半导体激光器驱动装置、电子设备和半导体激光器驱动装置的制造方法与流程

半导体激光器驱动装置、电子设备和半导体激光器驱动装置的制造方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年9月25日提交的日本在先专利申请jp2019-174518的权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
3.本技术涉及一种半导体激光器驱动装置。更具体地，本技术涉及一种包括具有内置的激光驱动器的基板和半导体激光器的半导体激光器驱动装置、电子设备和半导体激光器驱动装置的制造方法。


背景技术：

4.常规地，在具有测距功能的电子装置中，经常使用称为飞行时间(tof)的测距方法。该tof是一种如下所述的方法，其中发光部用正弦波或矩形波的照射光照射物体，光接收部接收来自物体的反射光，并且测距操作部根据照射光和反射光之间的相位差测量距离。为了实现如上所述的测距功能，已知一种光学模块，其中发光元件和用于驱动发光元件的电子半导体芯片被收容在壳体中并且集成在一起。例如，已经提出了一种光学模块，包括：排列并且安装在基板的电极图案上的激光二极管阵列；和电连接到激光二极管阵列的驱动器集成电路(ic)(例如，参见专利文献1)。
5.[引用列表]
[0006]
[专利文献]
[0007]
[ptl 1]
[0008]
jp 2009-170675a


技术实现要素：

[0009]
[技术问题]
[0010]
在上面描述的现有技术中，激光二极管阵列和驱动器ic集成并且配置为光学模块。然而，在该现有技术中，激光二极管阵列和驱动器ic通过多条配线电连接，并且其间的配线电感增大，从而存在半导体激光器的驱动波形可能失真的可能。这对于以数百兆赫驱动的tof尤其成问题。
[0011]
鉴于这样的情况开发了本技术，并且期望减小半导体激光器驱动装置中的半导体激光器和激光驱动器之间的配线电感。
[0012]
[问题的解决方案]
[0013]
根据本技术的实施方案，提供了一种半导体激光器驱动装置和设置有半导体激光器驱动装置的电子设备，该装置包括：基板，其具有内置的激光驱动器；半导体激光器，其安装在所述基板的一个表面上；连接配线，其以0.5nh以下的配线电感电连接所述激光驱动器和所述半导体激光器；和无源组件，其设置成面向所述半导体激光器的具有最少数量的焊
盘的一侧并且连接到所述半导体激光器和所述激光驱动器。因此，激光驱动器和半导体激光器以0.5nh以下的配线电感电连接，并且无源组件设置成面向半导体激光器的具有最少数量的焊盘的一侧，从而具有缩短配线长度的效果。
[0014]
进一步地，在该实施方案中，所述无源组件可以形成所述激光驱动器驱动所述半导体激光器的路径的一部分。这带来了缩短激光驱动器驱动半导体激光器的路径的配线长度的效果。
[0015]
进一步地，在第一实施方案中，所述无源组件的至少一部分可以设置成重叠在所述激光驱动器上方。这带来了缩短无源组件和激光驱动器之间的配线长度的效果。
[0016]
进一步地，在该实施方案中，所述无源组件可以包括电容器。在这种情况下，所述电容器可以是连接所述激光驱动器的电源电位和接地电位的去耦电容器。这带来了降低高频噪声的效果。
[0017]
此外，在该实施方案中，半导体激光器驱动装置进一步地包括：光电二极管，其设置成面向所述半导体激光器的具有最少数量的焊盘的所述一侧并且监测从所述半导体激光器发射的激光的光强度，其中所述激光驱动器可以基于由所述光电二极管监测到的所述光强度驱动所述半导体激光器。这带来了确保入射到光电二极管上的光量并且提高入射灵敏度的效果。
[0018]
进一步地，在该实施方案中，所述连接配线期望具有0.5mm以下的长度。进一步地，更优选地，所述连接配线为0.3mm以下。
[0019]
进一步地，在该实施方案中，所述连接配线可以通过设置在所述基板上的连接通孔。这带来了缩短半导体激光器和激光驱动器之间的配线长度的效果。
[0020]
进一步地，在该实施方案中，所述半导体激光器的一部分可以设置成重叠在所述激光驱动器上方。在这种情况下，所述半导体激光器的面积的50％以下的部分可以设置成重叠在所述激光驱动器上方。
[0021]
进一步地，根据本技术的实施方案的半导体激光器驱动装置的制造方法包括：在支撑板的上表面上形成激光驱动器；形成所述激光驱动器的连接配线并且形成具有内置的所述激光驱动器的基板；在所述基板的一个表面上安装半导体激光器并且形成经由所述连接配线以0.5nh以下的配线电感电连接所述激光驱动器和所述半导体激光器的连接配线；和将连接所述半导体激光器和所述激光驱动器的无源组件设置成面向所述半导体激光器的具有最少数量的焊盘的一侧。因此，激光驱动器和半导体激光器以0.5nh以下的配线电感电连接，并且无源组件设置成面向半导体激光器的具有最少数量的焊盘的一侧，从而具有制造具有短配线长度的半导体激光器驱动装置的效果。
附图说明
[0022]
图1是示出了根据本技术的实施方案的测距模块19的配置示例的图。
[0023]
图2是示出了根据本技术的实施方案的测距模块19的截面图的示例的图。
[0024]
图3是示出了根据本技术的实施方案的发光单元11的俯视图的示例的图。
[0025]
图4是示出了根据本技术的实施方案的发光单元11的截面图的示例的图。
[0026]
图5是示出了根据本技术的实施方案的发光单元11的电路配置的示例的图。
[0027]
图6是示出了根据本技术的实施方案的发光单元11中的回路509部分的截面图的
示例的图。
[0028]
图7a是示出了根据本技术的实施方案的基板100的每一层的布局的示例的图。
[0029]
图7b是示出了根据本技术的实施方案的基板100的每一层的布局的示例的图。
[0030]
图8a是示出了根据本技术的实施方案的基板100的每一层的布局的另一示例的图。
[0031]
图8b是示出了根据本技术的实施方案的基板100的每一层的布局的另一示例的图。
[0032]
图9a是示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200和半导体激光器300之间的重叠量的定义的图。
[0033]
图9b是示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200和半导体激光器300之间的重叠量的定义的图。
[0034]
图9c是示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200和半导体激光器300之间的重叠量的定义的图。
