CN220042574U - 发射芯片、发射组件和激光雷达 - Google Patents

Abstract

一种发射芯片、发射组件和激光雷达，所述发射芯片包括：基板，所述基板具有开口；驱动电路单元，所述驱动电路单元位于所述开口内，所述驱动电路单元具有第一表面；光源阵列，所述光源阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接；电容阵列，所述电容阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接。堆叠设置能够有效减小所述发射芯片的面积，提升集成度，还能够所述驱动电路单元与所述光源阵列和所述电容阵列之间距离，互连线更短，能够有效减小环路电感，无需分别形成接口，能够有效减少接口数量，能够大幅简化基板设计，能够为散热设计提供更大的空间。

Description

发射芯片、发射组件和激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光探测，特别涉及一种发射芯片、发射组件和激光雷达。

背景技术

激光雷达发射模块的核心器件一般包括驱动电路单元、一颗或多颗激光器、一颗或多颗电容。如图1所示的一种发射模块中，驱动电路单元11、激光器12和电容13平铺布置于电路板10(例如印刷电路板，PCB板)的表面。

由于驱动电路单元11、激光器12和电容13在电路板10的表面上平铺布置，彼此之间的物理距离较大，因此驱动电路单元11、激光器12和电容13之间的互连线长度较大，一般超过2mm，环路电感大；更大的环路电感会影响激光器的发光功率，从而使激光雷达的测远能力受限。

而且器件的平铺设置会造成电路板10的面积利用率低，容易造成发射模块整体集成度低下，无法满足激光雷达尺寸小型化的需求。

此外，驱动电路单元11、激光器12和电容13分别与电路板10电连接，再通过电路板10实现驱动电路单元11、激光器12和电容13之间的电连接，因此电路板10布线压力大，往往需要多层布线，布线面积大、结构复杂，散热设计困难。

另外，驱动电路单元11、激光器12和电容13之间以及与电路板10之间的电连接往往通过打线的方式实现。因此驱动电路单元11、激光器12和电容13等器件均需要进行单颗的一级封装；将一级封装之后的器件贴装至电路板10上后，还需要对整个发射模组进行二级封装；两次封装增加了制造复杂度和成本。

克服上述问题的一种方法就是将激光器和驱动电路单元层叠设置。但是为了保证测远能力，激光器往往需要相当大的功率设置，与大功率激光器相配套的驱动电路单元的能耗也会相应增大，驱动电路单元工作时所产生热量也随之增大；而层叠设置会缩小驱动电路单元的散热面积，因此发射模组会出现散热问题。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是将激光器颗粒与驱动电路单元堆叠设置的情况下，如何改善散热问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种发射芯片，包括：

基板，所述基板具有开口；驱动电路单元，所述驱动电路单元位于所述开口内，所述驱动电路单元具有第一表面；光源阵列，所述光源阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接；电容阵列，所述电容阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接。

可选的，沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸小于或等于所述基板的厚度。

可选的，所述基板为导热基板；沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸小于所述基板的厚度；所述驱动电路单元具有与所述第一表面相背设置的第二表面；所述驱动电路单元的第二表面与所述开口的底部相连。

可选的，沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸等于所述基板的厚度；所述驱动电路单元具有与所述第一表面相背设置的第二表面；所述第二表面从所述基板的底面露出。

可选的，所述电容阵列位于所述光源阵列的行方向和/或列方向的至少一侧。

可选的，所述光源阵列同时由多个所述驱动电路单元驱动，所述电容阵列同时与多个所述驱动电路单元电连接。

可选的，多个所述驱动电路单元至少部分堆叠设置。

可选的，堆叠设置的多个驱动电路单元包括上层芯片和下层芯片，所述上层芯片位于所述下层芯片的第一表面的上方；所述下层芯片通过所述上层芯片实现电连接。

可选的，多个所述驱动电路单元至少部分平铺设置。

可选的，垂直所述驱动电路单元的第一表面的方向上，所述电容阵列位于所述光源阵列和所述驱动电路单元的第一表面之间。

可选的，所述光源阵列和所述驱动电路单元通过所述电容阵列实现电连接。

可选的，还包括：封装材料，所述封装材料覆盖所述基板、所述驱动电路单元和所述光源阵列以及所述电容阵列；通光孔，所述通光孔贯穿所述封装材料且与所述光源阵列的出光面位置相对应。

可选的，还包括：窗口件，所述窗口件填充于所述通光孔内。

可选的，还包括：导热胶，所述导热胶填充于所述开口的内壁和所述驱动电路单元之间。

可选的，所述导热胶还覆盖所述驱动电路单元的第一表面。

可选的，所述导热胶还填充于上层芯片和下层芯片之间。

可选的，所述电连接通过键合线或键合面的方式中的一种或多种实现。

相应的，本实用新型还提供一种发射组件，包括：

发射芯片，所述发射芯片包括：基板，所述基板具有开口；驱动电路单元，所述驱动电路单元位于所述开口内，所述驱动电路单元具有第一表面；光源阵列，所述光源阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接；电容阵列，所述电容阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上且与所述驱动电路单元电连接；电路板，所述电路板与所述发射芯片的基板电连接。

