CN110212402B - 雷射二极管装置 - Google Patents

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Abstract

一种雷射二极管装置，其包括雷射二极管元件、透镜、第一承载件、驱动芯片以及第二承载件，其中第一承载件用于容置雷射二极管元件以及透镜，第二承载件用于容置驱动芯片，并配置于第一承载件的下方以承载第一承载件，且与第一承载件电连接。本发明采用直接迭加的第一承载件以及第二承载件大幅减少了雷射二极管元件以及驱动芯片之间的走线距离，减少因走线距离过长所造成的讯号损耗；且大幅减少雷射二极管元件以及驱动芯片于线路上所占表面积，更增进布线便利度；此外，通过两个承载体将雷射二极管元件以及驱动芯片彼此热电隔离，避免雷射二极管元件的热能影响驱动芯片的效能。

Description

雷射二极管装置
技术领域
本发明是关于一种雷射二极管装置，具体地说是一种减少讯号传输距离的雷射二极管装置。
背景技术
雷射二极管因具有直线传播、微光点、高光密度等优势，其广泛应用于读取、通讯、量测或感测等领域，近年来更是大幅使用于行动装置(例如：智能型手机、平板计算机等)中的人脸辨识或物体辨识的应用，例如搭配飞时测距(Time of Flight,ToF)技术进行人脸辨识。而习知的雷射二极管常配合驱动芯片所产生的驱动讯号来进行对应的操作，即雷射二极管根据接收的驱动讯号来发光，因此雷射二极管的驱动速度仰赖所接收的驱动讯号来控制，其中，雷射二极管的驱动速度直接影响辨识效果的好坏，驱动速度越快，辨识的速度亦加快，更可提升辨识的精准度。
由于用来传输驱动讯号的走线越长，驱动讯号会因为走线本身所具有的电性(例如：阻抗)而造成讯号强度的损耗以及降低，导致雷射二极管驱动速度的减缓，进而无法提升辨识的速度以及效果。
发明内容
因此，为了减少雷射二极管与驱动芯片之间的讯号传输距离以提升雷射二极管的驱动速度，本发明提出一种雷射二极管装置。
按照本发明，雷射二极管装置包括雷射二极管元件、透镜、第一承载件、驱动芯片以及第二承载件等雷射二极管模组以及驱动芯片模组，其中第一承载件用于容置雷射二极管元件以及透镜，第二承载件用于容置驱动芯片，并配置于第一承载件的下方以承载第一承载件，且与第一承载件电连接。
特别地，第一承载件包括第一陶瓷载体、第一金属层、第一侧壁、第一支撑部以及第一电极部，其中第一金属层配置于第一陶瓷载体的上方，第一侧壁配置于第一金属层的上方，第一支撑部突出于第一侧壁的内侧，并与第一侧壁以及第一金属层定义出第一容置空间以及第二容置空间，第一电极部配置于第一陶瓷载体的下方。
可选地，第一容置空间用于容置雷射二极管元件，第二容置空间用于容置透镜。
可选地，第一陶瓷载体包括多个第一通孔，该多个第一通孔用于设置连接于金属层与第一电极部之间的导线。
可选地，其中第一电极部包括第一电极以及第二电极，用于分别与雷射二极管元件电连接。
特别地，第二承载件包括第二陶瓷载体、第二金属层、第二侧壁、第二支撑部以及第二电极部，其中，第二金属层配置于第二陶瓷载体的上方，第二侧壁配置于第二金属层的上方，第二支撑部突出于第二侧壁的内侧，并与第二金属层以及第二侧壁定义出第三容置空间以及第四容置空间，第二电极部，配置于第二陶瓷载体的下方。
可选地，其中第三容置空间用于容置驱动芯片，第四容置空间用于承载第一电极部，第一电极部与第二侧壁电连接。
可选地，其中第二陶瓷载体包括多个第二通孔，多个第二通孔用于设置连接于第二金属层与第二电极部之间的导线。
可选地，第二陶瓷载体、第二金属层、第二侧壁以及第二支撑部为一体成形。
可选地，雷射二极管装置的高度与影像传感器相同。
本发明采用直接迭加的第一承载件以及第二承载件大幅减少了雷射二极管元件以及驱动芯片之间的走线距离，减少因走线距离过长所造成的讯号损耗，此外，直接迭加的方式亦大幅减少了雷射二极管元件以及驱动芯片于线路上所占的表面积，更增进了布线的便利度；再者，通过两个承载体将雷射二极管组件以及驱动芯片彼此热电隔离，可避免雷射二极管元件的热能影响驱动芯片的效能。
附图说明
图1为根据本发明实施例的雷射二极管装置的封装结构示意图；
图2为根据本发明实施例的雷射二极管模组的单独结构示意图；
图3为根据本发明实施例的驱动芯片模组的单独结构示意图。
图中的标号分别为：
100-雷射二极管模组；110-第一陶瓷载体；111-第一通孔；
120-第一金属层；130-第一侧壁；140-第一支撑部；
150-第一电极部；150a-第一电极；150b-第二电极；
160-第一容置空间；170-第二容置空间；180-雷射二极管元件；
190-透镜；200-驱动芯片模组；210-第二陶瓷载体；211-第二通孔；
220-第二金属层；230-第二侧壁；240-第二支撑部；250-第二电极部；
260-第三容置空间；270-第四容置空间；280-驱动芯片；
1000-雷射二极管装置；H-高度。
具体实施方式
