CN215266312U - 一种to-can 5pin探测器 - Google Patents

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龚成文
司文林
杜鹏程
胡靖�
邓刚
温永阔
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Abstract

本实用新型涉及一种TO‑CAN 5PIN探测器，包括5PIN管座、TIA芯片、APD芯片、第一电容和过渡块；TIA芯片贴装于5PIN管座，APD芯片贴装于TIA芯片，过渡块贴装于TIA芯片的一侧，第一电容贴装于过渡块；TIA芯片的PINA输入端与APD芯片的正极电连接，TIA芯片的输出端与5PIN管座的两输出端PIN针连接，TIA芯片靠近APD芯片负极的两个接地端电连接于过渡块的顶面，TIA芯片的其他接地端与5PIN管座连接；APD芯片的负极通过APD‑线电连接第一电容的正极；第一电容的负极接地，过渡块为长方形结构，且过渡块的底面、顶面和至少两个侧面镀金；其不需要刻意定制对应的夹具及后端工序物料，减少了特殊管座的使用，降低了TOCAN的成本，节约了光纤，有效提升了产品的交付效率。

Description

一种TO-CAN 5PIN探测器
技术领域
本实用新型涉及光通信领域，具体涉及一种TO-CAN 5PIN探测器。
背景技术
应用于光纤通信的TOCAN探测器，功能为将光信号转化为电信号，内部采用光电二极管来作为光电转换的单元。
目前高速率长距离传输的应用场景会6PIN/7PIN管座来封装，其好处至少包括：
1.6PIN/7PIN管座拥有对称地线，高频信号传输效果更好；
2.6PIN/7PIN管座封装的探测器应用场景通常为双纤双向组件(ROSA)，ROSA对于参测器要求不限制；
3.6PIN/7PIN管座方案封装的探测器信号线短，信号传输效果较好。
但是由于6PIN/7PIN管座方案TO-CAN市场上有多种方案的管座，其通用性较差，每一种方案都需要特殊的测试插孔(SOCKET)、柔板等夹具或者物料与之匹配，另外6PIN/7PIN管座目前基本上都依赖进口，价格贵且交期长，影响了TOCAN的成本交期。
实用新型内容
基于上述表述，本实用新型提供了一种TO-CAN 5PIN探测器，以解决现有技术中高速率长距离采用6PIN/7PIN管座通用性差，交期长的技术问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，包括管座、TIA芯片、APD芯片、第一电容和过渡块；
所述TIA芯片贴装于所述5PIN管座的上端面中心，所述APD芯片贴装于所述TIA芯片的上表面，所述过渡块贴装于所述TIA芯片远离其输出端的一侧，所述第一电容贴装于所述过渡块的顶面的中部；
其中，所述TIA芯片的PINA输入端通过APD+线与所述APD芯片的正极电连接，所述TIA芯片的输出端通过两信号线与所述5PIN管座的两输出端PIN针连接，所述TIA芯片靠近所述APD芯片负极的两个接地端通过两个过渡线电连接于所述过渡块的顶面，所述TIA芯片的其他接地端通过地线与所述5PIN管座连接；所述APD芯片的负极通过APD-线电连接所述第一电容的正极，所述第一电容的负极接地，所述过渡块为长方形结构，且所述过渡块的底面、顶面和至少两个侧面镀金。
与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：
本申请将现有技术中通用性差的6PIN/7PIN管座换成高频信号通用的5PIN管座，增加了产品的通用性，另外通过内部结构改进使其性能可以达到6PIN/7PIN管座方案的TOCAN相同的效果，不需要刻意定制对应的夹具及后端工序物料，减少了特殊管座的使用，降低了TOCAN的成本，同时该产品可以满足单纤双向(BOSA)应用，节约了光纤，也有效提升了产品的交付效率，经测试，本申请所提供的TO-CAN 5PIN探测器，可满足25G BIDI BOSA40Km的光电通信应用。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步的，还包括匹配电阻，所述匹配电阻的一端电连接所述管座的VAPD端PIN针，另一端电连接所述第一电容的正极。
进一步的，所述匹配电阻的电阻值为1000Ω。
进一步的，还包括第二电容，所述第二电容贴装于所述TIA芯片的一侧；所述第二电容的正极电连接所述管座的VAPD端PIN针，所述第二电容的负极接地。
进一步的，所述第二电容的击穿电压是50V，所述第二电容的电容值为1000pF，容差范围20％。
进一步的，还包括第三电容，所述第三电容贴装于所述TIA芯片的另一侧，所述第三电容的正极电连接所述管座的VCC端PIN针，所述第三电容的负极接地。
进一步的，所述第三电容的击穿电压是25V，所述第三电容的电容值为1000pF，容差范围20％。
