四通道一体化PIN-FET探测器组件及其制作方法与流程

本发明涉及pin-fet探测器，特别是涉及一种四通道一体化pin-fet探测器组件及其制作方法。

背景技术：

1、冗余型四轴光纤陀螺采用三轴正交和一轴斜置结构，通过采用特殊设计的算法，能在任意一轴光纤陀螺失效的情况下正常工作，极大地提升了系统可靠性。随着主系统对四轴一体光纤陀螺小型化、轻量化提出了越来越高的要求，如采用传统的分立式器件方案，器件独立封装在分立式壳体中，很难再进一步减小体积。

2、目前已有的混合集成技术主要分为单轴光纤陀螺和三轴/四轴一体化陀螺。然而单个的pin-fet探测器电路信号板集成度低，耦合壳体体积大，无法满足微小型四轴陀螺设计的小型化需求；四通道一体化探测器集成后不同通道间存在光信号干扰问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供的四通道一体化pin-fet探测器组件及其制作方法解决了现有技术电路信号板集成度低，耦合壳体体积大，无法满足微小型四轴陀螺设计的小型化需求，以及探测器集成后不同通道间存在光信号干扰的问题。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种四通道一体化pin-fet探测器组件，包括耦合光纤、pin芯片、载体、吸光罩、电路板和管壳，管壳包括管嘴和管脚，管嘴位于管壳外侧壁，管脚位于管壳内侧壁，四个耦合光纤分别位于四个管嘴内部，电路板位于管壳内部，电路板靠近管嘴的一边设置有四个定位槽，四个载体分别贴在四个定位槽上，四个pin芯片分别贴在四个载体上，四个吸光罩分别固定在四个定位槽外围处设置的口字槽内，且吸光罩靠近管嘴的侧面为空槽。

3、上述方案的有益效果是：本发明将独立封装的探测器用集成探测器代替，探测器数量从4个减少为1个，体积和重量大幅度降低；在每个光纤耦合通道都放置一个吸光罩，吸取耦合端面的杂散光，达到消除干扰信号光的目的。本发明解决了现有技术电路信号板集成度低，耦合壳体体积大，无法满足微小型四轴陀螺设计的小型化需求，以及探测器集成后不同通道间存在光信号干扰的问题。

4、进一步地，电路板为具有多级放大功能的多层电路板印刷结构，包括四个通道，每个通道占用一层或两层电路板印刷，四个通道所需的电容、电阻、三极管和场效应管均贴在最上层电路板上。

5、上述进一步方案的有益效果是：本发明采用四通道一体化的集成耦合方式，减少外接电极的输出电极的数量，降低微型四轴一体化陀螺电路装配难度，提升整体可靠性。

6、进一步地，管脚包括第一供电接口、第二供电接口、第一接地接口、第二接地接口、第一输出接口、第二输出接口、第三输出接口和第四输出接口，第一供电接口、第一接地接口、第一输出接口和第二输出接口在管壳的一侧并排设置，第二供电接口、第二接地接口、第三输出接口和第四输出接口在管壳的另一侧并排设置。

7、上述进一步方案的有益效果是：采用独立封装的探测器，对每只探测器都需要供+5v和-5v的电压，以及预留接地接口。需要预留4个+5v的供电接口和4个-5v的供电接口和8个接地接口，导致装配过程中电接口较多，需要预留多个供电接口，且供电接口需要保护，降低整体仪表的可靠性。本发明将四轴光纤陀螺中探测器的供电接口从8个减少到2个，接地接口从8个减少到2个，有效提升整体仪表的可靠性，能够满足微小型四轴陀螺设计的小型化需求。

8、进一步地，吸光罩采用陶瓷、玻璃或金属材料制成，且吸光罩内外两个面均镀有超黑吸光纳米膜层。

9、上述进一步方案的有益效果是：本发明利用吸光罩吸取耦合缎面的杂散光，进而消除干扰信号光，吸光膜为超黑吸光纳米膜层，可吸收99%以上的可见光和红外光。

10、除此之外，本发明还采用的技术方案为：一种四通道一体化pin-fet探测器组件的制作方法，包括以下步骤：

11、s1：将pin芯片粘贴在载体上，并进行烘烤和固化；

12、s2：在管壳底部均匀涂上焊锡膏，将电路板放置在管壳中，将按压夹具放置在电路板上并进行回流焊加热，通过夹具按压使电路板均匀受力；

13、s3：在均匀受力后的电路板上粘贴电容、电阻、三极管和场效应管，并进行烘烤和固化；

14、s4：将贴有pin芯片的载体粘贴在电路板相应的定位槽上，并进行烘烤和固化；

15、s5：将吸光罩粘贴在定位槽外围的口字槽处，进行烘烤和固化，并对探测器组件进行金丝键合；

16、s6：对键合后的探测器组件进行光纤耦合，并将光纤耦合后的探测器组件放入平行缝焊机中进行烘烤和充氮封盖，完成四通道一体化pin-fet探测器组件的制作。

17、上述方案的有益效果是：通过上述技术方案，本发明提供了一种四通道一体化pin-fet探测器组件的制作方法，从集成多通道一体化的pin-fet探测器方向实现微型多轴一体化陀螺体积减小。

