CN109449746A - 一种新型激光传感器封装结构 - Google Patents

一种新型激光传感器封装结构 Download PDF

Info

Publication number
CN109449746A
CN109449746A CN201811403466.0A CN201811403466A CN109449746A CN 109449746 A CN109449746 A CN 109449746A CN 201811403466 A CN201811403466 A CN 201811403466A CN 109449746 A CN109449746 A CN 109449746A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vertical cavity
optical element
cavity surface
surface emitting
emitting laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811403466.0A
Other languages
English (en)
Inventor
莫林喜
黄河
其他发明人请求不公开姓名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DONGGUAN WANGFU ELECTRONIC Co Ltd
Original Assignee
DONGGUAN WANGFU ELECTRONIC Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DONGGUAN WANGFU ELECTRONIC Co Ltd filed Critical DONGGUAN WANGFU ELECTRONIC Co Ltd
Priority to CN201811403466.0A priority Critical patent/CN109449746A/zh
Publication of CN109449746A publication Critical patent/CN109449746A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

本发明涉及一种发明激光传感器封装结构，包括PCB基板、垂直腔面发射激光器芯片、底座和衍射光学元件DOE，垂直腔面发射激光器芯片贴装于PCB基板，PCB基板上方安装底座，垂直腔面发射激光器芯片位于底座内部下方，所述底座上方设有用于放置衍射光学元件DOE的放置腔室，放置腔室底部设有画胶粘贴衍射光学元件DOE的画胶槽，画胶槽内侧形成高于画胶槽底面的凸边，衍射光学元件DOE放置在放置腔室后通过画胶槽的胶水粘贴固定，画胶槽、凸边相互配合保证不会发生溢胶、偏移、倾斜等不良现象，保证芯片发射出的激光能垂直于衍射光学元件DOE射出，能够满足人脸识别、3D感测等使用需求，而气孔能有效释放膨胀气体避免基座涨裂导致衍射光学元件DOE倾斜。

