一种半导体激光器传导冷却封装结构传导冷却封装结构制造技术

本申请涉及一种半导体激光器传导冷却封装结构传导冷却封装结构。在传统封装结构中，芯片采用P面朝下的封装方式，产生的热量单向传导到散热片，激光器工作时产生的较高的热量由于散热路径的限制，热量堆积在有源区附近，使得芯片温度上升，散热效率较低。本申请提供了一种半导体激光器传导冷却封装结构，包括基础热沉，基础热沉上设置有辅助热沉组，辅助热沉组包括第一辅助热沉和第二辅助热沉，第一辅助热沉包括第一斜面，第一斜面设置于第一辅助热沉一侧，第二辅助热沉包括第二斜面，第二斜面设置于第二辅助热沉一侧，第一斜面与第二斜面之间设置有半导体激光器。增加了散热面积，使得芯片热量能有更有效的传导出去。

A conductive cooling package structure for semiconductor lasers

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器传导冷却封装结构传导冷却封装结构
本申请属于半导体封装
，特别是涉及一种半导体激光器传导冷却封装结构传导冷却封装结构。
技术介绍
半导体激光器传导冷却封装结构又称激光二极管，是用半导体材料作为工作物质的激光器。由于物质结构上的差异，不同种类产生激光的具体过程比较特殊。常用工作物质有砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、磷化铟(InP)、硫化锌(ZnS)等。激励方式有电注入、电子束激励和光泵浦三种形式。半导体激光器传导冷却封装结构件，可分为同质结、单异质结、双异质结等几种。同质结激光器和单异质结激光器在室温时多为脉冲器件，而双异质结激光器室温时可实现连续工作。半导体激光器传导冷却封装结构自诞生以来发展就比较迅速，其凭借着体积小、重量轻、可靠性高、电光转换效率高和寿命长等优点，已被广泛应用于激光加工、激光测距、激光通信和医疗卫生等领域。随着半导体激光器传导冷却封装结构技术的发展，激光器的输出功率越来越大，这就意味着产生的废热也会增多。伴随着半导体激光器传导冷却封装结构温度的上升会出现激射波长红移、阈值电流增加、输出效率降低、光电转换效率降低等现象。可能会导致激光器寿命减小甚至损坏。因此，对半导体激光器传导冷却封装结构温度的控制就变得尤为重要。研究半导体激光器传导冷却封装结构的热特性，解决其散热问题，提升器件的使用寿命具有极其重要的现实意义。在传统封装结构中，芯片采用P面朝下的封装方式，产生的热量单向传导到散热片，激光器工作时产生的较高的热量由于散热路径的限制，热量堆积在有源区附近，使得芯片温度上升，散热效率较低，严重影响了半导体激光器传导冷却封装结构的性能。
技术实现思路
1.要解决的技术问题基于在传统封装结构中，芯片采用P面朝下的封装方式，产生的热量单向传导到散热片，激光器工作时产生的较高的热量由于散热路径的限制，热量堆积在有源区附近，使得芯片温度上升，散热效率较低，严重影响了半导体激光器传导冷却封装结构的性能的问题，本申请提供了一种半导体激光器传导冷却封装结构。2.技术方案为了达到上述的目的，本申请提供了一种半导体激光器传导冷却封装结构，包括基础热沉，所述基础热沉上设置有辅助热沉组，所述辅助热沉组包括第一辅助热沉和第二辅助热沉，所述第一辅助热沉包括第一斜面，所述第一斜面设置于所述第一辅助热沉一侧，所述第二辅助热沉包括第二斜面，所述第二斜面设置于所述第二辅助热沉一侧，所述第一斜面与所述第二斜面之间设置有半导体激光器。可选地，所述第一斜面与水平面夹角为135°，所述第二斜面与水平面夹角为45°。可选地，所述第一斜面与水平面夹角为120°，所述第二斜面与水平面夹角为60°。可选地，所述第二辅助热沉上设置有绝缘薄膜，所述绝缘薄膜上设置有电极。可选地，所述半导体激光器通过金丝组件与所述电极相连接。可选地，所述第一辅助热沉与所述基础热沉焊接，所述第二辅助热沉与所述基础热沉焊接。可选地，所述半导体激光器与所述基础热沉焊接。可选地，所述基础热沉为铜热沉，所述第一辅助热沉为铜热沉，所述第二辅助热沉为铜热沉，所述半导体激光器为边发射半导体激光器。3.有益效果与现有技术相比，本申请提供的一种半导体激光器传导冷却封装结构的有益效果在于：本申请提供的半导体激光器传导冷却封装结构，通过在基础热沉上设置第一辅助热沉与第二辅助热沉，第一辅助热沉的第一斜面和第二辅助热沉的第二斜面增加了散热面积，使得芯片热量能有更有效的传导出去，降低了芯片温度，提高了激光器的散热效率，提高了激光器的可靠性和稳定性。附图说明图1是本申请的一种半导体激光器传导冷却封装结构结构示意图；图中：1-基础热沉、2-第一辅助热沉、3-第二辅助热沉、4-第一斜面、5-第二斜面、6-半导体激光器、7-绝缘薄膜、8-电极、9-金丝组件。具体实施方式在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。