JP7208407B2 - レーザモジュール及び電子機器 - Google Patents

Description

本開示はレーザ機器技術分野に関し、特にレーザモジュール及び電子機器に関する。

３Ｄ識別技術は、顔識別ロック解除、支払い等の分野において広く用いられている。レーザモジュールは、３Ｄ識別の不可欠な中核素子であり、主に、極短フェムト秒パルスを送信する又は特定光形状を投射するために用いられ、それによって、システムは奥行き情報を取得する。レーザチップは、レーザモジュールのうちの最も重要な素子の一つとして、レーザモジュールの作動プロセスにおいて、重要な役割を果たしている。

レーザチップは半導体デバイスであり、温度に対して敏感であり、温度が高いほど、レーザチップの光電変換効率が低くなり、高温もレーザチップ格子構造を破壊しやすく、レーザチップの使用寿命が低下してしまう。しかし、関連技術のうちのレーザモジュールでは、レーザチップの殆どは、それと接続される回路基板を介して放熱するため、レーザチップの放熱効率が低いことを招く。

本開示の実施例は、関連技術のうちのレーザモジュールにおけるレーザチップの放熱効率が低いという課題を解決するためのレーザモジュール及び電子機器を提供する。

以上の技術課題を解決するために、本開示は以下のように実現される。

第一の方面によれば、本開示の実施例はレーザモジュールを提供する。このレーザモジュールは、
光学アセンブリと、
前記光学アセンブリの一方側に設けられるレーザチップと、
いずれも前記レーザチップに接続される第一の電極及び第二の電極を含む給電構造と、
前記光学アセンブリの少なくとも一部が収容される収容チャンバが形成されるパッケージ構造と、
前記パッケージ構造の外側に外嵌され、且つ前記第一の電極及び前記第二の電極に当接される放熱構造とを含む。

第二の方面によれば、本開示の実施例は電子機器をさらに提供する。前記電子機器は、第一の方面に記述されるレーザモジュールを含む。

本開示の実施例による技術案によれば、放熱構造は給電構造の第一の電極及び第二の電極に当接され、第一の電極及び第二の電極は、レーザチップ及びその自体により生成された熱量を放熱構造に伝導することができ、且つ放熱構造はパッケージ構造の外側に外嵌され、放熱構造は放熱するための比較的に大きい放熱面積を有することができ、レーザモジュールの放熱効率が向上され、レーザチップの作動性能と使用寿命が確保される。また、放熱構造はパッケージ構造の外側に外嵌され、パッケージ構造に対する固定や支持の役割を果たすことができる。

本開示の実施例によるレーザモジュールの断面図である。 図１におけるレーザモジュールの上面図である。 図１によるレーザモジュールにおける放熱体の構造図である。 図１によるレーザモジュールにおける放熱体が組み立てられていない時の正面図である。 図４の左側面図である。

本開示の実施例の技術案をより明瞭に説明するために、以上は、本開示の実施例の記述において使用される必要がある添付図面を簡単に紹介する。自明なことに、以上の記述における添付図面は、ただ本開示のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を払わない前提で、それらの添付図面に基づいて、他の添付図面を取得することもできる。

以下は、本開示の実施例における添付図面を結び付けながら、本開示の実施例における技術案を明瞭且つ完全に記述する。明らかに、記述された実施例は、本開示の一部の実施例であり、全部の実施例ではない。本開示における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を払わない前提で得られたすべての他の実施例は、いずれも本開示の請求の範囲に属する。

図１～図５を参照して、図１は本開示の実施例によるレーザモジュールの断面図であり、図２は図１におけるレーザモジュールの上面図であり、図３は図１によるレーザモジュールにおける放熱体の構造図であり、図４は図１によるレーザモジュールにおける放熱体が組み立てられていない時の正面図であり、図５は図４の左側面図である。

