边缘发射激光二极管包的制作方法

边缘发射激光二极管(EELD)可在各种照明设备中实现，以提供高峰值功率和具有锐边定义的快速调制速度。EELD以平行于用于形成EELD的半导体芯片的表面的方向传播光，并在芯片裂开的边缘处发射光

概述

公开了涉及包括边缘发射激光二极管(EELD)的照明包的各种实施例。在一实施例中，照明包包括散热器，该散热器包括底座和从底座延伸的桩。照明包进一步包括被配置以生成照明光的EELD。EELD被安装到桩的一侧。该照明包进一步包括在与EELD隔开的位置处被耦合至底座的基底。该基底被电连接至EELD。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于解决在本公开的任一部分中所提及的任何或所有缺点的实现。

附图简述

图1示出了包括边缘发射激光二极管(EELD)的示例照明包。

图2示出了包括EELD的另一示例照明包。

图3示出了围绕散热器的桩的示例基底。

图4示出了毗邻散热器的桩的另一示例基底。

图5示出了包括安装到散热器的桩的相同侧的多个EELD的示例照明包。

图6示出了包括安装到散热器的桩的相对侧的多个EELD的另一示例照明包。

图7示出了示例飞行时间(TOF)深度相机。

图8示出另一示例TOF深度相机。

图9示出了其中可以实现照明包的示例计算系统。

详细描述

如上所述，边缘发射激光二极管(EELD)可在各种照明设备中实现以提供高峰值功率和具有锐边定义的快速调制速度。具体地，EELD的高峰值功率可提供足够的光以照亮环境用于成像目的。此外，例如，当EELD在飞行时间(TOF)深度相机中实现时，具有锐边定义的快速调制速度可提供从环境返回的光的精准的测量。

EELD可在耦合至印刷电路板(PCB)的前表面的钢容器中被封装。然而，由于PCB是不良热导体，围绕EELD包的热耦合器可被用于将热从EELD驱散至位于PCB的后表面的热沉。由此，散热路径从EELD包开始流动，通过热耦合器，并围绕PCB的前表面，以到达PCB的后表面上的热沉。此长散热路径可转化成在热沉和EELD的激光结之间的大的温差(例如，15-20摄氏度)。

在这样的实现中，驱动器电路可在PCB的后表面和热沉的中间被耦合。驱动器电路这样的置位可允许从驱动器电路至热沉的直接散热路径。然而，当驱动器电路用PCB从EELD包分开时，所产生的连接距离可导致高电感应。

另外，在EELD包的钢罐和热耦合器之间的金属对金属接口可作为在EELD的操作期间辐射发射的天线。照明设备可配备屏蔽装置以吸收所辐射的发射。然而，这样的屏蔽装置可能给照明设备增加成本。

因此，本文公开了关于照明包的示例，该照明包包括可在各种照明设备中实现的EELD。更加具体地，所公开的照明包的各实现可被配置以相比以上描述的包更有效地从EELD散热。此外，在一些实现中，照明包可提供相对于现在的包具有更低的电感的电信号。另外，在一些实现中，照明包可具有相对于现在的包更低的所辐射的发射，允许从实现此照明包的照明设备省略屏蔽装置。如此，实现此照明包的照明设备的成本可少于使用现在的包的照明设备的成本。

图1示出了可在照明设备中实现的示例照明包100。该照明包100可被置于PCB 102和热沉104之间。照明包100包括具有底座108和从底座延伸的桩110的散热器106。此外，EELD 112被安装到桩110的一侧。在所描绘的示例中，EELD 112被安装到桩110的一侧116使得照明光114沿着垂直于底座108的底面的方向从EELD被发出。然而，EELD可被安装以沿着任意其他适合方向发射光。

在一些实现中，EELD 112可向环境直接发射照明光而不使用另外的光学器件引导该照明光。同样，在一些实现中，从EELD发射的照明光可由光学器件引导至环境。例如，EELD可被安装到平行于底座108的桩的顶部表面118，并且光学器件可被置位以将照明光转向环境。