Description

一种新型激光传感器封装结构
技术领域
本发明涉及垂直腔面发射激光器领域，具体涉及一种新型激光传感器封装结构。
背景技术
垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，简称VCSEL，又译垂直共振腔面射型激光）是一种半导体，其激光垂直于顶面射出，与一般由边缘射出的边射型激光有所不同，因为VCSEL比边射型激光功能更先进，所以随着科技高速发展，VCSEL的研究深入以及应用需求的拓展，VCSEL不仅在手机、消费性电子等领域发挥越来越重要的作用，还被用于人脸识别、3D感测、手势侦测和VR(虚拟现实)/AR(增强现实)/MR(混合现实)等。
然而，现在市场上的绝大部分垂直腔面发射激光器在应用到传感器领域时存在以下几个缺点：一是VCSEL安装使用时，衍射光学元件DOE底部直接通过胶水粘贴底座上方，会有溢胶、偏移、倾斜等不良，使激光不能垂直于衍射光学元件DOE射出，偏差大导致精度下降不能满足人脸识别、3D感测等的使用需求；二是VCSEL是整体直接应用在功能板上，当有芯片损坏、衍射光学元件DOE偏位等不良时，很难拆卸导致不可维修；三是VCSEL体积偏小,安装不便,使用通用性有所不足，不能灵活适用于不同场所。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种激光垂直度好、不会溢胶、维修拆卸容易、应用范围广的新型激光传感器封装结构，具体技术方案如下：
一种新型激光传感器封装结构，包括PCB基板、垂直腔面发射激光器芯片、底座和衍射光学元件DOE，垂直腔面发射激光器芯片贴装于PCB基板，PCB基板上方安装底座，垂直腔面发射激光器芯片位于底座内部下方，其特征在于：所述底座上方设有用于放置衍射光学元件DOE的放置腔室，放置腔室底部设有画胶粘贴衍射光学元件DOE的画胶槽，画胶槽内侧形成高于画胶槽底面的凸边。
作为本发明的一种优选方案，所述底座设有用于释放膨胀气体的气孔。
作为本发明的一种优选方案，所述PCB基板上表面设有中心焊盘和外侧焊盘，垂直腔面发射激光器芯片底部一极通过银浆粘贴电连接中心焊盘，另一极通过金线电连接外侧焊盘。
作为本发明的一种优选方案，所述PCB基板四角处设有4个镜像对称的光学辨识点，通过测量垂直腔面发射激光器芯片与各个光学辨识点的相对位置从而判断垂直腔面发射激光器芯片是否对中。
作为本发明的一种优选方案，所述底座、放置腔室、画胶槽为方形。
作为本发明的一种优选方案，所述底座内部下方设有激光腔室，垂直腔面发射激光器芯片位于激光腔室内，底座内部上方设有用于供激光穿过的激光通孔，激光通孔位于衍射光学元件DOE正下方，凸边围绕激光通孔。
作为本发明的一种优选方案，所述气孔设置于放置腔室内，激光腔室通过气孔与外部相通。
作为本发明的一种优选方案，所述衍射光学元件DOE设有朝向垂直腔面发射激光器芯片的微结构面。
本发明的有益效果：衍射光学元件DOE放置在放置腔室后通过画胶槽的胶水粘贴固定，画胶槽、凸边相互配合保证不会发生溢胶、偏移、倾斜等不良现象，保证芯片发射出的激光能垂直于衍射光学元件DOE射出，精度高、感应准确，能够满足人脸识别、3D感测等使用需求，而气孔能有效释放膨胀气体避免基座涨裂导致衍射光学元件DOE倾斜，进一步提高良品率，另外，封装式结构将垂直腔面发射激光器零件式集成化设计，安装使用方便，可适用于多种领域场所。
附图说明
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的分解图；
图3是本发明的俯视图；
图4是图3中A-A方向的剖视图；
图5是本发明的底座的立体图；
图6是本发明的垂直腔面发射激光器芯片贴装在PCB基板时的示意图；
图7是本发明的PCB基板上表面的焊盘和光学辨识点的位置示意图；
图8是本发明的PCB基板的仰视图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步说明：
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1～4所示，一种新型激光传感器封装结构，包括PCB基板1、垂直腔面发射激光器芯片2、底座3和衍射光学元件DOE4，垂直腔面发射激光器芯片2贴装于PCB基板1中心处，PCB基板1上方安装底座3，垂直腔面发射激光器芯片2位于底座3内部下方，所述底座3上方设有用于放置衍射光学元件DOE4的放置腔室31，放置腔室31底部设有画胶槽32，画胶槽32内侧形成高于画胶槽32底面的凸边33，安装衍射光学元件DOE4时，在画胶槽32中画胶后把衍射光学元件DOE4放入放置腔室31，衍射光学元件DOE4会粘贴固定住，由于放置腔室31侧边、凸边33高于画胶槽32有效防溢胶，而且衍射光学元件DOE4受压后会驱动画胶不均匀时的胶水在画胶槽32内均匀分布。
如图4和5所示，底座3设有用于释放膨胀气体的气孔34，在制造本垂直腔面发射器时，当将底座3、衍射光学元件DOE4的组合件安装在PCB基板1上烘烤时，底座3内部由于温度升高会产生膨胀气体，此时若不及时排出膨胀气体，底座3会因此产生裂缝、变形等不良现象，最终导致底座3上方衍射光学元件DOE4产生倾斜，此时气孔34就能及时膨胀时所产生气体排出，保证衍射光学元件DOE4不倾斜，垂直腔面发射激光器芯片2发出的激光能垂直衍射光学元件DOE4射出。
