CN211265963U - 激光二极管封装模块及距离探测装置、电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光二极管封装模块及距离探测装置、电子设备。所述封装模块包括：基板，具有彼此相对的第一表面和第二表面；罩体，设置在所述基板的第一表面上，所述基板和所述罩体之间形成容纳空间；激光二极管芯片，设置于所述容纳空间内且直接设置于所述基板的第一表面上；光学元件，设置于所述基板的第一表面上并且位于所述激光二极管芯片的一侧；其中，所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离配置为所述激光二极管芯片的出射光经所述光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去。本实用新型所述激光二极管封装模块不仅可以实现提升PLD芯片出光效率的效果；同时实现多个PLD芯片的阵列封装使用。

Description

激光二极管封装模块及距离探测装置、电子设备

技术领域

本实用新型总地涉及集成电路领域，更具体地涉及一种激光二极管封装模块及距离探测装置、电子设备。

背景技术

半导体激光器是成熟较早、进展较快的一类激光器，由于它的波长范围宽，制作简单、成本低、易于大量生产，并且由于体积小、重量轻、寿命长，因此，品种发展快，应用范围广。

半导体激光器目前应用最为广泛是侧边发光激光器(Edge Emitting Lasers,EELs)。侧边发光激光器的激光二极管芯片(Laser diode die)一般为狭长型，发光面为芯片的最小面，芯片的两个最大面为金属化面，是对外的电气连接点。

而封装上，为保证竖直方向出光，一般采用金属TO封装，TO 封装技术是指晶体管外形(Transistor Outline)或者通孔(Through-hole) 封装技术，也就是全封闭式封装技术。

目前激光二极管芯片封装存在以下问题：

1、封装体积较大、寄生电感大无法产生窄脉冲，无法达到预期的出光效率。

2、工艺比较复杂，而且不容易实现多个PLD芯片封装级阵列。

因此，为了解决上述技术问题需要对目前激光器的封装进行改进。

实用新型内容

为了解决上述问题中的至少一个而提出了本实用新型。本实用新型提供一种激光二极管封装模块，其可以改进目前TO封装存在的寄生电感较大的问题，能够克服上面描述的问题。

具体地，本实用新型一方面提供了一种激光二极管封装模块，所述封装模块包括：

基板，具有彼此相对的第一表面和第二表面；

罩体，设置在所述基板的第一表面上，所述基板和所述罩体之间形成容纳空间；

激光二极管芯片，设置于所述容纳空间内且直接设置于所述基板的第一表面上；

光学元件，设置于所述基板的第一表面上；

其中，所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离配置为所述激光二极管芯片的出射光经所述光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去。

本实用新型的另一方面提供了一种距离探测装置，包括：

前文所述的激光二极管封装模块，用于以与所述激光二极管封装模块的基板的第一表面呈一定夹角的方向出射激光脉冲；

准直透镜，设置于所述罩体的外侧，用于准直从所述罩体发射出去的出射光；

第一光路改变元件，设置于所述罩体的外侧，用于改变所述从所述罩体发射出去的出射光的光路，使得来自所述激光二极管封装模块的激光脉冲以大体沿着所述准直透镜的中心轴的方向入射至所述准直透镜。

本实用新型再一方面还提供了一种电子设备，包括前述的激光二极管封装模块，所述电子设备包括无人机、汽车或机器人。

在本实用新型所述的激光二极管封装模块中，所述激光二极管芯片直接设置于所述基板的第一表面上，不再额外设置垫片或热沉等结构，利用边缘发光的激光二极管芯片自身的厚度，配合光学元件，通过优化设计光学元件以及与激光二极管芯片之间的距离，使激光二极管芯片的出射光均能通过光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去。本实用新型所述激光二极管封装模块不仅可以实现提升PLD芯片出光效率的效果，还可以实现多个PLD芯片的阵列封装使用。本实用新型的封装方案可以通过基板封装的作业方式，来进行封装，封装效率高，且封装后的芯片，适用于表面封装技术(Surface Mounted Technology，SMT)。

此外，基于根据本实用新型实施例的封装模块结构实现的距离探测装置能够提高发射功率，对快速的脉冲驱动信号的快速的响应，提高了可靠性和准确度，降低了生产成本和复杂度，提高了生产效率。

附图说明

图1示出了目前激光二极管封装模块中激光二极管的结构示意图；

图2示出了本实用新型一实施例激光二极管封装模块中激光二极管的结构示意图；

图3示出了图2激光二极管沿B-B方向的剖视图；

图4A示出了本实用新型一实施例中激光二极管封装模块中激光二极管的快轴发散角的结构示意图；

图4B示出了本实用新型一实施例中激光二极管封装模块中激光二极管的慢轴发散角的结构示意图；

图5A示出了本实用新型一个实施例中的激光二极管封装模块结构的剖视图；

图5B示出了图5A中激光二极管封装模块结构去除罩体后的俯视图；

图5C示出了本实用新型另一个实施例中的激光二极管封装模块结构去除罩体后的俯视图；

图5D示出了本实用新型又一个实施例中的激光二极管封装模块结构的剖视图；

图5E示出了图5D中激光二极管封装模块结构去除罩体后的俯视图；

图6A示出了本实用新型一个实施例中的激光二极管封装模块结构中激光二极管芯片与载片台位置关系的结构示意图；

图6B示出了本实用新型另一个实施例中的激光二极管封装模块结构中激光二极管芯片与载片台位置关系的结构示意图；

图6C示出了本实用新型又一个实施例中的激光二极管封装模块结构中激光二极管芯片与载片台位置关系的结构示意图；

图7示出了本实用新型的距离探测装置的一个实施例的示意图。

图8示出本实用新型的距离探测装置的另一个实施例的示意图；

图9示出了本实用新型的距离探测装置的再一个实施例的示意图。

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的本实用新型实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/ 该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

目前激光二极管芯片封装存在前文所述的封装体积较大、寄生电感大无法产生窄脉冲，无法达到预期的出光效率；工艺比较复杂等问题。

目前解决该问题的方法，如图1所示，在基板100上设置垫块(spacer)102，例如陶瓷垫块，再在所述垫块102上形成激光二极管芯片101，以实现竖直方向出光，但是通过PLD芯片下面设置热沉或者垫块，在工艺上要求PLD芯片出光口与垫块精准齐边，才能改善光口发散角问题，此类工艺比较复杂，而且不容易实现多个PLD芯片封装级阵列。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种激光二极管封装模块。所述封装模块包括：

基板，具有彼此相对的第一表面和第二表面；

罩体，设置在所述基板的第一表面上，所述基板和所述罩体之间形成容纳空间；

激光二极管芯片，设置于所述容纳空间内且直接设置于所述基板的第一表面上；

光学元件，设置于所述基板的第一表面上；

其中，所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离配置为所述激光二极管芯片的出射光经所述光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去。