[0035]
图10是示出了在通过叠加法形成配线图案的情况下相对于配线长度l和配线宽度w的配线电感的数值示例的图。
[0036]
图11是示出了在通过消减法形成配线图案的情况下相对于配线长度l和配线宽度w的配线电感的数值示例的图。
[0037]
图12a是示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200的制造过程中铜触点(copper land)和铜配线层(重布线层(redistribution layer)：rdl)的处理步骤的示例的第一图。
[0038]
图12b是示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200的制造过程中铜触点和铜配线层(重布线层：rdl)的处理步骤的示例的第一图。
[0039]
图12c是示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200的制造过程中铜触点和铜配线层(重布线层：rdl)的处理步骤的示例的第一图。
[0040]
图13d是示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200的制造过程中铜触点和铜配线层(rdl)的处理步骤的示例的第二图。
[0041]
图13e是示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200的制造过程中铜触点和铜配线层(rdl)的处理步骤的示例的第二图。
[0042]
图13f是示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200的制造过程中铜触点和铜配线层(rdl)的处理步骤的示例的第二图。
[0043]
图14a是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第一图。
[0044]
图14b是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第一图。
[0045]
图14c是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第一图。
[0046]
图14d是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第一图。
[0047]
图15e是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第二图。
[0048]
图15f是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第二图。
[0049]
图15g是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第二图。
[0050]
图15h是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第二图。
[0051]
图16i是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第三图。
[0052]
图16j是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第三图。
[0053]
图16k是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第三图。
[0054]
图17l是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第四图。
[0055]
图17m是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第四图。
[0056]
图17n是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第四图。
[0057]
图18o是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第五图。
[0058]
图18p是示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的第五图。
[0059]
图19是示出了作为本技术的实施方案的应用示例的电子设备800的系统配置示例的图。
[0060]
图20是示出了作为本技术的实施方案的应用示例的电子设备800的外观配置示例的图。
具体实施方式
[0061]
在下文中，将描述本技术的实施方式(在下文中，称为实施方案)。将按以下顺序进行描述。
[0062]
1.实施方案
[0063]
2.应用示例
[0064]
《1.实施方案》
[0065]“测距模块的配置”[0066]
图1是示出了根据本技术的实施方案的测距模块19的配置示例的图。
[0067]
测距模块19通过tof方法测量距离，并且包括发光单元11、光接收单元12、发光控制器13和测距操作部14。需要注意的是，发光单元11是权利要求书中所述的半导体激光器驱动装置的示例。
[0068]
发光单元11发射亮度周期性变化的照射光并用该光照射物体20。例如，发光单元11与矩形波发光控制信号clkp同步地生成照射光。进一步地，例如，激光器或发光二极管被用作发光单元11，并且波长在780nm至1000nm范围内的红外光或近红外光被用作照射光。需要注意的是，发光控制信号clkp不限于矩形波，只要是周期信号即可。例如，发光控制信号clkp可以是正弦波。
[0069]
发光控制器13控制照射光的照射定时。发光控制器13生成发光控制信号clkp并且将生成的信号提供给发光单元11和光接收单元12。进一步地，发光控制信号clkp可以由光接收单元12生成，并且在这种情况下，由光接收单元12生成的发光控制信号clkp被发光控制器13放大并且被提供给发光单元11。例如，发光控制信号clkp的频率是100兆赫(mhz)。需要注意的是，发光控制信号clkp的频率不限于100mhz，而且可以是200mhz等。进一步地，发光控制信号clkp可以是单端信号或差分信号。
[0070]
光接收单元12接收从物体20反射的光并且每当垂直同步信号的周期过去时，检测该周期内接收到的光量。例如，60hz的周期信号被用作垂直同步信号。进一步地，在光接收单元12中，多个像素电路布置成二维格子状。光接收单元12将由与由这些像素电路接收的光量相对应的多条像素数据组成的图像数据(帧)提供给测距操作部14。需要注意的是，垂直同步信号的频率不限于60hz，而且例如，可以是30hz或120hz。
