CN114765339A - 一种激光发射器模组和激光器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光发射器模组和激光器,涉及激光器技术领域,所述激光发射器模组包括:基板和激光器芯片,所述基板包括第一表面和第二表面,所述基板的第一表面设置有激光器芯片,且与所述基板电连接,所述基板的形状为圆形形状,通过将激光发射器模组的基板设置为圆形,减小了激光发射器模组的尺寸,更利于模组的小型化,增加激光发射器模组的适配性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及激光器技术领域,尤其涉及一种激光发射器模组和激光器。
背景技术
飞行时间法(Time Of Flight,TOF)通过记录仪器发出的脉冲信号从发射到接收的时间间隔t(常被称为脉冲测距法)或激光往返被测物体一次所产生的相位(相位差测距法)来实现对被测物体(或被测物体检测区域)的三维结构或三维轮廓的测量。基于TOF方法的激光器可同时获得灰度图像和距离图像,广泛应用在体感控制、行为分析、监控、自动驾驶、人工智能、机器视觉和自动3D建模等诸多领域。
当前激光器的基板机构均为长方形或正方形,主要应用于TOF模组,导致激光发射器模组的尺寸较大,适配性较低。
发明内容
本发明提供一种激光发射器模组和激光器,以实现减小激光发射器模组的尺寸,使得模组小型化,增加激光发射器模组的适配性。
为实现上述目的,本发明一方面实施例提出了一种激光发射器模组,包括:
基板和激光器芯片,所述基板包括第一表面和第二表面,所述基板的第一表面设置有激光器芯片,且与所述基板电连接,所述基板的形状为圆形形状。
可选地,所述激光发射器模组还包括:封装体,所述封装体形成于所述基板的第一表面,并包覆所述激光器芯片。
可选地,所述封装体的形状为圆柱形和/或圆弧形。
可选地,所述圆弧形的圆心位于所述激光器芯片出射光的光源的上方。
可选地,所述圆弧形的圆心位于所述激光器芯片出射光的光源的下方。
可选地,所述封装体远离所述基板的一侧表面设置有起伏微结构。
可选地,所述激光发射器模组还包括:支架和扩散板,所述支架围绕所述激光器芯片设置在所述基板的第一表面,所述支架远离所述基板的第一表面设置有L型凹槽,所述扩散板的边缘贴合设置在所述L型凹槽中。
可选地,所述扩散板在近邻所述基板的一侧表面设置有起伏微结构。
可选地,所述起伏微结构的形状包括半球形或多角锥形。
可选地,所述激光器芯片为VCSEL激光器芯片。
为实现上述目的,本发明另一方面实施例提出了一种激光器,包括所述的激光发射器模组。
本发明实施例提出的激光发射器模组和激光器,通过将激光发射器模组的基板设置为圆形,减小了激光发射器模组的尺寸,更利于模组的小型化,增加激光发射器模组的适配性。
附图说明
图1是本发明实施例的激光发射器模组的正视图;
图2是图1的俯视图;
图3是图1的仰视图;
图4是本发明一个实施例的激光发射器模组的正视图;
图5是本发明另一个实施例的激光发射器模组的正视图;
图6是本发明又一个实施例的激光发射器模组的正视图;
图7是本发明再一个实施例的激光发射器模组的正视图;
图8是本发明一个实施例的激光发射器模组的正视图;
图9是图6的俯视图;
图10是本发明另一个实施例的激光发射器模组的正视图;
图11是本发明又一个实施例的激光发射器模组的正视图;
图12是本发明再一个实施例的激光发射器模组的正视图;
图13是本发明一个实施例的激光发射器模组的正视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例的激光发射器模组的俯视图。图2是图1的俯视图。图3是图1的仰视图。结合图1至图3所示,该激光发射器模组,包括:
基板100和激光器芯片200,所述基板100包括第一表面100A和第二表面100B,所述基板100的第一表面1001A设置有激光器芯片200,且与所述基板100电连接,所述基板100的形状为圆形形状。