可选的，沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸等于所述基板的厚度；所述驱动电路单元具有与所述第一表面相背设置的第二表面；所述第二表面从所述基板的底面露出；所述发射组件还包括：散热盘，所述散热盘与所述驱动电路单元的第二表面相连。

可选的，所述散热盘通过导热胶与所述驱动电路单元的第二表面相连；或者，所述散热盘与所述驱动电路单元的第二表面焊接相连。

可选的，所述散热盘位于所述电路板和所述发射芯片之间；或者，所述发射芯片位于所述散热盘和所述电路板之间，所述电路板具有贯穿厚度的通孔，所述通孔的位置与所述发射芯片的光源阵列的位置相对应。

可选的，所述发射芯片与所述电路板之间通过球栅阵列电连接。

此外，本实用新型还提供一种激光雷达，包括：

发射组件，所述发射组件包括：发射芯片，所述发射芯片包括：基板，所述基板具有开口；驱动电路单元，所述驱动电路单元位于所述开口内，所述驱动电路单元具有第一表面；光源阵列，所述光源阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接；电容阵列，所述电容阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上且与所述驱动电路单元电连接；电路板，所述电路板与所述发射芯片的基板电连接；所述发射组件所产生的光线经障碍物反射形成回波光；接收组件，所述接收组件适宜于采集所述回波光。

可选的，沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸等于所述基板的厚度；所述驱动电路单元具有与所述第一表面相背设置的第二表面；所述第二表面从所述基板的底面露出；所述发射组件还包括：散热盘，所述散热盘与所述驱动电路单元的第二表面相连。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

本实用新型技术方案中，所述驱动电路单元位于所述基板的开口内，所述光源阵列和所述电容阵列均堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上。堆叠设置能够有效减小所述发射芯片的面积，能够有效提升集成度；而且所述驱动电路单元与所述光源阵列和所述电容阵列之间距离更近，互连线更短，能够有效减小环路电感；此外所述驱动电路单元与所述光源阵列和所述电容阵列之间直接电连接，无需分别形成接口，能够有效减少接口数量，能够大幅简化基板设计，能够为散热设计提供更大的空间。

本实用新型可选方案中，所述基板为导热基板，所述开口的深度小于所述基板的厚度，所述驱动电路单元的第二表面与所述开口的底部相连；或者沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸等于所述基板的厚度；所述驱动电路单元的第二表面从所述基板的底面露出。第二表面能够为所述驱动电路单元的热量提供额外的热量散逸通道，能够有效改善所述驱动电路单元的散热效果。

本实用新型可选方案中，垂直所述驱动电路单元的第一表面的方向上，所述电容阵列位于所述光源阵列和所述驱动电路单元的第一表面之间。通过所述电容阵列和所述光源阵列的堆叠设置，能够进一步减小所述发射芯片的面积，能够有效提升集成度。

本实用新型可选方案中，所述光源阵列同时由多个所述驱动电路单元驱动，所述电容阵列同时与多个所述驱动电路单元电连接；而且多个所述驱动电路单元至少部分堆叠设置。所述光源阵列同时由多个所述驱动电路单元驱动能够有效提升所述光源阵列的驱动能力，能够有效提升测远能力，而且堆叠设置的驱动电路单元，也能够减小所述发射芯片的面积，能够有效提升集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1是一种发射模块的俯视结构示意图；

图2是本实用新型发射芯片第一实施例的剖视结构示意图；

图3是图2所示发射芯片实施例的顶视图；

图4是图2所示发射芯片实施例的底视图；

图5是本实用新型发射芯片第二实施例的顶视图；

图6是本实用新型发射芯片第三实施例的顶视图；

图7是本实用新型发射芯片第四实施例的顶视图；

图8是本实用新型发射芯片第五实施例的顶视图；

图9是本实用新型发射芯片第六实施例的剖视结构示意图；

图10是本实用新型发射芯片第七实施例的剖视结构示意图；

图11是本实用新型发射芯片第八实施例的剖视结构示意图；

图12是图11所示发射芯片实施例的顶视图；

图13是本实用新型发射芯片第九实施例的剖视结构示意图；

图14是本实用新型发射芯片第十实施例的剖视结构示意图；

图15是本实用新型发射芯片第十一实施例的剖视结构示意图；

图16是本实用新型发射芯片第十二实施例的剖视结构示意图；

图17是本实用新型发射组件第一实施例的剖面结构示意图；

图18是本实用新型发射组件第二实施例的剖面结构示意图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

由背景技术可知，现有技术中堆叠设置虽然能够提升集成度，但是会影响驱动电路单元的散热面积，发射模组会出现散热问题。

为解决所述技术问题，本实用新型提供一种发射芯片、发射组件和激光雷达，所述驱动电路单元位于所述基板的开口内，所述光源阵列和所述电容阵列均堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上。堆叠设置能够有效减小所述发射芯片的面积，能够有效提升集成度；而且所述驱动电路单元与所述光源阵列和所述电容阵列之间距离更近，互连线更短，能够有效减小环路电感；此外所述驱动电路单元与所述光源阵列和所述电容阵列之间直接电连接，无需分别形成接口，能够有效减少总接口数量，能够大幅简化基板设计，能够为散热设计提供更大的空间。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图2至图4，示出了本实用新型发射芯片第一实施例的结构示意图；其中，图2是所述发射芯片实施例的剖视图，图3是所述发射芯片实施例的顶视图；图4是所述发射芯片实施例的底视图。

