一种激光芯片封装结构及其封装方法技术

本申请公开一种激光芯片封装结构及其封装方法，所述封装结构包括：有机基板、倒装绑定在所述有机基板表面的MEMS芯片，以及固定在有机基板上的VCSEL芯片，有机基板上设置有连接端、第一互联电路和第二互联电路，第一互联电路电性连接MEMS芯片，第二互联电路电性连接VCSEL芯片，且第一互联电路和第二互联电路均连接所述连接端，所述连接端用于与外部电路电性连接。本发明专利技术中将MEMS芯片倒装在有机基板上，并采用Fanout结构实现VCSEL芯片和MEMS芯片的封装，由于无需其他辅助结构，如体积较大的框架结构和厚度较厚的陶瓷基板等，能够实现VCSEL芯片和MEMS芯片的集成，减小激光芯片封装结构的整体体积。

A Laser Chip Packaging Architecture and Its Packaging Method

The present application discloses a laser chip packaging structure and its packaging method. The packaging structure includes: an organic substrate, a MEMS chip flipped bound to the surface of the organic substrate, and a VCSEL chip fixed on the organic substrate. The organic substrate is provided with a connecting end, a first interconnection circuit and a second interconnection circuit. The first interconnection circuit electrically connects to a MEMS chip and a second interconnection circuit. The VCSEL chip is electrically connected, and both the first interconnection circuit and the second interconnection circuit are connected to the connecting end, which is used for electrically connecting with the external circuit. In the invention, the micro-electro-mechanical chip is inverted on the organic substrate, and the package of VCSEL chip and MEMS chip is realized by Fanout structure. The integration of VCSEL chip and MEMS chip can be realized without other auxiliary structures, such as larger frame structure and thicker ceramic substrate, and the overall volume of laser chip packaging structure can be reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种激光芯片封装结构及其封装方法
本专利技术涉及芯片封装
，尤其涉及一种激光芯片封装结构及其封装方法。
技术介绍
激光具有独特的光学特性，如单色性高、方向性强等特点，使得激光器件的发展速度越来越快，应用范围越来越广。特别是由于激光极强的方向性，使得它不需借助透镜就能在一定距离内保持光点的质量，使其成为条码扫描的首选光源。条码扫描过程中，除了激光光源之外，还需要将激光实现扫描的扫描设备，通常使用MEMS(微机电系统，Micro-Electro-MechanicalSystems)振镜系统实现。但是现有技术中激光光源和振镜系统组合得到的封装结构的体积较大。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种激光芯片封装结构及其封装方法，采用Fanout(扇出)封装方式实现MEMS芯片和激光芯片(VCSEL芯片)的封装，从而减小激光芯片封装结构的体积。