激光器的制作方法

1.本技术涉及光电技术领域，特别涉及一种激光器。


背景技术：

2.随着光电技术的发展，激光器被广泛应用。
3.相关技术中，如图1所示，激光器00包括底板001、封装结构002和多个发光芯片003。封装结构002包括底部0021和包围该底部0021的侧壁0022，该底部0021和侧壁0022围出容置空间。该多个发光芯片003贴装于封装结构002的该容置空间中的底部0021上。发光芯片003在发出激光时会产生较多热量，该热量需要及时散发以避免热量聚集对发光芯片003的损伤。
4.但是，相关技术中激光器00中发光芯片003产生的热量的散发效果较差，发光芯片003较容易由于热量聚集而受到损伤，导致激光器00的可靠性较低。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种激光器，可以解决激光器的可靠性较低的问题。所述激光器包括：
6.底板；
7.环状的侧壁，位于所述底板上；
8.多个发光芯片，位于所述底板上，且被所述环状的侧壁包围；
9.其中，所述底板上设置有第一导电层，所述发光芯片与所述第一导电层连接，所述第一导电层用于向所述发光芯片输送电流，所述发光芯片用于在所述电流的作用下发出激光。
10.本技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
11.本技术提供的激光器中，发光芯片可以设置在底板上，发光芯片产生的热量可以仅通过底板向外界散发。如此，相对于相关技术将发光芯片设置在封装结构的底部的方案，本技术中发光芯片产生的热量向外界的散发路径较短，进而该热量的散发速率较快，可以降低热量聚集对发光芯片造成损伤的风险，提高了激光器的可靠性。
附图说明
12.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是相关技术提供的一种激光器的结构示意图；
14.图2是本技术实施例提供的一种激光器的结构示意图；
15.图3是本技术实施例提供的一种激光器的结构示意图；
16.图4是本技术实施例提供的另一种激光器的结构示意图；
17.图5是本技术实施例提供的再一种激光器的结构示意图；
18.图6是本技术实施例提供的又一种激光器的结构示意图；
19.图7是本技术另一实施例提供的一种激光器的结构示意图；
20.图8是本技术另一实施例提供的另一种激光器的结构示意图。
具体实施方式
21.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。
22.随着光电技术的发展，激光器的应用越来越广泛。如激光器可以用作激光投影设备以及激光显示设备(如激光电视)中的光源。由于目前电子设备均向小型化、便携化以及多功能化方向发展，故要求激光器向更加小型化的方向发展，且要求激光器的工作可靠性也更高。激光器中的发光芯片在发出激光的过程中产生较多的热量。若该热量无法及时散发，则随着发光芯片的温度增高，其阈值电流会增大，光电转换效率会下降，会影响发光芯片的使用寿命，甚至直接导致发光芯片损坏。在激光器长时间工作时，很容易引起发光芯片的引发光学灾变损伤(catastrophic optical damage，cod)。因此，发光芯片发出的热量的及时散发对激光器的可靠性至关重要。目前随着激光器的体积越来越小，需在该较小的激光器中设置较多的发光芯片，对发光芯片产生的热量的散发效果的要求更高。
23.如图1所示，相关技术中，激光器中的发光芯片003位于封装结构002的底部0021上。发光芯片003发出激光时产生的热量需依次通过该底部0021和底板001才能散发至外界，该热量的散发路径较长，热量散发效率较慢。发光芯片003较易因为热量散发不及时而受到损伤，激光器的可靠性较低。本技术实施例中提供了一种激光器，可以缩短发光芯片产生的热量的散发路径，提高热量散发效率，进而降低发光芯片由于热量聚集而受到损伤的风险，提高了激光器的可靠性。
24.图2是本技术实施例提供的一种激光器的结构示意图，图3是本技术实施例提供的另一种激光器的结构示意图，图3为图2的俯视图，图2可以为图3中截面a-a’的示意图。如图2和图3所示，激光器10可以包括底板101，以及位于底板101上的环状的侧壁102和多个发光芯片103，且侧壁102可以包围该多个发光芯片103。侧壁102中环状的表面可以与底板101接触，侧壁102与底板101可以围出容置空间，该多个发光芯片103可以位于该容置空间中。
