一种具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构及制造方法与流程

本发明涉及一种具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构及制造方法，属于半导体激光器封装。

背景技术：

1、to类金属管壳封装是当前小功率半导体激光器最常见的封装形式之一，在激光理疗领域获得广泛应用，随着理疗产品向着轻薄化、便携化发展，smd激光器凭借着其平面化、小体积的优势逐步获得市场认可，产品应用越来越多样化。一般理疗器械对激光器的输出功率要求较高，在高端理疗器械要求激光器恒出光功率工作，并且时间长达数千或数万小时时，为弥补因长时间通电造成的激光器功率衰减，通常会在封装结构内部放置一粒光敏二极管pd芯片，接收激光器芯片后腔面漏光功率。由于激光器芯片前、后腔面出光功率比值基本恒定，因此通过将激光器芯片漏光功率转换为pd芯片的反向漏电流(以下简称为pd电流)信号，可以反馈激光器前腔面出光功率，从而配合外围恒功率控制电路，实时调整激光器驱动电流，实现恒出光功率工作。

2、在实际应用中，会有部分外界光进入激光器封装体内，并抵达pd芯片感光区域。此类外界光主要有两种来源：①激光器工作环境下的环境光；②激光器发射光束经外部障碍物反射形成的反射光。由于外界光会干扰pd芯片光电转换，使pd芯片产生高于设计值的pd电流，外围驱动电路误认为激光器出光功率偏高，从而降低激光器驱动电流，最终导致激光器出光功率下降，影响恒出光功率工作稳定性。

3、中国专利文件cn106207741a公开了一种激光的封装结构及其光学元件，其是通过在激光器内部设置反射镜实现了smd激光器封装，但是由于其smd封装结构造成pd芯片较难实现ld背光的检测，且因为pd芯片直接面向外部环境，受外界环境光干扰更强，很难实现良好的功率监控和控制；中国专利文件cn118054295a公开了一种防外界光干扰的半导体激光器结构及其封装方法，其是通过在to封装激光器内部设置挡光帽防止外界干扰光对pd芯片感光电流的影响，其主要面向to封装激光器，对于smd激光器适应度不足。为此，提出本发明。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构，解决现有smd封装激光器难以实现功率监控以及功率监控受外界环境光干扰大的问题。

2、本发明还提供上述具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构的制造方法。

3、术语解释：

4、smd(surface mounted devices)：表面贴装器件，它是smt(surface mounttechnology)元器件中的一种。

5、ld(laser diode)：激光二极管。

6、pd(photo diode)：光电二极管，是一种能够将光转换成电流或者电压信号的光探测器。

7、本发明的技术方案如下：

8、一种具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构，包括基板、围坝、反射镜、ld芯片、pd芯片、热沉和导光棒，其中，

9、基板上侧环绕设置有多个围坝，多个围坝之间密封连接，基板与围坝形成封装空间，基板上中部位置设置有热沉，热沉上设置有ld芯片，ld芯片出光侧的基板上设置有反射镜，ld芯片背光腔面的基板上设置有pd芯片，pd芯片探测面通过l型的导光棒连接有ld芯片背光腔面，导光棒用于将ld芯片背光腔面射出激光传导至pd芯片。

10、根据本发明优选的，导光棒侧壁上涂覆有反射材料，导光棒入口与出口不进行涂覆，通过涂覆反射材料保证外界光无法射入导光棒内部，导光棒内部光无法透出。

11、根据本发明优选的，pd芯片探测面和ld芯片背光腔面的外漏区域(即导光棒接触面积以外的位置)均设置有黑色硅胶，防止漏光，同时将外漏的pd探测区域进行涂覆，完全杜绝环境光干扰。

12、根据本发明优选的，基板与围坝形成的封装空间内填充有环氧透明胶。

13、根据本发明优选的，ld芯片出光侧探出热沉10-30um。

14、上述具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构的制造方法，步骤如下：

15、(1)在准备好的基板上进行注塑，形成围坝；

16、(2)将pd芯片、热沉和反射镜粘接于基板上；

17、(3)将ld芯片粘接于热沉上；

18、(4)将ld芯片负极、pd芯片正极通过金丝引导至基板，形成电路连通；

19、(5)将导光棒通过uv胶粘接于热沉上侧，导光棒一端与ld芯片背光腔面接触，另一端与pd芯片探测面接触，粘接要求，导光棒受光端面与ld芯片背光腔面重合，保证ld背光腔面出光有效射入导光棒内部，导光棒出光端面与pd芯片探测面重合，保证导光棒出光有效射入pd芯片探测区域；

20、(6)使用uv胶将ld芯片背光腔面与导光棒结合处、导光棒与pd芯片探测面结合处进行填充固化；

21、(7)使用黑色硅胶将pd芯片探测面和ld芯片背光腔面的外漏区域进行涂覆；

22、(8)将环氧透明胶灌封于基板和围坝形成的封装空间内，形成单一封装体。

23、本发明的有益效果在于：

24、本发明不仅可实现了平面封装激光器的功率监控功能，而且通过导光棒将光引导至pd芯片，并使用黑色硅胶进行外漏面挡光，杜绝了环境光及反射光对pd电流的影响，实现对外界光抗干扰能力，提高了激光器恒出光功率的工作稳定性。

技术特征：

1.一种具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构，其特征在于，包括基板、围坝、反射镜、ld芯片、pd芯片、热沉和导光棒，其中，

2.如权利要求1所述的具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构，其特征在于，导光棒侧壁上涂覆有反射材料。

3.如权利要求2所述的具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构，其特征在于，pd芯片探测面和ld芯片背光腔面的外漏区域均设置有黑色硅胶。

4.如权利要求3所述的具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构，其特征在于，基板与围坝形成的封装空间内填充有环氧透明胶。

5.如权利要求1所述的具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构，其特征在于，ld芯片出光侧探出热沉10-30um。

6.如权利要求4所述的具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构的制造方法，其特征在于，步骤如下：

技术总结本发明涉及一种具备功率监控功能且防外界环境光干扰的激光器封装结构及制造方法，封装结构包括基板、围坝、反射镜、LD芯片、PD芯片、热沉和导光棒，其中，基板上侧环绕设置有多个围坝，多个围坝之间密封连接，基板与围坝形成封装空间，基板上中部位置设置有热沉，热沉上设置有LD芯片，LD芯片出光侧的基板上设置有反射镜，LD芯片背光腔面的基板上设置有PD芯片，PD芯片探测面通过L型的导光棒连接有LD芯片背光腔面，导光棒用于将LD芯片背光腔面射出激光传导至PD芯片。本发明不仅可实现了平面封装激光器的功率监控功能，而且杜绝了环境光及反射光对PD电流的影响，实现对外界光抗干扰能力，提高了激光器恒出光功率的工作稳定性。技术研发人员：李彬亭,梁盼受保护的技术使用者：潍坊华光光电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18