一种带VCSEL补光的APD封装结构及测距仪制造技术

本实用新型专利技术公开一种带VCSEL补光的APD封装结构及测距仪。其中，APD封装结构包括管座、平窗管帽、滤光片以及APD芯片和VCSEL芯片，管座下表面带有4PIN管脚，APD芯片和VCSEL芯片均封焊在管座上表面，APD芯片的正负极引脚通过连接线分别与管座的第一空心管脚、第二空心管脚连接，VCSEL芯片的正负极引脚通过连接线分别与管座的第三空心管脚、管座连接，平窗管帽封装在管座上，且平窗管帽与管座之间充满惰性气体，滤光片粘贴在平窗管帽的顶面，APD芯片的响应度最高波长与滤光片的中心波长相等，VCSEL芯片的中心波长与滤光片的中心波长不相等。该APD封装结构能够补偿APD工作点随温度的变化，避免温度对其响应度造成影响，在测距仪中使用该APD封装结构后，测距仪的测量精度更高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种带VCSEL补光的APD封装结构及测距仪


[0001]本技术涉及激光测距
，尤其涉及一种带VCSEL补光的APD封装结构及测距仪。

技术介绍

[0002]基于TOF的测距仪在工作时向目标发出一系列脉冲激光束，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从测距仪到目标的距离。当发射激光功率足够及接收信号的光电器件足够灵敏时，测量距离最大可达几十公里。常用的接收光电元件是APD，APD的响应度受温度影响大。测距仪使用的APD通常是TO封装的，内带有热敏电阻进行。受仪器的工作温升和环境影响，APD对接收信号的响应不稳定。同一距离返回的信号，受温度影响，部分信号会误判导致测距精度差。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于针对已有的技术现状，提供一种带VCSEL补光的APD封装结构及测距仪，该APD封装结构能够补偿APD工作点随温度的变化，避免温度对其响应度造成影响，在测距仪中使用该APD封装结构后，测距仪的测量精度更高。
[0004]为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0005]一种带VCSEL补光的APD封装结构包括管座、平窗管帽、滤光片以及APD芯片和VCSEL芯片；
[0006]所述管座下表面带有4PIN管脚，4PIN管脚包括第一空心管脚、第二空心管脚、第三空心管脚和实心管脚；
[0007]所述APD芯片和VCSEL芯片均通过镀金垫块封焊在管座上表面，且APD芯片的光敏面中心与管座中心重合，APD芯片的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座的第一空心管脚、第二空心管脚连接，VCSEL芯片的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座的第三空心管脚、管座连接；
[0008]所述平窗管帽封装在管座上，且平窗管帽与管座之间充满惰性气体；
[0009]所述滤光片粘贴在平窗管帽的顶面，APD芯片的响应度最高波长与滤光片的中心波长相等，VCSEL芯片的中心波长与滤光片的中心波长不相等。
[0010]进一步的，所述APD芯片与VCSEL芯片的中心间距为0.87mm。
[0011]进一步的，所述滤光片的中心波长均为780nm，所述VCSEL芯片的中心波长为850nm。
[0012]进一步的，所述连接线为标准金线。
[0013]一种测距仪，包括带VCSEL补光的APD封装结构。
[0014]本技术的有益效果为：
[0015]相比于现有技术，其带VCSEL补光的APD封装结构内部的VCSEL光源向外发射激光，可以借助平窗管帽、滤光片的反射，形成内部光路，补偿APD工作点随温度的变化，避免温度
对其响应度造成影响，在测距仪中使用该APD封装结构后，测距仪的测量精度更高。
附图说明
[0016]图1为本技术APD封装结构的结构示意图；
[0017]图2为本技术APD封装结构的管脚分配示意图；
[0018]图3为本技术APD封装结构的打线示意图。
[0019]标注说明：1、管座，1
‑
1、第一空心管脚，1
‑
2、第二空心管脚，1
‑
3、第三空心管脚，1
‑
4、实心管脚，2、平窗管帽，3、滤光片，4、APD芯片，5、VCSEL芯片，6、镀金垫块。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本技术作进一步说明。
