TW202213818A - 雷射封裝結構 - Google Patents

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晶智達光電股份有限公司
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Abstract

一種雷射封裝結構，包括：透明基板，其具有第一表面與第二表面；導電層，係設置於第一表面上；複數個雷射晶片，其係並列配置且其各出光面係面向第一表面，所述複數個雷射晶片係藉由膠層而接合於導電層；複數個光學元件，其與所述複數個雷射晶片相對應，係位於導電層與膠層之間、或位於透明基板之第二表面上；複數個電極組，係對應地位於所述複數個雷射晶片的下表面上，所述複數個電極組係各包含第一電極與第二電極；及第一導電柱與第二導電柱，其連接於導電層，係供雷射封裝結構電性連接於外部電路板。

Description

雷射封裝結構
本發明是關於一種雷射封裝結構，特別是關於一種具有整合光型之垂直共振腔面射雷射（Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL）元件封裝結構。
請參閱第1圖，習知雷射晶片110（例如垂直共振腔面射雷射（Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL）元件）在封裝時係先將雷射晶片110固晶於陶瓷基板100上，進行打線形成線路120後，於雷射晶片110周圍設置間隔件（Spacer）130供形成區隔空間140，此區隔空間140係做空氣層（Air Layer）用。接著覆以光學元件150而完成單顆晶片的封裝製程，形成雷射晶片封裝結構10，供後續連接於外部電路板（圖中未示）。
根據本發明之一實施例，一種雷射封裝結構包括：透明基板，其具有第一表面與第二表面；導電層，係設置於第一表面上；複數個雷射晶片，其係並列配置且其各出光面係面向第一表面，所述複數個雷射晶片係藉由膠層而接合於導電層；複數個光學元件，其與所述複數個雷射晶片相對應，係位於導電層與膠層之間、或位於透明基板之第二表面上；複數個電極組，係對應地位於所述複數個雷射晶片的下表面上，所述複數個電極組係各包含第一電極與第二電極；以及第一導電柱與第二導電柱，其連接於導電層，係供該雷射封裝結構電性連接於外部電路板。
下文係參照圖式、並且以示例實施例說明本發明之概念，在圖式或說明中，相似或相同的部分係使用相同的元件符號；再者，圖式係為利於理解而繪製，圖式中各層之厚度與形狀並非元件之實際尺寸或成比例關係。需特別注意的是，圖式中未繪示、或說明書中未描述之元件，可為熟習發明所屬領域技藝之人士所知之形式。
請參閱第2A圖與第2B圖，係根據本發明之第一實施例的雷射封裝結構之剖面示意圖。本實施例之雷射封裝結構20係以晶圓級封裝（WLP）製程所實現之具有整合光型的雷射封裝結構，亦即於單一封裝結構中將至少兩種光學元件整合至晶片上，這兩種光學元件可用以修飾通過的光線的光型，且這兩種光學元件對應於不同的光型。
本實施例之雷射封裝結構20包括：一第一雷射晶片202與一第二雷射晶片204以發出雷射光，第一雷射晶片202與第二雷射晶片204具有一出光面（出光方向係如圖中箭頭A所示）與背向出光面的一下表面。第一雷射晶片202在其下表面上係各具有由第一電極212與第二電極214所構成之電極組，以形成對外的電性連接（即電連接於一外部電路板22），第二雷射晶片204在其下表面上係各具有由第一電極212’與第二電極214’所構成之電極組，以形成對外的電性連接。在此實施例中，第一電極212與第二電極214分別為n電極與p電極，但於其他實施例中，第一電極212與第二電極214也可分別為p電極與n電極，端視第一電極212與第二電極214對應於第一雷射晶片202的p半導體層或是n半導體層。在此實施例中，第一電極212’與第二電極214’分別為p電極與n電極，但於其他實施例中，第一電極212’與第二電極214’也可分別為例如n電極與p電極。各第一電極與第二電極所對應的極性端視於封裝結構的實際設計而定，而不以所舉之例為限。
另一方面，以第一雷射晶片202來說，雖然在圖式上僅繪示出第一雷射晶片202具有一個第一電極212與一個第二電極214，但是第一雷射晶片202也可以具有多個第一電極212或多個第二電極214；另外第一電極212的大小與第二電極214的大小與形狀可以是相同或是不同，而不以圖式為限。
