TWI666788B - Laser package structure - Google Patents

Abstract

本發明係一種雷射封裝結構，其係其係於一基板上設置一雷射發光元件，且於該 雷射發光元件旁設置一光感元件該雷射發光元件與該光感元件係分別電性連接該基板，接著分別設置二複合材料件於該基板上，且該雷射發光元件與該光感元件係設置於該二複合材料件之間，以及一擴散片設置於該複合材料件上，其中更進一步包含一控制裝置，該控制裝置係電性連接該雷射發光元件與該光感元件，當該雷射發光元件發出一光線時，該光線通過該擴散片時，會有部份之光線被反射，此時該光感元件將偵測被反射之光線來判斷該擴散片是否造成損傷，進而由該控制裝置來控制該雷射發光元件發出之該光線之強弱。

Description

雷射封裝結構

本發明係關於一種雷射封裝結構，其藉由光感元件監控發光元件的光線數值，進而依據光線的數值控制發光元件的光線強度。

雷射二極體根據其光學共振腔的不同可分為兩類，一類為側射型雷射，另一類為面射型雷射，而面射型雷射又稱為垂直腔面發射雷射器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，簡稱VCSEL)，也可以稱為垂直共振腔面射型雷射，其係為一種半導體，該雷射垂直於頂面射出，其共振腔與光子在共振腔來回共振所需之鏡面不是由製程形成之自然晶格斷裂面，而是在元件結構磊晶成長時就已形成，一般面射型雷射可用於光纖通訊、驗鈔設備以及醫療雷射等，光纖通訊之面射型雷射其雷射為圓形光型、發散角小，因此用在光纖耦合上容易對準，可以節省許多光纖對準的封裝成本，且在傳輸上可進行短距離大量資訊傳輸，驗鈔設備上的面射型雷射其鈔票具有紅外線吸收油墨，利用波長為850奈米(nm)的面射型雷射照射後，鈔票上會出現圖形，即可辨識出真偽鈔，而醫療雷射係藉由波長為850奈米(nm)的面射型雷射照射，由於光源集中、輸出功率高，因此可以深入皮膚深層，作為醫學美容儀器元件使用。

然而，面射型雷射二極體封裝結構於使用過程中，其結構內發生異常，如果不即時處理，將會造成該面射型雷射二極體封裝結構之損壞，最常 發生異常的地方係為該面射型雷射二極體封裝結構之擴散片，如果擴散片於該面射型雷射二極體封裝結構發光過程中脫落或是毀損，就會造成該面射型雷射二極體封裝結構的損壞，以及習知技術為了保護擴散片，其會將面射型雷射二極體封裝結構上之承載片上設置一凹槽，並讓該擴散片設置於承載片之該凹槽內，使得擴散片之周圍能夠被承載片保護，但此種結構會造成擴散片需要二次裁減，且須準確地吻合承載片上之該凹槽的尺寸，其將會大幅地增加製造成本以及加工時間。

綜上所述之習用面射型雷射二極體封裝結構內，有許多未盡完善的結構，因此本發明人經過長期的研究及創新，發明出一種雷射封裝結構，其係於一雷射發光元件之一側設置一光感元件，且於該雷射發光元件以及該光感元件之外側設置承載層，該承載層上直接設置一擴散片，當該雷射發光元件發出之光線通過該擴散片時，會有部分之光線被該擴散片反射，而該光感元件將偵測被反射光線之強度，當反射光線之強度大於或低於一標準值時，則該光感元件將判別該擴散片係毀損或是從承載層上脫落，進而傳送一訊號至一控制裝置，使該控制裝置控制該雷射發光元件發出光線之強度。

本發明之主要目的，係提供一種雷射封裝結構，其係將一光感元件設置於一雷射發光元件一側，使該雷射發光元件發出光線，當光線通過一擴散片時，會有部分光線被該擴散片反射，該光感元件將偵測被反射之光線，並判斷該擴散片是否造成損傷，進而由該控制裝置來控制該雷射發光元件發出之該光線之強弱。

本發明之另一目的，係提供一種雷射封裝結構，其係將一擴散片直接設置於複合材料件上，其能夠大幅度地降低該擴散片之製造成本。

為了達到上述之目的，本發明揭示了一種雷射封裝結構，其包含一基板，一雷射發光元件，其係設置於該基板上，且電性連接該基板，一光感元件，其係設置於該基板上，且位於該雷射發光元件一側，二複合材料件，其係分別設置於該基板上，其中該雷射發光元件與該光感元件係設置於該二複合材料件之間，以及一擴散片，其係設置於該二複合材料件上，其中，更進一步包含一控制裝置，該控制裝置分別電性連接該雷射發光元件以及光感元件，當該雷射發光元件發出一光線，該光線通過該擴散片時，該光感元件能夠偵測該光線被該擴散片反射之光強度，進而由該控制裝置調整該雷射發光元件之發光強度。

