激光器及其制备方法与流程

1.本技术涉及光电技术领域，特别是涉及激光器及其制备方法。


背景技术：

2.激光器具有体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长等优点，广泛应用在3d扫描、扫地机器人、门锁雷达等领域。
3.目前激光器在制备过程中需先在陶瓷基板表面贴装芯片，然后采用金属线将芯片正负极引出，再在芯片表面设置准直透镜和波浪透镜。整个产品的结构比较复杂，零件较多，导致组装复杂，物料成本和人工成本均较高，限制了线激光器的大规模应用。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述零件较多，组装复杂，物料成本和人工成本均较高的问题，提供一种激光器及其制备方法。
5.第一方面，一种激光器，包括依序设置的基板单元、准直透镜和扩束透镜，所述基板单元与所述准直透镜一体成型连接；以及，
6.安装单元，所述安装单元上设有芯片，所述芯片和部分所述安装单元均位于所述基板单元的内部。
7.在其中一个实施例中，所述基板单元和所述准直透镜均为树脂材质。
8.在其中一个实施例中，所述安装单元包括焊盘、第一引脚和第二引脚，所述焊盘和部分所述第一引脚均位于所述基板单元的内部，所述芯片设置在所述焊盘上，并与所述第一引脚电连接，所述第二引脚与所述焊盘连接。
9.在其中一个实施例中，所述安装单元和所述芯片均与所述准直透镜的轴线垂直。
10.在其中一个实施例中，所述基板单元选用方形板状结构，且所述基板单元的中心与所述准直透镜的轴线重合。
11.在其中一个实施例中，所述芯片的中心与所述准直透镜的轴线重合。
12.上述激光器，通过使基板单元和准直透镜一体成型，相较于现有将基板单元与准直透镜进行粘贴的方式，节约了基板单元和透镜的组装成本，并使基板和准直透镜的结合力得到极大提升。
13.第二方面，一种如上述任一实施例所述的激光器的制备方法，用于实现一字线激光器或多线束激光器的制备，包括如下步骤：
14.提供引线框架，所述引线框架上设置有所述安装单元；
15.提供芯片，将所述芯片设置在所述安装单元上；
16.提供模具，将所述安装单元的一端插入到所述模具的内部，并使所述芯片位于所述模具的内部；
17.向所述模具内注入注塑材料，使所述注塑材料固化形成一体的基板单元和准直透镜；
18.提供扩束透镜，将固化成一体的基板单元和准直透镜从模具内取出，将所述扩束透镜设置在所述准直透镜上；
19.将所述安装单元从所述引线框架上取下。
20.在其中一个实施例中，所述安装单元、所述芯片、所述模具和所述扩束透镜均设有多个。
21.在其中一个实施例中，所述引线框架选用框状结构，多个所述安装单元均设置在所述引线框架的内侧面上。
22.在其中一个实施例中，所述安装单元包括焊盘、第一引脚和第二引脚，所述第一引脚和所述第二引脚均与所述引线框架连接，所述焊盘设置在所述第二引脚上，所述芯片设置在所述焊盘上，并与所述第一引脚电连接。
23.在其中一个实施例中，所述模具的内部具有相连通的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔的外型分别与基板单元和准直透镜的外型一致，所述模具上设有与所述第一空腔连通的第一通口，所述第一通口用于供所述安装单元插设在所述模具上，所述模具上还设有与所述第二空腔连通的第二通口，所述第二通口用于供所述注塑材料注入到所述模具的内部。
24.上述激光器的制备方法，相较于现有在陶瓷基板上粘贴芯片和准直透镜的制备方式，通过将芯片直接设置在安装单元上，并利用模具和注塑材料在安装单元上模制出一体的基板单元和准直透镜，可减少零件数量，简化组装方法，节约了陶瓷基板的物料成本以及基板单元和准直透镜的组装成本，并使基板单元和准直透镜的结合力得到极大提升；此外由于准直透镜是直接在注塑在芯片上方，因此便于把握准直透镜和芯片的对准精度，使得本技术的制备方法在简化产品物料和工艺的同时还可有效提高组装精度。
附图说明
25.图1为本技术一些实施例的激光器的结构示意图。
26.图2为本技术一些实施例的激光器的外部结构示意图。
27.图3a至图3c为本技术一些实施例提供的激光器的制备流程图。
28.附图标记：
29.1、安装单元；11、焊盘；12、第一引脚；13、第二引脚；14、金属线；
