CN110783431A - Apd阵列器件的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种APD阵列器件的制作方法，包括以下步骤：先将APD硅片分割成单个的APD芯片；然后根据雷达设备激光阵列器件中激光器之间的间距，计算出APD芯片之间的间距，从而确定每个APD芯片在管壳上的安装位置；在管壳上设置大焊盘、小焊盘及布线，将APD芯片粘接固定在大焊盘上；将APD芯片的正面焊点通过引线与管壳外部的引脚连接，形成APD阵列器件的输入和输出端；最后对APD阵列器件进行围坝灌封。本发明中，通过预先确定APD芯片的位置，使APD芯片的位置与激光器一一对应，在组装时进行一次雷达激光对位调试即可使所有APD芯片均精确对齐；激光对位调试快捷，制作成本低，实用性强。

Description

APD阵列器件的制作方法
技术领域
本发明涉及APD阵列封装领域，特别涉及一种APD阵列器件的制作方法。
背景技术
APD(Avalanche Photo Diode雪崩光电二极管)芯片在加上一个较高的反向电压后，在PN结内部会形成一个高电场区，光生的电子或空穴经过高场区时被加速，并发生碰撞，使晶体中的原子电离，从而激发出新的电子-空穴对，新产生的电子和空穴在高场区中运动时又被加速，又可能碰撞，使载流子迅速增加，反向电流迅速加大，形成雪崩倍增效应，APD就是利用雪崩倍增效应使光电流得到倍增的高灵敏度的探测器。
APD线阵激光雷达采用激光阵列器件对照射目标实施照明，通过APD线阵探测器上集成的多个APD单元，每个APD单元分别接收激光阵列器件上对应的激光器照射目标后反射的激光回波，并计算出照射目标所有反射点的坐标，从而对照射目标实现扫描成像。由于APD单元需要与激光器一一对应，因此，单个APD芯片封装的器件在激光雷达组装过程需要每个器件分别与对应的激光器对准，对位调试难度大，装配效率非常低。如图1所示，集成的APD阵列器件各个APD单元之间的横向间距和纵向间距均固定，不能对单个APD芯片的位置进行调节，同时，一个APD芯片失效会导致整个器件失效，而且工艺制作难度大，随着阵列中APD芯片数量的增加，成品率非常低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种使APD阵列中芯片的间距与雷达激光阵列器件中激光器的间距相适配的APD阵列器件的制作方法。
本发明的技术方案如下：
一种APD阵列器件的制作方法，包括以下步骤：
步骤S101、将APD硅片分割成单个的APD芯片；
步骤S103、根据雷达设备激光阵列器件中激光器之间的间距，计算出APD芯片之间的间距，从而确定每个APD芯片在管壳上的安装位置；
步骤S104、根据每个APD芯片的安装位置确定大焊盘和小焊盘的设置位置，在管壳上设置大焊盘、小焊盘及布线；
步骤S105、分别将每个APD芯片粘接固定在对应的大焊盘上，先将APD芯片背面的焊点与大焊盘电连接；再将APD芯片正面的焊点与小焊盘电连接；
步骤S107、对APD阵列器件进行围坝灌封。
进一步的，在执行完步骤S101后，还执行以下步骤：
步骤S102、对APD芯片进行测试，选出性能参数一致的APD芯片。
进一步的，在执行完步骤S105后，还执行以下步骤：
步骤S106、对APD阵列器件的性能进行测试，检测合格则执行步骤S107，否则，执行步骤S106’；
步骤S106’、找出并取下APD阵列器件上损坏的APD芯片，返回步骤S105，在取下芯片的位置处重新粘接固定新的APD芯片。
进一步的，将APD硅片分割成单个的APD芯片的过程包括：
先在APD硅片的背面贴膜；再将APD硅片放入划片切割机，从而分割成单个的APD芯片，最后对切割后的APD芯片进行清洗、扩晶。
进一步的，将APD芯片粘接固定在对应的大焊盘上包括以下过程：
