一种半导体激光器单巴封装方法技术

本发明专利技术提供一种半导体激光器单巴封装方法，解决现有激光器单巴封装成本高、制造工艺复杂、体积大、使用范围较窄等问题。该半导体激光器单巴封装方法包括：步骤一、将负电极通过绝缘材料设置在铜热沉的上表面；步骤二、将正电极焊接在铜热沉的上表面；步骤三、将半导体激光器巴条的P面与钨铜热沉的上表面通过金锡合金焊接，将钨铜热沉的下表面与铜热沉的上表面通过金锡合金焊接；步骤四、将半导体激光器巴条的N面与负电极通过金线连接；步骤五、将铜热沉安装在散热器上。通过本发明专利技术方法对激光器单巴进行封装时，材料要求较低，对加工设备的要求也较低，同时，该方法简单易实现，使用范围较广。较广。较广。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器单巴封装方法


[0001]本专利技术属于半导体激光器领域，具体涉及一种半导体激光器单巴封装方法。

技术介绍

[0002]激光器由于其能量高，发热量大，封装主要采用成品封装热沉。目前成熟的封装方式主要包括COS封装、TO封装、C
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mount封装、CS封装等，此类封装的优点在于：产品成熟，封装后再加散热器即可使用。但是，对于单巴的封装，存在以下问题：第一、传统单巴封装采用CS、C
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mount等封装，此类封装中，热沉使用精密加工中心加工，多层金属叠加后焊接，使得此类封装加工工艺复杂，同时，此类封装使用的双面金属氮化铝陶瓷等耗材价格昂贵，使得封装成本较高；第二、单巴封装制造需要加工中心等进行精密加工，使得其制造工艺复杂，制造成本高昂；第二、传统单巴封装采用水冷冷却，水冷需设置相应的水冷设备，对于手持设备此种方式无法适用，使得其使用范围较窄；第三，传统单巴使用水冷方式，需要外加制冷设备，直接导致整体设备体积大，不便携带。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是解决现有激光器单巴封装成本高、制造工艺复杂、体积大、使用范围较窄等问题，提供一种半导体激光器单巴封装方法。
[0004]为实现以上专利技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0005]一种半导体激光器单巴封装方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、将负电极通过绝缘材料设置在铜热沉的上表面，且负电极的后侧面和铜热沉的后侧面平齐设置，所述铜热沉和负电极为纯铜材料，且表面镀有金层；
[0007]步骤二、将正电极焊接在铜热沉的上表面，所述正电极为纯铜材料，且表面镀有金层；
[0008]步骤三、将半导体激光器巴条的P面与钨铜热沉的上表面通过金锡合金焊接，将钨铜热沉的下表面与铜热沉的上表面通过金锡合金焊接，且钨铜热沉和半导体激光器巴条位于负电极的前侧，所述钨铜热沉的表面镀有金层；
[0009]步骤四、将半导体激光器巴条的N面与负电极通过金线连接；
[0010]步骤五、将铜热沉安装在散热器上。
[0011]进一步地，步骤三具体包括以下步骤：
[0012]3.1)在半导体激光器巴条的P面与钨铜热沉的上表面之间设置金锡合金焊料片，在钨铜热沉的下表面与铜热沉的上表面之间设置金锡合金焊料片；
[0013]3.2)在真空共晶炉内对步骤3.1)中的部件加热，温度为10～600℃，在半导体激光器巴条的N面施加一定的压力，将所有部件焊接为一个整体。
[0014]进一步地，步骤三具体包括以下步骤：
[0015]3.1)在钨铜热沉的金层表面镀金锡合金层；
[0016]3.2)将钨铜热沉的上表面与半导体激光器巴条的P面焊接，将钨铜热沉的下表面
与铜热沉的上表面焊接，焊接温度为100～600℃。
[0017]进一步地，步骤三中，钨铜热沉中钨和铜的质量比为1：1～1：9，金锡合金中金和锡的质量比为1：1～9：1。
[0018]进一步地，步骤一至步骤三中，负电极、正电极、铜热沉和钨铜热沉的镀金层厚度在0.02微米～0.5微米之间。
[0019]进一步地，步骤一中，绝缘材料为聚酯亚胺、树脂纤维板或聚四氟乙烯板，绝缘材料通过PET、502胶水或AB胶与负电极、铜热沉连接。
[0020]进一步地，步骤四中，通过金线打线机将半导体激光器巴条的N面与负电极用金线连接到一起，金线为纯金拉制的直径0.001微米～0.1微米的导电线。
[0021]进一步地，步骤四中，所述半导体激光器巴条的N面与负电极之间的金线长短交错、高低交错设置。
[0022]进一步地，步骤五中，将铜热沉涂敷导热硅脂后安装在散热器上，所述散热器为铝合金散热器，所述铝合金散热器的下底面上设置有多个散热片。
[0023]进一步地，所述散热器的上端面设置有凹槽，所述铜热沉通过螺栓或压簧固定在凹槽内。
[0024]与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下有益效果：
[0025]1.生产成本低廉。通过本专利技术方法对激光器单巴进行封装时，对材料要求较低，各部件使用的材料均为常规材料，且投入的生产设备简单，无需设置加工中心等复杂加工装置，使得其成本低廉，整体降低了生产成本。
[0026]2.加工方法简单。本专利技术方法中使用的焊接温度均为一般高温，抽真空设备也无太高要求，焊接技术也只是一般方法，使得整体加工方法简单易实现。
