CN116613625A - 具有低寄生电感的lidar vcsel激光器模块 - Google Patents

具有低寄生电感的lidar vcsel激光器模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于针对LIDAR应用发射激光脉冲的具有VCSEL激光器阵列的光模块，其中，采用了特殊的结构和连接技术，因此寄生电感很低，从而实现了高开关速度。为此，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA和电容器阵列CAP以堆叠裸片布置的方式安装在载体上。

Description

具有低寄生电感的LIDAR VCSEL激光器模块
技术领域
本发明涉及特别用于光探测和测距(即，LIDAR)应用的光模块LM，特别是激光模块，其在VCSEL激光器阵列中具有VCSEL激光器(即，垂直腔面发射激光器)。
背景技术
WO 2021 140 160A1公开了一种用于汽车应用的光模块和LIDAR设备。WO 2021140 160A1的技术启示描述了一种具有电容器阵列和可阵列排布的驱动器IC的激光模块，驱动器IC驱动LIDAR系统的多个激光器。在此提供的激光器在光模块的激光二极管的晶体的前侧发射光。因此，在此提出的激光器的辐射面积与垂直方向上的PN阻挡层厚度处于同一数量级，这导致激光束在垂直方向上变宽，并导致各种其他缺点。
然而，在现有技术中，VCSEL激光器可通过VCSEL激光器裸片VCSELA的晶体表面(即，具有垂直于VCSEL激光器裸片VCSELA的上部表面的指向矢量的表面)发射光。
因此，期望寻找一种与WO 2021 140 160A1的技术启示等效的技术方案，该技术方案具有WO 2021 140 160A1的技术启示的优点，同时能够利用使用VCSEL激光器的优点。然而，这并非易事。
例如，US 2020/0 326 425A1公开了一种具有矩阵可寻址激光器驱动电路的固态LIDAR发射器。US 2020/0 326 425A1中的VCSEL阵列包括为矩阵可寻址激光器驱动电路的列提供第一电压电位的第一电气总线以及为矩阵可寻址激光器驱动电路的行提供第二电压电位的第二电气总线。在US 2020/0 326 425A1的装置中，多个列开关将多个列连接到第一电气总线。在US 2020/0 326 425A1的技术启示中，多个行开关将多个行连接到第二电气总线。US 2020/0 326 425A1中的发射器包括多个串联二极管，这些串联二极管包括与另一二极管串联的激光二极管，其中，多个串联二极管中的每一者相应地连接在矩阵可寻址激光器驱动电路的相应的列和行之间，以形成LIDAR发射器。在US 2020/0 326 425A1的装置中，至少一些第二二极管增加了串联二极管的总反向击穿电压。
US 2020/0 326 425A1中的VCSELA阵列的缺点在于，在VCSELA激光器的列上会出现电压降。
DE 10 2018 106 860 A1描述了一种激光二极管模块。根据DE 102018 106 860A1的技术启示，DE 10 2018 106 860 A1中的激光二极管模块包括包含电子开关的第一半导体裸片以及包含激光二极管的第二半导体裸片。DE 10 2018 106 860 A1中的第二半导体裸片使用片上互连技术接合到第一半导体裸片上，以提供电子开关和激光二极管之间的电气连接。
EP 2 002 519 B1公开了一种利用印刷电路板产生快速激光脉冲的电路装置，其中，在EP 2 002 519 B1中的印刷电路板上安装有具有用于切换激光二极管的集成激光驱动器的半导体芯片，该激光二极管布置在半导体芯片上并与其电气连接。EP 2 002 519 B1中的装置进一步包括安装在印刷电路板上并与半导体芯片电气连接的电容器。EP 2 002519 B1中的装置的电容器在激光二极管切换时向激光驱动器提供额外的能量。EP2 002519B1中的电容器布置在印刷电路板的一侧，其中，EP 2 002 519B1中的半导体芯片和激光二极管布置在印刷电路板的另一侧。EP 2 002519B1中的印刷电路板具有导电带，该导电带在印刷电路板的一侧连接到至少一个电容器，并在另一侧通过焊球或导电的、优选球形的元件连接到EP 2 002 519 B1中的半导体芯片和EP 2 002 519 B1中的布置在激光二极管上在半导体芯片。
US 2020/0 278 426A1公开了一种用于3D感测应用的照明模块。US2020/0 278426A1中的照明模块包括发射光的垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列、被配置为向VCSEL阵列供电的驱动器以及被配置为接收从VCSEL阵列发射的光并从照明模块输出光图案的光学元件。
DE 11 2020 001 131 T5公开了一种用于LIDAR传感器系统的光学部件。DE 112020 001 131 T5中的光学部件包括：第一光电二极管，其用于实现第一半导体结构中的LIDAR传感器像素并被配置为吸收第一波长范围内的接收光；第二光电二极管(5120)，其用于实现第二半导体结构中的成像传感器像素并被配置为吸收第二波长范围内的接收光；以及包括导电结构的互连层，该导电结构被配置为与DE 11 2020 001 131 T5中的第二光电二极管电接触。根据DE 11 2020 001 131 T5的技术启示，第二波长范围的接收光具有比第一波长范围的接收光更短的波长。
本文假设在具有VCSEL阵列的VCSEL激光器裸片VCSELA中，用于电连接VCSEL激光器裸片VCSELA的激光二极管的2×n个触点区域(接合焊盘)LA1至LAn和RA1至RAn如今通常以最小第五间距PTLa布置，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光二极管L1至Ln之间的最小间距例如约为50μm。本文在下面将VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光二极管L1至Ln的该最小第五间距PTLa称为激光器裸片间距PTLa。激光器通常沿着平行于VCSEL激光器裸片VCSELA的左边缘和右边缘的两条线以该激光器裸片间距布置在VCSEL激光器裸片VCSELA上。VCSEL激光器裸片VCSELA可以例如具有5mm×5mm的尺寸并且可以具有11至100个激光器，这些激光器优选地以由多个激光器组成的多个条带L1至Ln的形式从左到右条带形地布置在VCSEL激光器裸片VCSELA上。
VCSEL激光器裸片VCSELA上的电气触点的触点区域LA1至LAn和RA1至RAn均布置在VCSEL激光器裸片VCSELA的顶侧上。在被提供电能时，VCSEL激光器裸片VCSELA的激光器条带L1至Ln的激光二极管以垂直于VCSEL激光器裸片VCSELA的顶侧的方式发射光。
VCSEL激光器裸片VCSELA具有与顶侧相反的具有底表面的底侧。示例性VCSEL激光器裸片VCSELA优选地具有VCSEL激光器裸片VCSELA的激光器的公共阴极的公共阴极电气触点。该阴极电气触点电气地、导热地连接到电路基板PCB的公共阴极电极C。阴极触点位于VCSEL激光器裸片VCSELA的底表面上。本文假设VCSEL激光器裸片VCSELA包括n个VCSEL激光器L1至Ln。
如在WO 2021 140 160A1中已知，这里提出的设备应包括电容器阵列CAP。电容器阵列CAP存储用于向VCSEL激光器裸片VCSELA的VCSEL激光器阵列的激光器提供脉冲式能量的电能。优选地，电容器阵列CAP为单片设计。与此相比，单个示例性分立电容器的空间要求(间距)为300μm×300μm。
因此，问题在于电容器阵列CAP的电容器的300μm的间距与VCSEL激光器裸片VCSELA的VCSEL激光器阵列的VCSEL激光器的端子的触点区域LA1至LAn和RA1至RAn的50μm的间距之间存在巨大差异。如WO 2021 140 160A1所述，VCSEL激光器裸片VCSELA通常也大于在侧面上进行辐射的多个激光器。
关于控制器，本文参考了WO 2021 140 160A1的技术启示，在国家的法律允许的范围内(例如，在此提出的技术启示是在要求本文的优先权的情况下申请保护的)，其技术内容是本文提出的公开内容的整个部分。
发明内容
任务
文本的目的是提供一种VCSEL阵列的具有尽可能低的寄生电感值的VCSEL激光驱动器的设计。
任务的解决方案
解决方案的第一次优方法
左侧电容器阵列CAPL的电容器LC1至LCn必须放置成具有较小的相对于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的VCSEL激光器L1至Ln的端子触点区域LA1至LAn的间距。右侧电容器阵列CAPR的电容器RC1至RCn必须放置成具有较小的相对于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的VCSEL激光器L1至Ln的端子的触点区域RA1至Ran的间距。这样做的目的是使接合线BdL1至BdLn和BdR1至BdRn的长度最小化。在此，接合线BdL1至BdLn和BdR1至BdRn将VCSEL激光器裸片VCSELA的VCSEL激光器阵列的VCSEL激光器的端子触点区域LA1至LAn和RA1至RAn连接到电容器阵列CAP的电容器LC1至LCn和RC1至RCn的相应触点区域LCA1至LCAn和RCA1至RCAn。优选地，电容器阵列CAP的背侧具有表示公共电气节点的背侧触点，该公共电气节点优选地表示电容器阵列CAP的所有电容器LC1至LCn和RC1至RCn的另一电气触点。这允许通过激光器L1至Ln优选地根据WO 2021 140 160A1的技术启示产生短的光脉冲。
为了说明优化问题，本文将首先参考图1和图2。
图1以平面图示意性地、简化地示出用于具有VCSEL激光器裸片VCSELA的LIDAR系统的激光模块的设备的不太理想的可能布置。
在下文中，说明也提及了图2的部件。因此，本文建议读者同时参考图1和图2。
VCSEL激光器裸片VCSELA利用激光器L1至Ln的公共阴极触点电气地、导热地安装在VCSEL激光器裸片VCSELA的所有VCSEL激光器L1至Ln共有的阴极电极C上。
VCSEL激光器裸片VCSELA的每个VCSEL激光器L1至Ln在左侧通过其左侧触点LA1至LAn中的一者经由相对较长的相应接合线BdL1至BdLn连接到相应左侧电容器LC1至LCn的相应顶侧触点LCA1至LCAn。
VCSEL激光器裸片VCSELA的每个VCSEL激光器L1至Ln在右侧通过其右侧触点RA1至RAn中的一者经由相对较长的相应接合线BdR1至BdRn连接到相应右侧电容器RC1至RCn的相应顶侧触点RCA1至RCAn。
每个电容器LC1至LCn和RC1至RCn的底侧触点作为这些电容器LC1至LCn和RC1至RCn的第二电气触点电气地、导热地连接到公共接地面GNDP。因此，电容器LC1至LCn和RC1至RCn的底侧触点电气互连，以形成星点。该星点是接地节点GND。
驱动电路IC也放置在接地面GNDP上。驱动电路IC包括放电晶体管TDIS(参见图2)。驱动电路IC的放电晶体管TDIS具有第一端子GNDT，第一端子GNDT通过接合线BdGND以向下接合的方式电连接到接地面GNDP。驱动电路IC的放电晶体管TDIS(参见图2)具有第二端子CT，第二端子CT通过接合线BdCT电连接到阴极电极C，并因此电连接到VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln的阴极触点。通常，驱动电路IC还包括充电电路SUPL。为了更好的概览，该充电电路SUPL在示例性的图1中未示出。本文在此示例性地参考了已提及的WO2021140 160A1的技术启示。
在图1中，在放电的情况下，当驱动电路IC的放电晶体管TDIS导通时，两个电容器(即，左侧电容器LC1至LCn中的一个左侧电容器和右侧电容器RC1至RCn中的一个右侧电容器)分别为VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器条带形式的激光器L1至Ln中的每一个激光器提供电能。由在驱动电路IC的放电晶体管TDIS闭合时这些电容器LC1至LCn和RC1至RCn的充电状态决定VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln中的哪个激光器发射光。
在图1的示例中，两个电容器中的属于左侧电容器LC1至LCn的左侧电容器总是从左侧为与该左侧电容器关联的激光器提供电能。
在图1的示例中，两个电容器中的属于右侧电容器RC1至RCn的右侧电容器总是从右侧为与该右侧电容器关联的激光器提供电能。
因此，缩短了开启各个由其右侧电容器和其左侧电容器提供电能的激光器所需的时间。
图2示出了示例性的相关电路。充电电路SUPL为该电路提供充电电流。充电电路SUPL优选为驱动电路IC的一部分。
激光器L1至Ln中的每个激光器关联有充电开关S1至Sn中的一个充电开关。