更具體地以第一雷射晶片202為例，第一雷射晶片202包括有一半導體疊層，半導體疊層包括由下而上依序排列的n型半導體層、活性層與p型半導體層。如前述地，第一電極212與第二電極214例如分別為n電極與p電極。第一電極212電性連接n型半導體層，第二電極214經由半導體疊層中的貫孔電性連接p型半導體層。在另一實施例中，第一雷射晶片202更包括至少二金屬層，分別設置於n型半導體層下與p型半導體層上，且分別電性連接n型半導體層與p型半導體層。前述的貫孔例如貫穿半導體疊層，第二電極214經由貫孔中設置的導電結構電性連接於p型半導體層上的金屬層，從而電性連接於p型半導體層；或者，前述的貫孔例如貫穿半導體疊層外側的保護層(未繪示)，貫孔中的導電結構係從半導體疊層外側延伸而上，以電性連接p型半導體層。第二電極214對應的貫孔中例如設置有絕緣層，以避免第二電極214或對應的導電材料誤短路於第一雷射晶片202的p型半導體層與活性層。第二雷射晶片204的結構係相仿於第一雷射晶片202，在此不與重複贅述。
在第2A圖的實施例中，第一雷射晶片202與第二雷射晶片204相鄰的兩側面之間為空氣間隙，並沒有填入其他材料。在另一實施例中，第一雷射晶片202與第二雷射晶片204的兩側面之間設置有絕緣材料，以隔離第一雷射晶片202與第二雷射晶片204，絕緣材料亦可作為支撐。更具體地來說，絕緣材料可以只覆蓋第一雷射晶片202與第二雷射晶片204的側壁而具有間隙；或者，絕緣材料也可以填滿第一雷射晶片202與第二雷射晶片204之間的空隙。第一雷射晶片202與第二雷射晶片204的出光面側藉由膠層220接合於一透明基板230，此透明基板230具有面向雷射晶片出光面的第一表面230A、以及與第一表面230A相對的一第二表面230B。在本實施例中，透明基板230的第一表面230A上設有一導電層240，第一雷射晶片202與第二雷射晶片204係藉由膠層220而接合於透明基板230上的導電層240。導電層240可以包括一直線、一蜿蜒曲線、一經圖形化的導電線路或是一未經圖形化的導電層，在此不對導電線路的結構多做限制。
於圖2A所述的實施例中，雷射封裝結構20還包括第一光學元件252及第二光學元件254，如第2A圖所示，第一光學元件252及第二光學元件254係覆設於透明基板230的第二表面230B上，且係分別與第一雷射晶片202及第二雷射晶片204相對應。第一導電柱262與第二導電柱264連接於透明基板230之導電層240，形成雷射封裝結構20對外之電性連接。例如，第一導電柱262與第二導電柱264分別經由電極217、219電連接於一外部電路板22。
透明基板230係一透明絕緣材料，例如Glass、Sapphire、SiC、 Si、 GaAs。在一實施例中，導電層240之材料係包含透明導電材料，例如氧化銦錫（Indium Tin Oxide, ITO）、氧化鎵鋅（Gallium Zinc Oxide, GZO）、氧化銦鋅（Indium Zinc Oxide, IZO）、氧化銦鎵鋅（Indium Gallium Zinc Oxide, IGZO）等，以避免阻擋第一雷射晶片202及第二雷射晶片204射出的光束。在此實施例中，導電層240覆蓋第一表面230A的面積不小於第一表面230A的面積的百分之十且不大於第一表面230A的面積的百分之七十。在另一實施例中，導電層240的材料包含金屬，並沿第一表面的外周緣環繞第一表面的部分區域，以避免阻礙元件出光。在此實施例中，導電層240覆蓋第一表面230A的面積不大於第一表面230A的面積的百分之二十。
在本實施例中，第一光學元件252及第二光學元件254可為相同或不同的光學元件，且係選自於繞射式光學元件（Diffraction Optical Element, DOE）、微透鏡陣列（Micro Lens Array）、超透鏡（Metalens）、以及前述光學元件之組合，可將第一雷射晶片202與第二雷射晶片204各自射出的光束分別轉換為均勻的面光源、陣列點光源或不規則散佈的點光源。