具体的には、図１を参考して、本開示の実施例はレーザモジュールを提供し、光学アセンブリ１０、レーザチップ２０、給電構造３０、パッケージ構造４０及び放熱構造５０を含む。そのうち、レーザチップ２０は光学アセンブリ１０の一方側に設けられ、給電構造３０は、第一の電極３１及び第二の電極３２を含み、第一の電極３１及び第二の電極３２のいずれもレーザチップ２０に接続されることにより、レーザチップ２０に給電し、パッケージ構造４０に収容チャンバが形成され、光学アセンブリ１０の少なくとも一部がこの収容チャンバ内に収容され、放熱構造５０はパッケージ構造４０の外側に外嵌され、且つ放熱構造５０は第一の電極３１及び第二の電極３２に当接される。

本開示の実施例による技術案では、放熱構造５０は第一の電極３１及び第二の電極３２に当接され、第一の電極３１及び第二の電極３２は、レーザチップ２０及びその自体により生成された熱量を放熱構造５０に伝導することができ、且つ放熱構造５０はパッケージ構造４０の外側に外嵌され、放熱構造５０は放熱するための比較的に大きい放熱面積を有することができ、レーザモジュールの放熱効率が向上され、レーザチップ２０の作動性能と使用寿命が確保される。

また、放熱構造５０はパッケージ構造４０の外側に外嵌され、パッケージ構造４０に対する固定や支持の役割を果たすことができる。例えば、パッケージ構造４０は柱形状構造であると、放熱構造５０は、パッケージ構造４０を囲み、パッケージ構造４０に対する固定の役割を果たすように、パッケージ構造４０の外面に外嵌されるパイプ形状の構造であってもよい。

放熱構造５０は、導電性能を備えず、比較的に優れた熱伝導性能を有する材料であってもよく、このように、放熱構造５０の放熱性能を確保するとともに、給電構造３０が放熱構造５０を介して漏電してしまうなどの状況を防止することができ、レーザモジュールの使用安全性が確保される。

選択的に、給電構造３０は、レーザチップ２０における光学アセンブリ１０の反対側に設けられてもよい。例えば、給電構造３０は回路基板であってもよく、レーザチップ２０は回路基板に貼り付けられてもよく、このように、レーザチップ２０と給電構造３０との間はより大きい接触面積を有し、給電構造３０とレーザチップ２０との熱伝導効率が向上され、レーザチップ２０の放熱効率の向上に対してさらに有利である。

レーザチップ２０及び給電構造３０はパッケージ構造４０の外部に位置してもよく、又は図１に示すように、レーザチップ２０及び給電構造３０はパッケージ構造４０内に位置してもよく、このように、パッケージ構造４０によってレーザチップ２０及び給電構造３０を固定することができ、レーザモジュールの全体の堅牢性が確保される。

選択可能な実施の形態では、放熱構造５０は、放熱体５１と熱伝導体５２を含み、放熱体５１はパッケージ構造４０の外側に外嵌され、熱伝導体５２の一方側が放熱体５１に当接され、熱伝導体５２の他方側が第一の電極３１及び第二の電極３２に当接される。つまり、給電構造３０と放熱体５１との間には熱伝導体５２が設けられる。例えば、熱伝導体５２は環形状構造であってもよく、熱伝導体５２の内壁は第一の電極３１及び第二の電極３２に当接され、熱伝導体５２の外壁は放熱体５１に当接される。このように、第一の電極３１及び第二の電極３２と熱伝導体５２との間は比較的に大きい接触面積を有し、熱伝導体５２は第一の電極３１、第二の電極３２及びレーザチップ２０から第一の電極３１及び第二の電極３２に伝導される熱量をより速やかに吸収することができ、レーザモジュールの放熱効率を加速させることができる。

そのうち、熱伝導体５２は非導電材料であり、放熱体５１は金属材料である。非導電材料の熱伝導体５２は導電性能を備えず、給電構造３０が熱伝導体５２を介して漏電してしまうなどの状況を回避することができ、レーザモジュールの使用安全性が確保される。

金属材料の放熱体５１はよりよい熱伝導性能を有し、且つ金属材料の放熱体５１は比較的によい電磁シールド役割を有する。例えば、放熱体５１の材料は銅であってもよく、銅は比較的に高い熱伝導率を有し、且つ銅の安定性が良く、価格が比較的に低く、レーザモジュールの製造コストを節約することができる。

また、放熱体５１はパッケージ構造４０の外側に外嵌され、図１に示すように、レーザチップ２０は、パッケージ構造４０の収容チャンバに収容され、金属材料の放熱体５１は、電子機器のうちの他のデバイスに対するレーザモジュールの電磁妨害を低減させることができる。

