CN219144710U - 激光投射器以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于半导体技术领域，具体为一种激光投射器，包括激光光源；激光整形元件，对应于所述激光光源的激光出射路径；基板，所述激光整形元件连接，所述激光光源设于所述基板，且该基板设有用于向所述激光光源供电的电路导体，在靠近所述基板端部处设有焊接点，所述电路导体部分位于所述焊接点处。焊锡枪能够焊接激光投射器基板的端部焊接点，简化了焊锡的难度，提高对激光投射器的焊锡效率；焊接点与激光整形元件之间的间距增大，减小焊枪的热量对激光整形元件造成损伤，保障激光投射器射出的激光的完整性。

Description

激光投射器以及电子设备

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，尤其涉及激光投射器以及电子设备。

背景技术

激光投射器作为一种能够投射激光的设备，其已经被广泛的应用于日常生活、医疗设备、工业生产等领域，例如作为扫地机器人的激光雷达。

随着激光投射器的不断发展，对激光投射器的各方面需求也随之提高，例如激光投射器的出光性能，激光投射器在电子设备上的固定便捷性。目前，市场上的激光投射器的正、负极均设于基板的底部位置；焊锡时，焊枪伸入至基板底部以将激光投射器焊接到构成电子设备的其他元器件上，其焊锡的难度较大，导致焊锡效率低；且焊枪伸至基板底部，焊枪与激光投射器的激光整形元件之间距离近，焊枪的温度易对激光整形元件造成损伤。

基于上述原因，需要提供一种能够便于焊接以提高焊锡效率，且降低焊锡过程中温度对激光整形元件的影响的激光投射器。

实用新型内容

本申请的一个优势在于提供了一种激光投射器以及电子设备，其中焊枪能够焊接激光投射器基板的端部焊接点，简化了焊锡的难度，提高对激光投射器的焊锡效率。

本申请的另一个优势在于提供了一种激光投射器以及电子设备，其中，焊接点与激光整形元件之间的间距增大，减小焊枪的热量对激光整形元件造成损伤，保障激光投射器射出的激光的完整性。

为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面，提供了一种激光投射器，包括，

激光光源；

激光整形元件，保持于所述激光光源的激光出射路径；

基板，与所述激光整形元件连接，所述基板包括具有相对上端面和下端面的基片以及设于所述基片的电路导体，所述激光光源与所述电路导体电连接；其中所述基片端部处设有焊接点，所述电路导体至少部分位于所述焊接点处。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述电路导体包括设于所述基片的第一电路层以及设于所述基片的第二电路层；

所述焊接点包括与所述第一电路层相对应的第一焊点以及与所述第二电路层相对应的第二焊点，所述第一焊点设于所述基板一端，所述第二焊点设于所述基板另一端。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述激光光源与所述第一电路层连接，且该激光光源通过电导体与所述第二电路层连接。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述第一焊点为形成于所述基板上的第一凹部，所述第一电路层部分位于所述第一凹部内。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述第二焊点为形成于所述基板上的第二凹部，所述第二电路层部分位于所述第二凹部内。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述第一凹部为截面是1/n圆形的缺口，其中n为整数。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述第二凹部为截面是1/n圆形的缺口，其中n为整数。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述第一电路层部分贴合于所述第一凹部内壁。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述第二电路层部分贴合于所述第二凹部内壁。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述基片下端面上设置有第一散热层，所述第一散热层通过穿过所述基片的第一导体与所述第一电路层连接。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述基片下端面上设置有第二散热层，所述第二散热层通过穿过所述基片的第二导体与所述第二电路层连接。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述激光光源为VCSEL型光源。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述电路导体上端面设有阻焊层。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述基板为陶瓷基片或树脂基片。

