光学设备中的散热制造技术

热光移相器，包括衬底层、包层和在该包层中的梁。热光移相器包括设置在梁中的波导和加热元件。热光移相器包括设置在包层上的导热结构，以散发来自梁的热量。导热结构可以包括沿着梁纵向地设置的金属条，可以包括导热垫，和/或可以包括联接在包层和衬底层之间的导热过孔。热光移相器可以结合到光检测和测距(LIDAR)设备、远程通信设备和/或计算设备中。远程通信设备和/或计算设备中。远程通信设备和/或计算设备中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学设备中的散热
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年12月5日提交的美国非临时申请第17/542,459号的优先权，该申请要求于2020年12月7日提交的美国临时申请第63/122,146号的优先权，其通过引用并入本文。


[0003]本公开大体上涉及光学器件，并且特别是涉及光探测和测距(LIDAR)。

技术介绍

[0004]调频连续波(FMCW)LIDAR通过将调频的、准直光束指向目标，从而直接测量物体的范围(range)和速度。目标的范围和速度信息都可以从FMCW LIDAR信号中导出。提高LIDAR信号精度的设计和技术是期望的。
[0005]汽车工业目前正在开发用于在某些情况下控制车辆的自主功能。根据SAE国际标准J3016，有6个级别的自主性，范围从0级(无自主性)到5级(车辆可在所有条件下无需操作员输入即可运行)。具有自主功能的车辆利用传感器来感测车辆导航经过的环境。从传感器获取和处理数据允许车辆导航通过其环境。自主车辆可能包括一个或多个用于感测其环境的LIDAR设备。

