CN208707070U - 一种多巴条半导体激光器封装结构 - Google Patents
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Abstract
一种多巴条半导体激光器封装结构，包括：散热热沉、凹槽Ⅰ、AIN陶瓷片组、N+1个热沉、巴条、绝缘片以及电极。一次实现了多个巴条的高集成度封装在提高峰值功率的同时减小了激光器体积，满足了某些特殊条件下的使用要求。由于AIN陶瓷片组是采用两个边缘陶瓷片及若干中央AIN陶瓷片拼接形成，有效释放了焊接封装时引入的应力，避免了巴条开裂，提高了封装合格率。整个封装过程中实现了无铟化封装，避免了铟焊料带来的热疲劳问题，提高了产品可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体激光器封装领域，具体涉及一种多巴条半导体激光器封装结构。
背景技术
半导体激光器具备体积小、价格低、效率高、寿命长等优点，应用行业涉及材料加工、医疗美容、军事国防、工业泵浦、和科学研究等领域。随着半导体激光器应用领域的拓宽，对半导体激光器的输出功率要求越来越高，尤其是应用到泵浦、医疗美容方面的半导体激光器叠阵，对脉冲输出的峰值功率和可靠性要求越来越高，并且要求体积越做越小，如何实现半导体激光巴条高密度封装以及高峰值功率，这给半导体激光巴条封装带来了巨大挑战。
为满足工业加工和医疗泵浦方面的需求，已经开发出一种商业化传导冷却叠阵，该叠阵在巴条封装方面采用高温硬焊料封装技术，避免了传统铟焊料带来的热迁移和电迁移，提高了叠阵激光器的可靠性。另外，该传导冷却叠阵不需要水冷，工作时不需要配备水冷设备，减小了体积，该传导冷却叠阵激光器主要在窄脉宽、低占空比的条件下工作。
专利文件CN104242048A提出了一种传导冷却叠阵半导体激光器封装结构，主要包括巴条封装和电极焊接等内容，该方法优化了电极的焊接方式，采用“L”型电极，使得叠阵在电极连接处体积变小，但是，封装传导冷却叠阵半导体激光器过程中通常采用高温硬焊料，引入的封装应力较大，该封装方式未提出减小封装应力的方法。
发明内容
本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种有效释放硬焊料封装引入的应力，避免巴条开裂的多巴条半导体激光器封装结构。
本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种多巴条半导体激光器封装结构，包括：
散热热沉，其前后两侧分别竖直设置有挡板，两个挡板之间的区域形成凹槽Ⅰ；
两个边缘AIN陶瓷片以及若干夹装于两个边缘AIN陶瓷片之间的中央AIN陶瓷片，两个边缘AIN陶瓷片及若干中央AIN陶瓷片拼接形成AIN陶瓷片组，AIN陶瓷片组焊接固定于凹槽Ⅰ内；
N+1个竖直设置于AIN陶瓷片组上且相互平行的热沉以及焊接固定于每两个相邻的热沉之间的巴条，N为大于等于2的正整数，所述AIN陶瓷片组上设置有N个凹槽Ⅱ，各个凹槽Ⅱ设置于对应的巴条的正下方；
绝缘片，设置于散热热沉上；以及
电极，所述电极一端设置于绝缘片上，其另一端与AIN陶瓷片组相连。
优选的，上述挡板上水平设置有用于安装热电偶的安装孔。
优选的，上述巴条与相邻的热沉之间通过高温硬焊料焊接固定。
优选的，上述热沉采用钨铜材料制成。
优选的，上述挡板上固定安装有整形透镜。
优选的，上述散热热沉、绝缘片及电极上设置有若干通孔。
本实用新型的有益效果是：一次实现了多个巴条的高集成度封装在提高峰值功率的同时减小了激光器体积，满足了某些特殊条件下的使用要求。由于AIN陶瓷片组是采用两个边缘AIN陶瓷片及若干中央AIN陶瓷片拼接形成，有效释放了焊接封装时引入的应力，避免了巴条开裂，提高了封装合格率。整个封装过程中实现了无铟化封装，避免了铟焊料带来的热疲劳问题，提高了产品可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构示意图；
图2为本实用新型的散热热沉部位的立体结构示意图；