先采用自动贴片设备对整个管壳进行定位，然后对APD芯片贴装位置进行图像识别，确定每个APD芯片在对应大焊盘上的点胶及贴片的位置，并在大焊盘上确定的点胶位置处涂覆导电胶；之后，用自动贴片机吸取APD芯片，对APD芯片中心对位后，再贴装到大焊盘上图像识别确定的位置处，使两者中心重合，并使APD芯片的背面与大焊盘紧密粘接；最后将粘接APD芯片后的管壳放入烘箱固化。
进一步的，对APD阵列器件进行围坝灌封的过程包括：
将围坝胶涂覆在管壳四周形成围挡，在围挡中填充透明的灌封胶，将APD芯片及引线包裹在内部，实现对APD芯片及引线的保护，以及保留APD芯片的透光通路。
进一步的，所述管壳为陶瓷电路板或印制电路板。
有益效果：本发明中，通过预先确定APD芯片在管壳上的位置，使APD芯片的位置与激光器一一对应，在组装时进行一次雷达激光对位调试即可使所有APD芯片均精确对齐；选用透明胶填充的方法封装管壳，避免了光窗封装器件漏气的弊端，提高了器件的使用可靠性；激光对位调试快捷，封装工艺简单，制作成本低，实用性强。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为现有技术的APD阵列器件的示意图；
图3为在管壳上设置大焊盘和小焊盘后的示意图；
图4为完成固化、引线后APD阵列器件的示意图；
图5为围坝灌封后APD阵列器件的示意图。
图中：1-APD芯片、2-管壳、3-围坝胶、4-灌封胶、5-引线、6-大焊盘、7-小焊盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
步骤S101、先在APD硅片的背面贴膜；再将APD硅片放入划片切割机，从而分割成单个的APD芯片1，最后对切割后的若干APD芯片1进行清洗、扩晶。
步骤S102、对每一个APD芯片1均进行测试，选出性能参数一致的APD芯片1，采用性能参数相同的APD芯片1进行制作，能够提升制作完成后的APD阵列器件的精度。
步骤S103、根据雷达设备激光阵列器件中每两个相邻激光器之间的间距，计算出与这两个激光器相对应的两个APD芯片1之间的间距，从而确定每个APD芯片1在管壳上的贴装位置，使制作完成后的APD阵列器件中APD芯片1的位置与激光阵列器件中激光器的位置一一对应，在安装时只需将任意一个激光器与对应的APD芯片1进行对位，即可保证激光阵列器件中的所有激光器均与对应的APD芯片1精确对位，能够大大节省激光对位的调试时间；由于在制作时可以方便地调整APD芯片1的位置，能够针对不同的雷达探测需求，灵活确定各个APD芯片1的位置，适用范围广。
步骤S104、以每个APD芯片1在管壳2上的贴装位置作为大焊盘6的设置位置，在每个大焊盘6一侧的空位处确定一个的小焊盘7的设置位置，并根据大焊盘6和小焊盘7的设置位置以及管壳2外部的引脚位置制定布线方案；大焊盘6和小焊盘7在管壳2上的位置如图3所示。管壳2采用陶瓷电路板或印制电路板，按照大焊盘6、小焊盘7的设置位置和布线方案，在管壳2上设置大焊盘6、小焊盘7及布设导线，大焊盘6和小焊盘7通过布设的导线与管壳2外部的引脚电连接7。
步骤S105、采用自动贴片设备对整个管壳2进行定位，然后对APD芯片1的贴装位置进行图像识别，确定每个APD芯片1在对应大焊盘6上的点胶及贴片的位置，并在大焊盘6上确定的点胶位置处涂覆导电胶；之后，用自动贴片机吸取APD芯片1，使APD芯片1对应P极的一面朝向管壳2，对APD芯片1中心对位后，贴装到图像识别确定的位置处，使两者中心重合，并使APD芯片1的背面与大焊盘6紧密粘接；再将粘接APD芯片1后的管壳2放入烘箱固化，使APD芯片1背面的焊点(APD的P极)通过导电胶与大焊盘6电连接，最后采用引线键合的方式，将APD芯片1正面的焊点(APD的N极)通过引线5与对应的小焊盘6电连接，从而将APD芯片1的P极和N极都电连接到管壳2的外部引脚上，形成器件的输入端和输出端。图4为完成固化、引线后APD阵列器件的示意图。由于每个APD芯片1均是独立工作，一个APD芯片1损坏后不会影响APD阵列器件中其它APD芯片1的正常工作。
