CN113678331A - 激光模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种组装容易且廉价的激光模块。激光模块(1)具备：光纤(50)、能够射出激光(L)的激光元件(32)、使激光(L)耦合于光纤(50)的光学系统(40)、供激光元件(32)固定的底板(11)、包括形成有开口部(14)的侧壁(12)的壳体(10)、从壳体(10)的外部经由侧壁(12)的开口部(14)向壳体(10)的内部延伸的引线端子(60)、将引线端子(60)的位于壳体(10)的内部的连接部(62)与激光元件(32)相互电连接的导电线(70)、具有在侧壁(12)的开口部(14)将侧壁(12)与引线端子(60)之间密封的密封部(81)和从密封部(81)与引线端子(60)接触地向壳体(10)的内部延伸的延伸突出部(82)的绝缘部件(80)。绝缘部件(80)的延伸突出部(82)具有与引线端子(60)的连接部(62)接触并支承连接部(62)的支承部(83)。

Description

激光模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及激光模块及其制造方法，特别是涉及具备能够射出激光的激光元件的激光模块。
背景技术
以往，在这样的激光模块中，利用导电线将连接于外部电源的引线端子和激光元件连接，从外部经由引线端子向激光元件供电(例如，参照专利文献1)。这样的引线端子被设为贯穿激光模块的侧壁，因此需要用于使引线端子和侧壁之间密封的密封部件。
另外，导电线与引线端子之间的接合大多通过使用了超声波的引线结合来进行。在该使用了超声波的引线结合中，将由超声波产生器生成的超声波振动传递到引线结合装置的工具的末端，通过由该工具的末端将导电线压靠于引线端子的连接部的载荷、由超声波振动引起的摩擦及热，将导电线接合于引线端子的连接部。此时，若由于施加超声波振动而导致引线端子振动，则导电线可能无法很好地与引线端子的连接部接合而产生接合不良。
另外，在以往的激光模块中，进行壳体的侧壁和引线端子之间的密封的密封部件、支承引线端子的连接部的支承部件是分开设置的，因此存在激光模块的制造成本升高、并且激光模块的组装作业也繁琐这样的问题。另外，由于多个部件的公差的累积，而还存在难以将导电线准确地接合到期望位置这样的问题。
专利文献1：日本特开2018－22720号公报
发明内容
本发明是鉴于这样的现有技术的问题点而做成的，其第1目的在于提供一种组装容易且廉价的激光模块。
另外，本发明的第2目的在于提供一种激光模块的制造方法，该方法不容易产生因引线结合产生的接合不良且能够简单地组装激光模块。
根据本发明的第1形态，提供一种组装容易且廉价的激光模块。该激光模块具备：光纤；激光元件，其能够射出激光；光学系统，其使从上述激光元件射出的上述激光耦合于上述光纤；壳体，其包括供上述激光元件固定的底板和形成有开口部的侧壁；引线端子，其从上述壳体的外部经由上述侧壁的上述开口部向上述壳体的内部延伸；导电线，其将上述引线端子的位于上述壳体的内部的连接部与上述激光元件相互电连接；以及绝缘部件，其具有密封部和延伸突出部，上述密封部在上述侧壁的上述开口部将上述侧壁与上述引线端子之间密封，上述延伸突出部从上述密封部起与上述引线端子接触地向上述壳体的内部延伸。上述绝缘部件的上述延伸突出部具有支承部，上述支承部与上述引线端子的上述连接部接触并支承上述连接部。
根据本发明的第2形态，提供一种激光模块的制造方法，该方法不容易产生因引线结合产生的接合不良且能够简单地组装激光模块。该方法制造具有壳体和固定于上述壳体的激光元件的激光模块，上述壳体包括形成有开口部的侧壁。在该方法中，对于具有在上述侧壁的上述开口部处将上述壳体的上述侧壁与引线端子之间密封的密封部和从该密封部起延伸的延伸突出部的绝缘部件，以上述延伸突出部与引线端子接触地延伸到上述引线端子的供导电线连接的连接部的下方的方式，将该绝缘部件与上述引线端子形成为一体。将上述导电线的一端与固定于上述壳体的上述激光元件接合，将上述导电线的另一端通过超声波接合来与上述引线端子的位于上述壳体的内部的上述连接部接合。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式的激光模块的局部剖视图。
图2是示意性地表示图1所示的激光模块中的绝缘部件的一个例子的立体图。
图3是示意性地表示本发明的第2实施方式的激光模块的局部的局部剖视图。
图4是示意性地表示本发明的第3实施方式的激光模块的局部的局部剖视图。
图5是示意性地表示本发明的第3实施方式的激光模块的局部的局部剖视图。
具体实施方式
以下，参照图1～图5对本发明的激光模块的实施方式详细进行说明。其中，在图1～图5中，对相同或者相当的构成要素标注同一附图标记并省略重复的说明。另外，在图1～图5中，存在将各构成要素的比例尺、尺寸夸大图示的情况、省略了一部分构成要素的情况。
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式的激光模块1的局部剖视图。如图1所示，本实施方式的激光模块1包括：包括底板11和侧壁12的壳体10、将壳体10的上方覆盖的盖体20、固定在底板11之上的辅助支架30、安装于辅助支架30之上的半导体激光元件32、固定在底板11之上的第1透镜41和第2透镜42、端部被套管51保持的光纤50、以及、与设于壳体10外部的外部电源(未图示)连接的引线端子60。套管51被在侧壁12设置的凸缘13支承，套管51贯穿侧壁12并延伸到壳体10的内部。
在侧壁12形成有开口部14，经由该开口部14而将引线端子60导入壳体10的内部。该引线端子60由例如铜、铝等导电性材料形成。引线端子60在位于壳体10的内部的连接部62处与导电线70的一端相连接。该导电线70的另一端连接于辅助支架30之上的半导体激光元件32。导电线70由金、铜、铝等导电性材料形成，并通过使用了超声波的引线结合而接合于引线端子60的连接部62。由此，从外部电源经由引线端子60和导电线70而向半导体激光元件32供给电流。
当经由引线端子60和导电线70而向半导体激光元件32供给电流时，从半导体激光元件32射出激光L。该激光L被第1透镜41和第2透镜42会聚于光纤50的端面，经光纤50的传递而射出到激光模块1的外部。像这样，在本实施方式中，由第1透镜41和第2透镜42构成了使从半导体激光元件32射出的激光L耦合于光纤50的光学系统40。
这里，壳体10由铜等金属构成，因此，在侧壁12的开口部14设有使侧壁12与引线端子60之间电绝缘的绝缘部件80。该绝缘部件80由例如聚醚醚酮(PEEK)树脂、玻璃、陶瓷等具有电绝缘性的材料构成。将引线端子60和绝缘部件80相互固定，但该固定方法没有特别限定。例如，能够通过由粘接材料形成的固定、由螺丝的螺纹结合形成的固定、嵌件成形等各种方法来使引线端子60和绝缘部件80彼此一体化。
如图1所示，绝缘部件80具有在侧壁12的开口部14处将侧壁12和引线端子60之间密封的密封部81和从密封部81起向壳体10的内部延伸的延伸突出部82。在本实施方式中，绝缘部件80的延伸突出部82形成为与密封部81成为一体，并以与引线端子60的下表面接触的方式沿引线端子60延伸。另外，绝缘部件80的延伸突出部82具有与引线端子60的连接部62的下表面接触的支承部83，利用该支承部83支承引线端子60的连接部62。在俯视观察时，该支承部83的至少局部与引线端子60的连接部62重叠。
在本实施方式中，如上所述，壳体10的侧壁12与引线端子60之间由绝缘部件80的密封部81密封，并且由设于从密封部81向壳体10的内部延伸的延伸突出部82的支承部83支承引线端子60的连接部62。像这样，在本实施方式中，由单一绝缘部件80实现了对壳体10的侧壁12与引线端子60之间的密封和对引线端子60的连接部62的支承这两者。由此，能够减少向半导体激光元件32的供电所需要的部件的数量，因此能够降低激光模块1的制造成本。另外，由于部件数量减少而激光模块1的组装作业也变得容易。进而，绝缘部件80由单一部件构成，因此，不会有公差的累积，容易将导电线70接合于期望位置。另外，本实施方式的绝缘部件80从密封部81连续地延伸到支承部83，因此，抑制了引线端子60的振动，减少了因引线结合产生的接合不良。
