半导体激光的封装结构的制作方法

本发明涉及一种封装结构，且特别涉及一种半导体激光的封装结构。

背景技术：

请参照图1，其所示出为现有半导体激光的封装结构。其公开于台湾专利公告号twi568117b。

此半导体激光封装结构包括一电路板410、一激光二极管402、一次粘着基板404、与一光学元件332。其中，激光二极管402固定于次粘着基板404。次粘着基板404与光学元件332固定于电路板410的一表面。另外，激光二极管402为一种半导体激光，且电路板410为一种散热基座(heatsink)。

于此封装结构中，激光二极管402由前表面发射激光光束420并直接照射至光学元件332的反射面331。而激光光束420经由光学元件332的反射面331而改变激光光束420的路径。换句话说，激光二极管402输出的激光光束420可被反射面331所反射。亦即，现有的半导体激光封装结构中的光学元件332可将边射型激光二极管402的激光光束进行反射与转向，进而形成面射型激光。

再者，于最后的封装制程中，还可将硅胶(未示出)填充于电路板410上覆盖住所有元件，以保护电路板410上的所有元件。

众所周知，激光二极管402输出的激光光束420为椭圆形的激光光束，且激光光束420的发散角非常的大。一般来说，激光光束的垂直发散角大于水平发散角，且垂直发散角大约为30度上下。

为了要有效的控制激光光束420的发散角。在现有半导体激光的封装结构之外，须要再安装透镜系统，并利用透镜系统来改变激光光束420的形状。举例来说，将椭圆形的激光光束420改变为圆形的激光光束。

明显地，在现有半导体激光的封装结构之外安装透镜系统之后，整个激光装置(laserdevice)的体积将会变得更大，且透镜系统也势必增加激光装置的制造成本。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种半导体激光的封装结构及其相关元件。本发明设计一种新的光学元件。此光学元件除了可以将边射型激光二极管输出的激光光束进行反射与转向外，也可以改变激光光束的形状。亦即，本发明的激光装置可简化到完全省略改变激光光束的透镜系统。如此，将可大幅降低整个激光装置的体积，并降低激光装置的制造成本。

本发明涉及一种半导体激光的封装结构，包括：一散热基座；一激光元件，固应于该散热基座的一表面，可发射一激光光束；以及一光学元件，具有一反射曲面，以改变该激光光束一行进方向并改变该激光光束的一第一发散角。

附图说明

为了对本发明的上述及其他方面有优选的了解，下文特举实施例，并配合说明书附图详细说明如下：

图1为现有半导体激光的封装结构。

图2为本发明光学元件的第一实施例。

图3为本发明的光学元件的第二实施例。

图4为本发明的光学元件的第二实施例。

图5为本发明的封装结构。

附图标记说明：

332、532、542、552、632：光学元件

331：反射面

402、602：激光二极管

404、604：次粘着基板

410、600：电路板

420、640：激光光束

531、541、551、631：反射曲面

600：电路板

602：激光二极管

604：次粘着基板

640：激光光束

631：反射曲面

632：光学元件

具体实施方式

请参照图2，其所示出为本发明光学元件的第一实施例。本发明的光学元件532可于硅基板上进行蚀刻而形成一曲面。而处理此曲面后即可形成光学元件532的反射曲面531，且此光学元件532除了可以改变激光光束行进的方向之外，还可以改变激光光束的形状，有效地改变激光光束的发散角。

本发明光学元件532的材料除了利用硅基板来制作之外，也可以是砷化镓、陶瓷、塑胶或者玻璃。亦即，利用砷化镓基板的蚀刻制程、陶瓷基板、塑胶射出成型或者玻璃铸模来制作光学元件532。另外，除了以蚀刻制程来形成曲面之外，也可以利用研磨制程或者切削制程(例如数值控制(computernumericalcontrol，简称cnc)切削制程)来形成曲面。当然，本发明以可以选择性地在曲面上形成反射层，例如介电反射层或者金属反射层，以形成反射曲面531。如此，可以提高反射曲面531的反射率。

