[發(fā)明專利]太赫茲低溫放大電路的芯片級封裝結構及其封裝方法

在審

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• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113078221A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 譚智勇;李弘義;王長;曹俊誠
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所
• 主分類號: H01L31/02
• 分類號: H01L31/02;H01L31/0203;H01L31/101;H01L31/18;G01J1/44
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 林麗麗

本發(fā)明提供一種太赫茲低溫放大電路的芯片級封裝結構及其封裝方法，所述芯片級封裝結構包括：封裝下殼體、具有貫通開口的PCB線路板、太赫茲量子阱探測器、跨阻放大器、供電接頭及輸出接頭，所述PCB線路板設于所述封裝下殼體內(nèi)，所述太赫茲量子阱探測器通過所述貫通開口設于所述封裝下殼體內(nèi)，所述跨阻放大器設于所述PCB線路板上，所述供電接頭及所述輸出接頭的一端均設于所述PCB線路板上，且另一端均設于所述封裝下殼體外。通過本發(fā)明提供的太赫茲低溫放大電路的芯片級封裝結構及其封裝方法，解決了現(xiàn)有太赫茲低溫放大電路存在的諸多問題。

技術領域

本發(fā)明屬于太赫茲探測技術領域，特別是涉及一種太赫茲低溫放大電路的芯片級封裝結構及其封裝方法。

背景技術

太赫茲量子阱探測器是一種基于子帶間躍遷的單極器件，這種器件利用的是在半導體超晶格(GaAs/AlGaAs)摻雜量子阱中基態(tài)電子吸收太赫茲光之后躍遷至準連續(xù)態(tài)從而產(chǎn)生光電流的原理來實現(xiàn)探測的。這種器件其具有較高的響應速率，非常適合高頻和高速的探測應用。但是由于太赫茲波段光子能量較低，探測器工作時子帶間躍遷的能級能量差很小，遠小于室溫下的噪聲水平，為了抑制上述噪聲，提高探測器的信噪比，太赫茲頻段的量子阱探測器必須工作于4～10K范圍的極低溫度環(huán)境。

而為了對太赫茲量子阱探測器的探測信號進行放大，往往需要使用低溫放大技術。通常的做法是通過同軸信號線將太赫茲量子阱探測器的信號從低溫環(huán)境接到常溫環(huán)境，而后再通過低噪聲放大器進行放大，這種放大技術犧牲了太赫茲量子阱探測器所具有的高帶寬，無法滿足快速探測的需求，且在第一級放大之前信號就經(jīng)歷了溫度梯度的變化，這會引入更多的噪聲，同時由于常溫低噪聲放大器的體積問題，往往無法達到很高的集成度，從而限制了這種高速探測器的使用范圍，降低了其應用優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種太赫茲低溫放大電路的芯片級封裝結構及其封裝方法，用于解決現(xiàn)有太赫茲低溫放大電路存在的諸多問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種太赫茲低溫放大電路的芯片級封裝結構，所述芯片級封裝結構包括：封裝下殼體、具有貫通開口的PCB線路板、太赫茲量子阱探測器、跨阻放大器、供電接頭及輸出接頭，

所述PCB線路板設于所述封裝下殼體內(nèi)，所述太赫茲量子阱探測器通過所述貫通開口設于所述封裝下殼體內(nèi)，所述跨阻放大器設于所述PCB線路板上，所述供電接頭及所述輸出接頭的一端均設于所述PCB線路板上，且另一端均設于所述封裝下殼體外；

其中，所述供電接頭用于外接供電設備為所述太赫茲量子阱探測器及所述跨阻放大器供電，所述太赫茲量子阱探測器用于收集太赫茲光信號并將收集的太赫茲光信號轉(zhuǎn)換為電流信號輸出，所述跨阻放大器用于對接收的所述電流信號進行放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出，所述輸出接頭用于將所述電壓信號輸出至所述芯片級封裝結構外。

可選地，所述封裝下殼體包括：底板、下殼體側(cè)板、供電接頭貫通口及輸出接頭下部貫通口，所述下殼體側(cè)板設于所述底板四周并沿所述底板垂直向上延伸，所述供電接頭貫通口設于一所述下殼體側(cè)板上，所述輸出接頭下部貫通口設于與所述供電接頭貫通口所在下殼體側(cè)板相鄰的兩所述下殼體側(cè)板上。

可選地，所述芯片級封裝結構還包括：一封裝上殼體，所述封裝上殼體包括：頂板、上殼體側(cè)板、太赫茲光入射口及輸出接頭上部貫通口，所述上殼體側(cè)板設于所述頂板四周并沿所述頂板垂直向下延伸，所述太赫茲光入射口設于所述頂板上且與所述太赫茲量子阱探測器所在位置相對應，所述輸出接頭上部貫通口設于兩所述上殼體側(cè)板上且與所述輸出接頭下部貫通口所在位置相對應；其中，所述輸出接頭下部貫通口與所述輸出接頭上部貫通口共同構成輸出接頭貫通口。

可選地，所述供電接頭采用排針式信號接頭，所述輸出接頭采用雙耳射頻信號接頭。

可選地，所述芯片級封裝結構的工作溫度不小于4K，其中，所述跨阻放大器的襯底材料選自鍺硅、砷化鎵或氮化鎵中的一種。