30.2、基板单元；3、准直透镜；4、扩束透镜；5、芯片；6、引线框架。
具体实施方式
31.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
32.在本技术的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等，这些术语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，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。
33.此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，若有出现术语“多个”，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
34.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.需要说明的是，若元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。若一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。如若存在，本技术所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
37.参阅图1-图2，本技术一实施例提供了一种激光器，包括安装单元1、基板单元2、准直透镜3和扩束透镜4。其中，安装单元1用于为芯片5提供安装位，使芯片5在安装到安装单元1上后，可通过安装单元1为其供电，使芯片5在通电后可发出光线。基板单元2用于将安装单元1和准直透镜3结合在一起，以便芯片5发出的光线可经准直透镜3传播。扩束透镜4用于对准直透镜3传播出的光束直径和发散角进行改变。上述激光器为一字线激光器或多线束激光器。多线束激光器包括双线激光器、三线激光器、四线激光器、五线激光器等。当激光器为多线束激光器时，其准直透镜3具有多个光轴。
38.具体设置时，基板单元2、准直透镜3和扩束透镜4依序设置，且基板单元2和准直透镜3为一体成型。安装单元1上设有芯片5，芯片5和部分安装单元1均位于基板单元2的内部。其中，安装单元1的厚度为0.1-0.8mm，基板单元2的厚度为0.3-2mm。
39.更具体地，部分安装单元1位于基板单元2的内部，芯片5设置在安装单元1的顶面上，并位于基板单元2的内部。其中安装单元1采用铜基合金或铝基合金，且安装单元1的外表面上设有镀金层，镀银层或镀镍层，方便芯片5的贴装和打线。
40.准直透镜3设置在基板单元2的顶面上，扩束透镜4设置在准直透镜3的顶面上。基板单元2和准直透镜3均采用coc，pc，pmma，硅胶，环氧树脂，ps，peek，pet，pe，pvdc，pvc，psu等透光且适合模压的材料，以便对基板单元2和准直透镜3进行一体注塑。可以理解地，在本技术中，扩束透镜4为波浪透镜，扩束透镜4可采用与准直透镜3一致的材料，也可采用与准
直透镜3不同的材料。
41.此外，基板单元2可选用圆形的板状结构、方形的板状结构或其它多边形的板状结构，且基板单元2的中心与准直透镜3的轴线重合，以使一体成型的基板单元2和准直透镜3为规整的形状，为对应压铸模具的设计、生产提供了便利。在本技术的实施例中，基板单元2为方形板状结构，便于为安装单元1提供较大的容纳空间。
42.本技术的激光器在制备时，可先将芯片5粘贴在安装单元1上，之后将安装单元1插入至一注塑模具内，使芯片5位于模具内部，然后在模具内注入注塑材料，使注塑材料固化形成一体的基板单元2和准直透镜3，固化后将成型的基板单元2和准直透镜3从模具内取出，然后将扩束透镜4粘贴在准直透镜3上，完成激光器的制备。后续在使用时，可通过安装单元1对芯片5进行供电，使芯片5在通电后发出光线，光线经准直透镜3给传播扩束透镜4，并经扩束透镜4改变直径和发散角后传播。
43.相较于现有将准直透镜3粘贴在基板单元2上的激光器结构，本技术的激光器通过使基板单元2和准直透镜3一体成型，可减少零件数量，简化组装方法，节约了陶瓷基板的物料成本以及基板单元2和准直透镜3的组装成本，并使基板单元2和准直透镜3的结合力得到极大提升。
