一種大功率激光模組及其封裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種大功率激光模組，包括熱沉，在所述熱沉的表面、且在出光端一側(cè)設(shè)置有多個串聯(lián)的激光單管芯片單元，所述的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元在熱沉的出光端一側(cè)呈圓弧形排列或圓弧形內(nèi)切多段線排列。本發(fā)明通過大功率激光單管串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了大功率模組的可替換性操作，解決了巴條過于密集導(dǎo)致的熱效應(yīng)，通過設(shè)計弧面，取代了慢軸壓縮透鏡，從而減少了激光的功率損耗。
【專利說明】一種大功率激光模組及其封裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大功率激光模組及其封裝方法，屬于半導(dǎo)體激光器封裝的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]由于半導(dǎo)體激光器體積小、質(zhì)量輕、光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長、易于調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，使得它在工業(yè)、醫(yī)療、通訊、信息顯示和軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。高功率半導(dǎo)體激光器的研發(fā)水平影響了國防科技、工業(yè)等發(fā)展水平，它的應(yīng)用可以主要作用于導(dǎo)彈的制導(dǎo)與跟蹤、武器模擬和炸彈引爆、夜視雷達(dá)監(jiān)控等方面。大功率的巴條激光器的應(yīng)用還可以作用在工業(yè)金屬切割和雕刻、金屬熔涂覆再加工。在醫(yī)療領(lǐng)域，激光美容越來越受到人們的青睞。
[0003]半導(dǎo)體激光器是以半導(dǎo)體材料制備成的受激發(fā)射激光的器件，其工作原理:通過一定的激勵方式，在半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶(導(dǎo)帶與價帶)之間，或者半導(dǎo)體物質(zhì)的能帶與雜質(zhì)(受主或施主)能級之間，實(shí)現(xiàn)非平衡載流子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，當(dāng)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)的大量電子與空穴復(fù)合時，便產(chǎn)生受激發(fā)射作用。
[0004]激光器的性能除了與芯片有關(guān)外，還與激光器的散熱和封裝有關(guān)，為了提高激光器的可靠性和穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)成本，設(shè)計高效的散熱結(jié)構(gòu)是必須的。此外還要求封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造簡單成本低，散熱效率高。
[0005]目前，大功率半導(dǎo)體激光器的商業(yè)化產(chǎn)品存在著缺陷，如散熱能力差，尤其以傳導(dǎo)冷卻的大功率巴條形式的封裝，在高重頻模式下工作會有較多的熱量，這些熱量僅靠傳導(dǎo)冷卻，傳導(dǎo)路徑較長，很容易導(dǎo)致芯片內(nèi)的有源區(qū)廢熱集中，從而導(dǎo)致熱變不均勻，激光器的波長伴隨出現(xiàn)紅移，光譜展寬，可靠性穩(wěn)定性會下降。再如，可替換性差，對于傳導(dǎo)冷卻型的大功率半導(dǎo)體激光器，以一次成型和巴條封裝的居多，然而一旦出現(xiàn)單發(fā)光點(diǎn)的燒毀等異常，整個激光器模組會出現(xiàn)整體失效的危險，而且不可替換。未損壞的芯片隨之浪費(fèi)，造成了高昂的成本損失。而且一次成型的激光器模組無法實(shí)現(xiàn)單芯片的老化，因此制作成本聞。
[0006]因此需要一種封裝方法，利用該方法封裝出的大功率激光模組，即可解決傳導(dǎo)冷卻大功率半導(dǎo)體激光器光的散熱問題，又能達(dá)到失效芯片的可替換操作和單芯片測試?yán)匣哪康摹?br> [0007]中國專利文獻(xiàn)CN101834402A公開了《一種半導(dǎo)體激光器側(cè)泵模塊》，該對比專利中提及到了半導(dǎo)體激光側(cè)泵模塊，模塊采用單巴條封裝，其優(yōu)勢在于引入了一套光學(xué)系統(tǒng)，通過慢軸的擴(kuò)束來滿足泵浦源的要求，從而用單巴條代替了多巴條的側(cè)泵模塊，有效的降低生產(chǎn)成本。但是本對比專利中并未解決芯片的可替換性和熱堆積問題。