25.底板101上可以设置有第一导电层c1，该第一导电层c1可以位于侧壁102包围的发光芯片103的两侧。发光芯片102可以与第一导电层c1连接。第一导电层c1可以向发光芯片103输送电流，进而发光芯片103可以在该电流的作用下发出激光。需要说明的是，本技术实施例中所述的导电层并非整层结构，而是面积较小厚度较薄的片状结构。底板101上可以具有多个第一导电层c1，本技术实施例不做限定。
26.可选地，底板上还可以设置有导电块(图中未示出)，该导电块与第一导电层可以通过底板内部的线路连接。外部电源可以连接至该导电块，将电流通过该导电块传输至第一导电层，进而将电流传输至与第一导电层连接的发光芯片。如该导电块可以设置在底板的边缘区域，或者底板上其他便于连接外部电路的位置。
27.需要说明的是，材料对热量的散发效率可以通过热阻反映。热阻r表示单位面积、
单位厚度的材料阻止热量流动的能力。r＝l/(k*a)，其中a表示导热面积，单位为平方米(也即m2)；l表示导热路径的长度，单位为米(也即m)；k表示导热物体的导热率。导热率k＝d/r，d表示材料的厚度。对于同种材料其热阻r与厚度d成正比，即使对于非单一材料，总的趋势也是材料的热阻随材料的厚度增加而增大。
28.相关技术中，将发光芯片设置在封装结构中，进而使用焊料焊接底板与封装结构的底部。如此发光芯片产生的热量需要经由封装结构的底部、焊料以及底板才能散发至外界，该热量散发路径较长，散发效率较低。由于焊料的导热率通常较低，如仅有50～60瓦每米度(w/mk)，故热量通过该焊料散发的效果较差。并且焊料焊接过程可能会产生气泡或空洞，该气泡或空洞会阻碍热量的散发，进而会进一步降低热量的散发效率。本技术实施例中，用于导出发光芯片103产生的热量的物体为底板101，热量通过底板101向外界散发。相比于相关技术中发光芯片产生的热量需要先通过封装结构的底部传导至底板，进而才能通过底板散发至外界。本技术实施例中减少了热量散发至外界所需要经过的物体，缩短了热量传导路径，进而可以提高热量散发效率。
29.综上所述，本技术实施例提供的激光器中，发光芯片可以设置在底板上，发光芯片产生的热量可以仅通过底板向外界散发。如此，相对于相关技术将发光芯片设置在封装结构的底部的方案，本技术中发光芯片产生的热量向外界的散发路径较短，进而该热量的散发速率较快，可以降低热量聚集对发光芯片造成损伤的风险，提高了激光器的可靠性。
30.本技术实施例中以侧壁102呈方环状为例进行说明。可选地，侧壁102也可以呈其他环状，如圆环状或者五边形的环状等，本技术实施例不作限定。
31.下面结合附图对激光器中发光芯片与第一导电层的连接方式进行介绍：
32.请继续参考图2，侧壁102的内壁面可以凸出有台阶j，台阶j远离底板101的一侧可以具有至少两个第二导电层c2。侧壁102内部可以嵌有至少两个导电部b，侧壁102靠近底板101的环状表面上可以设置有至少两个第三导电层(图中未示出)，第三导电层可以分布在该环状表面中相对的两个区域。图2所示的激光器中，第三导电层可以通过导电焊料(如金锡焊料)与第一导电层c1焊接，第三导电层的面积可以小于第一导电层c1的面积。每个导电部b的两端可以分别连接一个第二导电层c2和一个第三导电层，如此某元件与第二导电层c2电连接，便会通过导电部b实现与第三导电层的电连接。底板101上设置的发光芯片103可以通过导线连接侧壁102中的台阶j上的第二导电层c2，进而该发光芯片103可以通过侧壁102中的导电部b以及第三导电层连接至底板101上的第一导电层c1，进而实现与外部电源的连接。
33.可选地，侧壁102的内壁面上可以仅凸出一个环形的台阶j，该台阶j环绕侧壁102的整个内壁。该台阶j远离底板101的表面中的多个位置分别设置有多个独立的第二导电层c2。或者，侧壁102的内壁面中多个相互间隔的位置分别凸出多个独立的台阶j，每个台阶j远离底板101的表面均覆盖有第二导电层c2。图3以侧壁102的内壁面上凸出两个独立的台阶j为例。又或者，侧壁102中相对的两个内壁面分别凸出两个台阶，每个台阶远离底板101的表面上设置有一个或多个第二导电层c2。可选地，侧壁102的台阶上的多个第二导电层c2可以分别对应相对的两个内壁面，且该多个第二导电层c2可以两两相对。侧壁102中导电部b的数量以及第三导电层的数量可以均与第二导电层c2的数量相对应。
34.第二导电层c2的数量以及设置位置可以与激光器中发光芯片103的排布方式以及
