光电二极管集成光探测器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种光电二极管集成光探测器，包括：金属陶瓷管壳组件，金属陶瓷管壳组件包括固定连接的多层陶瓷壳体和壳体金属封口环；多个光电二极管芯片，固定安装在多层陶瓷壳体上，且多个光电二极管芯片间隔设置；玻璃光窗组件，包括固定连接的玻璃片和光窗金属封口环；其中，壳体金属封口环能够与光窗金属封口环密封连接。本方案中，多层陶瓷壳体与玻璃片通过壳体金属封口环和光窗金属封口环密封连接实现气密性封装，这样设计比直接将玻璃片与多层陶瓷壳体密封连接的工艺难度低，可提升产品的成品率，从而降低产品的生产成本。且本方案提供的光电二极管集成光探测器采用多个光电二极管芯片安装到多层陶瓷壳体上的方案，产品体积小。
【专利说明】
光电二极管集成光探测器
技术领域
[0001]本发明涉及光电技术领域，更具体而言，涉及一种光电二极管集成光探测器。
【背景技术】
[0002]在光纤通讯系统中，通常会从光信号传输的主链路中分出少量的光信号用于功率监控，实现这种功能的器件为光探测器。随着平面光波导(PLC)技术的发展，市场对可同时监控多通道信号的光探测器的需求越来越大。目前实现这种功能的光探测器有两种;一种是先将单个光电二极管芯片(PD)封装成二极管模组(TO-CAN)，然后耦合成尾纤类光器件，最后将多个尾纤类光器件焊接在一块电路板上，尾纤则按一定间距做成带纤，这种结构封装体积大、工艺繁多；另一种结构是将多个光电二极管芯片(PD)通过金锡焊料片烧结在陶瓷管壳上，然后将玻璃光窗与陶瓷底座通过金锡焊料环烧结在一起而实现气密性封装，这种结构对陶瓷管壳的镀金表面要求高，致使其成品率低、制造成本高。
【发明内容】
[0003]本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题至少之一。
[0004]为此，本发明的一个目的在于，提供一种光电二极管集成光探测器。
[0005]为实现上述目的，本发明第一个方面的实施例提供了一种光电二极管集成光探测器，包括:金属陶瓷管壳组件，所述金属陶瓷管壳组件包括固定连接的多层陶瓷壳体和壳体金属封口环;多个光电二极管芯片，固定安装在所述多层陶瓷壳体上，且所述多个光电二极管芯片间隔设置;玻璃光窗组件，包括固定连接的玻璃片和光窗金属封口环;其中，所述壳体金属封口环能够与光窗金属封口环密封连接。
[0006]该方案中，多层陶瓷壳体的开口部与壳体金属封口环固定连接，玻璃片和光窗金属封口环固定连接，多层陶瓷壳体与玻璃片通过壳体金属封口环和光窗金属封口环密封连接实现气密性封装，这样设计比直接将玻璃片与多层陶瓷壳体密封连接的工艺难度低，可提升产品的成品率，从而降低产品的生产成本。且本方案提供的光电二极管集成光探测器采用多个光电二极管芯片与多层陶瓷壳体连接方案，使产品体积比现有技术中的尾纤类光探测器的体积小。
[0007]在上述技术方案中，优选地，所述壳体金属封口环与光窗金属封口环通过电阻焊接实现密封连接。
[0008]该方案中，壳体金属封口环与光窗金属封口环通过电阻焊实现密封连接，这样设计壳体金属封口环与光窗金属封口环连接的工艺简单，操作难度低，可提升产品的生产装配效率及成品率。
[0009]在上述任一技术方案中，优选地，所述壳体金属封口环与光窗金属封口环为可伐合金环。
[0010]该方案中，壳体金属封口环与光窗金属封口环选用由可伐合金(铁镍钴合金)制成的金属环，这样便于焊接，以保证焊接的质量，从而保证壳体金属封口环与光窗金属封口环连接的气密性。
[0011 ] 在上述任一技术方案中，优选地，所述壳体金属封口环和所述光窗金属封口环上镀有镍金。
[0012]本方案通过在壳体金属封口环和光窗金属封口环的表面镀镍金进行防腐处理，以防止壳体金属封口环和光窗金属封口被氧化腐蚀，保证壳体金属封口环与光窗金属封口环连接的气密性，这样设计可提升产品的质量及使用寿命。
[0013]在上述任一技术方案中，优选地，所述多个光电二极管芯片通过导电粘接剂与所述多层陶瓷壳体粘接。
[0014]这样设计光电二极管芯片与多层陶瓷壳体的装配工艺，操作难度低，可提升产品的生产装配效率。
[0015]在上述任一技术方案中，优选地，所述导电粘接剂为导电环氧树脂胶。
[0016]在上述任一技术方案中，优选地，所述多个光电二极管芯片通过导电环氧树脂胶与所述多层陶瓷壳体粘接后，在180°C的条件下固化处理I至1.5小时。