本發明之一實施例中，其亦揭露該控制裝置係設置於該基板上。

本發明之一實施例中，其亦揭露該控制裝置係控制輸入該雷射發光元件之電流或電壓，進而控制其發光強度。

本發明之一實施例中，其亦揭露該雷射發光元件係為面射型雷射發光元件。

本發明之一實施例中，其亦揭露該雷射發光元件之該光線係相對於水平夾角介於83至75度。

本發明之一實施例中，其亦揭露該複合材料之高度係高於該雷射發光元件與該光感元件。

本發明之一實施例中，其亦揭露該雷射發光元件與該光感元件係分別以一極性銲於該基板上。

本發明之一實施例中，其亦揭露該雷射封裝結構更進一步包含一第一導線以及一第二導線，該第一導線一端係電性連接該基板，另一端係電性連接該雷射發光元件，該第二導線一端係電性連接該基板，另一端係電性連接該光感元件。

本發明之一實施例中，其亦揭露該雷射發光元件係為發光二極體晶片。

本發明另外揭示了一種雷射封裝結構，其包含一基板，一雷射發光元件，其係設置於該基板上，且電性連接該基板，一光感元件，其係設置於該基板上，且位於該雷射發光元件一側，一承載層，其係設置於該基板上，並環設於該雷射發光元件與該光感元件，以及一擴散片，其係設置於該承載層上，其中，更進一步包含一控制裝置，該控制裝置分別電性連接該雷射發光元件以及光感元件，當該雷射發光元件發出一光線，該光線通過該擴散片時，該光感元件能夠偵測該光線被該擴散片反射之光強度，進而由該控制裝置調整該雷射發光元件之發光強度。

本發明之一實施例中，其亦揭露該雷射發光元件係為面射型雷射發光元件。

1‧‧‧雷射封裝結構

2‧‧‧基板

22‧‧‧極性銲

3‧‧‧雷射發光元件

32‧‧‧光線

34‧‧‧反射光線

4‧‧‧光感元件

5‧‧‧二複合材料件

50‧‧‧承載層

52‧‧‧容置空間

6‧‧‧擴散片

7‧‧‧控制裝置

8‧‧‧第一導線

82‧‧‧第二導線

第一圖：其係為本發明之一較佳實施例之立體分解示意圖；第二圖：其係為本發明之一較佳實施例之立體示意圖；第三圖：其係為本發明之一較佳實施例之剖視示意圖； 第三A圖：其係為本發明之一較佳實施例之後視示意圖；第四圖：其係為本發明之一較佳實施例之做動示意圖；第五圖：其係為本發明之一較佳實施例之立體分解示意圖；以及第六圖：其係為本發明之一較佳實施例之做動示意圖。

為使 貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：本發明係針對習知技術之面射型雷射二極體封裝結構於使用過程中，其結構內發生異常，如果不即時處理，將會造成該面射型雷射二極體封裝結構之損壞，最常發生異常的地方係為該面射型雷射二極體封裝結構之擴散片，如果擴散片於該面射型雷射二極體封裝結構發光過程中脫落或是毀損，就會造成該面射型雷射二極體封裝結構的損壞，以及習知技術為了保護擴散片，其會將面射型雷射二極體封裝結構上之承載片上設置一凹槽，並讓該擴散片設置於承載片之該凹槽內，使得擴散片之周圍能夠被承載片保護，但此種結構會造成擴散片需要二次裁減，且須準確地吻合承載片上之該凹槽的尺寸，其將會大幅地增加製造成本以及加工時間，故，本發明為了能夠即時偵測擴散片於承載層上之狀態並即時對雷射發光元件進行發光的控制，故發明出一種雷射封裝結構，其能夠藉由一光感元件設置於一雷射發光元件一側，當該雷射發光元件發出一光線至一擴散片後，該光線會有部分之光線被該擴散層反射，此時，該光感元件將偵測該反射光線之強度，進而判斷該擴散片之狀態，接著該光感元 件再傳送一訊號至一控制裝置，使該控制裝置控制該雷射發光元件發出光線之強度。

首先，請參閱第一圖，其係為本發明之一較佳實施例之立體分解示意圖，第二圖，其係為本發明之一較佳實施例之立體示意圖，如圖所示，本發明係為一種雷射封裝結構1，其包含一基板2、一雷射發光元件3、一光感元件4、二複合材料件5以及一擴散片6。

