半导体封装和LIDAR发射单元制造技术

本发明专利技术涉及半导体封装以及包括这种半导体封装的LIDAR发射单元。该半导体封装包括表面发射激光器、至少一个用于该表面发射激光器的驱动器电路、连接结构和至少一个中介层。所述连接结构包括多个焊料凸块。表面发射激光器经由至少一个中介层和连接结构电连接到至少一个驱动器电路。

【技术实现步骤摘要】
半导体封装和LIDAR发射单元
本专利技术涉及半导体封装，更确切地说，涉及包括表面发射激光器、至少一个用于该表面发射激光器的驱动器电路和至少一个中介层的半导体封装，以及包括这种半导体封装的LIDAR发射单元。
技术介绍
在激光阵列装置中，例如LIDAR应用(光检测和测距，基于光的检测和距离测量)，经常使用表面发射激光器，即所谓的VCSEL(垂直腔表面发射激光器，具有垂直谐振器的表面发射激光器)。这些表面发射激光器与相应的驱动器电路一起布置在半导体封装上。在这种情况下，通常在驱动器电路和表面发射激光器之间的电接触是通过键合线进行的。在诸如汽车领域的一些应用中，这样的键合线具有由为了消除可能导致短路的接触的最小距离限制的距离(也称为英文“节距(pitch)”)。结果，表面发射激光器中的激光二极管的阵列具有基于键合线的最小距离的最小距离。在至少需要表面发射激光器的分辨率的情况下，因此预先确定了激光器的最小尺寸，这会导致半导体制造的高成本，因为半导体表面本身以及错误率都增加了对于较大的半导体元件情况下次品，会导致更高的成本。因此，根据本专利技术的目的是提供更便宜的激光器阵列，其可用于汽车领域，例如LIDAR应用中。该目的通过根据权利要求1的半导体封装和通过根据权利要求15的LIDAR发射单元来实现。专利技术概述本专利技术基于这样一种思想，即通过所谓的中间层(直译为“中介层”)进行接触，而不是通过键合线进行接触，其中，中介层通过所谓的焊料凸块(英文“bumps”)与表面发射激光器和相应的驱动器电路进行接触。由于这样的中介层也可以在半导体制造过程中制造，因此它们可以具有非常小的触点节距，这使得可以使用具有窄阵列间距的表面发射激光器。结果，虽然表面发射激光器的分辨率保持不变，但是可以减小激光器的尺寸，从而可以实现廉价的激光器阵列。因此，示例性实施例创建了半导体封装，其包括表面发射激光器、用于该表面发射激光器的至少一个驱动器电路、连接结构和至少一个中介层。所述连接结构包括多个焊料凸块。表面发射激光器经由至少一个中介层和连接结构电连接到至少一个驱动器电路。如上文已经所陈述的，根据本专利技术的目的是通过这种半导体封装来实现的。在一些变型中，半导体封装还包括灌封结构(也称为英文“potting”)。该灌封结构可以设计成屏蔽连接结构免受外部效应影响。这使得可以实现半导体封装的更大的稳健性，特别是在原始汽车领域。在这种情况下，灌封结构可以至少部分地布置在表面发射激光器与半导体封装的封装基板之间。因此，灌封结构可以是半导体封装的所谓底部填充的一部分。然而，表面发射激光器的部分可以与封装基板直接接触。这允许将表面发射激光器稳定地紧固到封装基板。至少一个中介层例如可以至少部分垂直地布置在表面发射激光器和封装基板之间。可替代地，至少一个中介层可以由封装基板形成。这实现了平坦的构造。可替代地，至少一个表面发射激光器可以至少部分地垂直布置在至少一个中介层与封装基板之间。这任选地使得能够将表面发射激光器和至少一个驱动器电路更稳定地紧固在封装基板上。在示例性实施例中，多个焊料凸块对应于多个微凸块。由此可以实现特别窄的节距。在至少一些示例性实施例中，半导体封装包括另外的连接结构。封装基板的连接结构可以经由另外的连接结构电连接到至少一个驱动器电路。这使得至少一个驱动器电路能够经由封装基板电接触。因此，半导体封装还可以包括另外的灌封结构。所述另外的灌封结构可以被设计为屏蔽所述另外的连接结构以免受外部效应影响。这使得半导体封装具有更大的稳健性，特别是在恶劣的汽车环境中。在这种情况下，至少一个驱动器电路可以经由各种接触技术电连接到封装基板的连接结构。因此，至少一个驱动器电路可以在每种情况下通过另外的连接结构的一根或多根键合线电连接到封装基板的连接结构。可替代地或附加地，至少一个驱动器电路可以在每种情况下通过另外的连接结构的一个或多个焊料凸块电连接到封装基板的连接结构。两种接触技术在制造、成本和稳健性方面都有优点和缺点。至少一个驱动器电路可以例如在每种情况下经由至少一个中介层通过另外的连接结构的一个或多个焊料凸块电连接到封装基板的连接结构。因此，中介层可以用作在其上布置其余部件的支撑件。在至少一些示例性实施例中，至少一个中介层是至少一个半导体部件。这使得可以制造特别精细的结构，因此也可以制造特别小的节距。至少一个中介层的水平表面可以至少部分地侧向伸出表面发射激光器和至少一个驱动器电路的水平表面。这使得能够经由键合线接触中介层，例如为了使中介层与封装基板电接触。因此，示例性实施例创建了用于激光阵列和激光雷达应用的电子部件的稳健和/或小型化的结构。在这种情况下，通过使用新的微电子结构和连接技术，例如使用凸块，可以实现激光二极管距离的进一步小型化。由于特殊的半导体材料非常昂贵，因此可以节省芯片面积并节省成本。另外，这种连接比键合线的连接更稳健。附图说明在下文中，参考附图中所示的示例性实施方式详细描述其他有利的构造，然而，总体上本专利技术通常不限于示例性实施方式。图1示出了半导体封装的示例性实施例。图2示出了半导体封装的另一示例性实施例，该半导体封装包括至少一个灌封结构。图3示出了半导体封装的另一示例性实施例，其中在封装基板和表面发射激光器之间布置有两个中介层。图4示出了半导体封装的另一示例性实施例，其中表面发射激光器的部分与封装基板直接接触。图5示出了半导体封装的另一示例性实施例，其中表面发射激光器和两个驱动器电路被布置在中介层上。专利技术详述现在参照示出一些示例性实施例的附图详细描述示例性实施例。在仅示出一些示例性实施例的附图的以下描述中，相同的附图标记可以表示相同或可比较的部件。此外，汇总的附图标记可以用于在一个示例性实施例中或在一个附图中多次出现但关于一个或多个特征共同描述的部件和对象。在这种情况下，垂直延伸部或垂直布置被限定为与封装基板的正面正交，并且横向延伸部或横向布置被限定为平行于封装基板的正面。图1示出了半导体封装的示例性实施例。半导体封装100包括封装基板10、表面发射激光器20、用于表面发射激光器20的两个驱动器电路30、连接结构40和两个中介层50。该连接结构包括多个焊料凸块。表面发射激光器经由至少一个中介层和连接结构电连接到至少一个驱动器电路。图1所示的半导体封装构成根据本专利技术的半导体封装的示例性实施例。在这种情况下，半导体封装是指提供半导体封装以容纳至少一个半导体芯片，例如表面发射激光器和至少一个驱动器电路，并提供用于连接至少一个半导体芯片的接触结构。在这种情况下，半导体封装的各个部件，特别是封装基板，不需要由半导体材料制成。在示例性实施例中，封装基板可以是任何封装基板，例如，由印刷电路板材料制成的封装基板。在这种情况下，封装基板可以是(有机)塑料基板或陶瓷基板。在一些示例性实施例中，没有导体迹线穿过封装基板或在封装基板上延伸。因此，封装基板也可以是铝封装基板。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.半导体封装(100；200；300；400；500)，包括：/n表面发射激光器(20)；/n用于表面发射激光器(20)的至少一个驱动器电路(30)；/n连接结构(40)，其中，所述连接结构包括多个焊料凸块；以及/n至少一个中介层(50)，其中，所述表面发射激光器经由所述至少一个中介层和所述连接结构电连接到所述至少一个驱动器电路。/n

