[发明专利]一种半导体激光器封装结构及封装方法

说明书

本发明公开了一种半导体激光器封装结构及封装方法，该半导体激光器封装结构，包括热沉基座和过渡热沉，过渡热沉焊接于热沉基座的上部，热沉基座的上部安装有至少两个导热绝缘陶瓷块，两个导热绝缘陶瓷块的上部共同安装有热沉顶座，过渡热沉的上部焊接有LD芯片，LD芯片的上部与热沉顶座的下部相焊接，热沉基座与热沉顶座之间电性连接有电极引线，LD芯片电性连接有电极飘带。本发明中，通过在两个导热绝缘陶瓷块上安装热沉顶座，并将热沉顶座与LD芯片的上部焊接，通过导热绝缘陶瓷块起到绝缘和导热的作用，实现两侧的散热，达到良好的散热效果。

技术领域

本发明涉及激光器封装技术领域，特别涉及一种半导体激光器封装结构及封装方法。

背景技术

半导体技术作为近年来发展迅猛的新兴产业，其中，高功率半导体激光器凭借着高亮度、高可靠性、相干性良好以及体积小易集成等优点，且在工作效率和功率等方面的不断提升，广泛应用于激光加工、3D打印、激光雷达、军事、医疗等方面，基本覆盖了整个光电子学领域。由于半导体激光器广泛的应用潜力而备受关注，因此对其封装技术的要求也愈来越高。封装的作用主要是保护半导体激光器芯片以及完成电气互连，保证器件的正常工作，涉及到材料、机械、计算机、光电等诸多方面的问题，封装技术的优良是决定半导体激光器器件能否正常稳定工作的前提。

如图1和图2所示，C型结构作为应用较为广泛的封装结构，LD芯片3与上表面经金属化处理的过渡热沉2通过金锡焊料，运用固晶技术将二者焊接，保证其热膨胀系数相匹配，以免热应力带来不必要的影响。热沉基座1采用无氧铜材质，与过渡热沉2通过软焊料连接，运用真空回流技术将二者焊接。热沉基座1与过渡热沉2并通过电极引线4连接，LD芯片3负极与过渡热沉2引线键合，电极飘带5与过渡热沉2通过电极引线4连接。绝缘陶瓷6将其封装结构分为正负两极，热沉基座1为正极，电极飘带5为负极，当LD芯片3工作时，会有大量的热量产生，并通过与过渡热沉2的接触面扩散出去，散热方向沿着过渡热沉2至热沉基座1，保证LD芯片3的稳定运行，具体使用时，当入住电流时，热沉基座1作为正极，电流通过热沉基座1、过渡热沉2，传到LD芯片3，LD芯片3通过电极引线4将电流传入电极飘带5(负极)，完成此封装结构的电气回路。其中绝缘陶瓷6起到绝缘作用。

如上，对半导体激光器芯片的封装方式采用的是单面倒装的贴合形式，虽经过不断的改良和优化，这种封装形式由于封装热沉的体积、材料等限制，产业化的激光器封装后的光电转换效率只能达到50％-60％，在实验条件下通过液氮制冷、载冷剂等理想条件中，可大幅度提升器件工作效率，最高可达75％，但是在标准工作条件下，无法大幅度降低器件的热阻，其工作效率存在一个提升的上限，这就极大的制约了半导体激光器封装技术的发展。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明可以解决现有的半导体激光器的封装结构，其散热多采用单面散热，散热效果较差的难题。

(二)技术方案

为了实现上述目的，第一方面，本发明采用以下技术方案，一种半导体激光器封装结构，包括热沉基座和过渡热沉，所述过渡热沉焊接于所述热沉基座的上部，所述热沉基座的上部安装有至少两个导热绝缘陶瓷块，两个所述导热绝缘陶瓷块的上部共同安装有热沉顶座，所述过渡热沉的上部焊接有LD芯片，所述LD芯片的上部与所述热沉顶座的下部相焊接，所述热沉基座与所述热沉顶座之间电性连接有电极引线，所述LD芯片电性连接有电极飘带。

作为本发明的一种优选技术方案，所述热沉基座设置为无氧铜热沉基座或钨铜热沉基座。

作为本发明的一种优选技术方案，所述热沉基座的中部开设有贯穿孔，所述热沉基座邻近所述贯穿孔的侧部设置有沉头槽。

作为本发明的一种优选技术方案，所述过渡热沉与所述热沉基座之间的焊接材料设置为铟、SAC305或SnAgCu。

作为本发明的一种优选技术方案，所述导热绝缘陶瓷块的材质设置碳化硅、氧化铍、氮化铝或氮化硅。