一種太赫茲單元探測器的制造方法
【專利摘要】一種太赫茲單元探測器，屬于太赫茲探測與成像領域。包括底座、外殼和從底座內(nèi)部向上下延伸的引腳，底座與外殼形成封閉式結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述從底座向上延伸的引腳上還焊接有雙層PCB板，所述雙層PCB板的一面設置敏感元電極及金屬支撐塊，另一面設置讀出電路，所述雙層PCB板與底座之間有間隔，PCB板帶讀出電路的一面面對底座；所述雙層PCB板上還設置有引腳焊盤，所述敏感元電極與金屬支撐塊電連接，所述金屬支撐塊與讀出電路電連接，所述讀出電路與引腳焊盤電氣連接并引出，所述雙層PCB板進行了PCB金屬包邊，從而實現(xiàn)了讀出電路的電磁屏蔽，有效消除了噪聲，提高了探測器的可靠性，使輸出的信號更穩(wěn)定。
【專利說明】一種太赫茲單元探測器

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于太赫茲探測與成像領域，具體涉及一種太赫茲單元探測器。

【背景技術(shù)】
[0002]太赫茲輻射與其它波段的電磁輻射相比，具有頻帶寬、脈寬窄、相干性好、穿透性高及能量低等獨特、優(yōu)異的性能，因此太赫茲波段非常適合成像，在眾多領域受到了人們的廣泛關注和重視，如在立體成像、爆炸物探測、醫(yī)學人體成像、環(huán)境監(jiān)測、地質(zhì)勘查、考古及文物鑒定等方面有重大的科學價值和廣闊的應用前景。
[0003]太赫茲探測器是太赫茲成像的一種途徑。相對于其他類型的太赫茲探測器，熱釋電太赫茲探測器具有小型化、寬光譜探測、成本低、響應快等優(yōu)勢，是目前研究較為廣泛的一種太赫茲探測技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種太赫茲單元探測器，該探測器結(jié)構(gòu)簡單、加工成本低，且可以實現(xiàn)讀出電路的電磁屏蔽，消除噪聲，使探測器提供高可靠性的信號輸出，使信號輸出更穩(wěn)定。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種太赫茲單元探測器，包括底座、外殼和從底座內(nèi)部向上下延伸的引腳，底座與外殼形成封閉式結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述從底座向上延伸的引腳上還焊接有雙層PCB板，所述雙層PCB板的一面設置敏感元電極及金屬支撐塊，另一面設置讀出電路，所述雙層PCB板焊接在底座向上延伸的引腳上并與底座之間有間隔，PCB板帶讀出電路的一面面對底座；所述雙層PCB板上還設置有引腳焊盤，所述敏感元電極與金屬支撐塊電連接，所述金屬支撐塊與讀出電路電連接，所述讀出電路與引腳焊盤電連接并引出，所述雙層PCB板進行了PCB金屬包邊，從而實現(xiàn)了讀出電路的電磁屏蔽，有效消除了噪聲，提高了探測器的可靠性，使輸出的信號更穩(wěn)定。
[0007]其中，所述金屬支撐塊設置在PCB板上，所述敏感元電極設置在金屬支撐塊上。所述金屬支撐塊與讀出電路通過導電銀漿實現(xiàn)電連接。
[0008]進一步地，所述引腳焊盤為2?12個，根據(jù)電路結(jié)構(gòu)確定。所述引腳通過引腳焊盤與PCB板電氣連接，引腳的數(shù)量與引腳焊盤的數(shù)量對應，為2?12個。
[0009]進一步地，所述太赫茲單元探測器采用T0-39或T0-8的封裝形式進行封裝。
[0010]進一步地，所述讀出電路為電流讀出電路。所述外殼為頂部帶濾光窗口的金屬外殼。
[0011]進一步地,所述敏感元電極為熱釋電敏感元,敏感元電極通過金屬支撐塊與讀出電路電連接，以實現(xiàn)敏感元電極與基板之間的接觸面積最小，降低信號損失。敏感元電極與金屬支撐塊之間采用導電銀漿固定形成可靠機械粘接和電氣連接。
[0012]當引腳焊盤和引腳的數(shù)量為4時，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0013]一種太赫茲單元探測器，包括底座、外殼和從底座內(nèi)部向上下延伸的引腳，底座與外殼形成封閉式結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述從底座向上延伸的引腳上還焊接有雙層PCB板，所述雙層PCB板的一面設置敏感元電極及金屬支撐塊，另一面設置讀出電路，所述雙層PCB板焊接在底座向上延伸的引腳上并與底座之間有間隔，PCB板帶讀出電路的一面面對底座；所述雙層PCB板上還設置有4個引腳焊盤，分別為引腳焊盤1、引腳焊盤I1、引腳焊盤III和引腳焊盤IV，所述從底座內(nèi)部向上下延伸的引腳數(shù)量為4，且與引腳焊盤一一對應，所述敏感元電極與金屬支撐塊電連接，所述金屬支撐塊與讀出電路電連接，所述讀出電路與引腳焊盤電氣連接并引出，所述雙層PCB板進行了 PCB金屬包邊。