需要说明的是,所述基板100可以为PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)电路板,其用于控制激光器芯片200出射光线。在其他的一些实施例中,所述基板100还可以是仅用于起支撑作用的支撑板,对所述基板100的材料没有限制,例如可以选用陶瓷基板、树脂基板或铜基板等。所述激光器芯片200可以为VCSEL(Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser,垂直腔面发射激光器)激光器芯片,所述激光器芯片200设置在所述基板100的第一表面100A上,通过金线与所述基板100上的焊盘电连接,具体的方法例如可以采用热压焊接、超声波焊接或热超声焊接中的一种。所述激光器芯片200用于出射激光光线,在本实施例中,激光的波长例如可以是650nm、808nm、850nm、940nm等其中之一,激光可以具备均匀的光斑图案。本实施例中激光器芯片200发射的激光例如为激光脉冲,即间断的发射激光脉冲,以避免持续向外界发射激光而伤害到用户,另外,所述激光器芯片200发射的激光强度也不能超过预定的安全阈值。如图3所示,所述激光器芯片200的正极和负极均设置在所述基板100的第二表面100B上,使得激光发射器模组的背面通过SMT焊锡方式直接与热沉接触,激光器芯片200工作时产生的热量可以直接通过基板100传导至热沉,再借由热沉将该些热量传导至空气中,从而改善了模组背面的散热结构,提升了激光发射器的性能。
可以理解的是,将所述基板100设置为圆形形状,可以减小激光发射器模组的尺寸,更利于模块的小型化,增加激光发射器模组的适配性。
可选地,图4是本发明一个实施例的激光发射器模组的正视图,如图4所示,所述激光发射器模组还包括:封装体300,所述封装体300形成于所述基板100的第一表面,并包覆所述激光器芯片200。
需要说明的是,所述封装体300的材质可以为透明塑料LCP、透明亚克力、硅酸凝胶、液晶聚合物等透过率大于90%的透明材料。前述的透明材料熔化之后,使用注塑的方式覆盖到激光器芯片200的表面,待成型冷却后,封装体300将激光器芯片200及金线封装在其中,对激光器芯片200进行密封,避免了分别使用支架以及扩散板,支架与扩散板一体成型,形成封装体300,有利于激光器芯片200的密封,避免水氧入侵,对激光器芯片200形成腐蚀,使产品可靠性更好,延长激光器芯片200的使用寿命。并减少支架以及扩散板两个器件使用时,在使用过程中的热膨胀系数导致的形变。
可选地,如图4至图9所示,所述封装体300的形状为圆柱形和/或圆弧形。
可选地,所述圆弧形的圆心位于所述激光器芯片200出射光的光源的下方。
图4是本发明一个实施例的激光发射器模组的正视图,如图4所示,所述封装体300的形状为圆柱形,即封装体300的上表面为平面。即言,在已经贴好VCSEL和打完金线实现电连接的封装模组上采用注塑的方式,形成透明的平面注塑体。其中,平面注塑体的折射率大于空气的折射率,进而对激光器芯片200出射的光形成扩散作用,可以理解的是,激光器芯片200出射的光为一束倒锥形状的光束,倒锥形状的光束的边缘光束发生折射,进而,封装体300对光束形成扩散作用。
或者,图5是本发明另一个实施例的激光发射器模组的正视图,如图5所示,所述封装体300的形状为圆柱形和圆弧形的叠加,即封装体300的上表面的形状为弧形。即在已经贴好VCSEL和打完金线实现电连接的封装模组上采用注塑的方式,形成透明的平面与弧面的叠加注塑体。其中,圆弧形的圆心在激光器芯片200的出射光的光源点的下方,激光器芯片200出射的光为一束倒锥形状的光束,倒锥形状的光束的边缘光束发生折射,进而,封装体300对光束形成扩散作用。
或者,图6是本发明又一个实施例的激光发射器模组的正视图,如图6所示,所述封装体300的形状仅为弧形。即在已经贴好VCSEL和打完金线实现电连接的封装模组上采用注塑的方式,形成透明的弧面注塑体。需要说明的是,圆弧形的封装体300在所述基板100上的垂直投影为圆形,覆盖所述基板100(图9是图6的俯视图,如图9所示),其垂直投影的半径的范围为500~1500微米,沿所述基板100的第二表面100B垂直指向第一表面100A的方向上,圆弧的高度范围为1000~5000微米。其中,圆弧形的圆心在激光器芯片200的出射光的光源点的下方,激光器芯片200出射的光为一束倒锥形状的光束,倒锥形状的光束的边缘光束发生折射,进而,封装体300对光束形成扩散作用。
可选地,所述圆弧形的圆心位于所述激光器芯片200出射光的光源的上方。所述圆弧形的形状可以为半球体或多半球体。
