一种外壳结构和激光光源的制作方法

1.本技术涉及光电技术领域，尤其涉及一种外壳结构和激光光源。


背景技术：

2.在针对激光光源领域中，一般采用smd(surface mounted devices,表面贴装器件)外壳结构封装激光芯片，因此要求外壳结构需要满足良好散射性能、密封性能和电气设计要求。然而，激光光源工作时的大温差变化从40
°
低温到350
°
高温可能导致外壳结构热胀冷缩不均匀，出现形变或裂纹，进而影响装置的气密性，最终影响激光光源的可靠性和安全性。


技术实现要素：

3.鉴于此，本技术提供一种外壳结构和激光光源以解决上述问题。
4.本技术提供的一种外壳结构包括：
5.外框架，围绕成一容置空间，所述外框架的内侧面设置有支撑部；
6.基板，位于所述容置空间内；
7.过渡环，设置于所述支撑部和所述基板之间，且所述支撑部与所述过渡环之间形成密封面，其中所述支撑部与所述过渡环呈方形，并在边角处设置有倒角。
8.其中，所述外框架的内侧面的四个角的形状呈圆弧形状。其中，所述基板的外边缘处设置有下沉部，所述过渡环设置于所述下沉部。
9.其中，所述基板和所述支撑部之间形成所述第一间隙。
10.其中，所述过渡环和所述下沉部的之间形成第二间隙。
11.其中，所述过渡环的膨胀系数大于所述方形支撑部的膨胀系数，且小于所述基板的膨胀系数。
12.其中，所述过渡环的膨胀系数与所述支撑部的膨胀系数之间的差值，小于所述过渡环的膨胀系数与所述基板的膨胀系数之间的差值。
13.其中，所述容置空间在水平方向上呈方形。
14.本技术还提供一种激光光源，包括上述的外壳结构、激光芯片和连接线，所述激光芯片设置于所述外壳结构的容置空间内。
15.其中，所述激光光源还包括透镜组件，透镜组件设置于所述激光芯片的出光侧，所述透镜组件包括光学透镜和支架。
16.本技术的一种外壳结构包括外框架、基板和过渡环，外框架围绕成一容置空间，内侧面设置有支撑部；基板位于所述容置空间内；过渡环设置于支撑部和基板之间，且支撑部与过渡环之间形成密封面，其中所述支撑部与所述过渡环呈方形，并在边角处设置有倒角。其中，通过在外框架和基板之间设置过渡环使得外壳结构在温差变化大的条件下工作时避免了因为热膨胀差异引起的外壳出现形变或裂纹；过渡环与支撑部形成的密封面边缘采用倒角设计，避免了因应力突变造成外壳破裂，上述两种设计保证了外壳结构的气密性，进而
保证了激光光源的可靠性和安全性。
附图说明
17.下面将结合附图及实施方式对本技术作进一步说明，附图中：
18.图1是本技术实施例的外壳结构的立体图示意图；
19.图2是图1所示的外壳结构的正向立体拆解图示意图；
20.图3是图1所示的外壳结构的反向立体拆解图示意图；
21.图4是图1所示的外壳结构的剖视图截面示意图；
22.图5是本技术实施例的外壳结构的电气连接示意图；
23.图6是本技术实施例的激光光源的立体图示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.本技术中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
26.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
27.目前部分应用于激光光源的外壳结构，在温差变化过大环境下会由于热膨胀出现形变或裂纹，影响激光光源的可靠性和稳定性。
28.本技术提供一种外壳结构以解决上述问题，请参见图1所示，图1是本技术实施例的外壳结构的立体图示意图，本技术提供的外壳结构10包括外框架11，外框架11围绕成一容置空间，外框架11的内侧面设置有支撑部110。
29.请参见图2所示，图2是图1所示的外壳结构的正向立体拆解图示意图，正向即图1中y所示方向，图2是在图1所示的外壳结构的立体图示意图的基础上正向拆解得到的示意图。