进一步的，还包括管帽，所述管帽上设置有非球面透镜；所述非球面透镜的中轴与所述管座的中轴在同一直线上。
进一步的，所述第一电容的击穿电压是63V，所述第一电容的电容值为100pF，容差范围20％。
进一步的，两个所述过渡线与所述过渡块的顶面连接的位置分别位于所述第一电容的两侧，且所述APD+线、所述过渡线和所述地线均为金丝引线。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种TO-CAN 5PIN探测器的立体结构示意图；
图2为图1中管座上电器元件的连接结构示意图；
图3为图2的俯视结构示意图；
图4为图3中X区域的放大示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、5PIN管座；2、TIA芯片；3、APD芯片；4、第一电容；5、过渡块；6、管帽；7、管脚；8、第二电容；9、第三电容；21、信号线；22、地线；31、APD+线；32、APD-线；51、过渡线；R、匹配电阻。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
如图1至图4所示，本申请公开了一种TO-CAN 5PIN探测器，其包括5PIN管座1、管帽6和管脚7。
其中5PIN管座1的上端面安装有多个电器元件，包括TIA芯片2、APD芯片3、第一电容4、过渡块5、匹配电阻R、第二电容8和第三电容9。
具体的，TIA芯片2又称为跨阻放大器，APD芯片又称为雪崩光电二极管，第一电容4又可称为二极管滤波电容。
其中，TIA芯片2通过银胶固化贴装于5PIN管座1的上端面中心，APD芯片3贴装于TIA芯片2的上表面，过渡块5贴装于TIA芯片2远离其输出端的一侧，第一电容4贴装于过渡块的顶面的中部。
TIA芯片2和APD芯片3通过叠放的形式，减小了占用空间，缩短了芯片间距，缩小封装尺寸，降低了封装成本。
其中，TIA芯片2的PINA输入端通过APD+线31与APD芯片3的正极电连接。
TIA芯片3靠近APD芯片3负极的两个接地端通过两个过渡线51电连接于过渡块5的顶面。
目前，高速率光电通信领域采用的APD芯片均为GSG结构，APD芯片3的正极位于中间，负极位于正极的两侧，由于采用叠放封装形式，TIA芯片3靠近APD芯片3负极的两个接地端位置较窄，而信号线要求越短越好，且拱高越小越好，因而打地线很困难。
因而在TIA芯片2远离其输出端的一侧贴装过渡块5，优选为通过银胶连接固化，过渡块5为长方形结构，且过渡块5的底面、顶面和至少两个侧面镀金，这样就将过渡块5的底面和顶面电连接起来。
可以理解的是，将过渡块5的底面和顶面电连接理论上只需要底面、顶面和至少一个侧面镀金即可，但是由于本申请探测器主要用于高速高频通信领域，三面镀金会导致贷款不够，信号传输能力差，因而本申请采用至少四面镀金的形式。
采用上述结构后，就实现了将两个特殊位置的接地端通过地线直接接地一样的效果，但是有效降低了封装难度，增加了封装效率。
为了使接线更短，在本实施例中，过渡块5赢具有足够长度，以满足两个过渡线51与过渡块5的顶面连接的位置分别位于第一电容4的两侧。
TIA芯片2的其他接地端通过地线22与5PIN管座1连接；APD芯片3的负极通过APD-线32电连接第一电容4的正极，第一电容4的负极接地。
在本实施例中，将APD-的线直接连接在第一电容4的正极，由于5PIN管座没有对称地线管脚，高频信号传输较TO46 6PIN/7PIN5PIN管座差一些，因而，才APD芯片3的两个负极焊盘上均打两个APD-线32到第一电容4，以达到增加信号线传输带宽的效果。
根据常识可知，5PIN管座1具有两个输入端、两个输出端和一个接地端。其中，两个输入端为VAPD端和VCC端，两个输处端为OUTP端和OUTN端，TIA芯片3的输出端通过两信号线21与5PIN管座1的两输出端PIN针连接。
优选的，第一电容4的击穿电压是63V，1KHz、1Vrms条件下，第二电容的电容值为100pF。
匹配电阻R的一端电连接5PIN管座1的VAPD端PIN针，另一端电连接第一电容4的正极，由于第一电容4的正极直接连接到APD芯片3的负极，所以，该连接实现了匹配电阻R的一端连接到APD芯片3的负极的效果。
优选的，匹配电阻R的电阻值为1000Ω，其用于保护APD芯片3和阻抗匹配。
第二电容8贴装于TIA芯片2的一侧；第二电容8的正极电连接5PIN管座1的VAPD端PIN针，第二电容8的负极接地。
优选的，第二电容8的击穿电压是50V，1KHz、1Vrms条件下，第二电容的电容值为1000pF。
第一电容4和第二电容8两个高低电容相互，形成高低电容滤波电路的效应。
第三电容9贴装于TIA芯片2的另一侧，第三电容9的正极电连接5PIN管座1的VCC端PIN针，第三电容9的负极接地，即为电源滤波电容，为TIA芯片2提供一个纯净的电源。
管帽6上设置有非球面透镜61；非球面透镜61的中轴与5PIN管座1的中轴在同一直线上，满足BOSA应用的焦距和响应度要求。