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光芯片封装结构，包括：有机基板，所述有机基板包括相对设置的第一表面和第二表面，以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的通孔，所述有机基板的第一表面还设置有连接端，所述连接端用于和外部电路电性连接；倒装绑定在所述有机基板的第一表面，且覆盖所述通孔的MEMS芯片，所述MEMS芯片朝向所述有机基板的表面设置有振镜；与所述通孔相对位置固定的VCSEL芯片，用于发射激光至所述振镜表面；透明基板，所述透明基板位于所述有机基板的第二表面，且覆盖所述通孔；所述有机基板中包括第一互联电路和第二互联电路，所述第一互联电路电性连接所述MEMS芯片，所述第二互联电路电性连接所述VCSEL芯片，所述第一互联电路和所述第二互联电路均用于连接所述连接端。优选地，所述透明基板上还包括金属电路，所述金属电路与所述第二互联电路电性连接。优选地，所述VCSEL芯片设置在所述透明基板上，并与所述金属电路电性连接。优选地，所述VCSEL芯片设置在所述透明基板朝向所述有机基板的表面。优选地，还包括第一导电结构，所述VCSEL芯片通过所述第一导电结构与所述金属电路电性连接。优选地，所述第一导电结构为导线、导电膏或焊接凸点。优选地，所述VCSEL芯片设置在所述透明基板背离所述有机基板的表面。优选地，所述VCSEL芯片在所述透明基板表面上的投影的中心与所述MEMS芯片在所述透明基板上的投影的中心重叠。优选地，所述VCSEL芯片设置在所述有机基板的第二表面，出射激光方向背离所述有机基板。优选地，所述VCSEL芯片通过第二导电结构与所述第二互联电路电性连接。优选地，所述第二导电结构为导线、导电膏或焊接凸点。优选地，还包括光学系统，所述光学系统将所述VCSEL芯片出射的背离所述有机基板的激光反射至位于所述有机基板上第一表面的振镜表面。优选地，所述透明基板为玻璃基板。优选地，所述连接端为焊接凸起或导电焊盘。优选地，所述有机基板为PCB板或FPC板。本专利技术还提供一种激光芯片封装方法，用于形成上面任意一项所述的激光芯片封装结构，所述激光芯片封装方法包括：提供有机基板，所述有机基板包括相对设置的第一表面和第二表面，以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的通孔，所述有机基板的第一表面还设置有连接端，所述连接端用于和外部电路电性连接；以及位于所述有机基板内的第一互联电路和第二互联电路，所述第一互联电路和所述第二互联电路均用于连接所述连接端；提供MEMS芯片、VCSEL芯片和透明基板；将所述MEMS芯片倒装绑定在所述有机基板的第一表面，并覆盖所述通孔，所述MEMS芯片与所述第一互联电路电性连接；将所述VCSEL芯片与所述第二互联电路电性连接；将所述透明基板安装在所述有机基板的第二表面，且覆盖所述通孔。优选地，还包括：在所述透明基板上设置金属电路。优选地，所述将所述VCSEL芯片与所述第二互联电路电性连接，具体包括：将所述VCSEL芯片绑定在所述透明基板上，通过第一导电结构电性连接所述VCSEL芯片与所述金属电路；将所述透明基板上的金属电路通过导电膏与所述有机基板上的第二互联电路电性连接。优选地，所述将所述VCSEL芯片与所述第二互联电路电性连接，具体包括：将所述VCSEL芯片通过第二导电结构绑定到所述有机基板的第二表面上，所述第二导电结构与所述第二互联电路电性连接。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的激光芯片封装结构，包括有机基板、倒装绑定在所述有机基板表面的MEMS芯片，以及固定在有机基板上的VCSEL芯片，有机基板上设置有连接端、第一互联电路和第二互联电路，第一互联电路电性连接MEMS芯片，第二互联电路电性连接VCSEL芯片，且第一互联电路和第二互联电路均连接所述连接端，所述连接端用于与外部电路电性连接。也即本专利技术提供的激光芯片封装结构，将MEMS芯片倒装在有机基板上，并采用Fanout结构实现VCSEL芯片和MEMS芯片的封装，由于采用Fanout结构实现封装能够通过有机基板内部的电路实现VCSEL芯片和MEMS芯片与外部电路的电性连接，而无需其他辅助结构，如体积较大的框架结构和厚度较厚的陶瓷基板等结构，从而能够实现VCSEL芯片和MEMS芯片的集成，减小激光芯片封装结构的整体体积。本专利技术还提供一种激光芯片封装方法，通过所述激光芯片封装方法能够得到上面所述的激光芯片封装结构，从而使得激光芯片和MEMS芯片的封装的集成度更高，体积减小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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。