44.在其中一个实施例中，基板单元2和准直透镜3均为树脂材质。相较于陶瓷基板，树脂材质的基板单元2的成本更低，进而有效节约激光器的物料成本。
45.参阅图1，在其中一个实施例中，安装单元1包括焊盘11、第一引脚12和第二引脚13，焊盘11和部分第一引脚12均位于基板单元2的内部，芯片5设置在焊盘11上，并与第一引脚12电连接，第二引脚13与焊盘11连接。
46.具体地，焊盘11、第一引脚12和第二引脚13均选用方形板状结构，第一引脚12和第二引脚13间隔设置，且第二引脚13与焊盘11连接，第一引脚12与焊盘11间具有间隙。焊盘11、部分第一引脚12和部分第二引脚13均位于基板单元2的内部，使基板单元2可进一步对焊盘11、第一引脚12和第二引脚13进行结合，增强焊盘11、第一引脚12和第二引脚13间的结构稳固性。芯片5设置在焊盘11上，并与第一引脚12通过金属线14电连接，使芯片5的正负极可分别与安装单元1的第一引脚12和第二引脚13连接，以使通电电流可经第一引脚12输入芯片5，并经第二引脚13输出，完成对芯片5的供电。
47.在其中一个实施例中，安装单元1和芯片5均与准直透镜3的轴线垂直。通过使芯片5与准直透镜3的轴线垂直，保证准直透镜3对芯片5发出的光线的传播效果，通过使安装单元1与准直透镜3的轴线垂直，便于使安装后的芯片5与准直透镜3的轴线垂直。
48.具体地，焊盘11具有与准直透镜3的轴线垂直的安装面，芯片5设置在安装面上。更具体地，焊盘11还具有与安装面垂直的连接面，第一引脚12和第二引脚13均位于连接面处，且第一引脚12与连接面间具有间隙，第二引脚13与连接面垂直连接。通过将第一引脚12和第二引脚13均设置在焊盘11的连接面侧，可有效缩短第一引脚12和第二引脚13间的距离，进而使安装单元1具有较小的占地空间。
49.此外，第一引脚12和第二引脚13间相互平行，以使安装单元1具有更为规整的形状，为对应引线框架6的设计、生产提供了便利，增加了同引线框架6内可成型的激光器的数量。即，在具体对激光器进行生产时，可在引线框架6内设置多个安装单元1，以同时对多个激光器进行生产。具有相互平行的第一引脚12和第二引脚13的安装单元1，可在引线框架6
内占用较少的空间，进而使引线框架6内能设置较多的安装单元1，进而使生产的激光器数量增多。
50.在其中一个实施例中，芯片5的中心与准直透镜3的轴线重合，以保证准直透镜3对芯片5发出的光线的传播效果。
51.参阅图3a至图3c，第二方面，一种如上述任一实施例的激光器的制备方法，用于实现一字线激光器或多线束激光器的制备，包括如下步骤：
52.提供引线框架6，引线框架6上设置有安装单元1。
53.具体地，引线框架6与安装单元1的厚度均为0.1-0.8mm，二者一体成型，以便生产。引线框架6和安装单元1均采用铜基合金或铝基合金，且安装单元1的外表面上设有镀金层，镀银层或镀镍层，方便芯片5的贴装和打线。
54.提供芯片5，将芯片5设置在安装单元1上。
55.具体地，在清洗对引线框架6和安装单元1的表面进行清洗后，在安装单元1的表面点设银胶，之后采用贴片机在安装单元1的银胶分布区域上贴上芯片5，其中芯片5可以是单点或者多点激光器芯片5。贴附完成后采用金线、铝线、或铜线将芯片5和安装单元1的第一引脚12相连。
56.提供模具，将安装单元1的一端插入到模具的内部，并使芯片5位于模具的内部。
57.具体地，提供一个具有独立的腔体和面型的模具，并将安装单元1放入模具中。其中，模具的内部具有相连通的第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔的外型分别与基板单元2和准直透镜3的外型一致，模具上设有与第一空腔连通的第一通口，第一通口用于供安装单元1插设在模具上，模具上还设有与第二空腔连通的第二通口，第二通口用于供注塑材料注入到模具的内部。
58.更具体地，芯片5在插入至模具内后，其与第二空腔的轴线垂直，且芯片5的中心与准直透镜3的轴线重合，以使芯片5可与注塑后的准直透镜3的轴线垂直，且使芯片5的中心与准直透镜3的轴线重合，进而保证准直透镜3对芯片5发出的光线的传播效果。
59.向模具内注入注塑材料，使注塑材料固化形成一体的基板单元2和准直透镜3。
60.具体地，通过第二通口将树脂材料注入模具的第一空腔和第二空腔内，使其充分填充模具内的第一空腔和第二空腔，在之后在温度80℃-300℃、压力20pa-500mpa、时间5s-2min下使模具内树脂材料固化。固化后的基板单元2的厚度为0.3-2mm。此外，模具可将放入80℃-300℃温度下的烘箱内使树脂材料固化，也可放置在外界使树脂材料自然风干固化。
61.提供扩束透镜4，将固化成一体的基板单元2和准直透镜3从模具内取出，将扩束透镜4设置在准直透镜3上。
62.具体地，在将固化成一体的基板单元2和准直透镜3从模具内取出后，可在准直透镜3背离基板单元2的表面点涂胶水，之后通过贴片机将扩束透镜4贴装到准直透镜3点涂了胶水的表面上。
63.将安装单元1从引线框架6上取下。
64.具体地，将引线框架6从安装单元1上剪掉，使安装单元1及其上的芯片5、基板单元2、准直透镜3和扩束透镜4形成一个激光器。
65.相较于现有将基板与准直透镜3进行粘贴的方式，本技术利用树脂材料生成一体的基板单元2和准直透镜3，节约了陶瓷基板的物料成本，以及基板单元2和准直透镜3的组
装成本，同时减少了激光器的零件，简化了激光器的组装步骤。且由于可直接通过安装单元1将芯片5插入至模具内，通过模具对芯片5位置进行确定，便于保证准直透镜3和芯片5的对准精度，使得本技术的激光器的制备方法可在简化产品物料和工艺的同时提高组装精度，并使基板和准直透镜3的结合力得到极大提升。
66.在其中一个实施例中，安装单元1、芯片5、模具和扩束透镜4均设有多个。通过引线框架6对多个安装单元1进行连接，以便同时生产多个激光器，进而达到低成本批量化生产的效果。
67.具体地，在制备时安装单元1提供有多个，多个安装单元1均设置在引线框架6上，多个芯片5一一对应设置在多个安装单元1上，设置好后将多个安装单元1的一端一一对应地插入到多个模具的内部，使多个芯片5一一对应地位于多个模具的内部，之后依序向多个模具内注入注塑材料，待注塑材料固化形成一体的基板单元2和准直透镜3后，将多个模具一一对应地从多个安装单元1上取下，然后将多个扩束透镜4一一对应地设置在多个准直透镜3上，最后将多个安装单元1均从引线框架6上取下，完成对多个激光器的制备。
68.在其中一个实施例中，引线框架6选用框状结构，多个安装单元1均设置在引线框架6的内侧面上。具体地，引线框架6选用长方形框状结构，多个安装单元1均匀设置在引线框架6相对的两个内侧面上，以对引线框架6进行最大化利用。
69.参阅涂1和图3a，在其中一个实施例中，安装单元1包括焊盘11、第一引脚12和第二引脚13，第一引脚12和第二引脚13均与引线框架6连接，焊盘11设置在第二引脚13上，芯片5设置在焊盘11上，并与第一引脚12电连接。
70.具体地，焊盘11、第一引脚12和第二引脚13均选用方形板状结构，第一引脚12一端与焊盘11间具有间隙，第一引脚12的另一端与引线框架6的内侧面垂直连接，第二引脚13的两端分别与焊盘11和引线框架6的内侧面垂直连接，第一引脚12和第二引脚13间隔设置相互平行，以使安装单元1具有更为规整的形状，为对应引线框架6的设计、生产提供了便利，增加了同引线框架6内可成型的激光器的数量。即，在具体对激光器进行生产时，可在引线框架6内设置多个安装单元1，以同时对多个激光器进行生产。具有相互平行的第一引脚12和第二引脚13的安装单元1，可在引线框架6内占用较少的空间，进而使引线框架6内能设置较多的安装单元1，进而使生产的激光器数量增多。
71.芯片5设置在焊盘11上，并与第一引脚12通过金属线14电连接，使芯片5的正负极可分别与安装单元1的第一引脚12和第二引脚13连接，以使通电电流可经第一引脚12输入芯片5，并经第二引脚13输出，完成对芯片5的供电。
72.更具体地，焊盘11具有与准直透镜3的轴线垂直的安装面以及与安装面垂直的连接面，芯片5设置在安装面第一引脚12和第二引脚13均位于连接面处，且第一引脚12与连接面间具有间隙，第二引脚13与连接面垂直连接。通过将第一引脚12和第二引脚13均设置在焊盘11的连接面侧，可有效缩短第一引脚12和第二引脚13间的距离，进而使安装单元1具有较小的占地空间。