如图6～8所示，PCB基板1上表面设有中心焊盘11和外侧焊盘12，垂直腔面发射激光器芯片2底部一极通过银浆粘贴电连接中心焊盘11，另一极通过金线5电连接外侧焊盘12，从而将垂直腔面发射激光器芯片1的正负极引到PCB基板1底面焊盘处，使用垂直腔面发射器时直接接通PCB基板1就可控制垂直腔面发射激光器芯片2，非常方便，适用于多种场所。
具体的，PCB基板1四角处设有4个镜像对称的光学辨识点13，以光学辨识点13为基准点，通过测量垂直腔面发射激光器芯片2与各个光学辨识点13的相对位置从而判断垂直腔面发射激光器芯片2是否对中，即垂直腔面发射激光器芯片2是否准确安装在对角光学辨识点13的连线交点处，保证PCB基板1、垂直腔面发射激光器芯片2、底座3、衍射光学元件DOE4的同心度。
具体的，底座3、放置腔室31、画胶槽32为方形与衍射光学元件DOE4的形状相配合，有效安装衍射光学元件DOE4，而底座3内部下方设有激光腔室35，垂直腔面发射激光器芯片2位于激光腔室内35，底座3内部上方设有用于供激光穿过的激光通孔36，激光通孔36位于衍射光学元件DOE4正下方，凸边33围绕激光通孔36，在激光腔室35内的垂直腔面发射激光器芯片2发射出激光，激光向前穿过激光通孔36后再垂直于镜面4射出，另外，气孔34设置于放置腔室31内，激光腔室35通过气孔34与外部相通，有效将激光腔室35内膨胀气体及时排出，而衍射光学元件DOE4（Diffractive Optical Elements）是能够在保持较高衍射效率的同时对光强分布进行精确控制的特定镜片，衍射光学元件DOE设有朝向垂直腔面发射激光器芯片2的微结构面，微结构面由众多细微点组成的特定图像，垂直腔面发射激光器芯片2发射的激光通过微结构面可射出成型特定的激光图像。
综上所述，本发明垂直腔面发射激光器封装结构设计合理，将垂直腔面发射激光器芯片2封装在PCB基板1、底座3中，零件化设计便于安装使用，可适用于大多数场合，而合理的放置腔室31、画胶槽32、凸边33设计，有效防止溢胶、偏移、倾斜等不良现象产生，使衍射光学元件DOE4与垂直腔面发射激光器芯片2保持垂直，做到高精度，误差低于1um，满足高质量要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种新型激光传感器封装结构，包括PCB基板、垂直腔面发射激光器芯片、底座和衍射光学元件DOE，垂直腔面发射激光器芯片贴装于PCB基板，PCB基板上方安装底座，垂直腔面发射激光器芯片位于底座内部下方，其特征在于：所述底座上方设有用于放置衍射光学元件DOE的放置腔室，放置腔室底部设有画胶粘贴衍射光学元件DOE的画胶槽，画胶槽内侧形成高于画胶槽底面的凸边。
2.根据权利要求1所述的一种新型激光传感器封装结构，其特征在于：所述底座设有用于释放膨胀气体的气孔。
3.根据权利要求1所述的一种新型激光传感器封装结构，其特征在于：所述PCB基板上表面设有中心焊盘和外侧焊盘，垂直腔面发射激光器芯片底部一极通过银浆粘贴电连接中心焊盘，另一极通过金线电连接外侧焊盘。
4.根据权利要求1所述的一种新型激光传感器封装结构，其特征在于：所述PCB基板四角处设有4个镜像对称的光学辨识点，通过测量垂直腔面发射激光器芯片与各个光学辨识点的相对位置从而判断垂直腔面发射激光器芯片是否对中。
5.根据权利要求1所述的一种新型激光传感器封装结构，其特征在于：所述底座、放置腔室、画胶槽为方形。
6.根据权利要求2所述的一种新型激光传感器封装结构，其特征在于：所述底座内部下方设有激光腔室，垂直腔面发射激光器芯片位于激光腔室内，底座内部上方设有用于供激光穿过的激光通孔，激光通孔位于衍射光学元件DOE正下方，凸边围绕激光通孔。
7.根据权利要求6所述的一种新型激光传感器封装结构，其特征在于：所述气孔设置于放置腔室内，激光腔室通过气孔与外部相通。
8.根据权利要求1或7所述的一种新型激光传感器封装结构，其特征在于：所述衍射光学元件DOE设有朝向垂直腔面发射激光器芯片的微结构面。
CN201811403466.0A 2018-11-23 2018-11-23 一种新型激光传感器封装结构 Pending CN109449746A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811403466.0A CN109449746A (zh) 2018-11-23 2018-11-23 一种新型激光传感器封装结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811403466.0A CN109449746A (zh) 2018-11-23 2018-11-23 一种新型激光传感器封装结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109449746A true CN109449746A (zh) 2019-03-08

