CN219458290U - 一种激光器组件及光源模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光器组件及光源模块，涉及激光器技术领域。激光器组件包括：基板和激光器芯片，基板上设有安装区域；激光器芯片包括发热面和与发热面相邻设置的发光面，发热面贴合于安装区域上，发光面沿基板所在平面发光；激光器芯片因为开始运行工作后其自身产生热量，其热量从发热面(P极)通过基板传递向激光器芯片外界进行散热，这样的设置方式能够使传热路径较短，实现散热效果所需时间更短，以解决现有技术中激光器芯片的散热面朝向基板，导致散热效率低、影响输出光功率的问题。

Description

一种激光器组件及光源模块

技术领域

本实用新型涉及激光器技术领域，尤其涉及一激光器组件及光源模块。

背景技术

目前光电子行业中的器件通常采用将激光器芯片固定在基板上的方式，芯片基板主要具有固定激光器芯片，供芯片进行电连接和导热的功能，确保激光器能在其生命周期内正常工作。

传统的激光器芯片将散热面朝向基板设置，使得激光器芯片的热量从发热面到散热面，再从散热面传递至基板进行散热，这样的散热方式由于传热路径较长，散热时间长，所以会导致散热效率较低，进而会影响输出光功率。

实用新型内容

本实用新型实施例要解决的技术问题在于，提供一种激光器组件及光源模块，以解决现有技术中激光器芯片的散热面朝向基板，导致激光器芯片的散热效率低、影响输出光功率的问题。

第一方面，本实用新型实施例所提供的一种激光器组件包括：基板和激光器芯片，所述基板上设有安装区域；所述激光器芯片包括发热面和与所述发热面相邻设置的发光面，所述发热面贴合于所述安装区域上，所述发光面沿所述基板所在平面发光。

进一步地，所述发热面通过焊接固定于所述安装区域。

进一步地，所述安装区域设置有焊盘，所述发热面通过所述焊盘与所述基板连接。

进一步地，所述激光器组件还包括光学透镜，所述光学透镜装设于所述基板，且与所述发光面对应设置。

进一步地，所述基板上设置有限位凹槽，所述光学透镜嵌设于所述限位凹槽内。

进一步地，所述光学透镜位于所述基板设置所述激光器芯片相邻的一侧面上。

进一步地，所述光学透镜为准直透镜、会聚透镜和衍射透镜的任意一种。

进一步地，所述基板为氮化铝材质。

第二方面，本实用新型实施例所提供一种光源模块，包括：如上所述任意一项所述的激光器组件。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的激光器组件及光源模块的有益效果在于：本实用新型实施例提供的激光器组件包括基板和激光器芯片，基板上设有安装区域；激光器芯片包括发热面和与发热面相邻设置的发光面，发热面贴合于安装区域上，所述发光面沿所述基板所在平面发光；激光器芯片运行工作时产生热量，其热量能够直接从发热面(P极)传递至基板进行散热，激光器芯片这样的设置方式使传热路径较短，实现散热所需时间更短，有效地提高了激光器芯片的散热效率，从而减少了对输出光功率的影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，附图中：

图1是本实用新型一实施例提供的激光器组件的立体结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的激光器组件的爆炸结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例提供的激光器组件的立体结构示意图；

图4是本实用新型另一实施例提供的激光器组件的爆炸结构示意图；

图5是本实用新型另一实施例提供的激光器组件的立体结构示意图。

图标：1000、激光器组件；100、基板；101、安装区域；102、焊盘；103、限位凹槽；200、激光器芯片；201、发热面；202、发光面；300、光学透镜。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。现结合附图，对本实用新型的较佳实施例作详细说明。

本实用新型实施例提供了一种激光器组件1000，如图1至图4所示，激光器组件1000包括：基板100和激光器芯片200，基板100上设有安装区域101；激光器芯片200包括发热面201和与发热面201相邻设置的发光面202，发热面201贴合于安装区域101上，发光面202沿基板100所在平面发光。

需要说明的是，激光器芯片200的发热面201(P极)设置在基板100的安装区域101上，发热面201通过倒装焊、引线键合等连接方式固定在基板100上,基板100上的安装区域101通过设置焊盘102和“走线”与激光器芯片200建立稳定可靠的机械和电连接关系，使激光器芯片200既可以在基板100上稳定固定的状态和向外传热，还能实现所需的电性导通，减少了布线的麻烦。