[0071]
测距操作部14通过tof方法基于图像数据测量到物体20的距离。测距操作部14针对各像素电路测量距离，并且针对各像素生成通过灰度值指示到物体20的距离的深度图。例如，该深度图用于以下处理：用于对与距离相对应的程度执行模糊处理的图像处理，和根据距离获得聚焦透镜的焦点的自动聚焦(af)处理。进一步地，深度图被期望用于手势识别、物体识别、障碍物检测、增强现实(ar)、虚拟现实(vr)等。
[0072]
需要注意的是，虽然这里已经描述了用于测量距离的测距模块的示例，但是本技术通常可以应用于感测模块。
[0073]
图2是示出了根据本技术的实施方案的测距模块19的截面图的示例的图。
[0074]
在这个示例中，用于向母板50执行中继的内插器30设置在母板50上，并且发光单元11和光接收单元12安装在内插器30上。连接器40安装在内插器30上并且连接到外部应用处理器等。
[0075]
光接收单元12包括用于接收从物体20反射的光的透镜22和传感器21。
[0076]“发光单元的配置”[0077]
图3是示出了根据本技术的实施方案的发光单元11的俯视图的示例的图。
[0078]
该发光单元11假定通过tof测量距离。tof具有很高的深度精度的特征，尽管没有结构光那么高，并且即使在黑暗环境下也可毫无问题地运行。另外，与如结构光和立体相机等其他方法相比，tof在装置配置的简单性和成本方面被认为具有许多优点。
[0079]
在发光单元11中，半导体激光器300、光电二极管400和无源组件500通过引线接合电连接并且安装在具有内置的激光驱动器200的基板100的表面上。假定印刷配线板作为基板100。
[0080]
半导体激光器300是通过使电流流过化合物半导体的p-n结来发射激光的半导体器件。具体地，假定垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser：vcsel)。在这点上，可以使用背面发射型或表面发射型中的任一种。这里，例如，假定砷化铝镓(algaas)、铟镓砷磷(ingaasp)、铝镓铟磷(algainp)、氮化镓(gan)等作为所使用的化合物半导体。
[0081]
激光驱动器200是用于驱动半导体激光器300的驱动器集成电路(ic)。激光驱动器200以面朝上的状态内置在基板100中。关于与半导体激光器300的电连接，由于对减小配线电感的需要，因此期望使得配线长度尽可能短。随后将描述其具体数值。
[0082]
光电二极管400是用于检测光的二极管。光电二极管400用于自动功率控制(apc)，用于监测半导体激光器300的光强度并且维持半导体激光器300的输出恒定。因此，可以确保在满足激光器安全标准的范围内运行。
[0083]
无源组件500是除诸如电容器、电感器和电阻器等有源元件之外的电路组件。无源组件500包括用于驱动半导体激光器300的去耦电容器。
[0084]
图4是示出了根据本技术的实施方案的发光单元11的截面图的示例的图。
[0085]
如上所述，基板100具有内置的激光驱动器200并且具有安装在表面上的半导体激光器300等。半导体激光器300和激光驱动器200之间的连接经由用作连接配线的连接通孔101实现。通过使用连接通孔101，可以缩短配线长度。
[0086]
进一步地，基板100包括用于散热的热通孔102。安装在基板100上的每个组件是热源，并且通过使用热通孔102，每个组件中产生的热量可以从基板100的背面散发出去。
[0087]
安装在基板100的表面上的半导体激光器300、光电二极管400和无源组件500被侧壁600包围。例如，假定塑料材料或金属作为侧壁600的材料。需要注意的是，侧壁600是权利要求书中所述的外壁的示例。
[0088]
被侧壁600包围的上表面被扩散板700覆盖。扩散板700是用于扩散来自半导体激光器300的激光的光学元件并且也被称为扩散器。
[0089]
图5是示出了根据本技术的实施方案的发光单元11的电路配置的示例的图。
[0090]
如上所述，在发光单元11中，半导体激光器300安装在基板100的表面上，并且激光驱动器200内置在基板100中。例如，激光驱动器200包括ldgnd端子201、ldout端子202和ldvcc端子203的端子中的每一个。ldgnd端子201是连接到接地电位的端子。ldvcc端子203是连接到电源电位的端子。ldout 202端子是用于驱动半导体激光器300的输出端子。
[0091]
该示例示出了激光驱动器200的最后阶段的内部配置。金属氧化物半导体(mos)晶体管212和电流源211连接在ldout 202端子和ldgnd端子201之间。通过控制mos晶体管212，从电流源211提供电流。进一步地，mos晶体管213连接在ldvcc端子203和ldout 202端子之间。mos晶体管213作为负载电阻器操作。
[0092]
半导体激光器300具有连接到ldvcc端子203的阳极和连接到ldout 202端子的阴极。进一步地，无源组件500的电容器501连接在ldvcc端子203和ldgnd端子201之间。电容器501具有低的等效串联电感(esl)并且充当去耦电容器以降低高频噪声。
[0093]
在该电路示例中，通过半导体激光器300、mos晶体管212和电容器501的路径形成如图所示的回路509。回路509的路径越短，配线长度越短并且阻抗越低。如果阻抗降低，则可以缩短从半导体激光器300发射的激光的上升时间tr和下降时间tf以提高速度。在下面，随后将考虑作为无源组件500的电容器501的布置，同时将描述半导体激光器300和激光驱动器200之间的关系。
[0094]
图6是示出了根据本技术的实施方案的发光单元11中的回路509部分的截面图的示例的图。
[0095]
阴极连接到半导体激光器300的背面端子，并且背面端子电连接到基板100的表面上的配线。进一步地，阳极连接到半导体激光器300的表面端子，并且表面端子经由接合线302电连接到基板100的表面上的配线。
[0096]
如上所述，激光驱动器200经由ldvcc端子203和ldout端子202连接到半导体激光器300，并且经由ldvcc端子203和ldgnd端子201连接到电容器501。因此，从该截面图可以理解的是，期望电容器501设置在靠近半导体激光器300的位置处。
[0097]
图7a和图7b是分别示出了根据本技术的实施方案的基板100的每一层的布局的示例的图。