【技术特征摘要】
20190507 DE 102019206508.21.半导体封装(100；200；300；400；500)，包括：
表面发射激光器(20)；
用于表面发射激光器(20)的至少一个驱动器电路(30)；
连接结构(40)，其中，所述连接结构包括多个焊料凸块；以及
至少一个中介层(50)，其中，所述表面发射激光器经由所述至少一个中介层和所述连接结构电连接到所述至少一个驱动器电路。


2.根据权利要求1所述的半导体封装，还包括灌封结构(60)，其中，所述灌封结构(60)设计成屏蔽所述连接结构(40)免受外部效应影响。


3.根据权利要求2所述的半导体封装，其中，所述灌封结构(60)至少部分地布置在所述表面发射激光器(20)与所述半导体封装的封装基板(10)之间。


4.根据权利要求3所述的半导体封装，其中，所述表面发射激光器(20)的至少一部分与所述封装基板(10)直接接触。


5.根据前述权利要求中的一项所述的半导体封装，其中，所述至少一个中介层(50)至少部分地垂直布置在所述表面发射激光器(20)和所述半导体封装的封装基板(10)之间，或者其中，所述至少一个中介层(50)由所述封装基板(10)形成。


6.根据前述权利要求中的一项所述的半导体封装，其中，所述至少一个表面发射激光器(20)至少部分地垂直地布置在所述至少一个中介层(50)与所述半导体封装的封装基板(10)之间。


7.根据前述权利要求中的一项所述的半导体封装，其中，所述多个焊料凸块对应于多个微凸块。...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·哈克斯皮耶尔，
申请(专利权)人：IBEO汽车系统有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE