CN111029896A - 一种eel激光器tof模组封装结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种EEL激光器TOF模组封装结构及其制作方法，EEL激光器TOF模组封装结构包括AlN过渡热沉、第一焊接部、第二焊接部、EEL激光器、高反射平面镜和光探测芯片。本发明所公开的EEL激光器TOF模组封装结构不影响EEL散热效率，且TOF尺寸较小，结构紧凑。该封装结构的制作过程更简单，非常适合批量化生产，工艺简单，成本更低，减少了键合金线的数量。
Description
技术领域
本发明涉及EEL激光器封装结构领域，特别涉及一种激光器TOF模组封装结构及其制作方法。
背景技术
TOF技术(飞行时间技术)利用光信号的发射与返回时间差来获得深度信息，因此在自动驾驶、人脸识别、AR/VR领域有着广阔的市场前景。TOF模组是TOF技术的光信号发射源，通常包括了EEL激光器光源、光学漫射体diffuser、基板和支架组成。目前，TOF模组的封装形式主要是陶瓷封装或PCB-COB封装，主要工艺流程为将EEL激光器光源焊接在热沉上。再将热沉焊接至PCB基板，最后以金线键合的方式进行电极的电连接。
EEL激光器光源工作过程中会产生大量的热，一般来说，其发光效率和使用寿命会随着温度的增加而下降，开发性能优越的封装形式是解决散热问题的当务之急。AlN具有优良的散热能力和合适的热膨胀系数，因此是EEL激光器的理想过渡热沉。然而，现有技术中的AlN过渡热沉在于EEL激光器光源封装的过程中，存在一定的问题。AlN本身为绝缘体，以AlN为过渡热沉需要将EEL的正负极或AlN上的功能PAD分别由金线与PCB基板相连，成本较高，工艺也较为复杂。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种EEL激光器TOF模组封装结构，包括基板以及设置在基板上方的EEL激光器TOF模组，其特征在于，包括AlN过渡热沉、第一焊接部、第二焊接部以及EEL激光器：所述AlN过渡热沉包括贯穿于所述AlN过渡热沉的至少两列贯孔，每一列贯孔由垂直方向上间隔排列的两个贯孔组成，所述贯孔填充有金属铜；所述第一焊接部包括有两条金锡焊料，所述两条金锡焊料分别铺设在所述AlN过渡热沉下表面两列贯孔下方，所述第一焊接部与所述基板导电连接；所述第二焊接部包括有两条金锡焊料，所述两条金锡焊料分别铺设在所述AlN过渡热沉上表面两列贯孔上方；所述EEL激光器设置在所述第二焊接部的一条金锡焊料上，所述EEL激光器上表面焊接有多根金线，所述金线在垂直方向上间隔排列，并连接至所述第二焊接部水平方向上布置于相对下方的金锡焊料上表面。
优选地，所述基板四周相对外侧设置有支架，所述支架上方设置有光学漫射体，所述支架和所述光学漫射体形成容纳EEL激光器TOF模组的空间。
优选地，所述基板上设有铜线，所述铜线包括铺设在所述基板上方的两条条状铜线，所述条状铜线与所述第一焊接部的两条金锡焊料对齐贴合。
优选地，所述支架与所述基板通过UV胶相连接，所述光学漫射体与所述支架通过UV胶相连接。
优选地，所述基板上设有45°±5°的高反射平面镜和光探测芯片。
优选地，所述EEL激光器的芯片采用GaAs、AlGaAs或InP基材料。
根据本发明的一个方面，一种EEL激光器TOF模组封装结构的制作方法，包括：步骤1：在矩形AlN过渡热沉上表面设置贯穿于所述AlN过渡热沉的至少两列贯孔，贯孔组由垂直方向上平行间隔排列的两个贯孔组成，所述两列贯孔在水平方向上对齐，针对所述贯孔进行金属铜填充；步骤2：在所述两列贯孔的正反面粘贴两条金锡焊料；步骤3：将所述两列贯孔与所述基板上的两条条状铜线对齐；步骤4：将所述AlN过渡热沉放置在所述基板上，所述两条金锡焊料与所述两条条状铜线分别对应贴合；步骤5：将EEL激光器贴合至AlN过渡热沉正面的第一金锡焊料上，焊接所述EEL激光器、所述AlN过渡热沉和所述基板；步骤6：在EEL上表面平行间隔焊接多根金线，将所述多根金线的另一端连接至所述AlN过渡热沉正面的第二金锡焊料上；