技术实现思路

[0006]本公开的实现方式包括热光移相器，该热光移相器包括梁、波导、加热元件和导热条。梁形成在包层中并在空腔的上方悬置。波导至少部分地设置在梁中。加热元件至少部分地设置在梁中。导热条设置在梁上，导热条被布置用以散发梁的热量。
[0007]在一个实现方式中，热光移相器包括多个横向臂，这些横向臂被构造用以将梁悬置在空腔的上方。所述多个横向臂中的每一个联接在梁和包层的剩余部分之间。
[0008]在一个实现方式中，所述多个横向臂中的在梁的第一侧上的至少两个横向臂被包层中的第一开口隔离。所述多个横向臂中的在梁的第二侧上的至少两个横向臂被包层中的第二开口隔离。所述多个横向臂中的每一个形成在包层中。
[0009]在一个实现方式中，热光移相器包括设置在包层上的多个导热垫。热光移相器进一步包括多个导热指状物，所述多个导热指状物分别联接在导热条和所述多个导热垫之间。所述多个导热指状物中的至少一个从导热条在所述多个横向臂中的对应一个上沿特定方向延伸。
[0010]在一个实现方式中，热光移相器包括衬底层和多个导热过孔。包层被设置在衬底层上。所述多个导热过孔设置在包层中，并且被构造成将衬底层热联接到所述多个导热垫中的至少一个。
[0011]在一个实现方式中，导热条包括金属。
[0012]在一个实现方式中，热光移相器包括衬底层。包层设置在衬底层上，并且空腔形成
在衬底层中，且布置成用空气将梁与衬底层热隔离。
[0013]在一个实现方式中，加热元件设置在波导和导热条之间。波导关于梁在特定方向上布置。
[0014]在一个实现方式中，加热元件设置在包层中并且关于梁在特定方向上定位，并且被布置成将热量传递给波导。
[0015]在一个实现方式中，波导包括硅或氮化硅。包层由二氧化硅形成。加热元件是电阻加热元件，并且由氮化钛形成。
[0016]在一个实现方式中，包层的一部分设置在波导和加热元件之间。
[0017]在一个实现方式中，热光移相器包括衬底层，所述衬底层是硅衬底。
[0018]本公开的实现方式包括光检测和测距(LIDAR)设备，该设备包括热光移相器和散热器。热光移相器包括梁、波导、加热元件和导热结构。梁形成在包层中并在空腔的上方悬置。波导至少部分地设置在梁中。加热元件至少部分地设置在梁中。导热结构设置在梁上。导热结构布置成从所述梁散发热量。散热器联接到热光移相器，并且被构造成从导热结构散发热量。
[0019]在一个实现方式中，热光移相器进一步包括硅衬底层和空腔。空腔形成在硅衬底中以将梁与硅衬底层热隔离。
[0020]在一个实现方式中，导热结构包括沿特定方向设置在梁上的导热条。导热结构包括联接到导热条的多个导热垫。散热器联接到导热垫中的至少一个。
[0021]在一个实现方式中，散热器包括焊球、银膏、陶瓷散热器或有源冷却器中的至少一种。
[0022]在一个实现方式中，导热结构包括金属。
[0023]在一个实现方式中，热光移相器进一步包括多个横向臂，这些横向臂被构造成将梁悬置在空腔的上方。所述多个横向臂中的每一个联接在梁和包层之间。
[0024]本公开的实现方式包括自主车辆，其包括光检测和测距(LIDAR)传感器和控制系统。LIDAR传感器包括热光移相器和散热器。热光移相器包括梁、波导、加热元件和导热结构。梁形成在包层中并在空腔的上方悬置。波导至少部分地设置在梁中。加热元件至少部分地设置在梁中。导热结构设置在梁上。导热结构布置成从梁散发热量。散热器联接到热光移相器并被构造成从导热结构散发热量。控制系统被配置成响应于作为LIDAR发射光束的反射的返回光束来控制自主车辆。
[0025]在一个实现方式中，自主车辆包括加热模块，该加热模块被配置成通过调制被驱动通过加热元件的电流来调制传播通过波导的LIDAR发射光束的相位。
[0026]在一个实现方式中，热光移相器包括设置在包层上的导热垫，其中导热垫联接到导热条，其中导热垫通过至少一个过孔联接到散热器。
附图说明
[0027]参考以下附图描述了本专利技术的非限制性和非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则贯穿各种视图，相似的参考数字指代相似的部分。
[0028]图1A至图1C示出了根据本公开的实现方式的悬置式热光移相器。
[0029]图2A至图2C示出了根据本公开的实现方式的悬置式热光移相器。
[0030]图3A至图3C示出了根据本公开的实现方式的悬置式热光移相器。
[0031]图4A示出了根据本公开的实现方式的应用于悬置式热光移相器的加热模块。
[0032]图4B示出了根据本公开的实现方式的应用于悬置式热光移相器的散热器。
[0033]图5A示出了根据本公开的实现方式的包括示例传感器阵列的自主车辆。
[0034]图5B示出了根据本公开的实现方式的包括示例传感器阵列的自主车辆的顶视图。
[0035]图5C示出了根据本公开的实现方式的包括传感器、传动系和控制系统的示例车辆控制系统。
具体实施方式
[0036]本文描述了光学设备(例如，热光移相器)中的散热设计的实现方式。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对实现方式的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个特定细节的情况下或用其它的方法、部件、材料等来实践本文描述的技术。在其它情况下，公知的结构、材料或操作未被详细示出或描述，以避免模糊某些方面。
[0037]在整个本说明书中，对“一个实现方式”或“实现方式”的引用意味着结合该实现方式描述的特定特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实现方式中。因此，贯穿本说明书出现在各处的短语“在一个实现方式中”或“在实现方式中”不一定都指代相同的实现方式。此外，特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式在一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热光移相器，包括：梁，所述梁形成在包层中，并在空腔的上方悬置；波导，所述波导至少部分地设置在所述梁中；加热元件，所述加热元件至少部分地设置在所述梁中；以及导热条，所述导热条设置在所述梁上，其中所述导热条被布置用以散发来自所述梁的热量。2.根据权利要求1所述的热光移相器，进一步包括：多个横向臂，所述多个横向臂被构造成将所述梁悬置在所述空腔的上方，其中所述多个横向臂中的每一个联接在所述梁和所述包层的剩余部分之间。3.根据权利要求2所述的热光移相器，其中，所述多个横向臂中的在所述梁的第一侧上的至少两个横向臂被所述包层中的第一开口隔离，其中所述多个横向臂中的在所述梁的第二侧上的至少两个横向臂被所述包层中的第二开口隔离，其中所述多个横向臂中的每一个形成在所述包层中。4.根据权利要求2所述的热光移相器，进一步包括：多个导热垫，所述多个导热垫设置在所述包层上；以及多个导热指状物，所述多个导热指状物分别联接在所述导热条和所述多个导热垫之间，其中所述多个导热指状物中的至少一个从所述导热条在所述多个横向臂中的对应一个上沿特定方向延伸。5.根据权利要求4所述的热光移相器，进一步包括：衬底层，其中，所述包层设置在所述衬底层上，以及多个导热过孔，所述多个导热过孔设置在所述包层中，并且被构造成将所述衬底层热联接到所述多个导热垫中的至少一个。6.根据权利要求1所述的热...

【专利技术属性】
技术研发人员：小詹姆斯，
申请(专利权)人：我们科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：