在根据本申请所述的激光投射器中，所述激光整形元件包括准直镜以及与所述准直镜连接的波浪镜。

根据本申请的又一个方面，还提供了一种电子设备，其包括：

如上所述的激光投射器；和

用于接收所述激光投射器出射的激光的探测器。

通过对随后的描述和附图的理解，本申请进一步的目的和优势将得以充分体现。

本申请的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

从下面结合附图对本申请实施例的详细描述中，本申请的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：

图1图示了根据本申请实施例的激光投射器采用陶瓷基片的立体示意图。

图2图示了根据本申请实施例的激光投射器采用陶瓷基片的示意图。

图3图示了根据本申请实施例的激光投射器采用陶瓷基片的剖视图。

图4图示了根据本申请实施例的激光投射器采用陶瓷基片的爆炸图。

图5图示了根据本申请另一实施例的激光投射器采用树脂基片的立体示意图。

图6图示了根据本申请另一实施例的激光投射器采用树脂基片的示意图。

具体实施方式

以下说明书和权利要求中使用的术语和词不限于字面的含义，而是仅由实用新型人使用以使得能够清楚和一致地理解本申请。因此，对本领域技术人员很明显仅为了说明的目的而不是为了如所附权利要求和它们的等效物所定义的限制本申请的目的而提供本申请的各种实施例的以下描述。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

虽然比如“第一”、“第二”等的序数将用于描述各种组件，但是在这里不限制那些组件。该术语仅用于区分一个组件与另一组件。例如，第一组件可以被称为第二组件，且同样地，第二组件也可以被称为第一组件，而不脱离本申请构思的教导。在此使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的列出的项目的任何和全部组合。

在这里使用的术语仅用于描述各种实施例的目的且不意在限制。如在此使用的，单数形式意也包括复数形式，除非上下文清楚地指示例外。另外将理解术语“包括”和/或“具有”当在该说明书中使用时指定所述的特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组合的存在，而不排除一个或多个其它特征、数目、步骤、操作、组件、元件或其组的存在或者附加。

申请概述

如前所述，激光投射器在实际应用过程中存在焊锡点难度大，且焊锡过程中高温会对激光投射器的激光整形元件造成破坏。

本申请的发明人对目前激光投射器在实际应用过程中存在的问题进行研究发现：激光投射器的正、负极焊点位于基板的底部位置，进而导致焊枪难以伸到激光投射器的底部焊点，而且焊点与激光整形元件之间距离近，焊枪的热量在一定程度上会破坏激光整形元件的表面，影响激光投射器的出光性能。

本申请通过采用更长的基板，将原本处于基板底部的焊点转移到基板的端部位置，便于焊枪接触到焊点，同时延长了焊枪与激光整形元件之间的间距，降低焊枪对激光整形元件的影响，进而保障激光投射器发出激光的效果。

基于此，本申请提出了一种激光发射器，其包括激光光源、对应在激光光源的激光出射路径上的激光整形元件以及基板，其中基板上铺设用来对VCSEL芯片供电的电路导体，同时在基板的端部位置设置焊接点，该焊接点用以锡焊，从而实现激光投射器通电。

下面通过以下示例以对本申请激光投射器进行详细阐述：

参考说明书附图1至附图4，根据本申请实施例的激光投射器被阐明；其中，所述激光投射器主要包括激光光源100、激光整形元件200以及基板300。其中激光光源100被实施为VCSEL(垂直腔面发射激光器)型光源、EEL(边发射激光器)型光源等。其中由于VCSEL型光源具有有源层体积极小且可以获得极低的工作阈值；波长和阈值对温度变化相对不太敏感，可实现单纵模出射；出射圆形光斑，易于与光纤耦合；以及封装简易且可以形成二维激光阵列的优点，本申请优先选用VCSEL型光源。

进一步的，所述光整形元件200保持于所述激光光源100所发出的激光光束的路径，该激光整形元件200用以改变激光光束射出的光斑形态以达到预期的功能。其中，该激光整形元件200包括准直镜21和波浪镜22，所述准直镜21被设置于所述激光光源100和所述波浪镜22之间，相应地，所述激光光源100被导通后所述激光光源100出射的激光先通过所述准直镜21被整形，然后通过所述波浪镜22被再次整形。

具体地，所述准直镜21用于将所述激光光源100出射的激光束(多条激光)整形为平行的准直的激光束，如图6所示。所述激光光源100出射的激光束形成所述准直镜21的入射光线，从所述准直镜21的下镜面进入所述准直镜，被所述准直镜折射后形成准直的激光束从所述准直镜的上镜面出射。所述准直镜的结构特点将影响光斑的宽度(圆形光斑直径或椭圆光斑长轴或短轴)，进而影响所述激光投射器最终投射的光斑的线宽参数。

