一种激光投射模组和电子设备的制作方法

1.本技术涉及激光技术领域，具体而言，涉及一种激光投射模组和电子设备。


背景技术：

2.随着生物识别技术越来越热门，包含深度信息的三维传感技术应用越来越多，例如智能手机面部识别、安防监控判断监控对象、智能汽车识别周边环境、工业检测和智能机器人等，仅仅依靠对二维图像已无法做出正确的判断，需要加上物体的深度信息，生成三维图像来进行精确识别。而3d测量技术又分为散斑结构光、光飞行时间等方案，这些方案各有各的优缺点，其中散斑结构光和光飞行时间是应用比较多的方案，这两者都需要激光投射模组，而激光投射模组的核心器件是垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，vcsel)，其是一种可以产生特定图案排列的光源，由于发光点多、电流和功率较大，因此产生的热量也较大，如何对其进行良好散热，延长vcsel的使用寿命，成了模组设计的重中之重。
3.目前，激光投射模组大多采用的方案是：陶瓷基板加柔性电路板的方式，即vcsel通过邦定工艺固定在陶瓷基板上，陶瓷基板再通过焊盘smt到柔性线路板上，柔性线路板通过连接器连接到客户的主板上。虽然陶瓷基板的导热系数较高，但陶瓷基板存在易碎、良率较低和成本高问题，同时，该种方式对于部分高功率vcsel的散热仍然难以满足要求。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种激光投射模组和电子设备，一方面解决现有采用陶瓷基板加柔性电路板的方式存在易碎、良率较低和成本高的问题，另一方面还能够进一步的提高模组的散热效果。
5.为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
6.本技术实施例的一方面，提供一种激光投射模组，包括柔性电路板、激光发射器和连接器，柔性电路板包括依次邻接的头部区域、弯折区域和尾部区域，在柔性电路板头部区域的背面贴设有用于连接外壳的铜片，且在柔性电路板头部区域的正面开设有露出部分铜片的镂空窗口，激光发射器贴设于镂空窗口内的铜片表面，激光发射器通过绑定线与柔性电路板上位于镂空窗口周边的焊盘电连接，连接器位于柔性电路板的尾部区域，焊盘经柔性电路板弯折区域与连接器电连接。
7.可选的，激光发射器与镂空窗口的内周壁具有间距。
8.可选的，焊盘包括位于柔性电路板正面的正极焊盘和负极焊盘，激光发射器的正极通过绑定线连接于正极焊盘，激光发射器的负极通过绑定线连接于负极焊盘。
9.可选的，柔性电路板包括绝缘薄膜和分别贴合于绝缘薄膜相对两侧的正面金属箔和背面金属箔，正极焊盘经正面金属箔与连接器连接，在柔性电路板上还设置有互连孔，负极焊盘经互连孔连接于背面金属箔，背面金属箔与连接器连接。
10.可选的，背面金属箔与铜片连接且接地。
11.可选的，正面金属箔和背面金属箔的厚度为18μm。
12.可选的，激光投射模组还包括银浆层，激光发射器经银浆层贴设于铜片。
13.可选的，至少在镂空窗口内的铜片表面镀设有金属叠层，激光发射器经金属叠层贴设于铜片表面，金属叠层包括层叠的镍层、钯层和金层。
14.可选的，激光投射模组还包括温度传感器，温度传感器位于镂空窗口周边的柔性电路板上，且温度传感器经柔性电路板弯折区域与连接器电连接。
15.可选的，激光投射模组还包括导电胶，导电胶位于柔性电路板头部区域的背面，铜片经导电胶贴设于柔性电路板。
16.可选的，激光投射模组还包括镜头组件，镜头组件贴设于柔性电路板头部区域的正面，且镜头组件与激光发射器的出射面正对应。
17.可选的，在柔性电路板尾部区域背离连接器的一侧贴设有补强片。
18.本技术实施例的另一方面，提供一种电子设备，包括外壳、位于外壳内的主板以及上述任一种的激光投射模组，激光投射模组的铜片与外壳连接，激光投射模组的连接器与主板电连接。
19.本技术的有益效果包括：
20.本技术提供了一种激光投射模组和电子设备，一方面：考虑到柔性电路板的导热系数较小，一般仅有0.5-2w/(m
·