在本实施例中，激光器芯片200，其外形可以看做具有长、宽和高的长方体，所以其发热面201的外轮廓平面可以看做是长方形，那么根据激光器芯片200发热面201对应设置的安装区域101轮廓也应为长方形。

在现有设置方式下，激光器芯片200的发热面201并未直接设置在基板100上，激光器芯片200因为开始运行工作后其自身产生热量，其热量从发热面201流动至散热面(N极),再从散热面传递至基板100进行散热，这样的散热方式导致传热路径较长，实现散热所需时间长。为了解决上述问题，将激光器芯片200的发热面201与基板100相贴合，使得激光器芯片200在运行工作中产生的热量可以从激光器芯片200的发热面201直接通过基板100传递向外界，有效的提高了激光器芯片200的散热效率，从而减少了对输出光功率的影响。

参考图2，发热面201焊接固定于安装区域101；安装区域101设置有焊盘102，发热面201通过焊盘102与基板100连接。

首先将激光器芯片200与所对应的焊盘102对准，使用松香等助焊剂涂抹在待焊接区域，然后通过锡焊等焊接方式将激光器芯片200焊接在焊盘102上，在激光器芯片200与基板100焊接连接后，既能够使激光器芯片200与基板100稳定连接，又能够使激光器芯片200与基板100之间保持电性连接；焊接固定这种连接方式的强度高、成本低，并且具有导热率高、传热快的优点，可以将发热面201的热量快速传递至基板100，提高激光器芯片200的散热效率。

具体地，激光器芯片200与基板100之间的焊接固定方式需要根据具体情况进行区分。当激光器芯片200与基板100之间需要进行绝缘性焊接时，需要在激光器芯片200与基板100之间添加如二氧化硅、氧化铝和氮化硅等高分子树脂材质的非导电胶，之后需要通过加热使非导电胶材料固化后再将激光器芯片200与基板100焊接在一起；当激光器芯片200与基板100之间需要进行传导性焊接时，需要在激光器芯片200与基板100之间添加如导电银浆等内置了金属颗粒的导电胶，在导电胶固化后再进行焊接。

参考图1和图2，激光器组件1000还包括光学透镜300，光学透镜300装设于基板100上，且与发光面202对应设置。

激光器芯片200的发光面202是指激光器芯片200出射激光的面。在激光器芯片200内的工作介质被电激励后，在各方向发射出激光的概率相同，但由于激光器芯片200内设置有谐振腔，谐振腔的设置方向就是激光器芯片200发射激光的方向，激光沿该方向经激光器芯片200的某一面出射，该面即为激光器芯片200的发光面202。

具体地，按照谐振腔制造工艺差异，激光器芯片200可分为边发射激光器芯片(EEL)与面发射激光器芯片(VCSEL)两类，在本实施例中，选用边发射激光器芯片(EEL)。需要注意的是，所谓的边发射并不是发射面只有一条边的意思，而是“侧面发射”的意思。边发射激光器芯片(EEL)的输出功率、电光转化效率更高。

参考图3和图4，基板100上设置有限位凹槽103，光学透镜300嵌设于限位凹槽103内。

基板100上的限位凹槽103是根据安装区域101的形状和位置切割或蚀刻的，需要说明的是，选择切割或蚀刻是由基板100的材质、性质以及加工工艺所决定的。例如基板100通常情况下选择激光切割的加工方式，但是在切割处及边缘位置会产生热量，在边缘产生软毛刺，且一定程度会影响基板100的材质性质，形成一定宽度的热影响区域，而蚀刻一般只会改变基板100的形状，而不改变基板100的性质，蚀刻根据加工方式的不同还分为干蚀刻和湿蚀刻。首先根据激光器芯片200的尺寸和形状相对应的在基板100上设置安装区域101，然后在基板100上根据安装区域101的位置，环绕安装区域101在基板100表面进行镀金锡焊料工序和对限位凹槽103的切割或蚀刻，以使基板100与激光器芯片200的匹配度更高。基板100上所进行的其他工序对激光器芯片200的影响更小，且将光学透镜300设置在基板100上的限位凹槽103内，能够增加光学透镜300和基板100之间的结构强度，将光学透镜300直接装设在与之对应的限位凹槽103内，能够节省定位安装时间，使安装更快捷简便，节约生产时间。