在本实用新型所述的激光二极管封装模块中，所述激光二极管芯片直接设置于所述基板的第一表面上，不再额外设置垫片或热沉等结构，利用边缘发光的激光二极管芯片自身的厚度，配合光学元件，通过优化设计光学元件以及与激光二极管芯片之间的距离，使激光二极管芯片的出射光均能通过光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去。本实用新型所述激光二极管封装模块不仅可以实现提升PLD芯片出光效率的效果，还可以实现多个PLD芯片的阵列封装使用。本实用新型的封装方案可以通过基板封装的作业方式，来进行封装，封装效率高，且封装后的芯片，适用于表面封装技术(Surface Mounted Technology，SMT)。

实施例一

下面参照附图，对本实用新型的激光二极管封装模块的一个具体实施例进行详细的说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

如图5A示出了本实用新型一个实施例中的激光二极管封装模块结构的剖视图；图5B示出了图5A中激光二极管封装模块结构去除罩体后的正视图在一个实施例中，本实用新型的激光二极管封装模块结构包括具有第一表面30和第二表面32的基板300。

其中，所述基板300可以包括PCB基板(Printed Circuit Board，印制电路板)、陶瓷基板、预注塑(Pre-mold)基板等等各种类型的基板，陶瓷基板可以是氮化铝或氧化铝基板。

其中，所述PCB由不同的元器件和多种复杂的工艺技术处理等制作而成，其中PCB线路板的结构有单层、双层、多层结构，不同的层次结构其制作方式是不同的。

可选地，印刷电路板主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电气边界等组成。

进一步，印刷电路板常见的板层结构包括单层板(Single Layer PCB)、双层板(Double Layer PCB)和多层板(Multi Layer PCB)三种，其具体结构如下所述：

(1)单层板：即只有一面敷铜而另一面没有敷铜的电路板。通常元器件放置在没有敷铜的一面，敷铜的一面主要用于布线和焊接。

(2)双层板：即两个面都敷铜的电路板，通常称一面为顶层(Top Layer)，另一面为底层(Bottom Layer)。一般将顶层作为放置元器件面，底层作为元器件焊接面。

(3)多层板：即包含多个工作层面的电路板，除了顶层和底层外还包含若干个中间层，通常中间层可作为导线层、信号层、电源层、接地层等。层与层之间相互绝缘，层与层的连接通常通过过孔来实现。

其中，印刷电路板包括许多类型的工作层面，如信号层、防护层、丝印层、内部层等，在此不再赘述。

此外，在本申请中所述基板还可以选用陶瓷基板，陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像 PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。

进一步，所述基板可以为预注塑(Pre-mold)基板，其中，所述预注塑基板中具有注塑导线和引脚，所述注塑导线嵌于所述基板的主体结构之内，所述引脚位于所述基板的主体结构的表面，例如内表面和/或外表面等，以实现所述基板分别与激光二极管芯片、驱动芯片，以及电路板的电连接。

其中，所述预注塑(Pre-mold)基板的制备方法可先后经过常规的注塑流程、刨刀挖制及模具压印成型形成，此处不赘述。

其中，所述预注塑(Pre-mold)基板的注塑材料可以选用常规的材料，例如可以为导热塑胶材料等，并不局限于某一种，其中，所述预注塑(Pre-mold)基板的形状由注塑框架来限定，并不局限于某一种。

进一步地，激光二极管封装模块结构还包括激光二极管芯片303，设置于所述容纳空间内。可选地，所述激光二极管芯片303直接贴装于所述基板300的第一表面30。

具体地，在本实用新型中所述激光二极管芯片303和所述基板 300之间不再设置如图1所示的垫片或热沉，而是将所述激光二极管芯片303直接设置于所述基板300上，通过所述设置可以进一步简化工艺，进而可以实现多个激光二极管芯片的阵列封装。

需要说明的是，在本实用新型中所述直接贴装是指激光二极管芯片303不再设置垫片或热沉，但是所述激光二极管芯片303和所述基板300之间仍可以设置导电粘接层和/或载片台，由于所述导电粘接层和载片台的厚度通常很薄，所以在本实用新型中也称为直接贴装。

作为示例，所述激光二极管芯片303为侧边激光器，也即激光二极管芯片侧面出光，其中，所述激光二极管芯片的结构如图2和图3 所示，图2示出本实用新型提供的激光二极管封装模块中激光二极管的结构示意图；图3示出图2激光二极管沿B-B方向的剖视图；其中，所述激光二极管芯片包括：彼此相对设置的第一电极20和第二电极21，所述第一电极20所在的表面贴装在所述基板的第一表面上。

可选地，所述第一电极20和所述第二电极21均为金属化电极，所述第一电极20设置在激光二极管芯片的底面，所述第一电极20为 n电极，所述第二电极21设置在所述激光二极管芯片的顶面，所述第二电极21为p电极。

在一个示例中，如图5A所示，所述激光二极管芯片303的第一电极通过导电粘接层贴装在所述基板的第一表面上，例如贴装在所述基板300的第一表面30上的相对应的基板金属层3041上。

其中，所述激光二极管芯片303为裸芯片(bare die)，即自晶圆 (Wafer)上所切下一小片有线路的"晶粒"，通过装片(die bond)的方式贴装在基板300上。装片(die bond)是指通过胶体，一般是导电胶或绝缘胶把芯片粘结在基板的指定区域，形成热通路或电通路，为后序的打线连接提供条件的工序。在本实施例中，在所述基板的第一表面上覆盖有图案化的基板金属层，例如，如图5A和图5B所示，在所述基板300的第一表面30上设置有用于实现与激光二极管芯片 303电连接的基板金属层3041，该基板金属层3041可以由对陶瓷基板上的铜箔进行刻蚀而形成的图案，其中，该基板金属层还可以在基板上的各种器件装片的过程中用作对位标记。

示例性地，如图5C所示，基板的第一表面贴装多个激光二极管芯片，则每个激光二极管芯片对应一基板金属层3041，并且该些基板金属层3041之间彼此隔离，基板金属层3041还用于将激光二极管芯片303位于底面的电极引出，以便于和其他的器件进行电连接。进一步地，每个激光二极管芯片303的第一电极(也即贴装于基板上的电极，也可称为激光二极管芯片的底面的电极)与一导电粘接层(未示出)相对应贴装在所述基板的第一表面上，例如贴装在所述基板 300的第一表面30上相应的基板金属层3041上，并且，相邻导电粘接层之间彼此隔离，以防止激光二极管芯片的底面的电极电连接。

在一个示例中，所述导电粘接层的面积大于所述激光二极管芯片的底面面积；和/或通过导线将所述导电粘接层与所述基板上的焊盘电连接，以将所述第一电极引出。

在本实施例中，通过导电粘接层(未示出)将激光二极管芯片 303贴装在基板上，形成电通路，其中，所述导电粘接层(未示出) 的材料包括导电的银浆、焊料或导电的芯片连接薄膜(die attach film， DAF)，其中，所述导电的银浆可以是普通的银浆或者也可以是纳米银浆，焊料包括但不限于AuSn20，可选地，为了保证贴装位置精度及高散热性，采用AuSn20共晶进行装片。由于采用例如AuSn20的焊料作为导电粘接层，其相比其他含有挥发性的助焊剂的焊料(例如锡膏焊料)基本上无挥发或低挥发，因此，不会产生由于焊料中具有挥发性物质而污染激光二极管芯片和反射面，影响激光二极管芯片的出光效率的问题。

示例性地，所述第二电极通过导线305电连接至所述基板，例如，所述第二电极(例如p极)通过导线305电连接至设置在所述基板上的焊盘306，可选地，所述导线305可以使用金属导线，例如金线，其中，所述金线的直径大约为1mil(25.4微米)左右或者其他适合的直径尺寸，可以根据实际的需要合理设置导线305的数量，可以并排使用多根所述导线以实现第二电极和焊盘的电连接，线弧尽可能拉低。

在一个示例中，所述激光二极管芯片的形状为柱形结构，例如可以呈长方体结构，还可以是多面体，柱形等其他合适的形状，在此不再一一列举，其中所述激光二极管芯片的出射面均可以设置于所述激光二极管芯片柱形结构一端的侧面上，该侧面可以为激光二极管芯片的最小的面，进一步地，激光二极管芯片的底面贴装在容纳空间内，其中，所述激光二极管芯片的底面的面积较大，例如大于出射面的面积。可选的，激光二极管芯片的底面贴装在基板的第一表面上，激光二极管芯片的侧面出光，因为光学元件的设置，使得激光二极管芯片的底面可以贴装在容纳空间内的同时使得出射光束可以沿着大致垂直于第一表面的方向出射，激光二极管芯片的底面的面积较大，便于芯片的贴装的同时，也便于封装模块在整机设备中的位置设置。

在一具体实施方式中，所述激光二极管芯片呈长方体结构，所述激光二极管芯片的出光口22(或出光面)设置于所述长方体结构一端的侧面，如图4A和4B所示，所述激光二极管芯片的出射面设置于长方体结构右端的侧面，在本申请中为了在激光二极管芯片下方不再设置垫片，简化工艺，需要对所述出光口的设置位置做进一步的改进，以充分的利用所述激光二极管芯片的厚度。

具体地，所述出光口22设置于所述激光二极管芯片的顶部位置。可选地，所述出光口22设置于所述第二电极21的下方，并且紧靠所述第二电极21，与第二电极之间没有缝隙，以尽量提高所述出光口的位置，进而使激光二极管芯片的出射光均能通过光学元件改变光路之后发射出去，提升PLD芯片出光效率的效果。

进一步，所述出光口包括沿第一方向发散的快轴和沿第二方向发散的慢轴，激光二极管芯片出射光束为椭圆形光斑，沿着与基板的第一表面垂直的方向(在此称为y方向)光束发散角大，称为快轴，沿着x方向(其中x方向与y方向垂直)的光束发散角小，称为慢轴；所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离配置为快轴方向和慢轴方向的出射光通过所述光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

其中，如图4A和4B所示，所述第一方向为沿所述激光二极管芯片厚度延伸的方向，其中，厚度是指所述激光二极管芯片的顶部和底部之间的距离，例如第一电极20的下表面和第二电极21的上表面之间的距离。

具体地，在本实用新型的一实施例中，所述激光二极管芯片厚度为100μm-200μm，即出光口平面距离激光二极管芯片底面(Bottom Side)平面高度距离设计为100～200μm，即所述出光口设置于顶部表面，以充分利用所述激光二极管芯片的厚度。

其中，所述第二方向为沿所述激光二极管芯片宽度延伸的方向，如图4B所示，例如在所述激光二极管芯片中在垂直于纸面的顶部水平面中，前后的方向即为所述激光二极管芯片水平宽度延伸的方向。

在没有特殊说明的情况下，其中所述厚度方向以及宽度方向均参照该解释。

其中，所述激光二极管芯片的出射光在所述慢轴方向上的发散角为5°-15°，和/或，在所述快轴方向上的发散角为25°-35°。在本实用新型的一具体实施方式中，如图4A和4B所示，所述激光二极管芯片的出射光在所述慢轴方向上的发散角为10°，和/或，在所述快轴方向上的发散角为30°。

正是由于发散角的存在，在封装时，需要兼顾发光口发散角，以保证在光束发散后仍能通过所述光学元件出射，为了实现所述目的，需要对所述激光二极管芯片与所述光学元件之间的距离做进一步的限定，并非任意距离均可实现上述目的，特别是在激光二极管芯片下方不设置垫片，直接贴装于所述基板上。

所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离配置为所述激光二极管芯片的出射光经所述光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去。在本实用新型中，所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离为50μm-100μm，以保证在快轴方向即使在快轴最大角度下，所有PLD边缘侧发出的光均能通过光学元件反射出去，同时在慢轴方向上，保证即使在慢轴最大角度下，所有PLD边缘侧发出的光均能通过光学元件发射出去。例如所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离为50μm，55μm，60μm，65μm，70μm，75μm，80μm， 85μm，90μm，95μm，100μm等。

在本实用新型的一实施方式中，所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离为50-70μm，例如所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离为50μm，55μm,60μm,65μm或70μm等，可以根据实际需要进行选择。

其中，所述光学元件包括反射镜，所述反射镜包括至少一个反射面，所述反射面设置于所述容纳空间内，用于使所述激光二极管芯片的出射光经所述反射面反射后通过所述透光区域发射出去，可选地，所述激光二极管芯片的出射光经所述反射面反射后以大体与所述基板的所述第一表面垂直的方向通过所述透光区域发射出去。

其中，所述反射镜的材质可以是任何可以进行光反射的材料，例如可以为玻璃或者半导体。

在一个示例中，所述封装模块还包括具有各向异性结构的半导体，其中，所述具有各向异性结构的半导体可以包括但不限于硅，还可以是其他如锗、及III～V族(如GaAs)化合物半导体等半导体材料。可选地，所述半导体包括半导体晶圆，例如单晶硅晶圆。

在一个示例中，所述反射面具体为所述半导体利用各向异性进行刻蚀而制备获得的倾斜面，由于半导体自身对光束具有反射的作用，因此可以直接使用半导体的倾斜面作为反射面。作为示例，所述半导体为硅晶圆，半导体的材料-硅因其金刚石立方晶格结构，具有各向异性的特性，在刻蚀方面，具有各向异性的特性。硅晶圆的[100]晶向与[111]晶向成54.74°的角度。在[100]向下刻蚀时，因为[111]晶向与[100]晶向刻蚀速度相差巨大，[111]晶向基本不会被刻蚀，[100]晶向快速被腐蚀，从而形成54.74°的梯形，也即所述半导体利用各向异性进行刻蚀而制备获得的倾斜面与所述半导体的底面之间的夹角大体为54.74°。因角度是材料晶格结构决定，是不会随生产的过程的参数波动而改变的，所以以硅晶圆制备的倾斜面的角度基本上是 54.74°。其中，所述刻蚀可以采用使用任意适合的刻蚀剂，例如采用无机碱溶液或者有机碱性溶液作为刻蚀剂，无机碱溶液包括但不限于 KOH，有机碱性溶液包括但不限于四甲基氢氧化铵(TMAH)。

进一步地，所述半导体利用各向异性进行刻蚀而制备获得至少一个倾斜面。在一个示例中，至少两个倾斜设置的反射面设置在所述半导体利用各向异性进行刻蚀而制备获得的不同倾斜面上。以硅晶圆为例，所述硅晶圆利用各向异性进行刻蚀而制备获得倾斜面，可以通过适合的刻蚀方法制备获得至少一个倾斜面，或者为具有两个相背的倾斜面的硅晶圆301。其中，所述半导体(例如硅晶圆301)的剖面形状可以为直角梯形或者等腰梯形。

其中，本文中提到的反射面设置在所述半导体利用各向异性进行刻蚀而制备获得的不同倾斜面上，可以是指直接使用半导体(例如硅晶圆)的倾斜面作为所述反射面，或者所述反射面包括在所述半导体利用各向异性进行刻蚀而制备获得的倾斜面上镀的反射膜。对于波长在300～1200nm的光束，单晶硅吸收的量子效率都超过50％。在一个实施例中，激光二极管芯片出射的光束的波长是905nm左右。在这个范围内，单晶硅的反射率大体在70％左右。可选地，在半导体采用单晶硅的情况中，为了提高反射率，在单晶硅的倾斜面镀一层反射膜，例如，如图5B所示，在硅晶圆301利用各向异性进行刻蚀而制备获得的倾斜面上镀一层反射膜302，以提高反射面对光的反射率，从而提高激光器的输出功率。其中，所述反射膜302的材料可以包括任意适合的对光具有反射的金属材料，例如所述反射膜302包括金、银和铝中的至少一种，其中，金或银对波长为905nm的光束的反射率在95％以上。可以使用例如真空蒸镀的沉积方法在半导体的倾斜面上形成反射膜302。

在装片(die bond)过程中，由于下压，而半导体的底部尖角处比较薄，可能有崩角的风险，会造成斜面靠近底部附近断裂，并产生碎屑。为了避免上述崩角的问题，在所述半导体的底面的尖角处设置有切口或凹槽。由于预先设置的切口或凹槽相比由于下压而形成的崩角其尺寸和形成位置更加可控，从而可以保证在不产生崩角的情况下，反射面能够接收从所述激光二极管芯片发射的全部出射光的光斑。

在一个示例中，在半导体(例如硅晶圆301)的底面的尖角处设置有切口，可选地，所述切口具体为所述半导体去除部分底部尖角而形成的切口，可以通过刻蚀的方法去除部分底部尖角。所述刻蚀可以使用传统干刻蚀工艺，例如反应离子刻蚀、离子束刻蚀、等离子刻蚀、激光烧蚀或者这些方法的任意组合。可以使用单一的刻蚀方法，或者也可以使用多于一个的刻蚀方法。在另一个示例中，在半导体(例如硅晶圆301)的底面的尖角处设置有凹槽，可选地，所述凹槽设置在所述底面的尖角的边缘处并自所述半导体的底面向所述半导体的顶面凹陷部分深度。其中，可以通过刻蚀的方法形成所述凹槽，所述刻蚀包括但不限湿法刻蚀或者干法刻蚀，在一个示例中，形成凹槽的方法可以是：在半导体的底面上形成例如光刻胶的掩膜，然后通过光刻工艺在光刻胶中定义出预定形成的凹槽的图案，再以该光刻胶层为掩膜，自所述底面刻蚀所述半导体以形成所述凹槽，最后去除所述光刻胶层。

在本实用新型的一具体实施例中，所述凹槽的深度在20μm以内。

在一个示例中，所述封装模块内设置有一个倾斜设置的反射面，例如，图5A和图5B所示，所述反射面包括在所述半导体(例如硅晶圆301)利用各向异性进行刻蚀而制备获得的倾斜面上镀的反射膜 302，所述反射面与一个所述激光二极管芯片303的出射面相对设置，以使所述激光二极管芯片303的出射光经所述反射面反射后通过透光区域发射出去。

在另一个示例中，如图5A和图5B所示，所述封装模块内设置有一个倾斜设置的反射面，所述反射面包括在所述半导体(例如硅晶圆301)利用各向异性进行刻蚀而制备获得的倾斜面上镀的反射膜 302，所述反射面与至少两个并列排布的所述激光二极管芯片303的出射面相对设置，以使每个所述激光二极管芯片303的出射光经所述反射面反射后通过透光区域发射出去，从而实现1×N的一维多线型的封装结构，其中N大于或等于2。

在本实施例中，所述半导体(例如硅晶圆301)通过粘接层(未示出)贴装在所述基板300的第一表面30上，例如，在所述基板300 的第一表面30设置有与该半导体对应的基板金属层3042，则所述半导体通过粘接层贴装在所述基板的第一表面30上的基板金属层3042表面。

其中，该粘接层的材料可以使用与前述的导电粘接层相同的材料，所述导电粘接层(未示出)的材料包括导电的银浆、焊料或导电的芯片连接薄膜(die attach film，DAF)，其中，所述导电的银浆可以是普通的银浆或者也可以是纳米银浆，焊料包括但不限于AuSn20，可选地，为了保证贴装位置精度及高散热性，采用AuSn20共晶进行装片，在一个示例中，采用AuSn共晶进行装片的方法包括以下步骤：将半导体的背面和基板金属层的表面贴合在一起，其中，基板金属层可以是AuSn合金，在半导体的背面设置有金，随后进行加热使半导体背面的金和基板金属层形成合金，起到将半导体固定在基板的第一表面上和良好电连接的作用。

在另一个示例中，所述粘接层包括粘接胶，在基板上预定放置半导体的位置涂覆粘接胶，然后将半导体放置粘接胶上，再进行烘烤固化等处理，从而使半导体贴装在所述基板的第一表面上。

在本实用新型的另一实施例中，所述反射镜包括玻璃棱镜，其中，所述玻璃棱镜的所述反射面与所述反射镜所在的水平底面之间的夹角为30-60°，例如，所述反射面与所述反射镜所在的水平底面之间的夹角为45°，以使所述激光二极管芯片的出射光经所述光学元件改变光路之后以与所述激光二极管封装模块的基板的第一表面呈大致垂直的方向出射激光脉冲。

进一步，为了将所有的出射光均发射出去，在慢轴方向上，增加光学元件(反射面)的长度，以保证即使在慢轴最大角度下，所有 PLD边缘侧发出的光均能通过反射镜反射出去。其中，所述长度方向为所述激光二极管芯片的宽度方向，即在第一表面的前后方向。在本实用新型的一示例中，所述PLD芯片出光口端面宽度设计为 100～400μm，反射镜长度设计为800～1000μm。

在一具体实施例中，所述PLD芯片出光口端面宽度设计为100 μm，200μm，或400μm，反射镜长度设计为800μm，900μm或 1000μm。

更进一步，与激光二极管芯片常规居中设计不同，在本实用新型中所述激光二极管芯片靠一侧放置，更靠近所述光学元件，以保证在没设置垫片的情况下，提高出射效率。

如图6A-6C所示，所述封装模块还包括：载片台310，所述载片台310设置于所述基板和所述激光二极管芯片之间，即所述载片台 310设置于所述基板的第一表面上，所述激光二极管芯片设置于所述载片台310上。

在保持PLD芯片与光学元件距离恒定的情况下(保证反射效率)，载片台越靠近光学元件，焊料容易污染镜面或发生桥连短路；载片台越远离光学元件，镜面越不容易被焊料污染，在保证反射面与焊料不发生污染和桥连的前提下，镜面也可以更靠近PLD，从而提升反射效率。激光二极管芯片不能无限靠近光学元件，越靠近，激光二极管芯片与载片台焊料悬空越大，激光二极管芯片发光一端容易导致散热不良和引起芯片与载片台和焊料可靠性连接问题。

其中，所述载片台310和所述激光二极管芯片之间的位置关系包括三种，如图6A所示，在靠近所述光学元件一侧，所述激光二极管芯片的边缘与所述载片台310的边缘对齐，或者，如图6B所示，所述激光二极管芯片与所述载片台310相错设置，所述激光二极管芯片的边缘超出所述载片台的边缘30μm以内，即所述激光二极管芯片相比于所述载片台310更靠近所述光学元件，并且所述激光二极管芯片的边缘与所述载片台310的边缘之间的距离为30μm以内，或者，如图6C所示，所述激光二极管芯片与所述载片台310相错设置，所述载片台的边缘超出所述激光二极管芯片的边缘50μm以内，即所述激光二极管芯片相比于所述载片台310更远离所述光学元件，并且所述激光二极管芯片的边缘与所述载片台310的边缘之间的距离为50μm 以内。

例如，在本实用新型的实施例中，在靠近所述光学元件一侧的方向上，所述激光二极管芯片的边缘超出所述载片台的边缘2μm，5μm， 8μm，12μm，15μm，18μm，20μm，22μm，25μm，28μm或30μm；或者所述载片台的边缘超出所述激光二极管芯片的边缘2μm，5μm， 8μm，12μm，15μm，18μm，20μm，22μm，25μm，28μm、30μm； 32μm，35μm，38μm、40μm；42μm，45μm，48μm或50μm。

进一步地，如图5C所示，在所述基板300的第一表面上贴装多个所述激光二极管芯片303，其中，每个所述激光二极管芯片303的所述第一电极(例如n极)与一基板金属层3041相对应而贴装在所述基板300的第一表面上，并且相邻的基板金属层3041之间彼此隔离。

在一个示例中，如图5C所示，与同一所述反射面相对的多个所述激光二极管芯片303的所述第二电极(例如p极)通过导线305电连接至所述基板300上的同一焊盘306，其中，该焊盘306为长条形，设置在所述激光二极管芯片303与所述出射面相对的表面外侧。所述焊盘306的材料可以包括铝或者其他适合的金属材料。

可选地，在所述第一表面的第三方向上并列设置有多个所述激光二极管芯片，以形成激光二极管芯片阵列，所述激光二极管芯片阵列的出射光经所述光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去。其中，所述第三方向为所述基板的长度方向，与所述激光二极管芯片的长度方向一致，即从左向右的方向。

其中，所述第四方向是指基板的宽度方向，与所述激光二极管芯片的宽度方向一致。在所述第一表面的第四方向上设置多个所述激光二极管芯片阵列和多个与所述激光二极管芯片阵列相对设置的所述光学元件，其中，所述第三方向和所述第四方向垂直。

通过在第三和第四方向上设置多个所述激光二极管芯片和所述光学元件，以实现M×N的二维多线封装。例如，如图5D和图5E所示，每个光学元件与6个并列排布的激光二极管芯片303的出射面相对设置，以使每个所述激光二极管芯片303的出射光经所述光学元件反射后通过所述透光区域发射出去，其中，与同一反射面相对的激光二极管芯片303的数量可以根据实际器件的需要进行合理选择。值得一提的是，在所述图5D中仅示出了具有一个倾斜面的半导体，而所述半导体还可以是具有至少两个倾斜面的半导体。

与同一光学元件相对的多个激光二极管芯片在所述基板的第一表面上可以以任意适合的间隔排布，可选地，如图5D示，与同一反射面相对的多个所述激光二极管芯片303在所述基板300的第一表面上等间隔排布，以使经所述反射面反射的不同激光二极管芯片303的出射光等间隔出射，在将本申请的封装模块应用于激光雷达时，每个从透光区域发射出去的光要和每个接收器一一对应，也即每个激光二极管芯片发射的激光经物体反射后有一部分要回到对应的接收器内，所以发射和接收的位置要经过校准以使它们一一对应，因此，激光二极管芯片303等间隔排布，更方便接收器的排布。

在上述实施方式中，所有的所述激光二极管芯片与所述光学元件之间的距离相等，且均需要满足所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离为50μm-100μm，以保证到达该反射面的每个激光二极管芯片的光大体的一致性。

因为快慢轴的光束束腰及发散角的差异，导致半导体激光器的快慢轴光束质量BPP相差很大，因此，本实用新型的所述封装模块还可以选择性地包括准直元件，用于对光束准直，减小光束在快轴方向的发散角或减小快轴和慢轴方向的发散角，所述准直元件设置在所述激光二极管芯片和所述反射面之间，以使所述激光二极管芯片的出射光经所述准直元件后至所述反射面，所述准直元件消除快慢轴间的像散，改善光束质量，压缩光束在快轴方向的发散角，提高激光二极管芯片的辐射利用率。其中，所述准直元件可以是本领域技术人员熟知的任何能够对光起到准直作用的元件，例如柱透镜、D透镜、光纤棒、非球面透镜等。

以所述准直元件为柱透镜为例，柱透镜设置在所述激光二极管芯片和所述反射面之间为了使从每个所述激光二极管芯片303的出射面反射的出射光全部到达柱透镜，所述柱透镜的曲面与所述激光二极管芯片303的出射面相对，以使所述激光二极管芯片303的出射光照射到所述柱透镜303的曲面上。可选地，所述柱透镜309的曲面尺寸大于从所述激光二极管芯片303发出的出射光在所述柱透镜的入光面所在平面上的光斑的尺寸，以保证全部的出射光均能照射到柱透镜上而被准直。

进一步地，激光二极管封装模块结构还包括罩体，其设置在所述基板300的第一表面30上，所述基板300和所述罩体之间形成容纳空间，其中，所述罩体与所述基板300相对的面上至少部分地设置透光区域。

在本实用新型的一个实施例中所述罩体也并不局限于某一结构，所述罩体上至少部分地设置透光区域，所述激光二极管芯片的出射光经所述反射面反射后通过所述透光区域发射出去，例如，在本实施中所述罩体为带玻璃窗口的金属外壳。

进一步地，如图5A、图5D所示，所述罩体包括具有窗口的U 形或方形罩体本体307，以及封罩所述窗口的透光板308以形成所述透光区域，所述激光二极管芯片303的出射光经反射后从所述透光板发射出去，其中，所述透光板与所述基体的第一表面平行；或所述罩体为全部透光的板状结构。进一步地，所述罩体为其内部封罩的芯片提供保护和气密环境。

示例性地，所述具有窗口的U型罩体本体307在所述基板的第一表面上的投影为圆形，或者其他适合的形状，方形罩体本体307在所述基板的第一表面上的投影为方形，其中，方形罩体本体与基板的尺寸相匹配，可以有效降低封装尺寸。

所述罩体本体的材料可以使用任意适合的材料，例如，所述罩体本体的材料包括金属、树脂或陶瓷。在一个示例中，所述罩体本体 307的材料可选地使用金属材料，所述金属材料可选地使用与所述透光板308的热膨胀系数相近的材料，例如，使用可伐(Kovar)合金，由于罩体本体307和透光板308的热膨胀系数相近，因此，在将透光板粘贴在所述罩体本体307的窗口时，能够避免产生由于热膨胀系数的差异而导致的透光板破裂的问题。可选地，可以通过焊接的方式将所述罩体本体固定连接至所述基板的第一表面，所述焊接可以使用任意适合的焊接方式，例如平行缝焊或储能焊。示例性地，所述透光板 308还粘接在所述罩体本体的窗口的内侧。

其中，所述透光板308可以选用常用的透光材料，例如玻璃，所述玻璃必须是对激光二极管芯片发出的激光波长具有高的通过性。

在另一个示例中，所述罩体为全部透光的板状结构。所述板状结构选用常用的透光材料，例如玻璃，所述玻璃必须是对激光二极管芯片发出的激光波长具有的高通过性。其中，所述基板整体结构可以呈凹槽形状，所述凹槽可以是方形凹槽或者圆形凹槽，所述罩体设置在所述基板的凹槽顶部，与基板的顶面接合，以封罩所述凹槽，在所述基板和所述罩体之间形成容纳空间。

在前述的封装模块方案中，由于引脚路径短，因此寄生电感较 TO封装大大降低，并且，可以通过基板封装的作业方式，来进行封装，封装效率高，且封装后的芯片，适用于SMT。

为了提高封装的集成度，缩短激光二极管芯片与驱动芯片间的引线，进一步降低电感，所述封装模块还包括用于控制所述激光二极管芯片303发射的驱动芯片，所述驱动芯片设置于所述容纳空间内，其中，所述驱动芯片贴装于所述基板300的第一表面30。

可选地，在所述封装模块中，可以将激光二极管芯片尽量靠近驱动芯片放置，所述激光二极管芯片和所述驱动芯片的距离越小可以更有效的减小分布电感，通过所述设置所述发射模块在分布电感上的损耗就会小得多，更容易实现大功率的激光出射，分布电感的减小也使得窄脉冲激光驱动成为可能。

在本实用新型的一具体实施例中，所述封装模块还包括开关芯片，其中所述开关芯片同样设置于所述容纳空间内，其中所述开关芯片包括开关电路，所述开关电路用于在所述驱动电路的驱动下控制所述激光二极管芯片发射激光。

此外，在所述基板上还设置有其他器件，例如，FET器件或者其他类型的开关器件、或者开关器件的驱动芯片、必要的电阻和电容，以及表面贴装电路(SMT IC)等器件，可以通过导电材料，例如导电胶(包括但不局限于锡膏)通过表面封装技术(Surface MountedTechnology，SMT)贴装在基板上。

其中，将激光二极管芯片303、驱动芯片、所述反射面以及其他器件均贴装在所述基板300的第一表面上，并均设置在罩体和基板之间的容纳空间中，可选地，在该封装模块结构中，均采用无挥发或低挥发的导电粘接层贴装在所述基板的第一表面上，这样的设置可以避免挥发性的导电粘接层中的挥发物质的挥发而污染激光二极管芯片、反射面以及透光区域，影响激光二极管芯片的出光效率的问题的产生。

在本实用新型所述的激光二极管封装模块中，所述激光二极管芯片直接设置于所述基板的第一表面上，不再额外设置垫片或热沉等结构，利用边缘发光激光二极管芯片自身的厚度，配合光学元件，通过优化设计光学元件以及与激光二极管芯片之间的距离，使激光二极管芯片的出射光均能通过光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去。本实用新型所述激光二极管封装模块不仅可以实现提升PLD芯片出光效率的效果；同时实现多个PLD芯片的阵列封装使用。本实用新型的封装方案可以通过基板封装的作业方式，来进行封装，封装效率高，且封装后的芯片，适用于表面封装技术(Surface Mounted Technology，SMT)。

实施例二

如图7所示，本实用新型所提供的距离探测装置800包括光发射模块810和反射光接收模块820。其中，光发射模块810包括实施例一中的至少一个激光二极管封装模块，用于发射光信号，且光发射模块810所发射的光信号覆盖距离探测装置800的视场角FOV；反射光接收模块820用于接收光发射模块810发射的光遇到待测物体后反射的光，并计算距离探测装置800距离所述待测物体的距离。下面将参考图8描述光发射模块810及其工作原理。

如图7所示，光发射模块810可以包括光发射器811和光扩束单元812。其中，光发射器811用于发射光，光扩束单元812用于对光发射器811所发射的光进行以下处理中的至少一项：准直、扩束、匀光和扩视场。光发射器811发出的光经过光扩束单元812的准直、扩束、匀光和扩FOV中的至少一项，使得出射光变得发散、分布均匀，能够覆盖场景中的一定的二维角度，如图8所示的，出射光能够覆盖待测物体的至少部分表面。

在一个示例中，光发射器811可以为激光二极管。对于光发射器 811所发射光的波长，在一个示例中，可以选择波长位于895纳米到 915纳米之间的光，例如选择905纳米波长的光。在另一个示例中，可以选择波长位于1540纳米到1560纳米之间的光，例如选择1550纳米波长的光。在其他示例中，也可以根据应用场景和各种需要选择其他合适波长的光。

在一个示例中，光扩束单元812可以采用一级或多级扩束系统来实现。其中，该光扩束处理可以是反射式的或透射式的，也可以是二者的结合。在一个示例中，可以采用全息滤光片(holographic filter) 来得到多个子光束组成的大角度光束。

在又一个示例中，也可以采用激光二极管阵列，利用激光二极管形成多束光，也可以得到类似于扩束的激光(例如VCSEL阵列激光器)。

在再一个示例中，也可以采用二维角度可调的微机电系统 (MEMS)透镜，对发出的光进行反射，通过驱动MEMS微镜时刻改变自身镜面与光束间的角度，使反射光的角度时刻在变化，从而发散成一个二维的角度，以覆盖待测物体的整个表面。

该距离探测装置用于感测外部环境信息，例如，环境目标的距离信息、角度信息、反射强度信息、速度信息等。具体地，本实用新型实施方式的距离探测装置可应用于移动平台，所述距离探测装置可安装在移动平台的平台本体。具有距离探测装置的移动平台可对外部环境进行测量，例如，测量移动平台与障碍物的距离用于避障等用途，和对外部环境进行二维或三维的测绘。在某些实施方式中，移动平台包括无人飞行器、汽车和遥控车中的至少一种。当距离探测装置应用于无人飞行器时，平台本体为无人飞行器的机身。当距离探测装置应用于汽车时，平台本体为汽车的车身。当距离探测装置应用于遥控车时，平台本体为遥控车的车身。

由于光发射模块810发射的光能够覆盖待测物体的至少部分表面甚至整个表面，相应地，光到达物体表面后发生反射，反射光到达的反射光接收模块820也不是单点的，而是成阵列化分布的。

反射光接收模块820包括光电感测单元阵列821和透镜822。其中，从待测物体表面反射回来的光到达透镜822后，基于透镜成像的原理，可以到达光电感测单元阵列821中的相应的光电感测单元，然后被光电感测单元所接收，引起光电感测的光电响应。

由于自光出射到光电感测单元接收到反射光这一过程中，光发射器811和光电感测单元阵列821受时钟控制模块(例如包括在距离探测装置800内的如图8所示的时钟控制模块830，或者距离探测装置 800之外的时钟控制模块)对它们进行同步时钟控制，因而根据飞行时间(TOF)原理，能够得到反射光到达的点与距离探测装置800的距离。

此外，由于光电感测单元不是单点的，而是光电感测单元阵列 821，所以经过数据处理模块(例如包括在距离探测装置800内的如图8所示的数据处理模块840，或者距离探测装置800之外的数据处理模块)的数据处理能够得到整个距离探测装置视场内所有点的距离信息，即距离探测装置所面向的外界环境距离的点云数据。

基于前文所述的根据本实用新型实施例的激光二极管封装模块的结构和工作原理以及根据本实用新型实施例的距离探测装置的结构和工作原理，本领域技术人员可以理解根据本实用新型实施例的电子设备的结构和工作原理，为了简洁，此处不再赘述。

实施例三

随着科学技术的发展，探测和测量技术应用于各种领域。激光雷达是对外界的感知系统，可以获知外界的立体三维信息，不再局限于相机等对外界的平面感知方式。其原理为主动对外发射激光脉冲信号，探测到反射回来的脉冲信号，根据发射--接收之间的时间差，判断被测物体的距离，结合光脉冲的发射角度信息，便可重建获知三维深度信息。

本实用新型提供了一种距离探测装置，所述距离探测装置可以用来测量探测物到探测装置的距离以及探测物相对探测装置的方位。在一个实施例中，探测装置可以包括雷达，例如激光雷达。探测装置可以通过测量探测装置和探测物之间光传播的时间，即光飞行时间 (Time-of-Flight，TOF)，来探测探测物到探测装置的距离。

距离探测装置中可以采用同轴光路，也即探测装置出射的光束和经反射回来的光束在探测装置内共用至少部分光路。或者，探测装置也可以采用异轴光路，也即探测装置出射的光束和经反射回来的光束在探测装置内分别沿不同的光路传输。图8示出了本实用新型的距离探测装置的示意图。

测距装置200包括测距模块210，测距模块210包括光源，也即发射器203(可以包括上述的发射电路)、准直元件204、探测器205 (可以包括上述的接收电路、采样电路和运算电路)和光路改变元件 206。测距模块210用于发射光束，且接收回光，将回光转换为电信号。其中，发射器203可以用于发射光脉冲序列。在一个实施例中，发射器203可以发射激光脉冲序列。可选的，发射器203发射出的激光束为波长在可见光范围之外的窄带宽光束。准直元件204设置于发射器的出射光路上，用于准直从发射器203发出的光束，将发射器 203发出的光束准直为平行光出射至扫描模块。准直元件还用于会聚经探测物反射的回光的至少一部分。该准直元件204可以是准直透镜或者是其他能够准直光束的元件。

在图8所示实施例中，通过光路改变元件206来将测距装置内的发射光路和接收光路在准直元件204之前合并，使得发射光路和接收光路可以共用同一个准直元件，使得光路更加紧凑。在其他的一些实现方式中，也可以是发射器203和探测器205分别使用各自的准直元件，将光路改变元件206设置在准直元件之后的光路上。

在图8所示实施例中，由于发射器203出射的光束的光束孔径较小，测距装置所接收到的回光的光束孔径较大，所以光路改变元件可以采用小面积的反射镜来将发射光路和接收光路合并。在其他的一些实现方式中，光路改变元件也可以采用带通孔的反射镜，其中该通孔用于透射发射器203的出射光，反射镜用于将回光反射至探测器 205。这样可以减小采用小反射镜的情况中小反射镜的支架会对回光的遮挡。

在图8所示实施例中，光路改变元件偏离了准直元件204的光轴。在其他的一些实现方式中，光路改变元件也可以位于准直元件204的光轴上。

测距装置200还包括扫描模块202，用于将所述光源发射的光束依次改变至不同的传播方向出射，形成一个扫描视场。扫描模块202 放置于测距模块210的出射光路上，扫描模块202用于改变经准直元件204出射的准直光束219的传输方向并投射至外界环境，并将回光投射至准直元件204。回光经准直元件204汇聚到探测器205上。

其中，所述扫描模块202可以参照上述实施例中扫描模块对应的描述，在此不再赘述。

探测器205与发射器203放置于准直元件204的同一侧，探测器 205用于将穿过准直元件204的至少部分回光转换为电信号。

一个实施例中，各光学元件上镀有增透膜。可选的，增透膜的厚度与发射器203发射出的光束的波长相等或接近，能够增加透射光束的强度。

一个实施例中，测距装置中位于光束传播路径上的一个元件表面上镀有滤光层，或者在光束传播路径上设置有滤光器，用于至少透射发射器所出射的光束所在波段，反射其他波段，以减少环境光给接收器带来的噪音。

在一些实施例中，发射器203可以包括激光二极管，通过激光二极管发射纳秒级别的激光脉冲。进一步地，可以确定激光脉冲接收时间，例如，通过探测电信号脉冲的上升沿时间和/或下降沿时间确定激光脉冲接收时间。如此，测距装置200可以利用脉冲接收时间信息和脉冲发出时间信息计算TOF，从而确定探测物201到测距装置200 的距离。测距装置200探测到的距离和方位可以用于遥感、避障、测绘、建模、导航等。