[0008]中國專利文獻(xiàn)CN2762400公開一種《拱形半導(dǎo)體激光器側(cè)泵浦模塊》，該對比專利采用側(cè)泵浦同心拱形排布，其中半導(dǎo)體激光器線列陣采用拱型封裝結(jié)構(gòu)，列陣芯片沿棒狀激光介質(zhì)的軸線方向排列并且均勻地排布在拱形的圓周面上。其優(yōu)勢在于提高了泵浦效率和功率，能夠獲得大能量、高光束質(zhì)量的激光輸出。但該專利的拱形結(jié)構(gòu)并不是指芯片的出光的慢軸方向的拱形結(jié)構(gòu)，而是在快軸方向的一種分布結(jié)構(gòu)，其慢軸方向采用的仍是平行于棒狀激光介質(zhì)巴條，其改變在于圍繞棒狀激光介質(zhì)的方式，并未能解決芯片的熱堆積問題和可替換性操作。
[0009]中國專利文獻(xiàn)CN102074890A公開了《一種管芯串聯(lián)激光器封裝方法》，該對比專利中提及的大功率激光封裝方法，采用了多個單管水平排布，避免了巴條單管之間的緊密排列帶來的熱效應(yīng)問題，而且單管芯片通過焊接在過渡熱沉的方法，解決了多發(fā)光點(diǎn)各自封裝形成的發(fā)光方向的不一致，滿足其用作激光顯示技術(shù)的三基色的出光一致性。但是該對比專利中單管芯片采用一次成型封裝，其封裝仍具有不可更換的缺陷。
[0010]中國專利文獻(xiàn)CN102931585A公開了《一種外腔合束半導(dǎo)體激光光纖耦合模塊》，該專利是光纖耦合的【技術(shù)領(lǐng)域】，多個單管半導(dǎo)體激光器發(fā)出的多路光束經(jīng)過不同傾角入射到衍射光柵上，光斑在衍射光柵上發(fā)生重疊，通過衍射光柵的分光作用和外腔鏡的反饋?zhàn)饔孟拢恐粏喂馨雽?dǎo)體激光器發(fā)出的光束在由激光器的后腔面和外腔鏡構(gòu)成的諧振腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)外腔反饋和波長鎖定，并由衍射光柵將多路光束合成一束從而實(shí)現(xiàn)外腔合束，最后通過聚焦鏡耦合進(jìn)入多模光纖。該專利優(yōu)勢在于將通過多不同波長光束重疊于光柵一點(diǎn)從而實(shí)現(xiàn)了外腔的空間合束，實(shí)現(xiàn)了光纖耦合模塊的細(xì)芯徑、大功率、高光束質(zhì)量激光輸出。而本發(fā)明針對大功率半導(dǎo)體封裝方法，提出單管串聯(lián)取代密集排列的巴條從而有效解決了熱堆積問題；通過單元獨(dú)立測試?yán)匣透鼡Q實(shí)現(xiàn)了芯片的可替換性操作，提高了產(chǎn)品可靠性；通過熱沉設(shè)計弧面實(shí)現(xiàn)了非透鏡的光斑的慢軸壓縮，從而提高了工作效率，其中光斑匯聚不限于多芯片的光斑重疊，且弧形熱沉不限于圓弧，可采用如梯形等結(jié)構(gòu)。
[0011]綜上所述，現(xiàn)有對比專利文獻(xiàn)提及的封裝的方法中，芯片的散熱問題已得到足夠重視，但芯片可替換性還需要優(yōu)化，而且用于激光美容和工業(yè)金屬修復(fù)領(lǐng)域的大功率激光器模組，往往通過光學(xué)透鏡來實(shí)現(xiàn)光斑的匯聚作用。且一次成型的封裝工藝相對要求較高，成本也高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種大功率激光模組。
[0013]本發(fā)明還提供一種上述大功率激光模組的封裝方法。本發(fā)明利用該方法封裝出來的大功率激光模組既能有效的解決芯片之間的熱堆積問題，又能提供一種代替光學(xué)透鏡而實(shí)現(xiàn)慢軸壓縮效果的封裝形式。該封裝方法配合燒結(jié)夾具可實(shí)現(xiàn)大功率激光模組的規(guī)?；可a(chǎn)，且實(shí)現(xiàn)了單芯片的測試?yán)匣?shí)現(xiàn)了芯片的可替換性操作，從而大大提高了模組的可靠性和使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0015]—種大功率激光模組，包括熱沉，在所述熱沉的表面、且在出光端一側(cè)設(shè)置有多個串聯(lián)的激光單管芯片單元，所述的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元在熱沉的出光端一側(cè)呈圓弧形排列或圓弧形內(nèi)切多段線排列。其中圓弧形或圓弧形內(nèi)切多段線根據(jù)所制備大功率激光器的型號和功率的需要提供不同圓弧半徑，為了達(dá)到大功率巴條的目的，所述的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元所產(chǎn)生的光斑在遠(yuǎn)離熱沉的目標(biāo)平面可調(diào)節(jié)為重合，也可調(diào)節(jié)為不重合。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述激光單管芯片單元的出光端設(shè)置有快軸壓縮的柱形透鏡，通過快軸壓縮實(shí)現(xiàn)對所述激光單管芯片單元出光在快軸方向的光斑調(diào)整。
