一種多芯組高功率塑封脈沖半導體激光二極管的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及高功率脈沖半導體激光二極管領域，尤其是涉及一種多芯組高功率塑封脈沖半導體激光二極管。
【背景技術】
[0002]光導開關是一種利用光導半導體和超快脈沖激光相結合形成的新型固態(tài)開關。由于光導開關具有導通速度快、觸發(fā)抖動小、同步精度高、功率容量大等優(yōu)良特性，使它在超快電子學、高功率微波、閃光照相等眾多領域有著良好的應用前景。
[0003]近年來，隨著光導開關性能的逐漸提升，對光導開關特性的研究也引起了各國科學家的高度重視，而研究光導開關所采用的最普遍的驅動方式是利用高能激光器產生的激光脈沖來驅動。但這種方法結構復雜，可同步驅動的光導開關數量十分有限，同時使得光導開關的使用需要配備價格昂貴的高能激光器，大大增加了光導開關的使用成本，這也成為目前限制光導開關大規(guī)模應用的主要因素。
[0004]幸運的是，砷化鎵光導開關非線性工作模式的發(fā)現(xiàn)，使得光導開關的觸發(fā)光能可低至納焦耳量級，讓高功率半導體激光二極管作為光導開關的觸發(fā)源成為可能。利用高功率半導體激光二極管觸發(fā)光導開關一方面大大降低了光導開關的使用成本，另一方面使得可同步驅動的光導開關數量大幅增加，同時還減小了光導開關觸發(fā)系統(tǒng)的體積和重量。然而，即使是工作于非線性模式的光導開關，對觸發(fā)源也有著較高的要求，這種要求主要體現(xiàn)在激光脈沖的能量、激光脈沖的功率、激光光斑的大小和分布上。激光脈沖的能量越大、功率越高，激光光斑面積越大、分布越均勻，則光導開關的導通性能越好，壽命也越長；反之，激光脈沖參數在任何一方面不滿足要求，都將會對光導開關的導通性能和壽命產生嚴重的影響。
[0005]目前，市場上所能買到的高功率半導體激光二極管都不是專門為驅動光導開關而設計的，在激光脈沖能量和功率方面都不能較好地滿足驅動光導開關所需要的條件，在激光光斑的大小和分布上更是無法保證。因此，迫切需要一種在激光脈沖的能量、激光脈沖的功率、激光光斑的大小和分布上都符合要求的高功率半導體激光二極管來驅動光導開關，讓在高功率半導體激光二極管驅動下的光導開關的性能可以和在高能激光器驅動下的光導開關的性能相比擬，最終使高功率半導體激光二極管代替高功率激光器成為驅動光導開關最普遍的驅動源，降低光導開關的使用成本，減小光導開關觸發(fā)系統(tǒng)的體積和重量，加快光導開關的大規(guī)模應用，推動光導開關技術的進一步發(fā)展。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型所要解決的問題是:針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種多芯組高功率塑封脈沖半導體激光二極管，通過多個半導體激光二極管芯組的串聯(lián)使用，使半導體激光二極管輸出的激光脈沖能量更大、功率更高、光斑面積更大且更均勻，顯著提高光導開關在高功率半導體激光二極管驅動下的導通性能和使用壽命，同時解決以往光導開關觸發(fā)系統(tǒng)造價高、體積大的問題。
[0007]本實用新型目的通過下述技術方案來實現(xiàn):
[0008]—種多芯組高功率塑封脈沖半導體激光二極管包括:正電極1、負電極2、半導體激光二極管管座4、多個半導體激光二極管芯組6、導電銀漿8、陶瓷片9、銀電極10、電流流入端金絲11、芯組連接金絲12、電流流出端金絲13 ；
[0009]半導體激光二極管管座4，用于在半導體激光二極管管座底端面上固定正電極1、負電極2，并在半導體激光二極管管座橫切面上固定陶瓷片9 ；
[0010]陶瓷片9表面等間距分布有M個銀電極10，每個銀電極10之間相互獨立，每個銀電極10都通過導電銀漿8將一個半導體激光二極管芯組6垂直粘接固定于陶瓷片9上，實現(xiàn)M個半導體激光二極管芯組6等間距固定于陶瓷片9上，其中每個半導體激光二極管芯組的第N芯片的負極與銀電極10直接接觸；陶瓷片9底面粘接于半導體激光二極管管座6上，靠近正電極一側的陶瓷片的末端為陶瓷片始端，遠離正電極一側的陶瓷片的末端為陶瓷片末端；