其中,图7是本发明再一个实施例的激光发射器模组的正视图,如图7所示,在已经贴好VCSEL和打完金线实现电连接的封装模组上采用注塑的方式,形成透明的球面注塑体和圆柱形注塑体的结合体,球面注塑体的球心位于激光器芯片200出射光源的上方,由此,激光器芯片200出射的光为一束倒锥形状的光束,倒锥形状的光束的边缘光束发生折射,进而,封装体300对光束形成会聚作用,从而相对于前述示例可以减小发散角,也可以实现红外补光的作用。
示例性地,图8是本发明一个实施例的激光发射器模组的正视图,如图8所示,在已经贴好VCSEL和打完金线实现电连接的封装模组上采用注塑的方式,形成透明的球面注塑体,球面注塑体的球心位于激光器芯片200出射光源的上方,由此,激光器芯片200出射的光为一束倒锥形状的光束,倒锥形状的光束的边缘光束发生折射,进而,封装体300对光束形成会聚作用,从而相对于前述示例可以减小发散角,形成红外光聚焦,增加整个光源的能量强度和亮度以到达实现红外补光的作用。
需要说明的是,还可以对圆弧形的封装体300的曲率半径以及折射率进行合适的设置,使得激光器芯片200出射的光束为准直光束。
可选地,如图10至图12所示,所述封装体300远离所述基板100的一侧表面设置有起伏微结构400。
可以理解的是,为了更好地使得封装体300对激光器芯片200出射的光起到扩散以及匀光作用,在所述封装体300远离所述基板100的一侧表面上设置有起伏微结构400。起伏微结构400的形成可以使用纳米压印法或者蚀刻法,蚀刻法通常采用激光蚀刻法或者单点金刚石雕刻的方式在已成型的封装体300表面加工形成起伏微结构400,通过控制激光能量的强度与光束大小和金刚石的雕刻角度来决定起伏微结构400的图形变化。
可选地,所述起伏微结构400的形状包括半球形或多角锥形。
图10是本发明另一个实施例的激光发射器模组的正视图,如图10所示,在已经贴好VCSEL和打完金线实现电连接的封装模组上采用注塑的方式,形成透明的平面注塑体,然后通过纳米压印法或者蚀刻法在平面注塑体的上表面形成半球体的微结构形状,使得激光器芯片200出射的光经过起伏微结构400之后,发生扩散。
图11是本发明又一个实施例的激光发射器模组的正视图,如图11所示,在已经贴好VCSEL和打完金线实现电连接的封装模组上采用注塑的方式,形成透明的平面注塑体,然后通过纳米压印法或者蚀刻法在平面注塑体的上表面形成三角锥体的微结构形状,使得激光器芯片200出射的光经过起伏微结构400之后,发生扩散。
图12是本发明再一个实施例的激光发射器模组的正视图,如图12所示,在已经贴好VCSEL和打完金线实现电连接的封装模组上采用注塑的方式,形成透明的圆柱形和弧面相结合的注塑体,然后通过纳米压印法或者蚀刻法在弧面注塑体的上表面形成半球体的微结构形状,使得激光器芯片200出射的光经过起伏微结构400之后,发生扩散。
可以理解的是,在已经贴好VCSEL和打完金线实现电连接的封装模组上采用注塑的方式,形成透明的圆柱形和弧面相结合的注塑体,然后通过纳米压印法或者蚀刻法在弧面注塑体的上表面形成多角锥体的微结构形状。
在已经贴好VCSEL和打完金线实现电连接的封装模组上采用注塑的方式,形成透明的球体的注塑体,然后通过纳米压印法或者蚀刻法在平面注塑体的上表面形成半球体或多角锥形的微结构形状,其中,后述的几种实施例未使用图示。其中,具体的设置起伏微结构400的曲率半径,或者多角锥形的角度,可以合适的控制激光器芯片200的出射光的光路走向。本发明实施例的刻蚀/压印层(起伏微结构400),通常厚度为50~200微米,微结构的水平方向的曲率半径为10~150微米,垂直方向的曲率半径为10~150微米。
需要说明的是,刻蚀或者压印层可以设置为与封装体300的折射率不同的膜层,即为增透膜,可以增加激光器芯片200的出射光的透过率。
可选地,图13是本发明一个实施例的激光发射器模组的正视图,如图13所示,所述激光发射器模组还包括:支架500和扩散板600,所述支架500围绕所述激光器芯片200设置在所述基板100的第一表面100A,所述支架500远离所述基板100的第一表面100A设置有L型凹槽,所述扩散板600的边缘贴合设置在所述L型凹槽中。
其中,相较于扩散板600的边缘直接胶粘结在支架500的上边两端,将扩散板600的边缘胶粘接在L型凹槽中,增加了扩散板600与支架500之间的粘结面积,更有利于模组的密封性,避免了水氧入侵激光器芯片200,延长了激光器芯片200的使用寿命。其中,粘结胶采用环氧树脂系胶结剂,或者UV胶,或者UV加热固双重固化胶水。支架500可采用陶瓷或者黑色塑料材质。扩散板可以使用树脂或者玻璃材质。