所述发射芯片包括：基板110，所述基板110具有开口112；驱动电路单元120，所述驱动电路单元120位于所述开口112内，所述驱动电路单元120具有第一表面120a；光源阵列130，所述光源阵列130堆叠于所述驱动电路单元120的第一表面120a上，且与所述驱动电路单元120电连接；电容阵列140，所述电容阵列140堆叠于所述驱动电路单元120的第一表面120a上，且与所述驱动电路单元120电连接。

下面结合附图详细说明本实用新型发射芯片实施例的技术方案。

所述基板110用以在承载器件，还用以实现器件与外部电路的电连接。

具体的，所述基板110内包括导电结构111，所述导电结构111用以实现电连接。如图2所示，所述基板110具有底面110a和顶面110b。所述底面110a和所述顶面110b相背设置。

所述基板110具有开口112，所述开口112用以容纳所述驱动电路单元120。

所述开口112位于所述顶面110b内，且自所述顶面110b向所述底面110a延伸。

本实用新型一些实施例中，沿所述基板110的厚度方向，所述开口112的尺寸小于或等于所述基板110的厚度。其中，所述基板110的厚度方向是指垂直所述基板110的底面110a的方向。

具体如图2所示的一些实施例中，沿所述基板110的厚度方向，所述开口112的尺寸等于所述基板110的厚度，也就是说，沿所述基板110的厚度方向，所述开口112贯穿所述基板110。

所述驱动电路单元120用以驱动所述光源阵列130，还用以固定所述光源阵列130和所述电容阵列140。

具体的，所述驱动电路单元120具有第一表面120a和第二表面120b，所述第一表面120a和所述第二表面120b相背设置。具体的，所述第一表面120a的朝向与所述基底110的顶面110b的朝向一致，所述第二表面120b的朝向与所述基底110的底面110a的朝向一致。

本实用新型一些实施例中，所述基板110的厚度与所述驱动电路单元120的厚度相当，即所述基板110的厚度与所述驱动电路单元120的厚度大致相等。所以如图2所示的一些实施例中，所述开口112沿厚度方向贯穿所述基板110；因此所述驱动电路单元120的第二表面120b可以从所述基板110的底面110a露出。从所述底面110a露出的第二表面120b能够为所述驱动电路单元120的热量提供额外的散逸通道，能够有效改善所述驱动电路单元120的散热效果。

所述驱动电路单元120通过所述基板110与外部电路电连接，因此所述驱动电路单元120与所述基板110之间电连接。

本实用新型一些实施例中，所述电连接通过键合线的方式实现。如图2所示，所述基板110的顶面110b内具有开窗(图中未标示)，所述开窗露出所述导电结构111以构成所述驱动电路单元120的键合点，将所述驱动电路单元120的键合点通过键合线(图中未标示)焊接到所述基板110的键合点上以实现电连接。具体的，可以通过打线工艺形成所述键合线。

将所述光源阵列130和所述电容阵列140堆叠于所述驱动电路单元120的第一表面120a上，所述光源阵列130和所述电容阵列140与所述驱动电路单元120三者之间距离均较近，因此所述光源阵列130的激光器131、所述电容阵列140的电容141和所述驱动电路单元120两两之间均可以直接电连接，无需通过所述基板110电连接，能够大幅缩短互连线长度。

如图2至图4所示的实施例中，所述激光器131、所述电容141和所述驱动电路单元120两两之间互连线长度可以缩短至0.3mm，环路电感下降经1个数量级，有利于理论测远能力的提升。

而且所述光源阵列130和所述电容阵列140均仅与所述驱动电路单元120电连接，因此只有所述驱动电路单元120与所述基板110的内部导电结构111电连接，进而所述基板110只需要设置所述发射芯片的输入输出端口(I/O)以与外部电路相连，无需由所述激光器131、所述电容141和所述驱动电路单元120分别引出各自的输入输出端口，整体I/O数减少为传统方案的近1/3，使得所述基板110的内部无需进行复杂的走线，其设计得以大幅简化。

由于所述基板110的设计简单，因此所述基板110内导电结构设计占用空间较少，从而为所述开口112的设置提供了足够的空间；而将所述驱动电路单元120内嵌于所述开口112内，在所述基板110的底面110a露出所述驱动电路单元120的第二面120b，所述驱动电路单元120所产生的热量除了能够通过基板110实现散逸，还能够从所述驱动电路单元120的第二面120b散逸，所述驱动电路单元120的散热条件得以有效改善，有利于更高发光功率激光器的使用。

所述光源阵列130包括多个激光器131，多个所述激光器131呈阵列排布；所述电容阵列140包括多个电容141，多个所述电容141呈阵列排布。

所述光源阵列130和所述电容阵列140均设置于所述驱动电路单元120的第一表面120a上。具体的，所述光源阵列130和所述电容阵列140朝向所述驱动电路单元120的表面与所述第一表面120a固定相连。所述光源阵列130和所述电容阵列140与所述驱动电路单元120堆叠设置，所述光源阵列130和所述电容阵列140在所述基板110表面的投影位于所述驱动电路单元120的范围内，所述基板110上无需额外面积设置所述光源阵列130和所述电容阵列140。这种设置方式能够有效减少基板面积、提高集成度。