在早期充电阶段中，驱动电路IC的控制器闭合充电开关S1至Sn中的与接下来要发射光脉冲的激光器L1至Ln相关联的充电开关。同时，驱动电路IC的放电开关TDIS通常是断开的。然后，在该充电阶段中，驱动电路IC的充电电路SUPL利用充电电路SUPL的充电电流给电容器C1至Cn中的连接到充电电路SUPL的电容器充电。在此，参考图1，电容器C1至Cn是并联电路，这些并联电路分别由左侧电容器LC1至LCn中的一个左侧电容器和右侧电容器RC1至RCn中的一个右侧电容器组成。为了简单起见，图2示出了分别由左侧电容器LC1至LCn中的一个左侧电容器和右侧电容器RC1至RCn中的一个右侧电容器组成的这些电容器对，作为电容器C1至Cn的公共电容器。这些电容器C1至Cn分别用第一端子连接到公共接地点GND。图1的相应电容器LC1至LCn和RC1至RCn的相应触点区域RCA1至RCAn和LCA1至LCAn形成相应电容器C1至Cn的相应第二端子和图2的相应节点A1至An。在给电容器充电之后，驱动电路IC的控制器可以启动电容器的放电，从而启动相关激光器的光发射。为了使电容器C1至Cn放电，如果充电开关S1至Sn在电容器充电之后仍应闭合，则驱动电路IC的控制器优选地断开充电开关S1至Sn。如果驱动电路IC的控制器现在闭合放电晶体管TDIS，则电容器C1至Cn中的先前充电的电容器通过放电开关TDIS和接合线BdL1至BdLn和BdR1至BdRn的接合线电感LBD1至LBDn并通过激光器L1至Ln中的相应激光器以及通过阴极触点C和接合线BdCT和BdGND的电感放电。因此，激光器L1至Ln中的相应激光器发射激光辐射。
在图1中，用于从充电电路SUPL对电容器C1至Cn中的相应关联的电容器进行相应预充电的相应充电开关S1至Sn之间的电流传输经由相应的相对较长的接合线进行，但这些接合线的电感与相应相关电容器的放电的时间动态特性无关。因此，这本身不是问题。相反，这是相当积极的，因为在此出现的寄生电感在脉冲产生期间能够良好地将充电电路SUPL与电容器C1至Cn中的正在放电的相应电容器动态隔离。在这种情况下，本文再次参考了WO 2021 140 160A1的技术启示。
然而，这种解决方案的问题在于，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的VCSEL激光器L1至Ln的端子LA1至LAn和RA1至RAn与电容器C1至Cn中的电容器的顶侧触点te之间的接合线BdL1至BdLn和BdR1和BdRn相对较长，并具有不同的排线路径，这导致激光模块由于其非常高的电感而性能严重劣化，因此与WO 2021 140 160A1的技术启示相矛盾。另一问题是电容器C1至Cn中的左侧电容器LC1至LCn可以很好地布置在第一左侧电容器阵列CAPL上，并且电容器C1至Cn中的右侧电容器RC1至RCn可以很好地布置在第二右侧电容器阵列CAPR上。
任务的改进解决方案
现在提出的解决方案是在VCSEL激光器阵列裸片VCSELA下方放置公共电容器阵列CAP。因此，本文提出了一种具有电容器阵列CAP的VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的堆叠式裸片组件。
如上所述，通常，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA优选地在其表面上具有两排端子LA1至LAn和RA1至RAn。VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的VCSEL激光器L1至Ln可以以垂直于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的该表面的方式发射它们的光脉冲。
优选地，左排端子LA1至LAn中的左侧端子和右排端子RA1至RAn中的相关右侧端子通常分别与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的VCSEL激光器L1至Ln中的与它们关联的恰好一个相应VCSEL激光器的恰好一个相应内部顶侧触点接触。优选地，VCSEL激光器L1至Ln具有公共阴极形式的公共下部触点，该公共下部触点电连接到公共阴极电极C，并优选为导热地连接到该公共阴极电极C。
在电容器阵列CAP上，例如在第三金属化层中以电隔离的方式应用金属化表面，该金属化表面电气地、导热地连接到公共阴极电极C，并且与电容器阵列CAP的其他导电部分电分离(隔离)，但没有热分离(隔离)。
如图11和图12所示，所提出的电容器阵列CAP还具有左排的左侧端子LCA1至LCAn和右排的右侧端子RCA1到RACn。现在，电容器阵列CAP的左侧端子LCA1至LCAn和右侧端子RCA1至RACn通过电容器阵列CAP的表面上的第二金属化层中的电线相互电连接。电容器阵列CAP的第二金属化层中的用于电容器阵列CAP的这些驱动线位于电容器阵列CAP的第三金属化层的下方。电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的实际顶部电极te被制造在电容器阵列CAP的位于电容器阵列CAP的第二和第三金属化层下方的第一金属化层中。与上述的次优实施例相比，现在每个激光器L1至Ln仅分别需要恰好一个电容器C1至Cn。现在，不再需要将电容器C1至Cn分成左侧电容器和右侧电容器。通孔互连部选择性地将电容器阵列CAP的驱动线连接到电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的下侧顶部电极te。根据提案，电容器阵列CAP的驱动线ICL彼此之间的间距ICLA基于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA中的激光器L1至Ln的最小第五间距PTLa。优选地，电容器阵列CAP的驱动线ICL彼此之间的间距ICLA等于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA中的激光器L1至Ln的最小第五间距PTLa。优选地，电容器C1至Cn在电容器阵列CAP中按照行和列分组地布置。现在，电容器阵列CAP的多条驱动线位于电容器阵列CAP的一行相邻电容器的上方。电容器阵列CAP的一行中的每个电容器通过通孔互连部电连接到电容器阵列CAP中的恰好一条驱动线。因此，在电容器阵列CAP的一行中，电容器阵列CAP中的彼此相邻的电容器的数量恰好与以与它们的顶部触点电隔离的方式跨过它们的驱动线的数量相同。在此，这些驱动线中的恰好一条驱动线总是通过通孔互连部与相关电容器电连接。因此，首先，电容器阵列CAP中的电容器C1至Cn之间的间距可以与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln之间的间距一致。其次，这允许将来自电容器C1至Cn的激光放电电流Idis从左侧和右侧对称地供应到激光器L1至Ln中。由于电容器阵列CAP的主要部分位于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA下方，因此也减少了安装空间。由于电容器放电电流Idis的电流方向不同，无论是平面图还是侧视图，这些放电电流的远磁场在更远的间距上基本上都得到了补偿，这提高了EMC特性并降低了电感。因此，改善了激光器L1至Ln的发射激光器的发射激光脉冲的边缘陡度。
短的接合线BdL1至BdLn将电容器阵列CAP的左侧端子LCA1至LCAn连接到VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左侧端子LA1至LAn。
短的接合线BdR1至BdRn将电容器阵列CAP的右侧端子RCA1至RCAn连接到VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的右侧端子RA1至RAn。
在电容器阵列CAP上，一个阴极板被金属化为公共阴极电极C的形式，以作为VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的VCSEL激光器L1至Ln的公共阴极。公共阴极电极C用作从驱动电路IC的放电晶体管TDIS的第二端子CT到公共阴极电极C并因此到VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln的公共阴极的接合线BdCT的接合球的放置区域。
该公共阴极电极C通过多个接合线BdCT连接到驱动电路IC的放电晶体管TDIS的相应第二端子CT。该公共阴极电极C的第二端子是WO2021 140 160A1的技术启示中的开关晶体管Tdis的公共星点。
在一变形例中，驱动电路IC的驱动线连接到印刷电路板PCB的连接点BP1至BP4。其他电路部件以及电气电子部件优选地位于印刷电路板上。WO 2021 140 160A1的充电电路未在附图中示出。这些充电电路位于驱动电路IC中，或优选地位于印刷电路板PCB上的其它电路中。优选地，电容器阵列CAP的电容器C1至Cn经由印刷电路板PCB上的其它接合线和可能的线路连接到它们在印刷电路板PCB上或驱动电路IC中的相应充电电路。这些其它接合线通常相对较长并且未在附图中示出。
此外，本文提出的技术启示建议将电容器阵列CAP的背面触点连接到导热和导电的(例如，由铝或铜制成的)接地面GNDP，而不是导热性差的印刷电路板PCB。镀金的铜将是这种接地面GNDP的理想材料。例如，它可以是散热器HS。
例如，印刷电路板PCB也可以附接在散热器HS上。接合线BD1至BD4优选地在驱动电路IC和印刷电路板PCB之间建立电连接。
电容器阵列CAP优选地包括三个金属层。在电容器阵列CAP的第一金属层M1中制造有电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的顶部电极(顶部电极te)。绝缘层INS将第一金属层M1与第二金属层M2电分离。在第二金属层M2中制造有电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的连接线ICL。穿过绝缘层INS的通孔互连部DK将第二金属层M2中的连接线ICL电连接到第一金属层M1中的顶部电极te。电容器阵列CAP还包括基板SUB。该基板SUB优选地包括电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的电介质。电容器阵列CAP的底侧由基板触点SUBC形成。第一金属层M1中的顶部电极te和基板触点SUBC之间的区域分别形成电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的垂直电容。因此，这种电容分别是第一金属层M1和电容器阵列CAP的底侧上的被电容器阵列CAP的所有电容器C1至Cn共有的基板触点SUBC之间的垂直电容。该基板触点SUBC优选地电连接到接地面GNDP。因此，在背面上，电容器阵列CAP的所有电容器C1至Cn短接在一起。相应电容器的相应顶部电极te分别被制造在第一金属层M1中。横向连接线ICL被制造在第二金属层M2中。VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的公共阴极电极C可以优选地被制造在第三金属层M3中。
主变形例A
因此，本文说明了一种第一光模块LM，其包括载体、电容器阵列CAP和VCSEL激光器阵列裸片VCSELA。载体具有顶侧。优选地，载体在其顶侧上具有导电的、可电接触的接地面GNDP。VCSEL激光器阵列裸片VCSELA优选地具有顶侧和底侧。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA包括n个激光器L1至Ln，其中，n是大于0的正整数。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA在其表面上具有左排的n个可电接触的左侧触点区域LA1至LAn。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA在其表面上具有右排的n个可电接触的右侧触点区域RA1至RAn。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln中的每个激光器的阳极电连接到左排的n个触点区域LA1至LAn中的相应左侧触点区域，并且电连接到右排的n个触点区域LA1至LAn中的相应右侧触点区域。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA在其底侧具有公共阴极触点。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln中的每个激光器的阴极电连接到VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的底侧上的该公共阴极触点。通常，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln彼此之间具有最小第五间距PTLa。电容器阵列CAP具有顶侧和底侧。电容器阵列CAP通常包括一个或多个电容器，优选地包括n个电容器C1至Cn。电容器阵列CAP包括基板SUB。电容器阵列CAP在其底侧上具有可电接触的基板触点(SUBC)。电容器阵列CAP包括n个电容器C1至Cn，其中，n为大于0的正整数。电容器阵列CAP在其顶侧上，通常在第三金属层M3中具有阴极电极C。优选地，电容器阵列CAP在其表面上具有左排的可电接触的左侧触点区域LC1至LCn。优选地，电容器阵列CAP在其表面上具有右排的可电接触的右侧触点区域LC1至LCn。对于n个电容器C1至Cn中的每者，电容器阵列CAP通常分别具有恰好一个上侧顶部电极te。优选地，每个顶部电极te与电容器阵列CAP的基本上由该顶部电极te的范围确定的区域中的基板SUB的材料一起并且与基板电极SUBC一起形成电容器阵列CAP的电容器C1至Cn中的与该顶部电极关联的相应电容器。上侧顶部电极te优选地被制造在基板SUB上的第一金属层M1中。电容器阵列CAP的n个顶部电极以及因此n个电容器C1至Cn优选地在电容器阵列CAP的基板SUB中以j行k列布置，其中，j*k＝m，且j和k为正整数。电容器阵列CAP中的电容器C1至Cn的行在电容器阵列CAP的一行中具有第二间距PTCY。电容器C1至Cn的列在电容器阵列CAP的一列中具有第三间距PTCX。优选地，电容器阵列CAP通常在第二金属层M2中具有m条连接线ICL，其中，m为正整数。连接线ICL优选地以平行于电容器C1至Cn的行的方式对齐。连接线ICL彼此之间的第四间距PTCC通常基本上等于电容器C1至Cn的行的第二间距PTCY除以电容器C1至Cn的列数。
VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光二极管L1至Ln彼此之间的最小第五间距PTLa相对于电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的触点区域LCA1至LCAn和RCA1至RCAn的最小第四间距PTCC的偏差优选地不超过25％、更好地不超过10％、更好地不超过5％、更好地不超过2％，且/或更好地不超过1％。
VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左侧触点区域LA1至LAn彼此之间的最小第一间距PTL相对于电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的触点区域LCA1至LCAn和RCA1至RCAn的最小第四间距PTCC的偏差优选地不超过25％、更好地不超过10％、更好地不超过5％、更好地不超过2％，且/或更好地不超过1％。
VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的右侧触点区域RA1至RAn彼此之间的最小第一间距PTR相对于电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的触点区域LCA1至LCAn和RCA1至RCAn的最小第四间距PTCC的偏差优选地不超过25％、更好地不超过10％、更好地不超过5％、更好地不超过2％，且/或更好地不超过1％。
第三金属层M3(参见图12)通常位于基板SUB的表面上的第二金属层M2和第一金属层M1的上方。第二金属层M2通常位于基板SUB的表面上的第一金属层M1的上方，并且通常位于第三金属层M3的下方。第三金属层M3优选地通过绝缘体INS与第二金属层M2和第一金属层M1以及基板SUB电隔离。第二金属层M2优选地通过绝缘体INS或所述绝缘体INS与第一金属层M1和基板SUB电隔离。优选地，n条连接线ICL中的每条连接线ICL经由相应的通孔互连部DK将电容器C1至Cn中的与该连接线ICL关联的电容器的至少一个相应顶部电极te电连接到电容器阵列CAP的左排的可电接触的左侧触点区域LC1至LCn中的相应左侧触点区域，并且同时电连接到电容器阵列CAP的右排的可电接触的右侧触点区域RC1至RCn中的相应右侧触点区域。
再次参考图3和图4。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左排的n个左侧触点区域LA1至LAn中的每个左侧触点区域电连接到电容器阵列CAP的左排的可电接触的左侧触点区域LC1至LCn的相应左侧触点区域。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的右排的n个右侧触点区域RA1至RAn中的每个右侧触点区域电连接到电容器阵列CAP的右排的可电接触的右侧触点区域RC1至RCn中的相应右侧触点区域。
VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的公共阴极触点C优选地放置在电容器阵列CAP的阴极电极C上，并且电连接到电容器阵列CAP的阴极电极C。在此，电容器阵列CAP的阴极电极C与电容器阵列CAP的电容器C1至Cn电隔离。电容器阵列CAP的基板触点SUBC优选地放置在接地面GNDP上并电连接到该接地面GNDP，并且优选地机械地固定连接到该接地面GNDP。
在第一子变形例中，光模块LM还包括驱动电路IC(参见图3)。驱动电路IC通常具有顶侧和底侧。驱动电路IC优选地包括放电晶体管TDIS(还参见图2)。放电晶体管TDIS优选地具有放电晶体管TDIS的第一端子GNDT。放电晶体管TDIS优选地具有放电晶体管TDIS的第二端子CT。放电晶体管TDIS通常具有控制端子。根据控制端子的电气状态，放电晶体管TDIS可以将其第一端子GNDT与其第二端子CT电隔离，或者可以将其第一端子GNDT电连接到其第二端子CT。放电晶体管TDIS的第一端子GNDT优选地电连接到接地面GNDP。放电晶体管TDIS的第二端子CT优选地电连接到阴极电极C。驱动电路IC的底侧优选地附接到载体的表面。驱动电路IC的控制电路通过放电晶体管TDIS的控制端子控制放电晶体管TDIS。
在作为第一子变形例的子变形例的第二子变形例中，当驱动电路IC的放电晶体管TDIS关断时，驱动电路IC可以通过驱动电路IC的充电电路SUPL利用充电电流为电容器阵列CAP的电容器C1至Cn充电。
在作为第二子变形例的子变形例的第三子变形例中，驱动电路IC的设备部件和/或附接在载体上或作为载体的一部分的其它电路可以控制驱动电路IC的放电晶体管TDIS的控制端子，使得放电晶体管TDIS通过VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的与电容器阵列CAP的这些电容器C1至Cn关联的相应激光器L1至Ln利用相应的激光器特定放电电流Idis使电容器阵列CAP的这些电容器C1至Cn放电。在此，然后，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的流过放电电流Idis的激光器L1至Ln以垂直于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的表面的方式发射光。
在作为前一子变形例的子变形例的第四子变形例中，载体包括印刷电路板PCB和/或散热器HS(参见图7和图8)。
主变形例B(倒装芯片组件)
因此，本文说明了一种第一光模块LM，其包括载体、电容器阵列CAP和VCSEL激光器阵列裸片VCSELA。在倒装芯片组件的情况下(图9)，载体具有顶侧。优选地，载体在其顶侧上具有导电的、可电接触的接地面GNDP。VCSEL激光器阵列裸片VCSELA优选地具有顶侧和底侧。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA包括n个激光器L1至Ln，其中，n是大于0的正整数。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA在其表面上包括左排的n个可电接触的左侧触点区域LA1至LAn。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA在其表面上具有右排的n个可电接触的右侧触点区域RA1至RAn。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln中的每个激光器的阳极电连接到左排的n个触点区域LA1至LAn中的相应左侧触点区域并且电连接到右排的n个触点区域LA1至LAn中的相应右侧触点区域。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA在其底侧上具有公共阴极触点C。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln中的每个激光器的阴极电连接到VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的底侧上的该公共阴极触点C。通常，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln彼此之间具有最小第五间距PTLa。电容器阵列CAP具有顶侧和底侧。电容器阵列CAP通常包括一个或多个电容器，优选地包括n个电容器C1至Cn。电容器阵列CAP包括基板SUB。电容器阵列CAP在其底侧上具有可电接触的基板触点SUBC。电容器阵列CAP包括n个电容器C1至Cn，其中，n为大于0的正整数。优选地，电容器阵列CAP在其表面上具有左排的可电接触的左侧触点区域LC1至LCn。优选地，电容器阵列CAP在其表面上具有右排的可电接触的右侧触点区域RC1至RCn。针对n个电容器C1至Cn中的每者，电容器阵列CAP通常具有恰好一个上侧顶部电极te。优选地，每个顶部电极te与电容器阵列CAP的基本上由该顶部电极te的范围确定的区域中的基板SUB的材料一起并且与基板触点SUBC一起形成电容器阵列CAP的电容器C1至Cn中的与该顶部电极关联的相应电容器。上侧顶部电极te优选地被制造在基板SUB上的第一金属层M1中。电容器阵列CAP的n个上侧顶部电极以及因此n个电容器C1至Cn优选地在电容器阵列CAP的基板SUB中以j行k列布置，其中，j*k＝m，且j和k为正整数。电容器C1至Cn的行在电容器阵列CAP的一行中具有第二间距PTCY。电容器C1至Cn的k列在电容器阵列CAP的一列中具有第三列间距PTCX。优选地，电容器阵列CAP通常在第二金属层M2中具有m条连接线ICL，其中，m为正整数。连接线ICL优选地以平行于电容器C1至Cn的行的方式对齐。连接线ICL彼此之间的第四间距PTCC通常基本上等于第二间距PTCY除以电容器C1至Cn的列数。
VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光二极管L1至Ln彼此之间的最小第五间距PTLa相对于连接线ICL彼此之间的第四间距PTCC的偏差优选地不超过25％、更好地不超过10％、更好地不超过5％、更好地不超过2％，且/或更好地不超过1％。
VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左侧触点区域LA1至LAn彼此之间的第一间距PTL相对于连接线ICL彼此之间的第四间距PTCC的偏差优选地不超过25％、更好地不超过10％、更好地不超过5％、更好地不超过2％，且/或更好地不超过1％。
VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的右侧触点区域RA1至RAn彼此之间的第一间距PTR相对于连接线ICL彼此之间的第四间距PTCC的偏差优选地不超过25％、更好地不超过10％、更好地不超过5％、更好地不超过2％，且/或更好地不超过1％。
第二金属层M2(参见图12)通常位于基板SUB的表面上的第一金属层M1的上方。第二金属层M2优选地通过绝缘体INS或所述绝缘体INS与第一金属层M1和基板SUB电隔离。
优选地，n条连接线ICL中的每条连接线ICL经由相应的通孔互连部DK将电容器C1至Cn中的与该连接线ICL关联的电容器的至少一个相应顶部电极te电连接到电容器阵列CAP的左排的可电接触的左侧触点区域LC1至LCn中的相应左侧触点区域，并且电连接到电容器阵列CAP的右排的可电接触的右侧触点区域RC1至RCn中的相应右侧触点区域。
优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左排的n个左侧触点区域LA1至LAn中的每个左侧触点区域经由焊球SB电连接到电容器阵列CAP的左排的可电接触的左侧触点区域LC1至LCn中的相应左侧触点区域。
优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的右排的n个右侧触点区域RA1至RAn中的每个右侧触点区域经由焊球SB电气地、机械地固定连接到电容器阵列CAP的右排的可电接触的右侧触点区域RC1至RCn中的相应右侧触点区域。
VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的公共阴极触点形成阴极电极C。电容器阵列CAP的基板触点SUBC优选地放置在接地面GNDP上并电连接到该接地面GNDP，并且优选地机械地固定连接到该接地面GNDP。
在第一子变形例中，光模块LM还包括驱动电路IC。驱动电路IC通常具有顶侧和底侧。驱动电路IC优选地包括放电晶体管TDIS。放电晶体管TDIS优选地具有放电晶体管TDIS的第一端子GNDT。放电晶体管TDIS优选地具有放电晶体管TDIS的第二端子CT。放电晶体管TDIS通常具有控制端子。根据控制端子的电气状态，放电晶体管TDIS可以将其第一端子GNDT与其第二端子CT电隔离，或者可以将其第一端子GNDT电连接到其第二端子CT。放电晶体管TDIS的第一端子GNDT优选地电连接到接地面GNDP。放电晶体管TDIS的第二端子CT优选地电连接到阴极电极C。驱动电路IC的底侧优选地附接在载体的表面上。