其中，該雷射發光元件3係設置於該基板2上，並於該雷射發光元件3之一側設置該光感元件4，該雷射發光元件3與該光感元件4係分別電性連接該基板2，其中，該雷射發光元件3係為面射型雷射發光元件或發光二極體晶片，其發光角度相對於水平夾角介於83至75度，該二複合材料件5係分別設置於該基板2上，且該雷射發光元件3與該光感元件4係分別設置於該二複合材料件5之間，也就是說，該雷射發光元件3與該光感元件4需設置於該二複合材料件5之間，且該二複合材料件5設置於該基板2上之高度需大於該雷射發光元件3以及該光感元件4，其可視為承載層，其中該二複合材料件5可為不透光或透光之材料，該擴散片6係設置於該二複合材料件5上，此外，更進一步包含一控制裝置7，該控制裝置7係分別電性連接該雷射發光元件3與該光感元件4，其中，該控制裝置7可設置於該基板2上，或是設置於該雷射封裝結構1之外側，其再由導線分別電性連接該雷射發光元件3與該光感元件4即可(本實施例係將該控制裝置7設置於該基板2上進行說明)。

接著，請繼續參閱第三圖，其係為本發明之一較佳實施例之剖視示意圖，請繼續參閱第三A圖，其係為本發明之一較佳實施例之後視示意圖以及第四圖，其係為本發明之一較佳實施例之做動示意圖，如圖所示，當該雷射 發光元件3發出一光線32，該光線32將通過該擴散片6，其中該光線32相對於水平夾角介於83至75度，當該光線32通過該擴散片6時，會有部分之該光線32被該擴散片6反射形成一反射光線34，此時，該光感元件4就能藉由偵測該反射光線34之光強度來判斷該擴散片6是否有毀損或是否從該二複合材料件5上脫落，當該光感元件4偵測到該擴散片6脫落或毀損之情況時，該光感元件4會傳送訊號至該控制裝置7，並藉由該控制裝置7來控制該雷射發光元件3發出該光線32之強弱，且該控制裝置7係控制輸入該雷射發光元件3之電流或電壓，進而控制其發光強度，此外，該雷射發光元件3與該光感元件4係分別以一極性銲22於該基板2上，使該該雷射發光元件3與該光感元件4分別電性連接該基板2，此外，更進一步包含一第一導線8以及一第二導線82，該第一導線8一端係電性連接該雷射發光元件3，另一端電性連接該控制裝置7，該第二導線82一端電性連接該光感元件4，另一端電性連接該控制裝置7，當該光感元件4偵測到該擴散片6毀損或脫落時，其能夠藉由該第二導線82導線傳送訊號給該控制裝置7，該控制裝置7再藉由該第一導線8來控制輸入該雷射發光元件3內之電流或電壓，以進一步控制該雷射發光元件3之發光強度。

經由上述之結構，該雷射發光元件3發出之該光線32通過該擴散片6後，會使該光線32均勻地由該擴散片6散出，且其能夠調整該擴散片6內之角度，藉以調整該光線32通過該擴散片6之均勻度，且該光線32通過該擴散片6時，會有部分之該光線32被該擴散片6反射而形成該反射光線34，該反射光線34會被該光感元件4接收，並偵測該反射光線34之強度，當該反射光線34低於或高於標準值時，該光感元件4將判斷該擴散片6脫落該二複合材料件5上或該擴散片6產生毀損，並傳送訊號給該控制裝置7，使該控制裝置7控制該雷射發光元件3 之發光強度，以達到該雷射封裝結構之安全控管，且該擴散片6係直接設置於該二複合材料件5上，其不需再次裁減成適當之尺寸，即可直接設置於該二複合材料件5上，其能夠大幅地減少加工時間並降低製造成本。

接著請參閱第五圖，其係為本發明之另一較佳實施例之立體分解示意圖，第六圖，其係為本發明之另一較佳實施例之做動示意圖，為了能夠更明確的表示第六圖內元件的做動方式，故將第六圖以剖視圖之方式來呈現其做動方式，如圖所示，本發明係為一種雷射封裝結構1，其包含一基板2、一雷射發光元件3、一光感元件4、一承載層50以及一擴散片6。

其中，該雷射發光元件3係設置於該基板2上，並於該雷射發光元件3之一側設置該光感元件4，該雷射發光元件3與該光感元件4係分別電性連接該基板2，其中，該雷射發光元件3係為面射型雷射發光元件或發光二極體晶片，其發光角度相對於一水平夾角θ介於83至75度，該承載層50係設置於該基板2上，且該承載層50內更包含一容置空間52，該雷射發光元件3與該光感元件4係設置於該基板2上並位於該承載層50之該容置空間52內，也就是說，該承載層50係設置於該基板2上且環設於該雷射發光元件3與該光感元件4外，該承載層50上設置該擴散片6，該承載層50設置於該基板2上之高度需大於該雷射發光元件3以及該光感元件4，其係為了將該擴散片6設置於該承載層50上，如果該承載層50之高度太低，則該擴散片6將無法設置於該承載層50上，其中該承載層50可為不透光或透光之材料，此外，更進一步包含一控制裝置7，該控制裝置7係分別電性連接該雷射發光元件3與該光感元件4，其中，該控制裝置7可設置於該基板2上，或是設置於該雷射封裝結構1之外側，其再由導線分別電性連接該雷射發 光元件3與該光感元件4即可(本實施例係將該控制裝置7設置於該基板2上進行說明)。

