激光器封装结构、激光器芯片的封装方法及激光雷达技术

本发明专利技术公开了一种激光器封装结构、激光器芯片的封装方法和激光雷达，激光器封装结构包括：基体，基体上设置有电极；激光器芯片，设置在所述基体上并电连接到所述电极，从而可通过所述电极供电；封装材料，设置在所述基体和所述激光器芯片上，以包覆所述激光器芯片；和反射部，设置在所述封装材料的与所述激光器芯片的发光面相对的部位上，从而使所述激光器芯片出射的激光可被所述反射部反射，并从所述封装材料的出射面出射，自所述封装材料的出射面出射的激光的主光线的方向与所述激光器芯片的发光面的法线方向基本垂直。通过本发明专利技术的实施例，实现了对激光器芯片的一体式封装，使激光束可以垂直于衬底表面发射，且在出光面可以对激光束进行调节。激光束进行调节。激光束进行调节。

【技术实现步骤摘要】
激光器封装结构、激光器芯片的封装方法及激光雷达


[0001]本公开涉及光电领域，尤其涉及一种激光器封装结构、激光器芯片的封装方法及激光雷达。

技术介绍

[0002]边发射激光器(EEL)作为半导体激光器的一种，广泛应用于光通信、激光显示、医疗、传感器和工业应用。相比垂直腔面发射激光器(VCSEL)，边发射激光器具有明显的亮度优势，但是由于其采用的是边缘发射，因此边发射激光器在使用上不如垂直腔面发射激光器方便，不易形成阵列发射。图1 (a)和图1(b)分别示出了EEL和VCSEL的出光示意图，其中图1(a)所示的EEL的激光束沿平行于衬底表面发出，图1(b)所示的VCSEL的出光方向垂直于衬底表面。
[0003]边发射激光器作为当前激光雷达普遍使用的光源，具有可靠性好、功率密度高、技术成熟等优点。但是由于边发射激光器的出光在半导体激光芯片的侧面边缘，因此难以在很小的尺寸里对芯片做封装，目前大多数有封装的边发射激光器采用的是TO
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Can封装、蝶形封装的形式，但是这些封装一方面尺寸难以满足激光雷达应用对于激光光源尺寸进一步缩小的要求，使用上不够便利，另一方面，成本也偏高。如果不对边发射激光器进行封装，由于水汽和污染物的影响，激光器的寿命和可靠性会大幅度衰减。因此当前的解决方案很难同时保证尺寸小、可靠性高、成本低等要求。另外，边发射激光器出射光快轴方向的发散角很大，且快轴和慢轴的发散角存在很大差异(如图 2所示，快轴方向的发散角α约为30度左右，慢轴方向的发散角θ约为10 度左右)，如果不对发散角进行调节(准直或压缩)会导致系统功率损耗，因此很多应用需要对快轴和/或慢轴发散角同时做调节。现在大多数应用采用了单独的快轴透镜和/或慢轴透镜分别对快轴和/或慢轴发散角进行调节(图3示出了当前对边发射激光器快轴方向发散角调节的示意图)，这样的方式结构复杂，成本高，可靠性差。图3示出了当前边发射激光器对快轴方向发散角调节的示意图。
[0004]
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种激光器封装结构，通过封装改变了激光束的出射方向，解决了难以同时保证激光器芯片封装尺寸的大小、可靠性和封装成本的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供一种激光感器封装结构，包括：
[0007]基体，所述基体上设置有电极；
[0008]激光器芯片，所述激光器芯片设置在所述基体上并电连接到所述电极，从而可通过所述电极供电；
[0009]封装材料，所述封装材料设置在所述基体和所述激光器芯片上，以包覆所述激光器芯片；和
[0010]反射部，所述反射部设置在所述封装材料的与所述激光器芯片的发光面相对的部位上，从而使所述激光器芯片出射的激光可被所述反射部反射，并从所述封装材料的出射面出射，自所述封装材料的出射面出射的激光的主光线的方向与所述激光器芯片的发光面的法线方向基本垂直。