30.请参见图2所示，本实施例提供的外壳结构10包括外框架11、基板13和过渡环12。其中，外框架11围绕成一容置空间，外框架11的内侧面设置有支撑部110；基板13位于容置空间内；过渡环12设置于支撑部和基板之间，且支撑部与过渡环之间形成密封面，其中所述支撑部与所述过渡环呈方形，并在边角处设置有倒角。
31.请参见图3所示，图3是图1所示的外壳结构的反向立体拆解图示意图，反向即图1中y所示方向的反方向，图3是在图1所示的外壳结构的立体图示意图的基础上反向拆解得到的示意图。
32.请参见图3所示，本实施例提供的外壳结构10包括外框架11、基板13和过渡环12。其中，外框架11围绕成一容置空间，外框架11的内侧面设置有支撑部110；基板13位于容置空间内；过渡环12设置于支撑部和基板之间，且支撑部与过渡环之间形成密封面，其中密封面的四个角的形状呈圆弧形状。
33.请参见图4所示，图4是图1所示的外壳结构的剖视图截面示意图，其中，剖视图截面为图1中虚线沿着y方向和支撑部110的上表面所截得到，图4是图1所示的外壳结构的立体图示意图的基础上进行的描述。
34.请参见图2所示，在一些实施例中，外框架11的内部限定具有在水平方向上呈方形的容置空间，所述水平方向例如是与外框架11的中心轴线垂直的平面。可以理解，当发光二极管、激光二极管等光发射元件以对置方式、对角方式等方式布置在外壳结构内时，其表现为在诸如光发射元件的发射光的光轴的方向上，需要占用的尺寸更大，而呈方形的容置空间其对角线上的尺寸较大，因而在其对角线上布置光发射元件，可以减小整体的尺寸。其中，外框架11、基板13和过渡环12采用正方形形状能使得外壳结构10的体积更小，排布更紧凑，进而降低成本。
35.可选地，方形的外框架11、基板13和过渡环12在正方形尖角处产生的热应力是突变的，如果热应力超过极限值就会造成方形的外框架11、基板13和过渡环12的尖角处破裂，影响外壳结构10的气密性。因此，请继续参见图2所示，在本实施例提供的外壳结构10中，支撑部110与过渡环12之间形成密封面，密封面的四个角的形状呈圆弧形状。
36.具体地，密封面的四个角的形状呈圆弧形状即方形的密封面的尖角处做圆角处理。可选地，支撑部110的四个角的形状呈圆弧形状；过渡环12的四个角的形状呈圆弧形状；基板13的四个角的形状呈圆弧形状。
37.可选地，请继续参见图2和图4中虚线框所示，支撑部110设置于外框架11的内侧面，为内侧面突出的一个平台，过渡环12设置于支撑部110和基板13之间。
38.可选地，基板13为无氧铜，具有较大的膨胀系数，受热膨胀大；外框架11的材质为现代陶瓷，具有较小的膨胀系数，受热膨胀小。其中，无氧铜根据含氧量和杂质含量，无氧铜又分为一号和二号无氧铜，一号无氧铜纯度达到99.97％，氧含量不大于0.003％，杂质总含量不大于0.03％；二号无氧铜纯度达到99.95％，氧含量不大于0.005％，杂质总含量不大于0.05％；现代陶瓷常用非硅酸盐类化工原料或人工合成原料，如氧化物(氧化铝、氧化锆、氧化钛等)和非氧化物(氮化硅、碳化硼等)制造，具有优异的绝缘、耐腐蚀、耐高温、硬度高、密度低、耐辐射等诸多优点。
39.可选地，过渡环12的材质为可伐合金，具有介于无氧铜和现代陶瓷之间的膨胀度，即过渡环12的膨胀系数大于外框架11的膨胀系数，且小于基板13的膨胀系数。其中，可伐合
金又称为封接合金或定膨胀合金，在-70至500℃温度范围内，具有比较恒定的较低或中等程度的膨胀系数，其主要类型包括铁镍、铁镍钴、铁镍铬系合金以及无氧铜、钨、钼及其合金和复合材料。