在作为第一子变形例的子变形例的第二子变形例中，当放电晶体管TDIS关断时，驱动电路可以通过充电电路SUPL利用充电电流为电容器阵列CAP的电容器C1至Cn充电。
在作为第二子变形例的子变形例的第三子变形例中，驱动电路IC的设备部件和/或附接在载体上或作为载体的一部分的其它电路可以控制放电晶体管TDIS的控制端子，使得放电晶体管TDIS通过VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的与电容器阵列CAP的电容器C1至Cn关联的相应激光器L1至Ln利用相应激光器特定放电电流Idis使电容器阵列CAP的这些电容器C1至Cn放电。在此，然后，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的流过放电电流Idis的激光器L1至Ln以垂直于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA表面的方式发射光。
在作为前一子变形例的子变形例的第四子变形例中，载体包括印刷电路板PCB和/或散热器HS。
优点
因此，这种设备的特点在于它提供了非常小的电感，同时具有高安装密度和结构紧凑性。此外，反向的放电电流Idis减小了电磁干扰辐射，这进一步降低了电感。另一优点是减少安装空间。然而，优点不限于此。
附图说明
图1示出了可能的次优布置。
图2示出了基本电路。
图3以平面图示出了本文提出的优选布置的基本原理。
图4示出了图3的构造的示例性截面。
图5说明了通过反并联放电电流实现的EMC最优化和电感最小化。
图6是对应于图5的平面图。
图7提出了直接使用散热器HS作为接地面GNDP而不使用印刷电路板PCB上的接地面GNDP。
图8提出了直接使用散热器HS作为接地面GNDP而不使用印刷电路板PCB上的接地面GNDP，并且例如使用与散热器HS电隔离的螺钉SC将更小的印刷电路板PCB固定在散热器HS上并靠近驱动电路IC。
图9提出了使用通过背面发射光的VCSEL激光器阵列裸片VCSELA作为VCSEL激光器阵列裸片VCSELA，并且电容器阵列CAP和VCSEL激光器阵列裸片VCSELA之间的电连接不使用接合线(如图1至图8所示)，而是通过倒装芯片技术或类似手段进行，这进一步降低了电感。
图10是对应于图9的剖视图的激光模块的平面图。
图11以剖视图示意性地示出了电容器阵列CAP的示例性构造。
图12示出了电容器阵列CAP的示例性的、简化的、未按比例绘制的剖视图，以说明电容器阵列CAP的不同位置的布线平面。
具体实施方式
图1
图1示出了设备部件的可能的次优布置。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA具有多个(例如，n个)VCSEL激光器L1至Ln。VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的n个VCSEL激光器L1至Ln中的每个激光器的第一端子通过其阴极的第一端子的下部触点电气地、机械地和导热地连接到公共阴极电极C。接合线BdCT将公共阴极电极C连接到驱动电路IC的放电晶体管TDIS的相应连接区域CT。该放电晶体管TDIS是驱动电路IC的一部分。放电晶体管TDIS在图2中示出。为清晰起见，图1中未示出放电晶体TDIS。该连接区域CT优选为驱动电路IC的放电晶体管TDIS的第二端子。它通常是优选地形成放电晶体管TDIS的N沟道MOS晶体管的漏极端子。在这一点上，已经参考了图2，图2以示意的、简化的方式示出了驱动电路IC的放电电路。
优选地，驱动电路IC(还参见图2)的放电晶体管TDIS的第一连接区域GNDT的另一端子经由另一接合线BdGND连接到接地面GNDP。接合线BdGND将驱动电路IC的放电晶体管TDIS的第一端子GNDT连接到接地面GNDP。
在VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左侧和右侧分别放置有2排的n个电容器RC1至RCn和LC1至LCn。由n个左侧电容器LC1至LCn组成的左侧电容器排可被设计为公共的左侧电容器阵列CAPL。由n个右侧电容器RC1至RCn组成的右侧电容器排可被设计为公共的右侧电容器阵列CAPR。这些电容器RC1至RCn和LC1至LCn中的每者具有下部端子触点和相应的上部端子触点LCA1至LCAn和RCA1至RCAn。
优选地，这些电容器RC1至RCn和LC1至LCn中的每者的下部触点导电地连接到接地面GNDP，并优选地还导热地连接到该接地面GNDP。优选地，这些电容器RC1至RCn和LC1至LCn中的每者附接到接地面GNDP。
优选地，这些2×n个相应电容器RC1至RCn和LC1至LCn的相应上部触点LCA1至LCAn和RCA1至RCAn中的每者通过相应的接合线BdL1至BdLn和BdR1和BdRn电连接到VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的VCSEL激光器L1至Ln中的一个VCSEL激光器的恰好一个触点LA1至LAn和RA1至RAn。
右侧电容器RC1至RCn与必要的n个充电电路的连接优选地通过连接到n个右侧电容器RC1至RCn的右侧触点RCA1至RCAn的接合线来实现，为了更好地概览，图1中未示出这些接合线。
左侧电容器LC1至LCn与必要的n个充电电路的连接优选地通过连接到n个左侧电容器LC1至LCn的左侧触点LCA1至LCAn的接合线来实现，为了更好地概览，图1中未示出这些接合线。
n个左侧电容器LC1至LCn的左侧触点LCA1至LCAn与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的n个VCSEL激光器L1至Ln的左侧触点LA1至LAn之间的接合线的长度对可实现的开关速度至关重要。
n个右侧电容器RC1至RCn的右侧触点RCA1至RCAn与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的n个VCSEL激光器L1至Ln的右侧触点RA1至RAn之间的接合线的长度对可实现的开关速度也是至关重要的。
然而，图1的设计的接合线BdL1至BdLn和BdR1至BdRn过长。问题是VCSEL激光器L1至Ln的端子LA1至LAn和RA1至RAn与电容器LC1至LCn和RC1至RCn的端子LCA1至LCAn和RCA1至RCAn之间的接合线BdL1至BdLn和BdR1至BdRn相对较长且长度不同，并且具有不同的排线路径。这导致激光模块的性能严重劣化，因为这些不同长度和不同排线路径的接合线BdL1至BdLn和BdR1至BdRn的电感非常高，因此与WO 2021 140 160A1的技术启示相矛盾。另一问题是左侧电容器LC1至LCn可以很好地放置在第一左侧电容器阵列CAPL上，并且右侧电容RC1至RCn可以很好地放置在第二右侧电容器阵列CAPR上。然而，在此为了进一步优化，期望进一步压缩到公共的电容器阵列CAP。因此，本文的目的还是提出一种比图1所示的结构更好的结构。
图2
图2示出了示例性电路。电路包括具有驱动电路IC的基本子部件(S1至Sn、SUPL、TDIS)的驱动电路IC以及激光器L1至Ln。驱动电路IC的充电电路SUPL为图2的电路提供充电电流。充电电路SUPL优选为驱动电路IC的一部分。驱动电路IC的控制器闭合充电开关S1至Sn中的与激光器L1至Ln中接下来要发射光脉冲的激光器相关联的充电开关。同时，驱动电路IC的放电开关TDIS通常断开。然后，驱动电路IC的充电电路SUPL用充电电路SUPL的充电电流给电容器阵列CAP的n个电容器C1至Cn中的通过n个充电开关S1至Sn中的闭合充电开关连接到充电电路SUPL的电容器充电。在此，图1的n个电容器C1至Cn表示分别由图1的左侧电容器LC1至LCn中的一个左侧电容器和图1的右侧电容器RC1至RCn中的一个右侧电容器组成的并联电路。为了更好地概览，图2绘制了n个电容器C1至Cn，而不是图1中的n个左侧电容器LC1至LCn和n个右侧电容器RC1至RCn。这些n个电容器C1至Cn分别用第一端子连接到公共接地面GND。图1的相应n个电容器LC1至LCn和RC1至RCn的相应触点区域RCA1至RCAn和LCA1至LCAn形成相应电容器C1至Cn的相应第二端子和图2的相应节点A1至An。为了使n个电容器C1至Cn放电，如果充电开关S1至Sn在电容器充电之后仍应闭合，则驱动电路IC的控制器优选地断开可能仍闭合的充电开关S1至Sn。如果驱动电路IC的控制器现在闭合放电晶体管TDIS，则n个电容器C1至Cn中的电容器经由放电开关TDIS和接合线BdL1至BdLn和BdR1至BdRn(参见图1)的接合线电感LBD1至LBDn并经由激光器L1至Ln的相应激光器以及阴极触点C放电。因此，激光器L1至Ln中的相应激光器发射激光辐射。
用于从充电电路SUPL对电容器C1至Cn中的相应的相关电容器进行相应预充电的相应充电开关S1至Sn之间的电流传输经由相对较长的相应接合线进行，但该接合线的电感与相应的相关电容器的放电的时间动态特性无关。这本身不是问题，因为在此产生的寄生电感在脉冲产生期间能够良好地将充电电路SUPL与n个电容器C1至Cn中的分别正在放电的电容动态隔离。在这种情况下，本文再次参考了WO 2021 140 160A1的技术启示。
图2以简化和示意的方式示出典型的放电电路。由于不必区分左右侧的电容器RC1至RCn和LC1至LCn，因此现将电容器阵列CAP的电容器C1至Cn绘制为C1至Cn。n个激光二极管L1至Ln中的每个激光二极管与n个充电开关S1至Sn中的恰好一个相应的充电开关和电容器阵列CAP的n个电容器C1至Cn中的一个相应的电容器关联。在VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln的相应激光二极管发射之前，充电电路SUPL恰好通过n个充电开关S1至Sn中的相关充电开关对电容器阵列CAP的n个电容器C1至Cn中的这个相应电容器进行充电。为此，控制器闭合开关S1至Sn中的与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的n个激光二极管L1至Ln中的该激光二极管关联的相应充电开关。
如果给电容器阵列CAP的n个电容器C1至Cn中的与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的n个激光器L1至Ln中的一个激光器关联的电容器充电，则控制器闭合放电晶体管TDIS形式的放电开关。因此，放电晶体管TDIS通过与该电容器关联的激光二极管使该电容器放电，使得放电电流流过该激光二极管。流过激光二极管的放电电流引起该激光二极管的光发射。然后，控制器再次断开放电晶体管TDIS。所示的电感LBD1至LBDn是相应电容器和与该电容器关联的激光器之间的接合线的电感。因此，相应的接合线必须尽可能短，以使这些电感LBD1至LBDn最小化，因为它们限制了上升沿的陡度。
图3
图3示出了本文提出的布置的基本原理。
VCSEL激光器阵列裸片VCSELA利用VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln的公共阴极布置在公共阴极电极C上。优选地，公共阴极电极C被制造在电容器阵列CAP的表面上的该电容器阵列CAP的布线金属层中的第三金属层M3中。在此，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的公共阴极通常电气地、导热地连接到公共阴极电极C。公共阴极电极C通常通过一个或多个绝缘体INS与电容器阵列CAP的其他设备部件电隔离。优选地，电容器阵列CAP的n个电容器C1至Cn中的每个电容器分别各自具有两个端子，即，n个端子LCA1至LCAn中的一个左侧端子和n个端子RCA1至RCAn中的一个相应右侧端子。优选地，电容器阵列CAP的n个电容器C1至Cn中的一个电容器的两个端子放置在VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左侧和右侧。例如，对于第1个电容器C1，左侧触点区域LCA1放置在VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左侧，并且右侧触点区域RCA1放置在VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的右侧。作为对图11的预先描述，在此已经提及，在以下图11中示出了两个触点区域LCA1和RCA1接触第1个电容器C1的上侧顶部电极te(参见图11)。图3未示出上侧顶部电极te。在这方面，本文参考以下图11。因此，第1个电容器C1的上侧顶部电极te基本上将两个触点区域LCA1和RCA1相互短接，使得它们基本上可被视为电气节点A1。该节点A1是图2中的节点A1。这对于理解为什么这种结构特别有利是必要的。以此方式，相应电容器C1至Cn的相应上侧顶部电极te的节点A1至An中的每个节点始终可以通过左侧触点区域LCA1至LCAn中的恰好一个左侧触点区域和右侧触点区域RCA1至RCAn中的恰好一个右侧触点区域电连接。这将在对以下图11的说明中变得更加清楚。