值得一提的是，所述准直镜21完全覆盖所述激光光源100的光发散范围，使得所述激光光源100出射的激光能够全部进入所述准直镜21。

在本申请实施例中，所述准直镜21的下镜面(靠近所述激光光源100的镜面)和上镜面(与所述下镜面相对且距离所述激光光源100较远的镜面)为曲面且非球面，所述下镜面和所述上镜面的弯曲程度不同。所述准直镜21的下镜面的最低点与所述激光光源100在所述准直镜21所设定的光轴方向上的距离等于所述准直镜21的焦距。

所述准直镜21的材料将影响对激光束的折射率，进而影响激光束被投射后形成的光斑在线宽方向上的扩散程度，最终影响所述激光投射器的发散角。在本申请实施例中，所述准直镜21由塑料、玻璃等可透光材料制成，例如，PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)有机玻璃、EP5000型聚碳酸酯树脂塑料等。

值得一提的是，也可通过其他方式形成准直的激光束，例如，在晶圆级别上在所述VCSEL芯片的发光点上集成光学元件，使得所述VCSEL芯片出射准直的激光束，对此，并不为本申请所局限。

在本申请实施例中，经过准直的激光束可作为所述波浪镜22的入射光线从所述波浪镜22的下表面进入所述波浪镜22，被所述波浪镜22折射后从所述波浪镜22的上表面出射，所述波浪镜22在线长方向上完全覆盖所述准直镜21的光发散范围，使得由所述准直镜21出射的激光能够全部进入所述波浪镜22。

所述波浪镜22的材料将影响对激光束的折射率。在本申请实施例中，所述准直镜21由塑料、玻璃等可透光材料制成，例如，PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)有机玻璃、EP5000型聚碳酸酯树脂塑料等。

具体地，所述激光整形元件200通过封装胶水23固定在上述的基板300，所述基板30可为所述激光光源100和其他部件提供安装位。

准直镜21置于基板300上，然后准直镜21的底部通过封装胶水23胶连在基板300上。所述基板300包括基片310和电路导体，其中基片310具有相对的上端面和下端面，所述基片310被实施为陶瓷基片或树脂基片，在本实施例中，将基片310实施为陶瓷基片。在该基片310通过蒸镀工艺或胶连有电路导体，该电路导体为铜片或者是金、银、铂金等贵金属片。

其中所述电路导体分为第一电路层311和第二电路层312两部分，并且第一、第二电路层的大部分均位于基板300上，且第一电路层311与第二电路层312之间存在间距。所述激光光源100连接在第一电路层311的上端面上，且激光光源100通过电导体101与第二电路层312连接，从而电流经过第一电路层311后，会经过激光光源100、金线流入至第二电路层312上，从而电流可以激发激光光源100发出激光光束。电导体101优先选用金线，当然也可以使用除金线以外的高导电性的其他材质。同时在第一电路层311和第二电路层312的上端面上附着一层阻焊层313。

所述基板300上开设有焊接点，焊接点用以在对激光投射器进行安装时进行焊锡。所述焊接点包括第一焊点321以及第二焊点322，其中第一焊点321位于基片310的一端，第二焊点322位于基片310的另一端。

其中所述第一焊点321为形成于所述基片310的第一凹部，所述第二焊点322为形成于所述基片310的第二凹部，所述第一电路层311部分位于所述第一凹部内；同样的第二电路层312部分位于第二凹部内。

具体地，所述第一凹部的为截面是1/n圆形的缺口，其中n为整数，在本申n为2。同样的，所述第二凹部的截面同样为1/n圆形的缺口，其中n为整数。当然对于第一凹部和第二凹部的形状，可以选用为方形、半椭圆形等缺口形状。其中位于所述第一凹部内的部分半导体，其贴合在第一凹部的内壁上；位于第二凹部内的部分半导体则贴合在第二凹部的内壁上。

在其他实施例中

参考附图5和附图6，当基片选用树脂基片，由于树脂存在散热性差的缺陷，为了解决树脂散热性差而导致激光光源受到温度影响，造成光功率下降的缺陷。本申请提出通过额外的散热器件，将激光光源传递到第一、第二电路层上的热量导至基片的下端面，从而降低激光光源工作的环境温度，保持激光光源的长效、高光功率的效能。