在一些实现中，EELD 112可被直接安装至桩110的一侧116。此外，在一些实现中，EELD 112可被安装在基台120，且基台可被耦合至桩110的一侧116。基台120可便利散热器106的桩110上的EELD的表面的安装。例如，基台120可具有用于帮助降低材料界面应力的匹配EELD 112的热膨胀系数(CTE)。基台120由任意合适的热传导材料制成，以使热量从EELD上耗散掉以便促进更低的工作温度。在一个非限制示例中，EELD可至少部分由砷化镓形成，基台可至少部分由氮化铝形成，而散热器可至少部分由铜形成。EELD、基台和/或散热器中使用的材料的其他非限制示例，包括但不限于砷化镓、氮化铝、硅、铜和铜合金。

EELD 112包括提供到基底126的电连接的阳极122和阴极124。在一些实现中，(在被包括时)阳极和/或阴极可被置于基台120上。例如，电极和/或基台的顶面可以被金属化以便与EELD电连接。具体而言，EELD112可以例如通过粘结处理被粘结到阴极124。此外，EELD可被电连接至阳极122，且在一些示例中可利用多个粘结线。

基底126可被电连接至EELD 112的阳极122和阴极124，以提供EELD 112和PCB 102的控制电路以及驱动器电路132之间的金属化电连接。该基底可用任何合适的方式被电连接至阳极和阴极。例如，多个导电金属(例如，金)导线可分别被连接在基底和阳极及阴极之间。在一个特定示例中，基底可经由两条导线被连接至阳极并且基底可经由四条导线被连接至阴极。相对于利用单条导线连接的配置，多条导线的使用可帮助降低提供给EELD的电信号中的感应损耗。

基底126可在与EELD 112隔开的位置处被耦合至底座108。作为一个示例，基底126可经由热界面材料130被耦合至散热器106的底座108的顶部表面128。在相对于桩和EELD的各种配置中，该基底可位于散热器的底座上，如将在下文参考图3和4更详细地讨论的。当在图1和2的朝向中时，以上使用的术语“顶部表面”指代该设备，且不旨在暗示在使用时该设备具有任何特定朝向。

继续图1，热沉104被描绘为经由散热器106的底座108的底表面134(参考图1的朝向)直接耦合至照明包100。在散热器和热沉之间的热接口可允许从EELD至热沉的短的、直接的热扩散路径。这样的配置可提供相对于其中热通过环绕PCB以耦合至热沉的热耦合被驱散的配置而言更有效的散热。

照明包100可经由多个焊盘135被耦合至PCB 102。所述多个焊盘135可以被用于将PCB 102电连接到EELD 112和/或物理地将PCB连接到基底。在图1的示例中，多个焊盘135在基底126和PCB 102之间耦合，使得照明包被置于PCB和热沉之间。在这样的配置中，EELD可通过开口136发射照明光114的光束，该开口136延伸穿过PCB 102以照亮周围环境。在其他示例中，桩110可被置于PCB 102的边缘附近使得照明光被发射到PCB 102的边缘以外。在这样的示例中，开口136可以在PCB 102中被省略。

驱动器电路132可被安装到PCB 102且通过PCB 102电连接至照明包100.在一个示例中，EELD 112由砷化镓制成，并且驱动器电路由硅制成。驱动器电路132可被配置以将工作电流传递给EELD 112来为EELD供电。具体而言，驱动器电路132可被配置以从PCB 102的控制电路接收经调制的输入信号。驱动器电路132可用作电流源以将经调制的输入信号传递给EELD 112。例如，EELD 112可以将照明光生成为对应于经调制的输入信号的脉冲串。EELD可以以任何适合的调制速度和/或频率生成照明光而不背离本公开的范围。

图2示出了另一示例照明包200。对应于照明包200的那些组件的照明包100的各组件以相同的方法标识且不予以详细描述。照明包200与照明包100不同在于驱动器电路132’被包括在照明包200中并被直接耦合至散热器106。底座108可包括顶部表面128中的剪切块202以空间上容纳驱动器电路132’，使得驱动器电路被置于基底126和底座108之间。如此，驱动器电路132’可被配置以将工作电流经由基底126传递给EELD 112。在此实现中，驱动器电路可具有到热沉的直接散热路径和不经过PCB到EELD的传递信号路径。

