一種基於精密薄膜電阻和電容峰化的光電探測器的製作方法

2023-12-12 14:43:32

本發明涉及光電混合集成電路和光纖傳感技術領域，具體涉及一種基於精密薄膜電阻和電容峰化的光電探測器。

背景技術：

在光纖傳感技術中，同常採用光電探測器進行微弱光信號檢測。隨著航天、航空、雷達、飛彈等的尖端電子產品的發展，對高性能、高可靠系列光電探測器需求日益增加，目前的光纖傳感領域應用的光電探測器基板是沿用光纖通信領域的光電探測器，都是基於厚膜混合集成電路技術，產品的溫度特性有還有很大提升空間。另一方面通常光電探測器的跨阻增益和帶寬是一對矛盾體，跨阻越大，帶寬越小，這樣在一些跨阻規格中就很難使帶寬達到特定使用需求。所以有必要設計溫度特性好、帶寬可根據具體需要擴展的光電探測器。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種基於精密薄膜電阻和電容峰化技術的光電探測器，實現產品帶寬峰化和擴展，使電路實現小型化和高性能。

為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案：一種基於精密薄膜電阻和電容峰化的光電探測器，包括殼體、金屬光纖及安裝於殼體底部的陶瓷薄膜基板，所述陶瓷薄膜基板上設有金屬載體及與金屬載體電連接的電阻橋模塊、裸晶片元件和無源器件，所述金屬載體上設有光電二極體，所述殼體上設有開孔，所述金屬光纖通過開孔插入殼體內且其端部與光電二極體呈相對設置。

所述陶瓷薄膜基板上設有薄膜電阻和導帶，所述金屬載體、電阻橋模塊、裸晶片元件和無源器件安裝於導帶上通過導帶相互導通。

所述薄膜電阻和導帶通過薄膜濺射和光刻方法製作。

所述電阻橋模塊包括前級載體及與前級載體電連接的後級載體，所述前級載體的上表面焊接有前級電容及與前級電容並聯的前級電阻，所述後級載體的上表面焊接有後級電阻，該後級電阻與前級電阻相串聯。

所述前級載體通過金絲與後級載體電連接。

所述殼體為雙列直插式管殼。

由上述技術方案可知，本發明採用精密薄膜混合集成電路技術，通過特定形狀和阻值的精密薄膜板載電阻，優化設計的精密成膜導帶和旁路電路布局，使電路實現小型化和高性能。通過電路跨阻拆分和橋接方法，將一個跨阻設計成兩個跨阻串聯，並將電阻焊接在載體上通過金絲鍵合進行連接，引入峰化分布電容，實現產品帶寬峰化和擴展，並對跨阻進行優化配對調整，可以實現多種跨阻規格系列化產品擴展開發。本發明的光電探測器產品溫度穩定性好（-50℃～75℃全溫電壓響應度變化率≤0.5 %），可靠性高，系列化擴展能力強(同一跨阻規格帶寬最大可擴展至原來的10倍)，可以廣泛應用於航天、航空、雷達、飛彈等尖端、環境條件苛刻下的使用需求。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明陶瓷薄膜基板的結構示意圖；

圖3是本發明電阻橋模塊的結構示意圖；

圖4是本發明電容峰化頻率響應模型圖；

圖5是本發明峰化前後頻率響應曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明：

如圖1所示，本實施例的基於精密薄膜電阻和電容峰化的光電探測器，包括雙列直插式殼體1、金屬光纖2及安裝於雙列直插式殼體1底部的陶瓷薄膜基板3，陶瓷薄膜基板3上設有金屬載體4及與金屬載體4電連接的電阻橋模塊5、裸晶片元件6和無源器件7，金屬載體4上設有光電二極體8，雙列直插式殼體1上設有開孔，金屬光纖2通過開孔插入雙列直插式殼體1內且其端部與光電二極體8呈相對設置。本實施例的金屬載體4可以是三極體或場效應管，具體的元器件根據實際情況進行設定，當是三極體或場效應管時，元器件管腳的連接通過金絲鍵合連接。

如圖2所示，在陶瓷薄膜基板3上設有薄膜電阻31和導帶32，金屬載體4、電阻橋模塊5、裸晶片元件6和無源器件7安裝於導帶32上通過導帶32相互導通。本實施例的薄膜電阻31和導帶32通過薄膜濺射和光刻方法製作。薄膜電阻31採用薄膜濺射和光刻技術在陶瓷薄膜基板上製作，可實現非常小的寄生參數，導帶線條精度高、精度達到0.2%，溫度係數小於25 ppm/℃，其作為電路的旁路電阻，可實現整個光電探測器產品具有良好的溫度特性（-50℃～75℃全溫電壓響應度變化率≤0.5 %）。薄膜電阻31的優化空間布局，特殊設計的圖形結構可以最大程度的利用基板空間，使電路實現小型化製作。

如圖3所示，電阻橋模塊5包括前級載體51及與前級載體51電連接的後級載體52，前級載體51的上表面焊接有前級電容53及與前級電容53相併聯的前級電阻54，後級載體52的上表面焊接有後級電阻55，該後級電阻55與前級電阻54相串聯，前級載體51通過金絲56與後級載體52電連接。前級載體51和後級載體52的焊盤處留有鍵合區，用於將前級載體51與後級載體52進行金絲鍵合連接。

本發明通過電路跨阻拆分和橋接方法，將一個跨阻設計成兩個跨阻，並將電阻焊接在載體上通過金絲鍵合進行連接，這種組裝方法可在電路頻率響應模型中引入分布電容Ca，使電路形成四階模型,如圖4所示。該圖4中的電阻Rf1和電容Cf1分別相當於圖3中的前級電阻54和前級電容53，電阻Rf2和電容Cf2分別相當於後級電阻55,電容Cr相當於金屬載體4，光電二極體8用於向金屬載體4充電，所以相當於圖4中的Is，通過本實施的光電探測器，使電路頻率響應產生峰化效應，使電阻帶寬得以擴展。

圖5為本實施例的光電探測器峰化前後頻率響應曲線圖，如圖5所示，輕度峰化後18（帶寬6MHz）和中度峰化後19（帶寬10MHz）的帶寬比峰化前17（帶寬2MHz）有明顯提高，通過改變前級電阻54、前級電容53、後級電阻55的值可以進行不同程度的電容峰化帶寬擴展，通過計算或仿真可以設計出合適的電阻配對，使產品帶寬達到特定的應用需求。

以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。