为充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体的实施例，并配合附图，对本发明做详细说明，说明如下：
请同时参考图1、图2以及图3，图1为根据本发明实施例的雷射二极管装置1000的封装结构示意图，其包括雷射二极管模组100以及驱动芯片模组200，图2为根据本发明实施例的雷射二极管模组100的单独结构示意图，图3则为根据本发明实施例的驱动芯片模组200的单独结构示意图。
雷射二极管模组100包括第一承载件，第一承载件用以容置并承载雷射二极管元件180(例如为雷射二极管芯片)以及透镜190，其中第一承载件包括第一陶瓷载体110、第一金属层120、第一侧壁130、第一支撑部140以及第一电极部150。所述第一陶瓷载体110的上方配置有第一金属层120，第一陶瓷载体110的下方配置有第一电极部150，其中第一电极部150包括第一电极150a以及第二电极150b，第一电极150a以及第二电极150b用于分别与雷射二极管元件180的正极以及负极电连接。第一侧壁130配置于第一金属层120的上方并与第一金属层120连接，第一侧壁130并环绕第一金属层120形成容置空间，同时第一支撑部140配置于该第一侧壁130的内侧并向容置空间的方向突出于该第一侧壁130，且第一支撑部140的顶部低于第一侧壁130的顶部，因此第一支撑部140与第一金属层120定义出第一容置空间160，同时第一支撑部140的顶部与第一侧壁130的顶部之间定义出位于第一容置空间160上方的第二容置空间170。换言之，第一承载件的容置空间包括所述第一容置空间160以及所述第二容置空间170，其中第一容置空间160用于容置所述雷射二极管元件180，第二容置空间170用于容置所述透镜190。所述雷射二极管元件180配置于第一金属层120上方并与第一金属层120连接，透镜190配置并固定(例如为黏合)于第一支撑部140的顶部，因此雷射二极管元件180所发射之光线可透过透镜190聚合为特定模式以发射至雷射二极管模组100的外部。
所述第一陶瓷载体110更包括多个第一通孔111，第一通孔111贯穿第一陶瓷载体110的顶部以及底部，用于设置连接于第一金属层120与第一电极部150之间的导线(例如为金线)，因此雷射二极管元件180的正极以及负极可藉由连接的第一金属层120以及第一通孔111分别与第一电极部150的第一电极150a以及第二电极150b电连接。
所述雷射二极管元件180可为垂直共振腔面射型雷射元件(Vertical-CavitySurface-Emitting Laser,VCSEL)，所述透镜190可为一绕射光学透镜(Diffractiveoptical element,DOE)或一微透镜(Microlens)，且本发明不以此为限制。
所述第一金属层120的材料可以为铜，且本发明不以此为限制，第一金属层120的材料可根据需求替换为其他金属材料或导电材料。
所述第一侧壁130以及第一支撑部140的材料可以为PPA树脂、LCP(LIQUIDCRYSTAL POLYMER)或金属材料，且本发明不以此为限制。
驱动芯片模组200包括第二承载件，第二承载件用于容置驱动芯片280，其中第二承载件包括第二陶瓷载体210、第二金属层220、第二侧壁230、第二支撑部240以及第二电极部250，所述驱动芯片280用以产生提供给雷射二极管元件180的驱动讯号，使雷射二极管元件180可根据驱动讯号发射光线。第二陶瓷载体210的上方配置有第二金属层220，第二陶瓷载体210的下方配置有第二电极部250，所述第二电极部250用于与驱动芯片280以及外部电路(未绘示)电连接。第二侧壁230配置于第二金属层220的上方并与第二金属层220连接，第二侧壁230并环绕第二金属层220形成容置空间。第二支撑部240配置于第二侧壁230的内侧并向容置空间的方向突出于第二侧壁230，且第二支撑部240的顶部低于第二侧壁230的顶部，因此第二支撑部240与第二金属层220定义出第三容置空间260，第二支撑部240的顶部并与第二侧壁230的顶部定义出位于第三容置空间260上方的第四容置空间270，其中第三容置空间260用于容置驱动芯片280，第四容置空间270用于容置并承载雷射二极管模组100的第一电极部150，驱动芯片280配置于第二金属层220上并与第二金属层220连接。藉此，第一电极部150可与第二侧壁230以及第二支撑部240电连接，驱动芯片280可藉由第二金属层220与第二侧壁230电连接，并透过第二侧壁230将驱动讯号传送至电连接的第一电极部150，因此驱动讯号可透过第一电极部150传送至雷射二极管元件180。
所述第二陶瓷载体210更包括多个第二通孔211，第二通孔211贯穿第二陶瓷载体210的顶部以及底部，用于设置连接于第二金属层220与第二电极部250之间的导线(例如为金线)，因此驱动芯片280可藉由连接的第二金属层220以及第二通孔211与第二电极部250电连接。