[0098]
图7a示出了第一层，其为基板100的表面上的层。安装在基板100的表面上的半导体激光器300的阳极焊盘310经由接合线302连接到基板100的表面上的端子。假定半导体激光器300在图7a中的垂直方向上具有更多的焊盘。这些接合线302对降低电感有用。
[0099]
图7b示出了第二层，其为与基板100内部的激光驱动器200的连接层。在这个示例中，假定将四个ldgnd端子201、四个ldout端子202和一个ldvcc端子203设置为激光驱动器200的焊盘。这些激光驱动器200的焊盘通常布置在靠近半导体激光器300的位置处。然后，由于ldgnd端子201也连接到电容器501，所以ldgnd端子201设置在ldout端子202的内部。
[0100]
图8a和图8b是分别示出了根据本技术的实施方案的基板100的每一层的布局的另一示例的图。
[0101]
图8a示出了第一层，其为基板100的表面上的层。安装在基板100的表面上的半导体激光器300的阳极焊盘310经由接合线302连接到基板100的表面上的端子。半导体激光器300在两个区域(图中的上部和下部)中具有焊盘310。与上面描述的图7a和图7b的示例相比，在焊盘310设置在上方和下方的情况下，可以布置更多(例如，大约两倍)的接合线。布置许多接合线对减小接合线的电感有用。为了减小半导体激光器300的尺寸并且使半导体激光器300中的多个vcsel的每个发光点和焊盘310之间的距离均匀，并且在半导体激光器300中设置多个焊盘的情况下，如这里所示，期望焊盘设置成彼此面对。使半导体激光器300中的多个vcsel的每个发光点和焊盘310之间的距离均匀减小了每个发光点的发光定时和发光量(激光强度)的变化，并且在测距模块19测量距离的情况下，提高了测距精度。
[0102]
图8b示出了第二层，其为与基板100内部的激光驱动器200的连接层。在这个示例中，假定将四个ldgnd端子201、四个ldout端子202和一个ldvcc端子203设置为激光驱动器200的焊盘。这些激光驱动器200的焊盘通常布置在靠近半导体激光器300的位置处。然后，由于ldgnd端子201也连接到电容器501，所以ldgnd端子201设置在ldout端子202的内部。
[0103]
考虑到这样的焊盘布置，电容器501设置成面向半导体激光器300的具有最少数量的焊盘的一侧。即，由于半导体激光器300在垂直方向上具有许多焊盘，所以半导体激光器300设置成面向具有最少数量的焊盘的左侧。这时，考虑到与激光驱动器200的连接，可以理解，半导体激光器300的左侧比其右侧更适合电容器501的布置。因此，期望电容器501的至少一部分设置在基板100的表面上以重叠在激光驱动器200上方。
[0104]
进一步地，也将考虑光电二极管400的布置。从半导体激光器300输出的激光的一部分根据扩散板700的反射率在扩散板700上被反射，并且进入光电二极管400。如果周围环境相同，则已经进入光电二极管400的反射光的激光功率p2与从半导体激光器300输出的激光功率p1成比例。即，如果周围环境相同，则反射比“p2/p1”表示恒定值。换句话说，在反射比“p2/p1”变化的情况下，它表示周围环境由于某些因素发生了变化。例如，在扩散板700损坏的情况下，进入光电二极管400的反射光的比率大大减小。进一步地，从长远来看，在半导体激光器300逐渐劣化并且由激光驱动器200预期的激光功率p1未从半导体激光器300输出的情况下，光电二极管400的光量pv降低，并且“p1/pv”变得高于参考值。例如，在“p1/pv”是参考值的1.1倍的情况下，激光驱动器200响应于半导体激光器300的温度，使半导体激光器300的激光功率的要求值提高10％，并且提供驱动电流。如上所述，光电二极管400接收从半导体激光器300输出并被扩散板700反射的光。因此，为了确保入射到光电二极管400的光量，期望光电二极管400靠近半导体激光器300设置。因此，考虑到半导体激光器300的焊盘的布置，光电二极管400设置成面向半导体激光器300的具有最少数量的焊盘的一侧。
[0105]
图9a至图9c是分别示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200和半导体激光器300之间的重叠量的定义的图。
[0106]
如上所述，由于假定半导体激光器300和激光驱动器200之间的连接经由连接通孔101实现，所以当从顶部观察时，半导体激光器300和激光驱动器200设置成重叠。另一方面，期望热通孔102设置在半导体激光器300的下表面上，并且需要确保用于热通孔102的区域。因此，为了阐明激光驱动器200和半导体激光器300之间的位置关系，两者之间的重叠量定
义如下。
[0107]
在图9a示出的布置中，当从上方观察时，激光驱动器200或半导体激光器300中没有重叠区域。在这种情况下，重叠量定义为0％。另一方面，在图9c示出的布置中，当从上方观察时，整个半导体激光器300与激光驱动器200重叠。在这种情况下，重叠量定义为100％。
[0108]
然后，在图9b示出的布置中，当从上方观察时，半导体激光器300的一半区域与激光驱动器200重叠。在这种情况下，重叠量定义为50％。
[0109]
在本实施方案中，为了提供用于上面描述的连接通孔101的区域，期望重叠量大于0％。另一方面，考虑到一定数量的热通孔102布置在半导体激光器300正下方，期望重叠量为50％以下。因此，通过将重叠量设定为大于0％且在50％以下，可以减小配线电感并且获得良好的散热特性。
[0110]“配线电感”[0111]
如上所述，在半导体激光器300和激光驱动器200之间的连接中，配线电感成为问题。所有导体都具有电感分量，并且在如tof系统等高频区域中，即使非常短的引线的电感也可能具有不利影响。即，在高频操作时，用于从激光驱动器200驱动半导体激光器300的驱动波形由于配线电感的影响而可能失真，并且操作可能不稳定。
[0112]
这里，将考虑用于计算配线电感的理论公式。例如，具有长度l[mm]和半径r[mm]的圆形截面的直线引线的电感idc[μh]在自由空间中由以下方程式表示。这里，ln表示自然对数。
[0113]
idc＝0.0002l
·
(ln(2l/r)-0.75)
[0114]
进一步地，例如，具有长度l[mm]、宽度w[mm]和厚度h[mm]的带状线(基板配线图案)的电感idc[μh]在自由空间中由以下方程式表示。
[0115]
idc＝0.0002l
·
(ln(2l/(w+h))+0.2235((w+h)/l)+0.5)