k)，所以本技术通过在柔性电路板的头部区域的正面开设镂空区域，从而露出背面的部分铜片，使得激光发射器能够不被柔性电路板阻挡而贴设于铜片表面，可以避免在激光发射器和铜片之间引入空气、固定用的胶水等导热性较差的介质，达到充分散热的效果；另一方面：本技术中的激光发射器的导电通过绑定线、柔性电路板等实现，而承载激光发射器的铜片用作导热之用，而不作导电之用，如此，实现了铜片的热电分离，进一步的提高铜片的导热能力(同时用作热电之用的铜片的导热系数远远低于170w/(m
·
k)，而热电分离下的铜片的导热系数则高达180w/(m
·
k)，陶瓷基板的导热系数为170w/(m
·
k))；再一方面：本技术采用铜片贴设于柔性电路板头部区域的背面，既可以对头部区域进行补强，也可以利用铜片自身的特性，改善在封装、运输、组装等过程中的易碎性，提高良率，降低成本。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
22.图1为本技术实施例提供的一种激光投射模组的爆炸示意图；
23.图2为本技术实施例提供的一种激光投射模组的结构示意图；
24.图3为本技术实施例提供的一种柔性电路板的俯视图；
25.图4为本技术实施例提供的一种柔性电路板的侧视图；
26.图5为本技术实施例提供的一种柔性电路板的仰视图。
27.图标：110-柔性电路板；111-镂空窗口；112-焊盘；113-环形点胶区域；114-脖子胶对齐线；120-连接器；130-钢片；140-镜头组件；141-对准标记；150-激光发射器；151-参考
设置区域；160-温度传感器；170-铜片；180-标记；a-头部区域；b-弯折区域；c-尾部区域。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本技术的保护范围内。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.本技术实施例的一方面，提供一种激光投射模组，如图1和图2所示，包括柔性电路板110、激光发射器150和连接器120，激光反射器可以通过柔性电路板110与连接器120电连接，在连接器120连接到主板时，使得激光发射器150与主板连接。
34.柔性电路板110包括依次邻接的头部区域a、弯折区域b和尾部区域c，即头部区域a与弯折区域b邻接，弯折区域b与尾部区域c邻接，需要理解的是，根据激光投射模组的组装环境要求，柔性电路板110的形状可以适应性的变化，例如图3所示，头部区域a和尾部区域c分别位于弯折区域b的相对两侧，且头部区域a和尾部区域c分别与弯折区域b邻接，由此形成的柔性电路板110呈条形；又例如头部区域a和尾部区域c分别位于弯折区域b的相邻的两侧，且头部区域a和尾部区域c分别与弯折区域b邻接，由此形成的柔性电路板110呈l形。
35.结合图1、图3和图5所示，在柔性电路板110头部区域a的背面贴设有铜片170，在柔性电路板110头部区域a的正面开设有镂空窗口111，并且使得背面贴设的铜片170表面的一部分能够在镂空窗口111内露出，然后将激光发射器150贴设于镂空窗口111内露出的铜片170表面，由此使得激光发射器150能够不被柔性电路板110阻挡而与铜片170接触，借助铜片170良好的导热系数，在铜片170与外壳(激光投射模组所安装的电子设备的外壳，一般为金属外壳)连接的情况下，使得在激光发射器150产生热量后，能够直接由铜片170导至外壳
进行散热。
36.为保证激光发射器150的正常工作，可以使得贴设于镂空窗口111内的激光发射器150通过绑定线与柔性电路板110正面的焊盘112电连接，为了缩短打线距离，提高模组性能，可以使得焊盘112靠近镂空窗口111设置，例如图3所示的焊盘112位于镂空窗口111的周边。
37.如图3所示，连接器120位于柔性电路板110的尾部区域c，并且焊盘112经柔性电路板110弯折区域b与连接器120电连接，以此，在将整个激光投射模组通过连接器120连接于主板时，能够实现主板对激光发射器150的供电、信号交互控制等。
38.综上，一方面：考虑到柔性电路板110的导热系数较小，一般仅有0.5-2w/(m
·