[0017]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述激光單管芯片單元與熱沉通過第一焊料固定連接；所述激光單管芯片單元包括金屬化陶瓷基板、在所述金屬化陶瓷基板上設(shè)置有絕緣槽和激光單管芯片，所述激光單管芯片與所述金屬化陶瓷基板通過第二焊料固定連接，所述第一焊料的熔點(diǎn)低于第二焊料熔點(diǎn)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述熱沉的出光端面為圓弧形，所述圓弧形出光端面的形狀和尺寸與所述呈圓弧形排列的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元相適應(yīng):所述多個串聯(lián)的激光單管芯片單元沿所述圓弧形出光端面排列。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述熱沉的出光端面為圓弧形內(nèi)切多段線形，所述出光端面的形狀和尺寸與所述呈圓弧形內(nèi)切多段線排列的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元相適應(yīng):所述多個串聯(lián)的激光單管芯片單元沿所述圓弧形內(nèi)切多段線形出光端面排列。
[0020]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述熱沉的表面、且在出光端一側(cè)設(shè)置有安裝激光單管芯片單元的單元定位槽，所述單元定位槽的尺寸與所述的激光單管芯片單元的尺寸相適應(yīng)。其中所述的單元定位槽內(nèi)表面要求較高的平整度，且利用第一焊料將所述激光單管芯片單元安裝至所述的單元定位槽內(nèi)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述熱沉的表面還設(shè)置有PCB電路板，所述串聯(lián)的激光單管芯片單元與所述PCB電路板電連接。
[0022]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，位于熱沉表面兩端的激光單管芯片單元分別與所述的PCB電路板電連接。
[0023]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述的PCB電路板的表面上還設(shè)置有2塊金屬層，位于熱沉表面兩端的激光單管芯片單元分別焊接在2塊金屬層上，所述2塊金屬層另一端連接工作電極線，形成串聯(lián)回路。
[0024]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述絕緣槽將所述金屬化陶瓷基板表面絕緣分割為兩塊區(qū)域:在其中一塊區(qū)域上設(shè)置有激光單管芯片，所述激光單管芯片通過導(dǎo)線和另一塊區(qū)域與相鄰設(shè)置的激光單管芯片單元相連。
[0025]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述金屬化陶瓷基板上的絕緣槽，其軸向與激光單管芯片的出光方向一致。
[0026]一種大功率激光模組的封裝方法，該方法采用燒結(jié)夾具對所述的大功率激光單管芯片進(jìn)行封裝，該方法包括步驟如下:
[0027](I)將所述激光單管芯片的P面向下，利用第二焊料將所述激光單管芯片的出光面與金屬化的陶瓷基板的前邊緣平齊并焊接，封裝成激光單管芯片單元；金屬化陶瓷基板帶有絕緣槽，將激光單管芯片和絕緣槽另一側(cè)通過焊線形成回路；在激光單管芯片單元的出光端采用獨(dú)立的柱形透鏡實(shí)現(xiàn)快軸壓縮；此處設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了激光單管芯片單元的獨(dú)立測試和老化，并可實(shí)現(xiàn)替代性操作；所述的金屬化陶瓷基板為過渡熱沉，其材質(zhì)為A1N，熱傳導(dǎo)系數(shù)更接近芯片陳底層材料，比直接貼片在銅熱沉的熱匹配效果好；
[0028](2)利用第一焊料將上述激光單管芯片單元安裝在熱沉上表面的出光端一側(cè)，所述的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元在熱沉的出光端一側(cè)呈圓弧形排列或圓弧形內(nèi)切多段線排列，熱沉作用為傳導(dǎo)冷卻。本發(fā)明將所述的激光單管芯片單元串聯(lián)呈圓弧形排列或圓弧形內(nèi)切多段線排列，實(shí)現(xiàn)了慢軸壓縮，代替了光學(xué)透鏡實(shí)現(xiàn)的慢軸壓縮，從而減少了引入透鏡帶來的功耗損失。
