一种基于激光二极管晶片封装的超小型激光模组的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光电技术领域，尤其是涉及激光模组小型化和高度集成化的领域。
【【背景技术】】
[0002]激光照明、显示、扫描技术是近年来高速发展的行业，小型化标准封装的半导体激光二极管，具有使用温度范围宽、驱动简单、电一光转换效率高、波长多样，单色性好等优点，正在被作为多种设备的光源。由于半导激光二极管的主要厂商均采用统一的T018、T0-38，T0-46等标准封装，这些标准封装的尺寸在大型设备中使用没有问题，但近年来，手持式的便携设备越来越多，这些设备在选用激光光源时没有太多的选择，越轻薄的设备对器件的小型化要求越高。
[0003]传统的激光模组，使用标准化的T0封装，其优势在于:标准化的器件提供了可靠的器件特性，因为T0封装半导体激光器至少有20年的发展历史，其工艺和检验方式都是经过长期的工艺总结出来的，这种器件提供了高可靠性，但其大尺寸的封装在低功率小型化的应用并不占优势，即使选用最小的T0-38封装，光学结构以最短的方式设计，在外置驱动的条件下，其尺寸仍会在7_左右，这个尺寸已经接近很多手机的厚度，所以不大可能使用到这些设备上。
[0004]国外现有一些公司将APC驱动集成在T0封装内，比如Arima等公司，用户在使用这种激光器时只需外置一个小尺寸电阻即可以得到想要的功率，这也是一个小型化的方向，但这些产品仍然没有脱离T0封装的约束，距离可用的微小尺寸模组仍有一段距离。
【【实用新型内容】】
[0005]本实用新型的目的是提供一种基于激光二极管晶片封装的超小型激光模组，将激光二极管晶片封装在一个尺寸微小PCB基板上，代替传统的T0封装模式，且本实用新型将微型激光二极管与透镜等结合起来以实现超小型激光模组。此外，本实用新型使用超薄的陶瓷基板组件作为替代T0封装的部件，非球面透镜进行光束整形，结构紧凑，设计巧妙合理，最大限度的减小了激光模组的尺寸。
[0006]本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。
[0007]—种基于激光二极管晶片封装的超小型激光模组，包括安装筒，以及安装在安装筒内且集成有半导体激光二极管组件的基板、对半导体激光二极管发出的激光进行准直的非球面透镜，以及拦截激光长轴多余光束且具有中心孔的透镜压圈；所述基板上集成有半导体激光二极管晶片。
[0008]所述基板上进一步设置有为半导体激光二极管提供恒定的工作电流的恒流驱动电路或恒功驱动电路。
[0009]所述基板的材料可以是氧化铝、氮化铝或者罗杰斯4350系列、或其他PCB材料。
[0010]所述基板的焊盘镀层采用金锡合金镀层。
[0011]所述半导体激光二极管采用合双基晶体管作为控制芯片，其S0T-563设置有3平方毫米的安装面积。
[0012]所述安装筒为筒状结构，其上通过一对凸缘将安装筒的内部空间分为第一空间和第二空间，所述一对凸缘的中心连线与安装筒的轴线垂直。
[0013]所述安装筒的第一空间尺寸大于第二空间尺寸，所述半导体激光二极管组件固定在第一空间内，所述非球面透镜通过一对凸缘和透镜压圈固定在所述第二空间内。
[0014]所述半导体激光二极管的外部轮廓尺寸与安装筒第一空间的内径相等。
[0015]所述安装筒设置有偏心卡槽，筒体上的切槽是非中心对称的，切槽宽度与陶瓷衬底激光二极管基板紧配合，中心弦线与偏心卡槽安装筒的圆心距离0.2_，使半导体激光二极管晶圆的发光区正好处于圆筒的中心位置。
[0016]以安装筒的轴线为中心，所述一对凸缘为非中心对称结构，保证半导体激光二极管的发光区正好处于安装筒的中心位置。
[0017]所述安装筒使用304钢或者Pb59_l铜、或铝合金材料制成，其外形公差小于0.05mm，同心度0.02mm以内；所述非球面透镜的后截距为1.1mm且透镜后端面距离半导体激光二极管发光区1mm ;所述透镜压圈使用304钢或者Pb59-1铜、或铝合金材料制成，发黑处理，防止光束反射造成弥散斑。
[0018]与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果:本实用新型通过将半导体激光二极管晶片直接集成在基板上，半导体激光二极管发出的激光，具有长短轴发散角不一致的特性，使用非球面透镜对光束进行整形，光束经过非球面透镜后，转化为一束束腰直径0.5?0.8mm左右的准直光，光束发散角小于lmrad，光束经过透镜压圈以后，较长的发散角被截短，进一步使光斑长短轴之比变小，得到近似圆形光斑，这时的激光光束特性，能满足大多数手持设备对激光光源的需求，且结构紧凑，设计巧妙合理，最大限度的减小了激光模组的尺寸。
【【附图说明】】
[0019]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中:
[0020]图1为本实用新型的总成结构示意图。
[0021]图2(a)为集成有激光二极管的基板的结构示意图，图2(b)是另外一个视角的结构示意图，图2(c)是第三个视角的结构示意图。
[0022]图3(a)为安装筒的结构示意图，图3(b)为安装筒的俯视图。
[0023]图4(a)为透镜压圈的俯视图，图4(b)为透镜压圈的正视图。
[0024]其中，1带半导体激光二极管晶片的基板；1_1为半导体激光二极管晶片；1_3为双极型复合三级管BC847BV ;1-4为管脚引线；2安装筒；3非球面透镜；4透镜压圈。
【【具体实施方式】】
[0025]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0026]如图1所示:本实用新型公开了一种基于激光二极管晶片封装的超小型激光模组，包括:集成有半导体激光二极管组件的基板1、安装筒2，非球面透镜3，以及透镜压圈4。所述集成有半导体激光二极管组件的基板1、非球面透镜3，以及透镜压圈4安装在安装筒2内部。
[0027]请参阅图3 (a)和图3 (b)，所述安装筒2的结构和构造保证了本实用新型激光模组的光学同心度，光学焦距等关键参数的匹配。具体地说，安装筒2为具有偏心卡槽的筒状结构，其上通过一对凸缘将安装筒的内部空间分为第一空间和第二空间，所述一对凸缘的中心连线与安装筒的轴线垂直。所述安装筒2的第一空间尺寸大于第二空间尺寸，所述集成有半导体激光二极管组件的基板1固定在第一空间内，所述非球面透镜被夹在一对凸缘和透镜压圈4之间并固定在所述第二空间内。所述集成有半导体激光二极管组件的基板的外部轮廓尺寸与安装筒第一空间的内径相等，保证基板的外部轮廓抵在安装筒的第一空间内壁。另外，所述一对凸缘的中心连线并不通过安装筒的轴线，也就是说，一对凸缘并不是以安装筒的轴线对称设置，而是稍微偏向一侧，即一对凸缘是非中心对称的，具体地说，一对凸缘的中心连线与安装筒的过轴心的弦线之间的距离为0.2