如图2所示，反射曲面531为柱状反射曲面。此反射曲面531主要可以改变激光光束的一个发散角，例如缩小激光光束的垂直发散角。另外，光学元件532的长d1约在200μm～1000μm之间，高d3约在100μm～1000μm之间，宽d2可依照实际的需求而订定。

请参照图3，其所示出为本发明的光学元件的第二实施例。第一实施例与第二实施例的尺寸相当。再者，相较于第一实施例的光学元件532，第二实施例的光学元件542的反射曲面541为非球面的反射曲面541。例如，椭圆反射曲面或者抛物反射曲面。因此，反射曲面541可以同时改变激光光束的垂直发散角与水平发散角。例如，反射曲面541可同时缩小激光光束的垂直发散角以及缩小激光光束的水平发散角。

当然，光学元件的反射曲面也可以进一步修改。如图4所示，为本发明的光学元件的第三实施例。第三实施例与第一实施例的尺寸相当。第三实施例的光学元件552，其反射曲面551也可以同时改变激光光束的垂直发散角与水平发散角。亦即，反射曲面551可缩小激光光束的垂直发散角以及增加激光光束的水平发散角。

当然，上述的光学元件532、542、552也可以进一步地制作成具备反射功能以及光检测功能的光学元件。以第一实施例的光学元件532为例，光学元件532中具有一pn接面，而反射曲面531可以设计为具特定反射率的反射层，例如介电反射层。举例来说，95％的反射率，5％的穿透率的介电反射层。因此，穿通过介电反射层的部分激光光束进入pn接面，即因光电效应产生感应光电流，用以指示出激光光束的能量。而另一部分的激光光束即被介电反射层所反射。

请参照图5，其所示出为本发明的封装结构。此封装结构包括一电路板600、一激光二极管602、一次粘着基板604、与一光学元件632。其中，激光二极管602固定于次粘着基板604。另外，次粘着基板604与光学元件632固定于电路板600表面。再者，激光二极管602与次粘着基板604形成一激光元件，激光二极管602与光学元件632之间的距离d4约为10μm～500μm，且电路板600为一种散热基座。

于此封装结构中，激光二极管602由前表面发射激光光束640并直接照射至光学元件632的反射曲面631。而激光光束640经由光学元件632的反射曲面631而改变激光光束640的行进方向。再者，激光光束640更经由光学元件632的反射曲面631而改变激光光束640的发散角。举例来说，反射曲面631可将垂直发散角由约为30度改变为8度。

由以上的说明可知，激光二极管602输出的激光光束640可被反射曲面631所反射。亦即，现有的半导体激光封装结构中的光学元件632可将边射型激光二极管602的激光光束进行反射与转向，进而形成面射型激光。同时，激光光束640的形状也可以经由反射曲面631而改变，例如由椭圆形激光光束改变为圆形的激光光束。

再者，于最后的封装制程中，还可将硅胶(未示出)填充于电路板600上覆盖住所有元件，以保护电路板600上的所有元件。

另外，于图4的封装结构中，激光元件包括：激光二极管602与次粘着基板604。而在此领域的技术人员，也可以仅将激光二极管602作为激光元件，并直接将激光二极管602固定于电路板600，一样可以实现本发明的目的。

由以上的说明可知，本发明的优点在于提出一种半导体激光的封装结构及其相关元件。本发明设计一种新的光学元件。设计光学元件中反射曲面上各点的曲率半径，即可有效地改变激光光束的发散角。换言之，本发明的光学元件除了可以将边射型激光二极管输出的激光光束进行反射与转向外，也可以改变激光光束的形状。亦即，本发明的激光装置可简化，甚至完全省略改变激光光束的透镜系统。如此，将可大幅降低整个激光装置的体积，其具备小尺寸的优势，可运用于小型电子装置(例如手机)。

综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的变动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。