40.本实施例提供的外壳结构10包括外框架11、基板13和过渡环12。其中，外框架11围绕成一容置空间，外框架11的内侧面设置有支撑部110；基板13位于容置空间内；过渡环12设置于支撑部和基板之间，且支撑部与过渡环之间形成密封面，其中密封面的四个角的形状呈圆弧形状。其中，通过在外框架和基板之间设置过渡环使得外壳结构在温差变化大的条件下工作时避免了因为热膨胀差异引起的外壳出现形变或裂纹；过渡环与支撑部形成的密封面边缘采用圆角设计，即密封面的四个角的形状呈圆弧形状，避免了因应力突变造成外壳破裂，上述两种设计保证了外壳结构的气密性，进而保证了激光光源的可靠性和安全性。
41.可选地，外框架11的内侧面的四个角的形状呈圆弧形状。
42.可选地，基板13的外边缘处设置有下沉部；过渡环12设置于下沉部。
43.具体地，请继续参见图4所示，下沉部为基板13上表面边缘的缺口，下沉部的体积应大于过渡环12，过渡环12设置于下沉部。
44.其中，过渡环12设置于下沉部，基板13和支撑部110之间具有第一间隙。可选地，请继续参见图4所示，第一间隙为竖直方向的间隙，基于外框架11和基板13不同的形状和孔径，第一间隙可以是不同的方向。过渡环12的设置与第一间隙可以有效避免外壳结构因温差过大出现的形变或裂纹，导致外壳结构10的气密性失效，进而导致激光光源的气密性失效。
45.可选地，过渡环12和下沉部的之间形成第二间隙。其中，请继续参见图4所示，第二间隙为水平方向，与第一间隙垂直分布，下沉部中非过渡环12区域即为第二间隙，可选地，基于过渡环12、下沉部不同的形状或孔径，第二间隙可以是不同的方向。第二间隙的设置也可以有效避免外壳结构因温差过大出现的形变或裂纹，进而导致激光光源的气密性失效。
46.可选地，过渡环12的膨胀系数大于外框架11的膨胀系数，且小于基板13的膨胀系数。可选地，过渡环12的膨胀系数与支撑部110的膨胀系数之间的差值，小于过渡环12的膨胀系数与基板13的膨胀系数之间的差值。例如，基板13为无氧铜，具有较大的膨胀系数，受热膨胀大，支撑部110材质为现代陶瓷，具有较小的膨胀系数，受热膨胀小，过渡环12的材质为可伐合金，具有介于无氧铜和现代陶瓷之间的膨胀度，但过渡环12的膨胀系数更接近支撑部110的膨胀系数。
47.请参见图5所示，图5是本技术实施例的外壳结构10的电气连接示意图，左侧图为图2所示外壳结构10的电气连接示意图，右侧图为图3所示外壳结构10的电气连接示意图。
48.可选地，外框架11接近基板13的表面设置有第一电极31和第二电极32。
49.具体地，第一电极31为电气正极，连接电源的正极；第二电极32为电气负极，连接电源的负极；第一电极31和第二电极32设置于外壳结构110的下表面。第一电极31和第二电极32的设置使得外壳结构10能实现与其他装置的电气连接。
50.可选地，支撑部110的上表面设置有第三电极21和第四电极22。
51.具体地，第三电极21为电气正极，连接电源的正极；第四电极22为电气负极，连接电源的负极；第三电极21和第四电极22设置于支撑部110的上表面。第三电极21和第四电极
22的设置使得外壳结构10能实现与其他装置的电气连接。
52.可选地，外框架11、过渡环12和基板13通过烧结密封的方式连接在一起。烧结是粉末冶金、陶瓷、耐火材料、超高温材料中的一个重要的工序，目的是把粉状物转变为致密体，在本实施例中，可起到固定和连接的作用。
53.本技术还提供一种激光光源，如图6所示，图6是本技术实施例的激光光源的立体图示意图，包括上述提供的外壳结构41、激光芯片42和连接线43，图6实施例中的激光光源是在图1-5实施例中外壳结构41的基础上进行的描述。可选地，激光芯片42包括砷化镓(gaas)、硫化镉(cds)、磷化铟(inp)、硫化锌(zns)等。
54.其中，激光芯片42设置于外壳结构41的容置空间内。
55.可选地，激光芯片42通过连接线43和外壳结构41的第一电极31、第二电极32、第三电极21和第四电极22电气连接。可选地，连接线43包括可导电的金、银和铜等金属导线，考虑到激光光源工作时温差变化大，本实施例中连接线43为金线。