18、进一步地，s6中对键合后的探测器组件进行光纤耦合，包括以下分步骤：

19、s6-1：将键合后的探测器组件安装在耦合夹具上，并将光纤安装在五维调节架的联动夹具上；

20、s6-2：目视耦合装置的显示器，调整五维调节架使光纤和管嘴平行，并将光纤穿过管嘴伸入管壳，使光纤和pin芯片的光敏面对准；

21、s6-3：基于对准的光纤，通过监控输出电压，微调五维调节架使输出电压最大，加热管嘴并送入焊锡丝，再以同样的方法耦合其余三路光纤，完成探测器组件的光纤耦合。

22、上述进一步方案的有益效果是：通过利用耦合装置，对探测器组件的光纤实现耦合。

技术特征：

1.一种四通道一体化pin-fet探测器组件，其特征在于，包括耦合光纤（1）、pin芯片（2）、载体（3）、吸光罩（4）、电路板（5）和管壳（6），所述管壳（6）包括管嘴（7）和管脚，所述管嘴（7）位于管壳（6）外侧壁，所述管脚位于管壳（6）内侧壁，四个所述耦合光纤（1）分别位于四个管嘴（7）内部，所述电路板（5）位于管壳（6）内部，所述电路板（5）靠近管嘴（7）的一边设置有四个定位槽，四个所述载体（3）分别贴在四个定位槽上，四个所述pin芯片（2）分别贴在四个载体（3）上，四个所述吸光罩（4）分别固定在四个定位槽外围处设置的口字槽内，且吸光罩（4）靠近管嘴（7）的侧面为空槽。

2.根据权利要求1所述的四通道一体化pin-fet探测器组件，其特征在于，所述电路板（5）为具有多级放大功能的多层电路板印刷结构，包括四个通道，每个通道占用一层或两层电路板印刷，四个通道所需的电容、电阻、三极管和场效应管均贴在最上层电路板上。

3.根据权利要求1所述的四通道一体化pin-fet探测器组件，其特征在于，所述管脚包括第一供电接口（8）、第二供电接口（9）、第一接地接口（10）、第二接地接口（11）、第一输出接口（12）、第二输出接口（13）、第三输出接口（14）和第四输出接口（15），所述第一供电接口（8）、第一接地接口（10）、第一输出接口（12）和第二输出接口（13）在管壳（6）的一侧并排设置，所述第二供电接口（9）、第二接地接口（11）、第三输出接口（14）和第四输出接口（15）在管壳（6）的另一侧并排设置。

4.根据权利要求1所述的四通道一体化pin-fet探测器组件，其特征在于，所述吸光罩（4）采用陶瓷、玻璃或金属材料制成，且吸光罩（4）内外两个面均镀有超黑吸光纳米膜层。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的四通道一体化pin-fet探测器组件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的四通道一体化pin-fet探测器组件的制作方法，其特征在于，所述s6中对键合后的探测器组件进行光纤耦合，包括以下分步骤：

技术总结
本发明公开了一种四通道一体化PIN‑FET探测器组件及其制作方法，涉及PIN‑FET探测器技术领域，探测器组件包括耦合光纤（1）、pin芯片（2）、载体（3）、吸光罩（4）、电路板（5）和管壳（6），所述管壳（6）包括管嘴（7）和管脚，所述管嘴（7）位于管壳（6）外侧壁，所述管脚位于管壳（6）内侧壁，四个所述耦合光纤（1）分别位于四个管嘴（7）内部，所述电路板（5）位于管壳（6）内部。本发明解决了现有技术电路信号板集成度低，耦合壳体体积大，无法满足微小型四轴陀螺设计的小型化需求，以及探测器集成后不同通道间存在光信号干扰的问题。

技术研发人员：陈幸,段启航,曹辉,范建强,黄昀昀,王嘉,刘昱彤,尚一梅,刘妮,史超
受保护的技术使用者：西安中科华芯测控有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22