CN203734133U - 一种多管串联半导体激光器 - Google Patents
一种多管串联半导体激光器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203734133U CN203734133U CN201420012626.XU CN201420012626U CN203734133U CN 203734133 U CN203734133 U CN 203734133U CN 201420012626 U CN201420012626 U CN 201420012626U CN 203734133 U CN203734133 U CN 203734133U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat sink
- chip
- plated layer
- laser element
- gold plated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 78
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 62
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Si] Chemical compound [AlH3].[Si] KMWBBMXGHHLDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract 2
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 4
- 229910000962 AlSiC Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003471 mutagenic agent Substances 0.000 description 1
- 231100000707 mutagenic chemical Toxicity 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本实用新型公开一种多管串联半导体激光器，包括主热沉、正极引线、负极引线、至少两个激光器单元、螺孔和金丝焊线，主热沉两端分别设有一个螺孔，至少两个激光器单元依次排列于两个螺孔之间，激光器单元相互之间串联设置；激光器单元包括：次热沉、第一芯片和第二芯片。本实用新型的多管串联半导体激光器中的每个激光器单元都有次热沉，与主热沉相配合，散热面积大，散热效果佳；本实用新型的多管串联半导体激光器适合多芯片封装，适用于大功率芯片封装；本实用新型的多管串联半导体激光器中的每个激光器单元含有两个芯片，使用、维修方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体激光器技术领域，具体涉及一种多管串联半导体激光器。
背景技术
随着激光技术的发展，半导体激光器应用领域覆盖了整个光电子学领域，成为当今光电子学科学的核心技术。半导体激光器以半导体材料为工作物质，通过激励产生激光，激光工作物质一般包括砷化镓（GaAs）、硫化镉（CdS）等，激励方式一般有电注入式、光泵浦和高能电子束激励。半导体激光器因其波长的扩展、高功率激光阵列的出现以及可兼容的光纤导光和激光能量参数微机控制的出现而迅速发展。半导体激光器的体积小、重量轻、成本低、波长可选择，其应用遍布临床、加工制造、军事，其中尤以大功率半导体激光器方面取得的进展最为突出。
我国在大功率二极管激光器封装技术的研究主要集中在激光器的工艺、可靠性和散热方面，而对激光器封装中热沉结构的相关研究比较少，现有的大功率半导体激光器热沉加工性，装配性及适应性较差。随着二极管激光器输出功率的不断增大，器件的热管理问题日益加剧，严重影响到器件的寿命和可靠性，因此针对该方面的研究很有必要，尤其对研制大功率高可靠性二极管激光器而言。
随着大功率激光二极管在工业加工、军事等领域的强劲需求，要求器件在高平均功率状态下运转，热功率密度也随之增加，同时也增大了器件失效和退化率。对引起器件内部的热阻变大、散热不均匀及引发器件不可靠性等诱变因素的研究变的非常重要。大功率二极管激光器芯片封装技术直接制约着激光器件的总体性能，如何有效降低芯片工作温度，减少芯片工作时积累的废热，提高激光器输出功率、寿命及可靠性等，如何在封装阶段消除可能导致器件退化、失效的因素，成为提高大功率二极管激光器可靠性的一个突破口。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种多管串联半导体激光器，解决现有技术中半导体激光器散热不佳、不能满足大功率激光器应用的技术问题。
本实用新型的技术方案包括：一种多管串联半导体激光器，包括主热沉、正极引线、负极引线、至少两个激光器单元、螺孔和金丝焊线，其中，主热沉两端分别设有一个螺孔，至少两个激光器单元依次排列于两个螺孔之间，激光器单元相互之间串联设置；
所述激光器单元包括：次热沉、第一芯片和第二芯片，所述次热沉下表面固接于所述主热沉上表面，所述第一芯片和第二芯片焊接于所述次热沉上表面，第一芯片和第二芯片串联设置；
正极引线和负极引线分别位于所述主热沉两端，通过电路板焊接于所述主热沉，正极引线经金丝焊线与第一个激光器单元的次热沉电连接，负极引线经金丝焊线与最后一个激光器单元的次热沉电连接，相邻的激光器单元通过次热沉之间经金丝焊线电连接进行串联。