根據本發明實施例，第一光學元件252及第二光學元件254可為獨立於透明基板230與導電層240之元件，亦可直接由透明基板230經適當的製程而形成。舉例而言，可利用透明基板230以塗佈方式進行壓印（Nanoimprint），於基板表面（例如第二表面230B）上直接壓印出第一光學元件252及第二光學元件254之圖樣（Pattern）；或者是，直接對透明基板230進行圖案化製程（例如蝕刻），直接以透明基板的表面（例如第二表面230B）本身形成第一光學元件252及第二光學元件254；或是在透明基板的表面（例如第二表面230B）形成表面鍍層，形成第一光學元件252及第二光學元件254，表面鍍層包括SiO2, SiNx, Al2O3, TiO2等光學薄膜適用之材料的至少其中之一。此外，在本實施例中，第一光學元件252與第二光學元件254係形成於或位於透明基板230的第二表面230B上；然而在其他實施例中，本發明之雷射封裝結構的光學元件亦可位於透明基板的第一表面230A側且位於導電層240上，亦即導電層240位於透明基板230與光學元件之間。
第一雷射晶片202與第二雷射晶片204可為獨立的雷射晶片，或由同一晶片依一預設間距（Pitch）切割而形成。藉由控制雷射晶片的排列，使得本發明之雷射封裝結構具有一整合光型，所述的整合光型係由一或多個光型所合成。藉此架構，設計者可以安排雷射封裝結構中的元件以調整出所欲的光型，克服過往雷射封裝結構的光型被單一晶片或單一光學元件決定的問題。在第2A圖所示實施例中，第一雷射晶片202與第二雷射晶片204係由一晶片依一定間距（Pitch）切割而形成。
此外，如第2B圖所示之雷射封裝結構20 ’，第一雷射晶片202與第二雷射晶片204並未被完全分開。在此實施例中，第一雷射晶片202與第二雷射晶片204都經由共用電極216電性連接外部電子裝置。更具體地來說，共用電極216對應於前述p電極，而第一雷射晶片202與第二雷射晶片204分別具有第一電極212、212’以作為前述的n電極。在一實施例中，第一雷射晶片202與第二雷射晶片204分別具有金屬導電層，且兩金屬導電層彼此相連。此二金屬導電層可以是同一金屬導電層。金屬導電層電性連接第一雷射晶片202的p型半導體層與第二雷射晶片204的p型半導體層，且部分的金屬導電層係暴露於第一雷射晶片202與第二雷射晶片204之間的間隙。間隙中設置有導電結構，導電結構電性連接於共用電極216與金屬導電層之間。導電結構與共用電極可以是由同一道製程所形成或是不同製程所形成，在此並不加以限制。藉此，共用電極經由金屬導電層分別電性連接第一雷射晶片202與第二雷射晶片204的p型半導體層。在第2B圖中，為了避免圖式紊亂，並不對第一雷射晶片202與第二雷射晶片204的具體結構多做贅述，係簡要地以示意圖表示第一雷射晶片202與第二雷射晶片204之間有相連的部分，相連的部分可以是如前述的金屬導電層。
請參照第2C圖與第2D圖，第2C圖與第2D圖係根據本發明第六實施例及其變化例之雷射封裝結構的剖面示意圖。第2C圖與第2D圖分別揭示了雷射封裝結構20’’與雷射封裝結構20’’’。 雷射封裝結構20’’ 與雷射封裝結構20’’’的結構大致上相仿於前述的與雷射封裝結構20或與雷射封裝結構20’。相較於雷射封裝結構20，在雷射封裝結構20’’中，膠層220係位於導電層240上。相較於雷射封裝結構20’，在雷射封裝結構20’’’中，膠層220係位於導電層240上。
與複數個雷射晶片（例如第一雷射晶片與第二雷射晶片）相對應的複數個光學元件可位於雷射封裝結構的透明基板的上或下表面，或由透明基板直接形成，從而形成整合光型的輸出。此外，考量製程的穩定性與效率，光學元件可位於雷射晶片的透明基板上，亦可利用晶片級封裝（Chip Scale Package, CSP）製程設於封裝結構上，如下述說明。
