[發明專利]半導體激光器的封裝結構及封裝方法

在審

• 申請號: 201710346340.3
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107221834A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 史長明;張宏友;劉鳴;劉興勝
• 申請（專利權）人: 西安炬光科技股份有限公司
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 劉鋒

技術領域

本發明涉及半導體激光器技術領域，尤其是涉及一種半導體激光器的封裝結構及封裝方法。

背景技術

現有的半導體激光器封裝結構中，微通道水冷(MCC cooler)式結構存在以下問題：通道小，易堵塞，且熱容小。該問題在一定程度上制約了半導體激光器的散熱能力，不利于提高半導體激光器的可靠性。

目前的制冷器(cooler)多采用銅質，銅質的cooler與芯片之間存在熱膨脹系數(CTE)不匹配的問題，因此一般需要加CTE匹配的襯底，該方法使得工藝復雜，成本高；或采用銦焊料封裝，該方法使得容易發生材料遷移和熱疲勞，可靠性較差。當選擇加裝襯底時，采取的封裝形式為：芯片－襯底－(絕緣層)－cooler式。該封裝形式存在以下問題：結構復雜，導熱截面積小。不僅結構復雜導致封裝時的工藝復雜，而且有絕緣層的結構導熱截面積小、界面多，導致芯片的散熱效果不好。

發明內容

本發明的目的在于提供一種半導體激光器的封裝結構及封裝方法，以解決現有半導體激光器封裝結構采用微通道水冷結構通道小、易堵塞、不利于半導體激光器散熱的技術問題。

一方面，本發明提供一種半導體激光器的封裝結構，包括封裝單元，所述封裝單元包括第一電極，第二電極，設置在所述第一電極和所述第二電極之間、且與所述第一電極和所述第二電極接觸的芯片，以及與所述芯片分隔的冷卻介質通道；

所述冷卻介質通道形成于所述第一電極和所述第二電極之間，或，所述冷卻介質通道形成于所述第一電極背離所述芯片的一側。

進一步地，所述半導體激光器的封裝結構包括一個所述封裝單元；

所述封裝單元中，所述冷卻介質通道設置在所述第一電極和第二電極之間，且所述第一電極和第二電極之間還設置有第一絕緣隔層和第二絕緣隔層，所述第一絕緣隔層用以將所述冷卻介質通道與所述芯片分隔；所述第二絕緣隔層用于與所述第一絕緣隔層，以及所述第一電極、所述第二電極位于所述第一絕緣隔層和第二絕緣隔層之間的部分形成冷卻介質通道。

進一步地，所述半導體激光器的封裝結構包括一個所述封裝單元；

所述封裝單元中，所述第一電極和所述第二電極之間設置有第一絕緣隔層；所述第一電極背離所述第二電極的一側開設有凹槽且設置有覆蓋所述凹槽的輔助件，所述凹槽與所述輔助件形成所述冷卻介質通道。

進一步地，包括多個所述封裝單元，多個所述封裝單元依次疊置在一起形成疊陣結構。

進一步地，每個所述封裝單元中，所述芯片鍵合在所述第一電極的第一端，且所述第一電極的第二端與所述芯片之間設置有第一絕緣隔層；

相鄰的封裝單元中，第一個封裝單元朝向第二個封裝單元的電極與第二個封裝單元朝向第一個封裝單元的電極為同一電極；

所述半導體激光器的封裝結構還包括絕緣底板，所述絕緣底板、所述電極與所述第一絕緣隔層之間形成所述冷卻介質通道。

進一步地，每個所述電極的長度相同，所述絕緣底板與各所述電極的第二端連接；每個所述芯片兩側的所述電極和所述第一絕緣隔層以及所述絕緣底板之間形成獨立的所述冷卻介質通道。

進一步地，位于所述疊陣結構首端的電極與位于所述疊陣結構末端的電極長度大于其他所述電極，且與所述絕緣底板連接；各所述電極和所述第一絕緣隔層以及所述絕緣底板之間形成所述冷卻介質通道。

進一步地，所述電極長短交替排列，其中，長度較長的所述電極與所述絕緣底板連接；每個長度較短的電極與其兩側的長度較長的所述電極以及所述第一絕緣隔層、所述絕緣底板之間形成所述冷卻介質通道。

進一步地，每個所述封裝單元中，所述芯片鍵合在所述第一電極的第一端；

相鄰的封裝單元中，第一個封裝單元朝向第二個封裝單元的電極與第二個封裝單元朝向第一個封裝單元的電極為同一電極；

所述封裝結構還包括絕緣腔體，且所述絕緣腔體內裝有所述冷卻介質；所有所述電極的第二端的從所述絕緣腔體的一側伸入所述絕緣腔體內；

所述絕緣腔體與各所述電極形成所述冷卻介質通道。

進一步地，所述冷卻介質的流通方向平行于所述第一電極和/或所述第二電極位于所述冷卻介質通道區域內的表面。

進一步地，多個所述封裝單元的冷卻介質通道連通，且冷卻介質從所述疊陣結構的首端流向所述疊陣結構的末端。

進一步地，所述第一電極和/或第二電極的材料的導熱系數在300－1000W/(m·K)范圍內。