[0116]
图10和图11示出了内置在印刷配线板内部的激光驱动器和电连接到印刷配线板上部的半导体激光器之间的配线电感[nh]的试算。
[0117]
图10是示出了在通过叠加法形成配线图案的情况下相对于配线长度l和配线宽度w的配线电感的数值示例的图。叠加法是通过仅在绝缘树脂表面的必要部分上沉积铜来形成图案的方法。
[0118]
图11是示出了在通过消减法形成配线图案的情况下相对于配线长度l和配线宽度w的配线电感的数值示例的图。消减法是通过蚀刻覆铜层压板的非必要部分来形成图案的方法。
[0119]
在如tof系统等测距模块的情况下，假定以数百兆赫驱动该模块，期望配线电感为0.5nh以下，并且更优选地为0.3nh以下。因此，考虑到上面描述的计算结果，认为半导体激光器300和激光驱动器200之间的配线长度期望为0.5mm以下，并且更优选地为0.3mm以下。
[0120]“制造方法”[0121]
图12a至图12c和图13d至图13f是分别示出了根据本技术的实施方案的激光驱动器200的制造过程中的铜触点和铜配线层(重布线层：rdl)的处理步骤的示例的图。
[0122]
首先，如图12a所示，在半导体晶片上形成例如包括铝等的输入/输出(i/o)焊盘210。然后，在表面上形成诸如sin等的保护绝缘层220，并且使i/o焊盘210的区域开口。
[0123]
接下来，如图12b所示，形成包括聚酰亚胺(pi)或聚苯并恶唑(pbo)的表面保护膜
230，并且使i/o焊盘210的区域开口。
[0124]
接下来，如图12c所示，连续溅射大约几十至数百nm的钛钨(tiw)和大约一百至一千nm的铜(cu)以形成粘合层-籽晶层240。这里，除钛钨(tiw)以外，如铬(cr)、镍(ni)、钛(ti)、钛铜(ticu)或铂(pt)等高熔点金属或其合金可以适用于粘合层。进一步地，除铜(cu)以外，镍(ni)、银(ag)、金(au)或其合金可以适用于籽晶层。
[0125]
接下来，如图13d所示，使光致抗蚀剂250图案化以便形成用于电接合的铜触点和铜配线层。具体地，该形成通过表面清洁、抗蚀剂涂覆、干燥、曝光和显影的各个步骤来执行。
[0126]
接下来，如图13e所示，通过电镀法在粘合层-籽晶层240上形成用于电接合的铜触点-铜配线层(rdl)260。这里，作为镀覆法，例如，可以使用电解镀铜法、电解镀镍法等。进一步地，期望铜触点的直径大约为50至100μm，铜配线层的厚度大约为3至10μm，并且铜配线层的最小宽度大约为10μm。
[0127]
接下来，如图13f所示，去除光致抗蚀剂250，并且掩蔽半导体芯片的铜触点-铜配线层(rdl)260，并且进行干法蚀刻。这里，作为干法蚀刻，例如，可以使用用于执行用氩离子束照射的离子铣削。通过干法蚀刻，可以选择性地去除非必要区域中的粘合层-籽晶层240，并且铜触点和铜配线层彼此分离。需要注意的是，虽然可以通过使用王水、硝酸铈铵或氢氧化钾的水溶液等的湿法蚀刻进行非必要区域的去除，但是考虑到构成铜触点和铜配线层的金属层的侧蚀刻和厚度的减小，更期望干法蚀刻。
[0128]
图14a至图18p是分别示出了根据本技术的实施方案的基板100的制造过程的示例的图。
[0129]
首先，如图14a所示，具有超薄铜箔132和载体铜箔131的双层结构的可剥离铜箔130通过辊层压或层压压制经由粘合树脂层120热压接合在支撑板110的一侧上。
[0130]
作为支撑板110，可以使用包括无机材料、金属材料、树脂材料等的基板。例如，可以使用硅(si)、玻璃、陶瓷、铜、铜基合金、铝、铝合金、不锈钢、聚酰亚胺树脂和环氧树脂。
[0131]
作为可剥离铜箔130，使用通过将具有18至35μm的厚度的载体铜箔131真空粘附到具有2至5μm的厚度的超薄铜箔132上形成的可剥离铜箔。作为可剥离铜箔130，例如，可以使用3fd-p3/35(由古河电路箔株式会社(furukawa circuit foil co.,ltd.)制造)、mt-18s5dh(由三井金属矿业株式会社(mitsui mining&smelting co.,ltd.)制造)等。
[0132]
作为粘合树脂层120的树脂材料，可以使用包含玻璃纤维增强材料的有机树脂，如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯醚(ppe)树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯(ptfe)树脂、硅树脂、聚丁二烯树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂(urea resin)、聚苯硫醚(pps)树脂或聚苯醚(ppo)树脂。进一步地，作为增强材料，除玻璃纤维以外，还可以使用芳纶无纺布(aramid nonwoven fabric)、聚酰胺纤维、聚酯纤维等。
[0133]
接下来，如图14b所示，通过化学镀铜处理在可剥离铜箔130的超薄铜箔132的表面上形成具有0.5至3μm的厚度的电镀基底导电层(未示出)。需要注意的是，该化学镀铜处理形成导电层，作为在下个步骤中用于形成配线图案的电解镀铜的基底。然而，可以省略该化学镀铜处理，并且配线图案可以通过使用于电解镀铜的电极与可剥离铜箔130直接接触以直接在可剥离铜箔130上进行电解镀铜处理来形成。
[0134]
接下来，如图14c所示，通过辊层压将光敏抗蚀剂粘附到支撑板的表面上以形成用
于配线图案的抗蚀剂图案(阻焊剂140)。作为光敏抗蚀剂，例如，可以使用干膜的电镀抗蚀剂。
[0135]
接下来，如图14d所示，通过电解镀铜处理形成具有大约15μm的厚度的配线图案150。
[0136]
接下来，如图15e所示，剥离电镀抗蚀剂。然后，作为用于形成层间绝缘树脂的预处理，配线图案的表面经过粗糙化处理以改善层间绝缘树脂和配线图案之间的粘合性。需要注意的是，粗糙化处理可以通过使用氧化还原处理的黑化处理或过硫酸体系的软蚀刻处理进行。
[0137]
接下来，如图15f所示，通过辊层压或层压压制将层间绝缘树脂161热压接合在配线图案上。例如，辊层压具有45μm的厚度的环氧树脂。在使用玻璃环氧树脂的情况下，具有自由选择的厚度的铜箔层叠并且通过层压压制热压接合。作为层间绝缘树脂161的树脂材料，可以使用有机树脂，如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、ppe树脂、酚醛树脂、ptfe树脂、硅树脂、聚丁二烯树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、pps树脂或ppo树脂。另外，这些树脂可以单独使用，或可以使用通过混合多种树脂或形成化合物获得的树脂的组合。此外，也可以使用其中在这些材料中包含无机填料或混合玻璃纤维增强材料的层间绝缘树脂。
