本發(fā)明涉及封裝結(jié)構(gòu)，具體涉及一種激光雷達(dá)芯片的封裝結(jié)構(gòu)、激光雷達(dá)及封裝方法。

背景技術(shù)：

1、激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)，屬于掃描式激光測(cè)距傳感器，可以應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、機(jī)器人、工業(yè)制造和航空航天等領(lǐng)域。

2、對(duì)于硅光芯片集成的片上激光雷達(dá)，受限于平面波導(dǎo)加工工藝，其出射天線通常呈一維線陣分布。為了避免天線之間的相互串?dāng)_或?qū)τ谙嗫仃囍惖墓虘B(tài)掃描應(yīng)用場(chǎng)景，出射天線之間需要滿足一定的間隔距離。當(dāng)天線通道數(shù)逐漸增加時(shí)，天線出光面整體橫向尺寸會(huì)需逐漸增大，邊緣通道受到鏡頭像差的影響會(huì)越來越大，導(dǎo)致耦合效率下降，最終導(dǎo)致探測(cè)距離下降，甚至達(dá)到一定程度后無法使用，限制了硅光芯片集成的片上激光雷達(dá)最終的天線通道數(shù)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種激光雷達(dá)芯片的封裝結(jié)構(gòu)、激光雷達(dá)及封裝方法，以改善硅光芯片集成的片上激光雷達(dá)最終的天線通道數(shù)量受限的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種激光雷達(dá)芯片的封裝結(jié)構(gòu)，封裝結(jié)構(gòu)包括封裝管殼、第一轉(zhuǎn)接板、第一硅光芯片、折射率匹配層、第二轉(zhuǎn)接板和第二硅光芯片；第一轉(zhuǎn)接板固定設(shè)置于封裝管殼的底部，第一轉(zhuǎn)接板上的金屬電極通過導(dǎo)線與封裝管殼的對(duì)應(yīng)管腳連接；第一硅光芯片的第一表面上具有陣列設(shè)置的第一出射天線，第一硅光芯片上與第一表面相對(duì)的表面固定設(shè)置于第一轉(zhuǎn)接板上，第一表面上的金屬電極和第一轉(zhuǎn)接板上的金屬電極通過導(dǎo)線連接；第二硅光芯片的第二表面上具有陣列設(shè)置的第二出射天線，第二表面通過折射率匹配層固定在第一表面上，第一表面和第二表面錯(cuò)位設(shè)置，以暴露第二表面上的金屬電極，第二硅光芯片的出射端面和第一硅光芯片的出射端面齊平；第二轉(zhuǎn)接板與第二硅光芯片上與第二表面相對(duì)的表面固定連接，第二轉(zhuǎn)接板上的金屬電極與第二表面上的金屬電極通過導(dǎo)線連接，且第二轉(zhuǎn)接板上的金屬電極通過導(dǎo)線與封裝管殼的對(duì)應(yīng)管腳連接。

3、本發(fā)明提供的激光雷達(dá)芯片的封裝結(jié)構(gòu)，在不改變現(xiàn)有的硅光芯片工藝的基礎(chǔ)上，通過將兩層甚至多層硅光芯片重疊粘合，形成二維面陣激光雷達(dá)出射天線排布，成倍增加了激光雷達(dá)的出射天線的通道數(shù)量，有利于后續(xù)激光雷達(dá)點(diǎn)頻能力的提升。

4、在一種可選的實(shí)施方式中，第一表面的入光口位置設(shè)置有第一凹槽結(jié)構(gòu)，第二表面的入光口位置設(shè)置有第二凹槽結(jié)構(gòu)；第一光纖置于第一凹槽結(jié)構(gòu)與第一硅光芯片的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)耦合，以將第一激光信號(hào)傳遞至第一硅光芯片；第二光纖置于第二凹槽結(jié)構(gòu)與第二硅光芯片的光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)耦合，以將第二激光信號(hào)傳遞至第二硅光芯片。

5、在本實(shí)施例中，凹槽結(jié)構(gòu)可以為光纖和光波導(dǎo)之間的耦合提供精準(zhǔn)的定位，使得光纖輸出的激光信號(hào)能夠以較高的耦合效率進(jìn)入光波導(dǎo)，提高光信號(hào)的傳輸質(zhì)量。

6、在一種可選的實(shí)施方式中，第一激光信號(hào)和第二激光信號(hào)的波長的取值范圍為1300nm至1700nm，折射率匹配層的折射率的取值范圍為1.4至1.5。

7、在一種可選的實(shí)施方式中，第一凹槽結(jié)構(gòu)的截面和第二凹槽結(jié)構(gòu)的截面呈v形。

8、在一種可選的實(shí)施方式中，折射率匹配層的厚度大于或等于10μm。

9、在一種可選的實(shí)施方式中，封裝結(jié)構(gòu)還包括第三硅光芯片和第三轉(zhuǎn)接板；第三轉(zhuǎn)接板固定設(shè)置于第二轉(zhuǎn)接板遠(yuǎn)離第二硅光芯片的一側(cè)表面上，第三轉(zhuǎn)接板上的金屬電極通過導(dǎo)線與封裝管殼的對(duì)應(yīng)管腳連接；第三硅光芯片的第三表面上具有陣列設(shè)置的第三出射天線，第三硅光芯片上與第三表面相對(duì)的表面固定設(shè)置于第三轉(zhuǎn)接板上，第三表面上的金屬電極和第三轉(zhuǎn)接板上的金屬電極通過導(dǎo)線連接，第三硅光芯片的出射端面和第二硅光芯片的出射端面齊平。