图3和4示意性地示例了相对于照明包中的散热器的桩置位的基底的配置。每张图示出了包括从散热器的底座突出的基底和桩的平面的横截面。在图3示出的一个示例中，基底302围绕平面中的桩延伸。具体而言，基底302可在平面中在桩的全部四侧上围绕桩304。在图4示出的另一示例中，基底402被置于毗邻桩404，使得基底部分围绕桩。在一些实现中，该基底可毗邻桩的仅仅一侧。在一些实现中，该基底可毗邻桩的两侧或更多侧。将会理解，基底可在散热器的底座上具有相对于桩的任何适合位置而不偏离本公开的范围。

在一些实现中，照明包可包括多个EELD。这样的实现可应用于其中照明光被发射经过长距离和/或被用于照亮大的空间的环境。图5和6示出了用于照明包中的多个EELD的不同示例安装配置。在图5的示例中，照明包500包括第一EELD 502和第二EELD 504，两者均被安装到桩508的相同侧506.第一EELD 502和第二EELD 504可被并联电连接至基底510。此外，第一EELD 502和第二EELD 504可具有公共阳极512和阴极514，如图5所描绘的，或者可具有任何其他适合的电连接。

在图6的示例中，照明包600包括第一EELD 602和被安装到散热器的桩606的相对侧上的第二EELD 604。在此示例中，第一EELD 602被安装到具有矩形横截面的散热器桩的第一侧608，而第二EELD 604被安装到与第一侧相对的第二侧610。然而，将会理解第一和第二EELD可被安装到具有任何适合横截面形状的桩的任何适合侧。如图6的示例，第一EELD 602和第二EELD 604可并联地电连接至基底612，且由此可共享公共阳极614和阴极616，或可具有任何其他适合的电连接。

在一些实现中，可为多个EELD包配置基于功率特性选择EELD，该功率特性在制造期间基于针对晶片级的每个二极管收集的数据被确定。例如，二极管可基于来自相同的晶片、来自不同晶片上的相邻位置，或基于任何其他适合二极管电关系而被选择。此外，在一些实施例中，EELD可被选择以具有类似电流或电感特性。另外，在一些实施例中，EELD可被选择以具有所求平均为适合电感级的相对的电感特性。通过匹配在照明包中使用的EELD，可按需获得相似的光学光和脉冲特性。

在一些实现中，在图5和6中描述的多个EELD配置可在图1和2示出的照明包中使用。此外，在一些实现中，图5和6中描述的多个EELD配置可在常规包中使用，在常规包中多个EELD被容纳在金属罐中或其他这样的包装中。

图7示意性地示出其中照明包702可被实现作为光源的示例飞行时间(TOF)深度相机700。该TOF深度相机可以被配置，以从由被照明包702发射的照明光照明的图像环境中收集图像数据。TOF深度相机700包括具有安装表面706的热沉704。照明包702和深度传感器模块708可以被安装到热沉704的安装表面706。照明包702可以与安装表面706上的深度传感器模块708间隔开以允许在所述各模块之间的空气流动，以便将热从所述各模块耗散到热沉704。而且，照明包702可与安装表面上的深度传感器模块708间隔开一合适的距离以禁止杂散光从照明包泄漏到深度传感器模块。在一些实现中，壁垒被置于在照明包和深度传感器模块之间，以防止杂散光干扰深度传感器模块。

照明包702包括PCB 710、散热器712、EELD 714、基底716、驱动器电路718和扩散器720。散热器712可包括底座722和从底座延伸的桩724。底座722可被直接耦合至热沉704，并置于热沉和PCB 710中间。EELD 714可被安装到桩724，并可被配置以通过开口728发射照明光726，该开口728延伸穿过PCB 710并进入环境730。

驱动器电路718可被安装到散热器的底座722且被置于底座和基底716中间。驱动器电路718可经由基底716被电连接至EELD 714。通过将驱动器电路直接安装到散热器的底座上，驱动器电路和EELD之间的距离可相对于其中驱动器电路被安装在PCB上的配置而言减少。因此，由驱动器电路提供的电信号的电感可相对于其中驱动器电路被分开地安装的配置而言减少。此外，相对于其中驱动器电路被安装在PCB上的配置而言，与散热器的直接热连接可提供更有效的热传递。