具体的，在基片310的下端面上通过胶水粘连有第一散热层331，该第一散热层331选用铜片或者是金、银、铂金等贵金属片，所述第一散热层331与第一电路层311相对应，并且第一散热层331上连接有穿过基片的第一导体331a，所述第一导体331a与第一电路层311连接，由此激光光源的热量经过第一电路层311、第一导体311a传递到第一散热层331上，减少热量积聚，提高热量的散发，从而降低热量对激光光源的影响。

同样的，在基片的下端面上通过胶水粘连有第二散热层332，该第二散热层332选用铜片或者是金、银、铂金等贵金属片，所述第二散热层332与第二电路层312相对应，并且第二散热层332上连接有穿过基片的第二导体332a，所述第二导体332a与第二电路层312连接，由此激光光源的热量经过第二电路层312、第二导体332a传递到第二散热层332上，其导出激光光源的热量，减少激光光源受热影响。

示意性电子设备

根据本申请的另一方面，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的激光投射器和用于接收所述激光投射器出射的激光的探测器，所述激光投射器的具体结构和功能已经在上面图1至图6所示意的激光投射器的描述中得到了详细介绍，并因此，将省略其重复描述。

所述电子设备可被实施为扫地机器人，也可被实施为其他需要能够投射边缘激光能量强于中心激光能量的一字线光斑的激光投射器的其他设备。

需要指出的是，在本申请的装置和方法中，不同实施例中的各部件或各步骤在没有背离本实用新型的原理下是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为包含在本申请的实用新型构思之内。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

Claims (16)

1.一种激光投射器，其特征在于，包括

激光光源；

激光整形元件，保持于所述激光光源的激光出射路径；

基板，与所述激光整形元件连接，所述基板包括具有相对上端面和下端面的基片以及设于所述基片的电路导体，所述激光光源与所述电路导体电连接；其中

所述基片端部处设有焊接点，所述电路导体至少部分位于所述焊接点处。

2.根据权利要求1所述的激光投射器，其特征在于，

所述电路导体包括设于所述基片的第一电路层以及设于所述基片的第二电路层；

所述焊接点包括与所述第一电路层相对应的第一焊点以及与所述第二电路层相对应的第二焊点，所述第一焊点设于所述基板一端，所述第二焊点设于所述基板另一端。

3.根据权利要求2所述的激光投射器，其特征在于，所述激光光源与所述第一电路层连接，且该激光光源通过电导体与所述第二电路层连接。

4.根据权利要求2所述的激光投射器，其特征在于，所述第一焊点为形成于所述基板上的第一凹部，所述第一电路层部分位于所述第一凹部内。

5.根据权利要求2所述的激光投射器，其特征在于，所述第二焊点为形成于所述基板上的第二凹部，所述第二电路层部分位于所述第二凹部内。

6.根据权利要求4所述的激光投射器，其特征在于，所述第一凹部为截面是1/n圆形的缺口，其中n为整数。

7.根据权利要求5所述的激光投射器，其特征在于，所述第二凹部为截面是1/n圆形的缺口，其中n为整数。

8.根据权利要求4所述的激光投射器，其特征在于，所述第一电路层部分贴合于所述第一凹部内壁。

9.根据权利要求5所述的激光投射器，其特征在于，所述第二电路层部分贴合于所述第二凹部内壁。

10.根据权利要求2所述的激光投射器，其特征在于，所述基片下端面上设置有第一散热层，所述第一散热层通过穿过所述基片的第一导体与所述第一电路层连接。

11.根据权利要求2所述的激光投射器，其特征在于，所述基片下端面上设置有第二散热层，所述第二散热层通过穿过所述基片的第二导体与所述第二电路层连接。

12.根据权利要求1所述的激光投射器，其特征在于，所述激光光源为VCSEL型光源。

13.根据权利要求1所述的激光投射器，其特征在于，所述电路导体上端面设有阻焊层。

14.根据权利要求1所述的激光投射器，其特征在于，所述基片为陶瓷基片或树脂基片。

15.根据权利要求1所述的激光投射器，其特征在于，所述激光整形元件包括准直镜以及与所述准直镜连接的波浪镜。

16.一种电子设备，其特征在于，包括

如权利要求1-15任一项所述的激光投射器；和

用于接收所述激光投射器出射的激光的探测器。

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