在制造这样的激光模块1时，准备如上述那样通过由粘接材料形成的固定、由螺丝的螺纹结合形成的固定、嵌件成形等而形成为一体的引线端子60和绝缘部件80。在该一体化了的状态下，绝缘部件80的延伸突出部82与引线端子60接触地延伸到引线端子60的连接部62的下方。在该状态下，将绝缘部件80的密封部81嵌合于壳体10的侧壁12的开口部14，将壳体10的侧壁12与引线端子60之间密封。之后，例如通过超声波接合来将导电线70的一端与固定于壳体10的底板11的半导体激光元件32接合，并且同样地通过超声波接合将导电线70的另一端接合于引线端子60的连接部62。采用这样的方法，能够在使绝缘部件80和引线端子60一体化之后将导电线70接合于引线端子60的连接部62，因此激光模块1的组装作业变得容易。另外，绝缘部件80的延伸突出部82从密封部81连续地延伸到引线端子60的连接部62的下方，因此抑制了在超声波接合时引线端子60的振动，减少了因引线结合产生的接合不良。
这里，如图2所示，优选在绝缘部件80的延伸突出部82形成有将引线端子60的至少局部收纳的收纳槽85。通过将引线端子60收纳于这样的绝缘部件80的收纳槽85，从而引线端子60的从侧壁12向壳体10的内部延伸的部分被绝缘部件80的延伸突出部82保持，因此能够更有效地抑制在超声波接合时引线端子60的振动。其中，这样的收纳槽85形成为将引线端子60的从侧壁12向壳体10的内部延伸的部分中的至少局部收纳即可，但为了更有效地抑制引线端子60的振动，优选形成为将引线端子60的从侧壁12向壳体10的内部延伸的部分在其全长范围内都收纳。
图3是示意性地表示本发明的第2实施方式的激光模块的局部的局部剖视图。在上述第1实施方式中，绝缘部件80的延伸突出部82与辅助支架30之间形成有间隙，但是，在本实施方式中，绝缘部件80的延伸突出部82、特别是支承部83是与辅助支架30接触的。
在本实施方式中，也是由单一绝缘部件80实现对壳体10的侧壁12与引线端子60之间的密封和对引线端子60的连接部62的支承这两者，因此，能够减少向半导体激光元件32的供电所需要的部件的数量，所以能够降低激光模块的制造成本。另外，由于部件数量减少而激光模块的组装作业也变得容易。进而，绝缘部件80由单一部件构成，因此，不会有公差的累积，容易将导电线70接合于期望位置。另外，本实施方式的绝缘部件80从密封部81连续地延伸到支承部83，因此，抑制了引线端子60的振动，减少了因引线结合产生的接合不良。
特别是，在本实施方式中，绝缘部件80的延伸突出部82、特别是支承部83与辅助支架30接触，因此，除了能够利用绝缘部件80的支承部83之外，还能够由辅助支架30进一步牢靠地支承引线端子60的连接部62。另外，绝缘部件80的延伸突出部82也可以不与辅助支架30接触而是与底板11直接接触。
图4是示意性地表示本发明的第3实施方式的激光模块的局部的局部剖视图。本实施方式的绝缘部件80具有与形成于辅助支架30的台阶部131卡合的卡合部184。本实施方式的情况下，除了上述第2实施方式的效果之外，还能够获得以下这样的效果。
即，本实施方式的绝缘部件80的卡合部184在引线端子60的长度方向上卡合于辅助支架30的台阶部131。利用这样的卡合部184限制绝缘部件80相对于辅助支架30沿引线端子60的长度方向移动，因此抑制了沿引线端子60的长度方向的振动。结果，能够更有效地减少因引线结合产生的接合不良。
另外，在本实施方式中，绝缘部件80的卡合部184卡合于辅助支架30的台阶部131，但也可以构成为绝缘部件80的卡合部184与形成于辅助支架30的突起、槽、凹部卡合。另外，绝缘部件80的卡合部184也可以构成为：不是与辅助支架30的台阶部131卡合，而是与形成于底板11的台阶部、突起、槽或者凹部卡合。