图3为本实用新型的热沉与巴条部位的立体结构示意图；
图4为本实用新型的AIN陶瓷片部位的立体结构示意图；
图中，1.散热热沉 2.绝缘片 3.电极 4.热沉 5.巴条 6.挡板 7.安装孔 8.凹槽Ⅰ9.高温硬焊料 10.边缘AIN陶瓷片 11.中央AIN陶瓷片 12.凹槽Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图1至附图4对本实用新型做进一步说明。
一种多巴条半导体激光器封装结构，包括：散热热沉1，其前后两侧分别竖直设置有挡板6，两个挡板6之间的区域形成凹槽Ⅰ 8；两个边缘AIN陶瓷片10以及若干夹装于两个边缘AIN陶瓷片10之间的中央AIN陶瓷片11，两个边缘AIN陶瓷片10及若干中央AIN陶瓷片11拼接形成AIN陶瓷片组，AIN陶瓷片组焊接固定于凹槽Ⅰ 8内；N+1个竖直设置于AIN陶瓷片组上且相互平行的热沉4以及焊接固定于每两个相邻的热沉4之间的巴条5，N为大于等于2的正整数， AIN陶瓷片组上设置有N个凹槽Ⅱ 12，各个凹槽Ⅱ 12设置于对应的巴条5的正下方；绝缘片2，设置于散热热沉1上；以及电极3，电极3一端设置于绝缘片2上，其另一端与AIN陶瓷片组相连。一次实现了多个巴条5的高集成度封装在提高峰值功率的同时减小了激光器体积，满足了某些特殊条件下的使用要求。由于AIN陶瓷片组是采用两个边缘AIN陶瓷片10及若干中央AIN陶瓷片11拼接形成，有效释放了焊接封装时引入的应力，避免了巴条5开裂，提高了封装合格率。整个封装过程中实现了无铟化封装，避免了铟焊料带来的热疲劳问题，提高了产品可靠性。
实施例1：
挡板6上水平设置有用于安装热电偶的安装孔7。通过在安装孔7中安装热电偶可以方便检测封装焊接时的温度，确保焊接时工艺的稳定性。
实施例2：
巴条5与相邻的热沉4之间通过高温硬焊料9焊接固定。高温硬焊料9具体可以使用AuSn焊片。
实施例3：
热沉4采用钨铜材料制成。可以选取热导率为188W/（m*K）、CTE为6.5ppm/K、厚度为0.25mm的W90Cu作为热沉4的材料。
实施例4：
挡板6上固定安装有整形透镜，方便安装定位整形。
实施例5：
上述散热热沉1、绝缘片2及电极3上设置有若干通孔。散热热沉1可以通过通孔进行安装固定到回流炉中，提高安装的便利性。
Claims (6)
1.一种多巴条半导体激光器封装结构，其特征在于，包括：
散热热沉（1），其前后两侧分别竖直设置有挡板（6），两个挡板（6）之间的区域形成凹槽Ⅰ（8）；
两个边缘AIN陶瓷片（10）以及若干夹装于两个边缘AIN陶瓷片（10）之间的中央AIN陶瓷片（11），两个边缘AIN陶瓷片（10）及若干中央AIN陶瓷片（11）拼接形成AIN陶瓷片组，AIN陶瓷片组焊接固定于凹槽Ⅰ（8）内；
N+1个竖直设置于AIN陶瓷片组上且相互平行的热沉（4）以及焊接固定于每两个相邻的热沉（4）之间的巴条（5），N为大于等于2的正整数，所述AIN陶瓷片组上设置有N个凹槽Ⅱ（12），各个凹槽Ⅱ（12）设置于对应的巴条（5）的正下方；
绝缘片（2），设置于散热热沉（1）上；以及
电极（3），所述电极（3）一端设置于绝缘片（2）上，其另一端与AIN陶瓷片组相连。
2.根据权利要求1所述的多巴条半导体激光器封装结构，其特征在于：所述挡板（6）上水平设置有用于安装热电偶的安装孔（7）。
3.根据权利要求1所述的多巴条半导体激光器封装结构，其特征在于：所述巴条（5）与相邻的热沉（4）之间通过高温硬焊料（9）焊接固定。
4.根据权利要求1所述的多巴条半导体激光器封装结构，其特征在于：所述热沉（4）采用钨铜材料制成。
5.根据权利要求1所述的多巴条半导体激光器封装结构，其特征在于：所述挡板（6）上固定安装有整形透镜。
6.根据权利要求1所述的多巴条半导体激光器封装结构，其特征在于：所述散热热沉（1）、绝缘片（2）及电极（3）上设置有若干通孔。
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