CN213845830U - 高功率半导体激光芯片散热热沉及设有该热沉的激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高功率半导体激光芯片散热热沉，包括热沉基体，所述热沉基体的上下表面均抛光；设置有切割区域、FAC点胶区域和镀层区域，所述镀层区域从内到外依次设置有铜镀层、镍镀层和金镀层。本实用新型还提出一种半导体激光器，包括所述热沉。本实用新型提出的半导体激光芯片热沉在热沉基体的一端预留切割区域，便于将多个相互连接的热沉基体进行切割；设置有FAC点胶区域，便于快轴准直镜点胶安装；热沉基体上下表面设置有Cu‑Ni‑Au镀层，提高热沉基体的散热能力，有效防止铜镀层受热氧化，同时具有良好的导电和耐高温性能，并有良好的抗色变能力。

Description

高功率半导体激光芯片散热热沉及设有该热沉的激光器

技术领域

本实用新型涉及半导体激光技术领域，尤其涉及一种高功率半导体激光芯片散热热沉及设有该热沉的激光器。

背景技术

半导体激光器芯片热沉用于安装激光芯片，其性能的好坏直接影响激光器的产品质量；现有半导体激光器芯片热沉一般为批量化生产，多个热沉连接在一起，使用时再将单个热沉切割下来，由于热沉外表面通常镀有各种材料，切割时很容易产生毛刺，影响质量。另外，热沉的散热能力也是极其重要的，现有半导体激光器的常用方法是将高导热性能的金属材料作为热沉进行封装。但是随着激光器功率的提高，这种散热方式已经渐渐不能满足大功率激光器的要求，激光器芯片产生的热量若不能及时散掉，很有可能会烧毁激光器芯片。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的技术问题，而提出的一种高功率半导体激光芯片散热热沉及设有该热沉的激光器。

一种高功率半导体激光芯片散热热沉，包括热沉基体，所述热沉基体的上下表面均抛光；所述热沉基体的下表面由上往下依次设有铜镀层、镍镀层和金镀层，上表面分为切割区域、FAC点胶区域和镀层区域；所述镀层区域由下往上依次设有铜镀层、镍镀层和金镀层，金镀层表面设置有芯片安装区，所述芯片安装区内镀有金锡焊料层，激光芯片的焊盘通过所述金锡焊料层焊接在热沉上。

进一步地，所述热沉基体的材料为长方形薄片，材料为碳化硅SiC。

进一步地，所述热沉基体上表面的镀层区域中间设有留白的绝缘缝隙，该绝缘缝隙平行于所述热沉基体的长边，所述绝缘缝隙所在区域为SiC基底，未镀任何材料，以将镀层区域分割为相互绝缘的正极区域和负极区域，激光芯片的正极和负极分别位于所述正极区域和所述负极区域。

进一步地，所述绝缘缝隙的宽度为0.25mm。

进一步地，切割区域为设置在热沉基体一端的切割缝隙，所述切割缝隙与所述绝缘缝隙相互垂直，所述切割缝隙所在区域为SiC基底，未镀任何材料，用于切割。

进一步地，FAC点胶区域设置在上表面靠近切割缝隙的一端，FAC点胶区域所在的区域为SiC基底，未镀任何材料，用于点胶固定快轴准直镜。

进一步地，所述FAC点胶区域有两个，分别设置在上表面靠近切割缝隙的两端。

进一步地，所述热沉基体外轮廓尺寸为：长5.75mm，宽4.5mm，高0.5mm。

进一步地，铜镀层的厚度为0.076mm，金锡焊料层的厚度为3um～4.5um。

本实用新型还提供一种半导体激光器，包括如上述所述的一种高功率半导体激光芯片散热热沉。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型提出的半导体激光器芯片热沉在热沉基体的一端预留切割区域，便于将多个相互连接的热沉基体进行切割；设置有FAC点胶区域，便于快轴准直镜点胶安装；热沉基体上下表面设置有Cu-Ni-Au镀层，提高热沉基体的散热能力，有效防止铜镀层受热氧化，同时具有良好的导电和耐高温性能，并有良好的抗色变能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或者现有技术中的技术方案，下面将对实施例或者现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型地一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本实用新型实施例中一种高功率半导体激光芯片散热热沉的结构图；

图2是本实用新型实施例中沿图1中线II-II的截面图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述地实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部地实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实施例提供了一种高功率半导体激光芯片散热热沉及设有该热沉的激光器。

请参考图1，图1是本实用新型实施例中一种高功率半导体激光芯片散热热沉的结构图，具体包括：热沉基体1(见图2)，所述热沉基体1的上下表面均抛光，通过机械和化学抛光方法将热沉基体的上下表面刨平及光亮，用溶剂超声清洗热沉样品，然后用惰性气体吹干。

请参阅图2，图2是沿图1中线II-II的截面图；所述热沉基体1的下表面由上往下依次设有铜镀层41、镍镀层42和金镀层43，所述热沉基体1的上表面分为切割区域2、FAC点胶区域3和镀层区域4；所述镀层区域4由下往上依次设有铜镀层41、镍镀层42和金镀层43，镀层区域4内设有芯片安装区40，芯片安装区40的金镀层43表面镀有金锡焊料层，激光芯片的焊盘通过所述金锡焊料层焊接在热沉上。具体为：首先在镀层区域4所在的热沉基体1表面镀一层铜，提高热沉基体的散热能力；然后在铜镀层41的外表面镀一层镍，由于镍在大气中有很好的钝化能力，可以有效防止铜镀层41受热氧化的问题；为解决镍镀层42空隙率高，镀层不易作为防护层使用的问题，在镍镀层42表面再镀一层金镀层43，金镀层43的导电性能好，耐高温，并有良好的抗色变能力；芯片安装区40的金镀层43外表面镀有一层金锡焊料层，激光芯片通过所述金锡焊料层设置在热沉基体1上表面。

热沉基体1为长方形薄片，材料为碳化硅SiC。上表面的镀层区域4中间设有留白的绝缘缝隙5，该绝缘缝隙5平行于所述热沉基体1的长边，所述绝缘缝隙5所在区域为SiC基底，未镀任何材料，以将镀层区域4分割为相互绝缘的正极区域45和负极区域46，激光芯片的正极和负极分别位于所述正极区域45和所述负极区域46。

在一较佳实施例中，整个热沉基体1为长5.75mm，宽4.5mm，高0.5mm的长方体；铜镀层41的厚度为0.076mm。所述绝缘缝隙的宽度为0.25mm。

切割区域2为设置在热沉基体1一端的切割缝隙，所述切割缝隙与所述绝缘缝隙5相互垂直，所述切割缝隙所在区域为SiC基底，未镀任何材料。在实际生产过程中，热沉一般是批量生产，即多个热沉相互连接成一长条，需要使用时，将单个的热沉切割下来，此处的切割缝隙即用于切割，防止热沉基体的端面在切割过程中产生毛刺，影响产品质量。

在一较佳实施例中，切割缝隙的宽度为0.01±0.005mm。

FAC点胶区域3设置在上表面靠近切割缝隙的一端，FAC点胶区域3所在的区域为SiC基底，未镀任何材料，用于点胶固定快轴准直镜。在安装时，激光芯片的正极和负极分别焊接在所述正极区域45和所述负极区域46，激光芯片的出光端面朝向FAC点胶区域3所在一端，快轴准直镜设置在激光芯片的出光方向上。

在一较佳实施例中，所述FAC点胶区域3有两个，对称设置在上表面靠近切割缝隙的两端。FAC点胶区域3为一个长0.75mm，宽0.4mm的矩形。

热沉基体1上表面还物料序列号打标区6，方便识别批次和编号。

当然，所述热沉基体1上还设置有芯片连接丝线等其它常规部件，本领域一般技术人员可参考现有技术进行选择设置。

本实用新型的实施例还提供了一种半导体激光器，包括上述所述热沉。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出的半导体激光芯片热沉在热沉基体的一端预留切割区域，便于将多个相互连接的热沉基体进行切割；设置有FAC点胶区域，便于快轴准直镜点胶安装；热沉基体上下表面设置有Cu-Ni-Au镀层，提高热沉基体的散热能力，有效防止铜镀层受热氧化，同时具有良好的导电和耐高温性能，并有良好的抗色变能力。另外，通过金锡焊料层将激光芯片焊接在上表面，金锡焊料层的熔点适中，强度高，无需助焊剂额，导热和导电性能好，浸润性优良，低粘性，易焊接，抗腐蚀，抗蠕度，可明显提高封装可靠性和导电/导热性能。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或者之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种高功率半导体激光芯片散热热沉，包括热沉基体，所述热沉基体的上下表面均抛光；其特征在于：所述热沉基体的下表面由上往下依次设有铜镀层、镍镀层和金镀层，上表面分为切割区域、FAC点胶区域和镀层区域；所述镀层区域由下往上依次设有铜镀层、镍镀层和金镀层，金镀层表面设置有芯片安装区，所述芯片安装区内镀有金锡焊料层，激光芯片的焊盘通过所述金锡焊料层焊接在热沉上。

2.如权利要求1所述的一种高功率半导体激光芯片散热热沉，其特征在于：所述热沉基体为长方形薄片，材料为碳化硅SiC。

3.如权利要求2所述的一种高功率半导体激光芯片散热热沉，其特征在于：所述热沉基体上表面的镀层区域中间设有留白的绝缘缝隙，该绝缘缝隙平行于所述热沉基体的长边，所述绝缘缝隙所在区域为SiC基底，未镀任何材料，以将镀层区域分割为相互绝缘的正极区域和负极区域，激光芯片的正极和负极分别位于所述正极区域和所述负极区域。

4.如权利要求3所述的一种高功率半导体激光芯片散热热沉，其特征在于：所述绝缘缝隙的宽度为0.25mm。

5.如权利要求4所述的一种高功率半导体激光芯片散热热沉，其特征在于：切割区域为设置在热沉基体一端的切割缝隙，所述切割缝隙与所述绝缘缝隙相互垂直，所述切割缝隙所在区域为SiC基底，未镀任何材料，用于切割。

6.如权利要求5所述的一种高功率半导体激光芯片散热热沉，其特征在于：FAC点胶区域设置在上表面靠近切割缝隙的一端，FAC点胶区域所在的区域为SiC基底，未镀任何材料，用于点胶固定快轴准直镜。

7.如权利要求6所述的一种高功率半导体激光芯片散热热沉，其特征在于：所述FAC点胶区域有两个，分别设置在上表面靠近切割缝隙的两端。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种高功率半导体激光芯片散热热沉，其特征在于：所述热沉基体外轮廓尺寸为：长5.75mm，宽4.5mm，高0.5mm。

9.如权利要求1-7任一项所述的一种高功率半导体激光芯片散热热沉，其特征在于：铜镀层的厚度为0.076mm，金锡焊料层的厚度为3um～4.5um。

10.一种半导体激光器，其特征在于：包括如权利要求1-7任一项所述的一种高功率半导体激光芯片散热热沉。

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