CN114207965A - 半导体激光驱动装置及其制造方法以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半导体激光驱动装置，其中，减小了半导体激光器与激光驱动器之间的配线电感。所述激光驱动器埋设在基板中。所述半导体激光器安装在半导体激光驱动装置的所述基板的一个表面上，并且所述半导体激光器从其照射表面投射出照射光。连接配线将所述激光驱动器与所述半导体激光器电连接并且具有0.5毫微亨利以下的配线电感。朝着所述半导体激光器的所述照射表面所在侧设置有第一光学元件。在所述第一光学元件的外侧朝着所述半导体激光器的所述照射表面所在侧设置有第二光学元件。

Description

半导体激光驱动装置及其制造方法以及电子设备
技术领域
本技术涉及半导体激光驱动装置。具体地，本技术涉及包含装有激光驱动器的基板和半导体激光器的半导体激光驱动装置、电子设备以及该半导体激光驱动装置的制造方法。
背景技术
在具有测距功能的电子设备中，过去经常使用被称为ToF(Time of飞行Flight，飞行时间)的测距***。ToF是这样的***：其中，发光单元用正弦波或矩形波的照射光照射物体，光接收单元接收从物体反射的反射光，测距计算单元根据照射光与反射光之间的相位差计算距离。为了实现这样的测距功能，如下的光学模块是已知的：其中，将发光元件和用于驱动该发光元件的电子半导体芯片收纳在壳体内并一体化。例如，已经提出了这样一种光学模块：该光学模块包括以与安装基板的电极图案对准的方式安装的激光二极管阵列和电连接至该激光二极管阵列的驱动IC(参见例如专利文献1)。
参考文献列表
专利文献
专利文献1：日本专利特开2009-170675号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在上述相关技术中，激光二极管阵列和驱动IC被集成并配置为光学模块。然而，在相关技术中，激光二极管阵列和驱动IC通过多条配线相互电连接，它们之间的配线电感变大，存在半导体激光器的驱动波形失真的风险。这对于以数百兆赫兹驱动的ToF尤其成问题。
本技术是针对上述情况而开发的，目的是减少半导体激光驱动装置中的在半导体激光器与激光驱动器之间的配线电感。
技术问题的解决方案
本技术是为了解决上述问题而提出的，其第一方面提供了一种半导体激光驱动装置和包括该半导体激光驱动装置的电子设备，所述半导体激光驱动装置包括：装有激光驱动器的基板；半导体激光器，安装在所述基板的一个表面上并且从照射表面发出照射光；连接配线，将所述激光驱动器与所述半导体激光器彼此电连接，并具有0.5毫微亨利或更小的配线电感；第一光学元件，设置在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧；以及第二光学元件，在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧设置在所述第一光学元件的外侧。这导致如下效果：以0.5毫微亨利或更小的配线电感将激光驱动器和半导体激光器相互电连接，并通过第一光学元件和第二光学元件发出照射光。
另外，在第一方面，所述第一光学元件可以是使来自所述半导体激光器的光成为平行光的光学元件，并且所述第二光学元件可以是衍射所述平行光的衍射光学元件。这导致通过第一光学元件和第二光学元件进行点照射的效果。在这种情况下，所述第一光学元件可以是准直透镜(collimator lens)或微透镜阵列。
另外，在第一方面，所述半导体激光器可以是第一半导体激光器和第二半导体激光器，所述第一光学元件可以是使来自所述第一半导体激光器的照射光透过并且使来自所述第二半导体激光器的照射光变成平行光的光学元件，并且所述第二光学元件元件可以是对透过所述第一光学元件的光进行折射的扩散元件和对来自所述第一光学元件的所述平行光进行衍射的衍射光学元件。这导致通过所述第一光学元件和所述第二光学元件进行均匀照射和点照射的效果。
另外，在第一方面中，期望所述连接配线具有0.5毫或更小的长度。此外，更优选地，连接配线为0.3毫米或更小。
另外，在第一方面中，所述连接配线架可以通过设置于所述基板中的连接通孔来设置。这导致缩短配线长度的效果。
另外，在第一方面中，所述半导体激光器可以被布置为其一部分与所述激光驱动器的上部重叠。在这种情况下，所述半导体激光器可以布置为其面积的50％或更少的部分与所述激光驱动器的所述上部重叠。
此外，本技术的第二个方面是提供一种半导体激光驱动装置的制造方法，该方法包括在支撑板的上表面上形成激光驱动器的步骤；通过形成所述激光驱动器的连接配线，形成装有所述激光驱动器的基板的步骤；在所述基板的一个表面安装半导体激光器并且形成连接配线的步骤，其中，经由具有0.5毫微亨利以下的配线电感的所述连接配线将所述激光驱动器和所述半导体激光器彼此电连接；在所述半导体激光器的照射表面所在侧形成第一光学元件的步骤；以及在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧，在所述第一光学元件的外侧形成第二光学元件的步骤。这导致如下效果：以0.5毫微亨利或更小的配线电感将激光驱动器和半导体激光器相互电连接，并制造了通过第一光学元件和第二光学元件发出照射光的半导体激光驱动装置。
附图说明
[图1]图1是用于图示根据本技术的实施方式的测距模块19的构造示例的图。
[图2]图2是用于说明根据本技术的实施方式的测距模块19的剖视图的示例的图。
[图3]图3是用于图示根据本技术的实施方式的发光单元11的顶视图的示例的图。
[图4]图4是用于图示根据本技术的第一实施方式的发光单元11的剖视图的示例的图。
[图5]图5是用于说明由根据本技术的第一实施方式的发光单元11获得的照明分布的示例的图。
[图6]图6描绘了用于说明根据本技术的实施方式的激光驱动器200和半导体激光器300之间的重叠量的定义的图。
[图7]图7是用于说明在通过添加法形成配线图案的情况下，相对于配线长度L和配线宽度W的配线电感的数值示例的图。
[图8]图8是用于说明在通过减成法形成配线图案的情况下，相对于配线长度L和配线宽度W的配线电感的数值示例的图。
[图9]图9描绘了分别示出了在根据本技术的实施方式的激光驱动器200的制造过程中的加工铜触点(copper land)和铜再分配层(RDL)的工艺的示例的第一图。
[图10]图10描绘了分别示出了在根据本技术的实施方式的激光驱动器200的制造过程中的加工铜触点(copper land)和铜再分配层(RDL)的工艺的示例的第二图。
[图11]图11描绘了分别图示根据本技术的实施方式的基板100的制造过程的示例的第一图。
[图12]图12描绘了分别图示根据本技术的实施方式的基板100的制造过程的示例的第二图。
[图13]图13描绘了分别图示根据本技术的实施方式的基板100的制造过程的示例的第三图。
[图14]图14描绘了分别图示根据本技术的实施方式的基板100的制造过程的示例的第四图。
[图15]图15描绘了分别图示根据本技术的实施方式的基板100的制造过程的示例的第五图。
[图16]图16是用于图示根据本技术的第一实施方式的变型例的发光元件11的剖视图的示例的图。
[图17]图17是用于图示根据本技术的第二实施方式的发光单元11的剖视图的示例的图。
[图18]图18是用于说明根据本技术的第二实施方式的第二光学元件720的剖视图的示例的图。
[图19]图19描绘了用于说明由根据本技术的第二实施方式的发光单元11获得的照明分布的示例的图。
[图20]图20是用于图示作为本技术的实施方式的应用例的电子设备800的***构造示例的图。
[图21]图21是用于图示作为本技术的应用例的电子设备800的外部构造示例的图。
具体实施方式
在下文中，将说明用于实施本技术的模式(下文中称为实施方式)。将按照以下顺序进行说明。
1.第一实施方式(进行点照射(spot irradiation)的示例)
2.第二实施方式(进行均匀照射(uniform irradiation)和点照射的示例)
3.变型例
<1.第一实施方式>
[测距模块的构造]
图1是用于图示根据本技术的实施方式的测距模块19的构造示例的图。
测距模块19采用ToF法测距，并且包括发光单元11、光接收单元12、发光控制单元13和测距计算单元14。需要说明的是测距模块19是权利要求中描述的半导体激光驱动装置的一个例子。
发光单元11发出亮度周期性波动的照射光，并用该照射光照射物体20。发光单元11例如与矩形波的发光控制信号CLKp同步地产生照射光。另外，例如使用激光器或发光二极管作为发光单元11，并且使用波长在780～1000nm范围内的红外光或近红外光等作为发射光。需要说明的是，发光控制信号CLKp不限于矩形波，而是只要是周期信号即可。例如，发光控制信号CLKp可以是正弦波。
发光控制单元13控制照射光的照射时间。发光控制单元13产生发光控制信号CLKp，并将其提供给发光单元11和光接收单元12。此外，发光控制信号CLKp可以由光接收单元12产生，在这种情况下，光接收单元12产生的发光控制信号CLKp被发光控制单元13放大后提供给发光单元11。发光控制信号CLKp的频率例如为100兆赫(MHz)。需要说明的是，发光控制信号CLKp的频率不限于100兆赫，可以为200兆赫等。此外，发光控制信号CLKp可以是单端信号或差分信号。
光接收单元12接收从物体20反射的反射光，并且每当经过垂直同步信号的周期，就检测在该周期内接收到的光量。例如，60Hz的周期信号用作垂直同步信号。另外，在光接收单元12中以二维的格子形状布置有多个像素电路。光接收单元12将包括与这些像素电路接收的光量相对应的像素数据的图像数据(帧)提供给测距计算单元14。需要说明的是，垂直同步信号的频率不限于60Hz，例如可以是30Hz或120Hz。
测距计算单元14使用ToF方法基于图像数据测量到物体20的距离。测距计算单元14测量每个像素电路的距离并为每个像素生成深度图，该深度图通过灰度值指示到物体20的距离。深度图被用于例如用于执行与距离对应的程度的模糊处理的图像处理、用于基于距离获得聚焦镜头的焦点的AF(自动聚焦)处理等。此外，深度图有望用于手势识别、物体识别、障碍物检测、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)等。
需要说明的是，虽然此处描述了用于测量距离的测距模块的示例，但是本技术通常也可应用于感测模块。
图2是用于说明根据本技术的实施方式的测距模块19的剖视图的示例的图。
在该示例中，作为母板50的中继部的中介层30设置在母板50上，并且发光单元11和光接收单元12安装在中介层30上。连接器40安装在中介层30上并连接到外部应用处理器等。
光接收单元12包括用于接收从物体20反射的反射光的透镜22和传感器21。
[发光单元的构造]
图3是用于图示根据本技术的实施方式的发光单元11的顶视图的示例的图。
发光单元11假设通过ToF测量距离。ToF的深度准确度较高(虽然没有结构光那么高)，并且具有在黑暗环境下也能够毫无问题地工作的特性。此外，与诸如结构光和立体相机等其他***相比，ToF被认为在装置构造的简单性和成本方面具有许多优势。
在发光单元11中，半导体激光器300、光电二极管400和无源部件500通过表面焊锡安装或配线接合而进行电连接，并安装在含有激光驱动器200的基板100的表面上。假设印刷线路板为基板100。
半导体激光器300是一种半导体器件，通过让电流流过化合物半导体的PN结来发射激光。具体而言，假设是垂直腔面发射激光器(VCSEL)。然而，半导体激光器也可以是背面发光型或正面发光型。在此，作为所使用的化合物半导体，例如假设是砷化铝镓(AlGaAs)、砷化铟镓磷(InGaAsP)、铝镓铟磷(AlGaInP)、氮化镓(GaN)等。半导体激光器300具有多个发光点，并且每个发光点发出点激光。
激光驱动器200是用于驱动半导体激光器激光器300的驱动器集成电路(IC)。激光驱动器200以面朝上的状态装在激光设备100中。关于激光驱动器200与半导体激光器300之间的电气连接，由于需要减少配线电感，因此希望配线长度尽可能短。稍后将说明该具体值。
光电二极管400是用于检测光的二极管。光电二极管400用于APC(自动功率控制)，其通过检测来自布置在半导体激光器与测距目标之间的光学部件(例如衍射元件)的反射光，以保持半导体激光器300的输出恒定并监控半导体激光器300的光强度。这使得能够在满足激光器的安全标准的范围内确保操作。
无源部件500是诸如电容器、电阻等除了有源元件以外的电路组件。无源部件500包含用于驱动半导体激光器300的去耦电容器。
图4是用于说明根据本技术的第一实施方式的发光单元11的剖视图的示例的图。
如上所述，基板100装有激光驱动器200，并且半导体激光器300等安装在基板100的表面上。激光驱动器200与基板100上的半导体激光器300之间的连接是通过连接通孔(Connection via)101实现的。通过使用连接通孔101能够缩短配线长度。需要说明的是，连接通孔101是权利要求所述的连接配线的一个例子。
此外，安装在基板100的表面上的半导体激光器300、光电二极管400和无源元件500被框架600包围。作为框架600的材料，例如可以假设为是塑料材料或金属。
在半导体激光器300的激光照射表面侧设置有准直透镜610。此外，在准直透镜610的外侧设置有衍射光学元件710。准直透镜610和衍射光学元件710被框架600支撑。
准直器件610是能够使从半导体激光器300的照射表面发出的照射光变成平行光的光学元件。作为准直透镜610的材质，例如假定为玻璃或树脂等。需要说明的是，准直透镜610是权利要求中描述的第一光学元件的例子。
衍射光学元件(DOE)710是对来自准直透镜610的平行光进行衍射的光学元件。在衍射光学元件710中，能够通过相对于作为平行光进入的激光的波长来调整晶格状重复结构的间距而获得所需的衍射角度。需要说明的是，衍射光学元件710是权利要求中描述的第二光学元件的例子。
需要说明的是，在本例中，准直透镜610的光轴从半导体激光器300的发光区域的中心向左倾斜，这能够使进入衍射光学元件710的平行光发生倾斜。在这种情况下，由于入射在衍射光学元件710上的平行光区域向左倾斜，因此能够省略衍射光学元件710的端部处(在框架600侧)的余量，并且能够减小整个发光单元11的尺寸。
图5是用于说明由根据本技术的第一实施方式的发光单元11获得的照明分布的示例的图。
在这个例子中，如图5所示，通过衍射光学元件710进行点阵图案的点照射，从而与均匀光束照射相比，能够提高每个点的照射功率。因此，来自物体的反射功率增大，并且由光接收单元12的传感器21获得的光强度也增大。因此，能够提高SN比(信噪比)。
图6描绘了分别图示根据本技术的实施方式的激光驱动器200和半导体激光器300之间的重叠量的定义的图。
如上所述，由于半导体激光器300和激光驱动器200之间的连接假设是通过连接通孔101进行的，因此半导体激光器300和激光驱动器200被布置为在从上表面观看时是彼此重叠的。另一方面，在半导体激光器300的下表面设置热通孔102是期望的，并且也需要为其确保一个区域。因而，为了明确激光驱动器200与半导体激光器300之间的位置关系，将两者的重叠量定义如下。
在图6的a所示的布置中，当从上表面看时，两者之间没有重叠区域。将这种情况下的重叠量定义为0％。另一方面，在图6的c中所示的布置中，当从上表面看时，整个半导体激光器300与激光驱动器200重叠。将这种情况下的重叠量定义为100％。
此外，在图6的b所示的布置中，当从上表面看时，半导体激光器300的半个区域与激光驱动器200重叠。将这种情况下的重叠量定义为50％。
在本实施方式中，重叠量期望地大于0％以提供用于上述连接通孔101的区域。另一方面，当考虑到一定数量的热通孔102将要布置在半导体激光器300的正下方时，重叠量期望为50％或更小。因此，通过使重叠量大于0％但小于50％，减小了配线电感，并且能够获得优异的热辐射特性。
[配线电感]
如上所述，配线电感成为半导体激光器300和激光驱动器200之间连接的问题。所有导体都有电感分量，即使是极短引线的电感也可能对诸如ToF***等高频区域产生不良影响。也即是，当进行高频操作时，来自激光驱动器200的用于驱动半导体激光器300的波形由于受配线电感的影响而出现失真，并可能导致运行不稳定。
在此，研究了用于计算配线电感的理论方程。例如，在自由空间中，具有圆形横截面、长度为L[mm]且半径为R[mm]的直引线的电感IDC[μH]由以下等式表示。请注意，ln表示自然对数。
IDC＝0.0002L·(ln(2L/R)-0.75)
另外，例如，在自由空间中，具有长度L[mm]、宽度W[mm]和厚度H[mm]的带状线(基板配线图案)的电感IDC[μH]由以下等式表示。
IDC＝0.0002L·(ln(2L/(W+H))+0.2235((W+H)/L)+0.5)
图7和图8示出了在装在印刷线路板内部的激光驱动器与电连接至印刷线路板的上部的半导体激光器之间的配线电感[nH]的初步计算。
图7是用于说明在通过添加法(additive method)形成配线图案的情况下，相对于配线长度L和配线宽度W的配线电感的数值示例的图。添加法是通过仅在绝缘树脂表面的必要部分沉积铜来形成图案的方法。
图8是用于说明在通过减成法(subtractive method)形成配线图案的情况下，相对于配线长度L和配线宽度W的配线电感的数值示例的图。减成法是通过蚀刻覆铜层压板(copper-clad laminate)的不需要的部分来形成图案的方法。
在诸如ToF***等测距模块的情况下，当假设以数百兆赫兹驱动时，配线电感优选为0.5nH以下，更优选为0.3nH以下。因此，当考虑上述初步计算结果时，认为半导体激光器300和激光驱动器200之间的配线长度理想地为0.5毫米或更小，更优选地0.3毫米或更小。
[制造方法]
图9和图10是分别示出在本技术的实施方式的激光驱动器200的制造过程中的处理铜触点(copper land)和铜再分配层(RDL)的工艺的示例的图。
首先，如图9中的a所示。参照图9，在半导体晶片上形成例如由铝等制成的I/O焊盘210。然后，在表面沉积诸如SiN的保护绝缘层220，并且I/O焊盘210的区域形成有开口。
接下来，如图9的b中所示，沉积由聚酰亚胺(PI)或聚苯并恶唑(PBO)制成的表面保护膜230，并且I/O焊盘210的区域形成有开口。
然后，如图9的c中所示，依次溅射大约数十到数百nm的钛钨(TiW)和大约100到1000nm的铜(Cu)以形成粘结层和种子层240。这里，除了钛钨(TiW)，例如铬(Cr)、镍(Ni)、钛(Ti)、钛铜(TiCu)或铂(Pt)等难熔金属或者它们的合金可以应用于粘结层。此外，除了铜(Cu)之外，镍(Ni)、银(Ag)、金(Au)或它们的合金可以应用于种子层。
随后，如图10的d中所示，图案化光致抗蚀剂250以形成用于电接合的铜触点和铜再分配层。具体地，用于电接合的铜触点和铜再分配层是通过表面清洗、抗蚀剂涂覆、干燥、曝光和显影等各个过程形成的。
然后，如图10的e中所示，通过电镀方法在粘结层和种子层240上形成用于电接合的铜触点和铜再分配层(RDL)260。在此，作为电镀方法，例如可以使用电解镀铜法或电解镀镍法等等。另外，期望的是，铜触点的直径为大约50～100微米，铜再分配层的厚度为大约3～10微米，铜再分配层的最小宽度为大约10微米。
接下来，如图10的f中所示，去除光致抗蚀剂250，并且对半导体芯片的铜触点和铜再分配层(RDL)260进行掩模和干法刻蚀。这里，作为干法蚀刻，例如可以使用用于施加氩离子束的离子铣削。可以通过干法蚀刻选择性地去除粘结层和种子层240的不需要的区域，并且将铜触点和铜再分配层彼此分离。应该注意的是，不需要的区域可以通过使用王水、硝酸铈(TV)铵或氢氧化钾的水溶液的湿法蚀刻去除，但考虑到构成铜触点和铜再分配层的金属层的侧蚀刻和厚度减小，通过干法蚀刻去除是期望的。
图11到图15是分别示出根据本技术的实施方式的基板100的制造过程的示例的图。
首先，如图中11的a所示，具有极薄铜箔132和载体铜箔131的双层结构的可剥除铜箔130通过辊压层压(roll laminating)或层压(laminating press)经由粘合性树脂层120而被热压粘合至支撑板110的一个表面上。
作为支撑板110，可以使用由无机材料、金属材料或树脂材料等制成的基板。例如，可以使用硅(Si)、玻璃、陶瓷、铜、基于铜的合金、铝、铝合金、不锈钢、聚酰亚胺树脂或环氧树脂。
将厚度为18-35微米的载体铜箔131真空粘合在厚度为2-5微米的极薄铜箔132上，以作为可剥除铜箔130。作为可剥除铜箔130，例如可以使用3FD-P3/35(古河电路箔株式会社制造(Furukawa Circuit Foil Co.,Ltd.))、MT-18S5DH(三井矿业冶炼株式会社(MITSUIMINING&SMELTING CO.,LTD.)制造)等。
作为粘合性树脂层120的树脂材料，可以使用含有玻璃纤维增强材料的有机树脂，例如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、PPE树脂、酚醛树脂、PTFE树脂、硅树脂、聚丁二烯树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、PPS树脂和PPO树脂等。另外，作为增强材料，除了玻璃纤维之外，还可以使用聚芳酰胺无纺布、芳纶纤维、聚酯纤维等。
接下来，如图11的b所示，通过化学镀铜处理在可剥除铜箔130的极薄铜箔132的表面上形成厚度为0.5至3微米的电镀基底导电层(未示出)。需要注意的是，在化学镀铜处理中，形成导电层作为电解镀铜的基底，以用于接下来形成配线图案。但是，通过省略化学镀铜处理，可以使用于电解镀铜的电极与可剥除铜箔130直接接触，并且可以在可剥除铜箔130上直接施加电解镀铜处理以形成配线图案。
然后，如图11的c所示，在支撑板的表面上通过辊压层压粘贴光敏抗蚀剂，以形成用于配线图案的抗蚀剂图案(阻焊剂140)。作为光敏抗蚀剂，例如，可以使用干膜的电镀抗蚀剂。
随后，如图11的d所示，通过电解镀铜处理形成厚度大约为15微米的配线图案150。
然后，如图12的e所示，剥离电镀抗蚀剂。然后，作为用于形成层间绝缘树脂的预处理，对配线图案的表面进行粗糙化处理，以提高层间绝缘树脂与配线图案之间的附着力。应当注意，粗糙化处理可以通过氧化/还原处理的发黑处理(blackening treatment)或使用硫酸过氧化氢混合物的软蚀刻处理来进行。
接下来，如图12的f所示，通过辊压层压或层压将层间绝缘树脂161热压接合在配线图案上。例如，辊压层压厚度为45微米的环氧树脂。在使用玻璃环氧树脂的情况下，通过层压将任意厚度的铜箔重叠并热压接合。作为层间绝缘树脂161的树脂材料，可以使用诸如环氧树脂、聚酰亚胺树脂、PPE树脂、酚醛树脂、PTFE树脂、硅树脂、聚丁二烯树脂、聚酯树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、PPS树脂和PPO树脂等有机树脂。此外，可以单独使用这些树脂或使用通过混合多种树脂或制备化合物而获得的树脂的组合。此外，也可以使用通过在这些材料中含有无机填料或混合玻璃纤维增强材料而得到的层间绝缘树脂。
然后，如图12中的g所示，通过激光法或光刻法形成用于层间电连接的贯通孔(viahole)。在层间绝缘树脂161为热固性树脂的情况下，通过激光法形成贯通孔。作为激光，可以使用诸如谐波YAG激光器或准分子激光器等紫外激光器或诸如二氧化碳气体激光器等红外激光器。需要说明的是，在利用激光束形成贯通孔的情况下，由于在贯通孔的底部可能残留薄树脂膜，所以要进行去污处理(desmear treatment)。在去污处理中，树脂被强碱溶胀，并且通过利用诸如铬酸或高锰酸盐水溶液等氧化剂将树脂分解并除去。此外，还可以通过等离子处理或磨料喷砂处理去除树脂。在层间绝缘树脂161为光敏树脂的情况下，通过光刻法形成贯通孔170。即，通过在用紫外线经由掩模曝光之后进行显影，形成贯通孔170。
接着，在粗糙化处理后，对贯通孔170的壁面和层间绝缘树脂161的表面进行化学镀处理。然后，通过在经过了化学镀处理的层间绝缘树脂161的表面上进行辊压层压，粘合光敏抗蚀剂。作为这种情况下的光感抗蚀剂，例如，可以使用干膜的光敏电镀抗蚀剂膜。对光敏电镀抗蚀剂膜进行曝光和显影，从而形成电镀抗蚀剂图案，其中贯通孔170的部分和配线图案的部分形成有开口。随后，电镀抗蚀剂图案的开口部分经受涂敷具有15微米厚度的电解镀铜的处理。然后剥离电镀抗蚀剂，并且通过使用硫酸过氧化氢混合物等的闪蚀刻(flash etching)去除在层间绝缘树脂上残留的化学镀层，使得形成如图12的h中所示的填充有镀铜的贯通孔170和配线图案。然后，重复类似的粗糙化配线图案和形成层间绝缘树脂162的步骤。
随后，如图13的i所示，以面朝上的状态安装具有晶片粘结膜(DAF)290的激光驱动器200，其是通过处理厚度减小到大约30至50微米的铜触点和铜再分配层而获得的。
然后，如图13的j所示，通过辊压层压或层压将层间绝缘树脂163热压粘合。
接下来，如图13的k和图14的l所示，进行与上述类似的贯通孔处理、去污处理、粗糙化处理、化学镀处理和电解电镀处理。需要注意的是，用于激光驱动器200的铜触点的浅贯通孔171的处理和位于下一层的深贯通孔172的处理与去污处理和粗糙化处理是同时进行的。
此处，浅贯通孔171为通过镀铜填充的被填充通孔。通孔的尺寸和深度均约为20至30微米。此外，焊盘直径的大小约为60至80微米。
另一方面，深贯通孔172是通常所谓的共形通孔(conformal via)，其中仅在通孔的外部施加镀铜。通孔的尺寸和深度均约为80至150微米。此外，焊盘直径的大小约为150至200微米。需要说明的是，深贯通孔172最好从激光驱动器200的外形起隔着大约100微米的绝缘树脂布置。
接下来，如图14的m所示，通过辊压层压或层压将与上述类似的层间绝缘树脂热压粘合。此时，共形通孔内部填充有层间绝缘树脂。然后，进行与上述类似的贯通孔处理、去污处理、粗糙化处理、化学镀处理和电解电镀处理。
随后，如图14的n所示，通过从可剥除铜箔130的载体铜箔131与极薄铜箔132之间的界面进行剥离，分离支撑板110。
然后，如图15的o所示，通过使用硫酸-双氧水基的软蚀刻去除极薄铜箔132和电镀基底导电层，能够获得露出配线图案的内装有元件的基板。
接下来，如图15中的p所示，在露出的配线图案上印刷阻焊剂180，阻焊剂180的图案在配线图案的焊盘部处具有开口。需要说明的是，阻焊剂180可以通过使用薄膜型的辊涂机形成。然后，在阻焊剂180的开口的焊盘部处形成3微米以上的化学镀Ni，并在其上形成0.03微米以上的化学镀Au。化学镀Au可以形成为1微米以上。此外，可以在其上预涂焊料。或者，可在阻焊剂180的开口处形成3微米以上的电解镀Ni，并在其上形成0.5微米以上的电解镀Au。此外，除金属镀层外，还可在阻焊剂180的开口处形成有机防锈膜。
此外，作为连接端子，可以通过印刷和涂敷焊膏在用于外部连接的焊盘上安装焊料的BGA(球栅阵列)。此外，作为连接端子，可以使用铜芯球、铜柱凸块、焊盘网格阵列(LGA)等。
半导体激光器300、光电二极管400和无源部件500安装在如上所述地制造的基板100的表面上，并且将侧壁600、准直透镜610和衍射光学元件710与其附接。通常，在以集成基板的形式进行加工之后，切片机等对外形进行加工以分离成单独的个体。
需要说明的是，虽然在上述过程中说明了使用可剥除铜箔130和支撑板110的示例，但也可以使用覆铜板(CCL)代替。此外，作为将部件装入到基板中的制造方法，可以使用在基板中形成空腔并安装部件的方法。
如上所述，根据本技术的第一实施方式，能够在减少半导体激光器与激光驱动器之间的配线电感的同时实现点照射(spot irradiation)。也即是，半导体激光器300的照射光被准直透镜610平行化并且再经衍射光学元件710衍射，从而能够实现点照射。因此，增大了每个点的照射功率，并且能够提高接收光时的SN比。
[变型例]
在上述第一实施方式中，采用准直透镜610来使半导体激光器300的照射光成为平行光，但也可以采用其他光学元件。
图16是用于图示根据本技术的第一实施方式的变型例的发光单元11的剖视图的示例的图。在该变型例中，设置微透镜阵列619来代替上述准直透镜610。微透镜阵列619是通过将微小透镜排列成阵列形状而形成的。微透镜阵列619直接布置在半导体激光器300的照射表面上，或者被布置为在微透镜阵列619与半导体激光器300之间留有小间隙。
因此，平行光可以进入衍射光学元件710，并且如上述第一实施方式一样，在衍射光学元件710中可以实现点照射。另外，根据变形例，能够抑制半导体激光器300与微透镜阵列619之间的间隙，并能够降低芯片的高度。
<2.第二实施方式>
虽然在上述第一实施方式中假设了一个半导体激光器300，但在第二实施方式中将描述使用多个半导体激光器提供多个照明分布的示例。
图17是用于图示根据本技术的第二实施方式的发光单元11的剖视图的示例的图。
根据第二实施方式的发光单元11通过激光驱动器200驱动两个半导体激光器#A(301)和#B(302)。另外，用于来自半导体激光器#A(301)的照射光的区域#A没有设置准直透镜，而是设置有透射部621，用于来自来自半导体激光器#B(302)的区域#B设置有准直透镜622。这里，透射部621和准直透镜622可以一体成型，并统称为第一光学元件620。需要说明的是，第一光学元件620是权利要求中所述的第一光学元件元件的例子。
第一光学元件620可以例如通过使用树脂在平坦玻璃板上形成透镜并固化透镜来制造。另外，也可以通过像模制(mold)那样的按压形成树脂，由此来制造第一光学元件620。
在第一光学元件620中，在透射部621和准直透镜622之间设置有柱子(column)。另外，透射部621可以是中空的，不设置玻璃等。
相应地，来自半导体激光器#A(301)的照射光在扩散的同时进入第二光学元件720，而来自半导体激光器#B(302)的照射光作为平行光进入第二光学元件720。
图18是用于说明根据本技术的第二实施方式的第二光学光学元件720的剖视图的示例的图。
在第二光学元件720的区域#A(721)中形成具有例如几十微米的节距和10至30微米的深度的凹微透镜阵列，来自半导体激光器#A(301)的照射光投射至该区域#A(721)。因此，区域#A(721)用作扩散板。
在第二光学元件720的区域#B(722)中形成具有例如10微米的节距和大约1微米的深度的二元衍射元件，来自半导体激光器#B(302)的照射光投射至该区域#B(722)。因此，区域#B(722)用作衍射元件。
如上所述，第二光学元件元件720包括具有不同特性的区域#A(721)和区域#B(722)。需要说明的是，第二光学元件720是权利要求中描述的第二光学元件的示例。
图19描绘了用于说明由根据本技术的第二实施方式的发光单元11获得的照明分布的示例的图。
如图19的a所示，来自半导体激光器#A(301)的照射光在第二光学元件720的区域#A(721)中扩散成为均匀光束照射。虽然在这种情况下光束的强度是平均的，但与点照射相比能够获得高分辨率。
同时，如图19的b所示，来自半导体激光器#B(302)的照射光经准直透镜622而变成平行光，接着在第二光学元件720的区域#B(722)中被衍射，成为点照射。在这种情况下，与上述第一实施方式中一样，相比于均匀光束照射，能够增大每个点的照射功率。
即，在第二实施方式中，根据诸如分辨率和SN比之类的应用，能够选择性地使用均匀光束照射和点照射。
如上所述，根据本技术的第二实施方式，为多个半导体激光器设置不同的光学元件，这使得能够增加照明分布的数量并根据应用选择性地使用照明分布。
<3.应用例>
[电子设备]
图20是用于图示作为本技术的实施方式的应用例的电子设备800的***构造示例的图。
电子设备800是安装有根据上述实施方式的测距模块19的便携式终端。电子设备800包括摄像单元810、测距模块820、快门按钮830、电源按钮840、控制单元850、存储单元860、无线电通信单元870、显示单元880和电池890.
摄像单元810是用于对对象进行成像的图像传感器。测距模块820是根据上述实施方式的测距模块19。
快门按钮830是用于从电子设备800的外部提供摄像单元810中的成像时序的指令的按钮。电源按钮840是用于从电子设备800的外部提供开启/关闭电子设备800的电源的指令的按钮。
控制单元850是控制整个电子设备800的处理单元。存储单元860是用于存储电子设备800运行所需的数据和程序的存储器。无线通信单元870与电子设备800的外部进行无线通信。显示单元880是用于显示图像等的显示器。电池890是为电子设备800的各单元供电的电源。
摄像单元810检测0到180度的受光量作为Q1，并且检测180到360度的受光量作为Q2，其中，将用于控制测距模块820的发光控制信号的特定相位(例如，上升时序)定义为0度。另外，摄像单元810检测90至270度的受光量作为Q3，并且检测270至90度的受光量作为Q4。控制单元850基于这些受光量Q1到Q4通过以下等式计算到物体的距离d，并且在显示单元880上显示距离d。
d＝(c/4πf)×arctan{(Q3-Q4)/(Q1-Q2)}
上式中的距离d的单位例如是米(m)。在上式中，c为光速，其单位例如为米每秒(m/s)。在上式中，arctan是正切函数的反函数。“(Q3-Q4)/(Q1-Q2)”的值表示照射光和反射光之间的相位差。在上式中，π表示圆的周长与其直径的比值。另外，f是照射光的频率，其单位例如是兆赫(MHz)。
图21是用于图示作为本技术的实施方式的应用例的电子设备800的外部构造示例的图。
电子设备800装在壳体801内，包括位于侧面的电源按钮840，且包括位于正面的显示单元880和快门按钮830。另外，摄像单元810和测距模块820的光学区域设置在背面。
因此，根据使用ToF的测距结果，显示单元880不仅能够显示普通拍摄图像881而且还能够显示深度图像882。
需要说明的是，在应用例中，以智能手机等便携终端作为电子设备800的示例，但是电子设备800不限于此，而是例如可以是数码相机、游戏机、可穿戴设备等。
需要说明的是，上述实施方式是用于体现本技术的示例，在实施方式中的各事项与权利要求中的规定本发明的各事项具有对应关系。类似地，在权利要求中规定本发明的各事项与本技术的实施方式中的被给予相同名称的各事项具有对应关系。然而，本技术不限于上述实施方式，并且可以在不脱离其主旨的情况下通过对上述实施方式应用各种修改而得以实施。
应当注意，本说明书中描述的效果仅是示例性的而非限制性的，并且可以提供其他效果。
应当注意的是，本技术还可以采用以下构造。
(1)一种半导体激光驱动装置，其包括：
装有激光驱动器的基板；
半导体激光器，安装在所述基板的一个表面上并且从照射表面发出照射光；
连接配线，将所述激光驱动器与所述半导体激光器相互电连接，并且具有0.5毫微亨利以下的配线电感；
第一光学元件，设置在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧；以及
第二光学元件，在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧设置于所述第一光学元件的外侧。
(2)根据(1)所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述第一光学元件是使来自所述半导体激光器的所述照射光成为平行光的光学元件，并且
所述第二光学元件是对所述平行光进行衍射的衍射光学元件。
(3)根据(2)所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述第一光学元件为准直透镜。
(4)根据(2)所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述第一光学元件为微透镜阵列。
(5)根据(1)所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述半导体激光器包括第一半导体激光器和第二半导体激光器，
所述第一光学元件是使来自所述第一半导体激光器的照射光透过并且使来自所述第二半导体激光器的照射光变成平行光的光学元件，并且
所述第二光学元件元件是对透过所述第一光学元件的光进行折射的扩散元件和对来自所述第一光学元件的所述平行光进行衍射的衍射光学元件。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述连接配线的长度为0.5毫米或更小。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的半导体激光驱动装置，其中，所述连接配线是通过设置在所述基板中的连接通孔而设置的。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述半导体激光器是以所述半导体激光器的一部分与所述激光驱动器的上部重叠的方式布置的。
(9)根据(8)所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述半导体激光器是以其面积的50％以下的部分与所述激光驱动器的所述上部重叠的方式布置的。
(10)一种电子设备，其包括：
装有激光驱动器的基板；
半导体激光器，安装在所述基板的一个表面上并且从照射表面发出照射光；
连接配线，将所述激光驱动器与所述半导体激光器相互电连接，并且具有0.5毫微亨利以下的配线电感；
第一光学元件，设置在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧；以及
第二光学元件，在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧设置于所述第一光学元件的外侧。
(11)一种半导体激光驱动装置的制作方法，包括以下步骤：
在支撑板的上表面上形成激光驱动器；
通过形成所述激光驱动器的连接配线，形成装有所述激光驱动器的基板；