[0017]具体地，可选装配过程为:先通过导电环氧树脂胶将光电二极管芯片与多层陶瓷壳体粘接，然后将产品放入高温箱，在180°C的条件下处理I至1.5小时，使导电环氧树脂胶固化，以保证光电二极管芯片与多层陶瓷壳体的连接质量，防止光电二极管芯片脱落，然后焊接壳体金属封口环和光窗金属封口环以将多层陶瓷壳体与玻璃片密封连接。
[0018]在上述任一技术方案中，优选地，所述多层陶瓷壳体和所述壳体金属封口环通过烧结固定;所述玻璃片和所述光窗金属封口环通过烧结固定。
[0019]其中，优选地，多层陶瓷壳体和壳体金属封口环通过硬钎焊高温烧结固定，玻璃片和光窗金属封口环通过金锡焊料烧结固定，这样可保证多层陶瓷壳体和壳体金属封口环间以及玻璃片和光窗金属封口环间的连接强度高、密封性好。
[0020]具体地，可在玻璃片用于焊接的部位镀钛/铂/金等材料以便焊接。
[0021]在上述任一技术方案中，优选地，所述玻璃片上设有多个透光孔，各所述透光孔的位置分别与各所述光电二极管芯片的光敏面对应;其中，所述玻璃片背向所述多层陶瓷壳体的表面上，除所述多个透光孔以外的区域上设有防透光层。
[0022]该方案中，玻璃片上透光孔的位置与光电二极管芯片对应，透光孔间隔设置，且在透光孔之外的区域设置防透光层以防止透光，这样设计可有效避免不同通道光信号串扰的问题发生，从而提升光电二极管集成光探测器探测的准确性。
[0023]其中，防透光层可以是反射膜。
[0024]在上述任一技术方案中，所述透光孔的直径在95微米至105微米范内。其中优选地，透光孔的直径为100微米。在上述任一技术方案中，优选地，所述玻璃片朝向所述多层陶瓷壳体的表面上设有增透层。
[0025]该方案中，玻璃片背面设置增透层，通过增透层增大由透光孔射入的光线的透射强度，以便光电二极管芯片进行检测，从而提升光电二极管集成光探测器探测的灵敏性。
[0026]具体地，增透层可以是镀在玻璃片上的增透膜。
[0027]在上述任一技术方案中，优选地，所述光窗金属封口环上成型有与所述玻璃片相适配的连接槽，所述玻璃片与所述连接槽的槽壁密封连接。连接槽可提升玻璃片与光窗金属封口环密封连接的可靠性。
[0028]在上述任一技术方案中，优选地，所述多层陶瓷壳体上设置有多个阳极焊盘，所述多个光电二极管芯片的阳极分别通过引线与所述多个阳极焊盘连接。
[0029]通常，多层陶瓷壳体上设有多个阴极焊盘(大焊盘)和多个阳极焊盘(小焊盘)光电二极管芯片与阴极焊盘导电连接，定义为光电二极管芯片的阴极，光电二极管芯片通过引线与所述阳极焊盘连接，定义为光电二极管芯片的阳极。
[0030]本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0031]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0032]图1是本发明一实施例提供的光电二极管集成光探测器的分解结构示意图；
[0033]图2是图1中所示的金属陶瓷管壳组件的分解结构示意图；
[0034]图3是图1中所示的玻璃光窗组件另一角度的分解结构示意图。
[0035]其中，图1至图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:
[0036]I金属陶瓷管壳组件，11多层陶瓷壳体，111阳极焊盘，112阴极焊盘，12壳体金属封口环，2光电二极管芯片，3玻璃光窗组件，31玻璃片，311透光孔，312增透层，32光窗金属封口环。
【具体实施方式】
[0037]为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
[0039]如图1至图3所示，本发明第一个方面的实施例提供了一种光电二极管集成光探测器，包括:金属陶瓷管壳组件1、多个光电二极管芯片2及玻璃光窗组件3。
[0040]具体地，所述金属陶瓷管壳组件I包括固定连接的多层陶瓷壳体11和壳体金属封口环12;所述多个光电二极管芯片2固定安装在所述多层陶瓷壳体11上，且所述多个光电二极管芯片2间隔设置;所述玻璃光窗组件3包括固定连接的玻璃片31和光窗金属封口环32;其中，所述壳体金属封口环12能够与光窗金属封口环32密封连接。