优选地，所述次热沉的上表面具有三个相互分离、相互电绝缘的镀金区，三个镀金区分别镀有金属层，为第一镀金层、第二镀金层和第三镀金层；所述第一芯片焊接于第二镀金层上，所述第一芯片P面电极与第二镀金层接触；所述第二芯片焊接于第三镀金层上，所述第二芯片P面电极与第三镀金层接触。
优选地，所述主热沉的材料为铜，所述次热沉的材料为氮化铝、铝碳化硅或碳化硅。
优选地，所述次热沉的厚度为0.1-1mm。
优选地，所述激光器单元的数量大于3。
优选地，所述次热沉的上表面具有三个相互分离、相互电绝缘的镀金区，三个镀金区分别镀有金属层，为第一镀金层、第二镀金层和第三镀金层；所述第一芯片焊接于第二镀金层上，所述第一芯片P面电极与第二镀金层接触；所述第二芯片焊接于第三镀金层上，所述第二芯片P面电极与第三镀金层接触；工作时，电流由正极引线→第一个激光器单元次热沉的第一镀金层→第一个激光器单元第一芯片的P面→第一个激光器单元第一芯片的N面→第一个激光器单元次热沉的第二镀金层→第一个激光器单元第二芯片的P面→第一个激光器单元第二芯片的N面→第一个激光器单元次热沉的第三镀金层→第二个激光器单元次热沉的第一镀金层→第二个激光器单元第一芯片的P面→第二个激光器单元第一芯片的N面→第二个激光器单元次热沉的第二镀金层→第二个激光器单元第二芯片的P面→第二个激光器单元第二芯片的N面→第二个激光器单元次热沉的第三镀金层……→最后一个激光器单元次热沉的第三镀金层→负极引线。
优选地，所述第一芯片和第二芯片通过AuSn或纯铟构成的焊接材料分别焊接于第二镀金层和第三镀金层。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：本实用新型的多管串联半导体激光器中的每个激光器单元都有次热沉，与主热沉相配合，散热面积大，散热效果佳；本实用新型的多管串联半导体激光器适合多芯片封装，适用于大功率芯片封装；本实用新型的多管串联半导体激光器中的每个激光器单元含有两个芯片，使用、维修方便。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的多管串联激光器的结构示意图；
图2是本实用新型实施例1的激光器单元的结构示意图；
图3是本实用新型实施例1的激光器单元中次热沉的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型提供一种多管串联半导体激光器，包括：主热沉、正极引线、负极引线、至少两个激光器单元、螺孔和金丝焊线，其中，主热沉两端分别设有一个螺孔，至少两个激光器单元依次排列于两个螺孔之间，激光器单元相互之间串联设置；
所述激光器单元包括：次热沉、第一芯片和第二芯片，所述次热沉下表面固接于所述主热沉上表面，所述第一芯片和第二芯片焊接于所述次热沉上表面，第一芯片和第二芯片串联设置；
正极引线和负极引线分别位于所述主热沉两端，通过电路板焊接于所述主热沉，正极引线经金丝焊线与第一个激光器单元的次热沉电连接，负极引线经金丝焊线与最后一个激光器单元的次热沉电连接，相邻的激光器单元通过次热沉之间经金丝焊线电连接进行串联。
具体地，上述多管串联半导体激光器中的每个激光器单元都有次热沉，与主热沉相配合，散热面积大，散热效果佳；上述多管串联半导体激光器适合多芯片封装，适用于大功率芯片封装；上述多管串联半导体激光器中的每个激光器单元含有两个芯片，使用、维修方便。
实施例1：
本实用新型实施例1提供了一种多管串联半导体激光器，如图1至图3所示，该激光器包括主热沉6、正极引线41、负极引线42、激光器单元1、激光器单元2、激光器单元3、螺孔51、螺孔52和金丝焊线7，其中，螺孔51和螺孔52分别设于主热沉6两端，激光器单元1，激光器单元2，激光器单元3依次排列于螺孔51和螺孔52之间。
激光器单元1、2、3的结构相同，在此以激光器单元1为例进行介绍，激光器单元1包括：次热沉11、第一芯片12和第二芯片13，次热沉11下表面固接于主热沉6上表面，第一芯片12和第二芯片13焊接于次热沉11上表面，第一芯片12和第二芯片13串联设置；正极引线41和负极引线42分别位于主热沉6两端，通过电路板8焊接于主热沉6，正极引线41经金丝焊线7与激光器单元1的次热沉11电连接，负极引线42经金丝焊线7与激光器单元3的次热沉电连接，次热沉11的上表面具有三个相互分离、相互电绝缘的镀金区，三个镀金区分别镀有金属层，为第一镀金层11a、第二镀金层11b和第三镀金层11c；第一芯片12焊接于第二镀金层11b上，第一芯片12的P面电极与第二镀金层11b接触；第二芯片13焊接于第三镀金层11c上，第二芯片13的P面电极与第三镀金层11c接触。第一芯片12和第二芯片13通过AuSn或纯铟构成的焊接材料9分别焊接于第二镀金层11b和第三镀金层11c。
主热沉6的材料为铜，次热沉11的材料为氮化铝、铝碳化硅或碳化硅，次热沉11的厚度为0.1-1mm，次热沉11的材料为具有高导热率（170～200W/mK）和可调的热膨胀系数（6.5～9.5×10-6/K），因此，一方面AlSiC的热膨胀系数与半导体芯片和陶瓷基片实现良好的匹配，能够防止疲劳失效的产生，甚至可以将功率芯片直接安装到AlSiC基板上；另一方面AlSiC的热导率是可伐合金的十倍，芯片产生的热量可以及时散发，增强半导体激光器的可靠性和稳定性。