在所述基板的一个表面上安装半导体激光器并且形成连接配线，其中，通过所述连接配线将所述激光驱动器与所述半导体激光器相互电连接并且具有0.5毫微亨利以下的配线电感；
在所述半导体激光器的照射表面所在侧形成第一光学元件；以及
在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧，在所述第一光学元件的外侧形成第二光学元件。
附图标记列表
11:发光单元
12:光接收单元
13:发光控制单元
14:测距计算单元
19:测距模块
100:基板
101:连接通孔
110:支撑板
120:粘合性树脂层
130:可剥除铜箔
131:载体铜箔
132:极薄铜箔
140:阻焊剂
150:配线图案
161至163:层间绝缘树脂
170至172:贯通孔
180:阻焊剂
200:激光驱动器
210:I/O焊盘
220:保护绝缘层
230:表面保护膜
240:粘结层和种子层
250:光致抗蚀剂
260:铜触点和铜再分配层(RDL)
290:晶片粘结膜(DAF)
300:半导体激光器
301:焊料凸块(Solder bump)
302:接合配线
400:光电二极管
500:无源部件
600:框架
610:准直透镜
619:微透镜阵列
620:第一光学元件
622:准直透镜
710:衍射光学元件
720:第二光学元件
800:电子设备
801:壳体
810:摄像单元
820:测距模块
830:快门按钮
840:电源按钮
850:控制单元
860:存储单元
870:无线通信单元
880:显示单元
890:电池

Claims (11)

1.一种半导体激光驱动装置，其包括：
装有激光驱动器的基板；
半导体激光器，安装在所述基板的一个表面上并且从照射表面发出照射光；
连接配线，将所述激光驱动器与所述半导体激光器相互电连接，并且具有0.5毫微亨利以下的配线电感；
第一光学元件，设置在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧；以及
第二光学元件，在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧设置于所述第一光学元件的外侧。
2.根据权利要求1所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述第一光学元件是使来自所述半导体激光器的所述照射光成为平行光的光学元件，并且
所述第二光学元件是对所述平行光进行衍射的衍射光学元件。
3.根据权利要求2所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述第一光学元件为准直透镜。
4.根据权利要求2所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述第一光学元件为微透镜阵列。
5.根据权利要求1所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述半导体激光器包括第一半导体激光器和第二半导体激光器，
所述第一光学元件是使来自所述第一半导体激光器的照射光透过并且使来自所述第二半导体激光器的照射光变成平行光的光学元件，并且
所述第二光学元件元件是对透过所述第一光学元件的光进行折射的扩散元件和对来自所述第一光学元件的所述平行光进行衍射的衍射光学元件。
6.根据权利要求1所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述连接配线的长度为0.5毫米或更小。
7.根据权利要求1所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述连接配线是通过设置在所述基板中的连接通孔而设置的。
8.根据权利要求1所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述半导体激光器是以所述半导体激光器的一部分与所述激光驱动器的上部重叠的方式布置的。
9.根据权利要求8所述的半导体激光驱动装置，
其中，所述半导体激光器是以其面积的50％以下的部分与所述激光驱动器的所述上部重叠的方式布置的。
10.一种电子设备，其包括：
装有激光驱动器的基板；
半导体激光器，安装在所述基板的一个表面上并且从照射表面发出照射光；
连接配线，将所述激光驱动器与所述半导体激光器相互电连接，并且具有0.5毫微亨利以下的配线电感；
第一光学元件，设置在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧；以及
第二光学元件，在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧设置于所述第一光学元件的外侧。
11.一种半导体激光驱动装置的制作方法，包括以下步骤：
在支撑板的上表面上形成激光驱动器；
通过形成所述激光驱动器的连接配线，形成装有所述激光驱动器的基板；
在所述基板的一个表面上安装半导体激光器并且形成连接配线，其中，通过具有0.5毫微亨利以下的配线电感的所述连接配线将所述激光驱动器与所述半导体激光器相互电连接；
在所述半导体激光器的照射表面所在侧形成第一光学元件；以及
在所述半导体激光器的所述照射表面所在侧，在所述第一光学元件的外侧形成第二光学元件。
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