[0041 ]该方案中，多层陶瓷壳体11的开口部与壳体金属封口环12固定连接，玻璃片31和光窗金属封口环32固定连接，多层陶瓷壳体11与玻璃片31通过壳体金属封口环12和光窗金属封口环32密封连接实现气密性封装，这样设计比直接将玻璃片31与多层陶瓷壳体11密封连接的工艺难度低，可提升产品的成品率，从而降低产品的生产成本。且本方案提供的光电二极管集成光探测器采用多个光电二极管芯片2与多层陶瓷壳体11连接方案，使产品体积比现有技术中的尾纤类光探测器的体积小。
[0042]在上述技术方案中，优选地，所述壳体金属封口环12与光窗金属封口环32通过电阻焊接实现密封连接。
[0043]该方案中，壳体金属封口环12与光窗金属封口环32通过焊接实现密封连接，这样设计壳体金属封口环12与光窗金属封口环32连接的工艺简单，操作难度低，可提升产品的生产装配效率及成品率。
[0044]在上述任一技术方案中，优选地，所述壳体金属封口环12与光窗金属封口环32为可伐合金环。
[0045]该方案中，壳体金属封口环12与光窗金属封口环32选用由可伐合金(铁镍钴合金)制成的金属环，这样便于焊接，以保证焊接的质量，从而保证壳体金属封口环12与光窗金属封口环32连接的气密性。
[0046]在上述任一技术方案中，优选地，所述壳体金属封口环12和所述光窗金属封口环32上镀有镍金。
[0047]本方案通过在壳体金属封口环12和光窗金属封口环32的表面镀镍金进行防腐处理，以防止壳体金属封口环12和光窗金属封口环32被氧化腐蚀，保证壳体金属封口环12与光窗金属封口环32连接的气密性，这样设计可提升产品的质量及使用寿命。
[0048]在上述任一技术方案中，优选地，所述多个光电二极管芯片2通过导电粘接剂与所述多层陶瓷壳体11粘接。
[0049]这样设计光电二极管芯片2与多层陶瓷壳体11的装配工艺，操作难度低，可提升产品的生产装配效率。
[0050]在上述任一技术方案中，优选地，所述导电粘接剂为导电环氧树脂胶。
[0051]在上述任一技术方案中，优选地，所述多个光电二极管芯片2通过导电环氧树脂胶与所述多层陶瓷壳体11粘接后，在180°C的条件下固化处理I至1.5小时。
[0052]具体地，可选装配过程为:先通过导电环氧树脂胶将光电二极管芯片2与多层陶瓷壳体11粘接，然后将产品放入高温箱，在180°C的条件下处理I至1.5小时，使导电环氧树脂胶固化，以保证光电二极管芯片2与多层陶瓷壳体11的连接质量，防止光电二极管芯片2脱落，然后焊接壳体金属封口环12和光窗金属封口环32以将多层陶瓷壳体11与玻璃片31密封连接。
[0053]在上述任一技术方案中，优选地，所述多层陶瓷壳体11和所述壳体金属封口环12通过烧结固定;所述玻璃片31和所述光窗金属封口环32通过烧结固定。
[0054]该方案中，多层陶瓷壳体11和壳体金属封口环12通过硬钎焊高温烧结固定，玻璃片31和光窗金属封口环32通过金锡焊料烧结固定，这样可保证多层陶瓷壳体11和壳体金属封口环12间以及玻璃片31和光窗金属封口环32间的连接强度高、密封性好。
[0055]具体地，可在玻璃片31用于焊接的部位镀钛/铂/金等材料以便焊接。
[0056]如图1所示，在上述任一技术方案中，优选地，所述玻璃片31上设有多个透光孔311，各所述透光孔311的位置分别与各所述光电二极管芯片2对应;其中，所述玻璃片31背向所述多层陶瓷壳体11的表面上，除所述多个透光孔311以外的区域设有防透光层。
[0057]该方案中，玻璃片31上透光孔311的位置与光电二极管芯片2的光敏面对应，透光孔311间隔设置，且在透光孔311之外的区域设置防透光层以防止透光，这样设计可有效避免不同通道光信号串扰的问题发生，从而提升光电二极管集成光探测器探测的准确性。
[0058]其中，防透光层可以是反射膜。
[0059]在上述任一技术方案中，所述透光孔311的直径在95微米至105微米范内。其中优选地，透光孔311的直径为100微米。在上述任一技术方案中，优选地，所述玻璃片31朝向所述多层陶瓷壳体11的表面上设有增透层312。
[0060]该方案中，玻璃片31背面设置增透层312，通过增透层312增大由透光孔311射入的光线的透射强度，以便光电二极管芯片2进行检测，从而提升光电二极管集成光探测器探测的灵敏性。
[0061]具体地，增透层312可以是镀在玻璃片31上的增透膜。
[0062]如图3所示，在上述任一技术方案中，优选地，所述光窗金属封口环32上成型有与所述玻璃片31相适配的连接槽，所述玻璃片31与所述连接槽的槽壁密封连接。连接槽可提升玻璃片31与光窗金属封口环32密封连接的可靠性。