請參閱第3A圖與第3B圖，係根據本發明之第二實施例的雷射封裝結構之剖面示意圖。本實施例之雷射封裝結構30包括並列配置的第一雷射晶片302與第二雷射元件304以發出雷射光，第一雷射晶片302與第二雷射晶片304具有一出光面（出光方向係如圖中箭頭A所示）及背向出光面的一下表面，第一雷射晶片302與第二雷射晶片304在其下表面上係各具有由第一電極312、312’與第二電極314、314’所構成之電極組，以形成對外的電性連接（即電連接於一外部電路板32）。電極312、314、312’、314’的配置係相仿於電極212、214、212’、214’，相關細節於此不再重複贅述。在第3A圖的實施例中，第一雷射晶片202與第二雷射晶片204相鄰的兩側面之間為空氣間隙，並沒有填入其他材料。在另一實施例中，第一雷射晶片302與第二雷射晶片304的兩側面之間設置有絕緣材料，以隔離第一雷射晶片302與第二雷射晶片304，絕緣材料亦可作為支撐。更具體地來說，絕緣材料可以只覆蓋第一雷射晶片302與第二雷射晶片304的側壁而具有間隙；或者，絕緣材料也可以填滿第一雷射晶片302與第二雷射晶片304之間的空隙。此透明基板330具有面向雷射晶片出光面的第一表面330A、以及與第一表面330A相對且面向外的一第二表面330B。
在本實施例中，雷射封裝結構30進一步包括支撐件（Housing / Spacer）380圍繞前揭晶片結構而形成一區隔空間385，此區隔空間385係做雷射封裝結構30之空氣層（Air Layer）用，支撐件380具有位於雷射晶片出光面側之一上表面380A；支撐件380的上表面380A上覆有另一透明基板390。在一實施例中，支撐件380的材料包括至少一種的膠材。在另一實施例中，支撐件380的材料係選自由陶瓷、玻璃與塑料所組成的群組。上述的材料選擇僅為舉例說明，但實際上並不以此為限。透明基板390具有面向雷射晶片出光面（出光方向係如圖中箭頭A所示）的第一表面390A、以及與第一表面390A相對且面向外的第二表面390B。在本實施例中，第一光學元件352及第二光學元件354係設於透明基板390的第一表面390A上，且係分別與第一雷射晶片302及第二雷射晶片304相對應。藉由調整支撐件380的高度，第一光學元件352與第一雷射晶片302之間的距離D1、以及第二光學元件354與第二雷射晶片304之間的距離D2被相應調整。
類似地，在本實施例中，第一雷射晶片302與第二雷射晶片304可為獨立的雷射晶片，或由同一晶片依一定間距（Pitch）切割而形成。藉由控制雷射晶片的排列，使得本發明之雷射封裝結構可具有整合光型。在第3A圖所示實施例中，第一雷射晶片302與第二雷射晶片304係經其並列配置且兩者側壁之間係由一晶片依一定間距（Pitch）切割而形成。在另一實施例中，第一雷射晶片302與第二雷射晶片304之間也可設置有保護層。此外，第一雷射晶片302與第二雷射晶片304亦可透過電極的配置而使得兩雷射晶片共用其中一個共用電極316，形成如第3B圖所示之雷射封裝結構30’。 共用電極316的相關細節係相仿於共用電極216，於此不再贅述。
請參閱第4A圖與第4B圖，係根據本發明之第三實施例的雷射封裝結構之剖面示意圖。整體觀之，根據本實施例之雷射封裝元件40包括第一雷射晶片402與第二雷射晶片404，其下表面分別設有包含第一電極412（例如p電極）與第二電極414（例如n電極）之電極組供雷射晶片402、404對外部之電性連接（即連接於一外部電路板42），且係藉由膠層420接合於一透明基板430。電極412、414、412’、414’的配置係相仿於電極212、214、212’、214’，相關細節於此不再重複贅述。透明基板430具有相對的第一表面430A及第二表面430B，其中第一表面430A面向第一雷射晶片402與第二雷射晶片404的出光面。
類似地，在本實施例中，雷射封裝結構40進一步包括支撐件（Housing / Spacer）480圍繞前揭晶片結構而形成一區隔空間485，此區隔空間485係做雷射封裝結構40之空氣層（Air Layer）用，支撐件480具有位於雷射晶片出光面側之一上表面480A；支撐件480的上表面480A上覆有另一透明基板490。透明基板490具有面向雷射晶片出光面的第一表面490A、以及與第一表面490A相對且面向外的第二表面490B。在本實施例中，第一光學元件452及第二光學元件454係設於透明基板490的第一表面490A上，且係分別與第一雷射晶片402及第二雷射晶片404相對應。在一實施例中，支撐件480的材料包括至少一種的膠材。在另一實施例中，支撐件480的材料係選自由陶瓷、玻璃與塑料所組成的群組。上述的材料選擇僅為舉例說明，但實際上並不以此為限。