選択的に、放熱体５１は基板５１１及び延伸部材５１２を含み、基板５１１はパッケージ構造４０の外側に外嵌され、基板５１１は、対向する第一の端及び第二の端を含み、第一の端は熱伝導体５２に当接され、第二の端は延伸部材５１２に接続され、且つ延伸部材５１２は、光学アセンブリ１０におけるレーザチップ２０の反対側に位置する。

例えば、パッケージ構造４０が中空な柱形状構造であると、基板５１１はパッケージ構造４０の外面に外嵌されるパイプ形状構造であってもよく、パイプ形状構造の基板５１１は、相対的に離れている第一の端と第二の端を含み、第一の端は熱伝導体５２に当接されることによって、熱伝導体５２の熱量を吸収し、第二の端は、光学アセンブリ１０に近接し、延伸部材５１２が設けられ、且つこの延伸部材５１２は、光学アセンブリ１０におけるレーザチップ２０の反対側に位置し、光学アセンブリ１０に対する固定の役割を果たすことができ、光学アセンブリ１０を取り付ける堅牢性が確保される。

図３～図５を参照すると、一つの具体的な実施の形態では、基板５１１は、順次に接続される第一の側板５１１１、第二の側板５１１２、第三の側板５１１３及び第四の側板５１１４を含み、第一の側板５１１１、第二の側板５１１２、第三の側板５１１３及び第四の側板５１１４によって第一の貫通穴５１３が囲まれ、パッケージ構造４０は第一の貫通穴５１３内に位置し、第一の側板５１１１及び／又は第三の側板５１１３に延伸部材５１２が設けられる。貫通穴は四角形状であり、パッケージ構造４０は四角体構造であり、第一の側板５１１１、第二の側板５１１２、第三の側板５１１３及び第四の側板５１１４は順次に接続されることによって四角枠状の基板５１１が形成され、そして、基板５１１はパッケージ構造４０の外面を被覆してもよく、それによって、基板５１１はより大きい表面積を有し、放熱体５１の放熱面積を増大させ、レーザモジュールの放熱効率が向上され、パッケージ構造４０に対する支持や固定の役割をよりよく果たすこともできる。

延伸部材５１２は、第一の側板５１１１または第三の側板５１１３に設けられてもよく、または第一の側板５１１１と第三の側板５１１３のいずれも延伸部材５１２が設けられてもよい。例えば、延伸部材５１２は第一の側板５１１１に設けられ、且つ延伸部材５１２は第三の側板５１１３に接続され、それによって、延伸部材５１２を光学アセンブリ１０に貼り合わせ、光学アセンブリ１０を押圧することができ、光学アセンブリ１０に対する固定の役割を果たす。

または、第一の側板５１１１、第二の側板５１１２、第三の側板５１１３及び第四の側板５１１４のいずれも延伸部材５１２が設けられ、延伸部材５１２は、光学アセンブリ１０におけるレーザチップ２０の反対側に貼り合われ、それによって、延伸部材５１２は、光学アセンブリ１０に対する固定の役割を果たすことができる。

具体的には、図２と図３を参照し、第一の側板５１１１に第一の延伸部材５１２１と第二の延伸部材５１２２が設けられ、第三の側板５１１３に第三の延伸部材５１２３と第四の延伸部材５１２４が設けられ、第一の延伸部材５１２１は、第三の延伸部材５１２３及び第二の側板５１１２に接続され、第三の延伸部材５１２３は第二の側板５１１２に接続され、第二の延伸部材５１２２は第四の延伸部材５１２４及び第四の側板５１１４に接続され、第四の延伸部材５１２４は第四の側板５１１４に接続される。

