一种紧凑型边发射TOF封装结构及制作方法与流程

本发明涉及激光技术领域，特别涉及一种紧凑型边发射tof封装结构及制作方法。

背景技术：

当前tof封装较多使用850nm和940nmvcsel封装，而对于长波长tof，如1350nm、1550nm的vcsel制备存在较多技术难题待解决。但由于长波长如1550nm对于人眼无危害的优势，目前行业内多采用长波长的eel激光器芯片制作tof封装。现有技术的不足在于：

不足1：边缘发射激光器芯片（eel芯片）长度较长，发光方向在芯片腔长方向，竖起来会导致tof封装的尺寸明显增大，且散热通道需要拐弯，造成散热效率偏低。

不足2：目前更多的采用氮化铝封装，氮化铝要打地孔或者p面需要额外金线连接到功能板上，且只能先将eel芯片焊接到氮化铝基板上，再将氮化铝基板用焊料或银浆贴到tof功能板上，制造工艺更复杂。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，本发明提供一种紧凑型边发射tof封装结构，tof封装结构包括：

tof板；

边缘发射激光器芯片，其固定连接所述tof板，所述边缘发射激光器芯片的前端光路在其腔长方向上，且所述腔长方向大致平行于所述tof板的上表面；

反射棱镜，其设在所述tof板上，所述反射棱镜的反射面朝向所述前端光路以反射来自所述边缘发射激光器芯片前端光路的光线。

所述的tof封装结构中，边缘发射激光器芯片经由基板贴装于所述tof板，所述基板双面镀金锡铜钨、双面镀金锡铜金刚石或双面镀金锡铝硅复合材料。

所述的tof封装结构中，边缘发射激光器芯片经由第一焊料层焊接基板的上表面，基板的下表面经由第二焊料层焊接于tof板，所述第一焊料层和/或第二焊料层包括金锡焊料层。

所述的tof封装结构中，所述反射棱镜将来自所述前端光路的光线反射成垂直于tof板向上的光线。

所述的tof封装结构中，所述腔长方向为水平方向，所述反射棱镜具有45°反射面，其将来自所述前端光路的光线反射成垂直于tof板方向的光线。

所述的tof封装结构中，所述tof封装结构还包括：

光探测芯片，其设置于所述tof板上；

支撑保持件，其设置于所述tof板上，所述支撑保持件在所述边缘发射激光器芯片上方形成容纳区域；

光斑匀化片，其固定在所述容纳区域并处于所述边缘发射激光器芯片上方。

所述的tof封装结构中，金线将一个或多个具有n面与p面的边缘发射激光器芯片的n面经由金线连接所述tof板。

所述的tof封装结构中，所述tof板经由氮化铝、氧化铍、碳化硅、金刚石、fr4或m6材料制成，所述边缘发射激光器芯片经由gaas/algaas多量子阱材料或inp基材料制成，所述边缘发射激光器芯片的发射波长为850nm、940nm、1310nm、1350nm或1550nm；基板经由铜钨复合材料、铜金刚石复合材料、铝硅复合材料或铜碳化硅复合材料制成。

所述的tof封装结构中，支撑保持件经由塑料或陶瓷制成，支撑保持件和/或光斑匀化片经由uv胶水贴在tof板上，光斑匀化片采用玻璃材料制成，光斑匀化片包括光斑匀化透镜，所述光探测芯片经由银浆贴在所述tof板上，光斑匀化片经由uv胶水贴到支撑保持件上以固定在所述容纳区域，光探测芯片采用硅材料或者化合物半导体材料制成，所述化合物半导体材料包括gaas或inp。

根据本发明的另一方面，还提供了一种所述的紧凑型边发射tof封装结构的制作方法包括以下步骤：

边缘发射激光器芯片经由基板贴装于所述tof板，所述边缘发射激光器芯片的前端光路在其腔长方向上，且该方向大致平行于所述tof板的上表面；

将反射棱镜固定于所述tof板上且位于边缘发射激光器芯片的前端光路上，所述反射棱镜的反射面朝向前端光路的出光面，出光面高度位于反射面中心；

边缘发射激光器芯片在出光面发出光线，光线经由所述反射面反射成垂直于tof板方向的光线。

本发明的技术效果如下：本发明的tof封装结构可以水平放置eel芯片，即其腔长方向水平布置，显著降低了封装尺寸，结构紧凑，不影响eel散热效率且有效提高tof封装结构的散热性，本发明无需打孔或额外金线连接tof板，制作更简单，非常适合批量化生产，成本较低。