本實施例之雷射封裝結構40與前述雷射封裝結構30具有類似的構成，惟其與雷射封裝結構30之差異在於，在本實施例中，導電層440係位於設有第一光學元件452及第二光學元件454的透明基板490上，且圍繞雷射晶片周圍而形成區隔空間485的支撐件480係包括有貫穿其間的導電結構，例如第一導電柱482與第二導電柱484，亦即形成一導電性支撐件。藉由導電層440連接第一導電柱482及第二導電柱484，使得雷射封裝結構40可經由此導電性支撐件而與外部電性連接，即電連接於一外部電路板42。第一導電柱482的周圍或第二導電柱484的周圍可以設置有絕緣層，以避免第一導電柱482或第二導電柱484電性連接錯誤的地方。
類似地，在第4A圖所示實施例中，第一雷射晶片402與第二雷射晶片404係經其並列配置且兩者側壁之間係由一晶片依一定間距（Pitch）切割而形成。在此實施例中，第一雷射晶片402與第二雷射晶片404之間以空氣相間隔。在另一實施例中，且於切割道中可設置有保護層，保護層可以填滿或不填滿切割道。此外，第一雷射晶片402與第二雷射晶片404亦可透過電極的配置而使得兩雷射晶片共用其中一個共用電極416。共用電極416的相關細節係相仿於共用電極216，於此不再贅述。
請參閱第5A圖與第5B圖，係根據本發明之第四實施例的雷射封裝結構之剖面示意圖。整體觀之，根據本實施例之雷射封裝元件50包括第一雷射晶片502與第二雷射晶片504，其下表面分別設有包含第一電極512（例如p電極）與第二電極514（例如n電極）之電極組供雷射晶片502、504對外部之電性連接（即連接於一外部電路板52），且係藉由膠層520接合於一透明基板530。電極512、514、512’、514’的配置係相仿於電極212、214、212’、214’，相關細節於此不再重複贅述。透明基板530具有相對的第一表面530A及第二表面530B，其中第一表面530A面向第一雷射晶片502與第二雷射晶片504的出光面。
類似地，在本實施例中，雷射封裝結構50進一步包括支撐件（Housing / Spacer）580圍繞前揭晶片結構而形成一區隔空間585，此區隔空間542係做雷射封裝結構50之空氣層（Air Layer）用，支撐件580具有位於雷射晶片出光面側之一上表面580A；支撐件580的上表面580A上覆有另一透明基板590。透明基板590具有面向雷射晶片出光面的第一表面590A、以及與第一表面590A相對且面向外的第二表面590B。第一光學元件552及第二光學元件554係設於透明基板590的第一表面590A上，且係分別與第一雷射晶片502及第二雷射晶片504相對應。在本實施例中，導電層540係位於設有第一光學元件552及第二光學元件554的透明基板590上，且圍繞雷射晶片周圍而形成區隔空間585的支撐件580係包括有貫穿其間的導電結構，例如第一導電柱582與第二導電柱584，亦即形成一導電性支撐件。藉由導電層540連接第一導電柱582及第二導電柱584，使得雷射封裝結構50可經由此導電性支撐件而與外部電性連接，即電連接於一外部電路板52。第一導電柱582的周圍或第二導電柱584的周圍可以設置有絕緣層，以避免第一導電柱582或第二導電柱584電性連接錯誤的結構。在一實施例中，支撐件580的材料包括至少一種的膠材。在另一實施例中，支撐件580的材料係選自由陶瓷、玻璃與塑料所組成的群組。上述的材料選擇僅為舉例說明，但實際上並不以此為限。
本實施例之雷射封裝結構50具有與前述雷射封裝結構40類似的構成，惟其與雷射封裝結構40之差異在於，在本實施例中，第二光學元件554係由一透明基板5542以及形成於透明基板5542上的光學元件圖形部5544所構成。藉由調整透明基板5542的厚度，即可相應地調整第二光學元件554與第二雷射晶片504之間的距離D2，使其不同於第一光學元件552與第一雷射晶片502之間的距離D1；其中，距離D1和距離D2的選擇，係依第一光學元件552與第二光學元件554的作用而定。
，在本實施例中，第一光學元件552係一繞射式光學元件（Diffractive Optical Element，DOE），第二光學元件554係一微透鏡陣列（Microlens Array，MLA），其表面係形成有各別的圖形部，且彼此獨立不受影響而分別與第一雷射晶片502及第二雷射晶片504相對應。在本實施例中，第一光學元件552與其對應的第一雷射晶片502係相距一第一距離D1，第二光學元件554與其對應的第二雷射晶片504係相距一第二距離D2；其中第一距離D1與第一光學元件552的焦距有關，第二距離D2則因第二光學元件554之透明基板5542的厚度而小於第一距離D1。舉例而言，在一實施例中，第一距離D1係DOE之焦距長且需達2.2 mm以上；第二距離D2則可視情況藉由透明基板5542的厚度作調整，惟其係小於第一距離D1且達0.5 mm以上。