Family

ID=65553605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811403466.0A Pending CN109449746A (zh) 2018-11-23 2018-11-23 一种新型激光传感器封装结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109449746A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110781804A (zh) * 2019-10-23 2020-02-11 业成科技（成都）有限公司 光学式影像辨识装置及其制作方法
CN112242641A (zh) * 2020-12-18 2021-01-19 深圳市汇顶科技股份有限公司 一种激光发射模组及电子设备
CN114420664A (zh) * 2022-01-18 2022-04-29 广东气派科技有限公司 一种多基岛大功率模组qfn的封装结构

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075687A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Kyocera Corp 光デバイス
CN2699626Y (zh) * 2004-04-16 2005-05-11 昶驎科技股份有限公司 多板式印刷电路板定位设备
CN1653297A (zh) * 2002-05-08 2005-08-10 佛森技术公司 高效固态光源及其使用和制造方法
JP2010010342A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Seiko Epson Corp 光モジュールの製造方法
CN201504363U (zh) * 2009-08-28 2010-06-09 亚泰影像科技股份有限公司 接触式图像传感器之电路板
CN103228107A (zh) * 2012-01-31 2013-07-31 王锦燕 位置校正装置及使用该位置校正装置的位置校正方法
CN107655573A (zh) * 2016-07-25 2018-02-02 意法半导体有限公司 接近度传感器上的通气
CN207780465U (zh) * 2018-02-27 2018-08-28 广东欧珀移动通信有限公司 激光投射模组、深度相机和电子装置
CN209434595U (zh) * 2018-11-23 2019-09-24 东莞旺福电子有限公司 一种新型激光传感器封装结构

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075687A (ja) * 2001-08-30 2003-03-12 Kyocera Corp 光デバイス
CN1653297A (zh) * 2002-05-08 2005-08-10 佛森技术公司 高效固态光源及其使用和制造方法
CN2699626Y (zh) * 2004-04-16 2005-05-11 昶驎科技股份有限公司 多板式印刷电路板定位设备
JP2010010342A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Seiko Epson Corp 光モジュールの製造方法
CN201504363U (zh) * 2009-08-28 2010-06-09 亚泰影像科技股份有限公司 接触式图像传感器之电路板
CN103228107A (zh) * 2012-01-31 2013-07-31 王锦燕 位置校正装置及使用该位置校正装置的位置校正方法
CN107655573A (zh) * 2016-07-25 2018-02-02 意法半导体有限公司 接近度传感器上的通气
CN207780465U (zh) * 2018-02-27 2018-08-28 广东欧珀移动通信有限公司 激光投射模组、深度相机和电子装置
CN209434595U (zh) * 2018-11-23 2019-09-24 东莞旺福电子有限公司 一种新型激光传感器封装结构

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110781804A (zh) * 2019-10-23 2020-02-11 业成科技（成都）有限公司 光学式影像辨识装置及其制作方法
CN110781804B (zh) * 2019-10-23 2023-06-02 业泓科技(成都)有限公司 光学式影像辨识装置的制作方法
CN112242641A (zh) * 2020-12-18 2021-01-19 深圳市汇顶科技股份有限公司 一种激光发射模组及电子设备
CN112242641B (zh) * 2020-12-18 2022-01-25 深圳市汇顶科技股份有限公司 一种激光发射模组及电子设备
CN114420664A (zh) * 2022-01-18 2022-04-29 广东气派科技有限公司 一种多基岛大功率模组qfn的封装结构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109449746A (zh) 一种新型激光传感器封装结构
CN209434595U (zh) 一种新型激光传感器封装结构
JP5107559B2 (ja) 集積化ハイブリッドマイクロレンズアレイを有するフォトニックデバイス
US9509116B2 (en) Light emitter and method for manufacturing the same
CN104769471A (zh) 光连接器
CN208795952U (zh) 投射模组、成像装置及电子设备
US6111903A (en) Optical source with monitor
CN106444243A (zh) 发光装置
JP2006108333A (ja) ランプ
CN208795953U (zh) 投影模组、结构光三维成像装置和电子设备
CN101446666B (zh) 触摸屏用光波导路设备及其制造方法
US10910351B2 (en) Optoelectronic component and method of producing an optoelectronic component
US20180222108A1 (en) Optical shaping apparatus
US7270488B2 (en) Optoelectronic transmission and/or reception arrangement
CN208781887U (zh) 一种发射模组及电子设备
JP2016146452A (ja) Ｌｅｄモジュール及びその製造方法
CN109384193A (zh) 用于光学器件的倾斜芯片组件
JP2007142371A (ja) 光学モジュール、光電センサおよび光学モジュールの製造方法
US6906750B2 (en) Optical apparatus and method for making the same
CN111211478A (zh) 边射型激光的封装结构
CN111561919A (zh) 单激光器多镜片机芯
JP3201014B2 (ja) 半導体装置
CN216818943U (zh) 一种一体式vcsel器件
CN212343000U (zh) 半导体激光器及其封装设备
JPS5979588A (ja) 発光半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination