CN215934055U

CN215934055U - 一种侧边发射激光器封装结构

Info

Publication number: CN215934055U
Application number: CN202122245405.XU
Authority: CN
Inventors: 洪建明; 李春峰; 李冬
Original assignee: Tianjin Zhonghuan Electronic Lighting Technology Co ltd
Current assignee: Tianjin Zhonghuan Electronic Lighting Technology Co ltd
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2022-03-01
Anticipated expiration: 2031-09-16

Abstract

本实用新型提供了一种侧边发射激光器封装结构，包括PCB板，PCB板上方设有铜箔层，铜箔层上设有硅树脂层和金属凸台，金属凸台位于PCB板的几何中心处，金属凸台上安装LD芯片，LD芯片通过金属丝连接至PCB板，硅树脂层用于覆盖LD芯片、金属凸台、金属丝和铜箔层；PCB板底面设有底部电极，侧壁设有侧面电极，所述侧面电极的位置与所述LD芯片的出光方向相反，且侧面电极分别与底部电极、铜箔层电路连通，硅树脂层为透明层。本实用新型所述的侧边发射激光器封装结构，使用焊接底部电极实现激光器出光方向与PCB板焊盘方向平行，使用焊接侧面电极实现激光器出光方向与PCB板焊盘方向垂直；可满足客户不同的出光方向应用。

Description

一种侧边发射激光器封装结构

技术领域

本实用新型属于半导体封装技术领域，尤其是涉及一种侧边发射激光器封装结构。

背景技术

经过几十年的发展，半导体激光器在通讯、医疗、显示、工业制作和安防等领域取得广泛应用，逐渐取代了气体和固体激光器。应用的多样化也对半导体激光器的封装提出越来越多的要求，包括体积小、低成本、出光方向可控、电光转换效率高、寿命长以及可靠性高等特征，这对半导体封装技术提出了很大挑战。

目前边发射半导体激光器封装结构主要有两种，一种为传统的TO-Can封装，将半导体激光芯片贴装于TO管座内，并使用金线完成管腿的连接，最后封装管帽完成产品的制造，该种封装结构出光方向与管腿方向平行，并不能满足部分客户的特殊要求，例如要求激光器出光方向与PCB板焊盘方向平行，TO管即使可以满足该部分客户要求，也需要对TO管进行机械弯折，无论是操作性还是产品一致性性，都较难得到保证；另外一种为SMD封装，将半导体激光芯片与反光模块贴装于PCB板上，激光芯片水平出光，通过反光镜面改变芯片的出光方向，然后使用金线完成LD芯片与基板的电极连接，最后硅胶覆盖芯片完成产品的制造，该封装结构尽管可以实现垂直出光，但也面临光反射损失，反光模块反光面大小、高度与LD芯片不匹配导致的反射光斑不完整，制造过程反光模块与LD芯片光学对准位置偏差导致的反射光出射角度不可控等问题，同时小尺寸精密反光模块的增加，也会增加整个半导体激光器封装的成本。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种侧边发射激光器封装结构，以提供一种既可以水平出光、又可以垂直出光的侧边发射激光器封装结构。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种侧边发射激光器封装结构，包括PCB板、金属凸台、LD芯片、侧面电极、底部电极和硅树脂层，PCB板上方设有铜箔层，铜箔层上设有硅树脂层和金属凸台，且金属凸台位于PCB板的几何中心处，金属凸台上安装LD芯片，LD芯片通过金属丝连接至PCB板，硅树脂层用于覆盖LD芯片、金属凸台、金属丝和铜箔层；PCB板底面设有底部电极，侧壁设有侧面电极，所述侧面电极的位置与所述LD芯片的出光方向相反，且侧面电极分别与底部电极、铜箔层电路连通，硅树脂层为透明层。

进一步的，所述硅树脂层的出光面为镜面。

进一步的，所述LD芯片通过银胶粘接水平固定在金属凸台上，LD芯片通过金属丝与PCB板上的焊盘焊接。

进一步的，所述LD芯片的安装位置可由下列公式限定：H＞L*Tan(θ)，

其中：H为LD芯片水平放置高度；LD芯片的出光面记为LD出光面，PCB板的出光方向侧面记为轴向PCB侧面，则LD出光面与轴向PCB侧面的距离为L；θ为LD芯片垂直发射的角度。

进一步的，所述PCB板上端通过电镀形成图形化的铜箔层，底端电镀图形化的铜材质底部电极，铜箔层上端的几何中心电镀金属化凸台。

进一步的，所述金属凸台、侧面电极、底部电极的材质均为电镀铜。

进一步的，所述PCB板的材质为玻璃纤维、陶瓷、铝、铜中的任意一种。

进一步的，所述金属凸台的外形尺寸小于铜箔层的面积。

进一步的，所述金属丝为金丝。

相对于现有技术，本实用新型所述的侧边发射激光器封装结构具有以下优势：

(1)本实用新型所述的侧边发射激光器封装结构，将LD芯片水平固定于PCB板上的金属凸台上，LD芯片通过金线与PCB板连接，PCB板设置底部电极，使用焊接底部电极实现激光器出光方向与PCB板焊盘方向平行，PCB板侧壁设置侧面电极，使用焊接侧面电极实现激光器出光方向与PCB板焊盘方向垂直；该封装结构不必对TO管进行机械弯折，提高了LD芯片的寿命，两种电极设计可满足客户不同的出光方向应用。

(2)本实用新型所述的侧边发射激光器封装结构，通过将硅树脂层出光面设置为镜面，能够有效减少激光出光散射。

(3)本实用新型所述的侧边发射激光器封装结构，通过设置LD芯片的位置，获得完整出光光斑，紧凑的封装结构设计，降低了整个封装器件的体积，方便客户使用。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的侧边发射激光器封装结构的示意图一；

