CN211576220U - 一种蝶形封装标准波长器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种蝶形封装标准波长器件，包括封装壳体，封装壳体外设有管脚，管脚穿过封装壳体引入壳体内，封装壳体内从下至上依次设有半导体制冷片、热沉块和电路基板，电路基板上设有热敏电阻和若干镀金光纤光栅，镀金光纤光栅的末端穿出封装壳体；管脚及镀金光纤光栅穿过封装壳体的部分均经过密封处理，封装壳体整体密封设置且其内部充斥有惰性气体。本实用新型结构紧凑，采用性能稳定的镀金光纤光栅作为标准波长输出器件，各个部件均采用导热好、性能稳定的材料，确保器件性能高度稳定；各个结构之间采用无胶化连接工艺，器件外壳键合密封并添加惰性气体保护，使整个器件运行环境稳定，保证器件的长期稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感领域，具体涉及一种蝶形封装标准波长器件。
背景技术
光纤光栅传感器是光纤传感领域应用最广泛的技术，光纤光栅传感器具有抗电磁干扰能力强、电气隔离性好、测量点多、连接光缆少、每测点的平均功耗体积小、可靠性高、长期稳定性好等优点，可以在强电磁环境条件下实现高精度的测量，可以构成多测点的温度、应变监测系统，可以在腐蚀、高低温、辐照等恶劣环境下长期稳定地工作，目前光纤光栅传感器已广泛应用于航空航天、石油化工、土木建筑等领域。
光纤解调仪器将光纤光栅传感器检测到的测量信息从以波长编码的传感信号中解调出来，转换为电信号进行计算和显示，光纤解调仪的性能决定了传感器的精度测量能力。目前光纤光栅解调仪的标定和校准还没有形成的标准方法，常用的方法有标准气体盒法和波长对比法，其中标准气盒法精度高，稳定性好，但是其成本高、使用复杂、不便于携带，难以满足复杂应用环境下的光纤光栅解调校准和标定要求；波长对比法为利用标准波长计与待校准光纤光栅解调仪对同一光纤光栅传感器组合进行同步对比测试，操作简单，但是由于整个系统较为复杂，不便于携带，环境适应性差。
实用新型内容
为了解决上述现有技术中存在的缺点，本实用新型提供一种蝶形封装标准波长器件，具体方案如下：
包括封装壳体，所述封装壳体外设有管脚，所述管脚的引脚穿过所述封装壳体布置于所述封装壳体内，所述封装壳体内从下至上依次设有半导体制冷片、热沉块和电路基板，所述电路基板上设有热敏电阻和若干镀金光纤光栅，所述镀金光纤光栅的末端穿出所述封装壳体；所述管脚以及所述镀金光纤光栅穿过所述封装壳体的部分均经过密封处理，所述封装壳体整体密封设置且其内部充斥有惰性气体。
进一步地，所述半导体制冷片的顶面和底面均经过镀锡处理，所述半导体制冷片的底面与所述封装壳体的内底面焊接，所述半导体制冷片与所述管脚连接；所述热沉块的顶面和底面均经过镀锡处理，所述热沉块的底面与所述半导体制冷片的顶面焊接，所述电路基板的底面与所述热沉块的顶面焊接；所述热敏电阻和所述镀金光纤光栅均板载于所述电路基板上，所述热敏电阻通过金丝导线与所述管脚连接。
进一步地，所述镀金光纤光栅通过锡焊或者玻璃焊料熔焊的方式安装在所述电路基板上，所述镀金光纤光栅的数量根据需要可以为1-6根，所述镀金光纤光栅的堆放方式为金字塔形码放；所述镀金光纤光栅的中心波长为1510-1590nm，所述镀金光纤光栅的栅区长度为5-10mm，安装后需保证所述镀金光纤光栅的栅区处于所述电路基板上。
进一步地，所述封装壳体采用金属材料，所述封装壳体表面经过镀金处理；所述管脚以及所述镀金光纤光栅穿过所述封装壳体的部分均经过绝缘处理，所述管脚的表面经过镀金处理。
进一步地，所述热沉块为导热性好且便于锡焊的金属材料，所述热沉块底面的面积小于或等于所述半导体制冷片顶面的面积。
进一步地，所述电路基板为导热性好的电路板，所述电路基板的外表面作覆铜处理，所述电路基板底面的面积小于或等于所述热沉块顶面的面积。