本実施例では、第一の側板５１１１、第二の側板５１１２、第三の側板５１１３及び第四の側板５１１４のいずれも溶接されることによって中空な四角柱構造に形成され、パッケージ構造４０及び一部の光学アセンブリ１０のいずれもこの四角柱構造内に収容され、第一の延伸部材５１２１及び第三の延伸部材５１２３のいずれも第二の側板５１１２の先端に溶接され、第二の延伸部材５１２２及び第四の延伸部材５１２４のいずれも第四の側板５１１４の先端に溶接され、レーザモジュールの上面図は図２に示されている。このように、第一の延伸部材５１２１及び第三の延伸部材５１２３、第二の延伸部材５１２２及び第四の延伸部材５１２４は光学アセンブリ１０の先端部を押圧し、光学アセンブリ１０が固定され、光学アセンブリ１０が剥離することを回避し、レーザモジュールの堅牢性が確保される。そして、このような設置によって、光学アセンブリ１０を固定するための固定部材を別途に増設する必要がなく、レーザモジュールのハードウエアコストを節約する。

再び図１を参照し、熱伝導体５２に第二の貫通穴が形成され、第一の電極３１及び第二の電極３２は第二の貫通穴内に位置し、且つ第一の電極３１及び第二の電極３２のいずれも熱伝導体５２の内壁に当接される。第一の電極３１が正極であってもよく、第二の電極３２が負極であってもよく、それによって、レーザチップ２０に給電し、第一の電極３１及び第二の電極３２は板状構造であってもよく、且つ第一の電極３１及び第二の電極３２は、パッケージ構造４０内にパッケージされてもよい。

選択的に、レーザチップ２０は第一の電極３１に貼り付けられ、このように、レーザチップ２０と第一の電極３１とはより大きい接触面積を有し、レーザチップ２０により生成された熱量をより速やかに第一の電極３１に伝導することができ、第一の電極３１を介して熱伝導体５２に伝導する。

選択的に、光学アセンブリ１０は光学素子１１及びコリメート素子１２を含み、コリメート素子１２はレーザチップ２０の一方側に設けられ、且つコリメート素子１２は収容チャンバに収容され、光学素子１１は、コリメート素子１２におけるレーザチップ２０の反対側に設けられ、延伸部材５１２は、光学素子１１におけるコリメート素子１２の反対側に当接される。レーザチップ２０によって発光されるレーザがコリメート素子１２を介して、平行光の形式で光学素子１１に投射され、光学素子１１は、平行光を散乱光の形式で投射させ、レーザチップ２０によって発光されたレーザは比較的に大きいカバレージ範囲を有することができることが理解され得る。

また、光学素子におけるコリメート素子に対向する一方側に光線発散素子１３が設けられ、光線発散素子１３は、レーザチップ２０によって発光されたレーザを発散するために用いられ、光線発散素子１３によって発光されたレーザがより広い発光角度を有する。選択的に、光線発散素子１３はマイクロガルバノミラーであってもよい。

本実施例では、レーザモジュールのうちの各部品のプロセスフローは、まず、レーザチップ２０を第一の電極３１に貼り付け、電線によってレーザチップ２０と第二の電極３２を接続し、第一の電極３１及び第二の電極３２の外側に熱伝導体５２を設け、パッケージ材料を採用して第一の電極３１、第二の電極３２、熱伝導体５２及びレーザチップ２０をパッケージすることによりパッケージ構造４０を形成し、レーザチップ２０における第一の電極３１の反対側にコリメート素子１２を搭載し、コリメート素子１２におけるレーザチップ２０の反対側に光学素子１１を搭載し、基板５１１及び延伸部材５１２を折り曲げ、基板５１１をパッケージ構造４０の外壁に貼り付け、延伸部材５１２を光学素子１１に貼り付け、基板５１１及び延伸部材５１２を溶接するように行われてもよい。本開示の実施例によるレーザモジュールのプロセスフローがより簡単であり、コストもより低くなる。

本開示の実施例による技術案では、レーザチップ２０により生成された熱量は給電構造３０を介して熱伝導体５２に伝導することができ、熱伝導体５２を介して放熱体５１に伝導することができ、放熱体５１はパッケージ構造４０の外側に外嵌され、面積の全体が比較的に大きく、放熱するためのより大きい放熱面積を有し、レーザモジュールの放熱効率が向上され、レーザチップ２０の作動性能と使用寿命が確保される。そして、比較的に高い放熱効率の場合、レーザモジュールを高出力に向けて発展させるためにもより有利になり、３Ｄ識別をリモート撮影に用いることができる。