[0027]3.激光器功率大，体积小。本专利技术方法无需对单巴激光器进行解离等操作，使得激光器整体光功率比单管高了几十倍，满足在较小体积下具有较高功率要求，从而使得其整体结构小巧，便于手持设备的安装。
[0028]4.散热方便。现有的巴条封装技术使用水冷方式，水冷设备体积大，成本高，不便携带，本专利技术方法可直接采用铝合金散热器，铝合金散热器体积较小，成本较低，方便携带，解决了传统巴条封装水冷散热不能携带的问题。
附图说明
[0029]图1为本专利技术半导体激光器巴条部分封装后的正视图；
[0030]图2为本专利技术半导体激光器巴条部分封装后的俯视图；
[0031]图3为本专利技术半导体激光器巴条整体封装后的俯视图；
[0032]图4为本专利技术半导体激光器巴条整体封装后的侧视图。
[0033]附图标记：1
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负电极，2
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绝缘材料，3
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铜热沉，4
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正电极，5
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半导体激光器巴条，6
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钨铜热沉，7
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金线，8
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散热器，11
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负电极的后侧面，31
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铜热沉的后侧面，81
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散热片，82
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凹槽。
具体实施方式
[0034]以下结合附图和具体实施例对本专利技术的内容作进一步详细描述。
[0035]现有激光器的封装普遍采用产业化标准进行封装，但是，对于手持式大功率激光器设备的封装，存在成本较高、体积较大、散热功率较小等问题，从而无法满足手持式激光设备的需求。基于此，本专利技术提供一种半导体激光器单巴封装方法，通过本专利技术方法对激光器单巴进行封装时，材料要求较低，对加工设备的要求也较低，因此整体制造成本较低。同时，该方法简单易实现，对焊接、加热、真空的要求较低。此外，该方法封装的半导体激光器单巴功率大、体积小，不仅能够满足手持式激光设备的要求，还能满足其他大功率、小体积设备器件的封装要求，使用范围较广。
[0036]如图1至图4所示，本专利技术半导体激光器单巴封装方法封装时，首先将负电极1加绝缘层后粘接在铜热沉3上，其次将正电极4焊接在铜热沉3上，随后将半导体激光器巴条焊接在钨铜热沉6上，钨铜热沉6焊接在铜热沉3上，焊接完成后，最后将其整体安装在散热器8上，下面对该方法进行详细的描述。
[0037]本专利技术提供的半导体激光器单巴封装方法具体包括以下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器单巴封装方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将负电极通过绝缘材料设置在铜热沉的上表面，且负电极的后侧面和铜热沉的后侧面平齐设置，所述铜热沉和负电极为纯铜材料，且表面镀有金层；步骤二、将正电极焊接在铜热沉的上表面，所述正电极为纯铜材料，且表面镀有金层；步骤三、将半导体激光器巴条的P面与钨铜热沉的上表面通过金锡合金焊接，将钨铜热沉的下表面与铜热沉的上表面通过金锡合金焊接，且钨铜热沉和半导体激光器巴条位于负电极的前侧，所述钨铜热沉的表面镀有金层；步骤四、将半导体激光器巴条的N面与负电极通过金线连接；步骤五、将铜热沉安装在散热器上。2.根据权利要求1所述的半导体激光器单巴封装方法，其特征在于：步骤三具体包括以下步骤：3.1)在半导体激光器巴条的P面与钨铜热沉的上表面之间设置金锡合金焊料片，在钨铜热沉的下表面与铜热沉的上表面之间设置金锡合金焊料片；3.2)在真空共晶炉内对步骤3.1)中的部件加热，温度为10～600℃，在半导体激光器巴条的N面施加一定的压力，将所有部件焊接为一个整体。3.根据权利要求1所述的半导体激光器单巴封装方法，其特征在于：步骤三具体包括以下步骤：3.1)在钨铜热沉的金层表面镀金锡合金层；3.2)将钨铜热沉的上表面与半导体激光器巴条的P面焊接，将钨铜热沉的下表面与铜热沉的上表面焊接，焊接温度为100～600...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，李波，李青民，孙翔，杨向荣，
申请(专利权)人：西安立芯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：