图2为本实用新型实施例所述的侧边发射激光器封装结构的示意图二；

图3为本实用新型实施例所述的侧边发射激光器封装结构的侧视图；

图4为本实用新型实施例所述的LD芯片的位置关系示意图。

附图标记说明：

1-PCB板；2-金属凸台；3-LD芯片；4-侧面电极；5-底部电极；6-硅树脂层；7-金属丝；8-LD出光面；9-轴向PCB侧面；10-出光面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种侧边发射激光器封装结构，如图1至图4所示，包括PCB板1、金属凸台2、LD芯片3、侧面电极4、底部电极5、硅树脂层6、金属丝7，PCB板1上方设有铜箔层，铜箔层上设有硅树脂层6和金属凸台2，且金属凸台2位于PCB板1的几何中心处，金属凸台2上安装LD芯片3，LD芯片3通过金属丝7连接至PCB板1，硅树脂层6用于覆盖LD芯片3、金属凸台2、金属丝7和铜箔层；PCB板1底面设有底部电极5，侧壁设有侧面电极4，所述侧面电极4的位置与所述LD芯片3的出光方向相反，且侧面电极4分别与底部电极5、铜箔层电路连通，硅树脂层6为透明层。使用焊接侧面电极4实现激光器出光方向与PCB板1焊盘方向垂直,使用焊接底部电极5实现激光器出光方向与PCB板1焊盘方向平行。该封装结构不必对TO管进行机械弯折，提高了LD芯片3的寿命。侧面电极4与底部电极5设置可满足客户不同的出光方向应用。

PCB板1的材质为玻璃纤维、陶瓷、铝、铜等任意一种。

所述金属凸台2、侧面电极4、底部电极5均由电镀铜材质制成。在一个或多个实施例中，PCB板1上端通过电镀形成图形化的铜箔层，底端电镀图形化的铜材质底部电极5，铜箔层上端的几何中心电镀金属化凸台2。

金属凸台2的外形尺寸小于铜箔层的面积。优选的，金属丝7为金丝。

LD芯片3水平放置在金属凸台2上，并通过银胶粘接固定，LD芯片3通过金属丝7与PCB板1上的焊盘焊接。侧面电极4与铜箔层的焊盘电路连通。

硅树脂层6的出光面10为镜面，能够有效减少激光出光散射。

如图4所示，LD芯片3的安装位置可由下列公式限定：H＞L*Tan(θ)，其中：H为LD芯片3水平放置高度；LD芯片3的出光面记为LD出光面8，PCB板1的出光方向侧面记为轴向PCB侧面9，则LD出光面8与轴向PCB侧面9的距离为L；θ为LD芯片3垂直发射的角度。此位置安装的LD芯片3克服了PCB板1对LD芯片3下端出光的遮蔽，获得完整出光光斑。紧凑的封装结构，降低了整个封装器件的体积，方便客户使用。

一种侧边发射激光器封装结构的制作过程为：

1、通过机械切割或激光烧蚀预先对PCB板1侧壁形成半孔槽，超声清洗后在孔内电镀沉铜，形成侧面电极4；2、PCB板1上端通过电镀形成图形化的铜箔层，底端电镀图形化的铜材质底部电极5，铜箔层上端的几何中心电镀金属化凸台2；3、LD芯片3通过银胶粘接水平固定在金属凸台2上，粘接后可以使用烘箱烘烤使银胶固化；4、通过金属丝7将LD芯片3与PCB板1的焊盘键合连接；5、透明硅树脂层6覆盖LD芯片3、金属凸台2、金属丝7及PCB板1上端的铜箔层，硅树脂层6的出光面10作镜面处理。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种侧边发射激光器封装结构，其特征在于：包括PCB板、金属凸台、LD芯片、侧面电极、底部电极和硅树脂层，PCB板上方设有铜箔层，铜箔层上设有硅树脂层和金属凸台，且金属凸台位于PCB板的几何中心处，金属凸台上安装LD芯片，LD芯片通过金属丝连接至PCB板，硅树脂层用于覆盖LD芯片、金属凸台、金属丝和铜箔层；PCB板底面设有底部电极，侧壁设有侧面电极，所述侧面电极的位置与所述LD芯片的出光方向相反，且侧面电极分别与底部电极、铜箔层电路连通，硅树脂层为透明层。

2.根据权利要求1所述的一种侧边发射激光器封装结构，其特征在于：硅树脂层的出光面为镜面。

3.根据权利要求1所述的一种侧边发射激光器封装结构，其特征在于：LD芯片通过银胶粘接水平固定在金属凸台上，LD芯片通过金属丝与PCB板上的焊盘焊接。

4.根据权利要求1所述的一种侧边发射激光器封装结构，其特征在于：LD芯片的安装位置可由下列公式限定：H＞L*Tan(θ)，

5.根据权利要求1所述的一种侧边发射激光器封装结构，其特征在于：PCB板上端通过电镀形成图形化的铜箔层，底端电镀图形化的铜材质底部电极，铜箔层上端的几何中心电镀金属化凸台。

6.根据权利要求1所述的一种侧边发射激光器封装结构，其特征在于：所述金属凸台、侧面电极、底部电极的材质均为电镀铜。

7.根据权利要求1所述的一种侧边发射激光器封装结构，其特征在于：PCB板的材质为玻璃纤维、陶瓷、铝、铜中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种侧边发射激光器封装结构，其特征在于：金属凸台的外形尺寸小于铜箔层的面积。

9.根据权利要求1所述的一种侧边发射激光器封装结构，其特征在于：金属丝为金丝。