onsemi ArrayJ系列硅光电倍增管阵列产品全解析

在光电探测领域，硅光电倍增管（SiPM）凭借其高灵敏度、快速响应等特性，成为众多应用场景中的理想选择。onsemi的ArrayJ系列SiPM传感器阵列，更是以其高填充因子和可扩展性，在市场上占据了一席之地。今天，我们就来深入了解一下这个系列的产品。

文件下载：ARRAYJ-60035-4P-BGA.pdf

一、ArrayJ系列概述

ArrayJ系列SiPM传感器通过将传感器以极小的死区空间安装在PCB板上，形成了具有高达90%填充因子的阵列，在行业内处于领先水平。每个ArrayJ产品的背面有一个或多个多路连接器，或者采用BGA（球栅阵列）封装。这些设计使得阵列中的每个像素都能提供快速输出和标准I/O，同时还有来自像素基板总和的公共I/O。

不同封装的特点

1. 带连接器的产品：可以通过匹配的连接器与用户自己的读出电路接口，也可以连接到onsemi的 breakout 板（BOB）。BOB 方便用户获取像素信号并评估阵列性能。
2. 带BGA的产品：可以通过回流焊焊接到用户的读出板上，也可以购买预先安装在带引脚的PCB评估板上的产品，便于测试。不过，带BGA的ArrayJ不能从其PCB评估板上移除，这与带连接器的产品不同，因为多个带连接器的阵列可以使用单个BOB进行评估。

二、ArrayJ产品的输入输出

每个阵列中的SiPM传感器有三个电气连接：快速输出、标准输出和公共端。所有传感器的基板（阴极）连接在一起形成公共I/O，每个单独的快速输出和标准I/O（阳极）则连接到各自的输出引脚。像素级性能可在J系列数据手册中找到。

注意事项

在将ArrayJ PCB从匹配的连接器上断开时，无论是在BOB上还是用户自己的板上，都要格外小心。应该轻轻地将板撬起，逐步围绕板的四周操作，使PCB从连接器上稍微分离，然后重复这个过程，直到连接器完全分离。

三、具体产品介绍

1. ARRAYJ - 60035 - 64P - PCB

这是一个由64个6mm J系列传感器组成的8x8阵列。性能和偏置细节可在J系列数据手册中查找。通过两个Samtec 80路连接器提供连接，包括64个快速输出、64个标准I/O、32个公共I/O和16个屏蔽触点。完整的CAD文件可下载。

2. ARRAYX - BOB6 - 64P

这是用于ARRAYJ - 60035 - 64P的评估板，通过两个Samtec 80路连接器与阵列连接。所有信号通过匹配的连接器路由到引脚，引脚由四个50路（25x2行）2.54mm间距的插头组成，每个插头还有8个未连接的引脚用于原型设计。板上有三个SMA连接器，可通过跳线电缆连接到阵列引脚，用于获取信号或提供偏置电压。

3. ARRAYX - BOB6 - 64S

这是一个求和型评估板，除了提供所有单个快速输出信号外，还能方便地获取ARRAYJ - 60035 - 64P所有标准像素信号的总和。同样通过两个Samtec 80路连接器与阵列连接，快速信号路由到引脚，还有两个SMA连接器和巴伦变压器，用于连接快速信号。求和输出通过跳线引脚连接到第三个SMA连接器。

4. ARRAYJ - 60035 - 4P - BGA

由4个6mm J系列传感器组成的2x2阵列，通过BGA封装提供连接，可回流焊到用户的读出板上。包括4个标准I/O和5个公共I/O，没有快速输出。完整的CAD和焊盘脚印可下载。

5. ARRAYJ - 60035 - 4P - PCB

这是一个评估板，通过引脚方便地获取ARRAYJ - 60035 - 4P - BGA的信号。引脚与标准8引脚DIL插座兼容，也可直接焊接到用户的读出PCB上。不提供快速输出。