进一步地，所述热敏电阻为高稳定性扁平型热电阻。
进一步地，所述惰性气体在壳体密封后气压为1个标准大气压，且所述惰性气体的水汽含量在100℃的条件下不超过5000ppm。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提出的一种蝶形封装标准波长器件，体积小，抗振性能好，较常见设备级方案能够实现更加精准的温控，使波长输出更加稳定；此外本申请结构紧凑，采用性能稳定的镀金光纤光栅作为标准波长输出器件，各个部件均采用导热好、性能稳定的材料，确保器件性能高度稳定；各个结构之间采用无胶化连接工艺，器件外壳键合密封并添加惰性气体保护，严控水汽含量，使整个器件运行环境稳定，保证器件的长期稳定性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图，
图2为本实用新型封装壳体的内部结构示意图。
附图序号及名称：1、封装壳体，2、管脚，3、半导体制冷片，4、热沉块，5、电路基板，6、热敏电阻，7、镀金光纤光栅。
具体实施方式
为详细说明本实用新型之技术内容、构造特征、所达成目的及功效，以下兹例举实施例并配合附图详予说明。
参阅图1和图2，本实用新型公开的一种蝶形封装标准波长器件，包括封装壳体1，封装壳体1外设有管脚2(图示的管脚采用对称设置于封装壳体两侧的蝶形封装，体积小、抗震性能好)，管脚2穿过封装壳体1布置于封装壳体1内，封装壳体1内从下至上依次设有半导体制冷片3、热沉块4和电路基板5，电路基板5上设有热敏电阻6和一根镀金光纤光栅7，镀金光纤光栅7的末端穿出封装壳体1；管脚2以及镀金光纤光栅7穿过封装壳体1的部分均经过密封处理，封装壳体1整体密封设置且其内部充斥有惰性气体。
半导体制冷片3的顶面和底面均经过镀锡处理，半导体制冷片3的底面与封装壳体1的内底面焊接，半导体制冷片3与管脚2连接；热沉块4的顶面和底面均经过镀锡处理，热沉块4的底面与半导体制冷片3的顶面焊接，电路基板5的底面与热沉块4的顶面焊接；热敏电阻6和镀金光纤光栅7均板载于电路基板5上，热敏电阻6通过金丝导线与管脚2连接。
具体应用中，镀金光纤光栅7通过锡焊或者玻璃焊料熔焊的方式安装在电路基板5上，镀金光纤光栅7的数量根据需要可以为1-6根，镀金光纤光栅7的堆放方式为金字塔形码放(即当镀金光纤光栅的数量为2根时，并排布置在电路基板上，当镀金光纤光栅的数量为3根时，按照1上2下布置；当镀金光纤光栅的数量为4根时，按照1上3下布置；当镀金光纤光栅的数量为5根时，按照2上3下布置；当镀金光纤光栅的数量为6根时，按照上层1根中间层2根下层3根布置)；本申请在实际应用中，镀金光纤光栅7的中心波长为1510-1590nm，镀金光纤光栅7的栅区长度为5-10mm，且安装后需保证镀金光纤光栅7的栅区处于电路基板5上。
封装壳体1采用金属材料，封装壳体1表面经过镀金处理；管脚2的引脚以及镀金光纤光栅7穿过封装壳体1的部分均经过绝缘处理，管脚2的表面经过镀金处理。金属壳体1能够保证良好的热传递，镀金光纤光栅与壳体绝缘防止壳体温度沿着镀金光纤传递，造成镀金光纤光栅7光栅位置温控扰动。
热沉块4为导热性好且便于锡焊的金属材料，热沉块4底面的面积小于或等于半导体制冷片3顶面的面积；电路基板5为导热性好的电路板，电路基板5的外表面作覆铜处理，电路基板5底面的面积小于或等于热沉块4顶面的面积。这样设计的目的在于：可以保证半导体制冷片能够有效且稳定地通过热沉块作用于电路基板上。
热敏电阻6为高稳定性扁平型热电阻，确保与电路基板大面积接触且接触良好，测温精度达到0.01℃。
惰性气体在壳体密封后气压为1个标准大气压，且惰性气体的水汽含量在100℃的条件下不超过5000ppm，能够为壳体内各电子元器件提供一个稳定的工作环境，保证器件的长期稳定性。
