CN106898944A - 一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光电技术领域，公开了一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构，包括基座、氮化铝压件、弹簧卡扣、芯片负极缓冲铟片、芯片正极缓冲铟片；还包括分别与激光器正极、负极相连的铜电极片，所述铜电极片与所述氮化铝压片连接；所述铜电极片与所述芯片正极缓冲铟片连接，所述激光器负极相连的铜电极片与所述芯片负极缓冲铟片连接，克服现有产品生产工艺成本高，激光器芯片热传导差的问题，提高了半导体激光芯片的散热性能和光电转换效率，增加了激光器单点发光的功率和激光器的使用寿命，同时为激光器的后期维护和组装提供了方便，降低了半导体激光器生产装配的成本。

Description

一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构及方法
技术领域
本发明属于光电技术领域，具体来说涉及一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构及方法。
背景技术
现有的半导体激光器都是由激光半导体芯片（贴片）焊接后再进行二次生产工艺封装成各种结构，形成各种功率的激光光源产品。虽然激光器芯片较小，但其本身的工作的时候单位面积上的热量很大，半导体激光器封装首先要考虑的就是芯片本身的散热问题。无论何种封装结构，激光器产品生产工艺都离不开第一步的贴片和二次贴片。第一次贴片工艺难度较高，所以要求其过渡基板精度较高，也就相对的设计简单一些。
第一次贴片完成后，需要将芯片的正负极连接起来，并给激光器芯片良好的散热性能。目前行业中通用的工艺方法是“金丝键合”后“二次贴片”。其中“二次贴片”一般使用精密的定位夹具和昂贵的真空回流炉设备以及焊料片将贴好芯片的器件焊接在较大的散热基座上。其产生的问题一是真空回流设备目前价格较为昂贵，对夹具和设备的要求都比较高；二是焊接容易产生空洞，影响激光器的热传导；三是焊接好的产品很难再次返工，一旦出现芯片问题，就只能直接报废。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构及方法，克服现有产品生产工艺成本高，激光器芯片热传导差的问题，提高了半导体激光芯片的散热性能和光电转换效率，增加了激光器单点发光的功率和激光器的使用寿命，同时为激光器的后期维护和组装提供了方便，降低了半导体激光器生产装配的成本。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构，其包括：基座、氮化铝压件、弹簧卡扣、芯片负极缓冲铟片、芯片正极缓冲铟片；所述芯片负极缓冲铟片位于所述氮化铝压片与激光器芯片之间，所述芯片正极缓冲铟片位于所述基座与所述氮化铝压片之间，所述弹簧卡扣设置于所述氮化铝压件的上面；还包括分别与激光器正极、负极相连的铜电极片，所述铜电极片与所述氮化铝压片连接；所述与激光器正极相连的铜电极片与所述芯片正极缓冲铟片连接，所述激光器负极相连的铜电极片与所述芯片负极缓冲铟片连接；本发明创造性地通过对激光器芯片本身散热能力的分析，在激光器正负极表面上将铜电极片和铟片连接，并用弹簧扣件挤压的方式固定好，从而将激光器正负极引出，既省掉了“金丝键合”与“二次贴片”的工艺，降低了封装成本，同时还对激光器芯片上表面进行了散热，提高了芯片本身散热的能力，大大提高了激光器的光电转换效率，解决了原本激光器只能靠芯片下表面散热的弊病，同时提高了半导体激光芯片的散热性能，增加了激光器单点发光的功率和激光器的使用寿命，同时为激光器的后期维护和组装提供了方便，降低了半导体激光器生产装配的成本。
进一步优选地，所述氮化铝压片为凹形结构。
进一步优选地，所述基座上表面设置有超薄铟片，增加两个界面之间的传导性。
需要说明的是，所述基座上表面还可以涂抹导热硅脂代替超薄的铟片。
本发明还提供了利用一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构进行封装的方法，包括以下步骤：
S1将单芯半导体激光芯片放置在通过软件模拟计算后设计的基座上；
S2在单芯半导体激光芯片两侧放置芯片正极缓冲铟片，在单芯半导体激光芯片上表面放置芯片负极缓冲铟片；
S3将与激光器正极、负极连接的铜电极片连接到氮化铝压件上；