优选地，所述焊接采用Flipchip焊接模式。
优选地，所述基板的四周相对外侧布置有支架，所述支架通过UV胶与所述基板相连接；所述支架上覆盖有光学漫射片，所述光学漫射片通过UC胶与所述支架相连接。
优选地，所述基板上设有高反射平面镜和光探测芯片，所述光探测芯片通过银浆贴装在所述基板上。
有益效果：
(1)不影响EEL散热效率。且TOF尺寸较小，结构紧凑。
(2)制作更简单，非常适合批量化生产，工艺简单，成本更低，减少了键合金线的数量。
附图说明
图1为本发明实施例所示出的小体积的EEL激光器TOF模组封装结构的俯视图；
图2为本发明实施例所示出的小体积的EEL激光器TOF模组封装结构的正视图。
AlN过渡热沉1，EEL激光器2，条状铜线3，基板4，支架5，光学漫射片6，贯孔7，金锡焊料8，金线9，高反射平面镜10，光探测芯片11。
具体实施方式
现在将参照若干示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。
如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。
本发明适用于解决EEL激光器在工作过程中的散热问题。如图1和图2所示，根据本发明的一个实施例，一种小体积的EEL激光器TOF模组封装结构可以包括：
基板4，该基板4可以为具备一定电路功能的PCB基板，该PCB基板上方铺设有两条条状铜线3，两条条状铜线3平行间隔铺设在所述PCB基板上。该PCB基板四周的相对外侧设置有支架5，该支架5采用塑料或陶瓷材料制成，通过UV胶与PCB基板相连接。该支架5上方铺设有光学漫射片6。优选地，光学漫射片6采用具有特殊结构的polymer on glass材料。通过胶水贴到所述支架5上，该光学漫射片6能够将EEL激光器2射出的激光进行光漫射。
矩形AlN过渡热沉1，该AlN过渡热沉1上开设有两列贯孔7，这两列贯孔7是平行间隔排列的。在每一列贯孔7的正面和反面都贴设有条状金锡焊料8，条状金锡焊料8的长度矩形AlN过渡热沉1的长度相同，金锡焊料8的宽度略大于贯孔7的直径。贯孔7中填充有金属铜，能够保证AlN过渡热沉1与基板4之间的电连接。将AlN过渡热沉1设置在PCB基板的条状铜线3上，AlN过渡热沉1的两列贯孔7上的条状金锡焊料8与PCB基板上的两条条状铜线3对齐。
EEL激光器2，该EEL激光器2能够发射呈直线通路的激光。该EEL激光器2放置在AlN过渡热沉1正面的两条金锡焊料8中的一条上，该EEL激光器2与贯孔7错位放置。EEL激光器2、AlN过渡热沉1与PCB基板之间通过Flipchip焊接方式相连接，Flipchip焊接方式为倒片封装方式。EEL激光器2上表面设置有多根平行间隔排列的金线9，该金线9的一端设置在EEL激光器2的上表面上，金线9的另一端设置在AlN过渡热沉1正面的另一条金锡焊料8上，该金线9由纯度为99.99％的纯金制造。EEL激光器2芯片采用GaAs/AlGaAs多量子阱材料，或InP基材料。
PCB基板上还设置有高反射平面镜10，该高反射平面镜10设置在EEL激光器2的前端光路上，优选地，该高反射平面镜的角度为45°±5°。该高反射平面镜10能够确保使EEL激光器2的激光能从水平方向转到垂直方向。
PCB基板上还设置有光探测芯片11，该光探测芯片11通过银浆与PCB基板相连接。光探测芯片11采用硅材料或者GaAs，InP等化合物半导体材料。
实施例1：
步骤1：在AlN过渡热沉1上开两列贯孔7，这两列贯孔7是平行间隔排列的，。该贯孔7贯穿于AlN过渡热沉1；在贯孔7中填充金属铜使贯孔7有电导通能力。
步骤2：在两列贯孔7的正反面分别贴金锡焊料8，使贯孔7与正反面金锡焊料8都保持电导通。
步骤3：将设置有贯孔7和金锡焊料8的AlN过渡热沉1贴合在PCB基板上，并将EEL激光器2贴合至AlN过渡热沉1的一条金锡焊料8上以成为激光器的一极，加热使焊料融化，使EEL激光器2、AlN过渡热沉1与基板4进行焊接贴合。
步骤4：在EEL激光器2的另一电极引金线9至AlN过渡热沉1的另一条金锡焊料8上。