通常，电容器阵列CAP的合适的内部设计确保了电容器阵列CAP的左侧触点区域LCA1至LCAn之间的左侧间距PTCL与电容器阵列CAP的左侧触点区域LCA1至LCAn之间的左侧间距PTCL与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左侧触点区域LA1至LAn之间的第一间距PTL一致。这确保了电容器阵列CAP的左侧触点区域LCA1至LCAn中的每个左侧触点区域与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左侧触点区域LA1至LAn中的每个左侧触点区域之间的接合线BdL1至BdLn的长度总是大致相同，并且可以使接合线的长度最小化。
驱动电路IC放置并固定在接地面GNDP上。驱动电路IC优选地但不必利用其背面触点电连接到接地面GNDP。优选地，驱动电路IC具有作为驱动电路IC的放电晶体管TDIS的另一端子的连接区域，通过该连接区域，驱动电路IC的放电晶体管TDIS的漏极触点经由一条或优选多条接合线连接到VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的公共阳极电极C。
优选地，驱动电路IC的放电晶体管TDIS的源极通过作为驱动电路IC的放电晶体管TDIS的第一端子的第二连接区域GNDT电连接到接地面GNDP。
优选地，电容器阵列CAP利用电容器C1至Cn的公共触点电气地、机械地固定连接到接地面GNDP。优选地，电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的公共触点位于电容器阵列CAP的底侧上。
图4
图4示出了图3的构造的示例性截面。
VCSEL激光器阵列裸片VCSELA利用其底侧以导电的方式放置在公共阴极电极C上，并且电气地、优选机械地连接到该公共阴极电极C。VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的底侧触点形成VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的n个激光器L1至Ln的公共阴极C。优选地，在堆叠裸片方法中，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA优选地通过导电粘接或焊接等方式导电地固定到公共阴极电极C并与其电连接。优选地，电容器阵列CAP的上部金属化层形成该公共阴极电极C。在本文提出的示例中，示例性电容器阵列CAP的上部金属化层是示例性第三金属层M3。电容器阵列CAP的公共阴极电极C优选地与n个电容器C1至Cn电隔离。
在该示例中，示例性电容器阵列CAP利用电容器阵列CAP的所有电容器C1至Cn的公共背面触点放置在接地面GNDP上，该接地面GNDP位于印刷电路板PCB的表面上。印制电路板PCB可以是电子元件的任何电路基板，例如FR4板或陶瓷电路基板等。优选地，在示例中，电容器阵列CAP利用电容器阵列CAP的所有电容器C1至Cn的公共背面触点电气地和机械地固定连接到接地面GNDP。
可以想到的是，直接使用散热器HS代替印刷电路板PCB。
图5
图5说明了在图4的基础上通过反并联放电电流Idis实现的EMC最优化和电感最小化。由于结构的对称性，在放电过程中流经放电晶体管TDIS(参见图2)的放电电流Idis被分布为，使得大约一半的放电电流Idis流过n条左侧接合线BdL1至BdLn中的一个左侧接合线，并且大约一半的放电电流Idis流过n条右侧接合线BdR1至BdRn中的一个右侧接合线。由于右侧接合线上的放电电流Idis/2的空间方向与左侧接合线上的放电电流Idis/2的空间方向相反，因此磁场在距光模块LM一定间距处提升。这意味着，这种布置的更低电磁辐射使得光模块LM的电磁兼容性得到了改善，这对陡峭的开启边缘来说是至关重要的。
图6
图6是对应于图5的平面图。类似于图5中参考图4的说明，图6说明了在图3的基础上通过反并联放电电流Idis实现的EMC最优化和电感最小化。通过图6中绘制的接合线BdL1至BdLn和BdR1至BdRn，为了清楚起见也未在图6中示出的驱动电路IC中的放电晶体管TDIS(参见图2)接收来自印刷电路板PCB的设备部件(为了清楚起见也未在图中示出)和/或来自驱动电路IC的其他设备部件的信号，以变为导通。因此，这闭合了放电晶体管TDIS形式的放电开关。在放电期间，印刷电路板PCB的所述设备部件和/或驱动电路IC的设备部件优选地断开充电开关S1至Sn。于是，放电电流Idis通过放电晶体管TDIS形式的放电开关流向接地面GNDP形式的接地点，并且n个电容器C1至Cn中的相应电容器通过n个激光器L1至Ln中的相关激光器放电，其中，该激光器然后突然发射其激光脉冲。
然后，在完全对称的情况下(可惜的是，这在现实中永远无法实现)，左侧放电电流Idis/2从左侧流入到相应的激光器中，而数值上大约相同的右侧放电电流Idis/2从右侧流入到相应的激光器中。由于空间电流方向相反，根据叠加原理，在空间中产生的部分磁场在远场中基本上相互抵消。然而，存储在磁场中的能量也因此更低，从而有效电感更小。因此，由于左侧放电电流Idis/2与右侧放电电流Idis/2的这种耦合，电路速度更快。一个放电电流有效地吸收了另一放电电流，这是值得注意的。
图7
图7基于图4。在此，参考了图4的说明。然而，不同于图4，图7提出了直接使用散热器HS作为接地面GNDP而不使用印刷电路板PCB上的接地面GNDP。其优点是散热更好。
图8
图8基于图3。在此，参考了图3的说明。图8是对应于图7的平面图。不同于图3，图8提出了直接使用散热器HS作为接地面GNDP而不使用印刷电路板PCB上的接地面GNDP，并且将更小的印刷电路板PCB固定在散热器HS上并靠近驱动电路IC。其优点是散热更好。
图9
图9提出了使用背面发光的VCSEL激光器阵列裸片VCSELA作为所述VCSEL激光器阵列裸片VCSELA。图9示出了这种示例性结构的剖视图。此外，本文提出了电容器阵列CAP和VCSEL激光器阵列裸片VCSELA之间的电连接不使用接合线(如图1至图8所示)，而是通过倒装芯片技术和焊球SB或类似手段进行，这进一步降低了电感。为此，在图9的示例中，通过焊球SB，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA在其背面朝上例如倒置的情况下安装在电容器阵列CAP上。优选地，公共阴极电极C的背面触点现在被制造在VCSEL激光器阵列裸片VCSELA上。优选地，公共阴极电极C的该背面触点对于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的n个激光器L1至Ln的光辐射是完全或部分透明的。这可以通过在公共阴极电极C的背面触点的导电材料中开孔来实现。另一种可能性是公共阴极电极C的背面触点完全或部分地包括和/或具有对于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln的光辐射光学透明的材料。这种材料例如可以是氧化铟锡(也被称为ITO)。一些焊球SB可以仅出于散热的目的而提供。焊球SB也可以是非球形的，并且将更大的表面相互连接。
图10
图10是对应图9的平面图。接合线由焊球SB代替。VCSEL激光器阵列裸片VCSELA覆盖焊球SB。这种设计的特点是寄生电感特别低。
图11
图11以示意性简化的平面图示出了所提出的电容器阵列CAP的示例性构造。
在电容器的顶部电极te较高时，n个电容器C1至Cn的n条连接线ICL更密集地封装。在此，“高”是指图11的二维表示中的图示。在这种情况下，测量值PTCY对应于这种“高”。附图标记PTCY表示电容器阵列CAP的n个电容器C1至Cn的行的最小间距PTCY。图11说明了电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的示例性最小间距PTCY为300μm的示例。在图11中，电容器C1至Cn的连接线ICL被从左至右简化地绘制为粗线。这是基于图2中的附图标记。这是为了更清楚。图2的节点A1至An与左侧触点区域LCA1至LCAn相同。图2的节点A1至An与右侧触点区域RCA1至RCAn相同。附图标记的这种改变只是为了清楚的目的。连接线ICL将右侧触点区域RCA1至RCAn电连接到左侧触点区域LCA1至LCAn。由于在电容器较高时电容器C1至Cn的连接线ICL更密集地封装，因此多条连接线ICL总是扫掠过n个电容器C1至Cn中的一个电容器。在图11的示例中，电容器阵列CAP的电容器C1至Cn按照行和列布置。在图11的示例中，在电容器阵列CAP的一行中总是有四个电容器。因此，四条连接线ICL总是扫掠过示例性电容器阵列CAP的电容器C1至Cn中的每个电容器。在此例如被制造在第二金属层M2中的连接线ICL中的每条连接线例如经由通孔互连部DK电连接到恰好一个与其关联的电容器的顶部电极te。在图11中，黑色圆圈表示这些通孔互连部DK。每条连接线ICL在左侧和右侧分别具有触点区域LCA1至LCAn的左侧端子触点和触点区域RCA1至RCAn的右侧端子触点。电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的触点区域LCA1至LCAn和RCA1至RCAn的端子触点通常被制造在第一金属层M1和第二金属层M2中，它们在触点区域的区域中通过通孔互连部相互连接。VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的位于电容器阵列CAP的上方并与电容器阵列CAP的其余部分电隔离的公共阴极电极C被制造在第三金属层M3中。因此，每条连接线ICL的触点区域LCA1至LCAn的左侧端子触点和触点区域RCA1至RCAn的右侧端子触点对应于图2中的其中一个节点A1至An。
电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的触点区域LCA1至LCAn和RCA1至RCAn的最小第四间距PTCC是通过以下计算出的：电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的行的最小间距PTCY除以电容器C1至Cn的布置的列数。图11说明了电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的示例性最小间距PTCY为300μm的示例。图11说明了电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的触点区域LCA1至LCAn和RCA1至RCAn的示例性最小间距PTCC为50μm的示例。
电容器阵列CAP的这种合适的内部结构通常能确保电容器阵列CAP的右侧触点区域RCA1至RCAn之间的右侧间距PTCR与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA(参见图3)的右侧触点区域RA1至RAn之间的第一间距PTR一致。这确保了电容器阵列CAP的右侧触点区域RCA1至RCAn中的每个右侧触点区域与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的右侧触点区域RA1至RAn中的每个右侧触点区域之间的接合线BdR1至BdRn(参见图3)的长度总是大致相同，并且可以使接合线的长度最小化。
一条连接线ICL分别将电容器阵列CAP的右侧触点区域RCA1至RCAn中的一个右侧触点区域与电容器阵列CAP的左侧触点区域LCA1至LCAn中的相应左侧触点区域电连接，使得它们形成图2的节点A1至An中的一个节点。
优选地，电容器阵列CAP的右侧触点区域RCA1至RCAn之间的右侧间距PTCR和电容器阵列CAP的左侧触点区域LCA1至LCAn之间的左侧间距PTCL对应于触点区域之间的公共第四间距PTCC。图1中仅绘制了两个独立的电容器阵列CAPL、CAPR的右侧间距PTCR和左侧间距PTCL。
然而，电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的行的第二间距PTCY保持不变。在图11的示例中，电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的行的第二间距PTCY例如保持为300μm。这确保了电容器阵列CAP的右侧触点区域RCA1至RCAn中的每个右侧触点区域与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的右侧触点区域RA1至RAn中的每个右侧触点区域之间的接合线的长度总是大致相同，并且可以使接合线的长度最小化。这些接合线BdR1至BdRn和BdL1至BdLn将电容器阵列CAP的触点区域RCA1至RCAn和LCA1至LCAn与VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln的触点区域RA1至RAn和LA1至LAn连接起来，使得VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln中的每个激光器通过由电容器的端子和VCSEL激光器的端子组成的两对端子恰好连接到VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln中的一个激光器。
图12
图12示出了图11的电容器阵列CAP的示例性的、简化的、未按比例绘制的剖视图，以说明电容器阵列CAP的不同位置的布线平面。
电容器阵列CAP优选地包括三个金属层。在电容器阵列CAP的第一金属层M1中制造有电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的顶部电极(顶部电极te)。绝缘体INS将第一金属层M1与第二金属层M2电分离。在第二金属层M2中制造有电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的连接线ICL。穿过绝缘体INS的通孔互连部DK(参见图11)将第二金属层M2中的连接线ICL电连接到第一金属层M1中的顶部电极te。电容器阵列CAP还包括基板SUB。该基板SUB优选地包括电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的电介质。电容器阵列CAP的底侧由基板触点SUBC形成。第一金属层M1中的顶部电极te和基板触点SUBC之间的区域分别形成电容器阵列CAP的电容C1至Cn的垂直电容。因此，这种电容分别是第一金属层M1和电容器阵列CAP的所有电容器C1至Cn所共有的位于电容器阵列CAP的底侧上的基板触点SUBC之间的垂直电容。该基板触点SUBC优选地电连接到接地面GNDP(还参见图4、5、7、9)。因此，在背面上，电容器阵列CAP的所有电容C1至Cn短接。相应电容的相应顶部电极te分别被制造在第一金属层M1中。横向连接线ICL被制造在第二金属层M2中。VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的公共阴极电极C可以优选地被制造在第三金属层M3中。VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的公共阴极电极C可能优选地制造在与第二金属层M2和第一金属层M1以及基板SUB隔离的第三金属层M3中。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年2月16日提交的德国专利申请DE 10 2022 103693.6以及于2022年4月21日提交的德国专利申请DE 10 2022 109 681.5的优先权。
附图标记及符号列表
A1至An电容器连接节点。在充电阶段，充电电路SUPL通过n个充电开关S1至Sn中的在充电阶段闭合的相关充电开关将充电电流供应到n个电容器连接节点A1至An中的一个电容器连接节点，以便在该充电阶段对n个电容器C1至Cn中的相关电容器充电。为了放电，当n个充电开关S1至Sn中的相关充电开关断开时，n个激光器L1至Ln中的与n个电容器连接节点A1至An中的一个电容器连接节点关联的激光器通过该电容器连接节点从n个电容器C1至Cn中的相关电容器中获取电能，从而使电容器放电。在图11中，分别由左侧触点区域LCA1至LCAn中的一个左侧触点区域和右侧触点区域RCA1至RCAn中的一个相关右侧触点区域组成的组与连接它们的连接线ICL一起形成了图2的n个电容器连接节点A1至An中的相应电容器连接节点；
BdCT驱动电路IC的放电晶体管TDIS的第二端子CT与阴极电极C之间的接合线。
BdGND接合线，其将驱动电路IC的放电晶体管TDIS的第一端子
GNDT连接到接地面GNDP；
BdL1电容器阵列CAP的第1个左侧电容器LC1的第1个左侧触点区域LCA1与VCSEL激光器裸片VCSLEA的第1个激光器L1的第1个左侧触点区域LA1之间的第1个左侧接合线；BdL2电容器阵列CAP的第2个左侧电容器LC2的第2个左侧触点区域LCA2与VCSEL激光器裸片VCSLEA的第2个激光器L2的第2个左侧触点区域LA2之间的第2个左侧接合线；BdL3电容器阵列CAP的第3个左侧电容器LC3的第3个左侧触点区域LCA3与VCSEL激光器裸片VCSLEA的第3个激光器L3的第3个左侧触点区域LA3之间的第3个左侧接合线；BdLn电容器阵列CAP的第n个左侧电容器LCn的第n个左侧触点区域LCAn与VCSEL激光器裸片VCSLEA的第n个激光器Ln的第n个左侧触点区域LAn之间的第n个左侧接合线；BdR1电容器阵列CAP的第1个右侧电容器RC1的第1个右侧触点区域RCA1与VCSEL激光器裸片VCSLEA的第1个激光器L1的第1个右侧触点区域RA1之间的第1个右侧接合线；BdR2电容器阵列CAP的第2个右侧电容器RC2的第2个右侧触点区域RCA2与VCSEL激光器裸片VCSLEA的第2个激光器L2的第2个右侧触点区域RA2之间的第2个右侧接合线；BdR3电容器阵列CAP的第3个右侧电容器RC3的第3个右侧触点区域RCA3与VCSEL激光器裸片VCSLEA的第3个激光器L3的第3个右侧触点区域RA3之间的第3个右侧接合线；BdRn电容器阵列CAP的第n个右侧电容器RCn的第n个右侧触点区域RCAn与VCSEL激光器裸片VCSLEA的第n个激光器Ln的第n个右侧触点区域RAn之间的第n个右侧接合线；C阴极电极。阴极电极为VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光器L1至Ln的阴极的公共阴极触点的电气端子；
C1第1个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第1个电容为第1个激光器L1提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第1个电容器；
C2第2个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第2个电容为第2个激光器L2提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第2个电容器；
C3第3个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第3个电容为第3个激光器L3提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第3个电容器；
C4第4个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第4个电容为第4个激光器L4提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第4个电容器；
C5第5个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第5个电容为第5个激光器L5提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第5个电容器；
C6第6个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第6个电容为第6个激光器L6提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第6个电容器；
C7第7个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第7个电容为第7个激光器L7提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第7个电容器；
C8第8个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第8个电容为第8个激光器L8提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第8个电容器；
C(n-3)第(n-3)个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第(n-3)个电容为第(n-3)个激光器L(n-3)提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第(n-3)个电容器；
C(n-2)第(n-2)个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第(n-2)个电容为第(n-2)个激光器L(n-2)提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第(n-2)个电容器；
C(n-1)第(n-1)个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第(n-1)个电容为第(n-1)个激光器L(n-1)提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第(n-1)个电容器；
Cn第n个电容，当通过放电开关TDIS放电时，该第n个电容为第n个激光器Ln提供电能。其优选为电容器阵列CAP的第n个电容器；
CAP 电容器阵列。电容器阵列优选包括n个电容器C1至Cn；
CAPL 左侧电容器阵列。左侧电容器阵列优选包括n个电容器LC1至LCn；
CAPR 右侧电容器阵列。右侧电容器阵列优选包括n个电容器RC1至RCn；
CT 驱动电路IC的放电晶体管TDIS的第二端子；
DK 通孔互连部；
Dis 放电晶体管
GND 接地节点；
GNDT 驱动电路IC的放电晶体管TDIS的第一端子；
GNDP 接地面；
HS 散热器；
IC 驱动电路。
它是具有放电晶体管TDIS以及用于控制设备的可能的其他集成电路的电路裸片；
ICL 连接线；
ICO 驱动电路IC的表面；
ICU 驱动电路IC的底侧；
L1 由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第1个条带；
L2由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第2个条带；
L3由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第3个条带；
L4由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第4个条带；
L5由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第5个条带；
L6由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第6个条带；
L7由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第7个条带；
L8由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第8个条带；
L(n-3)由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第(n-3)个条带；
L(n-2)由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第(n-2)个条带；
L(n-1)由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第(n-1)个条带；
Ln由VCSEL激光器裸片VCSELA上的一个或多个激光器组成的第n个条带；
LA1 VCSEL激光器裸片VCSLEA的第1个激光器L1的第1个左侧触点区域；
LA2 VCSEL激光器裸片VCSLEA的第2个激光器L2的第2个左侧触点区域；
LA3 VCSEL激光器裸片VCSLEA的第3个激光器L3的第3个左侧触点区域；
LA4 VCSEL激光器裸片VCSLEA的第4个激光器L4的第4个左侧触点区域；
LA5 VCSEL激光器裸片VCSLEA的第5个激光器L5的第5个左侧触点区域；
LA6 VCSEL激光器裸片VCSLEA的第6个激光器L6的第6个左侧触点区域；
LA7 VCSEL激光器裸片VCSLEA的第7个激光器L7的第7个左侧触点区域；
LA8 VCSEL激光器裸片VCSLEA的第8个激光器L8的第8个左侧触点区域；
LA(n-3)VCSEL激光器裸片VCSLEA的第(n-3)个激光器L(n-3)的第
(n-3)个左侧触点区域；
LA(n-2)VCSEL激光器裸片VCSLEA的第(n-2)个激光器L(n-2)的第
(n-2)个左侧触点区域；
LA(n-1)VCSEL激光器裸片VCSLEA的第(n-1)个激光器L(n-1)的第
(n-1)个左侧触点区域；
LAn VCSEL激光器裸片VCSLEA的第n个激光器Ln的第n个左侧触点区域；
LBD1 第1个接合线BdL1和BdR1的公共第1个接合线电感；
LBD2 第2个接合线BdL2和BdR2的公共第2个接合线电感；
LBD3 第3个接合线BdL3和BdR3的公共第3个接合线电感；
LBDn 第n个接合线BdLn和BdRn的公共第n个接合线电感；
LC1 左侧电容器阵列CAPL的第1个左侧电容器LC1；
LC2 左侧电容器阵列CAPL的第2个左侧电容器LC2；
LC3 左侧电容器阵列CAPL的第3个左侧电容器LC3；
LCn 左侧电容器阵列CAPL的第n个左侧电容器LCn；
LCA1 左侧电容器阵列CAP的第1个左侧电容器LC1或电容器阵列
CAP的第1个电容C1的第1个左侧触点区域LCA1；
LCA2左侧电容器阵列CAP的第2个左侧电容器LC2或电容器阵列
CAP的第2个电容C2的第2个左侧触点区域LCA2；
LCA3左侧电容器阵列CAP的第3个左侧电容器LC3或电容器阵列