56.本实施例中的激光光源还包括透镜组件，设置于激光芯片42的出光侧。其中，透镜组件包括光学透镜44和支架45。其中，光学透镜44用于汇聚并改变激光芯片42发出激光的光束及传播方向，可选地，光学透镜44为凸透镜、球透镜或具有汇聚偏转光束功能的透镜组合，在本实施例中，光学透镜44为4个半球形透镜；支架45用于固定光学透镜44，可选地，光学透镜44和支架45之间可以通过纳米银胶层或纳米金胶层等无机粘贴层固定，支架45和外壳结构的基板13之间也可以通过纳米银胶层或纳米金胶层等无机粘贴层固定。
57.本技术提供的激光光源包括外壳结构41、激光芯片42、连接线43和透镜组件，激光芯片42设置于外壳结构的容置空间内，透镜组件设置于激光芯片42的出光侧，透镜组件包括光学透镜44和支架45，外壳结构41包括外框架11、基板13和过渡环12，外框架11的内侧面设置有支撑部110；基板13位于容置空间内；过渡环12设置于支撑部和基板之间，且支撑部与过渡环之间形成密封面，其中密封面的四个角的形状呈圆弧形状。其中，通过在外框架和基板之间设置过渡环使得外壳结构在温差变化大的条件下工作时避免了因为热膨胀差异引起的外壳出现形变或裂纹；过渡环与支撑部形成的密封面边缘采用圆角设计，即密封面的四个角的形状呈圆弧形状，避免了因应力突变造成外壳破裂，上述两种设计保证了外壳结构的气密性，进而保证了激光光源的可靠性和安全性。
58.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种外壳结构，其特征在于，包括：外框架，围绕成一容置空间，所述外框架的内侧面设置有支撑部；基板，位于所述容置空间内；过渡环，设置于所述支撑部和所述基板之间，且所述支撑部与所述过渡环之间形成密封面，其中所述支撑部与所述过渡环呈方形，并在边角处设置有倒角。2.根据权利要求1所述的外壳结构，其特征在于，所述外框架的内侧面的四个角的形状呈圆弧形状。3.根据权利要求1所述的外壳结构，其特征在于，所述基板的外边缘处设置有下沉部，所述过渡环设置于所述下沉部。4.根据权利要求3所述的外壳结构，其特征在于，所述基板和所述支撑部之间形成第一间隙。5.根据权利要求4所述的外壳结构，其特征在于，所述过渡环和所述下沉部之间形成第二间隙。6.根据权利要求1-5任一项所述的外壳结构，其特征在于，所述过渡环的膨胀系数大于所述支撑部的膨胀系数，且小于所述基板的膨胀系数。7.根据权利要求6所述的外壳结构，其特征在于，所述过渡环的膨胀系数与所述支撑部的膨胀系数之间的差值，小于所述过渡环的膨胀系数与所述基板的膨胀系数之间的差值。8.根据权利要求1所述的外壳结构，其特征在于，所述容置空间在水平方向上呈方形。9.一种激光光源，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项外壳结构、激光芯片和连接线，所述激光芯片设置于所述外壳结构的容置空间内。10.根据权利要求9所述的激光光源，其特征在于，还包括透镜组件，透镜组件设置于所述激光芯片的出光侧，所述透镜组件包括光学透镜和支架。

技术总结
本申请提供一种外壳结构和激光光源，外壳结构包括外框架、基板和过渡环，外框架围绕成一容置空间，内侧面设置有支撑部；基板位于所述容置空间内；过渡环设置于支撑部和基板之间，且支撑部与过渡环之间形成密封面，其中所述支撑部与所述过渡环呈方形，并在边角处设置有倒角。其中，通过在外框架和基板之间设置过渡环使得外壳结构在温差变化大的条件下工作时避免了因为热膨胀差异引起的外壳出现形变或裂纹；过渡环与支撑部形成的密封面边缘采用圆角设计，避免了因应力突变造成外壳破裂，上述两种设计保证了外壳结构的气密性，进而保证了激光光源的可靠性和安全性。了激光光源的可靠性和安全性。了激光光源的可靠性和安全性。


技术研发人员：陈永壮 陈彬 陈露露
受保护的技术使用者：深圳市绎立锐光科技开发有限公司
技术研发日：2023.01.16
技术公布日：2023/7/23