專利名稱：一種水電絕緣的半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種固體激光泵浦源的半導(dǎo)體激光器的封裝方法，尤其是一種水電絕緣的半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，作為固體激光泵浦源的半導(dǎo)體激光器通常為每個(gè)芯片由多個(gè)二極管發(fā)光單元組成的線陣結(jié)構(gòu)，稱為bar條。為了提高泵浦功率，側(cè)面泵浦的固體激光模塊所需的二極管激光陣列通常采用多個(gè)bar條通過水平封裝解決其泵浦功率問題。一般采用的結(jié)構(gòu)是每個(gè)bar條對(duì)應(yīng)一個(gè)微通道冷卻器,微通道冷卻器作為bar條正極,然后采用機(jī)械結(jié)構(gòu)把每個(gè)單元安裝到一個(gè)基座上呈線性排布，電連接采用機(jī)械串聯(lián)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)散熱較好，但電極與冷卻水連同，對(duì)冷卻水的要求非?？量?，不利于工業(yè)應(yīng)用，環(huán)境適應(yīng)性較差。另一種采用水電隔離的結(jié)構(gòu)，比如，美國(guó)CEO公司的水平線陣二極管激光器陣列產(chǎn)品雖然解決了水電隔離的技術(shù)問題，但芯片安裝面與冷卻器散熱面成垂直結(jié)構(gòu)，散熱效果不理想，單個(gè)芯片連續(xù)輸出功率必須小于20W。因此在實(shí)際應(yīng)用中，高效散熱和水電隔離一直是大功率半導(dǎo)體激光器封裝需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種水電絕緣的半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法的技術(shù)方案，該方案能夠滿足半導(dǎo)體激光器陣在實(shí)現(xiàn)水電隔離的情況下達(dá)到高效散熱的要求，擴(kuò)展了了半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用領(lǐng)域，提高了運(yùn)行可靠性和壽命。本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的:一種水電絕緣的半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，包括以下步驟:
a.在冷卻器上焊接高熱導(dǎo)率絕緣陶瓷材料；
b.在絕緣陶瓷上制備電極圖層和焊料；
c.給冷卻器焊料和半導(dǎo)體激光器芯片升溫使焊料融化，然后降溫將多組半導(dǎo)體激光器芯片一次性焊接到冷卻器上；
d.在冷卻器上安裝引出電極和專用漫反射組件；
e.通過金絲或金帶壓焊電極引線，完成半導(dǎo)體激光器陣列的封裝。作為本方案的優(yōu)選:步驟a中的焊接溫度為450°C -1200°C。作為本方案的優(yōu)選:步驟b中電極圖層的厚度為5μπι-10μπι。作為本方案的優(yōu)選:步驟c中升溫過程的升溫速率為0.1-20K/S,降溫過程的降溫速率為 0.5-10K/s。本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)上述方案的敘述得知，由于在該方案中采用絕緣陶瓷將冷卻水與半導(dǎo)體激光器芯片隔離，半導(dǎo)體激光器芯片直接焊接到冷卻器散熱面上，大幅度改善了散熱效果。采用此方法封裝半導(dǎo)體激光器降低了冷卻水要求，提高了散熱效果，有利于改善激光器的環(huán)境適應(yīng)性，延長(zhǎng)激光器的壽命。
由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。


圖1為本發(fā)明的水電絕緣的半導(dǎo)體激光器線陣的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I為漫反射組件，2為金帶，3為半導(dǎo)體激光器芯片，4為焊料，5為電極圖層，6為絕緣陶瓷,7為冷卻器。
具體實(shí)施例方式為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過一個(gè)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合其附圖，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。通過附圖可以看出，本方案的封裝步驟為:
1、在絕緣陶瓷片上濺射或蒸鍍一層金屬化膜層，然后將絕緣陶瓷片焊接于冷卻器上；
2、用蒸發(fā)鍍膜的方法或絲網(wǎng)印刷的方法在冷卻器上制備焊料；
3、利用回流焊機(jī)將多個(gè)半導(dǎo)體激光器芯片一次性焊接到微通道冷卻器上，以銦焊料為例，焊接溫度為200攝氏度，升溫速率為lK/s，保溫I分鐘，然后降溫，降溫速率為lK/s。4、安裝正負(fù)電極，并利用金帶鍵合機(jī)進(jìn)行上電極引線的壓焊。5、安裝反射腔，形成完整的半導(dǎo)體激光器線陣單元。該方案采用絕緣陶瓷將冷卻水與半導(dǎo)體激光器芯片的電連接隔離，半導(dǎo)體激光器芯片直接焊接到冷卻器散熱面上，大幅度改善了散熱效果。采用此方法封裝半導(dǎo)體激光器降低了冷卻水要求，提高了散熱效果，有利于改善激光器的環(huán)境適應(yīng)性，延長(zhǎng)激光器的壽命O
權(quán)利要求
1.一種水電絕緣的半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，其特征是包括以下步驟: a.在冷卻器(7)上焊接高熱導(dǎo)率絕緣陶瓷(6)； b.在絕緣陶瓷(6)上制備電極圖層(5)和焊料(4); c.給冷卻器上(7)的焊料(4)和半導(dǎo)體激光器芯片(3)升溫使焊料(4)融化，然后降溫將多組半導(dǎo)體激光器芯(3)片一次性焊接到冷卻器(7)上； d.在冷卻器(7)上安裝弓I出電極和漫反射組件(I); e.通過金絲或金帶(2)壓焊電極引線，完成半導(dǎo)體激光器陣列的封裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水電絕緣的半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，其特征是:所述步驟a中的焊接溫度為450°C -1200°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種水電絕緣的半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，其特征是:所述步驟b中電極圖層(5)的厚度為δμπι-ΙΟμπι。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種水電絕緣的半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，其特征是:所述步驟c中升溫過程的升溫速率為0.1-20K/S,降溫過程的降溫速率為0.5-lOK/s。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水電絕緣的半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法的技術(shù)方案，該方案利用絕緣陶瓷實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體激光器陣實(shí)現(xiàn)水電隔離，能夠滿足半導(dǎo)體激光器陣在實(shí)現(xiàn)水電隔離的情況下達(dá)到高效散熱的要求，擴(kuò)展了了半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用領(lǐng)域，提高了運(yùn)行可靠性和壽命。
文檔編號(hào)H01S5/02GK103166103SQ201310084789
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者高松信 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所