[0011]根据本专利技术的一个方面，其中所述激光器芯片为边发射激光器芯片，所述激光器芯片的发光面具有快轴和慢轴方向；所述封装材料与所述激光器芯片的发光面相对的部分朝向外部的一侧为平面或曲面，所述反射部为贴附在所述平面或曲面上的反射膜，用于对所述激光器芯片出射的激光进行反射，自所述封装材料的出射面出射的激光的主光线的方向与所述激光器芯片的发光面的快轴方向基本平行。
[0012]根据本专利技术的一个方面，其中所述封装材料与所述激光器芯片的发光面相对的部分朝向外部的一侧为平面，所述平面与所述激光器芯片的发光面的夹角为45度；或者所述封装材料与所述激光器芯片的发光面相对的部分朝向外部的一侧为曲面，配置成调整来自所述激光器芯片的激光在至少一个方向上的发散角。
[0013]根据本专利技术的一个方面，其中所述出射面为平面或者曲面，当所述出射面为曲面时，所述出射面包括柱透镜或者球面透镜，配置成可调整来自所述反射部的激光在至少一个方向上的发散角。
[0014]根据本专利技术的一个方面，当所述出射面包括柱透镜，所述柱透镜的延伸方向与所述激光器芯片的发光面的慢轴方向基本平行。
[0015]根据本专利技术的一个方面，其中所述电极包括设置在所述基体内侧的第二电极、第四电极、以及设置在所述基体外侧的第一电极和第三电极，其中所述激光器芯片的正极和负极中的一个通过贴片工艺设置在所述第二电极上，另一个通过导线电连接到所述第四电极上；所述第二电极电连接到所述第一电极，所述第四电极电连接到所述第三电极。
[0016]根据本专利技术的一个方面，其中所述基体还包括第一通孔和第二通孔，其中所述第一电极和第二电极隔着所述第一通孔相对，所述第三电极和第四电极隔着所述第二通孔相对，第一通孔和第二通孔中填充有导电材料，使第一电极和第二电极相导通，第三电极和第四电极相导通。
[0017]根据本专利技术的一个方面，其中所述封装材料是光学树脂，所述基体的材料为陶瓷，所述导电材料为铜。
[0018]根据本专利技术的一个方面，包括多个所述激光器芯片，多个所述激光器芯片沿发光面的慢轴方向间隔排布，共用同一反射部和同一出射面，每个所述激光器芯片的发光面均与所述反射部相对应。
[0019]本专利技术还涉及一种激光器芯片的封装方法，包括：
[0020]S101：提供激光器芯片；
[0021]S102：提供基体，其中所述基体上设置有电极；
[0022]S103：将所述激光器芯片安装在所述基体上并电连接到所述电极；
[0023]S104：将封装材料设置在所述基体和所述激光器芯片上，以包覆所述激光器芯片；和
[0024]S105：将反射部设置在所述封装材料的与所述激光器芯片的发光面相对的部位上，从而使所述激光器芯片出射的激光可被所述反射部反射，并从封装材料的出射面出射，
自所述封装材料的出射面出射的激光的主光线的方向与所述激光器芯片的发光面的法线方向基本垂直。
[0025]根据本专利技术的一个方面，其中所述激光器芯片为边发射激光器芯片，所述激光器芯片的发光面具有快轴和慢轴方向；所述反射部为反射膜，
[0026]所述步骤S104还包括：通过模具，将所述封装材料与所述激光器芯片的发光面相对的部分朝向外部的一侧形成平面或者曲面的形状；
[0027]所述步骤S105还包括：将反射膜贴附在所述平面或曲面上。
[0028]根据本专利技术的一个方面，所述步骤S104进一步包括：通过模具使所述封装材料与所述激光器芯片的发光面相对的部分朝向外部的一侧形成为平面，所述平面与所述激光器芯片的发光面的夹角设置为45度；或者通过模具使所述封装材料与所述激光器芯片的发光面相对的部分朝向外部的一侧形成为曲面，所述曲面和所述反射膜配置成将来自所述激光器芯片的激光反射并调整激光在至少一个方向上的发散角后出射。