k)，所以本技术通过在柔性电路板110的头部区域a的正面开设镂空区域，从而露出背面的部分铜片170，使得激光发射器150能够不被柔性电路板110阻挡而贴设于铜片170表面，可以避免在激光发射器150和铜片170之间引入空气、固定用的胶水等导热性较差的介质，达到充分散热的效果；另一方面：本技术中的激光发射器150的导电通过绑定线、柔性电路板110等实现，而承载激光发射器150的铜片170用作导热之用，而不作导电之用，如此，实现了铜片170的热电分离，进一步的提高铜片170的导热能力(同时用作热电之用的铜片170的导热系数远远低于170w/(m
·
k)，而热电分离下的铜片170的导热系数则高达180w/(m
·
k)，陶瓷基板的导热系数为170w/(m
·
k))；再一方面：本技术采用铜片170贴设于柔性电路板110头部区域a的背面，既可以对头部区域a进行补强，也可以利用铜片170自身的特性，改善在封装、运输、组装等过程中的易碎性，提高良率，降低成本。
39.在一些实施方式中，本技术中的激光发射器150可以是点阵激光发射器150，例如vcsel器件，由此，本技术所提供的激光投射模组也可以是点阵投射模组。
40.在一些实施方式中，在将激光发射器150贴设于露出于镂空窗口111内的铜片170表面时，可以采用芯片键合(die bonding)工艺。如此，可以避免在激光发射器150和铜片170之间引入空气、固定用的胶水等导热性较差的介质，能在第一时间把激光发射器150的热量导出去，达到充分散热的效果。
41.可选的，激光投射模组还包括银浆层，在采用芯片键合(die bonding)工艺对激光发射器150进行固定时，可以使得激光发射器150通过银浆层固定于镂空窗口111内露出的铜片170表面，也即在铜片170和激光发射器150之间不使用导电胶，如此，能够提高铜片170和激光发射器150之间的热传导效果。
42.可选的，在采用芯片键合(die bonding)工艺对激光发射器150进行固定时，可以至少在镂空窗口111内的铜片170表面镀设有金属叠层，金属叠层包括层叠的镍层、钯层和金层，如此，可以使得激光发射器150经金属叠层贴设于铜片170表面，便于die bonding工艺的进行，提高导电性能。应当理解的是，在包括有银浆层的实施例中，可以先在铜片170表面镀设金属叠层，而后再使得激光发射器150采用die bonding工艺通过银浆层固定于铜片170表面。
43.在一些实施方式中，在实现激光发射器150与柔性电路板110上的焊盘112的电连接时，可以采用引线键合(wire bonding)工艺，如此，结合die bonding工艺，能够实现在封装激光投射模组时，仅采用一次smt、一次die bonding、一次wire bonding即可完成，相比采用陶瓷基板的方式，减少了陶瓷基板通过smt到柔性电路板110上的工艺流程，有效简化
了封装步骤，提高了生产效率。
44.可选的，在镂空窗口111内的铜片170表面贴设激光发射器150后，可以使得激光发射器150的四周均与镂空窗口111的内周壁具有一定的间距，如图3所示，在镂空窗口111内露出的铜片170表面具有激光发射器150的参考设置区域151，参考设置区域151的四周均与镂空窗口111的内周壁之间具有一定的间距，如此，在贴设激光发射器150后，激光发射器150能够不与柔性电路板110接触，从而避免了两者的干涉，提高了模组的可靠性和稳定性。例如图3所示，镂空窗口111为长方形窗口，窗口的尺寸为1.79*2.2mm，激光发射器150为长方体结构，其贴设于参考设置区域151后的俯视尺寸为1.42*1.48mm。
45.可选的，如图3所示，焊盘112包括位于柔性电路板110正面的正极焊盘112和负极焊盘112，正极焊盘112和负极焊盘112位于镂空窗口111周边的柔性电路板110，其中，激光发射器150的正极通过绑定线连接于正极焊盘112，激光发射器150的负极通过绑定线连接于负极焊盘112，以此实现激光发射器150与柔性电路板110的电连接。
