本發明涉及半導體制造，尤其涉及一種具有自由聚焦功能的激光雷達裝置及其制造方法。
背景技術：
1、激光雷達（light?detection?and?ranging，lidar）技術是一種通過發射激光束探測目標位置、速度等特征量的主動遙感技術。激光雷達技術的核心原理是利用激光的反射特性，通過測量激光信號從發射到接收的時間差或相位差，計算目標與傳感器之間的距離，進而構建環境的三維點云地圖。激光雷達裝置是采用激光雷達技術實現測距并構建環境的三維點云地圖的裝置。
2、當前主流的激光雷達裝置為正面出光產品，即激光信號從所述激光雷達裝置的正面射出。但是，正面出光的激光雷達裝置激光信號的射出方向單一且較為分散，遇惡劣天氣（例如霧、雨、雪等）時，激光光束易被懸浮顆粒散射，導致有效探測距離縮短。為了解決這一技術問題，市面上出現了一種側面出光的激光雷達裝置，即在激光雷達裝置中采用clga（ceramic?land?grid?array，陶瓷無引腳柵格陣列封裝）技術進行側光窗封裝。側面出光的激光雷達裝置自側面發出激光信號，可以更精確的控制激光束的發射方向和角度，從而在較小的區域內獲得更多的數據點，能夠顯著的提高激光雷達裝置的分辨率和測量精度。但是，側面出光的激光雷達裝置的出光區域相對較小，大部分激光信號被困在封裝腔體內，導致出光量低，光電轉換效率低。同時，大量激光信號的聚集也會升高封裝腔體內的溫度，導致位于所述封裝腔體內的芯片的溫度升高，進而影響芯片性能甚至導致芯片失效。
3、因此，如何在提高激光雷達裝置測量準確度的同時，避免因大量激光信號在封裝腔體內聚焦而導致封裝腔體內溫度升高的問題，確保芯片性能的穩定性，是當前亟待解決的技術問題。
技術實現思路
1、本發明提供一種具有自由聚焦功能的激光雷達裝置及其制造方法，用于在提高激光雷達裝置測量準確度的同時，避免因大量激光信號在封裝腔體內聚焦而導致封裝腔體內溫度升高的問題，確保芯片性能的穩定性。
2、根據一些實施例，本發明提供了一種具有自由聚焦功能的激光雷達裝置，包括：
3、基板，包括相對設置的正面和背面；
4、發光芯片，貼裝于所述基板的所述正面上，所述發光芯片用于發射激光信號；
5、變焦透鏡組件，安裝于所述基板的正面上，所述發光芯片位于所述變焦透鏡組件與所述基板圍合形成的封裝腔室內，所述變焦透鏡組件包括液體透鏡和調焦結構，所述調焦結構包括調焦本體，一出光口貫穿所述調焦本體，所述出光口位于所述發光芯片的上方，所述液體透鏡包括位于所述出光口內的透鏡區域以及位于所述透鏡區域外部且與所述透鏡區域連通的調節區域，所述調節區域夾設于所述調焦本體內，且所述調焦結構能夠通過擠壓所述調節區域來調整所述透鏡區域的厚度。
6、在一些實施例中，所述液體透鏡包括：
7、彈性膜，所述彈性膜圍合形成容納腔，位于所述透鏡區域的所述容納腔的深度大于位于所述調節區域的所述容納腔的深度；
8、光學液體，填充于所述容納腔內。
9、在一些實施例中，所述光學液體為硅油。
10、在一些實施例中，所述透鏡區域位于所述液體透鏡的中部位置，所述調節區域環繞所述透鏡區域的外周對稱分布；
11、所述透鏡區域的寬度與所述出光口的寬度相等。
12、在一些實施例中，所述調焦本體包括：
13、下導電環，包括下環體，所述下環體圍合形成下環內區域；
14、上導電環，與所述下導電環相互獨立且位于所述下導電環上方，所述上導電環包括上環體，所述上環體圍合形成上環內區域，所述出光口包括所述下環內區域和所述上環內區域；
15、所述下導電環與所述上導電環對齊設置，且所述調節區域夾設于所述下環體與所述上環體之間。
16、在一些實施例中，所述下環體的材料和所述上環體的材料均為金屬銅。
17、在一些實施例中，所述調焦本體還包括：
18、第一引出結構，與所述下導電環電連接，用于向所述下導電環傳輸第一電信號；
19、第二引出結構，與所述上導電環電連接，用于向所述上導電環傳輸第二電信號，所述第一引出結構與所述第二引出結構分布于所述出光口的相對兩側。
20、在一些實施例中，所述基板內具有第一引出線路和第二引出線路，所述第一引出結構與所述第一引出線路電連接，所述第二引出結構與所述第二引出線路電連接。
21、在一些實施例中，所述變焦透鏡組件還包括塑封層，且所述塑封層塑封所述第一引出結構和所述第二引出結構。
22、在一些實施例中，所述塑封層還位于所述下導電環朝向所述基板的表面上，所述上導電環與所述塑封層之間相互獨立。
23、在一些實施例中，所述塑封層包括朝向所述基板的底端和與所述底端相對的頂端，所述塑封層的頂端高于所述上導電環，且所述塑封層的頂端具有臺階結構；所述具有自由聚焦功能的激光雷達裝置還包括：
24、透明蓋，安裝于所述塑封層的所述臺階結構上。
25、在一些實施例中，所述出光口位于所述發光芯片的上方，所述發光芯片朝向所述出光口發射所述激光信號。
26、在一些實施例中，所述激光信號自所述發光芯片的側面射出；所述具有自由聚焦功能的激光雷達裝置還包括：
27、導光結構，位于所述封裝腔室內且位于所述發光芯片的側面，所述出光口位于所述導光結構的上方，所述導光結構用于將所述發光芯片發射的所述激光信號傳輸至所述液體透鏡的所述透鏡區域。
28、在一些實施例中，所述導光結構包括棱鏡。
29、在一些實施例中，所述基板的正面上貼裝有沿平行于所述基板的正面的方向間隔排布的多個所述發光芯片，多個所述發光芯片均與所述基板電連接，多個所述棱鏡對應分布于多個所述發光芯片的側面。
30、根據另一些實施例，本發明還提供了一種具有自由聚焦功能的激光雷達裝置的制造方法，包括如下步驟：
31、形成變焦透鏡組件，所述變焦透鏡組件包括液體透鏡和調焦結構，所述調焦結構包括調焦本體，一出光口貫穿所述調焦本體，所述液體透鏡包括位于所述出光口內的透鏡區域以及位于所述透鏡區域外部且與所述透鏡區域連通的調節區域，所述調節區域夾設于所述調焦本體內，且所述調焦結構能夠通過擠壓所述調節區域來調整所述透鏡區域的厚度；
32、貼裝發光芯片至基板的正面上，所述發光芯片用于發射激光信號；
33、貼裝所述變焦透鏡組件于所述基板的正面上，使得所述發光芯片位于所述變焦透鏡組件與所述基板圍合形成的封裝腔室內，所述出光口位于所述發光芯片的上方。
34、在一些實施例中，形成變焦透鏡組件的具體步驟包括：
35、形成所述液體透鏡，所述液體透鏡包括彈性膜和光學液體，所述光學液體填充于所述彈性膜圍合形成的容納腔內；
36、安裝所述液體透鏡至所述調焦結構中，使得所述液體透鏡的所述透鏡區域位于所述出光口內，且使得所述液體透鏡的所述調節區域夾設于所述調焦結構的所述調焦本體內。
37、在一些實施例中，所述光學液體為硅油。
38、在一些實施例中，安裝所述液體透鏡至所述調焦結構中，使得所述液體透鏡的所述透鏡區域位于所述出光口內，且使得所述液體透鏡的所述調節區域夾設于所述調焦結構的所述調焦本體內的具體步驟包括：
39、形成相互獨立的下導電環和上導電環，所述下導電環包括下環體，所述下環體圍合形成下環內區域，所述上導電環包括上環體，所述上環體圍合形成上環內區域；
40、放置所述液體透鏡至所述下導電環上；
41、放置所述上導電環至所述液體透鏡上，形成包括所述下環內區域與所述上環內區域的所述出光口，所述液體透鏡的所述調節區域夾設于所述上環體與所述下環體之間。
42、在一些實施例中，所述下環體的材料和所述上環體的材料均為金屬銅。
43、在一些實施例中，所述透鏡區域位于所述液體透鏡的中部位置，所述調節區域環繞所述透鏡區域的外周對稱分布，所述透鏡區域的寬度與所述出光口的寬度相等。
44、在一些實施例中，所述調焦本體還包括與所述下環體的端部電連接的第一引出結構以及與所述上環體的端部電連接的第二引出結構；放置所述上導電環至所述液體透鏡上的具體步驟包括：
45、以所述第一引出結構和所述第二引出結構分布于所述出光口相對兩側的方向放置所述上導電環至所述液體透鏡上。
46、在一些實施例中，放置所述上導電環至所述液體透鏡上之后，還包括如下步驟：
47、形成塑封所述第一引出結構、所述第二引出結構和所述下導電環的塑封層，所述塑封層未覆蓋所述上導電環上表面、所述上環內區域和所述下環內區域，且所述上導電環與所述塑封層之間相互獨立。
48、在一些實施例中，所述塑封層包括相對設置的頂端和底端，所述塑封層的頂端高于所述上導電環，且所述塑封層的頂端具有臺階結構；形成塑封所述第一引出結構、所述第二引出結構和所述下導電環的塑封層之后，還包括如下步驟：
49、安裝透明蓋至所述塑封層的所述臺階結構上。
50、在一些實施例中，貼裝發光芯片至基板的正面上的具體步驟包括：
51、貼裝向上發射所述激光信號的所述發光芯片至所述基板的所述正面上。
52、在一些實施例中，貼裝發光芯片至基板的正面上的具體步驟包括：
53、貼裝所述發光芯片和導光結構至所述基板的所述正面上，所述發光芯片向側面發射所述激光信號，所述導光結構位于所述發光芯片的側面，且所述導光結構用于將所述發光芯片發射的所述激光信號導向所述透鏡區域。
54、在一些實施例中，所述導光結構包括棱鏡。
55、在一些實施例中，所述基板的正面上貼裝有沿平行于所述基板的正面的方向間隔排布的多個所述發光芯片，多個所述發光芯片均與所述基板電連接，多個所述棱鏡對應分布于多個所述發光芯片的側面。
56、在一些實施例中，所述基板內具有第一引出線路和第二引出線路，且所述第一引出結構和所述第二引出結構均暴露于所述塑封層的底面上；貼裝所述變焦透鏡組件于所述基板的正面上的具體步驟包括：
57、通過導電膠貼裝所述變焦透鏡組件于所述基板的正面上，電連接所述第一引出結構與所述第一引出線路，且電連接所述第二引出結構與所述第二引出線路。
58、本發明提供的具有自由聚焦功能的激光雷達裝置及其制造方法，通過在基板的上方貼裝變焦透鏡組件，使得發光芯片位于所述變焦透鏡組件于所述基板圍合形成的封裝腔室內，所述變焦透鏡組件包括液體透鏡和調焦結構，所述調焦結構包括調焦本體，一出光口貫穿所述調焦本體，所述液體透鏡包括位于所述出光口內的透鏡區域以及位于所述透鏡區域外部且與所述透鏡區域連通的調節區域，所述調節區域夾設于所述調焦本體內，且所述調焦結構能夠通過擠壓所述調節區域來調整所述透鏡區域的厚度，所述透鏡區域的厚度的改變會調整所述透鏡區域的焦點位置和焦距，從而能夠根據需要（例如外部環境情況）靈活設置所述透鏡區域的焦點位置和焦距，即便是在惡劣的外界環境下也能高效且準確的聚焦，實現了激光雷達裝置的自由聚焦，提高了激光雷達裝置的抗干擾性能，減少了環境光（例如太陽光）以及散射效應的干擾，降低了激光雷達裝置的誤檢率，提高了激光雷達裝置的檢測準確度，并適用于復雜光照場景（例如隧道環境或者逆光環境）。
59、而且，由于本發明提供的所述具有自由聚焦功能的激光雷達裝置為向上發光結構，避免了側面出光的激光雷達裝置易出現大量激光信號在封裝腔室內聚焦而導致封裝腔室內溫度升高的問題，確保了所述發光芯片性能的穩定性和可靠性，延長了激光雷達裝置的使用壽命。