其中，所述激光器131可以是垂直腔面发射型激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)和边发射型激光器(Edge-emitting semiconductor lasers，EEL)中的一种或两种。

优选的，所述激光器131为垂直腔面发射型激光器。垂直腔面发射型激光器阵列的通道间距更小，可达100μm至200μm，可以获得更高的集成度。具体的，所述激光器131可以是单腔垂直腔面发射型激光器和多腔垂直腔面发射型激光器中的一种或两种。

本实用新型一些实施例中，所述电容阵列140位于所述光源阵列130的行方向和/或列方向的至少一侧。如图3所示的一些实施例中，所述光源阵列130的多个激光器131沿列方向L呈线性排列，所述电容阵列140的多个电容141也沿列方向L呈线性排列；所述电容阵列140位于所述光源阵列130行方向H的一侧。其中，所述列方向L和所述行方向H均平行所述驱动电路单元120的第一表面120a，且所述列方向L和所述行方向H相互垂直。可以理解的是，上述示例对所述光源阵列130和所述电容阵列140的尺寸并不做限定，例如所述电容阵列140沿所述列方向L的尺寸可以小于或大于所述光源阵列130所述列方向L的尺寸。此外，所述光源阵列130和所述电容阵列140在所述列方向L也可以存在一定的偏移。

需要说明的是，所述光源阵列中激光器的排布方式和所述电容阵列中电容的排布方式不限定。当所述发射芯片应用于固态激光雷达时，激光雷达的整个视场均由光源阵列照亮，所述光源阵列为面阵列，即所述激光器呈面阵排列。如图5所示的一些实施例中，光源阵列230中的激光器231沿列方向L和行方向H呈阵列排布，电容阵列240中的电容241沿列方向呈线性排列；所述电容阵列240位于所述光源阵列230沿所述行方向H的一侧。

还需要说明的是，所述光源阵列和所述电容阵列之间的位置关系也不限定。如图6所示的一些实施例中，电容阵列341和电容阵列342分别位于光源阵列330沿行方向H的两侧；如图7所示的一些实施例中，电容阵列441和电容阵列443分别位于光源阵列430沿列方向L的两侧；电容阵列442和电容阵列444分别位于所述光源阵列430沿行方向H的两侧。

继续参考图2至图4，所述电容阵列140中电容141与所述光源阵列130中激光器131对应电连接。如图3所示的一些具体实施例，所述电容阵列140中电容141与所述光源阵列130中激光器131一一对应电连接。

需要说明的是，所述光源阵列130中激光器131和所述电容阵列140中电容141一一对应连接的方式仅为一实例。本实用新型其他实施例中，也可以多个电容与1个激光器对应电连接，或1个电容与多个激光器对应电连接。如图8所示的一些实施例中，光源阵列530中多个激光器531与电容阵列540中1个电容541对应电连接。具体的，所述电容阵列540中1个所述电容541与所述光源阵列530中3个激光器531电连接。

而且，电容与所对应激光器之间，可以共用阳极以实现电连接，也可以共用阴极以实现电连接。本实用新型对两者之间的连接方式并不限定。

如图2所示，一些具体实施例中，所述激光器131、所述电容141和所述驱动电路单元120两两之间的电连接通过键合线实现。具体的，所述激光器131的出光面与键合点位于同一表面上，通过键合线实现所述激光器131的键合点、所述电容141的键合点以及所述驱动电路单元120的键合点之间的电连接。

具体的，先将所述激光器131和所述电容141贴装于所述驱动电路单元120上；再通过打线工艺将所述激光器131和所述电容141的键合点焊接至所述驱动电路单元120的键合点上，并将所述激光器131的键合点通过键合线焊接至所述电容141的键合点上。

需要说明的是，所述激光器131、所述电容141和所述驱动电路单元120两两之间的键合线可以通过短距离打线工艺形成，以减少电气传输距离和损耗，抑制环路电感影响。

继续参考图2，本实用新型一些实施例中，所述发射芯片还包括：封装材料150，所述封装材料150覆盖所述基板110、所述驱动电路单元120和所述光源阵列130以及所述电容阵列140；通光孔151，所述通光孔151贯穿所述封装材料150且与所述光源阵列130的出光面位置相对应。

所述封装材料150用以对所述发射芯片整体进行保护包封。

本实用新型一些实施例中，所述封装材料150为高分子材料。具体的，通过所述封装材料150直接整体包封所述基板110、所述驱动电路单元120、所述光源阵列130以及所述电容阵列140，无需对激光器、电容、驱动电路单元进行单颗的一级封装后再对基板进行二级封装，能够有效简化制造步骤，降低制造成本。

所述光源阵列130的激光器131所产生的光束需要向外出射，因此所述封装材料150进行整体包封时，预留所述通光孔151以形成光束出射通道。如图2所示的一些具体实施例中，所述发射芯片还包括：窗口件152，所述窗口件152填充于所述通光孔151内。

具体的，如图2所示，实现所述光源阵列130、所述电容阵列140和所述驱动电路单元120电连接之后，再用封装材料150进行整体封装以形成发射芯片。形成进行整体包封时，可以先通过异形封装工艺形成预留有所述通光孔151的封装材料150，接着在所述激光器131的出光面上设置支撑结构(图中未示出)，并贴上所述窗口件152，以避免所述激光器131的出光面被所述封装材料150覆盖。

一些实施例中，所述光源阵列130中，至少部分数量的激光器131共用同一窗口件152，即所述通光孔151底部露出多个所述激光器131的发光面以降低制作复杂程度。另一些实施例中，所述通光孔及通光孔内的窗口件与所述激光器一一对应，即所述通光孔底部仅露出1个所述激光器的发光面。

本实用新型其他实施例中，形成所述封装材料之后，也可以在所述通光孔内填充透光材料以实现所述发射芯片的整体包封。

还需要说明的是，还可以通过所述通光孔及所述通光孔内窗口件的形状的设计以形成透镜，不仅使形成的光束经所述通光孔及其窗口件出射，还可以对光束进行整形，例如提高光束的平行度等。

如图9所示的一些具体实施例中，所述窗口件652位于所述激光器631出光面上，所述窗口件652对所述激光器631所形成光束进行会聚和整形以提高光束的平行度。所述窗口件652由具有稳定光学特性的高分子材料形成。具体的，将所述激光器631固定于所述驱动电路单元620的第一表面(图中未标示)、将所述激光器631与所述驱动电路单元620电连接之后，在所述激光器631的出光面进行滴注以形成所述窗口件652；形成所述窗口件652之后，再形成所述封装材料650。

需要说明的是，如图9所示的一些具体实施例中，电连接通过键合面的方式实现。所述激光器631的出光面和所述键合点在相背设置的2个表面上，所述激光器631通过与所述驱动电路单元620相接触的键合面实现电连接。具体的，可以通过绝缘物预键合和金属键合中一种方式实现电连接。此外，所示，电容641贴装在所述驱动电路单元620上后，再将电容641的键合点通过键合线焊接至所述驱动电路单元620的键合点上，所述激光器631和所对应的电容641通过所述驱动电路单元620实现电连接。

此外，本实用新型另一些实施例中，所述电容为芯片式电容。所述电容也通过与所述驱动电路单元相接触的键合面实现电连接。具体的，可以通过绝缘物预键合和金属键合中一种方式实现电连接。

继续参考图2，本实用新型一些实施例中，所述发射芯片还包括：导热胶(图中未示出)，所述导热胶填充于所述开口112的内壁和所述驱动电路单元120之间。

如图2所示，平行所述第一面120a的平面内，所述开口112的尺寸大于所述驱动电路单元120的尺寸，因此所述驱动电路单元120的侧壁和所述开口112的侧壁之间具有空隙，所述导热胶填充于所述空隙内，将所述驱动电路单元120与所述基板110固定相连，即将所述驱动电路单元120固定于所述开口112内，同时改善所述驱动电路单元120的散热条件。

此外，如图2所示的一些具体实施例中，所述导热胶还覆盖所述驱动电路单元120的第一表面120a，即所述第一表面120a上还固定有所述光源阵列130和所述电容阵列140，因此所述光源阵列130和所述电容阵列140所露出的第一表面120a与所述导热胶直接接触，以提高所述导热胶的覆盖面积，更大幅度地改善散热条件。

参考图11和图12，示出了本实用新型发射芯片第七实施例的结构示意图；其中，图11是所述发射芯片实施例的剖视图，图12是所述发射芯片实施例的顶视图。

与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于，所述电容阵列和所述光源阵列依次堆叠于所述驱动电路单元720的第一表面720a上。

如图11所示的一些具体实施例中，垂直所述驱动电路单元720的第一表面720a的方向上，所述电容阵列740位于所述光源阵列730和所述驱动电路单元720的第一表面720a之间。具体的，所述电容741贴装于所述驱动电路单元720的第一表面720a上，所述激光器731贴装于所述电容741背向所述驱动电路单元720的表面上。这种堆叠方式，能够更大限度减小光源阵列和电容阵列之间距离，缩短两者之间的连接线路，进一步减小环路电感影响。

本实用新型一些实施例中，所述电容741位于所述驱动电路单元720之间，所述光源阵列730、所述电容741和所述驱动电路单元720两两之间通过键合面的方式实现电连接，因此所述光源阵列730和所述驱动电路单元720通过所述电容阵列740实现电连接。具体的，可以通过在所述电容741上设置过孔，实现所述激光器731和所述驱动电路单元720之间的电连接。

需要说明的是，本实用新型另一些实施例中，所述光源阵列、所述电容和所述驱动电路单元两两之间也可以通过键合线的方式实现电连接。当通过键合线的方式实现电连接时，即使所述电容阵列和所述光源阵列依次堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，也可以通过键合线实现所述光源阵列和所述驱动电路单元之间的直接电连接，即将所述激光器的键合点通过键合线直接焊接至所述驱动电路单元的键合点。

参考图13，示出了本实用新型发射芯片第八实施例的结构示意图。

与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于，所述光源阵列830同时由多个所述驱动电路单元(图中未标示)驱动，所述电容阵列840同时与多个所述驱动电路单元电连接。