[0011]多個半導體激光二極管芯組之間通過芯組連接金絲12采用串聯(lián)的連接方式，正電極通過電流流入端金絲11與第一半導體激光二極管芯組第一芯片正極連接；第M半導體激光器二極管芯組第N芯片負極通過電流流出端金絲13與負電極連接；位于陶瓷片始端的半導體激光二極管芯組為第一芯組，與第一芯組相鄰的芯組為第二芯組，以此類推，位于陶瓷片末端的半導體激光二極管芯組為第M芯組；
[0012]正電極，驅動電流流入該多芯組高功率塑封脈沖半導體激光二極管的電極，正電極穿過半導體激光二極管管座上的小孔固定在在半導體激光二極管管座上，所述小孔內填充絕緣硅膠使正電極和半導體激光二極管管座之間相互絕緣；
[0013]負電極，驅動電流流出多芯組高功率塑封脈沖半導體激光二極管的電極，負電極直接焊接固定在半導體激光二極管管座上；
[0014]通過樹脂封裝層封裝半導體激光二極管管座、半導體激光二極管芯組、電流流入端金絲、芯組連接金絲、電流流出端金絲、正電極、負電極和陶瓷片，形成正電極一端、負電極一端在樹脂外邊的圓柱體結構；其中正電極另一端、負電極另一端、半導體激光二極管管座、半導體激光二極管芯組、電流流入端金絲、芯組連接金絲、電流流出端金絲和陶瓷片封裝在樹脂內，半導體激光二極管管座底端面與樹脂封裝層形成的圓柱體底端面平行。
[0015]進一步的，所述半導體激光二極管管座是沿圓柱體軸線所在任意平面將圓柱體橫切，形成橫切面，其中橫切長度X小于圓柱體軸線長度4Y/5，所述陶瓷片9底面與橫切面粘連，陶瓷片9表面放置等間距分布有M個銀電極10，未被橫切的圓柱體底面部分設置小孔3 ;陶瓷片9底面通過絕緣硅膠粘接固定于半導體激光二極管管座6的橫切面上。
[0016]進一步的，所述多個半導體激光二極管芯組之間通過芯組連接金絲12采用串聯(lián)的連接方式；芯組連接金絲12與前一個半導體激光二極管芯組連接的半導體激光二極管芯片為第一芯片；一個半導體激光二極管芯組通過芯組連接金絲12與后一個半導體激光二極管芯組連接且與陶瓷片上的銀電極直接接觸的半導體激光二極管芯片為第N芯片；電流由第一半導體激光二極管芯組的第一芯片正極流入該芯組，并由該半導體激光二極管芯組的第N芯片的負極流出后，再通過與該半導體激光二極管芯組第N芯片的負極直接接觸的銀電極上所固定的芯組連接金絲12流入到下一個半導體激光二極管芯組的第一芯片的正極，以此類推；半導體激光二極管芯組連接金絲、銀電極和半導體激光二極管芯片接觸時，均采用導電銀漿粘接固定；正電極通過電流流入端金絲與第一半導體激光二極管芯組中第一芯片的正極相連，電流流入端金絲、正電極和第一芯片的正極接觸時，均采用導電銀漿粘接固定；負電極通過電流流出端金絲與第M半導體激光二極管芯組中第N芯片的負極相連，電流流出端金絲、負電極和第M半導體激光二極管芯組中第N芯片的負極接觸時，均采用導電銀漿粘接固定。
[0017]進一步的，所述半導體激光二極管芯組6包括多個半導體激光二極管芯片7，各個半導體激光二極管芯片之間通過導電銀漿9粘接固定，各個半導體激光二極管芯片依次疊放于銀電極表面，銀電極底面與陶瓷片表面粘接；所述電流從正電極、電流流入端金絲流入到第一半導體激光二極管芯組中第一芯片的正極，經過第一芯片負極流出后，再流入下一個半導體激光二極管芯片的正極，并由負極流出，以此類推；直到電流從第M個半導體激光二極管芯組中第N芯片的負極、電流流出端金絲、負電極流出。
[0018]進一步的，所述銀電極10是通過絲網印刷工藝制作到陶瓷片表面的。
[0019]進一步的，所述多芯組高功率塑封脈沖半導體激光二極管包含的半導體激光二極管芯組的數量為M，芯組的間距D ;每個半導體激光二極管芯組中包含的半導體激光二極管芯片的數量為N，芯片的間距為H，所述多芯組高功率塑封脈沖半導體激光二極管包含的半導體激光二極管芯組的數量為M，芯組的間距D ;每個半導體激光二極管芯組中包含的半導體激光二極管芯片的數量為N，芯片的間距為H，I彡M彡10，I彡N彡20，M和N都為整數；0^D^10mm,0^H^5mm ;若單個半導體激光二極管芯片的功率為P，則多芯組激光二極管的功率就為M*N*p。
[0020]本實用新型的有益效果:
[0021]通過多個半導體激光二極管芯組的串聯(lián)使用，使半導體激光二極