[0063]如图1和图2所示，在上述任一技术方案中，优选地，所述多层陶瓷壳体11上设置有多个阳极焊盘111，所述多个光电二极管芯片2的阳极分别通过引线与所述多个阳极焊盘111连接。
[0064]通常，多层陶瓷壳体11上设有多个阴极焊盘112(大焊盘)和多个阳极焊盘111(小焊盘)光电二极管芯片2与阴极焊盘112导电连接，定义为光电二极管芯片2的阴极，光电二极管芯片2通过引线与所述阳极焊盘111连接，定义为光电二极管芯片2的阳极。
[0065]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;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在本发明中的具体含义。
[0066]在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。
[0067]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种光电二极管集成光探测器，其特征在于，包括: 金属陶瓷管壳组件，包括固定连接的多层陶瓷壳体和壳体金属封口环； 多个光电二极管芯片，固定安装在所述多层陶瓷壳体上，且所述多个光电二极管芯片间隔设置； 玻璃光窗组件，包括固定连接的玻璃片和光窗金属封口环； 其中，所述壳体金属封口环能够与光窗金属封口环密封连接。2.根据权利要求1所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述壳体金属封口环与光窗金属封口环通过电阻焊接实现密封连接。3.根据权利要求2所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述壳体金属封口环与光窗金属封口环为可伐合金环。4.根据权利要求1所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述壳体金属封口环和所述光窗金属封口环上镀有镍金。5.根据权利要求1所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述多个光电二极管芯片通过导电粘接剂与所述多层陶瓷壳体粘接。6.根据权利要求5所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述导电粘接剂为导电环氧树脂胶。7.根据权利要求6所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述多个光电二极管芯片通过导电环氧树脂胶与所述多层陶瓷壳体粘接后，在180°C的条件下固化处理I至1.5小时。8.根据权利要求1所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述多层陶瓷壳体和所述壳体金属封口环通过烧结固定； 所述玻璃片和所述光窗金属封口环通过烧结固定。9.根据权利要求1至8中任一项所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述玻璃片上设有多个透光孔，各所述透光孔的位置分别与各所述光电二极管芯片的光敏面对应； 其中，所述玻璃片背向所述多层陶瓷壳体的表面上，除所述多个透光孔以外的区域上设有防透光层。10.根据权利要求9所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述透光孔的直径在95微米至105微米范内。11.根据权利要求9所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述玻璃片朝向所述多层陶瓷壳体的表面上设有增透层。12.根据权利要求1至8中任一项所述的光电二极管集成光探测器，其特征在于， 所述多层陶瓷壳体上设置有多个阳极焊盘，所述多个光电二极管芯片的阳极分别通过引线与所述多个阳极焊盘连接。
【文档编号】H01L23/10GK105845634SQ201610322368
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】王建
【申请人】深圳市芯思杰智慧传感技术有限公司