步骤S106、对APD阵列器件的性能进行测试，检测合格则执行步骤S107，否则，执行步骤S106’。
步骤S106’、找出并取下APD阵列器件上损坏的APD芯片1，返回步骤S104，在取下芯片的位置处重新粘接固定新的APD芯片1，由于每个APD芯片都是独立连接的，只需对损坏的APD芯片1进行更换即可，而不会导致整个APD阵列器件报废。
步骤S107、将围坝胶3涂覆在管壳2四周，形成围挡，在围挡中填充透明的灌封胶4，将APD芯片1及引线5包裹在内部，实现对APD芯片1及引线5的保护，以及保留芯片的透光通路；图4为灌封完成后的APD阵列器件的示意图。选用透明胶填充的方法封装管壳2，避免了光窗封装器件漏气的弊端，提高了器件的使用可靠性。
本发明APD阵列器件的制作方法的详细制作步骤如下：
本发明未描述部分与现有技术一致，在此不做赘述。
以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种APD阵列器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S101、将APD硅片分割成单个的APD芯片；
步骤S103、根据雷达设备激光阵列器件中激光器之间的间距，计算出APD芯片之间的间距，从而确定每个APD芯片在管壳上的安装位置；
步骤S104、根据每个APD芯片的安装位置确定大焊盘和小焊盘的设置位置，在管壳上设置大焊盘、小焊盘及布线；
步骤S105、分别将每个APD芯片粘接固定在对应的大焊盘上，再将APD芯片正面的焊点与小焊盘电连接；
步骤S107、对APD阵列器件进行围坝灌封。
2.根据权利要求1所述的APD阵列器件的制作方法，其特征在于，在执行完步骤S101后，还执行以下步骤：
步骤S102、对APD芯片进行测试，选出性能参数一致的APD芯片。
3.根据权利要求1所述的APD阵列器件的制作方法，其特征在于，在执行完步骤S105后，还执行以下步骤：
步骤S106、对APD阵列器件的性能进行测试，检测合格则执行步骤S107，否则，执行步骤S106’；
步骤S106’、找出并取下APD阵列器件上损坏的APD芯片，返回步骤S105，在取下芯片的位置处重新粘接固定新的APD芯片。
4.根据权利要求1所述的APD阵列器件的制作方法，其特征在于，将APD硅片分割成单个的APD芯片的过程包括：
先在APD硅片的背面贴膜；再将APD硅片放入划片切割机，从而分割成单个的APD芯片，最后对切割后的APD芯片进行清洗、扩晶。
5.根据权利要求1所述的APD阵列器件的制作方法，其特征在于，将APD芯片粘接固定在对应的大焊盘上包括以下过程：
先采用自动贴片设备对整个管壳进行定位，然后对APD芯片贴装位置进行图像识别，确定每个APD芯片在对应大焊盘上的点胶及贴片的位置，并在大焊盘上确定的点胶位置处涂覆导电胶；之后，用自动贴片机吸取APD芯片，对APD芯片中心对位后，再贴装到大焊盘上图像识别确定的位置处，使两者中心重合，并使APD芯片背面的焊点与大焊盘电连接；最后将粘接APD芯片后的管壳放入烘箱固化。
6.根据权利要求1所述的APD阵列器件的制作方法，其特征在于，对APD阵列器件进行围坝灌封的过程包括：
将围坝胶涂覆在管壳四周形成围挡，在围挡中填充透明的灌封胶，将APD芯片及引线包裹在内部，实现对APD芯片及引线的保护，以及保留APD芯片的透光通路。
7.根据权利要求1-6任一项所述的APD阵列器件的制作方法，其特征在于，所述管壳为陶瓷电路板或印制电路板。
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