本開示の実施例は電子機器をさらに提供する。前記電子機器は図１～図５に記述される実施例におけるレーザモジュールを含み、且つ上記実施例におけるレーザモジュールの全ての構成要件を有し、同じ技術効果を達することができ、ここでは説明を省略する。

電子機器は、携帯電話、タブレットパソコン、電子ブックリーダ、ＭＰ３プレーヤ、ＭＰ４プレーヤ、ディジタルカメラ、ラップトップポータブルコンピュータ、車載コンピュータ、デスクトップコンピュータ、セットトップボックス、スマートテレビ、ウェアラブルデバイス、スマート家電製品のうちの少なくとも一つを含んでもよい。

以上に記述されているのは、本開示の具体的な実施の形態に過ぎず、本開示の請求の範囲は、それに限らない。いかなる当業者が、本開示に掲示される技術的範囲内に、容易に想到できる変形又は置き換えは、いずれも、本開示の請求の範囲内に含まれるべきである。このため、本開示の請求の範囲は、請求項の請求の範囲を基にすべきである。

〔関連出願の相互参照〕
本出願は、２０１９年１月２５に中国で提出された中国特許出願番号第２０１９１００７３１５４．６の優先権を主張しており、同出願の内容の全ては、ここに参照として取り込まれる。

Claims (7)

1. 光学アセンブリと、
   前記光学アセンブリの一方側に設けられるレーザチップと、
   いずれも前記レーザチップに接続される第一の電極及び第二の電極を含む給電構造と、
   前記光学アセンブリの少なくとも一部が収容される収容チャンバが形成されるパッケージ構造と、
   前記パッケージ構造の外側に外嵌され、且つ前記第一の電極及び前記第二の電極に当接される放熱構造とを含み、
   前記放熱構造は、前記パッケージ構造の外側に外嵌される放熱体と、一方側が前記放熱体に当接され、他方側が前記第一の電極及び前記第二の電極に当接される熱伝導体とを含み、
   前記放熱体は基板及び延伸部材を含み、前記基板は前記パッケージ構造の外側に外嵌され、前記基板は対向する第一の端及び第二の端を含み、前記第一の端は前記熱伝導体に当接され、前記第二の端は前記延伸部材に接続され、且つ前記延伸部材は、前記光学アセンブリにおける前記レーザチップの反対側に位置し、
   前記基板は、順次に接続される第一の側板、第二の側板、第三の側板及び第四の側板を含み、前記第一の側板、前記第二の側板、前記第三の側板及び前記第四の側板によって第一の貫通穴が囲まれ、前記パッケージ構造は前記第一の貫通穴内に位置し、前記第一の側板及び／又は前記第三の側板に前記延伸部材が設けられる、レーザモジュール。
2. 前記第一の側板に第一の延伸部材と第二の延伸部材が設けられ、前記第三の側板には第三の延伸部材と第四の延伸部材が設けられ、前記第一の延伸部材は前記第三の延伸部材及び前記第二の側板に接続され、前記第三の延伸部材は前記第二の側板に接続され、前記第二の延伸部材は前記第四の延伸部材及び前記第四の側板に接続され、前記第四の延伸部材は前記第四の側板に接続される、請求項１に記載のレーザモジュール。
3. 前記熱伝導体に第二の貫通穴が形成され、前記第一の電極及び前記第二の電極は前記第二の貫通穴内に位置し、且つ前記第一の電極及び前記第二の電極のいずれも前記熱伝導体の内壁に当接される、請求項１に記載のレーザモジュール。
4. 前記光学アセンブリは、光学素子と、前記レーザチップの一方側に設けられ、且つ前記収容チャンバに収容されるコリメート素子とを含み、前記光学素子は前記コリメート素子における前記レーザチップの反対側に設けられ、前記延伸部材は、前記光学素子における前記コリメート素子の反対側に当接される、請求項１に記載のレーザモジュール。
5. 前記光学素子における前記コリメート素子に対向する一方側に光線発散素子が設けられる、請求項４に記載のレーザモジュール。
6. 前記熱伝導体は非導電材料であり、前記放熱体は金属材料である、請求項１に記載のレーザモジュール。
7. 請求項１～請求項６のいずれか１項に記載のレーザモジュールを含む、電子機器。

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