S4将步骤S3处理后的氮化铝压件扣放在基座上，使得与激光器正极、负极连接的铜电极片分别连接芯片正极缓冲铟片、芯片负极缓冲铟片；
S5扣上弹簧卡扣，完成单芯半导体激光器的封装。
本发明提出了一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构，包括基座、氮化铝压件、弹簧卡扣、芯片负极缓冲铟片、芯片正极缓冲铟片；所述芯片负极缓冲铟片位于所述氮化铝压片与激光器芯片之间，所述芯片正极缓冲铟片位于所述基座与所述氮化铝压片之间，所述弹簧卡扣设置于所述氮化铝压件的上面；还包括分别与激光器正极、负极相连的铜电极片，所述铜电极片与所述氮化铝压片连接；所述与激光器正极相连的铜电极片与所述芯片正极缓冲铟片连接，所述激光器负极相连的铜电极片与所述芯片负极缓冲铟片连接，同时提出了该封装结构的封装方法，创造性地通过对激光器芯片本身散热能力的分析，在激光器正负极表面上将铜电极片和铟片连接，并用弹簧扣件挤压的方式固定好，从而将激光器正负极引出，既省掉了“金丝键合”与“二次贴片”的工艺，降低了封装成本，同时还对激光器芯片上表面进行了散热，提高了芯片本身散热的能力，大大提高了激光器的光电转换效率，解决了原本激光器只能靠芯片下表面散热的弊病，同时提高了半导体激光芯片的散热性能，增加了激光器单点发光的功率和激光器的使用寿命，同时为激光器的后期维护和组装提供了方便，降低了半导体激光器生产装配的成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构的局部放大结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构的封装方法流程示意图。
具体实施方式
下述实施例是对于本发明内容的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单化替换应属于本发明所要求的保护范围。
实施例1
如图1、图2所示，一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构，其包括：基座6、氮化铝压件2、弹簧卡扣3、芯片负极缓冲铟片7、芯片正极缓冲铟片8；所述芯片负极缓冲铟片7位于所述氮化铝压片2与激光器芯片1之间，所述芯片正极缓冲铟片8位于所述基座6与所述氮化铝压片2之间，所述弹簧卡扣3设置于所述氮化铝压件2的上面；还包括激光器正极连接的铜电极片4和与激光器负极相连的铜电极片5，所述铜电极片5与所述氮化铝压片2连接；所述铜电极片4与所述芯片正极缓冲铟片8连接，所述铜电极片5与所述芯片负极缓冲铟片7连接；本实施例中的单芯半导体激光器封装结构创造性地通过对激光器芯片本身散热能力的分析，在激光器正负极表面上将铜电极片和铟片连接，并用弹簧扣件挤压的方式固定好，从而将激光器正负极引出，既省掉了“金丝键合”与“二次贴片”的工艺，降低了封装成本，同时还对激光器芯片上表面进行了散热，提高了芯片本身散热的能力，大大提高了激光器的光电转换效率，解决了原本激光器只能靠芯片下表面散热的弊病，同时提高了半导体激光芯片的散热性能，增加了激光器单点发光的功率和激光器的使用寿命，同时为激光器的后期维护和组装提供了方便，降低了半导体激光器生产装配的成本。
本实施例中，所述氮化铝压片为凹形结构。
本实施例中，所述基座上表面设置有超薄铟片，增加两个界面之间的传导性。
需要说明的是，本实施例中所述基座上表面还可以涂抹导热硅脂代替超薄的铟片，同样可以增加两个界面之间的传导性。
本实施例中提供的单芯半导体激光器封装结构进封装方法包括以下步骤：
S1将单芯半导体激光芯片放置在通过软件模拟计算后设计的基座上；
S2在单芯半导体激光芯片两侧放置芯片正极缓冲铟片，在单芯半导体激光芯片上表面放置芯片负极缓冲铟片；
S3将与激光器正极、负极连接的铜电极片连接到氮化铝压件上；
S4将步骤S3处理后的氮化铝压件扣放在基座上，使得与激光器正极、负极连接的铜电极片分别连接芯片正极缓冲铟片、芯片负极缓冲铟片；
S5扣上弹簧卡扣，完成单芯半导体激光器的封装。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了具体说明，应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明的范围，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。