图9所示为距离探测装置600的另一个实施例的示意图。距离探测装置600类似于图8所示的距离探测装置100，相比较图8所示的实施例，图9所示的实施例的距离探测装置600的光收发装置610包括多个光路改变元件6061-6063，改变光源603发射出的出射光束的光路和回光的光路，如此可以使用焦距较长的准直透镜604，通过多个光路改变元件6061-6063，使光源603和探测器605等效于位于准直透镜604的焦点位置。如此通过光路改变元件6061-6063折叠光路，使距离探测装置600的结构紧凑，有利于小型化。

光源603包括前述实施例一的激光封装模块结构。多个光路改变元件6061-6063可以包括反射镜、棱镜或其他改变光路的光学元件。在图示实施例中，多个光路改变元件6061-6063包括第一光路改变元件6061、第二光路改变元件6062和第二光路改变元件6063。第一光路改变元件6061设置于所述透光区域的外侧，面向光源603和准直透镜604，用于改变所述从激光二极管封装模块的透光区域发射出去的出射光的光路，使得来自所述激光二极管封装模块的激光脉冲以大体沿着所述准直透镜的中心轴的方向入射至所述准直透镜604。例如，所述第一光路改变元件6061为反射镜，所述第一光路改变元件6061 位于所述准直透镜的中心轴上，用于将所述激光二极管封装模块出射的激光脉冲反射至大体沿着所述准直透镜的中心轴的方向，以所述反射面具体为所述半导体利用各向异性进行刻蚀而制备获得的倾斜面的情况为例，刻蚀后制备的所述倾斜面与所述半导体的底面之间的夹角大体为54.74°。

例如反射镜的第一光路改变元件6061相对于准直透镜604的光轴倾斜放置，也即偏离所述准直透镜604的光轴，面向光源603和准直透镜604，用于将从所述透光区域发射出去的出射光反射至所述准直透镜604。也即光源603斜向下发射光束，光束到达第一光路改变元件6061，第一光路改变元件6061向准直透镜604方向反射光束。

第二光路改变元件6062的中心设有透光区域，例如通孔6064。通孔6064大致位于第二光路改变元件6062的中部。通孔6064呈梯形。在其他实施例中，通孔6064可以呈矩形、圆形或其他形状。继续参考图9，第二光路改变元件6062位于第一光路改变元件6061和准直透镜604之间，面向准直透镜604。准直透镜604的光轴可以穿过通孔6064。第一光路改变元件6061反射出的光束穿过第二光路改变元件6062的通孔6064，投射至准直透镜604，经准直透镜604准直。

在图示实施例中，探测器605位于距离探测装置600的相对于光源603的另一侧边，用于将接收到的光信号转成电信号，所述电信号用于测量所述探测物与所述距离探测装置的距离。由准直透镜604所汇聚的回光通过第二光路改变元件6062和第三光路改变元件6063，会聚至探测器605。第三光路改变元件6063位于准直透镜604的外侧，位于探测器605靠近准直透镜604的上方，面向第二光路改变元件6062和探测器605，分别与所述第二光路改变元件6062和所述探测器605相对设置。准直透镜604所汇聚的回光通过第二光路改变元件6062向第三光路改变元件6063反射，第三光路改变元件6063再将回光反射至探测器605。

基于根据本实用新型实施例的封装模块结构实现的距离探测装置能够提高发射功率，对快速的脉冲驱动信号的快速的响应，提高了可靠性和准确度，降低了生产成本和复杂度，提高了生产效率。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本实用新型的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本实用新型的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本实用新型的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本实用新型的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本实用新型的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其实用新型点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本实用新型的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本实用新型实施例的一些模块的一些或者全部功能。本实用新型还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本实用新型的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种激光二极管封装模块，其特征在于，所述激光二极管封装模块包括：

基板，具有彼此相对的第一表面和第二表面；

罩体，设置在所述基板的第一表面上，所述基板和所述罩体之间形成容纳空间；

激光二极管芯片，设置于所述容纳空间内且直接设置于所述基板的第一表面上；

光学元件，设置于所述基板的第一表面上，并且位于所述激光二极管芯片的一侧；

其中，所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离配置为所述激光二极管芯片的出射光经所述光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去。

2.根据权利要求1所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述激光二极管芯片具有出光口，所述出光口包括沿第一方向发散的快轴和沿第二方向发散的慢轴，所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离配置为快轴方向和慢轴方向的出射光通过所述光学元件改变光路之后从所述罩体发射出去，其中，所述第一方向与所述第二方向垂直。

3.根据权利要求2所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述激光二极管芯片的出射光在所述慢轴方向上的发散角为5°-15°，和/或，在所述快轴方向上的发散角为25°-35°。

4.根据权利要求1所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离为50μm-100μm。

5.根据权利要求4所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述激光二极管芯片和所述光学元件之间的距离为50μm-70μm。

6.根据权利要求1所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述激光二极管芯片的厚度为100μm-200μm。

7.根据权利要求1所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述激光二极管芯片的出光口设置于所述激光二极管芯片的顶部位置。

8.根据权利要求1所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述激光二极管封装模块还包括：

载片台，所述载片台设置于所述基板和所述激光二极管芯片之间，且所述激光二极管芯片设置于所述载片台上靠近所述光学元件的一侧。

9.根据权利要求8所述的激光二极管封装模块，其特征在于，在靠近所述光学元件一侧，所述激光二极管芯片的边缘与所述载片台的边缘对齐，或所述激光二极管芯片的边缘超出所述载片台的边缘30μm以内，或所述载片台的边缘超出所述激光二极管芯片的边缘50μm以内。

10.根据权利要求1所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述光学元件包括反射镜，所述反射镜包括至少一个反射面，所述激光二极管芯片的出射光经所述反射面反射后发射出去。

11.根据权利要求10所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述反射面为半导体利用各向异性进行刻蚀而制备获得的倾斜面，或者，所述反射面包括在所述半导体利用各向异性进行刻蚀而制备获得的倾斜面上镀的反射膜。

12.根据权利要求10所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述反射镜包括玻璃棱镜，所述反射面与所述反射镜所在的水平底面之间的夹角为30-60°。

13.根据权利要求12所述的激光二极管封装模块，其特征在于，所述反射面与所述反射镜所在的水平底面之间的夹角为45°。

14.一种距离探测装置，其特征在于，包括：

权利要求1至13之一所述的激光二极管封装模块，用于以与所述激光二极管封装模块的基板的第一表面呈一定夹角的方向出射激光脉冲；

准直透镜，设置于所述罩体的外侧，用于准直从所述罩体发射出去的出射光；

第一光路改变元件，设置于所述罩体的外侧，用于改变所述从所述罩体发射出去的出射光的光路，使得来自所述激光二极管封装模块的激光脉冲以大体沿着所述准直透镜的中心轴的方向入射至所述准直透镜。

15.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至13之一所述的激光二极管封装模块，所述电子设备包括无人机、汽车或机器人。

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