[0138]
接下来，如图15g所示，通过激光方法或光刻方法形成用于层间电连接的通孔。在层间绝缘树脂161为热固性树脂的情况下，通过激光方法形成通孔。作为激光，可以使用诸如谐波钇铝石榴石(yag)激光器或准分子激光器等紫外激光器，或诸如二氧化碳气体激光器等红外激光器。需要注意的是，在通过激光形成通孔的情况下，薄树脂膜可能残留在通孔的底部上，并且因此进行去污处理。在该去污处理中，通过强碱使树脂溶胀，并且使用诸如铬酸或高锰酸盐水溶液等氧化剂分解和去除树脂。进一步地，也可以通过等离子体处理或磨料的喷砂处理去除树脂。在层间绝缘树脂161是光敏树脂的情况下，通过光刻方法形成通孔170。即，通过掩膜使用紫外光进行曝光并且然后显影形成通孔170。
[0139]
接下来，在粗糙化处理之后，对通孔170的壁表面和层间绝缘树脂161的表面进行化学镀处理。然后，通过辊层压将光敏抗蚀剂粘附到层间绝缘树脂161的表面，其表面进行过化学镀处理。在这种情况下，作为光敏抗蚀剂，例如，可以使用干膜的光敏电镀抗蚀剂膜。使光敏电镀抗蚀剂膜曝光并且然后显影以形成电镀抗蚀剂图案，其中用于通孔170的部分和用于配线图案的部分是开口的。然后，对电镀抗蚀剂图案的开口部分进行15μm厚度的电解镀铜处理。然后，通过剥离电镀抗蚀剂并且通过过硫酸体系的快速蚀刻去除残留在层间绝缘树脂上的化学镀层等，形成填充有铜镀层的通孔170和配线图案，如图15h所示。然后，重复执行用于配线图案的类似的粗糙化步骤和用于层间绝缘树脂162的类似的形成步骤。
[0140]
接下来，如图16i所示，具有芯片粘接膜(die attach film：daf)290的激光驱动器200以面朝上的状态安装，芯片粘接膜(daf)290具有厚度减小至大约30至50μm的处理过的铜触点和铜配线层。
[0141]
接下来，如图16j所示，通过辊层压或层压压制热压接合层间绝缘树脂163。
[0142]
接下来，如图16k和图17l所示，执行与在此之前执行的那些处理类似的通孔处理、去污处理、粗糙化处理、化学镀处理和电解电镀处理。需要注意的是，同时执行激光驱动器200的铜触点中的浅通孔171的处理、下一层的深通孔172的处理、去污处理和粗糙化处理。
[0143]
这里，浅通孔171是填充有镀铜的填充通孔。通孔的尺寸和深度分别为大约20至30
μm。进一步地，触点直径的尺寸为大约60至80μm。
[0144]
另一方面，深通孔172是所谓的共形通孔，其中仅将铜镀在通孔的外侧上。通孔的尺寸和深度分别为大约80至150μm。触点直径的尺寸为大约150至200μm。需要注意的是，期望深通孔172经由距离激光驱动器200的外部形状大约100μm的绝缘树脂设置。
[0145]
接下来，如图17m所示，通过辊层压或层压压制热压接合与在此之前使用的类似的层间绝缘树脂。这时，共形通孔的内部填充有层间绝缘树脂。然后，执行与在此之前执行的那些处理类似的通孔处理、去污处理、粗糙化处理、化学镀处理和电解电镀处理。
[0146]
接下来，如图17n所示，通过从可剥离铜箔130的载体铜箔131和超薄铜箔132之间的界面剥离来分离支撑板110。
[0147]
接下来，如图18o所示，使用基于硫酸-过氧化氢的软蚀刻去除超薄铜箔132和电镀基底导电层，以便可以获得露出配线图案的具有内置组件的基板。
[0148]
接下来，如图18p所示，在露出的配线图案上印刷在配线图案的触点部分中具有开口的图案的阻焊剂180。需要注意的是，阻焊剂180也可以通过使用薄膜型的辊涂机形成。然后，在阻焊剂180的开口处的触点部分上形成3μm以上的化学镀ni，并且在其上形成0.03μm以上的化学镀au。化学镀au可以形成为1μm以上。进一步地，也可以在其上预涂焊料。可选择地，可以在阻焊剂180的开口处形成3μm以上的电解镀ni，并且可以在其上形成0.5μm以上的电解镀au。此外，除金属镀层以外，可以在阻焊剂180的开口中形成有机防锈膜。
[0149]
此外，可以印刷和涂布焊膏作为用于外部连接的触点上的连接端子，并且可以安装焊球的球栅阵列(bga)。进一步地，作为连接端子，可以使用铜芯球、铜柱凸块、触点栅格陈列(land grid array：lga)等。
[0150]
半导体激光器300、光电二极管400和无源组件500安装在以这种方式制造的基板100的表面上，并且框架600和扩散板700附接到其上。这时，光电二极管400和无源组件500设置成面向半导体激光器300的具有最少数量的焊盘的一侧。此后，通常，在以集合基板的形式进行加工之后，用切片机等加工外部形状以分离成单个片。
[0151]
需要注意的是，在上面描述的步骤中描述了使用可剥离铜箔130和支撑板110的示例，但是也可以使用覆铜板(ccl)代替它们。进一步地，作为使组件内置在基板中的制造方法，可以使用在基板中形成空腔并且安装组件的方法。
[0152]
如上所述，在本技术的实施方案中，电容器501设置成面向半导体激光器300的具有最少数量的焊盘的一侧。因此，回路509的路径的配线长度可以缩短，并且可以增加从半导体激光器300发射的激光的上升和下降速度。更进一步地，通过将光电二极管400设置成面向半导体激光器300的具有最少数量的焊盘的一侧，可以提高入射灵敏度并且进行高精度的激光功率控制。
[0153]
《2.应用示例》
[0154]“电子设备”[0155]
图19是示出了作为本技术的实施方案的应用示例的电子设备800的系统配置示例的图。
[0156]
电子设备800是装备有根据上面描述的实施方案的测距模块19的移动终端。电子设备800包括成像部810、测距模块820、快门按钮830、电源按钮840、控制器850、存储部860、无线通信部870、显示部880和电池890。
[0157]
成像部810是捕获被摄体的图像的图像传感器。测距模块820是根据上面描述的实施方案的测距模块19。
[0158]
快门按钮830是用于从电子设备800的外部给出关于成像部810的成像定时的指令的按钮。电源按钮840是用于从电子设备800的外部给出关于电子设备800的电源的开/关的指令的按钮。
[0159]
控制器850是控制整个电子设备800的处理部。存储部860是存储对于电子设备800的操作所必需的数据和程序的存储器。无线通信部870执行与电子设备800的外部的无线通信。显示部880是显示图像等的显示器。电池890是向电子设备800的每个部分供电的电源。