[0029]根据本专利技术的一个方面，还包括：
[0030]S106：通过模具使所述出射面形成平面或者曲面的形状。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器封装结构，包括：基体，所述基体上设置有电极；激光器芯片，所述激光器芯片设置在所述基体上并电连接到所述电极，从而可通过所述电极供电；封装材料，所述封装材料设置在所述基体和所述激光器芯片上，以包覆所述激光器芯片；和反射部，所述反射部设置在所述封装材料的与所述激光器芯片的发光面相对的部位上，从而使所述激光器芯片出射的激光可被所述反射部反射，并从所述封装材料的出射面出射，自所述封装材料的出射面出射的激光的主光线的方向与所述激光器芯片的发光面的法线方向基本垂直。2.根据权利要求1所述的激光器封装结构，其中所述激光器芯片为边发射激光器芯片，所述激光器芯片的发光面具有快轴和慢轴方向；所述封装材料与所述激光器芯片的发光面相对的部分朝向外部的一侧为平面或曲面，所述反射部为贴附在所述平面或曲面上的反射膜，用于对所述激光器芯片出射的激光进行反射，自所述封装材料的出射面出射的激光的主光线的方向与所述激光器芯片的发光面的快轴方向基本平行。3.根据权利要求2所述的激光器封装结构，其中所述封装材料与所述激光器芯片的发光面相对的部分朝向外部的一侧为平面，所述平面与所述激光器芯片的发光面的夹角为45度；或者所述封装材料与所述激光器芯片的发光面相对的部分朝向外部的一侧为曲面，配置成调整来自所述激光器芯片的激光在至少一个方向上的发散角。4.根据权利要求2所述的激光器封装结构，其中所述出射面为平面或者曲面，当所述出射面为曲面时，所述出射面包括柱透镜或者球面透镜，配置成可调整来自所述反射部的激光在至少一个方向上的发散角。5.根据权利要求4所述的激光器封装结构，当所述出射面包括柱透镜，所述柱透镜的延伸方向与所述激光器芯片的发光面的慢轴方向基本平行。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的激光器封装结构，其中所述电极包括设置在所述基体内侧的第二电极、第四电极、以及设置在所述基体外侧的第一电极和第三电极，其中所述激光器芯片的正极和负极中的一个通过贴片工艺设置在所述第二电极上，另一个通过导线电连接到所述第四电极上；所述第二电极电连接到所述第一电极，所述第四电极电连接到所述第三电极。7.根据权利要求6所述的激光器封装结构，其中所述基体还包括第一通孔和第二通孔，其中所述第一电极和第二电极隔着所述第一通孔相对，所述第三电极和第四电极隔着所述第二通孔相对，第一通孔和第二通孔中填充有导电材料，使第一电极和第二电极相导通，第三电极和第四电极相导通。8.根据权利要求7所述的激光器封装结构，其中所述封装材料是光学树脂，所述基体的材料为陶瓷，所述导电材料为铜。9.根据权利要求2
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5中任一项所述的激光器封装结构，包括多个所述激光器芯片，多个所述激光器芯片沿发光面的慢轴方向间隔排布，共用同一反射部和同一出射面，每个所述激光器芯片的发光面均与所述反射部相对应。10.一种激光器芯片的封装方法，包括：
S101：提供激光器芯片；S102：提供基体，其中所述基体上设置有电极；S103：将所述激光器芯片安装在所述基体上并电连接到所述电极；S104：将封装材料设置在所述基体和所述激光器芯片上，以包覆所述激光器芯片；和S105：将反射部设置在所述封装材料的与所述激光器芯片的发光面相对的部位上，从而...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈渊，李大汕，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：