如图13所示的一些具体实施例中，多个所述驱动电路单元至少部分堆叠设置。具体的，堆叠设置的多个驱动电路单元包括上层芯片821和下层芯片822，所述上层芯片821位于所述下层芯片822的第一表面(图中未标示)的上方。将驱动同一光源阵列830的所述驱动电路单元堆叠设置，能够进一步减小所述发射芯片的面积。

此外，由于上层芯片821位于所述下层芯片822与所述光源阵列830和电容阵列840之间，所以一些实施例中，所述下层芯片822通过所述上层芯片821实现电连接，即可以在所述上层芯片821内设置过孔以实现所述下层芯片822和所述光源阵列830和电容阵列840之间的电连接。

需要说明的是，所述电连接包括：所述下层芯片822与所述光源阵列830、所述电容阵列840之间的电连接。在一些实施例中，所述电连接包括：还包括：所述上层芯片821和所述下层芯片822之间的电连接。

本实用新型一些实施例中，所述发射芯片还包括：导热胶。具体的，所述导热胶还填充于相邻驱动电路单元之间。如图13所示，所述导热胶还填充于所述上层芯片821和所述下层芯片822之间。

还需要说明的是，本实用新型另一些实施例中，多个驱动电路单元也可以至少部分平铺设置，也就是说，一些实施例中，所述发射芯片中，多个所述驱动电路单元可以部分平铺，部分堆叠，以构成多层堆叠的驱动电路单元阵列。

需要说明的是，前述实施例中，沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸小于或等于所述基板的厚度，即沿所述基板的厚度方向，所述开口贯穿所述基板。但是这种设置方式仅为一示例。本实用新型其他实施例中，所述开口也可以不贯穿所述基板。

参考图14，示出了本实用新型发射芯片第九实施例的结构示意图。

与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于，所述开口912位于部分厚度的所述基板910内。

本实用新型一些实施例中，所述基板910为导热基板；沿所述基板910的厚度方向，所述开口912的尺寸D小于所述基板910的厚度；所述驱动电路单元920具有与所述第一表面(图中未标示)相背设置的第二表面(图中未标示)；所述驱动电路单元920的第二表面与所述开口912的底部相连。

所述驱动电路单元920的第二表面与位于导热基板内的开口912的底部相连，所述驱动电路单元920的热量能够通过导热基板实现散逸，所述驱动电路单元920热量散逸效率更高。具体的，所述驱动电路单元920可以通过所述导热胶固定于所述开口912内。

参考图15，示出了本实用新型发射芯片第十实施例的结构示意图。

与前述实施例相同之处，本实用新型在此不再赘述。与前述实施例不同之处在于，所述发射芯片应用于多线束的激光雷达，所述发射芯片中具有数量可观的激光器，从而需要多个驱动电路单元以实现驱动。

一些实施例中，所述发射芯片包括：多个光源阵列、多个电容阵列以及多个驱动电路单元；所述发射芯片中，所述基板1010内设置有多个开口(图中未标示)，多个所述驱动电路单元与多个开口一一对应，每个所述开口内设置1个所述驱动电路单元；多个所述光源阵列和多个驱动电路单元一一对应，每个驱动电路单元的第一表面上设置一个所述光源阵列。

如图15所示，所述光源阵列1130和所述电容阵列1140设置于所述驱动电路单元1120的第一表面上；所述光源阵列1230和所述电容阵列1240设置于所述驱动电路单元1220的第一表面上；所述光源阵列1330和所述电容阵列1340设置于所述驱动电路单元1320的第一表面上；所述光源阵列1430和所述电容阵列1440设置于所述驱动电路单元1420的第一表面上。

此外，多个所述驱动电路单元交错排布，以使相邻驱动电路单元的第一表面上的光源阵列靠近一侧的边缘对齐(如图15中虚线所示)，从而保证所述发射芯片中多个光源阵列的任意两个相邻激光器之间的间距相等。

包括多个驱动电路单元所述发射芯片也可以采用其他排布方式。如图16所示的一些具体实施例中，所述驱动电路单元1121和所述驱动电路单元1122相邻的设置于同一开口内，所述光源阵列1131和所述电容阵列1141从所述驱动电路单元1121的第一表面延伸至所述驱动电路单元1122的第一表面。

相应的，本实用新型还提供一种发射组件。

参考图17，示出了本实用新型发射组件一实施例的剖面结构示意图。

所述发射组件包括：发射芯片201，所述发射芯片201包括：基板203，所述基板203具有开口204；驱动电路单元205，所述驱动电路单元205位于所述开口204内，所述驱动电路单元205具有第一表面(图中未标示)；光源阵列，所述光源阵列堆叠于所述驱动电路单元205的第一表面上，且与所述驱动电路单元205电连接；电容阵列，所述电容阵列堆叠于所述驱动电路单元205的第一表面上且与所述驱动电路单元205电连接；电路板202，所述电路板202与所述发射芯片201的基板203电连接。

本实用新型一些实施例中，所述发射芯片201为本实用新型的发射芯片，因此所述发射芯片201的具体技术方案参考前述发射芯片的实施例，本实用新型在此不再赘述。

具体的，所述发射芯片201通过所述基板203与所述电路板202电连接。其中，所述电路板202可以为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB板)。