本实施例的激光器在工作时，电流的流向如下：正极引线41→激光器单元1次热沉11的第一镀金层11a→激光器单元1第一芯片12的P面→激光器单元1第一芯片12的N面→激光器单元1次热沉11的第二镀金层11b→激光器单元1第二芯片13的P面→激光器单元1第二芯片13的N面→激光器单元1次热沉11的第三镀金层11c→激光器单元2次热沉的第一镀金层→激光器单元2第一芯片的P面→激光器单元第一芯片的N面→激光器单元2次热沉的第二镀金层→激光器单元2第二芯片的P面→激光器单元2第二芯片的N面→激光器单元2次热沉的第三镀金层……→激光器单元3次热沉的第三镀金层→负极引线42。
以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1. 一种多管串联半导体激光器，包括主热沉、正极引线、负极引线、至少两个激光器单元、螺孔和金丝焊线，其特征在于，主热沉两端分别设有一个螺孔，至少两个激光器单元依次排列于两个螺孔之间，激光器单元相互之间串联设置；
所述激光器单元包括：次热沉、第一芯片和第二芯片，所述次热沉下表面固接于所述主热沉上表面，所述第一芯片和第二芯片焊接于所述次热沉上表面，第一芯片和第二芯片串联设置；
正极引线和负极引线分别位于所述主热沉两端，通过电路板焊接于所述主热沉，正极引线经金丝焊线与第一个激光器单元的次热沉电连接，负极引线经金丝焊线与最后一个激光器单元的次热沉电连接，相邻的激光器单元通过次热沉之间经金丝焊线电连接进行串联。
2. 根据权利要求1所述的多管串联半导体激光器，其特征在于，所述次热沉的上表面具有三个相互分离、相互电绝缘的镀金区，三个镀金区分别镀有金属层，为第一镀金层、第二镀金层和第三镀金层；所述第一芯片焊接于第二镀金层上，所述第一芯片P面电极与第二镀金层接触；所述第二芯片焊接于第三镀金层上，所述第二芯片P面电极与第三镀金层接触。
3. 根据权利要求1所述的多管串联半导体激光器，其特征在于，所述主热沉的材料为铜，所述次热沉的材料为氮化铝、铝碳化硅或碳化硅。
4. 根据权利要求1所述的多管串联半导体激光器，其特征在于，所述次热沉的厚度为0.1-1mm。
5. 根据权利要求2所述的多管串联半导体激光器，其特征在于，所述激光器单元的数量大于3。
6. 根据权利要求5所述的多管串联半导体激光器，其特征在于，所述次热沉的上表面具有三个相互分离、相互电绝缘的镀金区，三个镀金区分别镀有金属层，为第一镀金层、第二镀金层和第三镀金层；所述第一芯片焊接于第二镀金层上，所述第一芯片P面电极与第二镀金层接触；所述第二芯片焊接于第三镀金层上，所述第二芯片P面电极与第三镀金层接触；工作时，电流由正极引线→第一个激光器单元次热沉的第一镀金层→第一个激光器单元第一芯片的P面→第一个激光器单元第一芯片的N面→第一个激光器单元次热沉的第二镀金层→第一个激光器单元第二芯片的P面→第一个激光器单元第二芯片的N面→第一个激光器单元次热沉的第三镀金层→第二个激光器单元次热沉的第一镀金层→第二个激光器单元第一芯片的P面→第二个激光器单元第一芯片的N面→第二个激光器单元次热沉的第二镀金层→第二个激光器单元第二芯片的P面→第二个激光器单元第二芯片的N面→第二个激光器单元次热沉的第三镀金层……→最后一个激光器单元次热沉的第三镀金层→负极引线。
7. 根据权利要求2所述的多管串联半导体激光器，其特征在于，所述第一芯片和第二芯片通过AuSn或纯铟构成的焊接材料分别焊接于第二镀金层和第三镀金层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420012626.XU CN203734133U (zh) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | 一种多管串联半导体激光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420012626.XU CN203734133U (zh) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | 一种多管串联半导体激光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203734133U true CN203734133U (zh) | 2014-07-23 |
Family
ID=51204179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420012626.XU Expired - Lifetime CN203734133U (zh) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | 一种多管串联半导体激光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203734133U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104836112A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-12 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种单管半导体激光器串联结构的绝缘散热装置 |
| CN110707529A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-17 | 深圳市柠檬光子科技有限公司 | 半导体激光器、半导体激光模块以及激光设备 |
-
2014