46.可选的，如图3所示，柔性电路板110包括绝缘薄膜和分别贴合于绝缘薄膜相对两侧的正面金属箔和背面金属箔，其中，绝缘薄膜具有头部区域a、弯折区域b和尾部区域c，正面金属箔和背面金属箔则可以作为柔性电路板110上的电路，绝缘薄膜能够起到对正面金属箔和背面金属箔的绝缘隔离，例如：正面金属箔分别与正极焊盘112和连接器120连接，实现正极焊盘112与连接器120中对应引脚的电连接；同理，背面金属箔则分别与负极焊盘112和连接器120连接，实现负极焊盘112与连接器120中对应引脚的电连接，而在实现柔性电路板110正面的负极焊盘112与背面的背面金属箔的电连接时，可以在柔性电路板110的正面开设延伸至背面的互连孔，使得负极焊盘112能够经互连孔与背面金属箔连接。
47.在一些实施方式中，绝缘薄膜可以是聚酯薄膜或聚酰亚胺薄膜等；在一些实施方式中，正面金属箔和背面金属箔可以是铜箔、铝箔等。
48.可选的，铜片170可以与外壳连接且接地，此时，可以使得柔性电路板110头部区域a背面贴合铜片170的部位采用负极露铜设计，使背面金属箔与铜片170连接，从而辅助加大散热效果。在实现背面金属箔与铜片170的连接时，可以使得背面金属箔直接通过导电胶连接到铜片170。
49.可选的，正面金属箔和背面金属箔的厚度为18μm，如此，能够相比于现有的金属箔厚度为12μm进一步的加厚，从而加大柔性电路板110的过电流能力，减少柔性电路板110的温升。
50.可选的，如图1和图3所示，激光投射模组还包括温度传感器160，温度传感器160位于镂空窗口111周边的柔性电路板110上，且温度传感器160经柔性电路板110弯折区域b的电路与连接器120的对应引脚电连接，如此，便可以通过温度传感器160对柔性电路板110头部区域a的温度进行实时监测，并由主板获取这一信息。温度传感器160可以是ntc热敏电阻。
51.可选的，如图3所示，激光投射模组还包括导电胶，导电胶位于柔性电路板110头部区域a的背面，如此，铜片170便可以经导电胶贴设于柔性电路板110的背面，应当理解的是，由于柔性电路板110头部区域a具有镂空窗口111，因此，在镂空窗口111的位置不覆有导电胶，使得未在镂空窗口111内露出且被柔性电路板110遮挡的铜片170则可以通过导电胶与柔性电路板110连接。
52.可选的，如图1和图2所示，激光投射模组还包括镜头组件140，镜头组件140包括由光学mask、支撑片(holder)、镜头等组装而成，其整体贴设于柔性电路板110头部区域a的正面，并且镜头组件140的入射面与激光发射器150的出射面正对应，以保证激光发射器150出射的激光束能够顺利经镜头组件140出射。
53.在一些实施方式中，如图3所示，为了实现镜头组件140的固定，还可以在柔性电路板110头部区域a的周缘设置环形点胶区域113，以便镜头组件140通过环形点胶区域113的胶水固定于柔性电路板110的正面。
54.在一些实施方式中，如图3所示，在环形点胶区域113的内圈还设置有对准标记141，如此，在实现将激光发射器150贴设于镂空窗口111内的铜片170表面时，便可以通过对准标记141的定位，提高激光发射器150对位贴设的精度。
55.在一些实施方式中，如图3所示，还可以在弯折区域b的柔性电路板110设置标记180，标记180可以是二维码、条形码等，如此，能够通过标记180识别到该激光投射模组的类别、生产日期、合格信息等，具有良好的溯源性。
56.在一些实施方式中，如图3所示，在头部区域a与弯折区域b之间还设置有脖子胶对齐线114。
57.可选的，如图1至图5所示，在柔性电路板110尾部区域c背离连接器120的一侧贴设有补强片，补强片可以是钢片130，如此，能够便于激光投射模组与主板的组装。
58.本技术实施例的另一方面，提供一种电子设备，包括外壳、位于外壳内的主板以及上述任一种的激光投射模组，将激光投射模组的铜片170与外壳连接并接地，激光投射模组的连接器120与主板电连接，由此，使得该电子设备中的激光投射模组能够具有良好的散热性能。
59.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。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。