驱动器电路718可被配置以将工作电流传递给EELD 714来为EELD供电。具体地，驱动器电路718可被配置以接收经调制的输入信号732，并可以用作为电流源以将经调制的输入信号传递给EELD 714。例如，EELD 714可以将照明光作为对应于经调制的输入信号的脉冲串来发射。EELD可以以任何适合的调制速度生成照明光而不背离本公开的范围。

基底716可经由多个焊盘717被耦合至PCB 710。多个焊盘717可提供基底716和PCB 710之间的机械耦合以及电耦合。

EELD 714可向照明包702的扩散器720发射相干照明光束，并且该扩散器可散射光以提供给环境730。扩散器720将照明光扩散遍及所述环境以高效利用EELD 714的光功率。由EELD所提供的相干光可以具有适当的照明均匀性特性(例如斑点噪声抑制、衍射伪像和莫尔条纹的减少)，这可以简化用于产生散射光以照亮环境730的照明光学器件的设计(例如扩散器720)。

由照明包702提供给环境730的光可以被环境中的对象(诸如对象734)反射回。深度传感器模块708可以被配置为接收从环境730返回的光(包括对象734反射回的光)。深度传感器模块708包括一个或多个透镜736、带通滤波器(BPF)738和图像传感器740。所述一个或多个透镜736可以被配置为引导返回的光通过带通滤波器738并到图像传感器740。图像传感器740可以被安装到热沉704。图像传感器740可以被配置成检测从环境反射的照明光的至少一部分。具体而言，每个传感器像素可以通过以下来用作测距单元：将在该像素处的传入光(例如，主要是从所述环境反射的经调制的激光)生成的信号与经调制的输入信号732混合、产生反射光的相移(或时延)的信息，并因此产生从图像传感器740到环境730中的对象734的距离。

相对于其中EELD被安装到PCB的一侧而热沉被安装到PCB的另一侧的配置而言，这样的配置可提供热沉和EELD之间的更有效的热连接，因为来自EELD的热可被传输给热沉而没有流经PCB或环绕PCB的热耦合器。相对于具有较低效的至热沉的热传输的设计，这样有效的热传输进而可帮助降低激光结温度，并由此增加了EELD的工作效率。而且，这样的配置允许在PCB的布局方面的灵活性，减少了EELD的回线电感。因为热没有通过PCB传送到热沉，可以使用标准PCB材料(例如FR4)来取代更加昂贵的热传导PCB材料。例如，PCB可以由具有比2瓦特/(米-开尔文)更少的热传导率的材料制成。

图8示意性地示出另一示例TOF深度相机800。TOF深度相机800中的可以与TOF深度相机700的那些组件实质相同的各组件以相同方式来标识且不再进一步描述。然而，将注意到在本公开的不同实现中以相同方式标识的各组件可以是至少部分不同的。

TOF深度相机800包括其中驱动器电路718被安装到PCB 710的照明包702。具体地，PCB 710具有第一侧802和与第一侧相对的第二侧804。驱动器电路718可被安装到PCB 810的第一侧802，并且基底716可经由多个焊盘717被耦合至第二侧804。驱动器电路718和EELD 714之间的电气路径可行进通过PCB 710、多个焊盘717和基底716。

此配置可被用于其中照明包被模块化地构造而没有驱动器电路的实现。这样的配置可提供相对于包括驱动器电路的配置更低成本的照明包。此外，以上描述的TOF深度相机可具有包括多个EELD的照明包而不偏离本公开的范围。

在此描述的实现可被并入计算系统的输入子系统。图9示例性地示出其中TOF深度相机(或包括以上描述的照明包的另一照明设备)可被包括的非限制示例计算系统900。以简化形式示出了计算系统900。计算系统900可采取以下形式：一个或多个个人计算机、服务器计算机、平板计算机、家庭娱乐计算机、网络计算设备、游戏设备、移动计算设备、移动通信设备(例如，智能电话)和/或其他计算设备。