可选地,如图13所示,所述扩散板600在近邻所述基板100的一侧表面设置有起伏微结构。
可以理解是的,所述起伏微结构的形状包括半球形或多角锥形。在其他的实施例中,还可以在扩散板600远离所述基板100的一侧表面也设置有起伏微结构。具体操作可以根据最终想要达到的光路进行设计。
本发明实施例还提出了一种激光器,包括所述的激光发射器模组。该激光器可以应用于手机类(面部解锁、支付)、消费支付类(人脸支付设备);汽车LIDAR、红外补光灯等激光发射模块;扫地机三角测距模块(7米外实现1cm光斑,现在主要是TO-CAN+准直镜+EEL方案实现);烟雾及PM2.5传感等领域。
综上所述,本发明实施例提出的激光发射器模组和激光器,通过将激光发射器模组的基板设置为圆形,减小了激光发射器模组的尺寸,更利于模组的小型化,增加激光发射器模组的适配性。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种激光发射器模组,其特征在于,包括:
基板和激光器芯片,所述基板包括第一表面和第二表面,所述基板的第一表面设置有激光器芯片,且与所述基板电连接,所述基板的形状为圆形形状。
2.根据权利要求1所述的激光发射器模组,其特征在于,还包括:封装体,所述封装体形成于所述基板的第一表面,并包覆所述激光器芯片。
3.根据权利要求2所述的激光发射器模组,其特征在于,所述封装体的形状为圆柱形和/或圆弧形。
4.根据权利要求3所述的激光发射器模组,其特征在于,所述圆弧形的圆心位于所述激光器芯片出射光的光源的下方。
5.根据权利要求3所述的激光发射器模组,其特征在于,所述圆弧形的圆心位于所述激光器芯片出射光的光源的上方。
6.根据权利要求2所述的激光发射器模组,其特征在于,所述封装体远离所述基板的一侧表面设置有起伏微结构。
7.根据权利要求1所述的激光发射器模组,其特征在于,还包括:支架和扩散板,所述支架围绕所述激光器芯片设置在所述基板的第一表面,所述支架远离所述基板的第一表面设置有L型凹槽,所述扩散板的边缘贴合设置在所述L型凹槽中。
8.根据权利要求7所述的激光发射器模组,其特征在于,所述扩散板在近邻所述基板的一侧表面设置有起伏微结构。
9.根据权利要求6或8所述的激光发射器模组,其特征在于,所述起伏微结构的形状包括半球形或多角锥形。
10.一种激光器,其特征在于,包括如权利要求1-9任一项所述的激光发射器模组。
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CN202110035589.9A Pending CN114765339A (zh) | 2021-01-12 | 2021-01-12 | 一种激光发射器模组和激光器 |
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CN (1) | CN114765339A (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111064073A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-24 | 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 | 一种激光器及其制备方法及其应用 |
CN111900611A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-06 | 深圳市聚飞光电股份有限公司 | 一种垂直腔面发射激光器芯片封装结构及激光发射装置 |
CN112202046A (zh) * | 2020-08-28 | 2021-01-08 | 武汉联特科技有限公司 | 一种新型to封装结构 |
CN214706579U (zh) * | 2021-01-12 | 2021-11-12 | 常州纵慧芯光半导体科技有限公司 | 一种激光发射器模组和激光器 |
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2021
- 2021-01-12 CN CN202110035589.9A patent/CN114765339A/zh active Pending
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