CN218976017U - 一种微通道高功率半导体激光器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微通道高功率半导体激光器，包括通水座，通水座的上端部固定安装有正极，正极的内侧固定安装有MCC热沉，MCC热沉的上端部固定安装有负极，MCC热沉的上端部固定安装有WCu电极，MCC热沉上下两侧均固定安装有镀金绝缘有机材料，镀金绝缘有机材料远离MCC热沉的一侧固定安装有镀金铜箔，WCu电极的上端部U I镀金铜箔远离MCC热沉的一侧均固定安装有半导体激光芯片。该微通道高功率半导体激光器，微通道高功率半导体激光器制备工艺简单，且能实现单个模块的双倍功率输出，激光器热阻低，散热性能良好，本申请所采用的工艺方法简，且本申请所制备的微通道高功率半导体激光器能够实现快速批量生产。

Description

一种微通道高功率半导体激光器

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器技术领域，具体为一种微通道高功率半导体激光器。

背景技术

随着现有的应用领域对于激光器的更高要求，高功率半导体激光器越来越受到关注，MCC(Micro Channel Cooler)热沉由于其高的散热能力得到半导体激光器封装行业的认可，通过先进的封装回流工艺可以制备出更高功率的半导体激光器。

由于激光器芯片的功率固定，想要实现高功率的激光器输出只能采用叠阵的方式进行，对于更高光功率密度需求而言，只能通过光学整形的方式实现高功率密度，因此应用端对于新型激光器的需求迫切，故而提出一种微通道高功率半导体激光器来解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种微通道高功率半导体激光器，具备利用热沉的高散热技术，实现了双倍功率的高功率激光器模块等优点，解决了采用叠阵的方式散热效率低且工艺难度大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种微通道高功率半导体激光器，包括通水座，所述通水座的上端部固定安装有正极，所述正极的内侧固定安装有MCC热沉，所述MCC热沉的上端部固定安装有负极，所述MCC热沉的上端部固定安装有WCu电极，所述MCC热沉上下两侧均固定安装有镀金绝缘有机材料，所述镀金绝缘有机材料远离MCC热沉的一侧固定安装有镀金铜箔，所述WCu电极的上端部UI镀金铜箔远离MCC热沉的一侧均固定安装有半导体激光芯片。

进一步，所述MCC热沉为微通道散热结构，尺寸为长：0.1～100mm，宽0.1～100mm，高0.1～100mm。

进一步，所述WCu电极为钨铜电极，尺寸为长：0.1～100mm，宽0.1～100mm，高0.1～100mm。

进一步，所述半导体激光芯片尺寸为长：0.1～100mm，宽0.1～100mm，高0.1～10mm，所述通水座为铜或者铝结构，且其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金，尺寸为长：1～1000mm，宽1～1000mm，高0.1～30mm。

进一步，所述镀金绝缘有机材料为有机类树脂材料，且其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金，镀金绝缘有机材料尺寸为长：1～1000mm，宽1～1000mm，高0.1～30mm。

进一步，所述镀金铜箔为表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，尺寸为长：1～1000mm，宽1～1000mm，高0.1～30mm。

进一步，所述正极为铜或者铝结构，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金，内部开设有转接水孔，尺寸为长：1～1000mm，宽1～1000mm，高0.1～30mm。

进一步，所述负极为铜或者铝结构，且其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金，尺寸为长：1～1000mm，宽1～1000mm，高0.1～30mm。

与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

1、该微通道高功率半导体激光器，微通道高功率半导体激光器制备工艺简单，且能实现单个模块的双倍功率输出，激光器热阻低，散热性能良好。

2、该微通道高功率半导体激光器，本申请所采用的工艺方法简，且本申请所制备的微通道高功率半导体激光器能够实现快速批量生产。

附图说明

图1为本实用新型结构整体示意图；

图2为本实用新型整体结构爆炸图；

图3为本实用新型NCC热沉结构示意图；

图4为本实用新型NCC热沉结构爆炸图。

图中：1通水座、2正极、3MCC热沉、4负极、5WCu电极、6半导体激光芯片、7镀金铜箔、8镀金绝缘有机材料。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

请参阅图1-4，实施例1，一种微通道高功率半导体激光器，其部件包括MCC热沉3，2个半导体激光芯片6，1个WCu电极5，1个正面镀金绝缘有机材料8，一个背面镀金绝缘有机材料8，1个正面镀金铜箔7，1个背面镀金铜箔7，1个正极2，1个负极4，1个通水座1。