计算系统900包括逻辑机902和存储机904。计算系统900可任选地包括显示子系统906、包括照明设备910的输入设备子系统908、通信子系统912和/或在图9中未示出的其他组件。

逻辑机902包括被配置成执行指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑机可被配置成执行作为以下各项的一部分的指令：一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构、或其它逻辑构造。这种指令可被实现以执行任务、实现数据类型、转换一个或多个部件的状态、实现技术效果、或以其它方式得到期望结果。

逻辑机可包括被配置成执行软件指令的一个或多个处理器。作为补充或替换，逻辑机可包括被配置成执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机。逻辑机的处理器可以是单核或多核，且在其上执行的指令可被配置为串行、并行和/或分布式处理。逻辑机的各个组件可任选地分布在两个或更多单独设备上，这些设备可以位于远程和/或被配置成进行协同处理。逻辑机的各方面可由以云计算配置进行配置的可远程访问的联网计算设备来虚拟化和执行。

存储机904包括被配置成保存可由逻辑机执行以实现各种方法和过程的指令的一个或多个物理设备。在实现这些方法和过程时，可以变换存储机904的状态(例如，保存不同的数据)。

存储机904可以包括可移动和/或内置设备。存储机904可包括光学存储器(例如，CD、DVD、HD-DVD、蓝光盘等)、半导体存储器(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)和/或磁存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)等等。存储机904可包括易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址和/或内容可寻址设备。

存储机904包括一个或多个物理设备。然而，本文描述的指令的各方面可另选地通过不由物理设备在有限时长内持有的通信介质(例如，电磁信号、光信号等)来传播。

逻辑机902和存储机904的各方面可被一起集成到一个或多个硬件逻辑组件中。这些硬件逻辑组件可包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、程序和应用专用的集成电路(PASIC/ASIC)、程序和应用专用的标准产品(PSSP/ASSP)、片上系统(SOC)以及复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

在被包括时，显示子系统906可用于呈现由存储机904保存的数据的视觉表示。该视觉表示可采用图形用户界面(GUI)的形式。由于本文所描述的方法和过程改变了由存储机保持的数据，并由此变换了存储机的状态，因此同样可以转变显示子系统906的状态以视觉地表示底层数据的改变。显示子系统906可以包括使用实质上任何类型的技术的一个或多个显示设备。可将此类显示设备与逻辑机902和/或存储器机904组合在共享封装中，或者此类显示设备可以是外围显示设备。

在包括输入子系统908时，输入子系统908包括诸如键盘、鼠标、触摸屏或游戏控制器之类的一个或多个用户输入设备或者与其对接。在一些实现中，输入子系统可以包括所选择的自然用户输入(NUI)部件或与其对接，诸如照明设备910。在一个示例中，照明设备910是如此处所描述的TOF深度相机。这种元件部分可以是集成的或外围的，并且输入动作的转导和/或处理可以在板上或板外被处理。NUI部件的示例可包括用于语言和/或语音识别的话筒；用于机器视觉和/或姿势识别的红外、色彩、立体显示和/或深度相机；用于运动检测和/或意图识别的头部跟踪器、眼睛跟踪器、加速计和/或陀螺仪；以及用于评估脑部活动的电场感测部件。

当包括通信子系统912时，通信子系统912可被配置成将计算系统900与一个或多个其他计算设备通信地耦合。通信子系统912可以包括与一个或多个不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子系统可被配置成用于经由无线电话网络或者有线或无线局域网或广域网来进行通信。在一些实现中，通信子系统可允许计算系统900经由诸如因特网这样的网络将消息发送至其他设备以及/或者从其它设备接收消息。

此处描述的配置和/或方法是作为示例呈现的，这些具体实现或示例不应被视为限制性的，因为许多变体是可能的。此处描述的具体例程或方法可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个。如此，所示和/或所述的各种动作可以以所示和/或所述顺序、以其它顺序、并行地执行，或者被省略。同样，上述过程的次序可以改变。

本公开的主题包括各种过程、系统和配置以及此处公开的其它特征、功能、动作和/或属性、以及它们的任一和全部等价物的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。