电路连接方式相关。如需与第二导电层c2连接的两个发光芯片103分别靠近侧壁102的第一内壁面和第二内壁面，则第一内壁面和第二内壁面的台阶上设置有第二导电层c2。若需与第二导电层c2连接的两个发光芯片103位置相近，如均靠近第一内壁面，则第一内壁面的台阶上可以间隔设置有两个第二导电层c2。
35.可选地，激光器10中的多个发光芯片103可以排成一行或多行，每行发光芯片103可以串联，每行发光芯片103发出的激光的颜色可以相同。每行发光芯片103中位于两端的两个发光芯片103可以分别靠近侧壁102上凸出的台阶j，该两个发光芯片103可以分别连接其靠近的台阶j上的第二导电层c2。一个第二导电层c2可以通过第一导电层c1与电源正极连接，另一个第二导电层c2可以通过第一导电层c1与电源负极连接。如此，可以实现每行发光芯片103均与电源正极和负极连接，进而可以接收电源输送的电流。需要说明的是，本技术实施例中以激光器10仅包括一行发光芯片103为例。可选地，激光器10也可以包括多行发光芯片103，侧壁102的台阶上的第二导电层c2的数量可以为发光芯片103的行数的两倍。
36.可选地，激光器中的侧壁102的材质可以包括陶瓷。本技术实施例中的激光器可以为陶瓷封装方式的激光器。相比于目前的多芯片激光二极管(multi_chip laser diode，mcl)型的激光器，本技术实施例中提供的陶瓷封装方式的激光器中通过底板上的第一导电层输入电流，无需在侧壁上设置导电引脚，该种激光器的结构简单，且更有利于激光器的容置空间的气密性，且封装得到的激光器牢固可靠，损坏风险较低。该种激光器的热传导速率较快，有助于发光芯片产生的热量的散发，降低发光芯片的损坏风险。由于散热效果较好，进而体积较小的激光器中可设置的发光芯片的数量较多，可以更有利于用于大功率器件上。由于体积较小故其组装灵活度较高，可以多个激光器串联或并联使用，可以在保证整体体积较小的基础上提高发光质量。
37.可选地，本技术实施例中底板101的材质可以包括金属，底板的厚度范围可以为1毫米～2毫米。示例地，底板101的材质可以包括铜，如无氧铜。需要说明的是，发光芯片103产生的热量需通过底板101散发，而铜的导热系数高达400瓦每米度(w/mk)，该材料的散热效率较高，故可以保证发光芯片104产生的热量较快地散发。可选地，底板101的材料也可以包括铝、氮化铝和碳化硅中的一种或多种。可选地，本技术实施例中底板101的材质也可以包括陶瓷。由于陶瓷材料具有良好的绝缘性和更高的热导率，且更耐高温和腐蚀，因此采用陶瓷材料作为激光器中的底板可以有利于发光芯片产生的热量的较快散发，保证激光器的可靠性。
38.请继续参考图2和图3，激光器10还可以包括多个反射棱镜104、多个热沉105、透光密封层106和准直镜组107，图3未对透光密封层106和准直镜组107进行示意。该多个反射棱镜104和该多个热沉105可以均与该多个发光芯片103一一对应。每个发光芯片103位于对应的热沉105上，热沉105用于辅助对应的发光芯片103散热。热沉105的材料可以包括陶瓷。每个反射棱镜104位于对应的发光芯片103的出光侧。发光芯片103可以向对应的反射棱镜104发出激光，反射棱镜104可以将该激光朝远离底板101的方向(如z方向)反射。
39.透光密封层106可以用于密封底板101与侧壁102围出的容置空间。可选地，透光密封层106的边缘可以直接与侧壁102远离底板的边缘固定，以对该容置空间进行密封。可选地，透光密封层106的材质可以包括玻璃或者树脂材料。准直镜组107可以包括与多个发光芯片103一一对应的多个准直透镜，准直透镜用于对射入的激光进行准直。如该多个准直透
镜可以一体成型。准直镜组107远离底板101的一侧可以具有多个凸弧面，每个凸弧面所在的部分可以作为一个准直透镜。需要说明的是，对光线进行准直也即是调整光线的发散角度，使光线调整至尽可能接近平行光。发光芯片103发出的激光可以被对应的反射棱镜104反射向透光密封层106，进而透光密封层106可以将该激光透射向准直镜组107中该发光芯片103对应的准直透镜，以被该准直透镜准直后射出，进而实现激光器10的发光。
40.本技术实施例中，发光芯片103在底板101上的设置方式可以有多种，不同的设置方式中激光器的具体结构也会存在一定的差异，下面对其中的两种可选设置方式进行说明。
