[發明專利]激光二極管模塊

有效

• 申請號: 201810244946.0
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN109378703B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 毛里齊奧·加爾瓦諾;詹馬里亞·富爾蘭;安德烈婭·洛朱代斯;弗蘭科·米尼奧利
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01S5/026
• 分類號: H01S5/026
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

本文中描述了一種激光二極管模塊。根據第一示例性實施方案，激光二極管模塊包括：第一半導體管芯，其包括至少一個電子開關；以及第二半導體管芯，其包括至少一個激光二極管。第二半導體管芯使用芯片上芯片連接技術接合在第一半導體管芯上，以提供電子開關與激光二極管之間的電連接。

技術領域

本公開一般涉及激光二極管封裝方面，特別是用于系統級芯片(system-on-chip,SoC)或系統級封裝(system-in-package,SiP)LIDAR解決方案。

背景技術

激光探測和測距(LIDAR)涉及一種通過用脈沖激光照射目標來測量到物體(稱為目標)的距離的測量方法，其中距離信息可以由從光源行進到目標并返回到檢測器的光脈沖的飛行時間(TOF)獲得。該飛行時間有時也被稱為往返延遲時間(RTDT)；測量的距離基本上是RTDT和光速之間的乘積。例如，在所謂的飛行時間相機(TOF相機)中使用LIDAR，其允許將深度信息映射到單個像素并同時將整個場景捕獲在TOF相機的視野內。與此相反，掃描LIDAR通過用諸如微掃描器(也稱為微掃描鏡)的反射鏡激光偏轉來逐點掃描場景。

到達檢測器的反射光脈沖的輻照度(每單位面積的功率)隨著目標距離的增加而減小。為了達到高達數十或數百米的測量范圍，所發射的激光的輻射功率(以及因此激光二極管的電功率)相當高。然而，為了確保激光脈沖對于站在附近的人的眼睛無害，激光脈沖必須相當短以限制激光脈沖的輻射能量。對于矩形脈沖(隨時間變化的功率)，脈沖能量將與脈沖寬度和功率的乘積成比例。在一個實際的實例中，脈沖寬度在1ns至100ns的范圍內，激光脈沖的峰值功率可以高達80W或更高。為了產生這種短脈沖，用于驅動激光二極管的驅動器電子器件應當能夠以極短的上升和下降時間切換激光二極管的負載電流。

發明內容

本文描述了激光二極管模塊。根據第一示例性實施方案，該激光二極管模塊包括：第一半導體管芯，其包括至少一個電子開關；以及第二半導體管芯，其包括至少一個激光二極管。第二半導體管芯使用芯片上芯片連接技術接合在第一半導體管芯上，以提供電子開關和激光二極管之間的電連接。

根據第二示例性實施方案，激光二極管模塊包括：引線框；第一半導體管芯，其包括至少一個電子開關并附接至引線框；至少一個電容器，其附接至引線框；以及第二半導體管芯，其包括至少一個激光二極管。第二半導體管芯布置在引線框和金屬帽或金屬夾之間，使得第二半導體管芯的底側接觸引線框，并且第二半導體管芯的頂側接觸金屬夾或金屬帽。

根據第三示例性實施方案，激光二極管模塊包括：第一半導體管芯，其具有至少一個電子開關；第二半導體管芯，其包括至少一個激光二極管；第三半導體管芯，其包括至少一個緩沖電容器。第一半導體管芯和第三半導體管芯嵌入在一個芯片封裝中，并且第二半導體管芯是接合至芯片封裝表面的裸管芯。

根據第四示例性實施方案，激光二極管模塊包括：第一半導體管芯，其包括至少一個電子開關；以及第二半導體管芯，其包括至少一個激光二極管。第一半導體管芯和第二半導體管芯是嵌入在電路板中的裸管芯。

根據第五示例性實施方案，激光二極管模塊包括：第一半導體管芯，其包括至少一個電子開關；以及第二半導體管芯，其包括至少一個激光二極管。第一半導體管芯是嵌入在電路板的中間層級(level)中的裸管芯，而第二半導體管芯布置在電路板的頂層級或底層級中。

附圖說明

參照以下描述和附圖可以更好地理解本發明。附圖中的部件不一定按比例繪制，而是將重點放在說明本發明的原理上。此外，在附圖中，相同的附圖標記表示相應的部分。在附圖中：

圖1示出(圖a)激光二極管和用于切換激光二極管的電子開關的電路圖，以及(圖b)對應芯片封裝的示意圖。

圖2示出了包括寄生電感的激光二極管封裝的電等效電路。

圖3示出了激光二極管的一個示例性實施方案的截面圖。