[0014]進一步地，所述讀出電路包括貼片電阻、貼片電容和運算放大器，運算放大器的正相輸入端接地，貼片電阻和貼片電容并聯(lián)組成的反饋回路連接在運算放大器的反相輸入端和輸出端之間，太赫茲敏感元電極通過金屬支撐塊的電連接與運算放大器的反相輸入端相連，引腳焊盤I與運算放大器的輸出端電連接并引出，為信號端，引腳焊盤II與引腳焊盤III分別與運算放大器的正負電源端連接，引腳焊盤IV接地。
[0015]以上元器件的電氣連接采用PCB板布線實現(xiàn)，并采用T0-39或T0_8的封裝形式封裝。進一步地，所述運算放大器的偏置電流為亞PA數(shù)量級，以盡量不索取敏感元輸出的電流；運算放大器為小型貼片封裝結(jié)構(gòu)，以使得其能封裝在封裝管殼內(nèi)。進一步地，所述運算放大器反饋回路中的貼片電阻的阻值為數(shù)百MΩ?GQ，從而可實現(xiàn)亞ρΑ量級電流到可量測電壓的轉(zhuǎn)換；所述運算放大器反饋回路中的貼片電容的電容值為PF?fF量級，用于消除工頻干擾信號；電阻及電容為小型貼片封裝結(jié)構(gòu)，以使得其能封裝在封裝管殼內(nèi)。
[0016]進一步地,所述外殼為頂部帶濾光窗口的金屬外殼。
[0017]進一步地，所述底座和外殼采用T0-39或T0-8的封裝形式封裝。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:
[0019]1、本發(fā)明提供的探測器可以實現(xiàn)讀出電路的電磁屏蔽，消除噪聲，使探測器提供高可靠性的信號輸出，使信號輸出更穩(wěn)定。
[0020]2、本發(fā)明提供的探測器結(jié)構(gòu)簡單，采用傳統(tǒng)的T0-39或T0-8封裝形式，降低了管殼的加工成本。
[0021]3、本發(fā)明的電子器件采用貼片形式的運放、電阻以及電容，保障了探測器的緊湊性和高的可靠性。
[0022]4、本發(fā)明電子元件之間的電氣連接采用PCB布線實現(xiàn)，較傳統(tǒng)的陶瓷板布線加工成本低廉，周期短、更新快。
[0023]5、本發(fā)明的讀出電路采用電流讀出電路，較傳統(tǒng)的電壓讀出電路具有更好的抗干擾性和更大的輸出范圍；且本發(fā)明的引腳焊盤和引腳的數(shù)目根據(jù)內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)需要選擇，極大地增加了探測器結(jié)構(gòu)的靈活性，應用范圍更廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實施例提供的電流型太赫茲探測器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明實施例提供的電流型太赫茲探測器的B-B面的仰視圖。
[0026]圖3為本發(fā)明實施例提供的電流型太赫茲探測器的A-A面的俯視圖。
[0027]其中，I為濾光窗口，2為外殼，3為熱釋電敏感元，4為金屬支撐塊，5為貼片電阻，6為貼片電容，7為AD8625運算放大器，8為金屬包邊，9為引腳，10為底座，11-1為引腳焊盤I，11_2為引腳焊盤II，11-3為引腳焊盤III，11-4為引腳焊盤IV，12為PCB板。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步的說明:
[0029]如圖1所示，本實施例的電流型太赫茲單元探測器包括底座10、外殼2和從底座內(nèi)部向上下延伸的4個引腳9，外殼2與底座10采用T0-8的封裝形式封裝，形成封閉式結(jié)構(gòu)，所述從底座向上延伸的4個引腳上還焊接有雙層PCB板12，所述雙層PCB板12的材料為酚醛試紙基覆銅箔層壓板(FR-1，XPC)、環(huán)氧玻纖布基覆銅箔層壓板(FR-4)或復合基覆銅箔層壓板(CEM-1，CEM-3)，并對雙層PCB板進行了 PCB金屬包邊8工藝，使PCB板的外側(cè)金屬與上下層地覆銅工藝電氣連接；外殼2為帶濾光窗口 I的金屬外殼，該金屬外殼與PCB底座形成封閉式結(jié)構(gòu)，所述雙層PCB板上設置有4個引腳焊盤，分別為引腳焊盤I 11-1、引腳焊盤II 11-2、引腳焊盤III11-3和引腳焊盤IV 11_4，從底座上延伸的4個引腳與4個引腳焊盤一一對應連接并實現(xiàn)了雙層PCB板與引腳的焊接，所述雙層PCB板的一面設置有敏感元電極和金屬支撐塊，所述金屬支撐塊設置在PCB板上，所述敏感元電極設置在金屬支撐塊上，敏感元電極與金屬支撐塊之間采用導電銀漿固定，所述敏感元電極為熱釋電敏感元電極3 ;所述雙層PCB板的另一面設置讀出電路，所述讀出電路包括貼片電阻、貼片電容和AD8625運算放大器，所述雙層PCB板焊接在底座向上延伸的4個引腳上并與底座之間有間隔，PCB板帶讀出電路的一面面對底座。