本申请为实现标准波长输出的基础器件，能够配合外部温控系统后可实现稳定的反射峰中心波长输出，可以用于开发标定或校准光纤光栅解调仪的基准仪器，也可放置于光纤光栅解调仪内部实现实时波长校准；该器件结构简单，体积小，长期稳定性好，采用微电子封装工艺便于实现批量化生产。
在这里需要说明的是：蝶形封装是光电子器件的常用封装，本申请在满足内部结构的基础上优先使用该类封装，采用其他封装结构也能实现同样的效果，也属于该专利的保护范畴。
综上，仅为本实用新型之较佳实施例，不以此限定本实用新型的保护范围，凡依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆为本实用新型专利涵盖的范围之内。
Claims (8)
1.一种蝶形封装标准波长器件，包括封装壳体(1)，所述封装壳体(1)外设有管脚(2)，所述管脚(2)穿过所述封装壳体(1)布置于所述封装壳体(1)内，其特征在于：所述封装壳体(1)内从下至上依次设有半导体制冷片(3)、热沉块(4)和电路基板(5)，所述电路基板(5)上设有热敏电阻(6)和若干镀金光纤光栅(7)，所述镀金光纤光栅(7)的末端穿出所述封装壳体(1)；所述管脚(2)的引脚以及所述镀金光纤光栅(7)穿过所述封装壳体(1)的部分均经过密封处理，所述封装壳体(1)整体密封设置且其内部充斥有惰性气体。
2.根据权利要求1所述的一种蝶形封装标准波长器件，其特征在于：所述半导体制冷片(3)的顶面和底面均经过镀锡处理，所述半导体制冷片(3)的底面与所述封装壳体(1)的内底面焊接，所述半导体制冷片(3)与所述管脚(2)连接；所述热沉块(4)的顶面和底面均经过镀锡处理，所述热沉块(4)的底面与所述半导体制冷片(3)的顶面焊接，所述电路基板(5)的底面与所述热沉块(4)的顶面焊接；所述热敏电阻(6)和所述镀金光纤光栅(7)均板载于所述电路基板(5)上，所述热敏电阻(6)通过金丝导线与所述管脚(2)连接。
3.根据权利要求2所述的一种蝶形封装标准波长器件，其特征在于：所述镀金光纤光栅(7)通过锡焊或者玻璃焊料熔焊的方式安装在所述电路基板(5)上，所述镀金光纤光栅(7)的数量根据需要可以为1-6根，所述镀金光纤光栅(7)的堆放方式为金字塔形码放；所述镀金光纤光栅(7)的中心波长为1510-1590nm，所述镀金光纤光栅(7)的栅区长度为5-10mm，安装后需保证所述镀金光纤光栅(7)的栅区处于所述电路基板(5)上。
4.根据权利要求1所述的一种蝶形封装标准波长器件，其特征在于：所述封装壳体(1)采用金属材料，所述封装壳体(1)表面经过镀金处理；所述管脚(2)以及所述镀金光纤光栅(7)穿过所述封装壳体(1)的部分均经过绝缘处理，所述管脚(2)的表面经过镀金处理。
5.根据权利要求1所述的一种蝶形封装标准波长器件，其特征在于：所述热沉块(4)为导热性好且便于锡焊的金属材料，所述热沉块(4)底面的面积小于或等于所述半导体制冷片(3)顶面的面积。
6.根据权利要求1所述的一种蝶形封装标准波长器件，其特征在于：所述电路基板(5)为导热性好的电路板，所述电路基板(5)的外表面作覆铜处理，所述电路基板(5)底面的面积小于或等于所述热沉块(4)顶面的面积。
7.根据权利要求1所述的一种蝶形封装标准波长器件，其特征在于：所述热敏电阻(6)为高稳定性扁平型热电阻。
8.根据权利要求1所述的一种蝶形封装标准波长器件，其特征在于：所述惰性气体在壳体密封后气压为1个标准大气压，且所述惰性气体的水汽含量在100℃的条件下不超过5000ppm。
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2020
- 2020-04-29 CN CN202020693536.7U patent/CN211576220U/zh active Active
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