参见图1，本申请提供一种半导体激光器传导冷却封装结构，包括基础热沉1，所述基础热沉1上设置有辅助热沉组，所述辅助热沉组包括第一辅助热沉2和第二辅助热沉3，所述第一辅助热沉2包括第一斜面4，所述第一斜面4设置于所述第一辅助热沉2一侧，所述第二辅助热沉3包括第二斜面5，所述第二斜面5设置于所述第二辅助热沉3一侧，所述第一斜面4与所述第二斜面5之间设置有半导体激光器6。在基础热沉1上设置第一辅助热沉2和第二辅助热沉3，在第一辅助热沉2上设置第一斜面4，在第二辅助热沉3上设置第二斜面5，两个斜面的设置扩展了散热路径，提高半导体激光器散热效率。进一步地，所述第一斜面4与水平面夹角为135°，所述第二斜面5与水平面夹角为45°。另一种可行的方案为：所述第一斜面4与水平面夹角为120°，所述第二斜面5与水平面夹角为60°。这里斜面与水平面的夹角可以根据具体工况进行设定。进一步地，所述第二辅助热沉3上设置有绝缘薄膜7，所述绝缘薄膜7上设置有电极8。绝缘薄膜7可以将电极8与第二辅助热沉3进行绝缘。进一步地，所述半导体激光器6通过金丝组件9与所述电极8相连接。进一步地，所述第一辅助热沉2与所述基础热沉1焊接，所述第二辅助热沉3与所述基础热沉1焊接。进一步地，所述半导体激光器6与所述基础热沉1焊接。进一步地，所述基础热沉1为铜热沉，所述第一辅助热沉2为铜热沉，所述第二辅助热沉3为铜热沉，所述半导体激光器6为边发射半导体激光器。这里的铜热沉采用无氧铜，边发射半导体激光器采用cos封装结构，绝缘薄膜7为ALN薄膜。氮化铝是共价键化合物，属于六方晶系，铅锌矿型的晶体结构，呈白色或灰白色。AlN是原子晶体，属类金刚石氮化物，最高可稳定到2200℃。室温强度高，且强度随温度的升高下降较慢。导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。氮化铝还是电绝缘体，介电性能良好，用作电器元件也很有希望。砷化镓表面的氮化铝涂层，能保护它在退火时免受离子的注入。氮化铝还是由六方氮化硼转变为立方氮化硼的催化剂。室温下与水缓慢反应.可由铝粉在氨或氮气氛中800～1000℃合成，产物为白色到灰蓝色粉末。或由Al2O3-C-N2体系在1600～1750℃反应合成，产物为灰白色粉末。或氯化铝与氨经气相反应制得.涂层可由AlCl3-NH3体系通过气相沉积法合成。基础热沉1尺寸为3mm×5mm×0.5mm。第一辅助热沉2与第二辅助热沉3紧挨半导体激光器6。半导体激光器6尺寸为0.5mm×1.5mm×0.15mm。焊料为金锡焊料，厚度为5μm。通过在基础铜热沉上焊接第一辅助热沉2与第二梯形辅助热沉3，增加了半导体激光器6的散热面积，减少了芯片有源区附近的热量堆积，使芯片热量更有效的传导，提高了散热效率，降低了半导体激光器6温度。本申请提供的半导体激光器传导冷却封装结构，通过在基础热沉1上设置第一辅助热沉2与第二辅助热沉3，第一辅助热沉1的第一斜面4和第二辅助热沉2的第二斜面5增加了散热面积，使得芯片热量能有更有效的传导出去，降低了芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光器传导冷却封装结构，其特征在于：包括基础热沉(1)，所述基础热沉(1)上设置有辅助热沉组，所述辅助热沉组包括第一辅助热沉(2)和第二辅助热沉(3)，所述第一辅助热沉(2)包括第一斜面(4)，所述第一斜面(4)设置于所述第一辅助热沉(2)一侧，所述第二辅助热沉(3)包括第二斜面(5)，所述第二斜面(5)设置于所述第二辅助热沉(3)一侧，所述第一斜面(4)与所述第二斜面(5)之间设置有半导体激光器(6)。

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器传导冷却封装结构，其特征在于：包括基础热沉(1)，所述基础热沉(1)上设置有辅助热沉组，所述辅助热沉组包括第一辅助热沉(2)和第二辅助热沉(3)，所述第一辅助热沉(2)包括第一斜面(4)，所述第一斜面(4)设置于所述第一辅助热沉(2)一侧，所述第二辅助热沉(3)包括第二斜面(5)，所述第二斜面(5)设置于所述第二辅助热沉(3)一侧，所述第一斜面(4)与所述第二斜面(5)之间设置有半导体激光器(6)。2.如权利要求1所述的半导体激光器传导冷却封装结构，其特征在于：所述第一斜面(4)与水平面夹角为135°，所述第二斜面(5)与水平面夹角为45°。3.如权利要求1所述的半导体激光器传导冷却封装结构，其特征在于：所述第一斜面(4)与水平面夹角为120°，所述第二斜面(5)与水平面夹角为60°。4.如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：石琳琳，王娇娇，李卫岩，赵鑫，徐莉，邹永刚，马晓辉，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22