图5是示意性地表示本发明的第3实施方式的激光模块的局部的局部剖视图。本实施方式的绝缘部件80具有与形成于辅助支架30的凹部231卡合的卡合部284。本实施方式的情况下，除了上述第2实施方式的效果之外，还利用本实施方式的绝缘部件80的卡合部284抑制了沿引线端子60的上下方向的振动。因而，能够更有效地减少因引线结合产生的接合不良。
在上述实施方式中，对具有单一的半导体激光元件32的激光模块进行了说明，但显然本发明也能够应用于具备多个半导体激光元件的多芯片激光模块。
至此，对本发明的优选实施方式进行了说明，但显然本发明并不局限于上述实施方式，可以在其技术思想的范围内以各种不同形态来实施。
如上所述，根据本发明的第1形态，提供一种组装容易且廉价的激光模块。该激光模块具备：光纤；激光元件，其能够射出激光；光学系统，其使从上述激光元件射出的上述激光耦合于上述光纤；壳体，其包括供上述激光元件固定的底板和形成有开口部的侧壁；引线端子，其从上述壳体的外部经由上述侧壁的上述开口部向上述壳体的内部延伸；导电线，其将上述引线端子的位于上述壳体的内部的连接部与上述激光元件相互电连接；以及绝缘部件，其具有密封部和延伸突出部，上述密封部在上述侧壁的上述开口部将上述侧壁与上述引线端子之间密封，上述延伸突出部从上述密封部起与上述引线端子接触地向上述壳体的内部延伸。上述绝缘部件的上述延伸突出部具有支承部，上述支承部与上述引线端子的上述连接部接触并支承上述连接部。优选为，在俯视观察时，上述绝缘部件的上述支承部的至少局部与上述引线端子的上述连接部重叠。
采用这样的结构，壳体的侧壁与引线端子之间由绝缘部件的密封部密封，并且由设于从密封部向壳体的内部延伸的延伸突出部的支承部支承引线端子的连接部，因此，能够由单一的绝缘部件实现对壳体的侧壁与引线端子之间的密封和对引线端子的连接部的支承这两者。由此，能够减少所需要部件的数量，因此能够降低激光模块的制造成本。另外，由于部件数量减少而激光模块的组装作业也变得容易。进而，绝缘部件能够由单一部件构成，因此，不会有公差的累积，容易将导电线接合于期望位置。
优选为，在上述绝缘部件的上述延伸突出部形成有收纳槽，上述收纳槽将上述引线端子的从上述侧壁向上述壳体的内部延伸这部分中的至少局部收纳。另外，优选为，上述绝缘部件的上述收纳槽构成为将上述引线端子的从上述侧壁向上述壳体的内部延伸这部分在其全长范围内都收纳到内部。通过将引线端子收纳于这样的绝缘部件的收纳槽，从而引线端子的从侧壁向壳体的内部延伸的部分被绝缘部件的延伸突出部保持，因此能够更有效地抑制在超声波接合时引线端子的振动。
也可以是，上述绝缘部件的上述支承部与上述壳体的上述底板接触或者与固定于上述底板的辅助支架接触。在该情况下，除了绝缘部件的支承部之外，还能够由底板或者辅助支架进一步牢靠地支承引线端子的连接部。
也可以是，上述绝缘部件的上述延伸突出部具有卡合部，上述卡合部与上述壳体的上述底板卡合或者与固定于上述底板的辅助支架卡合。在该情况下，优选为，上述绝缘部件的上述卡合部以限制上述引线端子朝向上述壳体的上述底板的方向或者向离开上述壳体的上述底板的方向移动的方式与上述壳体的上述底板卡合。采用这样的结构，限制了绝缘部件相对于底板或者辅助支架移动，因此抑制了引线端子的移动，结果，减少了因引线结合产生的接合不良。
根据本发明的第2形态，提供一种激光模块的制造方法，该方法不容易产生因引线结合产生的接合不良且能够简单地组装激光模块。该方法制造具有壳体和固定于上述壳体的激光元件的激光模块，上述壳体包括形成有开口部的侧壁。在该方法中，将具有在上述侧壁的上述开口部将上述壳体的上述侧壁与引线端子之间密封的密封部和从该密封部延伸的延伸突出部的绝缘部件，以上述延伸突出部与引线端子接触地延伸到上述引线端子的供导电线连接的连接部的下方的方式，与上述引线端子形成为一体。将上述导电线的一端与固定于上述壳体的上述激光元件接合，将上述导电线的另一端通过超声波接合与上述引线端子的位于上述壳体的内部的上述连接部接合。