41.在一种可选设置方式中，图4是本技术实施例提供的再一种激光器的结构示意图，图5是本技术实施例提供的又一种激光器的结构示意图，图6是本技术另一实施例提供的一种激光器的结构示意图。图4可以为图6所示的激光器的截面b-b’的示意图，图5可以为图6所示的激光器的截面a-a’的示意图，且图6未对透光密封层106和准直镜组107进行示意。如图4、图5和图6所示，底板101中用于设置发光芯片103的一侧具有至少一个凸台t，每个凸台t对应一个侧壁102，每个侧壁102包围对应的凸台t。图4以底板101具有两个凸台t，激光器10包括两个环状的侧壁102为例进行示意。可选地，底板101也可以仅具有一个凸台t。对于每个凸台t，凸台t上设置有多个发光芯片103，如该多个发光芯片103通过对应的热沉105设置在凸台t上。可选地，本技术实施例中以各个凸台t的尺寸相同，各个凸台t上设置的发光芯片103的数量均相等，且均为排成一行的7个发光芯片102为例。可选地，不同凸台t的尺寸也可以不同，不同凸台t上设置的发光芯片103的数量也可以不同，发光芯片103的排布方式也可以不同。
42.底板101上凸台t两侧均设置有第一导电层c1，也即每个凸台t1至少位于两个第一导电层c1之间，如此可以保证凸台t上的发光芯片103可以与该第一导电层c1连接，该两侧可以为凸台t在其上的发光芯片103的行方向(如x方向)上的两侧。第一导电层c1设置在底板c1中凸台t之外的区域，也即是底板c1中的非凸起区域。本技术实施例中以每个凸台t上设置有一行发光芯片103为例，如此底板101上每个凸台t外围且在x方向上的任一侧仅设置有一个第一导电层c1，凸台t仅位于两个第一导电层c1之间。若凸台t上设置多行发光芯片101，则每个凸台t外围的第一导电层c1的数量也可以增多。该种设置方式中发光芯片103与第一导电层c1的连接方式请参考对于图2的相关介绍，本技术实施例不再赘述。
43.可选地，每个凸台t对应的侧壁102可以通过内壁面与该凸台t的侧面固定，以实现侧壁102固定在底板101上。如可以通过焊料焊接侧壁102的内壁面与凸台t的侧面。示例地，本技术实施例中的凸台t可以为矩形凸台，该凸台t中用于设置发光芯片103的面可以为凸台t的顶面，凸台t中与该顶面连接的其他面即为凸台t的侧面。在将侧壁102固定在底板101上时，可以使侧壁102底面上的第三导电层与底板101上的第一导电层c1对准，之后将侧壁102套于对应的凸台t外围。进而，可以将侧壁102的内壁面与凸台t的侧面进行焊接，以保证侧壁102与对应的凸台t围成的容置空间底部的气密性。且将侧壁102底面的第三导电层与底板101上的第一导电层c1通过导电焊料进行焊接，以保证第三导电层与第一导电层c1的导通。
44.可选地，该种设置方式中，凸台t的高度范围可以为300微米～500微米。可选地，侧壁102的厚度范围可以为2毫米～3毫米。由于侧壁102的材质包括陶瓷，该材质的硬度角度，
故该侧壁102的厚度需要较厚，以保证激光器10的耐用性。底板101的厚度范围可以为1毫米～2毫米。需要说明的是，此种设置方式中，底板101的厚度指的是底板101中凸台t所在部分的厚度，也即是底板101中厚度最大的部分的厚度。可选地，底板101中的凸台t可以通过刻蚀或机械加工的方式形成。
45.在另一种可选设置方式中，图7是本技术另一实施例提供的另一种激光器的结构示意图，图8是本技术另一实施例提供的再一种激光器的结构示意图。图7也可以为图6所示的激光器的截面b-b’的示意图，图8也可以为图6所示的激光器的截面a-a’的示意图。如图7和图8所示，底板101中用于设置发光芯片103的一侧具有至少一个凹槽a，每个凹槽a对应一个侧壁102，每个a侧壁102位于对应的凹槽中。图6以底板101具有两个凹槽a，激光器10包括两个环状的侧壁102为例进行示意。对于每个凹槽a，凹槽a中设置有多个发光芯片103，如该多个发光芯片103通过对应的热沉105设置在凹槽a的底面上。可选地，本技术实施例中以各个凹槽a的尺寸相同，各个凹槽a中设置的发光芯片103的数量均相等，且均为排成一行的7个发光芯片102为例。可选地，不同凹槽a的尺寸也可以不同，不同凹槽a中设置的发光芯片103的数量也可以不同，发光芯片103的排布方式也可以不同。
46.凹槽a的底面中相对的两端均设置有第一导电层c1，凹槽a中的发光芯片103与凹槽a中的第一导电层c1连接。本技术实施例中以每个凹槽a中设置有一行发光芯片103为例，如此每个凹槽a中且在发光芯片103的行方向(如x方向)上的任一端仅设置有一个第一导电层c1，凹槽a中仅设置有两个第一导电层c1。若凹槽a中设置多行发光芯片101，则每个凹槽a中的第一导电层c1的数量也可以增多。该种设置方式中发光芯片103与第一导电层c1的连接方式请参考对于图2的相关介绍，本技术实施例不再赘述。