類似地，在第5A圖所示實施例中，第一雷射晶片502與第二雷射晶片504係經其並列配置且兩者側壁之間係由一晶片依一定間距（Pitch）切割而形成。在此實施例中，第一雷射晶片502與第二雷射晶片504之間以空氣相間隔。在另一實施例中，切割道中可設置有保護層，保護層可以填滿或不填滿切割道。此外，第一雷射晶片502與第二雷射晶片504亦可透過電極的配置而使得兩雷射晶片共用其中一個共用電極516。共用電極516的相關細節係相仿於共用電極216，於此不再贅述。
請參閱第6A圖與第6B圖，係根據本發明之五實施例的雷射封裝結構之剖面示意圖。本實施例之雷射封裝結構60與前述實施例之雷射封裝結構的差異在於，在本實施例中，以膠層675分隔第一雷射元件64與第二雷射元件66。如圖所示，第一雷射元件64及第二雷射元件66係各包括：透明封裝基板632、634，透明封裝基板632具有相對的第一表面632A與第二表面632B，透明封裝基板634具有相對的第一表面634A與第二表面634B。雷射晶片602、604用以發射雷射光，其藉由膠層620而接合於對應的透明封裝基板632、634，且其出光面係面向該第一表面632A、634A；雷射晶片602、604的下表面上設有包括第一電極612與第二電極614之電極組，供第一雷射元件64及第二雷射元件66對外部之電性連接（即電連接於一外部電路板62）。電極612、614、612’、614’的配置係相仿於電極212、214、212’、214’，相關細節於此不再重複贅述。雷射封裝結構60包括支撐件680，其圍繞第一雷射元件64及第二雷射元件66；支撐件680包括貫穿其間的導電結構，例如第一導電柱682及第二導電柱684。第一導電柱682及第二導電柱684連接於導電層640，以供雷射封裝結構60對外部之電性連接，例如電連接於外部電路板62。在一實施例中，支撐件680的材料包括至少一種的膠材。在另一實施例中，支撐件680的材料係選自由陶瓷、玻璃與塑料所組成的群組。上述的材料選擇僅為舉例說明，但實際上並不以此為限。在本實施中，光學元件組合600還包括透明基板690，其具有相對的一第三表面690A與一第四表面690B，其中第三表面690A係面向第一雷射元件64與第二雷射元件66之出光面（出光方向係如箭頭A所示）；第一光學元件652及第二光學元件654，係分別對應於第一雷射元件64與第二雷射元件66，且係位於第三表面690A上；前述導電層640係位於第一光學元件652與第二光學元件654上，且係經由第一導電柱682與第二導電柱684連接於外部電路板62。第一導電柱682的周圍或第二導電柱684的周圍可以設置有絕緣層，以避免第一導電柱682或第二導電柱684電性連接錯誤的地方。
第6B圖說明了第6A圖所示實施例的變化例。類似地，在第6B圖所示實施例中，同樣是以利用封裝過程中的排片公差而並列配置且以膠層675分隔的第一雷射元件64與第二雷射元件66為基礎；惟與第6A圖所示實施例之差異再於，在此例中，第二光學元件654係由一透明基板6542以及形成於透明基板6542上的光學元件圖形部6544所構成。藉由調整透明基板6542的厚度，即可相應地調整第二光學元件654與第二雷射晶片604之間的距離D2，使其不同於第一光學元件652與第一雷射晶片602之間的距離D1；其中，距離D1和距離D2的選擇，係依第一光學元件652與第二光學元件654的作用而定。
在此實施例中，當由於封裝使得第一雷射晶片602第二雷射晶片604之間的距離較遠時，可藉由外部電路板62上的佈線，相鄰的第二電極614與第一電極612共用同一個連接墊p3，達成共用電極的效果。
綜上所述，本發明提供一種雷射封裝結構，於封裝過程中將傳統的雷射封裝結構結合至晶片，從而於單一封裝結構中整合至少兩種不同功能的光學元件，以簡易可行的方式實現具有整合光型的雷射封裝結構。
