CN210489624U - 一种紧凑型陶瓷封装阵列光探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，涉及光电技术领域，解决了现有光探测器阵列存在的探测器封装尺寸大，生产装配难度大的缺陷。其包括陶瓷金属基座、设置在陶瓷金属基座内的光探测器阵列、覆盖在光探测器阵列上方的玻璃盖板，光探测器阵列封装于陶瓷金属基座中，光探测器阵列包括1‑20个光探测器或21‑40个光探测器，并组成单线或多线阵列，光探测器为异质结构的雪崩光电二极管。阵列光探测器采用陶瓷封装，性能稳定；探测器紧凑度高,满足激光雷达扫描成像分辨率高、精度高的要求；电镀镍钯金阴阳极键，金丝键合质量可靠、稳定；适用于高精度激光雷达探测使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电技术领域，更具体的是涉及一种紧凑型陶瓷封装阵列光探测器。
背景技术
雪崩光电二极管是固态光导型探测器，具有内在的增益，因为体积小、相应速度快等优势，应用于光纤通信领域及激光测距。激光雷达是一种利用激光照亮目标，并探测激光回波信号，以获得目标或障碍物距离等信息的主动遥感技术。具有高精度、小型化、低功耗等优势，在在地形地貌测量、植被探测、自动驾驶等领域发挥着重要作用。
多光束体制能够实现大幅宽快速扫描探测，是提高激光雷达探测速率的重要方法。而现有作为激光雷达信号接收组件的阵列光探测器为标准件，阵列光探测器封装壳体存在体积大，适用性不强，单个光探测器之间间距大，扫描探测精度低，容易漏测障碍物的问题，无法满足激光成像雷达的快速激光扫描成像的分辨率和精度需求。同时，由于现有阵列光探测器的多层陶瓷底座采用烧结和其他高温处理，存在焊盘变形，阴极焊盘和阳极焊盘不平整、光电二极管芯片贴装不平、键合可靠性低的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：为了解决现有封装光探测器阵列存在的封装尺寸大，生产装配难度大的缺陷，提供一种紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，阵列光探测器采用陶瓷封装，性能稳定；探测器紧凑度高,满足激光雷达扫描成像分辨率高、精度高的要求；电镀镍钯金阴阳极键，金丝键合质量可靠、稳定。
本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，包括陶瓷金属基座、设置在陶瓷金属基座内的光探测器阵列、覆盖在光探测器阵列上方的玻璃盖板，所述光探测器阵列封装于陶瓷金属基座中，光探测器阵列包括1-20个光探测器或21-40个光探测器，并组成单线或多线阵列，所述光探测器为异质结构的雪崩光电二极管，雪崩光电二极管包括吸收层、倍增层、电荷层、渐变层、吸收层、缓冲层及衬底，其中吸收层采用铟镓砷，倍增层采用磷化铟。
优选地，所述光探测器阵列为单线阵列，陶瓷金属基座采用氮化铝或氧化铝陶瓷材料，陶瓷金属基座上设置有两倍于光探测器个数的过孔，所述过孔成并排两行设置，两行过孔分别用于适配光探测器的阴极键和阳极键。
优选地，所述光探测器阵列为多线阵列，陶瓷金属基座采用氮化铝或氧化铝陶瓷材料，陶瓷金属基座上设置有两倍于光探测器个数的过孔，所述过孔按照多线阵列、分别并排两行设置，并排的两行过孔分别用于适配光探测器的阴极键和阳极键。
优选地，所述陶瓷金属基座为一体成型，过孔中的阴极键和阳极键为电镀而成的平滑金属极键，所述陶瓷金属基座上的阴极键均连有一个打线柱，所述陶瓷金属基座上的阳极键均连接一个光探测器，所述打线柱和光探测器之间通过金丝引线连接。
优选地，所述陶瓷金属基座包括用于安装光探测器的外壳底座和将所有过孔围绕了的铜坝，所述铜坝表面镀金，所述阴极键和阳极键表面镀金的镍钯金材料。
优选地，所述铜坝呈矩形，凸起于外壳底座的上表面。
优选地，所述铜坝的长和宽小于外壳底座的长和宽。
优选地，所述玻璃盖板为透明的玻璃，玻璃盖板设置在铜坝的上方，玻璃盖板与铜坝。