如图17所示的一些具体实施例中，沿所述基板203的厚度方向，所述开口204的尺寸等于所述基板203的厚度；所述驱动电路单元205具有与所述第一表面相背设置的第二表面(图中未标示)；所述第二表面从所述基板203的底面(图中未标示)露出；所述发射组件还包括：散热盘207，所述散热盘207与所述驱动电路单元205的第二表面相连。

具体的，如图17所示，露出的第二表面通过导热胶206直接与所述散热盘207相连；或者露出的第二表面与所述散热盘207焊接相连，从而显著改善所述发射组件的散热性能。

如图17所示，所述散热盘207位于所述电路板202和所述发射芯片201之间。所述发射芯片201的底部可以通过球栅阵列(Ball Grid Array，BGA)与所述电路板202实现电连接。

通过球栅阵列将所述发射芯片连接至所述电路板202后，无需再进行封装，即仅需一次封装，降低了制造复杂度和成本。

本实用新型的方案中，将所述光源阵列和所述电容阵列堆叠贴装于所述驱动电路单元的第一表面上，进行电连接后进行整体包封形成发射芯片。利用较小的占板面积，高效堆叠，实现高空间利用率，高密度封装，使得大面积的散热设计变得可行。同时，驱动电路单元外露，并直接焊接在基板散热焊盘上，散热性得到显著提升。且不同器件之间通过短距离打线，减少电气信号传输距离和损耗，环路电感影响下降。

需要说明的是，本实用新型另一些实施例中，如图18所示，所述发射芯片301位于所述散热盘306和所述电路板302之间。因此所述电路板302具有贯穿厚度的通孔304，所述通孔304的位置与所述发射芯片301的光源阵列的位置相对应，以供光束出射。

具体的，所述基板303的顶部通过球栅阵列与所述电路板302电连接。因此所述驱动电路单元305的底面完全暴露，所述驱动电路单元305的第二表面通过导电胶或者焊接的方式直接与所述散热盘306相连。而且所述散热盘306的尺寸更大，如图18所示，沿平行于所述基板底面的方向，所述散热盘的尺寸可以大于所述开口的尺寸，甚至可以与所述发射芯片301底面的尺寸相匹配，即所述发射芯片301在所述散热盘306表面的投影与所述散热盘306尺寸相等，以保证更大的散热面积，进一步提升散热性能。

本实用新型还提高一种激光雷达。

所述激光雷达包括：发射组件，所述发射组件包括：发射芯片，所述发射芯片包括：基板，所述基板具有开口；驱动电路单元，所述驱动电路单元位于所述开口内，所述驱动电路单元具有第一表面；光源阵列，所述光源阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接；电容阵列，所述电容阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上且与所述驱动电路单元电连接；电路板，所述电路板与所述发射芯片的基板电连接；所述发射组件所产生的光线经障碍物反射形成回波光；接收组件，所述接收组件适宜于采集所述回波光。

所述发射组件用以产生光线；所述接收组件用以采集回波光。

本实用新型一些实施例中，所述发射组件为本实用新型的发射组件。因此所述发射组件的具体技术方案参考前述发射组件的实施例，本实用新型在此不再赘述。

本实用新型一些实施例中，沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸等于所述基板的厚度；所述驱动电路单元具有与所述第一表面相背设置的第二表面；所述第二表面从所述基板的底面露出；所述发射组件还包括：散热盘，所述散热盘与所述驱动电路单元的第二表面相连。

综上，所述驱动电路单元位于所述基板的开口内，所述光源阵列和所述电容阵列均堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上。堆叠设置能够有效减小所述发射芯片的面积，能够有效提升集成度；而且所述驱动电路单元与所述光源阵列和所述电容阵列之间距离更近，互连线更短，能够有效减小环路电感；此外所述驱动电路单元与所述光源阵列和所述电容阵列之间直接电连接，无需分别形成接口，能够有效减少接口数量，能够大幅简化基板设计，能够为散热设计提供更大的空间。

而且，所述基板为导热基板，所述开口的深度小于所述基板的厚度，所述驱动电路单元的第二表面与所述开口的底部相连；或者沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸等于所述基板的厚度；所述驱动电路单元的第二表面从所述基板的底面露出。第二表面能够为所述驱动电路单元的热量提供额外的热量散逸通道，能够有效改善所述驱动电路单元的散热效果。

此外，垂直所述驱动电路单元的第一表面的方向上，所述电容阵列位于所述光源阵列和所述驱动电路单元的第一表面之间。通过所述电容阵列和所述光源阵列的堆叠设置，能够进一步减小所述发射芯片的面积，能够有效提升集成度。

另外，所述光源阵列同时由多个所述驱动电路单元驱动，所述电容阵列同时与多个所述驱动电路单元电连接；而且多个所述驱动电路单元至少部分堆叠设置。所述光源阵列同时由多个所述驱动电路单元驱动能够有效提升所述光源阵列的驱动能力，能够有效提升测远能力，而且堆叠设置的驱动电路单元，也能够减小所述发射芯片的面积，能够有效提升集成度。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (24)