CAP的第3个电容C2的第3个左侧触点区域LCA3；
LCA4左侧电容器阵列CAP的第4个左侧电容器LC4或电容器阵列
CAP的第4个电容C4的第4个左侧触点区域LCA4；
LCA5左侧电容器阵列CAP的第5个左侧电容器LC5或电容器阵列
CAP的第5个电容C5的第5个左侧触点区域LCA5；
LCA6左侧电容器阵列CAP的第6个左侧电容器LC6或电容器阵列
CAP的第6个电容C6的第6个左侧触点区域LCA6；
LCA7左侧电容器阵列CAP的第7个左侧电容器LC7或电容器阵列
CAP的第7个电容C7的第7个左侧触点区域LCA7；
LCA8左侧电容器阵列CAP的第8个左侧电容器LC8或电容器阵列
CAP的第8个电容C8的第8个左侧触点区域LCA8；
LCA(n-3)左侧电容器阵列CAP的第(n-3)个左侧电容器LC(n-3)或电容器阵列CAP的第(n-3)个电容C(n-3)的第(n-3)个左侧触点区域LCA(n-3)；
LCA(n-2)左侧电容器阵列CAP的第(n-2)个左侧电容器LC(n-2)或电容器阵列CAP的第(n-2)个电容C(n-2)的第(n-2)个左侧触点区域LCA(n-2)；
LCA(n-1)左侧电容器阵列CAP的第(n-1)个左侧电容器LC(n-1)或电容器阵列CAP的第(n-1)个电容C(n-1)的第(n-1)个左侧触点区域LCA(n-1)；
LCAn左侧电容器阵列CAP的第n个左侧电容器LCn或电容器阵列
CAP的第n个电容Cn的第n个左侧触点区域LCAn；
LM光模块。光模块优选为包括VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光模块；
OS 载体的。载体例如可以是印刷电路板PCB或散热器HS；
PCB 电路基板。电路基板例如可以是印刷电路板(Printed Circuit
Board)，例如FR4电路板或环氧树脂电路板，和/或可以是陶瓷载体等；
PTC电容器阵列CAP的电容器C1至Cn之间的最小间距。图11说明了电容器阵列CAP的电容器C1至Cn之间的示例性最小间距为300μm的示例；
PTCC电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的触点区域LCA1至
LCAn和RCA1至RCAn之间的最小第四间距。图11说明了电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的触点区域LCA1至
LCAn和RCA1至RCAn的示例性最小间距PTCC为50μm的示例；
PTCL左侧电容器阵列CAPL的左侧电容器LC1至LCn之间的最小间距。图1说明了左侧电容器阵列CAPL的左侧电容器LC1至LCn以及相应的左侧触点区域LCA1至LCAn的示例性最小间距为300μm的示例；
PTCR右侧电容器阵列CAPR的右侧电容器RC1至RCn之间的最小间距。图1说明了右侧电容器阵列CAPR的右侧电容器RC1至RCn以及相应的右侧触点区域RCA1至RCAn的示例性最小间距为300μm的示例；
PTCX电容器阵列CAP的各列电容器C1至Cn的最小间距。图11说明了电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的示例性最小间距为300μm的示例；
PTCY电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的行的最小间距。图11说明了电容器阵列CAP的电容器C1至Cn的示例性最小间距为300μm的示例；
PTL VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左侧触点区域LA1至
LAn的第一间距PTL；
PTLa VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光二极管L1至Ln之间的最小第五间距，也被称为激光器裸片间距。图1说明了示例性激光器裸片间距为50μm的示例。优选地，VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的激光二极管L1至Ln彼此之间的最小间距PTLa等于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的左侧触点区域LA1至LAn的第一间距PTL，并且等于VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的右侧触点区域RA1至RAn的第一间距PTR；
PTR VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的右侧触点区域RA1至
RAn的第一间距PTR；
Q 热流；
RA1 VCSEL激光器裸片VCSELA上的第1个激光器条带L1的第1个右侧触点区域；
RA2 VCSEL激光器裸片VCSELA上的第2个激光器条带L2的第2个右侧触点区域；
RA3 VCSEL激光器裸片VCSELA上的第3个激光器条带L3的第3个右侧触点区域；
RAn VCSEL激光器裸片VCSELA上的第n个激光器条带Ln的第
n个右侧触点区域；
RC1 右侧电容器阵列CAPR的第1个右侧电容RC1；
RC2 右侧电容器阵列CAPR的第2个右侧电容RC2；
RC3 右侧电容器阵列CAPR的第3个右侧电容RC3；
RCn 右侧电容器阵列CAPR的第n个右侧电容RCn；
RCA1 右侧电容器阵列CAPR的第1个右侧电容RC1或电容器阵列
CAP的第1个电容C1的第1个右侧触点区域RCA1；
RCA2右侧电容器阵列CAPR的第2个右侧电容RC2或电容器阵列
CAP的第2个电容C2的第2个右侧触点区域RCA2；
RCA3右侧电容器阵列CAPR的第3个右侧电容RC3或电容器阵列
CAP的第3个电容C3的第3个右侧触点区域RCA3；
RCAn右侧电容器阵列CAPR的第n个右侧电容RCn或电容器阵列
CAP的第n个电容Cn的第n个右侧触点区域RCAn；
S1第1个充电开关，其用于利用充电电路SUPL的充电电流
对第1个电容器C1或者第1个左侧电容器LC1和第1个
右侧电容器RC1充电；
S2第2个充电开关，其用于利用充电电路SUPL的充电电流
对第2个电容器C2或者第2个左侧电容器LC2和第2个
右侧电容器RC2充电；
S3第3个充电开关，其用于利用充电电路SUPL的充电电流
对第3个电容器C3或者第3个左侧电容器LC3和第3个
右侧电容器RC3充电；
SC螺钉，其作为用于散热器HS上的印刷电路板PCB的示例性固定件；
Sn第n个充电开关，其用于利用充电电路SUPL的充电电流对第n个电容器Cn或者第n个左侧电容器LCn和第n个右侧电容器RCn充电；
SUB 电容器阵列CAP的基板；
SUBC 基板触点。电容器阵列CAP、CAPL、CAPR的相应基板触点优选地形成相应电容器阵列CAP、CAPL、CAPR的下侧底部电极。相应电容器阵列CAP、CAPL、CAPR的电容器C1至Cn形成在上侧顶部电极te和下基板触点之间的基板SUB的电介质中；
SUPL 充电电路；
te 电容器的顶部电极；
TDIS 放电晶体管；
TR 载体；
TRG 放电晶体管TDIS的控制端子(TRG)，其用于导通和阻断在驱动电路IC的放电晶体管TDIS的第一端子和驱动电路IC的放电晶体管TDIS的第二端子之间的放电晶体管TDIS的线路路径；VCSELA多个VCSEL激光二极管L1至Ln的VCSEL激光器阵列裸片。
VCSEL激光器阵列裸片优选为形成有激光器L1至Ln的半导体晶体；
VCSELAO VCSEL激光器阵列裸片VCSELA的表面。

Claims (10)

1.一种光模块(LM)，
-其中，所述光模块(LM)包括载体，并且
-其中，所述光模块(LM)包括电容器阵列(CAP)，并且
-其中，所述光模块包括VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)，并且
-其中，所述载体具有顶侧，并且
-其中，所述载体在其顶侧上具有导电的、可电接触的接地面(GNDP)，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)具有顶侧和底侧，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)具有n个激光器(L1至Ln)，其中，n是大于0的正整数，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)在其表面上具有左排的n个可电接触的左侧触点区域(LA1至LAn)，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)在其表面上具有右排的n个可电接触的右侧触点区域(RA1至RAn)，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述激光器(L1至Ln)中的每个激光器的阳极电连接到所述左排的n个触点区域(LA1至LAn)中的相应左侧触点区域，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述激光器(L1至Ln)中的每个激光器的阳极电连接到所述右排的n个触点区域(RA1至RAn)中的相应右侧触点区域，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)在其底侧上具有公共阴极触点，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述激光器(L1至Ln)中的每个激光器的阴极电连接到所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的底侧上的所述公共阴极触点，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述激光器(L1至Ln)彼此之间具有第五间距(PTLa)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)具有顶侧和底侧，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)包括基板(SUB)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)在其底侧上具有可电接触的基板触点(SUBC)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)包括n个电容器(C1至Cn)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)在其顶侧上具有位于第三金属层(M3)中的阴极电极(C)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)在其表面上具有左排的可电接触的左侧触点区域(LC1至LCn)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)在其表面上具有右排的可电接触的右侧触点区域(RC1至RCn)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)针对每个所述电容器(C1至Cn)具有恰好一个上侧顶部电极(te)，并且
-其中，每个所述顶部电极(te)与所述电容器阵列(CAP)的基本上由该顶部电极(te)的范围确定的区域中的所述基板(SUB)的材料一起并且与所述基板触点(SUBC)一起形成所述电容器阵列(CAP)的所述电容器(C1至Cn)中的与该顶部电极关联的相应电容器，并且
-其中，所述上侧顶部电极(te)被制造在所述基板(SUB)上的第一金属层(M1)中，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)的n个所述顶部电极以及因此n个所述电容器(C1至Cn)在所述电容器阵列(CAP)的所述基板(SUB)中以j行k列布置，其中，j*k＝m，并且其中，j和k为正整数，并且
-其中，所述电容器(C1至Cn)的行在所述电容器阵列(CAP)的一行中具有第二间距(PTCY)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)在第二金属层(M2)中具有m条连接线(ICL)，其中，m为正整数，并且
-其中，所述连接线(ICL)以平行于所述电容器(C1至Cn)的行的方式对齐，并且
-其中，所述连接线(ICL)之间的第四间距(PTCC)等于所述电容器(C1至Cn)的行的所述第二间距(PTCY)除以所述电容器(C1至Cn)的列数，并且
-其中，所述第五间距(PTLa)相对于所述第四间距(PTCC)的偏差不超过25％、不超过10％、不超过5％、不超过2％、且/或不超过1％，并且
-其中，所述第三金属层(M3)位于所述基板(SUB)的表面上的所述第二金属层(M2)和所述第一金属层(M1)的上方，并且
-其中，所述第二金属层(M2)位于所述基板(SUB)的表面上的所述第一金属层(M1)的上方并且位于所述第三金属层(M3)的下方，并且
-其中，所述第三金属层(M3)通过绝缘体(INS)与所述第二金属层(M2)、所述第一金属层(M1)和所述基板(SUB)电隔离，并且