采用这样的方法，能够在使绝缘部件和引线端子一体化之后将导电线接合于引线端子的连接部，因此激光模块的组装作业变得容易。另外，绝缘部件的延伸突出部连续地延伸到引线端子的连接部的下方，因此抑制了在超声波接合时引线端子的振动，减少了因引线结合产生的接合不良。
采用本发明，壳体的侧壁与引线端子之间由绝缘部件的密封部密封，并且由设于从密封部向壳体的内部延伸的延伸突出部的支承部支承引线端子的连接部，因此，能够由单一的绝缘部件实现对壳体的侧壁与引线端子之间的密封和对引线端子的连接部的支承这两者。由此，能够减少必要部件的数量，因此能够降低激光模块的制造成本。另外，由于部件数量减少而激光模块的组装作业也变得容易。
本申请基于2019年4月12日提出申请的日本专利申请特愿2019－076597号，并主张该申请的优先权。通过参照将该申请的公开内容全部编入本说明书中。
工业实用性
本发明非常适用于具备能够射出激光的激光元件的激光模块。
附图标记说明
1…激光模块；10…壳体；11…底板；12…侧壁；13…凸缘；14…开口部；20…盖体；30…辅助支架；32…半导体激光元件；40…光学系统；41…第1透镜；42…第2透镜；50…光纤；51…套管；60…引线端子；62…连接部；70…导电线；80…绝缘部件；81…密封部；82…延伸突出部；83…支承部；85…收纳槽；131…台阶部；184…卡合部；231…凹部；284…卡合部；L…激光。

Claims (8)

1.一种激光模块，其特征在于，
该激光模块具备：
光纤；
激光元件，其能够射出激光；
光学系统，其使从所述激光元件射出的所述激光耦合于所述光纤；
壳体，其包括供所述激光元件固定的底板和形成有开口部的侧壁；
引线端子，其从所述壳体的外部经由所述侧壁的所述开口部向所述壳体的内部延伸；
导电线，其将所述引线端子的位于所述壳体内部的连接部与所述激光元件相互电连接；以及
绝缘部件，其具有密封部和延伸突出部，所述密封部在所述侧壁的所述开口部将所述侧壁与所述引线端子之间密封，所述延伸突出部从所述密封部起与所述引线端子接触地向所述壳体的内部延伸，
所述绝缘部件的所述延伸突出部具有支承部，所述支承部与所述引线端子的所述连接部接触并支承所述连接部。
2.根据权利要求1所述的激光模块，其特征在于，
在俯视观察时，所述绝缘部件的所述支承部的至少局部与所述引线端子的所述连接部重叠。
3.根据权利要求1或2所述的激光模块，其特征在于，
在所述绝缘部件的所述延伸突出部形成有收纳槽，所述收纳槽将所述引线端子的从所述侧壁向所述壳体的内部延伸这部分中至少局部收纳。
4.根据权利要求3所述的激光模块，其特征在于，
所述绝缘部件的所述收纳槽构成为将所述引线端子的从所述侧壁向所述壳体的内部延伸这部分在其全长范围内都收纳到内部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的激光模块，其特征在于，
所述绝缘部件的所述支承部与所述壳体的所述底板接触或者与固定于所述底板的辅助支架接触。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的激光模块，其特征在于，
所述绝缘部件的所述延伸突出部具有卡合部，所述卡合部与所述壳体的所述底板卡合，或者与固定于所述底板的辅助支架卡合。
7.根据权利要求6所述的激光模块，其特征在于，
所述绝缘部件的所述卡合部以抑制所述引线端子的振动的方式与所述壳体的所述底板卡合。
8.一种激光模块的制造方法，其制造具有壳体和固定于所述壳体的激光元件的激光模块，所述壳体包括形成有开口部的侧壁，其特征在于，
对于具有在所述侧壁的所述开口部处将所述壳体的所述侧壁与引线端子之间密封的密封部和从该密封部起延伸的延伸突出部的绝缘部件，以所述延伸突出部与引线端子接触地延伸到所述引线端子的供导电线连接的连接部的下方的方式，将该绝缘部件与所述引线端子形成为一体，
将所述导电线的一端与固定于所述壳体的所述激光元件接合，
将所述导电线的另一端通过超声波接合来与所述引线端子的位于所述壳体的内部的所述连接部接合。
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