一种红外激光器件及传感模组的制作方法

    专利2026-07-05  30


    本发明涉及半导体激光器,特别是涉及一种红外激光器件及传感模组。


    背景技术:

    1、目前常见的激光器包括边发射激光器(eel)、垂直腔面发射激光器(vcsel)、固体激光器以及光纤激光器。其中,边发射激光器(eel)、垂直腔面发射激光器(vcsel)的应用最为广泛,活跃在3d传感、消费电子、激光雷达、光通信等热门市场。

    2、垂直腔面发射激光器(vcsel)是一种垂直表面出光的新型激光器,其制造工艺与边发射半导体激光器相兼容,且大规模制造的成本很低。但是它的缺点也很明显,即工艺复杂、发射功率低。

    3、因此,边发射激光器(eel)凭借其成熟的产品和供应链体系,极高的发射功率密度,成为目前主流的激光器形式。边发射激光器(eel)具有高功率密度和高脉冲峰值功率,非常适合应用于各种环境感知的场景,具有可准确获取目标的三维信息、分辨率高、抗干扰能力强、探测范围广、近全天候工作等优点。

    4、现有的边发射激光器(eel)的出光方向平行于衬底平面,其无法满足一些需要垂直于衬底平面,也即需要垂直发射激光的场景。此外,现有边发射激光器(eel)大多包括边发射激光芯片、探测器芯片和激光驱动芯片,现有激光器结构大多采用对上述三个芯片分别进行单独封装的封装结构,虽然工艺比较成熟,但是对每个芯片进行单独封装会导致激光器的整体体积偏大、流程长、费时费工,存在封装效率低、封装体积大等问题。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足,并提供一种红外激光器件及传感模组,从而解决现有技术中存在的边发射激光芯片无法应用于需要垂直发射激光的场景、以及激光器体积偏大等问题。

    2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:

    3、第一方面,本发明提供一种红外激光器件,包括第一封装模块、第二封装模块和第三封装模块;

    4、所述第一封装模块包括第一电路板和与所述第一电路板电连接的边发射激光芯片;

    5、所述第二封装模块包括第二电路板和与所述第二电路板电连接的探测器芯片和激光驱动芯片;

    6、所述第三封装模块包括第三电路板,所述第三电路板上分别设有第一安装区和第二安装区,所述第一封装模块于所述第一安装区处与所述第三电路板电连接,所述第二封装模块于所述第二安装区处与所述第三电路板电连接,且所述第一电路板与所述第三电路板垂直设置,以使所述边发射激光芯片发射的激光方向与所述第三电路板垂直。

    7、进一步地,所述第一电路板包括相对设置的第一表面和第二表面,所述第一表面设有所述探测器芯片和所述激光驱动芯片,所述第二表面靠近所述第三电路板的一端设有连接结构,所述连接结构用于将所述第一电路板固定于所述第三电路板。

    8、进一步地,所述连接结构包括设在所述第二表面的至少两个支撑槽和分别设在所述支撑槽内的支撑部。

    9、进一步地,所述支撑槽由所述第二表面向所述第一表面凹陷形成,所述支撑槽的形状包括半球体、长方体或多棱柱体中的一种或几种。

    10、进一步地,所述支撑部全部或部分位于所述支撑槽内。

    11、第二方面,本发明提供一种传感模组,包括如上所述的红外激光器件。

    12、进一步地,所述传感模组包括主控模块及分别与所述主控模块信号连接的发射模块和接收模块,所述发射模块包括所述第一封装模块,所述接收模块包括所述第二封装模块。

    13、进一步地,所述发射模块还包括与所述边发射激光芯片电连接的发射光学传感模组,所述激光驱动芯片分别与所述边发射激光芯片和所述主控模块电连接;

    14、所述接收模块还包括模数转换模块、模拟前端模块和接收光学传感模组,所述模数转换模块分别与所述主控模块和所述模拟前端模块电连接,所述探测器芯片分别和所述模拟前端模块及所述接收光学传感模组电连接。

    15、进一步地,所述传感模组还包括扫描模块,所述扫描模块包括扫描器驱动模块和扫描器,所述扫描器驱动模块分别和所述扫描器及所述主控模块电连接。

    16、根据本发明的技术方案可知,本发明的红外激光器件,其共包括三块电路板,边发射激光芯片设在第一电路板上,探测器芯片和激光驱动芯片集成在第二电路板上,最后第一封装模块和第二封装模块分别集成在第三电路板上后形成上述的红外激光器件,三个封装模块组装好后可一并进行封装,简化了封装工序,减小了激光器的体积,进而具备集成度更高、尺寸更小、更方便贴装的优点。其中,在安装时,第一电路板与第三电路板互相垂直设置,因此使原本平行于第三电路板发射的边发射激光芯片转变为垂直于第三电路板发射,拓宽了边发射激光芯片的应用范围,使其能够满足不同场景下的不同需求,例如3d传感、消费电子。



    技术特征:

    1.一种红外激光器件,其特征在于,包括第一封装模块、第二封装模块、第三封装模块;所述第一封装模块包括边发射激光芯片;所述第一封装模块和所述第二封装模块安装于所述第三封装模块上,并且电连通;

    2.根据权利要求1所述的红外激光器件,其特征在于,所述第一封装模块还包括第一电路板,所述边发射激光芯片与所述第一电路板电连接;

    3.根据权利要求2所述的红外激光器件,其特征在于,所述第一电路板包括相对设置的第一表面和第二表面,所述第一表面设有所述探测器芯片和所述激光驱动芯片,所述第二表面靠近所述第三电路板的一端设有连接结构,所述连接结构用于将所述第一电路板固定于所述第三电路板。

    4.根据权利要求3所述的红外激光器件,其特征在于,所述连接结构包括设在所述第二表面的至少两个支撑槽和分别设在所述支撑槽内的支撑部。

    5.根据权利要求4所述的红外激光器件,其特征在于,所述支撑槽由所述第二表面向所述第一表面凹陷形成,所述支撑槽的形状包括半球体、长方体或多棱柱体中的一种或几种。

    6.根据权利要求4或5所述的红外激光器件,其特征在于,所述支撑部全部或部分位于所述支撑槽内。

    7.一种传感模组,其特征在于,包括如权利要求1至6任意一项所述的红外激光器件。

    8.根据权利要求7所述的传感模组,其特征在于,所述传感模组包括主控模块及分别与所述主控模块信号连接的发射模块和接收模块,所述发射模块包括所述第一封装模块,所述接收模块包括所述第二封装模块。

    9.根据权利要求8所述的传感模组,其特征在于,所述发射模块还包括与所述边发射激光芯片电连接的发射光学传感模组,所述激光驱动芯片分别与所述边发射激光芯片和所述主控模块电连接。


    技术总结
    本发明提供了一种红外激光器件及传感模组,包括第一封装模块、第二封装模块和第三封装模块。第一封装模块包括第一电路板和与第一电路板电连接的边发射激光芯片。第二封装模块包括第二电路板和与第二电路板电连接的探测器芯片和激光驱动芯片。第三封装模块包括第三电路板,第三电路板上分别设有第一安装区和第二安装区,第一封装模块和第二封装模块分别与第三电路板电连接,且第一电路板与第三电路板垂直设置,以使边发射激光芯片发射的激光方向与第三电路板垂直。本发明提供的技术方案能够实现边发射激光芯片垂直出光的技术效果,扩大了应用场景。此外,还提高了器件的集成度和减小了体积。

    技术研发人员:李坤,朱威,张明阳,孙雷蒙
    受保护的技术使用者:华引芯(武汉)科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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