需要说明的是，MCC热沉3的下端部设置有镀金陶瓷，底部半导体激光芯片6设置在镀金陶上。

MCC热沉3为微通道散热结构，尺寸为长：27mm，宽10mm，高1.5mm；

WCu电极5为钨铜，尺寸为长：10mm，宽1.5mm，高0.3mm；

半导体激光芯片6，尺寸为长：10mm，宽1.5mm，高0.12mm；

镀金陶瓷陶瓷为AlN或者导热性能好的陶瓷，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，绝缘散热陶瓷尺寸为长：10mm，宽2.5mm，高0.2mm；

镀金绝缘有机材料8为FR4，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，镀金绝缘有机材料8尺寸为长：25mm，宽10mm，高0.2mm；

镀金铜箔7为表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，尺寸为长：23mm，宽10mm，高0.2mm；

正极2为铜或者铝等金属结构，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，内部开设有转接水孔，尺寸为长：32mm，宽10mm，高8mm；

负极4为铜或者铝等金属结构，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，尺寸为长：27mm，宽10mm，高4mm；

一种微通道高功率半导体激光器，其激光器制备步骤如下：

第一步焊接芯片模块单元，一个芯片模块单元为半导体激光芯片6和WCu电极5组成，另一个芯片模块单元为半导体激光芯片6与镀金陶瓷组成，通过封装回流工艺完成焊接。

第二步采用将芯片模块单元与MCC热沉3进行焊接。

第三步将镀金绝缘有机材料8与镀金铜箔7封装，然后进行金丝键合。

第四步组装正负极，微通道高功率半导体激光器制备完成。

实施例二：

一种微通道高功率半导体激光器，其部件包括MCC热沉3，2个半导体激光芯片6，1个WCu电极5，1个正面镀金绝缘有机材料8，一个背面镀金绝缘有机材料8，1个正面镀金铜箔7，1个背面镀金铜箔7，1个正极2，1个负极4，1个通水座1。

需要说明的是，MCC热沉3的下端部设置有镀金陶瓷，底部半导体激光芯片6设置在镀金陶上。

MCC热沉3为微通道散热结构，尺寸为长：27mm，宽10mm，高1.5mm；

WCu电极5为钨铜，尺寸为长：10mm，宽1.5mm，高0.3mm；

半导体激光芯片6，尺寸为长：10mm，宽1.5mm，高0.12mm；

镀金陶瓷陶瓷为AlN或者导热性能好的陶瓷，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，绝缘散热陶瓷尺寸为长：10mm，宽2.5mm，高0.2mm；

镀金绝缘有机材料8为FPC，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，镀金绝缘有机材料8尺寸为长：25mm，宽10mm，高0.2mm；

镀金铜箔7为表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，尺寸为长：23mm，宽10mm，高0.1mm；

正极2为铜或者铝等金属结构，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，有转接水孔，尺寸为长：32mm，宽10mm，高8mm；

负极4为铜或者铝等金属结构，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，尺寸为长：27mm，宽10mm，高4mm；

一种微通道高功率半导体激光器，其激光器制备步骤如下：

第一步焊接芯片模块单元，一个芯片模块单元为半导体激光芯片6和WCu电极5组成，另一个芯片模块单元为半导体激光芯片6与镀金陶瓷组成，通过封装回流工艺完成焊接。

第二步采用将芯片模块单元与MCC热沉3进行焊接。

第三步将镀金绝缘有机材料8与镀金铜箔7封装，然后进行金丝键合。

第四步组装正负极，微通道高功率半导体激光器制备完成。

实施例3：

一种微通道高功率半导体激光器，其部件包括MCC热沉3，2个半导体激光芯片6，1个WCu电极5，1个正面镀金绝缘有机材料8，一个背面镀金绝缘有机材料8，1个正面镀金铜箔7，1个背面镀金铜箔7，1个正极2，1个负极4，1个通水座1。

需要说明的是，MCC热沉3的下端部设置有镀金陶瓷，底部半导体激光芯片6设置在镀金陶上。

MCC热沉3为微通道散热结构，尺寸为长：27mm，宽10mm，高1.5mm；

WCu电极5为钨铜，尺寸为长：10mm，宽1.5mm，高0.3mm；

半导体激光芯片6，尺寸为长：10mm，宽1.5mm，高0.12mm；

镀金陶瓷陶瓷为AlN或者导热性能好的陶瓷，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，绝缘散热陶瓷尺寸为长：10mm，宽2.5mm，高0.2mm；

镀金绝缘有机材料8为FPC，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，镀金绝缘有机材料8尺寸为长：25mm，宽10mm，高0.2mm；

镀金铜箔7为表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，尺寸为长：23mm，宽10mm，高0.2mm；

正极2为铜或者铝等金属结构，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，有转接水孔，尺寸为长：32mm，宽10mm，高8mm；

负极4为铜或者铝等金属结构，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金等，尺寸为长：27mm，宽10mm，高4mm。

一种微通道高功率半导体激光器，其激光器制备步骤如下：

第一步焊接芯片模块单元，一个芯片模块单元为半导体激光芯片6和WCu电极5组成，另一个芯片模块单元为半导体激光芯片6与镀金陶瓷组成，通过封装回流工艺完成焊接。

第二步采用将芯片模块单元与MCC热沉3进行焊接。

第三步将镀金绝缘有机材料8与镀金铜箔7封装，然后进行金丝键合。

第四步组装正负极，微通道高功率半导体激光器制备完成。

一种微通道高功率半导体激光器，其设计原理如下：

采用工装设计，在半导体芯片单元制备完成后，在MCC热沉3两面进行芯片单元的焊接，然后采用金丝键合工艺，实现下部分为正极2，上部分为负极4，微通道高功率半导体激光器工作电流为芯片的额定工作电流，电压为两个半导体激光芯片6的工作电压。

工作原理：电流从正极2进入后首先进入到镀金铜箔7，如图4，然后通过金线导通至镀金陶瓷，再经过镀金陶瓷，然后经过芯片p面，从芯片n面经过金线导入MCC热沉3；如图3，MCC热沉3电流经过WCu热沉3然后经过芯片p面，经过芯片从芯片n面流过金线，流到镀金铜箔7，然后进入负极4。特殊的结构构思使电路更加巧妙。

需要说明的是，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”或者其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过程、方法、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，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。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过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种微通道高功率半导体激光器，包括通水座(1)，其特征在于：所述通水座(1)的上端部固定安装有正极(2)，所述正极(2)的内侧固定安装有MCC热沉(3)，所述MCC热沉(3)的上端部固定安装有负极(4)，所述MCC热沉(3)的上端部固定安装有WCu电极(5)，所述MCC热沉(3)上下两侧均固定安装有镀金绝缘有机材料(8)，所述镀金绝缘有机材料(8)远离MCC热沉(3)的一侧固定安装有镀金铜箔(7)，所述WCu电极(5)的上端部UI镀金铜箔(7)远离MCC热沉(3)的一侧均固定安装有半导体激光芯片(6)。

2.根据权利要求1所述的一种微通道高功率半导体激光器，其特征在于：所述MCC热沉(3)为微通道散热结构，尺寸为长：0.1～100mm，宽0.1～100mm，高0.1～100mm。

3.根据权利要求1所述的一种微通道高功率半导体激光器，其特征在于：所述WCu电极(5)为钨铜电极，尺寸为长：0.1～100mm，宽0.1～100mm，高0.1～100mm。

4.根据权利要求1所述的一种微通道高功率半导体激光器，其特征在于：所述半导体激光芯片(6)尺寸为长：0.1～100mm，宽0.1～100mm，高0.1～10mm，所述通水座(1)为铜或者铝结构，且其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金，尺寸为长：1～1000mm，宽1～1000mm，高0.1～30mm。

5.根据权利要求1所述的一种微通道高功率半导体激光器，其特征在于：所述镀金绝缘有机材料(8)为有机类树脂材料，且其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金，镀金绝缘有机材料尺寸为长：1～1000mm，宽1～1000mm，高0.1～30mm。

6.根据权利要求1所述的一种微通道高功率半导体激光器，其特征在于：所述镀金铜箔(7)为表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金，尺寸为长：1～1000mm，宽1～1000mm，高0.1～30mm。

7.根据权利要求1所述的一种微通道高功率半导体激光器，其特征在于：所述正极(2)为铜或者铝结构，其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金，内部开设有转接水孔，尺寸为长：1～1000mm，宽1～1000mm，高0.1～30mm。

8.根据权利要求1所述的一种微通道高功率半导体激光器，其特征在于：所述负极(4)为铜或者铝结构，且其表面镀钛铂金或者镍铂金、镍钯金、镍金，尺寸为长：1～1000mm，宽1～1000mm，高0.1～30mm。

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