此外，本發明所提供之雷射封裝結構係一種減小封裝尺寸的具有整合光型的雷射封裝結構，其於雷射晶片的覆晶基板上方或下方加入例如繞射式光學元件（Diffraction Optical Element, DOE）、微透鏡陣列（Micro Lens Array）、超透鏡（Metalens）、以及前述光學元件之組合等多個光學元件，配合各雷射元件的獨立控制，即可於單一封裝結構中實現繞射片（Diffusor）、點狀投射光源（Dot Projector）或面狀光源等不同光學功能。
在一實施例中，前述光學元件為超透鏡時，光學元件的下表面與雷射晶片的出光面間的距離（例如為前述的距離D1或距離D2）不小於5微米（μm）且不大於200微米。較佳地，光學元件的下表面與雷射晶片的出光面間的距離（例如為前述的距離D1或距離D2）不小於10微米且不大於100微米。如前述各實施例所述，可以調整支撐件的高度以對應調整光學元件與雷射晶片之間的距離；或者，可以依據實際所需，選擇性地將光學元件設置在透明基板的上表面（此時，透明基板位於雷射晶片與光學元件之間）或是下表面（此時，光學元件位於雷射晶片與透明基板之間），以在不增加其他元件的情況下，將光學元件設置在合適的位置。
須說明的是，超透鏡係由基材及形成於基材上的鰭陣列建構而成(基材可為SiOx, TiO2, SiNx, Al2O3)，透過鰭陣列可控制及調整超透鏡的折射率狀態，故當光通過超透鏡的不同鰭陣列時，即可產生相同或是不同的相位差。在整合光型的設計中，可以確保所有光都能夠同時抵達焦點，提高雷射晶片的成像效果。相較於習知方式中需使用多數個透鏡來消弭誤差而導致雷射封裝結構的整體厚度增加，使用超透鏡係可有效減少雷射封裝結構的整體厚度，同時實現體積小型化與精準成像的效果。
在本發明中，利用晶片切割間距的調整提供例如二合一的雷射元件，並可輔以共用電極的設計，搭配對應的光學元件控制，可於整合多個光型功能的同時，減小封裝結構的體積，並提高製程可靠性。
需注意的是，本發明所提之前述實施例係僅用於例示說明本發明，而非用於限制本發明之範圍。熟習本發明所屬領域技藝之人對本發明所進行之諸般修飾和變化皆不脫離本發明之精神與範疇。不同實施例中相同或相似的構件、或不同實施例中以相同元件符號表示的構件係具有相同的物理或化學特性。此外，在適當的情況下，本發明之上述實施例係可互相組合或替換，而非僅限於上文所描述的特定實施例。在一實施例中所描述的特定構件與其他構件的連接關係亦可應用於其他實施例中，其皆落於本發明如附申請專利範圍之範疇。
10、20、20’、30、30’、40、40’、50、50’、60、60’:雷射封裝結構 12、22、32、42、52、62:外部電路板 64:第一雷射元件 66:第二雷射元件 100:陶瓷基板 110:雷射晶片 120:線路 130:間隔件 140:區隔空間 150:光學元件 202、302、402、502、602:第一雷射晶片 204、304、404、504、604:第二雷射晶片 212、312、412、512、612、212’、312’、412’、512’、612’:第一電極 214、314、414、514、614、214’、314’、414’、514’、614’:第二電極 216、316、416、516:共用電極 210、220、320、420、520、620、675:膠層 230、330、430、632、634:透明基板 230A、330A、430A、632A、634A:第一表面 230B、330B、430B、632B、634B:第二表面 240、340、440、540、640:導電層 252、352、452、552、652:第一光學元件 254、354、454、554、654:第二光學元件 262、362:第一導電柱 264、364:第二導電柱 270、370、470、570:保護層 380、480、580、680:間隔件 380A、480A、580A、680A:上表面 482、582、682:第一導電柱 484、584、684:第二導電柱 385、485、585、685:區隔空間 390、490、590、690:透明基板 390A、490A、590A、690A:第三表面 390B、490B、590B、690B:第四表面 600:光學元件組合 5542、6542:基板 5544、6544:圖形部 A;出光面方向/出光方向 D1:第一距離 D2:第二距離
