表面发射激光器封装件和包括其的发光装置的制作方法

实施例涉及一种表面发射激光器封装件(surface emitting laser package)和包括该表面发射激光器封装件的发光装置。

背景技术：

1、包括诸如gan或algan的化合物的半导体装置具有许多优点，诸如具有宽并且可以容易调整的带隙能量，并且因此可以采取各种方式用作发光装置、光接收装置和各种二极管。

2、特别地，使用半导体的iii-v或ii-vi族化合物半导体材料的发光装置(诸如发光二极管和激光二极管)能够实现各种颜色，诸如蓝色、红色、绿色和紫外光。此外，通过使用荧光材料或通过组合的颜色，可以实现高度有效的白色光线。此外，与诸如荧光灯和白炽灯的常规光源相比，它具有低功耗、半永久使用寿命、快速响应速度、安全性和环境友好性的优点。

3、此外，当诸如光电检测器的光接收装置和太阳能电池也使用半导体的iii-v或ii-vi族化合物半导体材料制造时，装置材料的开发通过吸收各种波长范围内的光来产生光电流。通过这种方式，可以使用从伽马射线到无线电波长范围的各种波长范围内的光。此外，它具有快速响应速度、安全性、环境友好性、装置材料易于控制的优点，因此它可以容易地用于功率控制或超高频电路或通信模块。

4、因此，发光二极管背光正在代替构成光通信装置的传输模块的冷阴极荧光灯(ccfl)和液晶显示器(lcd)显示装置的背光。应用场合正在扩展到可以代替荧光灯泡或白炽灯泡的白光发光二极管照明装置、汽车大灯和交通灯以及检测气体或火的传感器。

5、此外，应用场合可以扩展到高频应用电路、其它功率控制装置和通信模块。例如，在常规半导体光源装置技术中，存在竖向腔体表面发射激光器(vcsel)，其用于光通信、光并行处理和光连接。另一方面，在这种通信模块中使用的激光二极管的情况下，其被设计为在低电流下运转。

6、表面发射激光器装置正被开发用于通信和传感器。用于通信的表面发射激光器装置被应用于光通信系统。

7、用于传感器的表面发射激光器装置应用于识别人脸的3d感测相机。例如，3d感测相机是能够捕捉对象的深度信息的相机，并且最近结合增强现实已经成为焦点。

8、另一方面，为了感测相机模块的深度，安装了单独的传感器，并且将其分为两种类型，诸如结构光(sl)方法和tof(飞行时间)方法。

9、在结构光(sl)方法中，将特定图案的激光照射到对象上，并且通过根据对象表面的形状分析图案的变形程度来计算深度，随后将其与由图像传感器拍摄的图片进行组合以获得3d拍摄结果。

10、相反，tof方法是通过测量激光反射离开对象并且返回的时间来计算深度并且随后将其与由图像传感器拍摄的图片组合而获得3d拍摄结果的方法。

11、因此，sl方法在大规模生产中的优点在于，激光器必须非常精确地定位，而tof技术依赖于改进的图像传感器，并且可以在一个移动电话中采用任一方法或两种方法。

12、例如，以sl方法可以在移动电话的正面实现被称为真实深度(true depth)的3d相机，并且可以在其背面应用tof方法。

13、这种表面发射激光器装置可以商业化为表面发射激光器封装件。在常规表面发射激光器封装件中，扩散部件设置在表面发射激光器装置上以扩散表面发射激光器装置的激光束，并且该扩散部件通过其上的粘合构件固定。

14、然而，即使扩散部件由粘合构件固定，也会出现扩散部件由于冲击而脱离的问题。当扩散部件以这种方式脱离时，从设置在扩散部件下方的表面发射激光器装置发射的激光束照原样暴露。当表面发射激光器封装件应用于面部识别领域时，由于扩散部件的脱离和分离而引起透射到用户眼睛的激光束的暴露，存在失明的风险，因此存在眼睛安全性的问题。

15、特别地，在相关技术中，扩散部件包括玻璃层和聚合物层。但是，由于玻璃层和聚合物层具有不同的热膨胀系数，因此存在在诸如热冲击或热循环测试的可靠性测试中产生剥离的问题。扩散部件的分层问题引起了不能保证眼睛安全性的技术问题。