本实用新型的有益效果在于：探测器阵列采用陶瓷金属封装方式，具有性能稳定，使用寿命长的优点；紧凑型陶瓷封装阵列光探测器能使用在多线激光雷达的信号接收装置中,满足激光雷达扫描成像分辨率高、精度高的要求；且阴阳电极与陶瓷壳体连接稳定、平整，键合稳定的优点。陶瓷金属基座一体成型，过孔中的阴极键和阳极键通过电镀方法成型，极键金属平滑而稳定，保障了外壳底座的平稳度，解决了光电二极管芯片贴装不平、键合可靠性低的问题。光探测器采用APD，其具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点；可探测微弱信号而应用于激光雷达探测领域。
附图说明
图1是一种紧凑型陶瓷封装阵列光探测器的装配示意图；
图2是本实用新型的侧视图；
图3是本实用新型的结构示意图；
图4是8个探测器时的结构示意图；
图5是底座上一个阳极总焊盘和多个阴极焊盘时的仰视图；
图6是底座上阴极焊盘和阳极焊盘数量一致时的仰视图；
图7是底座上一个阳极总焊盘和多个阴极焊盘时的俯视图；
图8是底座上阴极焊盘和阳极焊盘数量一致时的俯视图；
附图标记：1—陶瓷金属基座，11—外壳底座，12—铜坝，21—光探测器，3—玻璃盖板，4—打线柱，5—阴极键，6—阳极键，7—金丝引线。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型实施方式的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
实施例1
如图1所示，本实用新型提供的一种紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，包括陶瓷金属基座1、设置在陶瓷金属基座1内的光探测器阵列、覆盖在光探测器阵列上方的玻璃盖板3，光探测器阵列封装于陶瓷金属基座1中，光探测器阵列包括8、16或32个光探测器21，并组成单线阵列，光探测器21之间的间距小于1.3mm，阵列光探测器分布密集紧凑，能使用在多线激光雷达的信号接收装置中,满足激光雷达扫描成像分辨率高、精度高的要求；光探测器21为异质结构的雪崩光电二极管，雪崩光电二极管包括吸收层、倍增层、电荷层、渐变层、吸收层、缓冲层及衬底，其中吸收层采用铟镓砷，倍增层采用磷化铟。光探测器21采用APD，其具有量子响应度高、响应速度快、线性响应特性好等特点；可探测微弱信号而应用于激光雷达探测领域。
陶瓷金属基座1采用氮化铝或氧化铝陶瓷材料，探测器阵列采用陶瓷金属封装方式，具有性能稳定，使用寿命长的优点；陶瓷金属基座1上设置有两倍于光探测器21个数的过孔，过孔成并排两行设置，两行过孔分别用于适配光探测器21的阴极键5和阳极键6。过孔中的阴极键5和阳极键6通过电镀方法成型，极键金属平滑而稳定，保障了外壳底座11的平稳度，解决了光电二极管芯片贴装不平、键合可靠性低的问题。
陶瓷金属基座1为一体成型，陶瓷金属基座一体成型，底面平整光洁，阴阳极键形成的焊盘平稳，过孔中的阴极键5和阳极键6为电镀而成的平滑金属极键，陶瓷金属基座1上的阴极键5均连有一个打线柱4，陶瓷金属基座1上的阳极键6均连接一个光探测器21，打线柱4和光探测器21之间通过金丝引线7连接。
玻璃盖板3为透明的玻璃。
实施例2
如图1所示，本实用新型提供的一种紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，包括陶瓷金属基座1、设置在陶瓷金属基座1内的光探测器阵列、覆盖在光探测器阵列上方的玻璃盖板3，光探测器阵列封装于陶瓷金属基座1中，光探测器阵列包括16、32或40个光探测器21，并组成多线阵列，光探测器21为异质结构的雪崩光电二极管，雪崩光电二极管包括吸收层、倍增层、电荷层、渐变层、吸收层、缓冲层及衬底，其中吸收层采用铟镓砷，倍增层采用磷化铟。
光探测器阵列为多线阵列，陶瓷金属基座1采用氮化铝或氧化铝陶瓷材料，陶瓷金属基座1上设置有两倍于光探测器21个数的过孔，过孔按照多线阵列、分别并排两行设置，并排的两行过孔分别用于适配光探测器21的阴极键5和阳极键6。陶瓷金属基座1一体成型，过孔中的阴极键5和阳极键6通过电镀方法成型，极键金属平滑而稳定，保障了外壳底座11的平稳度，解决了光电二极管芯片贴装不平、键合可靠性低的问题。