在本申请的一种实施例中，TIA芯片2选择型号为MACOM 3006C，APD芯片3选择MACOM 32411-08-PPR的APD COC芯片。
在本申请优选的实施例中，第一电容4的击穿电压是63V，第一电容4的电容值为100pF，容差范围20％；第二电容8的击穿电压是50V，第二电容的电容值为1000pF，容差范围20％；第三电容9的击穿电压是25V，第三电容的电容值为1000pF，容差范围20％。
需要说明的是，在本实施例中，APD+线31、APD-线32、过渡线51、信号线21和地线22均为金丝引线。
在常规测试条件下，即输入光波长入为1310nm，码型PRBS为231-1，误码率BER为5*10-5，本实施例提供的TO-CAN 5PIN探测器，其灵敏度可达-20dBm，可以满足25G BIDI BOSA40Km的数据传输应用。
本申请实施例将现有技术中通用性差的6PIN/7PIN管座换成高频信号通用的5PIN管座，增加了产品的通用性，另外通过内部结构改进使其性能可以达到6PIN/7PIN管座方案的TOCAN相同的效果，不需要刻意定制对应的夹具及后端工序物料，减少了特殊管座的使用，降低了TOCAN的成本，同时该产品可以满足单纤双向(BOSA)应用，节约了光纤，也有效提升了产品的交付效率，经测试，本申请所提供的TO-CAN 5PIN探测器，可满足25GBIDI BOSA40Km的光电通信应用。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，包括5PIN管座、TIA芯片、APD芯片、第一电容和过渡块；
所述TIA芯片贴装于所述5PIN管座的上端面中心，所述APD芯片贴装于所述TIA芯片的上表面，所述过渡块贴装于所述TIA芯片远离其输出端的一侧，所述第一电容贴装于所述过渡块的顶面的中部；
其中，所述TIA芯片的PINA输入端通过APD+线与所述APD芯片的正极电连接，所述TIA芯片的输出端通过两信号线与所述5PIN管座的两输出端PIN针连接，所述TIA芯片靠近所述APD芯片负极的两个接地端通过两个过渡线电连接于所述过渡块的顶面，所述TIA芯片的其他接地端通过地线与所述5PIN管座连接；所述APD芯片的负极通过APD-线电连接所述第一电容的正极；所述第一电容的负极接地，所述过渡块为长方形结构，且所述过渡块的底面、顶面和至少两个侧面镀金。
2.根据权利要求1所述的TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，还包括匹配电阻，所述匹配电阻的一端电连接所述5PIN管座的VAPD端PIN针，另一端电连接所述第一电容的正极。
3.根据权利要求2所述的TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，所述匹配电阻的电阻值为1000Ω。
4.根据权利要求2所述的TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，还包括第二电容，所述第二电容贴装于所述TIA芯片的一侧；所述第二电容的正极电连接所述5PIN管座的VAPD端PIN针，所述第二电容的负极接地。
5.根据权利要求4所述的TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，所述第二电容的击穿电压是50V，所述第二电容的电容值为为1000pF，容差范围20％。
6.根据权利要求4所述的TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，还包括第三电容，所述第三电容贴装于所述TIA芯片的另一侧，所述第三电容的正极电连接所述5PIN管座的VCC端PIN针，所述第三电容的负极接地。
7.根据权利要求6所述的TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，所述第三电容的击穿电压是25V，所述第三电容的电容值为1000pF，容差范围20％。
8.根据权利要求1所述的TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，还包括管帽，所述管帽上设置有非球面透镜；所述非球面透镜的中轴与所述5PIN管座的中轴在同一直线上。
9.根据权利要求1所述的TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，所述第一电容的击穿电压是63V，所述第一电容的电容值为100pF，容差范围20％。
10.根据权利要求1所述的TO-CAN 5PIN探测器，其特征在于，两个所述过渡线与所述过渡块的顶面连接的位置分别位于所述第一电容的两侧，且所述APD+线、所述APD-线、所述信号线、所述过渡线和所述地线均为金丝引线。
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