一種太赫茲單元探測(cè)器的制造方法
【專利摘要】一種太赫茲單元探測(cè)器，屬于太赫茲探測(cè)與成像領(lǐng)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(shè)置敏感元電極及金屬支撐塊，另一面設(shè)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(duì)底座；所述雙層PCB板上還設(shè)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(jìn)行了PCB金屬包邊，從而實(shí)現(xiàn)了讀出電路的電磁屏蔽，有效消除了噪聲，提高了探測(cè)器的可靠性，使輸出的信號(hào)更穩(wěn)定。
【專利說明】一種太赫茲單元探測(cè)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太赫茲探測(cè)與成像領(lǐng)域，具體涉及一種太赫茲單元探測(cè)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(dú)特、優(yōu)異的性能，因此太赫茲波段非常適合成像，在眾多領(lǐng)域受到了人們的廣泛關(guān)注和重視，如在立體成像、爆炸物探測(cè)、醫(yī)學(xué)人體成像、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘查、考古及文物鑒定等方面有重大的科學(xué)價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]太赫茲探測(cè)器是太赫茲成像的一種途徑。相對(duì)于其他類型的太赫茲探測(cè)器，熱釋電太赫茲探測(cè)器具有小型化、寬光譜探測(cè)、成本低、響應(yīng)快等優(yōu)勢(shì)，是目前研究較為廣泛的一種太赫茲探測(cè)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(cè)器，該探測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工成本低，且可以實(shí)現(xiàn)讀出電路的電磁屏蔽，消除噪聲，使探測(cè)器提供高可靠性的信號(hào)輸出，使信號(hào)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(cè)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(shè)置敏感元電極及金屬支撐塊，另一面設(shè)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(duì)底座；所述雙層PCB板上還設(shè)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(jìn)行了PCB金屬包邊，從而實(shí)現(xiàn)了讀出電路的電磁屏蔽，有效消除了噪聲，提高了探測(cè)器的可靠性，使輸出的信號(hào)更穩(wěn)定。
[0007]其中，所述金屬支撐塊設(shè)置在PCB板上，所述敏感元電極設(shè)置在金屬支撐塊上。所述金屬支撐塊與讀出電路通過導(dǎo)電銀漿實(shí)現(xiàn)電連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述引腳焊盤為2?12個(gè)，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(duì)應(yīng)，為2?12個(gè)。
[0009]進(jìn)一步地，所述太赫茲單元探測(cè)器采用T0-39或T0-8的封裝形式進(jìn)行封裝。
[0010]進(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)敏感元電極與基板之間的接觸面積最小，降低信號(hào)損失。敏感元電極與金屬支撐塊之間采用導(dǎo)電銀漿固定形成可靠機(jī)械粘接和電氣連接。
[0012]當(dāng)引腳焊盤和引腳的數(shù)量為4時(shí)，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0013]一種太赫茲單元探測(cè)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(shè)置敏感元電極及金屬支撐塊，另一面設(shè)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(duì)底座；所述雙層PCB板上還設(shè)置有4個(gè)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(duì)應(yīng)，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(jìn)行了 PCB金屬包邊。
[0014]進(jìn)一步地，所述讀出電路包括貼片電阻、貼片電容和運(yùn)算放大器，運(yùn)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(yùn)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(yùn)算放大器的反相輸入端相連，引腳焊盤I與運(yùn)算放大器的輸出端電連接并引出，為信號(hào)端，引腳焊盤II與引腳焊盤III分別與運(yùn)算放大器的正負(fù)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(shí)現(xiàn)，并采用T0-39或T0_8的封裝形式封裝。進(jìn)一步地，所述運(yùn)算放大器的偏置電流為亞PA數(shù)量級(jí)，以盡量不索取敏感元輸出的電流；運(yùn)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(jìn)一步地，所述運(yùn)算放大器反饋回路中的貼片電阻的阻值為數(shù)百M(fèi)Ω?GQ，從而可實(shí)現(xiàn)亞ρΑ量級(jí)電流到可量測(cè)電壓的轉(zhuǎn)換；所述運(yùn)算放大器反饋回路中的貼片電容的電容值為PF?fF量級(jí)，用于消除工頻干擾信號(hào)；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(jìn)一步地,所述外殼為頂部帶濾光窗口的金屬外殼。
[0017]進(jìn)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(cè)器可以實(shí)現(xiàn)讀出電路的電磁屏蔽，消除噪聲，使探測(cè)器提供高可靠性的信號(hào)輸出，使信號(hào)輸出更穩(wěn)定。
[0020]2、本發(fā)明提供的探測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yùn)放、電阻以及電容，保障了探測(cè)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(shí)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(cè)器結(jié)構(gòu)的靈活性，應(yīng)用范圍更廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電流型太赫茲探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電流型太赫茲探測(cè)器的B-B面的仰視圖。