-其中，所述第二金属层(M2)通过绝缘体(INS)与所述第一金属层(M1)和所述基板(SUB)电隔离，并且
-其中，所述m条连接线(ICL)中的每条连接线(ICL)经由相应的通孔互连部(DK)将所述电容器(C1至Cn)中的与该连接线(ICL)关联的电容器的至少一个相应顶部电极(te)电连接到所述电容器阵列(CAP)的所述左排的可电接触的左侧触点区域(LC1至LCn)中的相应左侧触点区域，并且电连接到所述电容器阵列(CAP)的所述右排的可电接触的右侧触点区域(RC1至RCn)中的相应右侧触点区域，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述左排的n个左侧触点区域(LA1至LAn)中的每个左侧触点区域电气地、单独地连接到所述电容器阵列(CAP)的所述左排的可电接触的左侧触点区域(LC1至LCn)中的相应左侧触点区域，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述右排的n个右侧触点区域(RA1至RAn)中的每个右侧触点区域电气地、单独地连接到所述电容器阵列(CAP)的所述右排的可电接触的右侧触点区域(RC1至RCn)中的相应右侧触点区域，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述公共阴极触点放置在所述电容器阵列(CAP)的所述阴极电极(C)上，并且电气地、机械地固定连接到所述电容器阵列(CAP)的所述阴极电极(C)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)的所述基板触点(SUBC)放置在所述接地面(GNDP)上，并且电气地、机械地固定连接到所述接地面(GNDP)。
2.根据权利要求1所述的光模块，
-其中，所述光模块(LM)包括驱动电路(IC)，并且
-其中，所述驱动电路(IC)具有顶侧和底侧，并且
-其中，所述驱动电路(IC)包括放电晶体管(TDIS)，并且
-其中，所述放电晶体管(TDIS)具有所述放电晶体管(TDIS)的第一端子(GNDT)，并且
-其中，所述放电晶体管(TDIS)具有所述放电晶体管(TDIS)的第二端子(CT)，并且
-其中，所述放电晶体管(TDIS)具有控制端子，并且
-其中，根据所述控制端子的电气状态，所述放电晶体管(TDIS)能够将其第一端子(GNDT)与其第二端子(CT)电隔离，或者能够将其第一端子(GNDT)电连接到其第二端子(CT)，并且
-其中，所述放电晶体管(TDIS)的所述第一端子(GNDT)电连接到所述接地面(GNDP)，并且
-其中，所述放电晶体管(TDIS)的所述第二端子(CT)电连接到所述阴极电极(C)，并且
-其中，所述驱动电路(IC)利用其底侧固定在所述载体的表面上。
3.根据权利要求2所述的光模块，
-其中，当所述放电晶体管(TDIS)关断时，所述驱动电路能够通过充电电路(SUPL)利用充电电流为所述电容器阵列(CAP)的所述电容器(C1至Cn)充电。
4.根据权利要求3所述的光模块，
-其中，所述驱动电路(IC)的设备部件和/或附接在所述载体上或作为所述载体的一部分的另一电路能够控制所述放电晶体管(TDIS)的所述控制端子，使得所述放电晶体管(TDIS)经由所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的与所述电容器阵列(CAP)的所述电容器(C1至Cn)关联的相应激光器(L1至Ln)使所述电容器阵列(CAP)的所述电容器(C1至Cn)以相应的激光器特定放电电流(Idis)放电，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的流过所述放电电流(Idis)的所述激光器(L1至Ln)然后以垂直于所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的表面的方式发射光。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光模块，
-其中，所述载体包括印刷电路板(PCB)或散热器(HS)。
6.一种光模块(LM)，
-其中，所述光模块(LM)包括载体，并且
-其中，所述光模块(LM)包括电容器阵列(CAP)，并且
-其中，所述光模块包括VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)，并且
-其中，所述载体具有顶侧，并且
-其中，所述载体在其顶侧上具有导电的、可电接触的接地面(GNDP)，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)具有顶侧和底侧，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)具有n个激光器(L1至Ln)，其中，n是大于0的正整数，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)在其表面上具有左排的n个可电接触的左侧触点区域(LA1至LAn)，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)在其表面上具有右排的n个可电接触的右侧触点区域(RA1至RAn)，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述激光器(L1至Ln)中的每个激光器的阳极电连接到所述左排的n个触点区域(LA1至LAn)中的相应左侧触点区域，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述激光器(L1至Ln)中的每个激光器的阳极电连接到所述右排的n个触点区域(RA1至RAn)中的相应右侧触点区域，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)在其底侧上具有公共阴极触点，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述激光器(L1至Ln)中的每个激光器的阴极电连接到所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的底侧上的所述公共阴极触点，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述激光器(L1至Ln)彼此之间具有第五间距(PTLa)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)具有顶侧和底侧，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)包括基板(SUB)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)在其底侧上具有可电接触的基板触点(SUBC)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)包括n个电容器(C1至Cn)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)在其表面上具有左排的可电接触的左侧触点区域(LC1至LCn)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)在其表面上具有右排的可电接触的右侧触点区域(RC1至RCn)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)针对每个所述电容器(C1至Cn)具有恰好一个上侧顶部电极(te)，并且
-其中，每个所述顶部电极(te)与所述电容器阵列(CAP)的基本上由该顶部电极(te)的范围确定的区域中的所述基板(SUB)的材料一起并且与所述基板触点(SUBC)一起形成所述电容器阵列(CAP)的所述电容器(C1至Cn)中的与所述顶部电极关联的相应电容器，并且
-其中，所述上侧顶部电极(te)被制造在所述基板(SUB)上的第一金属层(M1)中，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)的n个所述顶部电极以及因此n个所述电容器(C1至Cn)在所述电容器阵列(CAP)的所述基板(SUB)中以j行k列布置，其中，j*k＝m，并且其中，j和k为正整数，并且
-其中，所述电容器(C1至Cn)的行在一行中具有第二间距(PTCY)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)在第二金属层(M2)中具有m条连接线(ICL)，其中，m为正整数，并且
-其中，所述连接线(ICL)以平行于所述电容器(C1至Cn)的行的方式对齐，并且
-其中，所述连接线(ICL)之间的第四间距(PTCC)等于所述第二间距(PTCY)除以所述电容器(C1至Cn)的列数，并且
-其中，所述第五间距(PTLa)相对于所述第四间距(PTCC)的偏差不超过25％、不超过10％、不超过5％、不超过2％、且/或不超过1％，并且
-其中，所述第二金属层(M2)位于所述基板(SUB)的表面上的所述第一金属层(M1)的上方，并且
-其中，所述第二金属层(M2)通过绝缘体(INS)与所述第一金属层(M1)和所述基板(SUB)电隔离，并且
-其中，所述m条连接线(ICL)中的每条连接线(ICL)经由相应的通孔互连部(DK)将所述电容器(C1至Cn)中的与该连接线(ICL)关联的电容器的至少一个相应顶部电极(te)分别电连接到所述电容器阵列(CAP)的所述左排的可电接触的左侧触点区域(LC1至LCn)中的相应左侧触点区域，并且电连接到所述电容器阵列(CAP)的所述右排的可电接触的右侧触点区域(RC1至RCn)中的相应右侧触点区域，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述左排的n个左侧触点区域(LA1至LAn)中的每个左侧触点区域经由焊球(SB)电气地、机械地固定连接到所述电容器阵列(CAP)的所述左排的可电接触的左侧触点区域(LC1至LCn)中的相应左侧触点区域，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述右排的n个右侧触点区域(RA1至RAn)中的每个右侧触点区域经由焊球(SB)电气地、机械地固定连接到所述电容器阵列(CAP)的所述右排的可电接触的右侧触点区域(RC1至RCn)中的相应右侧触点区域，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的所述公共阴极触点形成阴极电极(C)，并且
-其中，所述电容器阵列(CAP)的所述基板触点(SUBC)放置在所述接地面(GNDP)上，并且电气地、机械地固定连接到所述接地面(GNDP)。
7.根据权利要求6所述的光模块，
-其中，所述光模块(LM)包括驱动电路(IC)，并且
-其中，所述驱动电路(IC)具有顶侧和底侧，并且
-其中，所述驱动电路(IC)包括放电晶体管(TDIS)，并且
-其中，所述放电晶体管(TDIS)具有所述放电晶体管(TDIS)的第一端子(GNDT)，并且
-其中，所述放电晶体管(TDIS)具有所述放电晶体管(TDIS)的第二端子(CT)，并且
-其中，所述放电晶体管(TDIS)具有控制端子，并且
-其中，根据所述控制端子的电气状态，所述放电晶体管(TDIS)能够将其第一端子(GNDT)与其第二端子(CT)电隔离，或者能够将其第一端子(GNDT)电连接到其第二端子(CT)，并且
-其中，所述放电晶体管(TDIS)的所述第一端子(GNDT)电连接到所述接地面(GNDP)，并且
-其中，所述放电晶体管(TDIS)的所述第二端子(CT)电连接到所述阴极电极(C)，并且
-其中，所述驱动电路(IC)利用其底侧固定在所述载体的表面上。
8.根据权利要求7所述的光模块，
-其中，当所述放电晶体管(TDIS)关断时，所述驱动电路能够通过充电电路(SUPL)利用充电电流为所述电容器阵列(CAP)的所述电容器(C1至Cn)充电。
9.根据权利要求8所述的光模块，
-其中，所述驱动电路(IC)的设备部件和/或附接在所述载体上或作为所述载体的一部分的另一电路能够控制所述放电晶体管(TDIS)的所述控制端子，使得所述放电晶体管(TDIS)经由所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的与所述电容器阵列(CAP)的所述电容器(C1至Cn)关联的相应激光器(L1至Ln)使所述电容器阵列(CAP)的所述电容器(C1至Cn)以相应的激光器特定放电电流(Idis)放电，并且
-其中，所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的流过所述放电电流(Idis)的所述激光器(L1至Ln)然后以垂直于所述VCSEL激光器阵列裸片(VCSELA)的表面的方式发射光。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的光模块，
-其中，所述载体包括印刷电路板(PCB)或散热器(HS)。
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