参考图1和图2，光学透镜300位于基板100的一侧面上，该侧面与设置激光器芯片200的面相邻。

具体地，光学透镜300有多种设置方式。例如，将光学透镜300设置在基板100上与装设发热面201的面相邻的一侧面上，在这种情况下，基板100上设置有限位凹槽103(参考图3)，使光学透镜300与基板100上的限位凹槽103之间定位安装，或，基板100上没有设置限位凹槽103(参考图1)，直接将光学透镜300与激光器芯片200相对应的装设在基板100的该侧面上；又例如，将光学透镜300设置在基板100用于装设发热面201的面上，也就是将光学透镜300和激光器芯片200设置在同一面上，在这种情况下，基板100上设置有限位凹槽103，使光学透镜300与基板100上限位凹槽103之间定位安装，或，基板100上没有设置限位凹槽103(参考图5)，直接将光学透镜300与激光器芯片200相对应的装设在基板100上即可。

参考图4，光学透镜300为准直透镜、会聚透镜和衍射透镜的任意一种。

具体地，准直透镜是指能将来自孔径栏中每一点的光线变成一束平行的准直光柱的仪器，准直透镜具有体积小、易装配、准直性能好的优点；会聚透镜是一种凸透镜，是根据光的折射原理制成的，其中央较厚，边缘较薄，优点在于可以聚焦；衍射透镜具有体积小、重量轻、公差宽松等优势。除此之外，光学透镜300还可以是柱面镜的形式，柱面镜是一种非球面透镜，可以有效减小球差和色差，还具有一维放大功能。

在本申请的可选实施例中，基板100为氮化铝材质。

基板100是制造PCB板的基本材料，一般情况下，基板100需要具有导电、绝缘和支撑三个方面的功能。氮化铝(AIN)材质的基板100具有热导率高、各种电性能(介电常数、介质损耗、体电阻率、介电强度)优良、机械性能好，抗折强度高于氧化铝和氧化铍陶瓷，可以常压烧结、光传输特性好以及可采用流延工艺制作等优点，可以很好的作为激光器芯片200的基板100，提升激光器芯片200的散热效率，减少激光器芯片200在工作时产生的热量对激光器芯片200输出光功率的影响。

本申请实施例还公开了一种光源模块，包括前述实施例中的激光器组件1000。该光源模块包含与前述实施例中的激光器组件1000相同的结构和有益效果。激光器组件1000的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而所有这些修改和替换，都应属于本实用新型所附权利要的保护范围。

Claims (9)

1.一种激光器组件，其特征在于，包括：

基板，所述基板上设有安装区域；

激光器芯片，所述激光器芯片包括发热面和与所述发热面相邻设置的发光面，所述发热面贴合于所述安装区域上，所述发光面沿所述基板所在平面发光。

2.根据权利要求1所述的激光器组件，其特征在于：所述发热面通过焊接固定于所述安装区域。

3.根据权利要求2所述的激光器组件，其特征在于：所述安装区域设置有焊盘，所述发热面通过所述焊盘与所述基板连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的激光器组件，其特征在于：所述激光器组件还包括光学透镜，所述光学透镜装设于所述基板，且与所述发光面对应设置。

5.根据权利要求4所述的激光器组件，其特征在于：所述基板上设置有限位凹槽，所述光学透镜嵌设于所述限位凹槽内。

6.根据权利要求5所述的激光器组件，其特征在于：所述光学透镜位于所述基板的一侧面上，所述侧面与设置所述激光器芯片的面相邻。

7.根据权利要求4所述的激光器组件，其特征在于：所述光学透镜为准直透镜、会聚透镜和衍射透镜的任意一种。

8.根据权利要求1-3任一项所述的激光器组件，其特征在于：所述基板为氮化铝材质。

9.一种光源模块，其特征在于：包括上述权利要求1-8中任一项所述的激光器组件。