[发明专利]一种VCSEL激光器件及其制作方法在审

专利信息
申请号: 201911140336.7 申请日: 2019-11-20
公开(公告)号: CN112825414A 公开(公告)日: 2021-05-21
发明(设计)人: 黄伟;曹宇星;汪洋 申请(专利权)人: 瑞识科技(深圳)有限公司
主分类号: H01S5/183 分类号: H01S5/183;H01S5/0233;H01S5/023;H01S5/02
代理公司: 深圳市顺天达专利商标代理有限公司 44217 代理人: 郭伟刚
地址: 518000 广东省深圳市光明新区凤凰街道*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 vcsel 激光 器件 及其 制作方法
【权利要求书】:

1.一种VCSEL激光器件,包括绑定有至少一颗VCSEL芯片和半导体元器件的基板(1),用于将VCSEL芯片(2)、半导体元器件(3)与所述基板(1)电连接的导线(4),其特征在于,还包括直接固置于所述基板(1)上的光学透镜(5),所述光学透镜(5)包含上下两个光学界面(51、52),且两个光学界面(51、52)面型为自由曲面;所述光学透镜(5)底部设有一容纳VCSEL芯片(2)和半导体元器件(3)以及导线(4)的空腔(53),所述光学透镜(5)底部设置有直接与基板(1)粘接固定的粘接面(55)。

2.根据权利要求1所述VCSEL激光器件,其特征在于,所述光学透镜(5)下部的第一光学界面(51)至少在一个轴向上是向内的凹面,用于将VCSEL芯片(2)发出的光折射到预设角度,所述光学透镜上部的第二光学界面(52)用于对发光角度和照射光斑进行优化整形。

3.根据权利要求1所述VCSEL激光器件,其特征在于,所述光学透镜(5)的光轴与VCSEL芯片(2)的光轴平行,所述VCSEL芯片(2)在所述光学透镜(5)底部第一光学界面(51)下方一定距离处。

4.根据权利要求1所述VCSEL激光器件,其特征在于,所述光学透镜(5)采用折射率n>1.4,且透光率>80%的透光材质模压或注塑成型,所述透光材质为硅胶、树脂、或模造玻璃中的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述VCSEL激光器件,其特征在于,所述基板(1)为采用固焊功能区域有多导通孔的陶瓷或者塑胶支架,或者采用热固成型的QFN金属引线支架中的一种,所述基板(1)表面外侧四周设置有防溢的台阶(102),用于平衡粘接介质表面的应力。

6.根据权利要求1所述VCSEL激光器件,其特征在于,所述半导体元器件(2)至少包括以下之一:带控制功能的IC元器件、对光敏感的光敏元器件、对温度敏感的热敏电阻。

7.一种用于批量制造如权利要求1所述VCSEL激光器件的中间产品阵列,其特征在于,包括单元组成的阵列,每个单元包括基板(1)、固定在基板上的一个光学透镜(5)、基板上装有发出至少一个光束的VCSEL芯片(2),光束波长为600-1500nm。

8.一种VCSEL激光器件制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1)将VCSEL芯片和半导体元器件,成排成列地以发光单元为单位,设置基板上;

S2)将每个发光单元中的VSCEL芯片和半导体器件与基板通过导线与基板键合;

S3)采用模具注塑或者模压成型,制备与基板发光单元阵列对应的光学透镜500;

S4)在步骤S2完成的半成品基板(1)设置粘接介质;

S5)将步骤S3制备好的光学透镜阵列板与基板压合,通过步骤S4设置的粘接介质将所述光学透镜阵列板固定于基板对应位置上;

S6)以发光单元为单位,对步骤S5形成的光学透镜与基板压合后的半成品,切割成单个独立功能的单个VCSEL激光器件。

9.根据权利要求8所述制备方法,其特征在于,在所述步骤S3中,所述光学透镜阵列板由成行成列光学透镜单元组成,每个光学透镜单元包括上下两个光学界面(51、52),且两个光学界面(51、52)面型为自由曲面;所述光学透镜(5)底部设有一容纳VCSEL芯片(2)和半导体元器件(3)以及导线(4)的空腔(53),空腔(53)外侧设有一防止粘接介质溢到VCSEL芯片(2)的台阶(54),所述光学透镜(5)外侧有部分截面与单个功能VCSEL器件基板的切面平行(1),所述光学透镜(5)底部设置有直接与基板(1)粘接固定的粘接面(55)。

10.根据权利要求8所述VCSEL激光器件制备方法,其特征在于,在所述步骤S3中,在相邻的光学透镜单元之间组成的阵列透镜中,在各个光学透镜单元之间预制径向切割线和轴向切割线所划分,在所述步骤S6中,所述切割沿所述径向切割线或/和轴向切割线进行。

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