[0029]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述步驟(I)之前，按照現(xiàn)有技術(shù)將激光單管芯片安裝在金屬化陶瓷基板的絕緣槽的一側(cè)；所述的金屬化陶瓷基板的一面上設(shè)置有圖案金屬層，所述的圖案金屬層的圖案帶有絕緣槽。
[0030]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟(I)中，利用燒結(jié)夾具沿垂直于金屬化陶瓷基板的方向?qū)⑺龅募す鈫喂苄酒c所述金屬化陶瓷基板通過第二焊料緊密地焊接在一起。
[0031]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在步驟(2)中，在封裝有激光單管芯片的金屬化陶瓷基板另一面設(shè)置有金屬圖案層，通過所述的金屬圖案層將所述激光單管芯片單元與熱沉表面的單元定位槽焊接在一起。
[0032]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的熱沉為金屬熱沉。
[0033]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述熱沉為無氧銅熱沉，且表面鍍金。但是本發(fā)明所述的熱沉并不限于無氧銅材質(zhì)。比起常規(guī)避免熱應(yīng)力采取的鎢銅熱沉結(jié)構(gòu)而言，成品更低廉。
[0034]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0035]1.本發(fā)明采用了獨(dú)立的單管芯片封裝，代替了整巴條的封裝形式，有效的避免芯片緊密排列等形式帶來的熱堆積問題。
[0036]2.本發(fā)明采用了單芯片獨(dú)立封裝的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)單芯片獨(dú)立的測試和老化，從而降低了成本，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性可靠性，并且芯片焊接和小單元焊接采用的焊料不同，小單元焊接采用的焊料熔點(diǎn)低于芯片焊接所采用的焊料熔點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)在模組單芯片出現(xiàn)問題的情況下替換性操作。
[0037]3.本發(fā)明僅在芯片小單元的出光腔面采用柱形透鏡進(jìn)行快軸壓縮，在慢軸方向采用熱沉特殊設(shè)計實(shí)現(xiàn)慢軸壓縮，取代了光學(xué)透鏡，從而避免了多次透鏡造成的功率損耗。
[0038]4.本發(fā)明采用了過渡熱沉的形式，有效的解決了芯片和銅熱沉在鍵合過程因熱脹系數(shù)不同帶來的熱應(yīng)力問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是本發(fā)明熱沉的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖2是封裝有激光單管芯片，并固定柱形透鏡的激光單管芯片單元示意圖；
[0041]圖3是固定有PCB電路板和激光單管芯片的整體結(jié)構(gòu)不意圖；
[0042]圖4、5是本發(fā)明所述熱沉的出光端面為圓弧形內(nèi)切多段線形的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖1-5中，1、熱沉；2、單元定位槽；3、模組固定孔位；4、熱沉圓弧形出光端面；5、金屬化陶瓷基板；6、絕緣槽；7、快軸壓縮的柱形透鏡；8、激光單管芯片；9、PCB電路板；10、金屬層；11、圓弧形內(nèi)切多段線形出光端面。

【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)的說明，但不限于此。
[0045]實(shí)施例1、
[0046]如圖1-3所示。
[0047]一種大功率激光模組，包括熱沉1，在所述熱沉I的表面、且在出光端一側(cè)設(shè)置有多個串聯(lián)的激光單管芯片單元，所述的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元在熱沉的出光端一側(cè)呈圓弧形排列。
[0048]在所述激光單管芯片單元的出光端設(shè)置有快軸壓縮的柱形透鏡7，通過快軸壓縮實(shí)現(xiàn)對所述激光單管芯片單元出光在快軸方向的光斑調(diào)整。
[0049]所述激光單管芯片單元與熱沉I通過第一焊料固定連接；所述激光單管芯片單元包括金屬化陶瓷基板5、在所述金屬化陶瓷基板5上設(shè)置有絕緣槽6和激光單管芯片8，所述激光單管芯片8與所述金屬化陶瓷基板5通過第二焊料固定連接，所述第一焊料的熔點(diǎn)低于第二焊料熔點(diǎn)。