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電流型太赫茲探測(cè)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(yùn)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(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0029]如圖1所示，本實(shí)施例的電流型太赫茲單元探測(cè)器包括底座10、外殼2和從底座內(nèi)部向上下延伸的4個(gè)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(gè)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(fù)合基覆銅箔層壓板(CEM-1，CEM-3)，并對(duì)雙層PCB板進(jìn)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(shè)置有4個(gè)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(gè)引腳與4個(gè)引腳焊盤一一對(duì)應(yīng)連接并實(shí)現(xiàn)了雙層PCB板與引腳的焊接，所述雙層PCB板的一面設(shè)置有敏感元電極和金屬支撐塊，所述金屬支撐塊設(shè)置在PCB板上，所述敏感元電極設(shè)置在金屬支撐塊上，敏感元電極與金屬支撐塊之間采用導(dǎo)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(shè)置讀出電路，所述讀出電路包括貼片電阻、貼片電容和AD8625運(yùn)算放大器，所述雙層PCB板焊接在底座向上延伸的4個(gè)引腳上并與底座之間有間隔，PCB板帶讀出電路的一面面對(duì)底座。
[0030]其中，AD8625運(yùn)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(yùn)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(yùn)算放大器的反相輸入端相連，金屬支撐塊通過PCB板上預(yù)留的貼片焊盤與運(yùn)算放大器的反相輸入端實(shí)現(xiàn)電氣連接。引腳焊盤I與AD8625運(yùn)算放大器的輸出端電連接并引出，為信號(hào)端，引腳焊盤II與引腳焊盤III分別與AD8625運(yùn)算放大器的正負(fù)電源端連接，引腳焊盤IV接地。
[0031]太赫茲源信號(hào)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(hào)，微弱電流信號(hào)通過PCB板上的金屬支撐塊將信號(hào)傳輸給讀出電路中的AD8625運(yùn)算放大器的反相輸入端，運(yùn)放的正負(fù)電源由外部提供，讀出電路實(shí)現(xiàn)微弱電流到電壓的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行信號(hào)放大，放大的信號(hào)最終通過與引腳焊盤I對(duì)應(yīng)的引腳，將信號(hào)傳輸出去。在該過程中，信號(hào)的接收、處理和傳輸都在密封的管殼中實(shí)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(cè)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(shè)置敏感元電極及金屬支撐塊，另一面設(shè)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(duì)底座；所述雙層PCB板上還設(shè)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(jìn)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(cè)器，其特征在于，所述引腳焊盤為2?12個(gè)，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(duì)應(yīng)，為2?12個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單元探測(cè)器，其特征在于，所述太赫茲單元探測(cè)器采用T0-39或T0-8的封裝形式進(jìn)行封裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太赫茲單元探測(cè)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(dǎo)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(cè)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(cè)器，其特征在于，所述金屬支撐塊設(shè)置在PCB板上，所述敏感元電極設(shè)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(cè)器，其特征在于，所述引腳與引腳焊盤的數(shù)量均為4且——對(duì)應(yīng)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太赫茲單元探測(cè)器，其特征在于，所述雙層PCB板上設(shè)置的4個(gè)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(yùn)算放大器，運(yùn)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(yùn)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(yùn)算放大器的反相輸入端相連，引腳焊盤I與運(yùn)算放大器的輸出端電連接并引出，為信號(hào)端，引腳焊盤II與引腳焊盤III分別與運(yùn)算放大器的正負(fù)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(cè)器，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的偏置電流為亞PA數(shù)量級(jí)，所述貼片電阻的阻值為數(shù)百M(fèi) Ω?G Ω，所述貼片電容的電容值為pF?fF量級(jí)。
【文檔編號(hào)】G01J5/10GK104296879SQ201410427367
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)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(qǐng)人:電子科技大學(xué)