一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳及其制备方法与流程

本发明属于激光器封装领域，具体涉及一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳及其制备方法。

背景技术：

1、目前高可靠激光器封装主要采用to型同轴结构，窗口主要采用平面光窗的结构形式，光窗位于外壳顶面，激光器出光位置位于外壳顶面。受结构和散热限制，单个激光器内往往仅能布置1～3个激光器芯片，单个激光器探测范围较小。

2、为了覆盖更多区域，往往需要多个激光器阵列排布，多个激光器的安装空间需求大，且安装精度要求高。某些特定环境使用中，如图1所示，需在激光器外增加一个弧面玻璃罩，以匹配安装基座表面的弧面。

3、然而，上述弧面玻璃罩需牢固安装于基座表面，使整体结构较为复杂，无法保证激光器封装结构的高可靠性和气密性，且玻璃罩的增加会降低光透过率，影响激光器芯片的性能。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的问题，本发明提供一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳及其制备方法，其包括一种可以布置多个激光器芯片和控制电路，散热性能优异、高可靠性的气密性外壳，其光窗和金属腔侧面为弧面，可直接匹配基座弧面安装。通过结构优化和仿真设计，外壳在满足激光器封装结构基础上，具有优良的散热性能。通过对弧面光窗镀增透膜，以实现光的高透过率；通过对弧面光窗和弧面金属腔体的结构优化设计和精密加工，实现了弧面光窗和腔体的高精度匹配；通过在弧面光窗的窗口上溅射金属化层后与电镀镍金的金属腔体进行焊接形成气密性结构。

2、在本发明的第一方面，本发明提供了一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳，所述外壳包括腔体和盖板，激光器在所述腔体内安装完毕后，所述腔体与所述盖板之间通过平行焊缝形成气密性结构；所述腔体包括墙体、底板、弧面光窗和引脚；所述底板位于墙体的底部，通过银铜钎焊与所述墙体形成气密性结构；所述弧面光窗位于墙体的一个侧面，通过金锡钎焊与所述墙体形成气密性结构；所述引脚穿过墙体的相对两个侧面，通过玻璃高温熔封形成与墙体绝缘的气密性结构。

3、进一步的，所述腔体表面镀有镍层和金层。

4、进一步的，所述弧面光窗表面镀有一层增透膜。

5、进一步的，所述弧面光窗表面的焊接区溅射有一层金属化层。

6、进一步的，所述弧面光窗角度≥90°，弧面角度半径5mm≤r≤40mm。

7、进一步的，所述底板的内部设置有一个或多个透镜，且所述一个或多个透镜位于激光器芯片前方，位于弧面光窗后方；以实现对激光光束的整形。

8、在本发明的第二方面，本发明还提供了一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳的制备方法，所述方法包括：