6. ARRAYJ - 40035 - 64P - PCB

由64个4mm J系列传感器组成的8x8阵列，通过两个Hirose 80路连接器提供连接，包括64个快速输出、64个标准I/O、32个公共I/O和4个屏蔽触点。完整的CAD文件可下载。

7. ARRAYJ - 300XX - 16P - PCB

有两种类型，分别由35um和20um微单元组成的3mm J系列传感器，形成4x4阵列。通过两个20路Hirose插头型板对板连接器提供连接，包括16个快速输出、16个标准I/O、8个公共I/O和4个屏蔽触点。完整的CAD文件可下载。

8. ARRAYJ - 300XX - 64P - PCB

同样有两种类型，由3mm J系列传感器组成的8x8阵列，通过两个Hirose 80路连接器提供连接，连接方式与ARRAYJ - 40035 - 64P - PCB类似。完整的CAD文件可下载。

9. ARRAYJ - BOB3 - 16P

用于ARRAYJ - 300XX - 16P的评估板，通过两个HIROSE 20路连接器与阵列连接，所有信号路由到引脚，板上有三个SMA连接器和巴伦变压器，方便连接信号。

10. ARRAYJ - BOB3 - 64P

可用于ARRAYJ - 300XX - 64P或ARRAYJ - 40035 - 64P的评估板，通过两个Hirose 80路连接器与阵列连接，信号路由到引脚，还有三个SMA连接器和巴伦变压器。

四、偏置和读出

Breakout板的目的是方便测试时获取单个像素的标准或快速I/O。需要注意的是，这些板仅用于评估，不能同时对所有像素进行完整读出。所有像素的快速和标准信号都引出到引脚，引脚可通过巴伦变压器与SMA连接器接口。公共I/O由所有基板连接总和组成，不建议对公共I/O施加偏置。

SMA连接器和巴伦变压器

每个Breakout板有三个SMA连接器，用于提供偏置电压和获取信号。每个SMA连接器附近都有一个巴伦变压器，用于快速信号的阻抗匹配。巴伦变压器（RFMD RFXF9503）可将快速输出信号的阻抗匹配到读出电子设备。如果读出放大器靠近阵列的传感器像素放置，则不需要巴伦变压器。

EMI考虑

在BOB的未屏蔽导线上可能会拾取电磁干扰（EMI）。建议遇到过多EMI的用户在实验室中尽量减少EMI，理想情况下从源头上解决。如果无法做到，则应使用更好的屏蔽措施。在所有情况下，SiPM传感器的测试都应在完全黑暗的环境中进行。

五、应用示例

1. 读取快速信号

以ARRAYX - BOB6 - 64P为例，使用SMA1提供偏置电压，SMA2读取像素49的快速输出。通过连接相应的引脚和使用巴伦变压器进行阻抗匹配，可获取快速信号。如果信号幅度较小，可能需要对快速输出进行放大。

2. 读取标准信号

同样使用ARRAYX - BOB6 - 64P，SMA1提供偏置电压，SMA2读取像素49的标准输出。通过连接相应的引脚和使用去耦电容，可获取标准信号。

3. 使用求和型Breakout板

对于ARRAYX - BOB6 - 64S，SMA1提供偏置电压，SMA2读取ARRAYJ - 60035 - 64P所有像素的求和标准输出。通过连接相应的引脚和使用去耦电容，可获取求和信号。

六、订购信息

文中提供了不同尺寸传感器阵列和可选的Breakout板的订购信息，包括6mm、3mm传感器阵列以及相应的评估板和求和型评估板。

总的来说，onsemi的ArrayJ系列SiPM传感器阵列产品具有丰富的功能和多样的应用场景。电子工程师在选择和使用这些产品时，需要根据具体的需求和应用场景，合理选择合适的产品和配置，同时注意安装、连接和测试过程中的各种细节，以确保产品的性能和稳定性。大家在实际应用中，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。