所述第二金属层220的材料可以为铜，且本发明不以此为限制，第二金属层220的材料可根据需求替换为其他金属材料或导电材料。
在一实施例中，第二侧壁230以及第二支撑部240可与第二金属层220以及第二陶瓷载体210一体成形，例如第二金属层220、第二侧壁230以及第二支撑部240可直接于第二陶瓷载体210上生成而一体成形。在此实施例中，第二侧壁230、第二支撑部240以及第二金属层220的材料为铜，且本发明不以此为限制。
在另一实施例中，第二侧壁230以及第二支撑部240可以由外部涂布有金属的陶瓷、PPA树脂或LCP(LIQUID CRYSTAL POLYMER)来实现，且本发明不以此为限制。
根据本发明的雷射二极管装置1000，其第一侧壁130以及第二侧壁230的高度可根据雷射二极管装置1000的高度H来选择，以使雷射二极管装置1000配置于线路的高度H与对应的影像传感器相同，因此雷射二极管装置1000配置于线路时，无须再次打件以符合影像传感器之高度，大幅减少了电子产品制造时所需的时间以及成本，其中所述影像传感器与雷射二极管装置1000配置于同一电子装置(例如为智能型手机)，其用于接收反射光线，所述反射光线为雷射二极管装置1000的雷射二极管元件180所发射之光线照射到待测物表面(例如为人脸)而反射之光线，从而使电子装置可以根据光线反射的时间判断待测物表面上不同位置的距离，进而建构出待测物表面的立体结构，所述影像传感器例如为感光耦合元件(Charge Coupled Device,CCD)镜头，且本发明不以此为限制。
综上所述，本发明实施例通过将雷射二极管模组100与驱动芯片模组200于垂直方向上彼此结合并电连接，可大幅减少驱动讯号传送至雷射二极管元件180的传输距离，同时减少传输路径造成的能量损失，因此有效提升雷射二极管元件180的驱动速度，更因此大幅减少雷射二极管装置1000的表面积，也增进线路布线的便利度。同时，以两个承载件将雷射二极管元件180以及驱动芯片280彼此热电分离，可有效避免雷射二极管元件180操作时产生的热能影响驱动芯片280的效能。
本发明在上文中已以较佳实施例揭露，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，以上实施例仅用于描述本发明，而不应解读为限制本发明的权利保护范围。应注意的是，凡与该实施例等效的变化与置换，均应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应当以本发明的权利要求书界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种雷射二极管装置，其特征在于，所述装置包括：
一雷射二极管元件；
一透镜；
一第一承载件，用于容置该雷射二极管元件以及该透镜；
一驱动芯片；以及
一第二承载件，用于容置该驱动芯片，并配置于该第一承载件的下方以承载该第一承载件，且与该第一承载件电连接；
其中，
该第二承载件包括：
一第二陶瓷载体；
一第二金属层，配置于该第二陶瓷载体的上方；
一第二侧壁，配置于该第二金属层的上方；
一第二支撑部，突出于该第二侧壁的内侧，并与该第二金属层以及该第二侧壁定义出一第三容置空间以及一第四容置空间；
一第二电极部，配置于该第二陶瓷载体的下方。
2.如权利要求1所述的雷射二极管装置，其特征在于，该第一承载件包括：
一第一陶瓷载体；
一第一金属层，配置于该第一陶瓷载体的上方；
一第一侧壁，配置于该第一金属层的上方；
一第一支撑部，突出于该第一侧壁的内侧，并与该第一侧壁以及该第一金属层定义出一第一容置空间以及一第二容置空间；以及
一第一电极部，配置于该第一陶瓷载体的下方。
3.如权利要求2所述的雷射二极管装置，其特征在于，该第一容置空间用于容置该雷射二极管元件，该第二容置空间用于容置该透镜。
4.如权利要求2所述的雷射二极管装置，其特征在于，该第一陶瓷载体包括多个第一通孔，该第一通孔用于设置连接于该第一金属层与该第一电极部之间的导线。
5.如权利要求2所述的雷射二极管装置，其特征在于，该第一电极部包括一第一电极以及一第二电极，用于分别与该雷射二极管元件电连接。
6.如权利要求2所述的雷射二极管装置，其特征在于，该第三容置空间用于容置该驱动芯片，该第四容置空间用于承载该第一电极部，该第一电极部与该第二侧壁电连接。
7.如权利要求1所述的雷射二极管装置，其特征在于，该第二陶瓷载体包括多个第二通孔，该第二通孔用于设置连接于该第二金属层与该第二电极部之间的导线。
8.如权利要求1所述的雷射二极管装置，其特征在于，该第二陶瓷载体、该第二金属层、该第二侧壁以及该第二支撑部为一体成形。
9.如权利要求1所述的雷射二极管装置，其特征在于，该雷射二极管装置的高度与一影像传感器相同。
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