當該雷射發光元件3發出一光線32，該光線32將通過該擴散片6，其中該光線32相對於該水平夾角θ介於83至75度，當該光線32通過該擴散片6時，會有部分之該光線32被該擴散片6反射形成一反射光線34，且因為該承載層50環設於該雷射發光元件3與該光感元件4外，當該光線32被該擴散片6反射成該反射光線34時，該反射光線34則不會由該承載層50散出，其能夠確保被該光感元件4感測，進而產生正確的判斷，該光感元件4就能藉由偵測該反射光線34之光強度來判斷該擴散片6是否有毀損或是否從該承載層50上脫落，當該光感元件4偵測到該擴散片6脫落或毀損之情況時，該光感元件4會傳送訊號至該控制裝置7，並藉由該控制裝置7來控制該雷射發光元件3發出該光線32之強弱，且該控制裝置7係控制輸入該雷射發光元件3之電流或電壓，進而控制其發光強度。

綜上所述之該雷射封裝結構1中，其藉由該光感元件4設置於該雷射發光元件3之一側，當該雷射發光元件3發出該光線32，該光線32通過該擴散片6時，有部分該光線32會被該擴散片6反射，而被反射之光線係為該反射光線34，該光感元件4將偵測該反射光線34，當該反射光線34低於或高於標準值時，則判斷該擴散片6為脫落或是毀損，接著該光感元件4會傳送訊號給該控制裝置7，藉由該控制裝置7控制該雷射發光元件3之強弱，經由上述之技術特徵，本案能夠達到該雷射封裝結構1之安全控管，且該擴散片6係直接設置於該複合材料件5上，該擴散片6不需再次裁減，其能夠大幅地減少加工時間並降低製造成本。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

Claims (11)

1. 一種雷射封裝結構，其包含: 一基板； 一雷射發光元件，其係設置於該基板上，且電性連接該基板； 一光感元件，其係設置於該基板上，且位於該雷射發光元件一側； 二複合材料件，其係分別設置於該基板上，其中該雷射發光元件與該光感元件係設置於該二複合材料件之間；以及 一擴散片，其係設置於該二複合材料件上； 其中，更進一步包含一控制裝置，該控制裝置分別電性連接該雷射發光元件以及光感元件，當該雷射發光元件發出一光線，該光線通過該擴散片時，該光感元件能夠偵測該光線被該擴散片反射之光強度，進而由該控制裝置調整該雷射發光元件之發光強度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射封裝結構，其中該控制裝置係設置於該基板上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之雷射封裝結構，其中該控制裝置係控制輸入該雷射發光元件之電流或電壓，進而控制其發光強度。
4. 如申請專利範圍第1項所述之雷射封裝結構，其中該雷射發光元件係為面射型雷射發光元件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之雷射封裝結構，其中該雷射發光元件之該光線相對於水平夾角介於83至75度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之雷射封裝結構，其中該二複合材料件之高度係高於該雷射發光元件與該光感元件。
7. 如申請專利範圍第1項所述之雷射封裝結構，其中該雷射發光元件與該光感元件係分別以一極性銲於該基板上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之雷射封裝結構，更進一步包含一第一導線以及一第二導線，該第一導線一端係電性連接該控制裝置，另一端係電性連接該雷射發光元件，該第二導線一端係電性連接該控制裝置，另一端係電性連接該光感元件。
9. 如申請專利範圍第1項所述之雷射封裝結構，其中該雷射發光元件係為發光二極體晶片。
10. 一種雷射封裝結構，其包含: 一基板； 一雷射發光元件，其係設置於該基板上，且電性連接該基板； 一光感元件，其係設置於該基板上，且位於該雷射發光元件一側； 一承載層，其係設置於該基板上，並環設於該雷射發光元件與該光感元件；以及 一擴散片，其係設置於該承載層上； 其中，更進一步包含一控制裝置，該控制裝置分別電性連接該雷射發光元件以及光感元件，當該雷射發光元件發出一光線，該光線通過該擴散片時，該光感元件能夠偵測該光線被該擴散片反射之光強度，進而由該控制裝置調整該雷射發光元件之發光強度。
11. 如申請專利範圍第10項所述之雷射封裝結構，其中該雷射發光元件係為面射型雷射發光元件。