红外焦平面探测器广泛应用于航空航天、红外遥感、医疗、通信、气象等诸多领域。在现有的红外焦平面探测器产品中,工作在3～5μm波段的InSb面阵探测器具有均匀性好、量子效率高、暗电流小等特点,在红外探测领域占据突出地位。在锑化铟红外面阵探测器（InSb infrared focal plane array detector,InSb IRFPAs）进行批量化生产时,InSb面阵探测器件的封装过程是在室温（300K）下完成的,为了抑制探测器的背景噪声,提高信噪比,探测器通常工作于液氮温度（77K）中。当InSb面阵探测器件经受液氮冲击时,相邻材料间由于线膨胀系数的不同将会诱发热失配,从而在面内产生热应力,过大的热失配应力将会引发InSb IRFPAs芯片碎裂或者相邻材料间出现局部分层,制约着探测器成品率的提升。因而明晰InSb IRFPAs局部分层机理以及相应的热应力结构优化研究就成了提高探测器成品率面对的重要问题。当制备完成后的InSb面阵探测器进行周期性液氮冲击时,相邻材料间因线膨胀系数的不同将诱发热失配,经常会引发InSb面阵探测器局部分层现象的出现。为探究探测器局部分层诱因,借助混合型内聚力模型,通过在InSb芯片与底充胶之间的界面处铺满内聚力单元,排除局部内聚力单元施加对仿真结果的影响,优选内聚力模型及混合模态比参数,建立相应的InSb IRFPAs局部分层分析的二维有限元模型。通过采用有限元软件进行模拟分析,历经液氮冲击后,模拟结果得到了实测局部分层分布特征的证实,即:1)探测器的局部分层失效多是出现在器件边沿区域,局部分层涵盖一定宽度;2)InSb芯片与底充胶之间的界面初步局部脱开后,沿裂纹衍生处逐渐向两侧扩展。为了剖析探测器局部分层诱因,系统分析了张开型与滑开型裂纹扩展模式的共同作用下,混合模态比取不同值时探测器局部分层分布特征的演化规律,通过对模拟结果的混合模态分析,我们认为当张开型和滑开型裂纹扩展作用的混合模态比值取4:6时,模拟结果与实测照片局部分层分布特征基本一致。至此我们可以认为,InSb面阵探测器局部分层诱因来源于界面法向应力与面内剪切应力的共同作用,属于典型的混合型局部分层模式,其中滑开型裂纹引起的局部分层模式居于主导地位。从上述的分析中我们可知,热失配应力是影响锑化铟红外焦平面阵列探测器局部分层失效的主要原因,故而分析热应力分布情况是降低探测器局部分层几率的有效手段。在液氮冲击实验中,相邻材料间由于线膨胀系数的不同将会诱发热失配,从而在面内产生热应力,过大的热失配应力将诱发探测器局部分层失效。为了降低热失配应力对探测器局部分层的影响,基于弹性多层体系热应力计算理论,借鉴平衡复合物结构优化方法,以热应力分布状态为依据,设计优化平衡复合物结构中硅读出电路上表面的热应变,使得平衡复合物结构中硅读出电路上表面的热应变尽可能接近于锑化铟芯片下表面的热应变,用于降低二者由于液氮冲击时的热失配,从而大幅度降低引发探测器局部分层失效的热应力,从而降低探测器局部分层失效的可能性。考虑到探测器件加工工艺的成熟度,采用弹性多层结构热应力计算理论和平衡复合物优化理论,经过一系列的计算表明:当硅读出电路的厚度取25μm时,平衡复合物结构中硅读出电路上表面的热应变最为接近于InSb芯片下表面的热应变,此时锑化铟芯片中的面内正应力以及其下表面的剪切应力最小。锑化铟芯片下表面剪切应力的大幅降低,必将降低引发探测器局部分层失效的几率,改善探测器局部分层现象,将为降低液氮冲击中局部分层几率提供可以信赖的结构设计方案和实现途径,意义深远。