步骤5：在EEL激光器2的前端光路上设置45°高反射平面镜10，在PCB基板的右上角设置光探测芯片11。
步骤6：使用UV胶将光学漫射片6贴合至支架5上。
步骤7：使用UV胶将支架5贴合在PCB基板上。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种EEL激光器TOF模组封装结构，包括基板以及设置在基板上方的EEL激光器TOF模组，其特征在于，所述EEL激光器TOF模组包括AlN过渡热沉、第一焊接部、第二焊接部以及EEL激光器：
所述AlN过渡热沉包括贯穿于所述AlN过渡热沉的至少两列贯孔，每一列贯孔由垂直方向上间隔排列的两个贯孔组成，所述贯孔填充有金属铜；
所述第一焊接部包括有两条金锡焊料，所述两条金锡焊料分别铺设在所述AlN过渡热沉下表面两列贯孔下方，所述第一焊接部与所述基板导电连接；
所述第二焊接部包括有两条金锡焊料，所述两条金锡焊料分别铺设在所述AlN过渡热沉上表面两列贯孔上方；
所述EEL激光器设置在所述第二焊接部的一条金锡焊料上，所述EEL激光器上表面焊接有多根金线，所述金线在垂直方向上间隔排列，并连接至所述第二焊接部水平方向上布置于相对下方的金锡焊料上表面。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述基板四周相对外侧设置有支架，所述支架上方设置有光学漫射体，所述支架和所述光学漫射体形成容纳EEL激光器TOF模组的空间。
3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述基板上设有铜线，所述铜线包括铺设在所述基板上方的两条条状铜线，所述条状铜线与所述第一焊接部的两条金锡焊料对齐贴合。
4.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述支架与所述基板通过UV胶相连接，所述光学漫射体与所述支架通过UV胶相连接。
5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述基板上设有45°±5°的高反射平面镜和光探测芯片。
6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述EEL激光器的芯片采用GaAs、AlGaAs或InP基材料。
7.一种EEL激光器TOF模组封装结构的制作方法，其特征在于，包括：
步骤1：在矩形AlN过渡热沉上表面设置贯穿于所述AlN过渡热沉的至少两列贯孔，贯孔列由垂直方向上平行间隔排列的两个贯孔组成，所述两列贯孔在水平方向上对齐，针对所述贯孔进行金属铜填充；
步骤2：在所述两列贯孔的正反面粘贴两条金锡焊料；
步骤3：将所述两列贯孔与所述基板上的两条条状铜线对齐；
步骤4：将所述AlN过渡热沉放置在所述基板上，所述两条金锡焊料与所述两条条状铜线分别对应贴合；
步骤5：将EEL激光器贴合至AlN过渡热沉正面的第一金锡焊料上，焊接所述EEL激光器、所述AlN过渡热沉和所述基板；
步骤6：在EEL上表面平行间隔焊接多根金线，将所述多根金线的另一端连接至所述AlN过渡热沉正面的第二金锡焊料上。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述焊接采用Flipchip焊接模式。
9.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述基板的四周相对外侧布置有支架，所述支架通过UV胶与所述基板相连接；所述支架上覆盖有光学漫射片，所述光学漫射片通过UC胶与所述支架相连接。
10.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述基板上设有高反射平面镜和光探测芯片，所述光探测芯片通过银浆贴装在所述基板上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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