CN217545222U - 一种激光器封装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光器封装结构包括，散热热沉、热沉模组和热沉水道；其中，热沉模组包括若干热沉子模组，若干热沉子模组均封装于散热热沉上，散热热沉嵌于热沉水道内；热沉子模组包括，激光芯片组件；每个热沉子模组上均独立安装激光芯片组件，激光芯片组件设置在散热热沉上表面；每个热沉子模组的激光芯片组件产生不同的激光波段，通过热沉子模组的组合实现多个激光波段选择。本实用新型的激光器封装结构在单一散热热沉上通过多个子模块封装多波段芯片，并通过主体水道散热，满足热沉温度一致性。各子模组内部形成单一电路，各子模组共同作用，具有多种组合点亮方式；且实现了光路准直，光斑一致性高，输出光斑均匀。

Description

一种激光器封装结构

技术领域

本实用新型属于半导体激光行业领域，具体涉及一种激光器封装结构。

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，广泛应用于材料加工、医疗美容、国防军事、工业泵浦及科学研究等领域。

激光器的性能除了与芯片质量有关外，还与激光器的封装息息相关。目前的激光器封装结构由单个热沉整体封装多颗不同波段的激光芯片，此种封装结构导致热沉温度一致性较差。另外，各不同波段芯片只能同时点亮或关闭，无法实现单一波段或多波段搭配点亮，光斑较为单一。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种激光器封装结构。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种激光器封装结构。

在本实用新型的一个实施例中，一种激光器封装结构，包括，散热热沉、热沉模组和热沉水道。

其中，所述热沉模组包括若干热沉子模组，所述若干热沉子模组均封装于所述散热热沉上，所述散热热沉嵌于所述热沉水道内。

所述热沉子模组包括激光芯片组件。

每个热沉子模组上均独立安装对应的所述激光芯片组件，所述激光芯片组件设置在所述散热热沉上表面。

每个热沉子模组的所述激光芯片组件产生不同的激光波段，通过所述热沉子模组的组合实现多个激光波段选择。

在本实用新型的一个实施例中，所述热沉子模组还包括，双面覆铜板和导电电极。

其中，两个所述双面覆铜板对称设置在所述散热热沉上表面，所述激光芯片组件位于两个所述双面覆铜板之间。

两个所述导电电极分别位于对应的所述双面覆铜板上且呈对角设置，所述导电电极的第一端位于所述双面覆铜板上表面，第二端通过导线与外部电路连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述热沉子模组还包括，侧面覆铜板。

两个所述侧面覆铜板设置在所述散热热沉的相对侧壁上，且位于所述导电电极的第二端与所述散热热沉侧壁之间。

在本实用新型的一个实施例中，所述激光芯片组件包括，镀金电极、激光芯片和绝缘层。

其中，所述绝缘层位于所述散热热沉上，若干所述激光芯片和若干所述镀金电极间隔排列，均置于所述绝缘层的上表面。

在本实用新型的一个实施例中，所述热沉子模组还包括，边缘镀金电极。

其中，两个所述边缘镀金电极位于所述激光芯片组件两侧，所述边缘镀金电极的一端与所述激光芯片组件连接，另一端与对应的所述导电电极的第一端连接。

所述激光芯片组件通过所述边缘镀金电极和所述导电电极与外部电路形成回路。

在本实用新型的一个实施例中，所述激光器封装结构还包括，若干紧固螺丝。

其中，所述若干热沉子模组11上均设有台阶孔，所述热沉水道和所述散热热沉上对应设有螺纹孔，所述紧固螺丝依次穿过对应的台阶孔和螺纹孔，实现所述热沉子模组与所述热沉水道的连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述热沉水道上设有若干个水道进、出水口，若干个所述热沉子模组通过若干个所述进、出水口与所述热沉水道联通散热。

在本实用新型的一个实施例中，所述散热热沉上设有若干通孔，所述通孔位于所述导电电极的第二端正下方，连接所述导电电极第二端的导线穿过所述通孔与外部电路连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的激光器封装结构在单一散热热沉上通过多个子模块封装多波段芯片，并通过主体水道散热，满足热沉温度一致性，且散热效率高，温度均匀性好。另外，热沉子模组内部形成单一电路，各子模组共同作用，具有单一波段、双波段组合和三波段组合等点亮方式，操作使用灵活；且实现了光路准直，单一使用和搭配使用光斑均在指定位置输出，光斑一致性高，输出光斑均匀。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种激光器封装结构组成示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种激光器封装结构的爆炸图；

图3是本实用新型实施例提供的一种激光器封装结构的电路连接示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种激光器封装结构的光路整合示意图。

图标：1-散热热沉；2-镀金电极；3-激光芯片；4-双面覆铜板；5-导电电极；6-绝缘层；7-侧面覆铜板；8-边缘镀金电极；9-热沉水道；10-紧固螺丝；11-热沉子模组。

具体实施方式

为了进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本实用新型提出的一种激光器封装结构进行详细说明。

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型的技术方案加以限制。

实施例一

请参见图1，图1是本实用新型实施例提供的一种激光器封装结构组成示意图。

如图所示，在具体实施例中，一种激光器封装结构，包括，散热热沉1、热沉模组和热沉水道9。

其中，热沉模组包括若干热沉子模组11，若干热沉子模组11均封装于散热热沉1上，散热热沉1嵌于热沉水道9内。

在具体实施例中，散热热沉1为多层结构，散热效率高，温度均匀性好。

具体地，散热热沉1为多层紫铜材料制成，散热热沉1的外表面镀有材料为镍金的金属层，导热率≧400W/(m*K)，用于提高产品的散热能力。

在具体实施例中，热沉子模组11包括激光芯片组件；每个热沉子模组11上均独立安装对应的激光芯片组件，激光芯片组件设置在散热热沉1上表面。

值得注意的是，散热热沉1为整体结构，与每个热沉子模组11连接的部分均构成独立的散热体系，提高了封装结构本身的稳定性的同时有利于封装应力释放。

在具体实施例中，每个热沉子模组11的激光芯片组件产生不同的激光波段，通过热沉子模组11的组合实现多个激光波段选择。

请参见图2，图2是本实用新型实施例提供的一种激光器封装结构的爆炸图。

如图所示，在具体实施例中，热沉子模组11还包括，双面覆铜板4和导电电极5。

其中，两个双面覆铜板4对称设置在散热热沉1上表面，激光芯片组件位于两个双面覆铜板4之间。

在具体实施例中，双面覆铜板4采用PCB板制成，表面覆铜增加焊料浸润性，从而提高焊接性能。

在具体实施例中，两个导电电极5分别位于对应的双面覆铜板4上且呈对角设置，导电电极5的第一端位于双面覆铜板4上表面，第二端通过导线与外部电路连接。

在具体实施例中，热沉子模组11还包括，侧面覆铜板7；两个侧面覆铜板7设置在散热热沉1的相对侧壁上，且位于导电电极5的第二端与散热热沉1侧壁之间。

在具体实施例中，激光芯片组件包括，镀金电极2、激光芯片3和绝缘层6。

其中，绝缘层6位于散热热沉1上，若干激光芯片3和若干镀金电极2间隔排列，均置于绝缘层6的上表面。

在具体实施例中，镀金电极2用于焊接激光芯片3和提高激光芯片组件的散热能力。

具体地，镀金电极2为Wu90Cu10材质，表面镀金，具有良好的导电性和低热膨胀系数的性质。

进一步地，镀金电极2与激光芯片3使用硬焊料Au80Su20直接焊接，提高了焊接质量，进而提高了产品使用中的稳定性。

在具体实施例中，绝缘层6为高导热率氮化铝材质，材料易于加工，加工成本低，材料本身耐热性能好，受热后物理性质稳定。

在具体实施例中，热沉子模组11还包括，边缘镀金电极8。

其中，两个边缘镀金电极8位于激光芯片组件两侧，边缘镀金电极8的一端与激光芯片组件连接，另一端与对应的导电电极5的第一端连接。

在具体实施例中，激光芯片组件通过边缘镀金电极8和导电电极5与外部电路形成回路。

在具体实施例中，激光器封装结构还包括，若干紧固螺丝10。

其中，若干热沉子模组11上均设有台阶孔，热沉水道9和散热热沉1上对应设有螺纹孔，紧固螺丝10依次穿过对应的台阶孔和螺纹孔，实现热沉子模组11与热沉水道9的连接。

在具体实施例中，热沉水道9上设有若干个水道进、出水口，若干个热沉子模组11通过若干个进、出水口与热沉水道9联通散热。

在具体实施例中，散热热沉1上设有若干通孔，通孔位于导电电极5的第二端正下方，连接导电电极5第二端的导线穿过通孔与外部电路连接。

图3是本实用新型实施例提供的一种激光器封装结构的电路连接示意图。

编号	组合	点亮波段
			1	A+B	808
2	C+D	1064
			3	E+F	755
4	AC+BD	808+1064
			5	AE+BF	808+755
6	CE+DF	1064+755
			7	ACE+BDF	808+1064+755

表1

如图3所示，图中A、B为第一热沉子模组的一组独立电路。C、D为第二热沉子模组的一组独立电路。E、F为第三热沉子模组的一组独立电路。

其中，A、B分别为第一热沉子模组的正、负极；C、D分别为第二热沉子模组的正、负极；E、F分别为第三热沉子模组的正、负极。

以表1为例，在具体实施例中，第一热沉子模组封装808nm波段的激光芯片组件，第二热沉子模组封装1064nm波段的激光芯片组件，第三热沉子模组封装755nm波段的激光芯片组件。

可选地，热沉子模组11的组合可以是，第一热沉子模组的正、负极A、B分别连接外部电路，第二热沉子模组的正、负极C、D分别连接外部电路，第三热沉子模组的正、负极E、F分别连接外部电路；第一热沉子模组和第二热沉子模组组合分别连接外部电路，第一热沉子模组和第三热沉子模组组合，并分别连接外部电路，第二热沉子模组和第三热沉子模组组合，并分别连接外部电路，第一热沉子模组、第二热沉子模组和第三热沉子模组的组合，并分别连接外部电路。

在具体实施例中，通过若干热沉子模组11的电路组合，可以实现如表1所示的三种单一波段和四种多波段组合的激光芯片3的点亮方式，避免了点亮波段的单一性。

在具体实施例中，根据激光器的使用需求选择激光芯片3的波段及组合。

图4是本实用新型实施例提供的一种激光器封装结构的光路整合示意图。

在具体实施例中，通过晶体对单一模块结合的光斑进行整合，进而实现光路准直，使单一波段和多波段组合的光斑均在光路指定位置，光斑一致性高，且光斑均匀。

在具体实施例中，以使用40*100nm大小的晶体作为压缩光锥为例，晶体出光面尺寸为12*15nm。

如图所示，图4中a为第一热沉子模组的光斑整合示意图，光斑整合后的位置与晶体出光位置重合。

图4中b为第二热沉子模组的光斑整合模拟图，光斑整合后的位置与晶体出光位置重合。

图4中c为第三热沉子模组的光斑整合模拟图，光斑整合后的位置与晶体出光位置重合。

图4中d为第一热沉子模组、第二热沉子模组及第三热沉子模组一起点的亮光斑整合模拟图，三路光光斑均可整合到晶体出光位置。

在具体实施例中，热沉子模组11内部为单一电路，且每个模块通过光斑整合技术均可将光斑准直到指定位置，且光斑均匀无强点，使用中可灵活选择单一波段、两种波段组合或三波段一起点亮，且每路光斑均在指定位置。

本实用新型实施例的激光器封装结构在单一散热热沉上通过多个子模块封装多波段芯片，并通过主体水道散热，满足热沉温度一致性，且散热效率高，温度均匀性好。另外，热沉子模组内部形成单一电路，各子模组共同作用，具有单一波段、双波段组合和三波段组合等点亮方式，操作使用灵活。且实现了光路准直，单一使用和搭配使用光斑均在指定位置输出，光斑一致性高，输出光斑均匀。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种激光器封装结构，其特征在于，包括，散热热沉(1)、热沉模组和热沉水道(9)；

其中，所述热沉模组包括若干热沉子模组(11)，所述若干热沉子模组(11)均封装于所述散热热沉(1)上，所述散热热沉(1)嵌于所述热沉水道(9)内；

所述热沉子模组(11)包括激光芯片组件；

每个热沉子模组(11)上均独立安装对应的所述激光芯片组件，所述激光芯片组件设置在所述散热热沉(1)上表面；

每个热沉子模组(11)的所述激光芯片组件产生不同的激光波段，通过所述热沉子模组(11)的组合实现多个激光波段选择。

2.根据权利要求1所述的激光器封装结构，其特征在于，所述热沉子模组(11)还包括，双面覆铜板(4)和导电电极(5)；

其中，两个所述双面覆铜板(4)对称设置在所述散热热沉(1)上表面，所述激光芯片组件位于两个所述双面覆铜板(4)之间；

两个所述导电电极(5)分别位于对应的所述双面覆铜板(4)上且呈对角设置，所述导电电极(5)的第一端位于所述双面覆铜板(4)上表面，第二端通过导线与外部电路连接。

3.根据权利要求2所述的激光器封装结构，其特征在于，所述热沉子模组(11)还包括，侧面覆铜板(7)；

两个所述侧面覆铜板(7)设置在所述散热热沉(1)的相对侧壁上，且位于所述导电电极(5)的第二端与所述散热热沉(1)侧壁之间。

4.根据权利要求2所述的激光器封装结构，其特征在于，所述激光芯片组件包括，镀金电极(2)、激光芯片(3)和绝缘层(6)；

其中，所述绝缘层(6)位于所述散热热沉(1)上，若干所述激光芯片(3)和若干所述镀金电极(2)间隔排列，均置于所述绝缘层(6)的上表面。

5.根据权利要求4所述的激光器封装结构，其特征在于，所述热沉子模组(11)还包括，边缘镀金电极(8)；

其中，两个所述边缘镀金电极(8)位于所述激光芯片组件两侧，所述边缘镀金电极(8)的一端与所述激光芯片组件连接，另一端与对应的所述导电电极(5)的第一端连接；

所述激光芯片组件通过所述边缘镀金电极(8)和所述导电电极(5)与外部电路形成回路。

6.根据权利要求1所述的激光器封装结构，其特征在于，所述激光器封装结构还包括，若干紧固螺丝(10)；

其中，所述若干热沉子模组(11)上均设有台阶孔，所述热沉水道(9)和所述散热热沉(1)上对应设有螺纹孔，所述紧固螺丝(10)依次穿过对应的台阶孔和螺纹孔，实现所述热沉子模组(11)与所述热沉水道(9)的连接。

7.根据权利要求1所述的激光器封装结构，其特征在于，所述热沉水道(9)上设有若干个水道进、出水口，若干个所述热沉子模组(11)通过若干个所述进、出水口与所述热沉水道(9)联通散热。

8.根据权利要求2所述的激光器封装结构，其特征在于，所述散热热沉(1)上设有若干通孔，所述通孔位于所述导电电极(5)的第二端正下方，连接所述导电电极(5)第二端的导线穿过所述通孔与外部电路连接。

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