附图说明

图1为本发明一个实施方式的tof封装结构的结构示意图；

图2为本发明一个实施方式的tof封装结构的俯视示意图；

图3为本发明tof封装结构的制作方法的步骤示意图。

图中：1.tof板，2.边缘发射激光器芯片，3.反射棱镜，4.基板，5.第一焊料层，6.第二焊料层，7.光探测芯片，8.支撑保持件，9.光斑匀化片，10.金线。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

具体而言，如图1-2所示，tof封装结构包括：

tof板1；

边缘发射激光器芯片2，其固定连接所述tof板1，所述边缘发射激光器芯片2的前端光路在其腔长方向上，且所述腔长方向大致平行于所述tof板1的上表面；

反射棱镜3，其设在所述tof板1上，所述反射棱镜3的反射面朝向所述前端光路以反射来自所述边缘发射激光器芯片2前端光路的光线。

所述的tof封装结构的优选实施例中，边缘发射激光器芯片2经由基板4贴装于所述tof板1，所述基板4双面镀金锡铜钨、双面镀金锡铜金刚石或双面镀金锡铝硅复合材料。

所述的tof封装结构的优选实施例中，边缘发射激光器芯片2经由第一焊料层5焊接基板4的上表面，基板4的下表面经由第二焊料层6焊接于tof板1，所述第一焊料层5和/或第二焊料层6包括金锡焊料层。

所述的tof封装结构的优选实施例中，所述反射棱镜3将来自所述前端光路的光线反射成垂直于tof板1方向上的光线。

所述的tof封装结构的优选实施例中，所述腔长方向为水平方向，所述反射棱镜3具有45°反射面，其将来自所述前端光路的光线反射成垂直光线。

所述的tof封装结构的优选实施例中，所述tof封装结构还包括：

光探测芯片7，其设置于所述tof板1上；

支撑保持件8，其设置于所述tof板1上，所述支撑保持件8在所述边缘发射激光器芯片2上方形成容纳区域；

光斑匀化片9，其固定在所述容纳区域并处于所述边缘发射激光器芯片2上方。

所述的tof封装结构的优选实施例中，金线10将一个或多个具有n面与p面的边缘发射激光器芯片2的n面经由金线10连接所述tof板1。

所述的tof封装结构的优选实施例中，所述tof板1经由氮化铝、氧化铍、碳化硅、金刚石、fr4或m6材料制成，所述边缘发射激光器芯片2经由gaas/algaas多量子阱材料或inp基材料制成，所述边缘发射激光器芯片2的发射波长为850nm、940nm、1310nm、1350nm或1550nm；基板4经由铜钨复合材料、铜金刚石复合材料、铝硅复合材料或铜碳化硅复合材料制成。

所述的tof封装结构的优选实施例中，支撑保持件8经由塑料或陶瓷制成，支撑保持件8和/或光斑匀化片9经由uv胶水贴在tof板1上，光斑匀化片9采用玻璃材料制成，光斑匀化片9包括光斑匀化透镜，所述光探测芯片7经由银浆贴在所述tof板1上，光斑匀化片9经由uv胶水贴到支撑保持件8以固定在所述容纳区域，光探测芯片7采用硅材料或者化合物半导体材料制成，所述化合物半导体材料包括gaas或inp。

本发明通过45°反射棱镜3将光从水平方向反折到垂直方向，这样可以不影响边缘发射激光器芯片2的散热效率。且tof封装结构尺寸较小，结构紧凑。另外，本发明采用双面镀金锡铜钨或双面镀金锡铜金刚石代替氮化铝基板4，可以采用一次贴装的方式将边缘发射激光器芯片2贴到tof封装结构的功能板上，无需打地孔或额外的金线10连接，制作更简单，方便批量化生产。

如图3所示，一种所述的tof封装结构的制作方法包括以下步骤：

边缘发射激光器芯片2经由基板4贴装于所述tof板1，所述边缘发射激光器芯片2的前端光路在其腔长方向上，且所述腔长方向大致平行于所述tof板1的上表面；

将反射棱镜3固定在所述tof板1上且位于边缘发射激光器芯片2的前端光路上，所述反射棱镜3的反射面朝向前端光路的出光面，且出光面高度位于反射面中心，

边缘发射激光器芯片2在出光面发出光线，所述光线经由所述反射面反射成垂直于tof板1方向的光线。

通过给驱动芯片加电，并且通过一些通讯协议控制驱动芯片按照应用端需求驱动tof封装结构内边缘发射激光器芯片2发射光信号，这些光照射物体表面，反射回来的光强度和时间会有差异，通过识别激光反射回来的时间，通过算法处理信号，重构图像，进而达到3d识别的效果。本发明可用于手机解锁应用、激光雷达、人脸识别和3d扫描等。

工业实用性

本发明的tof封装结构及制作方法可以在激光领域制造并使用。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。