- 2014-01-09 CN CN201420012626.XU patent/CN203734133U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104836112A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-08-12 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种单管半导体激光器串联结构的绝缘散热装置 |
| CN104836112B (zh) * | 2015-04-17 | 2018-07-10 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 一种单管半导体激光器串联结构的绝缘散热装置 |
| CN110707529A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-17 | 深圳市柠檬光子科技有限公司 | 半导体激光器、半导体激光模块以及激光设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102629560B (zh) | 封装载板及其制作方法 | |
| CN102769076B (zh) | 封装载板的制作方法 | |
| CN101226972B (zh) | 发光二极管装置及其制造方法 | |
| KR101049698B1 (ko) | Ｌｅｄ 어레이 모듈 및 이의 제조방법 | |
| CN106981550B (zh) | 一种易封装易散热倒装高压led芯片 | |
| CN104584213B (zh) | 半导体装置 | |
| CN110246835B (zh) | 一种三维集成高压碳化硅模块封装结构 | |
| US20210050276A1 (en) | Heat dissipation substrate and manufacturing method thereof | |
| CN102054905A (zh) | 具有导热层的发光二极管芯片 | |
| CN102790161B (zh) | 发光二极管载具 | |
| CN201599745U (zh) | 一种led灯具及led灯具的基板 | |
| CN105024003A (zh) | 电子封装结构及其陶瓷基板 | |
| CN203734133U (zh) | 一种多管串联半导体激光器 | |
| CN103532006A (zh) | 一种半导体激光器 | |
| US20150280092A1 (en) | Floating heat sink support with copper sheets and led package assembly for led flip chip package | |
| EP2484969A1 (en) | Led energy-saving lamp | |
| CN102447221A (zh) | 一种串联半导体激光器 | |
| CN203631589U (zh) | 一种倒装的led封装结构及led灯条 | |
| TW201205882A (en) | Manufacturing method for LED light emitting device | |
| CN102255236A (zh) | 一种高功率半导体激光器线路封装结构及制备方法 | |
| US20120267645A1 (en) | Light emitting diode module package structure | |
| CN103887396A (zh) | 一种led芯片直接焊接到铜热沉表面的发光组件及其制备方法 | |
| CN102709807A (zh) | 以SiC晶片作为一级热沉的单发射腔半导体激光器 | |
| CN210200756U (zh) | 高压倒装led光源 | |
| CN203734129U (zh) | 一种半导体激光器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200721 Address after: Room 301, 303 and 304, building 6, northwest area of Suzhou nano City, 99 Jinjihu Avenue, Suzhou Industrial Park, Suzhou area, China (Jiangsu) pilot Free Trade Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Love medical technology (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: 402, 430075, North building, C5 building, Optics Valley biological city, No. 666, hi tech Road, East Lake hi tech Zone, Hubei, Wuhan Patentee before: WUHAN LOTUXS TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20140723 |