10、在一種可選的實(shí)施方式中，第一轉(zhuǎn)接板通過固晶膠固定設(shè)置于封裝管殼的底部，第一硅光芯片上與第一表面相對(duì)的表面通過固晶膠固定設(shè)置于第一轉(zhuǎn)接板上。

11、在一種可選的實(shí)施方式中，第一轉(zhuǎn)接板和第二轉(zhuǎn)接板為氮化鋁陶瓷基板。

12、第二方面，本發(fā)明提供了一種激光雷達(dá)，激光雷達(dá)包括上述第一方面或其對(duì)應(yīng)的任一實(shí)施方式的激光雷達(dá)芯片的封裝結(jié)構(gòu)。

13、第三方面，本發(fā)明提供了一種激光雷達(dá)芯片的封裝方法，封裝方法包括：提供封裝管殼、第一轉(zhuǎn)接板、第一硅光芯片、第二轉(zhuǎn)接板和第二硅光芯片，其中，第一硅光芯片的第一表面上具有陣列設(shè)置的第一出射天線，第二硅光芯片的第二表面上具有陣列設(shè)置的第二出射天線；將第一轉(zhuǎn)接板固定設(shè)置于封裝管殼的底部；通過引線鍵合工藝，將第一轉(zhuǎn)接板上的金屬電極通過導(dǎo)線連接至封裝管殼的對(duì)應(yīng)管腳上；將第一硅光芯片上與第一表面相對(duì)的表面固定設(shè)置于第一轉(zhuǎn)接板上；通過引線鍵合工藝，將第一表面上的金屬電極連接至第一轉(zhuǎn)接板上的金屬電極；在第一表面上涂覆折射率匹配膠，并將第二表面倒扣于第一表面上，其中，折射率匹配膠固化形成折射率匹配層，第一表面和第二表面錯(cuò)位設(shè)置，以暴露第二表面上的金屬電極，第二硅光芯片的出射端面和第一硅光芯片的出射端面齊平；將第二轉(zhuǎn)接板固定設(shè)置于第二硅光芯片上與第二表面相對(duì)的表面；通過引線鍵合工藝，將第二轉(zhuǎn)接板上的金屬電極通過導(dǎo)線連接至第二表面上的金屬電極，以及將第二轉(zhuǎn)接板上的金屬電極通過導(dǎo)線連接至封裝管殼的對(duì)應(yīng)管腳上，以得到上述第一方面或其對(duì)應(yīng)的任一實(shí)施方式的激光雷達(dá)芯片的封裝結(jié)構(gòu)。

技術(shù)特征：

1.一種激光雷達(dá)芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封裝結(jié)構(gòu)包括封裝管殼、第一轉(zhuǎn)接板、第一硅光芯片、折射率匹配層、第二轉(zhuǎn)接板和第二硅光芯片；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一表面的入光口位置設(shè)置有第一凹槽結(jié)構(gòu)，所述第二表面的入光口位置設(shè)置有第二凹槽結(jié)構(gòu)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一激光信號(hào)和所述第二激光信號(hào)的波長的取值范圍為1300nm至1700nm，所述折射率匹配層的折射率的取值范圍為1.4至1.5。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一凹槽結(jié)構(gòu)的截面和所述第二凹槽結(jié)構(gòu)的截面呈v形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述折射率匹配層的厚度大于或等于10μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述封裝結(jié)構(gòu)還包括第三硅光芯片和第三轉(zhuǎn)接板；

7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)接板通過固晶膠固定設(shè)置于所述封裝管殼的底部，所述第一硅光芯片上與所述第一表面相對(duì)的表面通過固晶膠固定設(shè)置于所述第一轉(zhuǎn)接板上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)接板和所述第二轉(zhuǎn)接板為氮化鋁陶瓷基板。

9.一種激光雷達(dá)，其特征在于，所述激光雷達(dá)包括權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的激光雷達(dá)芯片的封裝結(jié)構(gòu)。

10.一種激光雷達(dá)芯片的封裝方法，其特征在于，所述封裝方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及封裝結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種激光雷達(dá)芯片的封裝結(jié)構(gòu)、激光雷達(dá)及封裝方法，封裝結(jié)構(gòu)包括封裝管殼、第一轉(zhuǎn)接板、第一硅光芯片、折射率匹配層、第二轉(zhuǎn)接板和第二硅光芯片；第一轉(zhuǎn)接板固定設(shè)置于封裝管殼的底部；第一硅光芯片的第一表面上具有陣列設(shè)置的第一出射天線，第一硅光芯片上與第一表面相對(duì)的表面固定設(shè)置于第一轉(zhuǎn)接板上；第二硅光芯片的第二表面上具有陣列設(shè)置的第二出射天線，第二表面通過折射率匹配層固定在第一表面上，第一表面和第二表面錯(cuò)位設(shè)置，第二硅光芯片的出射端面和第一硅光芯片的出射端面齊平；第二轉(zhuǎn)接板與第二硅光芯片上與第二表面相對(duì)的表面固定連接。本發(fā)明能夠增加激光雷達(dá)出射天線的通道數(shù)量。

技術(shù)研發(fā)人員：顧林棚,韓笑笑,何蘇,馮寧寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州洛微科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28