[0160]
当将用于控制测距模块820的发光控制信号的特定相位(例如，上升定时)视为0度时，成像部810将从0度至180度接收到的光量检测为q1并且将从180度至360度接收到的光量检测为q2。进一步地，成像部810将从90度至270度接收到的光量检测为q3并且将从270度至90度接收到的光量检测为q4。基于这些接收到的光量q1到q4，控制器850根据以下方程式计算到物体的距离d并且在显示部880上显示距离d。
[0161]
d＝(c/4πf)
×
arctan{(q3-q4)/(q1-q2)}
[0162]
例如，在上面的方程式中，距离d的单位是米(m)。c是光的速度，并且其单位例如是米每秒(m/s)。arctan是正切函数的反函数。“(q3-q4)/(q1-q2)”的值表示照射光和反射光之间的相位差。π表示pi。进一步地，f是照射光的频率，并且其单位例如是兆赫(mhz)。
[0163]
图20是示出了作为本技术的实施方案的应用示例的电子设备800的外观配置示例的图。
[0164]
电子设备800收容在壳体801中并且在侧面上包括电源按钮840且在表面上包括显示部880和快门按钮830。另外，成像部810和测距模块820的光学区域设置在背面上。
[0165]
因此，显示部880不仅可以显示正常的捕获的图像881而且可以显示与使用tof的距离测量结果相对应的深度图像882。
[0166]
需要注意的是，虽然在该应用示例中，诸如智能手机等移动终端被示出为电子设备800，但是电子设备800不限于此，而且可以是，例如，数码相机、游戏机、可穿戴设备等。
[0167]
需要注意的是，上面描述的实施方案示出了用来实施本技术的示例，并且实施方案中的事项和权利要求书中指定事项的技术具有对应关系。类似地，权利要求书中指定事项的技术和分配了相同名称的本技术的实施方案中的事项具有对应关系。然而，本技术不限于实施方案，并且可以在不脱离本技术的主旨的情况下通过将对实施方案实施各种变形来实现。
[0168]
需要注意的是，本说明书中描述的效果仅仅是示例性的，而非限制性的，并且可以具有其他效果。
[0169]
需要注意的是，本技术也可以具有如下配置。
[0170]
(1)一种半导体激光器驱动装置，包括：
[0171]
基板，其具有内置的激光驱动器；
[0172]
半导体激光器，其安装在所述基板的一个表面上；
[0173]
连接配线，其以0.5nh以下的配线电感电连接所述激光驱动器和所述半导体激光器；和
[0174]
无源组件，其设置成面向所述半导体激光器的具有最少数量的焊盘的一侧并且连
接到所述半导体激光器和所述激光驱动器。
[0175]
(2)根据上述(1)所述的半导体激光器驱动装置，其中
[0176]
所述无源组件形成所述激光驱动器驱动所述半导体激光器的路径的一部分。
[0177]
(3)根据上述(1)或(2)所述的半导体激光器驱动装置，其中
[0178]
所述无源组件的至少一部分设置成重叠在所述激光驱动器上方。
[0179]
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的半导体激光器驱动装置，其中
[0180]
所述无源组件包括电容器。
[0181]
(5)根据上述(4)所述的半导体激光器驱动装置，其中
[0182]
所述电容器是连接所述激光驱动器的电源电位和接地电位的去耦电容器。
[0183]
(6)根据上述(1)至(5)中任一项所述的半导体激光器驱动装置，进一步地包括：
[0184]
光电二极管，其设置成面向所述半导体激光器的具有最少数量的焊盘的所述一侧并且监测从所述半导体激光器发射的激光的光强度，其中
[0185]
所述激光驱动器基于由所述光电二极管监测到的所述光强度驱动所述半导体激光器。
[0186]
(7)根据上述(1)至(6)中任一项所述的半导体激光器驱动装置，其中
[0187]
所述连接配线具有0.5mm以下的长度。
[0188]
(8)根据上述(1)至(7)中任一项所述的半导体激光器驱动装置，其中
[0189]
所述连接配线通过设置在所述基板上的连接通孔。
[0190]
(9)根据上述(1)至(8)中任一项所述的半导体激光器驱动装置，其中
[0191]
所述半导体激光器的一部分设置成重叠在所述激光驱动器上方。
[0192]
(10)根据上述(9)所述的半导体激光器驱动装置，其中
[0193]
所述半导体激光器的面积的50％以下的部分设置成重叠在所述激光驱动器上方。
[0194]
(11)一种电子设备，包括：
[0195]
基板，其具有内置的激光驱动器；
[0196]
半导体激光器，其安装在所述基板的一个表面上；
[0197]
连接配线，其以0.5nh以下的配线电感电连接所述激光驱动器和所述半导体激光器；和
[0198]
无源组件，其设置成面向所述半导体激光器的具有最少数量的焊盘的一侧并且连接到所述半导体激光器和所述激光驱动器。
[0199]
(12)一种半导体激光器驱动装置的制造方法，包括：
[0200]
在支撑板的上表面上形成激光驱动器；
[0201]
形成所述激光驱动器的连接配线并且形成具有内置的所述激光驱动器的基板；
[0202]
在所述基板的一个表面上安装半导体激光器并且形成经由所述连接配线以0.5nh以下的配线电感电连接所述激光驱动器和所述半导体激光器的连接配线；和
[0203]
将连接所述半导体激光器和所述激光驱动器的无源组件设置成面向所述半导体激光器的具有最少数量的焊盘的一侧。
[0204]
本领域技术人员应该理解的是，可以根据设计要求和其他因素进行各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求或其等同物的范围内即可。
[0205]
[附图标记列表]
[0206]
11
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发光单元
[0207]
12
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光接收单元
[0208]
13
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发光控制器
[0209]
14
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测距操作部
[0210]
19
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测距模块