9、提供腔体，所述腔体包括墙体、底板、弧面光窗和引脚；所述底板位于墙体的底部；所述弧面光窗位于墙体的一个侧面；所述引脚穿过墙体的相对两个侧面；

10、将所述墙体与所述弧面光窗之间通过金锡钎焊形成气密性结构；

11、将所述墙体与所述引脚之间通过玻璃高温熔封形成气密性结构；

12、将所述墙体与所述底板之间通过银铜钎焊形成气密性结构；

13、提供盖板，所述盖板与所述腔体的尺寸相匹配；

14、将激光器芯片安装在所述腔体之中，安装完成后，所述腔体与所述盖板之间通过平行焊缝形成气密性结构。

15、进一步的，将所述墙体与所述弧面光窗之间通过金锡钎焊形成气密性结构之前包括在腔体表面镀镍金处理。

16、进一步的，将所述墙体与所述弧面光窗之间通过金锡钎焊形成气密性结构之前包括在弧面光窗表面镀增透膜。

17、进一步的，将所述墙体与所述弧面光窗之间通过金锡钎焊形成气密性结构之前包括在弧面光窗表面溅射金属化层。

18、进一步的，将所述墙体与所述底板之间通过银铜钎焊形成气密性结构之后还包括在外壳的底板上可以布置一个或多个透镜,以实现对激光光束的整形。

19、本发明的有益效果：

20、本发明一种带弧面窗口的外壳，窗口位于腔体/墙体侧面，带钨铜安装板和热沉，散热性能较传统to型外壳大大增强。外壳内部可以布置多个激光器芯片，内置激光器芯片阵列精度优于多个激光器阵列安装精度，底板上可以布置一个或多个透镜，透镜位于激光器芯片前方，且位于弧面光窗后方，以实现对激光光束的整形，增加了光透过率，提高了激光器芯片的性能；且可将控制电路置于外壳内部，整个系统集成化更高，空间需求更小。弧面光窗有利于减小激光入射角，增大光透过率。可直接匹配基座弧面安装，外壳本身可保证高可靠和气密性，不再需要外加弧面玻璃罩。

技术特征：

1.一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳，其特征在于，所述外壳包括腔体和盖板，激光器在所述腔体内安装完毕后，所述腔体与所述盖板之间通过平行焊缝形成气密性结构；所述腔体包括墙体、底板、弧面光窗和引脚；所述底板位于墙体的底部，通过银铜钎焊与所述墙体形成气密性结构；所述弧面光窗位于墙体的一个侧面，通过金锡钎焊与所述墙体形成气密性结构；所述引脚穿过墙体的相对两个侧面，通过玻璃高温熔封形成与墙体绝缘的气密性结构。

2.根据权利要求1所述的一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳，其特征在于，所述腔体表面镀有镍层和金层。

3.根据权利要求1所述的一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳，其特征在于，所述弧面光窗表面镀有一层增透膜。

4.根据权利要求1或3所述的一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳，其特征在于，所述弧面光窗表面的焊接区溅射有一层金属化层。

5.根据权利要求1所述的一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳，其特征在于，所述弧面光窗角度≥90°，弧面角度半径5mm≤r≤40mm。

6.根据权利要求1所述的一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳，其特征在于，所述底板的内部设置有一个或多个透镜，且所述一个或多个透镜位于激光器芯片前方，位于弧面光窗后方。

7.一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

8.根据权利要求7所述的一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳的制备方法，其特征在于，将所述墙体与所述弧面光窗之间通过金锡钎焊形成气密性结构之前包括在腔体表面镀镍层和金层。

9.根据权利要求7所述的一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳的制备方法，其特征在于，将所述墙体与所述弧面光窗之间通过金锡钎焊形成气密性结构之前包括在弧面光窗表面镀增透膜。

10.根据权利要求7或9所述的一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳的制备方法，其特征在于，将所述墙体与所述弧面光窗之间通过金锡钎焊形成气密性结构之前包括在弧面光窗的焊接区表面溅射金属化层。

技术总结
本发明属于激光器封装领域，涉及一种带弧面窗口的激光器芯片封装外壳及其制备方法；所述外壳包括腔体和盖板，激光器在腔体内安装完毕后，腔体与盖板间通过平行焊缝形成气密性结构；腔体包括墙体、底板、弧面光窗和引脚；底板位于墙体的底部，通过银铜钎焊形成气密性结构；弧面光窗位于墙体的一个侧面，通过金锡钎焊形成气密性结构；引脚穿过墙体的相对两个侧面，通过玻璃高温熔封形成气密性结构。本发明的弧面光窗位于腔体侧面，有利于减小激光入射角，增大光透过率；提高散热性能，保证高可靠和气密性；外壳内可布置多个激光器芯片，精度优于多个激光器阵列安装精度，且可将控制电路置于外壳内部，整个系统集成化更高，空间需求更小。

技术研发人员：蒋伟,刘永永,袁中朝,袁礼华
受保护的技术使用者：中电科芯片技术（集团）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15