[發明專利]一種高效散熱的單芯半導體激光器封裝結構及方法

有效

• 申請號: 201710115199.6
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106898944B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 李林森
• 申請（專利權）人: 蘇州達沃特光電科技有限公司
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/022
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于光電技術領域，公開了一種高效散熱的單芯半導體激光器封裝結構，包括基座、氮化鋁壓件、彈簧卡扣、芯片負極緩沖銦片、芯片正極緩沖銦片；還包括分別與激光器正極、負極相連的銅電極片，所述銅電極片與所述氮化鋁壓片連接；所述銅電極片與所述芯片正極緩沖銦片連接，所述激光器負極相連的銅電極片與所述芯片負極緩沖銦片連接，克服現有產品生產工藝成本高，激光器芯片熱傳導差的問題，提高了半導體激光芯片的散熱性能和光電轉換效率，增加了激光器單點發光的功率和激光器的使用壽命，同時為激光器的后期維護和組裝提供了方便，降低了半導體激光器生產裝配的成本。

技術領域

本發明屬于光電技術領域，具體來說涉及一種高效散熱的單芯半導體激光器封裝結構及方法。

背景技術

現有的半導體激光器都是由激光半導體芯片（貼片）焊接后再進行二次生產工藝封裝成各種結構，形成各種功率的激光光源產品。雖然激光器芯片較小，但其本身的工作的時候單位面積上的熱量很大，半導體激光器封裝首先要考慮的就是芯片本身的散熱問題。無論何種封裝結構，激光器產品生產工藝都離不開第一步的貼片和二次貼片。第一次貼片工藝難度較高，所以要求其過渡基板精度較高，也就相對的設計簡單一些。

第一次貼片完成后，需要將芯片的正負極連接起來，并給激光器芯片良好的散熱性能。目前行業中通用的工藝方法是“金絲鍵合”后“二次貼片”。其中“二次貼片”一般使用精密的定位夾具和昂貴的真空回流爐設備以及焊料片將貼好芯片的器件焊接在較大的散熱基座上。其產生的問題一是真空回流設備目前價格較為昂貴，對夾具和設備的要求都比較高；二是焊接容易產生空洞，影響激光器的熱傳導；三是焊接好的產品很難再次返工，一旦出現芯片問題，就只能直接報廢。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效散熱的單芯半導體激光器封裝結構及方法，克服現有產品生產工藝成本高，激光器芯片熱傳導差的問題，提高了半導體激光芯片的散熱性能和光電轉換效率，增加了激光器單點發光的功率和激光器的使用壽命，同時為激光器的后期維護和組裝提供了方便，降低了半導體激光器生產裝配的成本。

為實現上述發明目的，本發明提供了一種高效散熱的單芯半導體激光器封裝結構，其包括：基座、氮化鋁壓件、彈簧卡扣、芯片負極緩沖銦片、芯片正極緩沖銦片；所述芯片負極緩沖銦片位于所述氮化鋁壓片與激光器芯片之間，所述芯片正極緩沖銦片位于所述基座與所述氮化鋁壓片之間，所述彈簧卡扣設置于所述氮化鋁壓件的上面；還包括分別與激光器正極、負極相連的銅電極片，所述銅電極片與所述氮化鋁壓片連接；所述與激光器正極相連的銅電極片與所述芯片正極緩沖銦片連接，所述激光器負極相連的銅電極片與所述芯片負極緩沖銦片連接；本發明創造性地通過對激光器芯片本身散熱能力的分析，在激光器正負極表面上將銅電極片和銦片連接，并用彈簧扣件擠壓的方式固定好，從而將激光器正負極引出，既省掉了“金絲鍵合”與“二次貼片”的工藝，降低了封裝成本，同時還對激光器芯片上表面進行了散熱，提高了芯片本身散熱的能力，大大提高了激光器的光電轉換效率，解決了原本激光器只能靠芯片下表面散熱的弊病，同時提高了半導體激光芯片的散熱性能，增加了激光器單點發光的功率和激光器的使用壽命，同時為激光器的后期維護和組裝提供了方便，降低了半導體激光器生產裝配的成本。

進一步優選地，所述氮化鋁壓片為凹形結構。

進一步優選地，所述基座上表面設置有超薄銦片，增加兩個界面之間的傳導性。

需要說明的是，所述基座上表面還可以涂抹導熱硅脂代替超薄的銦片。

本發明還提供了利用一種高效散熱的單芯半導體激光器封裝結構進行封裝的方法，包括以下步驟：

S1將單芯半導體激光芯片放置在通過軟件模擬計算后設計的基座上；

S2在單芯半導體激光芯片兩側放置芯片正極緩沖銦片，在單芯半導體激光芯片上表面放置芯片負極緩沖銦片；

S3將與激光器正極、負極連接的銅電極片連接到氮化鋁壓件上；