[0211]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器
[0212]
22
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透镜
[0213]
30
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内插器
[0214]
50
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母板
[0215]
100
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基板
[0216]
101
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
连接通孔
[0217]
110
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
支撑板
[0218]
120
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
粘合树脂层
[0219]
130
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
可剥离铜箔
[0220]
131
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
载体铜箔
[0221]
132
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
超薄铜箔
[0222]
140
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阻焊剂
[0223]
150
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
配线图案
[0224]
161至163
ꢀꢀ
层间绝缘树脂
[0225]
170至172
ꢀꢀ
通孔
[0226]
180
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阻焊剂
[0227]
200
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
激光驱动器
[0228]
210
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
i/o焊盘
[0229]
220
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
保护绝缘层
[0230]
230
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
表面保护膜
[0231]
240
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
粘合层-籽晶层
[0232]
250
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光致抗蚀剂
[0233]
260
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
铜触点-铜配线层(rdl)
[0234]
290
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
芯片粘接膜(daf)
[0235]
300
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
半导体激光器
[0236]
302
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接合线
[0237]
400
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光电二极管
[0238]
500
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
无源组件
[0239]
501
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电容器
[0240]
600
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
侧壁
[0241]
700
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
扩散板
[0242]
800
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电子设备
[0243]
801
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体
[0244]
810
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
成像部
[0245]
820
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测距模块
[0246]
830
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
快门按钮
[0247]
840
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电源按钮
[0248]
850
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制器
[0249]
860
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
存储部
[0250]
870
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
无线通信部
[0251]
880
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
显示部
[0252]
890
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电池