47.可选地，每个凹槽a对应的侧壁102可以通过外壁面与该凹槽a的槽壁固定，以实现侧壁102固定在底板101上。如可以通过焊料焊接侧壁102的外壁面与凹槽a的槽壁。本技术实施例中的凹槽a可以为矩形凹槽，该凹槽a中用于设置发光芯片103的面为凹槽a的底面，凹槽a中与该底面连接的其他面即为凹槽a的侧面，也即槽壁。在将侧壁102固定在底板101上时，可以使侧壁102底面上的第三导电层与凹槽a中的第一导电层c1对准，之后将侧壁102置于凹槽a中。进而，可以将侧壁102的外壁面与凹槽a的槽壁进行焊接，以保证侧壁102与对应的凹槽a围成的容置空间的气密性。且将侧壁102底面的第三导电层与凹槽a中的第一导电层c1通过导电焊料进行焊接，以保证第三导电层与第一导电层c1的导通。
48.可选地，该种设置方式中，凹槽a的深度范围为300微米～500微米。底板101的厚度范围可以为1毫米～2毫米。需要说明的是，此种设置方式中，底板101的厚度指的是底板101中凹槽a之外的部分的厚度，也即是底板101中厚度最大的部分的厚度。可选地，底板101中的凹槽a可以通过刻蚀或机械加工的方式形成。该种设置方式中，第一导电层c1连接的导电块可以位于凹槽a之外，如位于与透光密封层106的设置面平齐底板101的表面上。
49.可选地，侧壁102的厚度范围为1毫米～2毫米。由于该种设置方式中侧壁102位于凹槽a中，且与凹槽a的槽壁固定，因此该侧壁102可以被凹槽a的槽壁支撑。且由于槽壁的保护，侧壁102不会受到外界物体的碰撞，故侧壁102所需的强度较低，侧壁102的厚度可以较薄。如此凹槽a中可以有更多的空间设置发光芯片102，可以在凹槽a中设置更多的发光芯片102，进而与提高激光器的发光效率。还可以增大发光芯片102的散热面积，提高发光芯片102产生的热量的散发效率。并且该种设置方式中，发光芯片102设置在底板101的凹槽a中，
故底板101中发光芯片102所在部分的厚度较小。发光芯片103发出激光时产生的热量可以顺着该凹槽a的底部向外界的散发，该散发路径较短，热量的散发效率高，可以降低热量聚集对发光芯片造成损伤的风险，进一步提高了激光器的可靠性。
50.该种设置方式中，发光芯片102被包围至强度较高的底板101中，故激光器10被碰撞损坏的风险较低，激光器10的耐用性较高。并且，该种激光器10的整体厚度为底板101、透光密封层106以及准直镜组107的厚度之和，节省了额外的侧壁所需的后续，故激光器10较薄，有利于激光器10的小型化和薄型化。
51.可选地，图4至图8所示的激光器10中，分别被两个侧壁102包围的发光芯片103在通过对应的第一导电层c1连接至对应的导电块后，可以通过将对应的导电块进行串联或并联，以实现该两个侧壁102包围的各个发光芯片103的串联或并联。如此，可以丰富激光器10的使用方式，提高激光器10的使用灵活性。
52.综上所述，本技术实施例提供的激光器中，发光芯片可以设置在底板上，发光芯片产生的热量可以仅通过底板向外界散发。如此，相对于相关技术将发光芯片设置在封装结构的底部的方案，本技术中发光芯片产生的热量向外界的散发路径较短，进而该热量的散发速率较快，可以降低热量聚集对发光芯片造成损伤的风险，提高了激光器的可靠性。
53.需要指出的是，在本技术实施例中，术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“至少一个”指的是一个或多个。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。本技术中术语“a和b的至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。本技术中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。“大致”、“约”、“基本”以及“接近”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。
54.在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。通篇相似的参考标记指示相似的元件。
55.以上所述仅为本技术的可选实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。