图1为VCSEL芯片01与MEMS芯片02上的微振镜相互作用实现扫描的工作原理；图2为本专利技术实施例提供的一种激光芯片封装结构示意图；图3为当VCSEL芯片11和MEMS芯片12的中心不重叠设置时的激光扫描原理示意图；图4为本专利技术实施例提供的另一种激光芯片封装结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的又一种激光芯片封装结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的又一种激光芯片封装结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种光学系统设置在封装结构中激光芯片封装结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的光学系统的一种实现技术示意图；图9为本专利技术实施例提供的一种激光芯片封装方法流程示意图；图10-图17为本专利技术实施例提供的一种激光芯片封装方法的工艺步骤示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有技术中实现条码扫描过程中，条码扫描的具体原理请参见图1，图1为VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，垂直腔面发射激光器)芯片01与MEMS芯片02上的微振镜021相互作用实现扫描的工作原理；所述微振镜021位于MEMS芯片02的中间区域，其使用电磁力作为动力，使得电磁振镜电极的轴发生旋转振动，从而使与其相连的小反射镜随之振动，当接收到VCSEL芯片01发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光芯片封装结构，其特征在于，包括：有机基板，所述有机基板包括相对设置的第一表面和第二表面，以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的通孔，所述有机基板的第一表面还设置有连接端，所述连接端用于和外部电路电性连接；倒装绑定在所述有机基板的第一表面，且覆盖所述通孔的MEMS芯片，所述MEMS芯片朝向所述有机基板的表面设置有振镜；与所述通孔相对位置固定的VCSEL芯片，用于发射激光至所述振镜表面；透明基板，所述透明基板位于所述有机基板的第二表面，且覆盖所述通孔；所述有机基板中包括第一互联电路和第二互联电路，所述第一互联电路电性连接所述MEMS芯片，所述第二互联电路电性连接所述VCSEL芯片，所述第一互联电路和所述第二互联电路均用于连接所述连接端。

【技术特征摘要】
1.一种激光芯片封装结构，其特征在于，包括：有机基板，所述有机基板包括相对设置的第一表面和第二表面，以及贯穿所述第一表面和所述第二表面的通孔，所述有机基板的第一表面还设置有连接端，所述连接端用于和外部电路电性连接；倒装绑定在所述有机基板的第一表面，且覆盖所述通孔的MEMS芯片，所述MEMS芯片朝向所述有机基板的表面设置有振镜；与所述通孔相对位置固定的VCSEL芯片，用于发射激光至所述振镜表面；透明基板，所述透明基板位于所述有机基板的第二表面，且覆盖所述通孔；所述有机基板中包括第一互联电路和第二互联电路，所述第一互联电路电性连接所述MEMS芯片，所述第二互联电路电性连接所述VCSEL芯片，所述第一互联电路和所述第二互联电路均用于连接所述连接端。2.根据权利要求1所述的激光芯片封装结构，其特征在于，所述透明基板上还包括金属电路，所述金属电路与所述第二互联电路电性连接。3.根据权利要求2所述的激光芯片封装结构，其特征在于，所述VCSEL芯片设置在所述透明基板上，并与所述金属电路电性连接。4.根据权利要求3所述的激光芯片封装结构，其特征在于，所述VCSEL芯片设置在所述透明基板朝向所述有机基板的表面。5.根据权利要求4所述的激光芯片封装结构，其特征在于，还包括第一导电结构，所述VCSEL芯片通过所述第一导电结构与所述金属电路电性连接。6.根据权利要求5所述的激光芯片封装结构，其特征在于，所述第一导电结构为导线、导电膏或焊接凸点。7.根据权利要求3所述的激光芯片封装结构，其特征在于，所述VCSEL芯片设置在所述透明基板背离所述有机基板的表面。8.根据权利要求2-7任意一项所述的激光芯片封装结构，其特征在于，所述VCSEL芯片在所述透明基板表面上的投影的中心与所述MEMS芯片在所述透明基板上的投影的中心重叠。9.根据权利要求1所述的激光芯片封装结构，其特征在于，所述VCSEL芯片设置在所述有机基板的第二表面，出射激光方向背离所述有机基板。10.根据权利要求9所述的激光芯片封装结构，其特征在于，所述VCSEL芯片通过第二导电结构与所述第二互联电路电性连接。11.根据权利要求10所述的激光芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：王之奇，
申请(专利权)人：苏州晶方半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32