[0030]其中，AD8625運算放大器的正相端接地，貼片電阻和貼片電容并聯(lián)組成的反饋回路連接在AD8625運算放大器的反相輸入端和輸出端之間，太赫茲熱釋電敏感元電極通過金屬支撐塊的電連接與AD8625運算放大器的反相輸入端相連，金屬支撐塊通過PCB板上預留的貼片焊盤與運算放大器的反相輸入端實現(xiàn)電氣連接。引腳焊盤I與AD8625運算放大器的輸出端電連接并引出，為信號端，引腳焊盤II與引腳焊盤III分別與AD8625運算放大器的正負電源端連接，引腳焊盤IV接地。
[0031]太赫茲源信號通過濾光窗口 I照射到熱釋電敏感元電極3上，敏感元產(chǎn)生微弱電流信號，微弱電流信號通過PCB板上的金屬支撐塊將信號傳輸給讀出電路中的AD8625運算放大器的反相輸入端，運放的正負電源由外部提供，讀出電路實現(xiàn)微弱電流到電壓的轉(zhuǎn)換并進行信號放大，放大的信號最終通過與引腳焊盤I對應的引腳，將信號傳輸出去。在該過程中，信號的接收、處理和傳輸都在密封的管殼中實現(xiàn)，可將噪聲干擾降到最小。
【權(quán)利要求】
1.一種太赫茲單元探測器，包括底座、外殼和從底座內(nèi)部向上下延伸的引腳，底座與外殼形成封閉式結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述從底座向上延伸的引腳上還焊接有雙層PCB板，所述雙層PCB板的一面設置敏感元電極及金屬支撐塊，另一面設置讀出電路，所述雙層PCB板焊接在底座向上延伸的引腳上并與底座之間有間隔，PCB板帶讀出電路的一面面對底座；所述雙層PCB板上還設置有引腳焊盤，所述敏感元電極與金屬支撐塊電連接，所述金屬支撐塊與讀出電路電連接，所述讀出電路與引腳焊盤電氣連接并引出，所述雙層PCB板進行了PCB金屬包邊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單元探測器，其特征在于，所述引腳焊盤為2?12個，所述引腳通過引腳焊盤與PCB板電氣連接，引腳的數(shù)量與引腳焊盤的數(shù)量對應，為2?12個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單元探測器，其特征在于，所述太赫茲單元探測器采用T0-39或T0-8的封裝形式進行封裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單元探測器，其特征在于，所述讀出電路為電流讀出電路，所述敏感元電極為熱釋電敏感元電極，敏感元電極通過金屬支撐塊與讀出電路電連接，敏感元電極與金屬支撐塊之間采用導電銀漿連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單元探測器，其特征在于，所述外殼為頂部帶濾光窗口的金屬外殼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單元探測器，其特征在于，所述金屬支撐塊設置在PCB板上，所述敏感元電極設置在金屬支撐塊上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單元探測器，其特征在于，所述引腳與引腳焊盤的數(shù)量均為4且——對應連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太赫茲單元探測器，其特征在于，所述雙層PCB板上設置的4個引腳焊盤分別為引腳焊盤1、引腳焊盤I1、引腳焊盤III和引腳焊盤IV，所述讀出電路包括貼片電阻、貼片電容和運算放大器，運算放大器的正相輸入端接地，貼片電阻和貼片電容并聯(lián)組成的反饋回路連接在運算放大器的反相輸入端和輸出端之間，太赫茲敏感元電極通過金屬支撐塊的電連接與運算放大器的反相輸入端相連，引腳焊盤I與運算放大器的輸出端電連接并引出，為信號端，引腳焊盤II與引腳焊盤III分別與運算放大器的正負電源端連接，引腳焊盤IV接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太赫茲單元探測器，其特征在于，所述運算放大器的偏置電流為亞PA數(shù)量級，所述貼片電阻的阻值為數(shù)百M Ω?G Ω，所述貼片電容的電容值為pF?fF量級。
【文檔編號】G01J5/10GK104296879SQ201410427367
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】黎威志, 樊霖, 李寧亮, 丁杰, 王軍, 蔣亞東 申請人:電子科技大學