73.上述激光器的制备方法，相较于现有在陶瓷基板上粘贴芯片5和准直透镜3的制备方式，通过将芯片5直接设置在安装单元1上，并利用模具和注塑材料在安装单元1上模制出一体的基板单元2和准直透镜3，可减少零件数量，简化组装方法，节约了陶瓷基板的物料成本以及基板单元2和准直透镜3的组装成本，并使基板单元2和准直透镜3的结合力得到极大
提升；此外由于准直透镜3是直接在注塑在芯片5上方，因此便于把握准直透镜3和芯片5的对准精度，使得本技术的制备方法在简化产品物料和工艺的同时还可有效提高组装精度。
74.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
75.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种激光器，其特征在于，包括依序设置的基板单元、准直透镜和扩束透镜，所述基板单元与所述准直透镜一体成型连接；以及，安装单元，所述安装单元上设有芯片，所述芯片和部分所述安装单元均位于所述基板单元的内部。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述安装单元包括焊盘、第一引脚和第二引脚，所述焊盘和部分所述第一引脚均位于所述基板单元的内部，所述芯片设置在所述焊盘上，并与所述第一引脚电连接，所述第二引脚与所述焊盘连接。3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述安装单元和所述芯片均与所述准直透镜的轴线垂直。4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述芯片的中心与所述准直透镜的轴线重合。5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述基板单元和所述准直透镜均为树脂材质。6.一种基于权利要求1-5任意一项所述的激光器的制备方法，包括如下步骤：提供引线框架，所述引线框架上设置有所述安装单元；提供芯片，将所述芯片设置在所述安装单元上；提供模具，将所述安装单元的一端插入到所述模具的内部，并使所述芯片位于所述模具的内部；向所述模具内注入注塑材料，使所述注塑材料固化形成一体的基板单元和准直透镜；提供扩束透镜，将固化成一体的基板单元和准直透镜从模具内取出，将所述扩束透镜设置在所述准直透镜上；将所述安装单元从所述引线框架上取下。7.根据权利要求6所述的激光器，其特征在于，所述安装单元、所述芯片、所述模具和所述扩束透镜均设有多个。8.根据权利要求7所述的激光器，其特征在于，所述引线框架选用框状结构，多个所述安装单元均设置在所述引线框架的内侧面上。9.根据权利要求6所述的激光器的制备方法，其特征在于，所述安装单元包括焊盘、第一引脚和第二引脚，所述第一引脚和所述第二引脚均与所述引线框架连接，所述焊盘设置在所述第二引脚上，所述芯片设置在所述焊盘上，并与所述第一引脚电连接。10.根据权利要求6所述的激光器的制备方法，其特征在于，所述模具的内部具有相连通的第一空腔和第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔的外型分别与基板单元和准直透镜的外型一致，所述模具上设有与所述第一空腔连通的第一通口，所述第一通口用于供所述安装单元插设在所述模具上，所述模具上还设有与所述第二空腔连通的第二通口，所述第二通口用于供所述注塑材料注入到所述模具的内部。11.根据权利要求6所述的激光器的制备方法，用于实现一字线激光器或多线束激光器的制备。

技术总结
本申请涉及一种激光器及其制备方法，其中激光器包括安装单元、基板单元、准直透镜和扩束透镜，基板单元、准直透镜和扩束透镜依序设置，基板单元和准直透镜为一体成型，安装单元上设有芯片，芯片和部分安装单元均位于基板单元的内部；本申请的激光器，相较于现有将准直透镜粘贴在基板单元上的结构，通过使基板单元和准直透镜一体成型，可减少零件数量，简化组装方法，节约了陶瓷基板的物料成本以及基板单元和准直透镜的组装成本，并使基板单元和准直透镜的结合力得到极大提升。透镜的结合力得到极大提升。透镜的结合力得到极大提升。


技术研发人员：封飞飞 王道泳 郭栓银 戴磊 宋杰 陈辉 李含轩
受保护的技术使用者：常州纵慧芯光半导体科技有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/15