSCT 320×240 FPA
Design 320×

Coverage and Scope of R&D
- Uncooled infrared detecter /KEC
1. First year (1997)
·Goal: Develop BSCT material and production Process of BSCT 320×240 element
ㆍCoverage & Scope : synthesize/form/plasticize/evaluate BSCT,
Develop the production process for BSCT 320×240 FPA
Design 320×240 Si-Readout CMOS IC & Fab Froundry
2. Second year (1998)
ㆍGoal: Produce the prototype of hybrid FPA infrared detector element
·Coverage & Scope: Complete development of BSCT material
Produce BSCT 320×240 element and evaluate its features
Complete development of Si-Readout CMOS IC
Complete the assembly process of detector
Design and produce a test system
3. Third year (1999)
·Goal: Produce the prototype of uncooled infrared detector
·Coverage&Scope: Establish the entire production process of BSCT 320×240 infrared detector Establish the assembly/ test processes of BSCT 320×240 infrared detector Uncooled detector TIS Test and Responsivity - 12000 V/W.
4. Fourth tear (2000)
·Goal: Produce 1 unit of TIS Prototype
·Coverage & Scope: Produce 1 unit of TIS prototype
Test and Complement core parts of the system.
Prepare for production of TIS prototype
5. Fifth Year (2001)
·Goal: 1 set of TIS Prototype (for civil and military use)
·Coverage & Scope: Evaluate through TIS Performance and environmental tests Write the final R&D report and submit

목차 Contents

• 1장. 연구개발과제의 개요...25
• 1절 : 개요...25
• 2절 : 연구개발 최종목표...25
• 3절 : 주요 확보 목표기술...26
• 4절 : 연구개발 필요성...26
• 2장. 국내외 기술개발 현황...29
• 1절 : 국내기술현황...29
• 2절 : 국외 기술현황...31
• 3장. 연구개발수행 내용 및 결과...34
• 1절. 비냉각 적외선 검출기 개발/KEC...34
• 1. 개요 및 이론적 실험적 접근방법...34
• 가. 개 요...34
• 나. 연구내용 및 방법...37
• 다. 이론적 배경...38
• 2. 적외선 검출용 BSCT 재료 개발...44
• 가. 개발 방법 및 내용...44
• 나. BSCT 원료 및 Wafer 제작...47
• 다. 측정 방법...49
• 라. 결과 및 고찰...51
• 마. 결론 및 요약...63
• 3. BSCT 320×240 IRFPA 소자 제작...64
• 가. 비냉각 320×240 IRFPA 구조...64
• 나. 320×240 BSCT IRFPA 제작용 Mask...65
• 다. BSCT Wafering 공정 개발...70
• 라. Laser Reticulation 공정...74
• 마. 320×240 BSCT IRFPA 소자 제작 및 결과...88
• 바. BSCT 320×240 공정 실험 결과...88
• 4. 320×240 BSCT IRFPA용 ROIC Mesa 공정 개발...91
• 가. 320×240 BSCT IRFPA용 ROIC MESA 형성용 마스크 설계 및 제작...91
• 나. BSCT용 320×240 ROIC MESA 제작 공정...96
• 다. ROIC Mesa 공정 결과...100
• 5. Flip-Chip Bonding 공정 및 기판 분리 공정...103
• 가. Flip-Chip Bonding 공정...103
• 나. Flip-Chip Bonding 불량의 원인 및 개선...109
• 다. 요약 및 결론...110
• 6. BSCT 320×240 IRFPA용 Readout IC 개발...111
• 가. Readout 회로 개요...111
• 나. ROIC 설계 규격...112
• 다. Readout IC의 설계...113
• 라. ROIC Fab Foundry...136
• 마. ROIC Wafer 측정 결과...139
• 바. 320×240 BSCT FPA용 ROIC 개발 결론...145
• 7. 비냉각 적외선 검출기 조립 공정 개발...147
• 가. 개발 배경...147
• 나. 320×240 비냉각 적외선 검출기용 윈도우 및 팩키지...147
• 다. 320×240 비냉각 적외선 검출기 조립공정...151
• 8. 검출기 특성 평가...158
• 가. 측정 시스템 설계 및 제작...158
• 나. 광특성 평가 및 열영상 평가...162
• 다. BSCT 320×240 적외선 검출기 걸론...169
• 2절. 시스템 분야...171
• 1. 시스템...171
• 가. 시스템 구성도...171
• 나. 시스템 규격...172
• 다. 주요 모델별 사양...173
• 2. 광학부...174
• 가. 적외선 광학계...174
• 나. 초퍼...183
• 3. 기구부...186
• 가. 국배 개발형 시스템...186
• 나. 차량용 시스템...189
• 다. 소총용 시스템...191
• 4. 전자부...193
• 가. 시스템 전기적 Block diagram...193
• 나. 검출기 연동 및 아날로그 신호 처리부...195
• 다. TEC 제어부...196
• 라. 초퍼 제어부...197
• 마. 디지털 신호 처리부...198
• 바. I/F부...204
• 5. 기술시험 결과요약...205
• 가. 개요...205
• 나. 운전자보조용 열상 기술시험?차서...213
• 라. 운전자보조용 열상 기술시험 성적서...222
• 마. 개인화기용 열상 기술시험 성적서...223
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...226
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...228
• 제 6 장 참고문헌...229