16、此外，在常规高功率vcsel封装件机构中，使用扩散部件形成恒定的发散角。然而，当在车辆或移动装置中使用期间扩散部件由于冲击而分离时，如果vcsel的激光直接照射到人眼，则存在人可能失明的风险。因此，存在对研究一种半导体装置封装件的需要，该半导体装置封装件可以防止强激光在被施加到车辆或被施加到诸如人的移动的应用领域时直接入射在人体上。

17、此外，在相关技术中，随着半导体装置的应用领域多样化，需要高输出和高电压驱动，并且对于产品的小型化强烈需要半导体装置封装件的小型化。

18、同时，发散角可以通过辐射测量方法和辐照度测量方法来测量。

19、此外，在现有技术中，当由于用于驱动表面发射激光器封装件的驱动电路的过度操作或故障而产生热量时，表面发射激光器封装件的表面发射激光器装置的光的波长带可能转移到更长的波长范围。由于这种长波长范围可能损害用户的眼睛，因此需要对此的解决方案。

技术实现思路

1、技术问题

2、本实施例的技术问题之一在于提供一种具有优秀可靠性的表面发射激光器封装件和包括该表面发射激光器封装件的发光装置。

3、此外，本实施例的技术问题之一在于提供一种可靠性和稳定性优秀并且可以安全地保护设置在其内的元件免受外部冲击的表面发射激光器封装件和光学模块。

4、此外，本实施例的技术问题之一在于提供一种能够驱动高功率和高电压的紧凑的表面发射激光器封装件和光学模块。

5、此外，本实施例的技术问题之一在于提供一种能够保护用户眼睛的表面发射激光器封装件和自动对焦装置。

6、本实施例的技术问题不限于本项中描述的内容，并且包括通过本发明的描述所理解的内容。

7、技术方案

8、根据本实施例的表面发射激光器封装件可包括具有腔体的壳体、设置在腔体中的表面发射激光器装置和设置在壳体上的扩散部件。

9、扩散部件可包括聚合物层和设置在聚合物层上的玻璃层。

10、聚合物层可包括与表面发射激光器装置沿竖向重叠的第一聚合物层，以及不与表面发射激光器装置沿竖向重叠的第二聚合物层。

11、第一聚合物层的厚度t2a可以薄于第二聚合物层的厚度t2b。

12、第二聚合物层146b的厚度t2b与玻璃层141的第一厚度t1的比率(t2b/t1)可以处于0.12至3.0的范围内。

13、本实施例还可包括在壳体与聚合物层之间的粘合构件155。

14、粘合构件155的热膨胀系数可以处于聚合物层146的热膨胀系数的1至2倍的范围内。

15、根据本实施例的表面发射激光器封装件包括：壳体，包括腔体；表面发射激光器装置，设置在腔体中；以及扩散部件，设置在壳体上。扩散部件可包括设置在表面发射激光器装置上的壳体上的聚合物层和设置在聚合物层上的玻璃层。

16、聚合物层的第二厚度(t2)与玻璃层的第一厚度(t1)的比率(t2/t1)可以处于0.12至3.0的范围内。

17、本实施例还可包括在壳体与聚合物层之间的粘合构件。

18、粘合构件155的热膨胀系数可以处于聚合物层的热膨胀系数的1至2倍的范围内。

19、根据本实施例的表面发射激光器封装件包括：本体210，包括腔体(c)；表面发射激光器装置230，设置在腔体c内部；光接收装置240，设置在腔体c中以与表面发射激光器装置230间隔开并被构造为感测从表面发射激光器装置230发射的光；以及设置在本体210上的扩散部件250和260、透射部件250和反射部件260，其中，透射部件250设置在表面发射激光器装置230上。

20、反射部件260可以设置在光接收装置240上。反射部件260的第二宽度w20可以窄于透射部件250的第一宽度w10。反射部件260可以不与表面发射激光器装置230的发散角重叠。

21、在实施例中，反射部件260的第二宽度w20可以窄于透射部件250的第一宽度w10。

22、透射部件250的第一宽度w10可以宽于表面发射激光器装置230的发散角。

23、反射部件260可以不与表面发射激光器装置230的发散角重叠。

24、实施例包括：第一电极部件221，表面发射激光器装置设置在其上；第二电极部件222，光接收装置240设置在其上；第三电极部件223，通过第一电线w1电连接到表面发射激光器装置；以及第四电极部件224，电连接到光接收装置240和第二电线w2。

