[发明专利]一种VCSEL激光器件

说明书

本发明提供一种VCSEL激光器件，以金属引线框架与采用热固性树脂成型的台阶结构件为载体支架，提供至少一颗VCSEL芯片，及至少一组包含衍射光学元件的光学透镜模组；在金属引线框架上采用热固性树脂进行热压固化成型台阶结构件，台阶结构件设有至少一个台阶结构，VCSEL芯片固定在载体支架的金属引线框架上，采用导线与金属引线框架互连，包含衍射光学元件的光学透镜模组镶嵌于台阶结构件的台阶结构上。本发明提供的VCSEL激光器件，兼具经济、可靠、高效量产的优势。

技术领域

本发明属于光电半导体技术领域，涉及一种VCSEL激光器件，涉及垂直腔体表面激光发射器的封装。

背景技术

3D成像在物理识别、动作识别、场景识别等方面具有巨大的应用潜力。3D成像可以记录拍摄目标对象的与摄像头的距离信息，从而获得拍摄目标物体的三维坐标信息。通过对拍摄目标对象的静态或者动态三维坐标信息的建模计算，可实现物理识别、动作识别、以及场景识别。

目前主流的3D成像技术有三种：一是双目立体视觉(Binocular Stereo Vision)，即通过两个相隔一定距离的摄像机给目标物体同时成像，计算两幅图像对应点之间的位置偏差，获取物体的三维信息；二是光飞行时间法(Time of Flight,TOF)，即给目标物体发射经过相位调制的激光，图像传感器探测激光的相位偏差，计算得飞行往返的时间差，可以计算得目标物体与摄像头之间的精确距离并建模算得物体的3D信息；三是结构光法(StructureLight)，即红外激光器发出特定波长的光斑矩阵，投射在目标物体上，光斑矩阵随目标物体表面的结构而发生畸变，图像传感器探测光斑矩阵的畸变分布信息，再通过特定的算法得到目标物体的位置和3D信息。

TOF和结构光都需要主动激光光源发出特定波长的激光。VCSEL(Vertical CavitySurface Emitting Laser)垂直共振腔表面放射激光器，简称面射型激光器，具有体积小、反应速度快、能量效率高的优点，特别适用于TOF和结构光光源。目前高功率密度的结构光器件VCSEL的封装方式，主要是成本昂贵的陶瓷基板封装。VCSEL亟需一种经济、可靠、高效量产效率的的封装方式，以推进VCSEL应用的普及，推进3D成像技术的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种VCSEL激光器件，该激光器件的封装兼具经济、可靠、高量产效率的优势。该激光器件至少包含一颗VCSEL芯片、由金属引线框架和热固性树脂成型的台阶结构件构成的载体支架、包含衍射光学元件的光学透镜模组。具体来说：

以金属引线框架与采用热固性树脂成型的台阶结构件为载体支架，提供至少一颗VCSEL芯片，及至少一组包含衍射光学元件的光学透镜模组；在金属引线框架上采用热固性树脂进行热压固化成型台阶结构件，台阶结构件设有至少一个台阶结构，VCSEL芯片固定在载体支架的金属引线框架上，采用导线与金属引线框架互连，包含衍射光学元件的光学透镜模组镶嵌于台阶结构件的台阶结构上。

载体支架使用的金属引线框架，通过精密模具冲压或化学蚀刻法得到特定的图形，所述引金属引线框架厚度在0.1nm与1mm之间。

载体支架使用的热固性树脂，至少包含有二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化铝、碳黑中的一种无机填料；热固性树脂的颜色为黑色或者白色；使用模具热压的方式在所述金属引线框架上固化成型。

VCSEL芯片采用至少有两束阵列激光光束的芯片，并且激光的波长在600nmm与1600nm之间。

光学透镜模组中包含的衍射光学元件，应能将所述VCSEL芯片发出的激光光束衍射，且衍射出的激光束数目，不少于所述VCSEL芯片的光束数目。

此外，可选地，在所述VCSEL芯片的水平方向上，在金属引线框架上焊接有半导体芯片，半导体芯片包含驱动芯片或感光芯片中的一种或两种，可以实现VCSEL芯片的驱动或感光功能集成。

附图说明：