[0050]所述熱沉I的出光端面4為圓弧形，所述圓弧形出光端面4的形狀和尺寸與所述呈圓弧形排列的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元相適應(yīng):所述多個串聯(lián)的激光單管芯片單元沿所述圓弧形出光端面4排列。
[0051]在所述熱沉I的表面還設(shè)置有PCB電路板9，所述串聯(lián)的激光單管芯片單元與所述PCB電路板9電連接。在所述的PCB電路板9的表面上還設(shè)置有2塊金屬層10，位于熱沉I表面兩端的激光單管芯片單元分別焊接在2塊金屬層10上，所述2塊金屬層10另一端連接工作電極線，形成串聯(lián)回路。
[0052]所述絕緣槽6將所述金屬化陶瓷基板5表面絕緣分割為兩塊區(qū)域:在其中一塊區(qū)域上設(shè)置有激光單管芯片8，所述激光單管芯片8通過導(dǎo)線和另一塊區(qū)域與相鄰設(shè)置的激光單管芯片單元相連。
[0053]在所述金屬化陶瓷基板5上的絕緣槽6，其軸向與激光單管芯片8的出光方向一致。
[0054]實(shí)施例2、
[0055]如實(shí)施例1所述一種大功率激光模組，其區(qū)別在于，在所述熱沉I的表面、且在出光端一側(cè)設(shè)置有安裝激光單管芯片單元的單元定位槽2，所述單元定位槽2的尺寸與所述的激光單管芯片單元的尺寸相適應(yīng)。
[0056]實(shí)施例3、
[0057]如圖4、5所示。
[0058]如實(shí)施例1所述的一種大功率激光模組，其區(qū)別在于，所述的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元在熱沉的出光端一側(cè)呈圓弧形內(nèi)切多段線排列。
[0059]所述熱沉的出光端面為圓弧形內(nèi)切多段線形，所述出光端面的形狀和尺寸與所述呈圓弧形內(nèi)切多段線排列的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元相適應(yīng):所述多個串聯(lián)的激光單管芯片單元沿所述圓弧形內(nèi)切多段線形出光端面排列。
[0060]實(shí)施例4、
[0061]一種如實(shí)施例1-2所述大功率激光模組的封裝方法，該方法采用燒結(jié)夾具對所述的大功率激光單管芯片進(jìn)行封裝，該方法包括步驟如下:
[0062]( I)將所述激光單管芯片8的P面向下，利用第二焊料將所述激光單管芯片8的出光面與金屬化的陶瓷基板5的前邊緣平齊并焊接，封裝成激光單管芯片單元；金屬化陶瓷基板5帶有絕緣槽6，將激光單管芯片8和絕緣槽6另一側(cè)通過焊線形成回路；在激光單管芯片單元的出光端采用獨(dú)立的柱形透鏡7實(shí)現(xiàn)快軸壓縮；
[0063](2)利用第一焊料將上述激光單管芯片單元安裝在熱沉I上表面的出光端一側(cè)，所述的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元在熱沉I的出光端一側(cè)呈圓弧形排列，熱沉I作用為傳導(dǎo)冷卻。
[0064]在所述步驟(I)之前，按照現(xiàn)有技術(shù)將激光單管芯片安裝在金屬化陶瓷基板的絕緣槽的一側(cè)；所述的金屬化陶瓷基板的一面上設(shè)置有圖案金屬層，所述的圖案金屬層的圖案帶有絕緣槽。
[0065]在步驟(I)中，利用燒結(jié)夾具沿垂直于金屬化陶瓷基板的方向?qū)⑺龅募す鈫喂苄酒c所述金屬化陶瓷基板通過第二焊料緊密地焊接在一起。
[0066]在步驟(2)中，在封裝有激光單管芯片的金屬化陶瓷基板另一面設(shè)置有金屬圖案層，通過所述的金屬圖案層將所述激光單管芯片單元與熱沉表面的單元定位槽焊接在一起。
[0067]所述熱沉為無氧銅熱沉，且表面鍍金。
[0068]實(shí)施例5、
[0069]—種如實(shí)施例4所述大功率激光模組的封裝方法,其區(qū)別在于:
[0070]步驟(2)利用第一焊料將上述激光單管芯片單元安裝在熱沉I上表面的出光端一側(cè)，所述的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元在熱沉I的出光端一側(cè)呈圓弧形內(nèi)切多段線排列，熱沉作用為傳導(dǎo)冷卻。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率激光模組，其特征在于，該大功率激光模組包括熱沉，在所述熱沉的表面、且在出光端一側(cè)設(shè)置有多個串聯(lián)的激光單管芯片單元，所述的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元在熱沉的出光端一側(cè)呈圓弧形排列或圓弧形內(nèi)切多段線排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大功率激光模組，其特征在于，在所述激光單管芯片單元的出光端設(shè)置有快軸壓縮的柱形透鏡，通過快軸壓縮實(shí)現(xiàn)對所述激光單管芯片單元出光在快軸方向的光斑調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大功率激光模組，其特征在于，所述激光單管芯片單元與熱沉通過第一焊料固定連接；所述激光單管芯片單元包括金屬化陶瓷基板、在所述金屬化陶瓷基板上設(shè)置有絕緣槽和激光單管芯片，所述激光單管芯片與所述金屬化陶瓷基板通過第二焊料固定連接，所述第一焊料的熔點(diǎn)低于第二焊料熔點(diǎn)；在所述金屬化陶瓷基板上的絕緣槽，其軸向與激光單管芯片的出光方向一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大功率激光模組，其特征在于，所述熱沉的出光端面為圓弧形，所述圓弧形出光端面的形狀和尺寸與所述呈圓弧形排列的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元相適應(yīng):所述多個串聯(lián)的激光單管芯片單元沿所述圓弧形出光端面排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大功率激光模組，其特征在于，所述熱沉的出光端面為圓弧形內(nèi)切多段線形，所述出光端面的形狀和尺寸與所述呈圓弧形內(nèi)切多段線排列的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元相適應(yīng):所述多個串聯(lián)的激光單管芯片單元沿所述圓弧形內(nèi)切多段線形出光端面排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大功率激光模組，其特征在于，在所述熱沉的表面、且在出光端一側(cè)設(shè)置有安裝激光單管芯片單元的單元定位槽，所述單元定位槽的尺寸與所述的激光單管芯片單元的尺寸相適應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種大功率激光模組，其特征在于，在所述熱沉的表面還設(shè)置有PCB電路板，所述串聯(lián)的激光單管芯片單元與所述PCB電路板電連接；位于熱沉表面兩端的激光單管芯片單元分別與所述的PCB電路板電連接；在所述的PCB電路板的表面上還設(shè)置有2塊金屬層，位于熱沉表面兩端的激光單管芯片單元分別焊接在2塊金屬層上，所述2塊金屬層另一端連接工作電極線，形成串聯(lián)回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種大功率激光模組，其特征在于，所述絕緣槽將所述金屬化陶瓷基板表面絕緣分割為兩塊區(qū)域:在其中一塊區(qū)域上設(shè)置有激光單管芯片，所述激光單管芯片通過導(dǎo)線和另一塊區(qū)域與相鄰設(shè)置的激光單管芯片單元相連。
9.一種如權(quán)利要求1-8所述大功率激光模組的封裝方法，該方法采用燒結(jié)夾具對所述的大功率激光單管芯片進(jìn)行封裝，其特征在于，該方法包括步驟如下: (1)將所述激光單管芯片的P面向下，利用第二焊料將所述激光單管芯片的出光面與金屬化的陶瓷基板的前邊緣平齊并焊接，封裝成激光單管芯片單元；金屬化陶瓷基板帶有絕緣槽，將激光單管芯片和絕緣槽另一側(cè)通過焊線形成回路；在激光單管芯片單元的出光端采用獨(dú)立的柱形透鏡實(shí)現(xiàn)快軸壓縮； (2)利用第一焊料將上述激光單管芯片單元安裝在熱沉上表面的出光端一側(cè)，所述的多個串聯(lián)的激光單管芯片單元在熱沉的出光端一側(cè)呈圓弧形排列或圓弧形內(nèi)切多段線排列，熱沉作用為傳導(dǎo)冷卻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大功率激光模組的封裝方法，其特征在于，在所述步驟(I)之前，按照現(xiàn)有技術(shù)將激光單管芯片安裝在金屬化陶瓷基板的絕緣槽的一側(cè)；所述的金屬化陶瓷基板的一面上設(shè)置有圖案金屬層，所述的圖案金屬層的圖案帶有絕緣槽； 在步驟(I)中，利用燒結(jié)夾具沿垂直于金屬化陶瓷基板的方向?qū)⑺龅募す鈫喂苄酒c所述金屬化陶瓷基板通過第二焊料緊密地焊接在一起； 在步驟(2 )中，在封裝有激光單管芯片的金屬化陶瓷基板另一面設(shè)置有金屬圖案層，通過所述的金屬圖案層將所述激光單管芯片單元與熱沉表面的單元定位槽焊接在一起；所述熱沉為無氧銅熱沉，且表面鍍金。
【文檔編號】H01S5/00GK104283108SQ201310291835
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】張騁, 孫素娟, 李沛旭, 湯慶敏 申請人:山東浪潮華光光電子股份有限公司