25、在本实施例中，从表面发射激光器装置230的顶表面到透射部件250的第一间隔距离d1可以处于表面发射激光器装置230的第三水平宽度w30的2/75至1/5的范围内。

26、透射部件250的第一水平宽度w10可以处于表面发射激光器装置230的第三水平宽度w30的18/15至6倍的范围内。

27、反射器260的第二水平宽度w20可以处于光接收装置240的水平宽度的16/15倍至4倍的范围内。

28、反射部件262的厚度t3可以薄于透射部件250的厚度t1。

29、反射部件262的厚度t3可以处于透射部件250的厚度t1的1/10至1/2的范围内。

30、反射部件262的厚度t3可以处于表面发射激光器装置230的第三水平宽度w30的1/75至1倍的范围内。

31、此外，根据本实施例的表面发射激光器封装件包括：本体210，包括腔体(c)；第五电极部件225和第六电极部件226，在腔体c中彼此间隔开；

32、表面发射激光器装置230，设置在第五电极部件225上并电连接到第六电极部件226和第三电线w3；第二光接收装置，在腔体c中与表面发射激光器装置230间隔开并设置在第六电极部件226上，以检测从表面发射激光器装置230发射的光；以及扩散部件252、263，设置在本体210上并且包括第二透射部件252和第三反射部件263；并且第二透射部件252设置在表面发射激光器装置230上，第三反射部件263设置在第二光接收装置232上，并且第三反射部263可以不与表面发射激光器装置230的发散角重叠。

33、根据本实施例的光学模块可包括表面发射激光器封装件。

34、此外，根据本实施例的表面发射激光器封装件包括：基板；表面发射激光器装置，设置在基板上；壳体，设置在表面发射激光器装置周围；扩散部件，设置在表面发射激光器装置上；以及波长限制构件，设置在表面发射激光器装置上。表面发射激光器装置可以发射具有第一波长带的光。波长限制构件可以阻挡第一波长带外侧的光的波长。

35、此外，根据本实施例的自动对焦装置包括表面发射激光器封装件；以及光接收单元，接收从表面发射激光器封装件发射的光的反射光。

36、有益效果

37、根据本实施例，存在通过防止扩散部件的剥离来提供具有优秀可靠性的表面发射激光器封装件和包括该表面发射激光器封装件的发光装置的技术效果。

38、例如，本实施例可以控制作为第二层的聚合物层145的第二厚度t2与作为第一层的玻璃层141的第一厚度(t1)的比率(t2/t1)。由此，即使玻璃层141和聚合物层145具有不同的热膨胀系数，也可将相对应力控制得较低。因此，本实施例具有可以在诸如热冲击或热循环测试的可靠性测试中展现优秀性能的技术效果。

39、此外，在本实施例中，通过将第一聚合物层146a的第一厚度t2a控制为薄于第二聚合物层146b的第二厚度t2b，其与表面发射激光器装置201沿竖向重叠。可以通过增大第一聚合物层146a的透光率来改善光学性质。

40、而且，同时，不与表面发射激光器装置201沿竖向重叠的第二聚合物层146b的第二厚度t2b厚于第一聚合物层146a的第一厚度t2a。同时，通过将玻璃层141与第一厚度(t1)的厚度比(t2b/t1)控制在0.12至3.0的范围内，存在具有抗热应力的优秀可靠性的复杂技术效果。

41、此外，根据实施例，通过将粘合构件155的热膨胀系数控制在聚合物层146的热膨胀系数的1至2倍的范围内而使聚合物层146与粘合构件155之间的热膨胀系数最小化，从而存在能够极大提高可靠性的技术效果。

42、此外，根据本实施例，存在提供具有优秀的可靠性和稳定性的表面发射激光器封装件和光学模块的技术效果。

43、此外，根据本实施例，可以提供紧凑的表面发射激光器封装件和光学模块，同时能够驱动高输出和高电压。

44、此外，根据实施例，由于波长限制构件设置在膨胀单元和壳体上，因此存在的技术效果在于，可以阻挡由于异常操作而从表面发射激光器装置发射的具有第二波长带的光，以使用户的眼睛不被损害。

45、此外，根据本实施例，由于波长限制构件附接到壳体以及扩散部件，因此防止了扩散部件的分离，使得来自表面发射激光器装置的光被直接提供到外部，从而防止了对用户眼睛的损害。

46、本实施例的技术效果不限于本项中描述的内容，并且包括通过本发明的描述所理解的内容。