為能更進一步瞭解本發明之特徵與技術內容，請參閱下述有關本發明實施例之詳細說明及如附圖式。惟所揭詳細說明及如附圖式係僅提供參考與說明之用，並非用以對本發明加以限制；其中：
第1圖係習知雷射元件封裝結構的剖面示意圖。
第2A圖與第2B圖係根據本發明第一實施例及其變化例之雷射封裝結構的剖面示意圖。
第2C圖與第2D圖係根據本發明第六實施例及其變化例之雷射封裝結構的剖面示意圖。
第3A圖與第3B圖係根據本發明第二實施例及其變化例之雷射封裝結構的剖面示意圖。
第4A圖與第4B圖係根據本發明第三實施例及其變化例之雷射封裝結構的剖面示意圖。
第5A圖與第5B圖係根據本發明第四實施例及其變化例之雷射封裝結構的剖面示意圖。
第6A圖與第6B圖係根據本發明第五實施例及其變化例之雷射封裝結構的剖面示意圖。
20:雷射封裝結構
22:外部電路板
202:第一雷射晶片
204:第二雷射晶片
212:第一電極
214:第二電極
220:膠層
230:透明基板
230A:第一表面
230B:第二表面
240:導電層
252:第一光學元件
254:第二光學元件
262:第一導電柱
264:第二導電柱
270:保護層

Claims (10)

  1. 一種雷射封裝結構，包括： 一透明基板，其具有一第一表面與一第二表面； 複數個雷射晶片，其係並列配置且其各出光面係面向該第一表面，該些雷射晶片係藉由一膠層而接合於該導電層； 複數個光學元件，其與該些雷射晶片相對應，係位於該透明基板的該第一表面上且與該些雷射晶片相對，或位於該透明基板的該第二表面上；以及 複數個電極組，係對應地位於該些雷射晶片的下表面上，該些電極組係各包含一第一電極與一第二電極，供該些雷射晶片對一外部電路板之電性連接。
  2. 如請求項1所述的雷射封裝結構，更包括一導電層，其係位於該透明基板的該第一表面上、該透明基板與該些光學元件之間。
  3. 如請求項1所述的雷射封裝結構，其中該些光學元件位於該透明基板之該第二表面上。
  4. 如請求項1所述的雷射封裝結構，其中該些雷射晶片包括一第一雷射晶片與一第二雷射晶片，其中該第一雷射晶片與該第二雷射晶片係共用該第一電極。
  5. 一種雷射封裝結構，其包括： 一第一透明基板，其具有相對的一第一表面與一第二表面； 複數個雷射晶片，其係並列配置且其各出光面係面向該第一表面； 複數個電極組，係對應地位於該些雷射晶片的下表面上，該些電極組係各包含一第一電極與一第二電極，供所述雷射晶片對一外部電路板電性連接； 一支撐件，其圍繞該些雷射晶片，該支撐件具有位於該些雷射晶片之出光面側的一上表面； 一第二透明基板，係覆設於該上表面上且具有相對的一第三表面與一第四表面，其中該第三表面面向該第一透明基板；以及 複數個光學元件，其與該些雷射晶片相對應，係位於該第三表面上且與該些雷射晶片相對、或位於該第四表面上。
  6. 如請求項5所述的雷射封裝結構，更包括一導電層，其係位於該第二透明基板的該第三表面上、該第二透明基板與該些光學元件之間。
  7. 如請求項6所述的雷射封裝結構，更包括一第一導電柱及一第二導電柱，係位於該支撐件內部且係電連接該導電層與該外部電路板。
  8. 如請求項5所述的雷射封裝結構，其中該些光學元件位於該第二透明基板之該第四表面上。
  9. 如請求項6所述的雷射封裝結構，其中該些雷射晶片包括一第一雷射晶片與一第二雷射晶片，其中該第一雷射晶片與該第二雷射晶片係共用該第一電極。
  10. 一種雷射封裝結構，其包括： 複數個雷射元件，係各包括： 一透明封裝基板，其具有相對的一第一表面與一第二表面； 一雷射晶片，其藉由一膠層而接合於該透明封裝基板，且其出光面係面向該第一表面；及 一電極組，係位於該雷射元件的下表面上，且包括一第一電極與一第二電極； 一支撐件，其圍繞該些雷射元件，該支撐件具有位於該些雷射元件的該雷射元件之出光面側的一上表面； 一光學元件組合，包括： 一透明基板，其具有相對的一第三表面與一第四表面，其中該第三表面係面向該些雷射元件的該雷射晶片之出光面；及 複數個光學元件，係分別對應於該些雷射元件且係位於該第三表面上與該些雷射元件相對；以及 一第一導電柱與一第二導電柱，係位於該支撐件內部且供該雷射封裝結構電性連接於一外部電路板。
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