[0021]实施例1：
[0022]请参阅图1
‑
3所示，一种带VCSEL补光的APD封装结构，包括管座1、平窗管帽2、滤光片3以及APD芯片4和VCSEL芯片5。
[0023]管座1下表面带有4PIN管脚，4PIN管脚包括第一空心管脚1
‑
1、第二空心管脚1
‑
2、第三空心管脚1
‑
3和实心管脚1
‑
4。
[0024]APD芯片4和VCSEL芯片5均通过镀金垫块6封焊在管座1上表面，且APD芯片4的光敏面中心与管座1中心重合，APD芯片4的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座1的第一空心管脚1
‑
1、第二空心管脚1
‑
2连接，VCSEL芯片5的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座1的第三空心管脚1
‑
3、管座1(即实心管脚1
‑
4)连接。其中，连接线为标准金线。
[0025]平窗管帽2(包括管帽和平窗)封装在管座1上，且平窗管帽2与管座1之间充满惰性气体。
[0026]滤光片3粘贴在平窗管帽2的顶面，APD芯片4的响应度最高波长与滤光片3的中心波长相等，VCSEL芯片5的中心波长与滤光片3的中心波长不相等。
[0027]具体的，APD芯片4与VCSEL芯片5的中心间距为0.87mm；滤光片3的中心波长均为780nm；APD芯片的响应波长为400
‑
1100nm；VCSEL芯片5的中心波长为850nm。
[0028]APD封装结构内光路说明：器件内部的VCSEL光源工作向外发射激光，激光发散角约30
°
，激光在光学系统中除透过光线外，还有部分反射光，主要包括管帽壁的反射，平窗的反射，滤光片3的反射。这部分反射光打到APD芯片4上，使其获得对应的响应电流。
[0029]实施例2：
[0030]一种测距仪，包括带VCSEL补光的APD封装结构。
[0031]测距仪工作原理说明：激光发射光线打到目标上，由目标返回的光至APD，由配套电路及算法计算此段距离的时间，可获得目标距离。
[0032]APD受温度影响较大，使用带VCSEL补光的APD封装结构，有内光路的帮助，解决了APD随温度漂移的问题。例如，原激光发射为6Hz，即1S向外发射6次激光，激光打至目标返回APD，APD接收到的激光同理也是6Hz，发射接收的时间差是t，光速c，目标距离是d＝c/t/2，输出的是6次的平均值为目标距离。在仪器工作中无法避免温度影响，温度变化会使APD的电流出现不同程度的波动，此波动可能覆盖有用信号，输出的目标距离误差大。改用带VCSEL补光的APD封装结构后，由配套驱动控制1S内依次发射5次LD激光和1次VCSEL激光，第
六次用来校准APD的漂移，校准温度的偏移，再计算5次目标距离，输出最终的有效值。
[0033]总的来说，本技术内部的VCSEL光源向外发射激光，可以借助平窗管帽2、滤光片3的反射，形成内部光路，补偿APD工作点随温度的变化，避免温度对其响应度造成影响，在测距仪中使用该APD封装结构后，测距仪的测量精度更高。
[0034]当然，以上仅为本技术较佳实施方式，并非以此限定本技术的使用范围，故，凡是在本技术原理上做等效改变均应包含在本技术的保护范围内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带VCSEL补光的APD封装结构，其特征在于：包括管座、平窗管帽、滤光片以及APD芯片和VCSEL芯片；所述管座下表面带有4PIN管脚，4PIN管脚包括第一空心管脚、第二空心管脚、第三空心管脚和实心管脚；所述APD芯片和VCSEL芯片均通过镀金垫块封焊在管座上表面，且APD芯片的光敏面中心与管座中心重合，APD芯片的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座的第一空心管脚、第二空心管脚连接，VCSEL芯片的正极引脚和负极引脚通过连接线分别与管座的第三空心管脚、管座连接；所述平窗管帽封装在管座上，且平窗管帽与管座之间充满惰性气体；所述滤光片粘贴在平窗管帽的顶面，APD芯片的响...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恺，廖香玉，李传文，刘一郎，
申请(专利权)人：灵镜智能科技武汉有限公司，
类型：新型
国别省市：