Claims (4)

1.一种高效散热的单芯半导体激光器封装结构，其特征在于：包括基座、氮化铝压件、弹簧卡扣、芯片负极缓冲铟片、芯片正极缓冲铟片；所述芯片负极缓冲铟片位于所述氮化铝压片与激光器芯片之间，所述芯片正极缓冲铟片位于所述基座与所述氮化铝压片之间，所述弹簧卡扣设置于所述氮化铝压件的上面；还包括分别与激光器正极、负极相连的铜电极片，所述铜电极片与所述氮化铝压片连接；所述与激光器正极相连的铜电极片与所述芯片正极缓冲铟片连接，所述激光器负极相连的铜电极片与所述芯片负极缓冲铟片连接。
2.根据权利要求1所述的单芯半导体激光器封装结构，其特征在于，所述氮化铝压片为凹形结构。
3.根据权利要求1所述的单芯半导体激光器封装结构，其特征在于，所述基座上表面设置有超薄铟片。
4.一种高效散热的单芯半导体激光器封装方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1将单芯半导体激光芯片放置在通过软件模拟计算后设计的基座上；
S2在单芯半导体激光芯片两侧放置芯片正极缓冲铟片，在单芯半导体激光芯片上表面放置芯片负极缓冲铟片；
S3将与激光器正极、负极连接的铜电极片连接到氮化铝压件上；
S4将步骤S3处理后的氮化铝压件扣放在基座上，使得与激光器正极、负极连接的铜电极片分别连接芯片正极缓冲铟片、芯片负极缓冲铟片；
S5扣上弹簧卡扣，完成单芯半导体激光器的封装。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110191622A (zh) * 2019-06-26 2019-08-30 珠海市运泰利自动化设备有限公司 一种应用于fct的高效散热模组

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050141575A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-30 Dirk Lorenzen Diode laser subelement and arrangements with such diode laser subelement
CN101699621A (zh) * 2009-11-18 2010-04-28 济南晶恒电子有限责任公司 一种半导体封装结构及封装方法
WO2010082401A1 (ja) * 2009-01-14 2010-07-22 三洋電機株式会社 発光装置
CN201732811U (zh) * 2010-06-23 2011-02-02 游文贤 一种无焊金线的led封装结构
US20130058367A1 (en) * 2011-08-29 2013-03-07 Intellectual Light, Inc. Mount for Semiconductor Devices Using Conformable Conductive Layers, and Method
CN103227277A (zh) * 2013-03-27 2013-07-31 王定锋 不用焊线的led封装方法和led封装结构
CN105990298A (zh) * 2015-02-06 2016-10-05 展讯通信（上海）有限公司 一种芯片封装结构及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050141575A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-30 Dirk Lorenzen Diode laser subelement and arrangements with such diode laser subelement
WO2010082401A1 (ja) * 2009-01-14 2010-07-22 三洋電機株式会社 発光装置
CN101699621A (zh) * 2009-11-18 2010-04-28 济南晶恒电子有限责任公司 一种半导体封装结构及封装方法
CN201732811U (zh) * 2010-06-23 2011-02-02 游文贤 一种无焊金线的led封装结构
US20130058367A1 (en) * 2011-08-29 2013-03-07 Intellectual Light, Inc. Mount for Semiconductor Devices Using Conformable Conductive Layers, and Method
CN103227277A (zh) * 2013-03-27 2013-07-31 王定锋 不用焊线的led封装方法和led封装结构
CN105990298A (zh) * 2015-02-06 2016-10-05 展讯通信（上海）有限公司 一种芯片封装结构及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110191622A (zh) * 2019-06-26 2019-08-30 珠海市运泰利自动化设备有限公司 一种应用于fct的高效散热模组

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