陶瓷金属基座1为一体成型，过孔中的阴极键5和阳极键6为电镀而成的平滑金属极键，陶瓷金属基座1上的阴极键5均连有一个打线柱4，陶瓷金属基座1上的阳极键6均连接一个光探测器21，打线柱4和光探测器21之间通过金丝引线7连接。
玻璃盖板3为透明的玻璃。
实施例3
本实施例在实施例1或2的基础上进一步优化，具体地为：
如图1所示，陶瓷金属基座1包括用于安装光探测器21的外壳底座11和将所有过孔围绕了的铜坝12，铜坝12表面镀金，阴极键5和阳极键6表面镀金的镍钯金材料，通过镀稳定金属膜以保护极键的性能稳定性。
铜坝12呈矩形，凸起于外壳底座11的上表面。
铜坝12的长和宽小于外壳底座11的长和宽。
玻璃盖板3为透明的玻璃，玻璃盖板3设置在铜坝12的上方，玻璃盖板3与铜坝12。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，包括陶瓷金属基座(1)、设置在陶瓷金属基座(1)内的光探测器阵列、覆盖在光探测器阵列上方的玻璃盖板(3)，其特征在于：所述光探测器阵列封装于陶瓷金属基座(1)中，光探测器阵列包括1-20个光探测器(21)或21-40个光探测器(21)，并组成单线或多线阵列，所述光探测器(21)为异质结构的雪崩光电二极管。
2.根据权利要求1所述的紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，其特征在于：所述光探测器阵列为单线阵列，陶瓷金属基座(1)采用氮化铝或者氧化铝陶瓷材料，陶瓷金属基座(1)上设置有两倍于光探测器(21)个数的过孔，所述过孔成并排两行设置，两行过孔分别用于适配光探测器(21)的阴极键(5)和阳极键(6)。
3.根据权利要求1所述的紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，其特征在于：所述光探测器阵列为多线阵列，陶瓷金属基座(1)采用氮化铝或者氧化铝陶瓷材料，陶瓷金属基座(1)上设置有两倍于光探测器(21)个数的过孔，所述过孔按照多线阵列、分别并排两行设置，并排的两行过孔分别用于适配光探测器(21)的阴极键(5)和阳极键(6)。
4.根据权利要求2或3所述的紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，其特征在于：所述陶瓷金属基座(1)为一体成型，过孔中的阴极键(5)和阳极键(6)为电镀而成的平滑金属极键，所述陶瓷金属基座(1)上的阴极键(5)均连有一个打线柱(4)，所述陶瓷金属基座(1)上的阳极键(6)均连接一个光探测器(21)，所述打线柱(4)和光探测器(21)之间通过金丝引线(7)连接。
5.根据权利要求4所述的紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，其特征在于：所述陶瓷金属基座(1)包括用于安装光探测器(21)的外壳底座(11)和将所有过孔围绕了的铜坝(12)，所述铜坝(12)表面镀金，所述阴极键(5)和阳极键(6)为表面镀金的镍钯金材料。
6.根据权利要求5所述的紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，其特征在于：所述铜坝(12)呈矩形，凸起于外壳底座(11)的上表面。
7.根据权利要求6所述的紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，其特征在于：所述铜坝(12)的长和宽小于外壳底座(11)的长和宽。
8.根据权利要求6或7所述的紧凑型陶瓷封装阵列光探测器，其特征在于：所述玻璃盖板(3)为透明的玻璃，玻璃盖板(3)设置在铜坝(12)的上方，玻璃盖板(3)与铜坝(12)。
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