1.一种发射芯片，其特征在于，包括：

基板，所述基板具有开口；

驱动电路单元，所述驱动电路单元位于所述开口内，所述驱动电路单元具有第一表面；

光源阵列，所述光源阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接；

电容阵列，所述电容阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接。

2.如权利要求1所述的发射芯片，其特征在于，沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸小于或等于所述基板的厚度。

3.如权利要求2所述的发射芯片，其特征在于，所述基板为导热基板；

沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸小于所述基板的厚度；

所述驱动电路单元具有与所述第一表面相背设置的第二表面；

所述驱动电路单元的第二表面与所述开口的底部相连。

4.如权利要求2所述的发射芯片，其特征在于，沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸等于所述基板的厚度；

所述驱动电路单元具有与所述第一表面相背设置的第二表面；

所述第二表面从所述基板的底面露出。

5.如权利要求1所述的发射芯片，其特征在于，所述电容阵列位于所述光源阵列的行方向和/或列方向的至少一侧。

6.如权利要求1所述的发射芯片，其特征在于，所述光源阵列同时由多个所述驱动电路单元驱动，所述电容阵列同时与多个所述驱动电路单元电连接。

7.如权利要求6所述的发射芯片，其特征在于，多个所述驱动电路单元至少部分堆叠设置。

8.如权利要求7所述的发射芯片，其特征在于，堆叠设置的多个驱动电路单元包括上层芯片和下层芯片，所述上层芯片位于所述下层芯片的第一表面的上方；

所述下层芯片通过所述上层芯片实现电连接。

9.如权利要求6所述的发射芯片，其特征在于，多个所述驱动电路单元至少部分平铺设置。

10.如权利要求1所述的发射芯片，其特征在于，垂直所述驱动电路单元的第一表面的方向上，所述电容阵列位于所述光源阵列和所述驱动电路单元的第一表面之间。

11.如权利要求10所述的发射芯片，其特征在于，所述光源阵列和所述驱动电路单元通过所述电容阵列实现电连接。

12.如权利要求1所述的发射芯片，其特征在于，还包括：

封装材料，所述封装材料覆盖所述基板、所述驱动电路单元和所述光源阵列以及所述电容阵列；

通光孔，所述通光孔贯穿所述封装材料且与所述光源阵列的出光面位置相对应。

13.如权利要求12所述的发射芯片，其特征在于，还包括：窗口件，所述窗口件填充于所述通光孔内。

14.如权利要求1所述的发射芯片，其特征在于，还包括：导热胶，所述导热胶填充于所述开口的内壁和所述驱动电路单元之间。

15.如权利要求14所述的发射芯片，其特征在于，所述导热胶还覆盖所述驱动电路单元的第一表面。

16.如权利要求14所述的发射芯片，其特征在于，所述导热胶还填充于上层芯片和下层芯片之间。

17.如权利要求1所述的发射芯片，其特征在于，所述电连接通过键合线或键合面的方式中的一种或多种实现。

18.一种发射组件，其特征在于，包括：

发射芯片，所述发射芯片包括：基板，所述基板具有开口；驱动电路单元，所述驱动电路单元位于所述开口内，所述驱动电路单元具有第一表面；光源阵列，所述光源阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接；电容阵列，所述电容阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上且与所述驱动电路单元电连接；

电路板，所述电路板与所述发射芯片的基板电连接。

19.如权利要求18所述的发射组件，其特征在于，沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸等于所述基板的厚度；所述驱动电路单元具有与所述第一表面相背设置的第二表面；

所述第二表面从所述基板的底面露出；

所述发射组件还包括：散热盘，所述散热盘与所述驱动电路单元的第二表面相连。

20.如权利要求19所述的发射组件，其特征在于，所述散热盘通过导热胶与所述驱动电路单元的第二表面相连；或者，所述散热盘与所述驱动电路单元的第二表面焊接相连。

21.如权利要求19所述的发射组件，其特征在于，所述散热盘位于所述电路板和所述发射芯片之间；

或者，所述发射芯片位于所述散热盘和所述电路板之间，所述电路板具有贯穿厚度的通孔，所述通孔的位置与所述发射芯片的光源阵列的位置相对应。

22.如权利要求18所述的发射组件，其特征在于，所述发射芯片与所述电路板之间通过球栅阵列电连接。

23.一种激光雷达，其特征在于，包括：

发射组件，所述发射组件包括：发射芯片，所述发射芯片包括：基板，所述基板具有开口；驱动电路单元，所述驱动电路单元位于所述开口内，所述驱动电路单元具有第一表面；光源阵列，所述光源阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上，且与所述驱动电路单元电连接；电容阵列，所述电容阵列堆叠于所述驱动电路单元的第一表面上且与所述驱动电路单元电连接；

电路板，所述电路板与所述发射芯片的基板电连接；

所述发射组件所产生的光线经障碍物反射形成回波光；

接收组件，所述接收组件适宜于采集所述回波光。

24.如权利要求23所述的激光雷达，其特征在于，沿所述基板的厚度方向，所述开口的尺寸等于所述基板的厚度；所述驱动电路单元具有与所述第一表面相背设置的第二表面；所述第二表面从所述基板的底面露出；

所述发射组件还包括：散热盘，所述散热盘与所述驱动电路单元的第二表面相连。