激光器制造技术

本申请涉及一种激光器，属于半导体激光器件技术领域。该激光器包括绝缘基板、金属柱、线路层和激光芯片。绝缘基板上设置有贯穿绝缘基板的导热通孔。金属柱设置于导热通孔内，且金属柱的导热效率高于绝缘基板的导热效率。线路层设置于绝缘基板的表面，且线路层覆盖金属柱，线路层上设置有置晶区。激光芯片设置于置晶区并与线路层电性连接。在绝缘基板内设置金属柱，且金属柱的导热效率高于绝缘基板的导热效率，可以使激光芯片的散热效果更好(相较于绝缘基板进行散热，添加金属柱以后散热效果更好)，以便高功率VCSEL器件的导热需求。以便高功率VCSEL器件的导热需求。以便高功率VCSEL器件的导热需求。

【技术实现步骤摘要】
激光器


[0001]本申请涉及半导体激光器件
，且特别涉及一种激光器。

技术介绍

[0002]半导体激光器件以其波长选择范围广、体积小、效率高等优点成为最重要的半导体器件之一，特别是对于大功率半导体器件在激光存储、激光显示、激光打印、材料加工、生物医学等领域有着广泛应用。
[0003]在激光器的结构方面，垂直腔面发射激光器(VCSEL)的发展前景和实用价值均较高。VCSEL器件的阈值电流及输出功率对温度非常敏感，器件工作时的散热，所以，一般选用导热系数较高的氮化铝材料作为VCSEL器件的基板。

技术实现思路

[0004]目前氮化铝基板导热系数在170～200W/m.K之间，无法满足高功率VCSEL器件的导热要求。
[0005]针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种激光器，以改善激光器的散热效果不好的问题。
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种激光器，包括绝缘基板、金属柱、线路层和激光芯片。绝缘基板上设置有贯穿绝缘基板的导热通孔。金属柱设置于导热通孔内，且金属柱的导热效率高于绝缘基板的导热效率。线路层设置于绝缘基板的表面，且线路层覆盖金属柱，线路层上设置有置晶区。激光芯片设置于置晶区并与线路层电性连接。
[0007]在绝缘基板内设置金属柱，且金属柱的导热效率高于绝缘基板的导热效率，可以使激光芯片的散热效果更好(相较于绝缘基板进行散热，添加金属柱以后散热效果更好)，以便高功率VCSEL器件的导热需求。
[0008]在本申请的部分实施例中，导热通孔包括多个，金属柱包括多个，每个导热通孔内均设置有金属柱。通过多个金属柱的设置，可以进一步提高激光芯片的散热效果。
[0009]在本申请的部分实施例中，多个导热通孔呈阵列分布于绝缘基板，最外层导热通孔与激光芯片的边缘对应。可以使激光芯片的各部分均可以均匀的散热。
[0010]在本申请的部分实施例中，绝缘基板的背离线路层的表面设置有导热层，且导热层覆盖并连接金属柱。激光芯片在工作的时候产生大量的热量，大部分热量可以通过金属柱进行传导，再通过导热层进行散热，使激光芯片的散热效果更好。
[0011]在本申请的部分实施例中，金属柱为金柱、银柱或铜柱；绝缘基板为陶瓷基板、玻璃基板或玻纤板。该基板本身散热效果较佳，与材料为金、银或铜的金属柱配合以后，可以使激光芯片的散热效果更好。
[0012]在本申请的部分实施例中，绝缘基板上还设置有贯穿绝缘基板的第一电极通孔和第二电极通孔，第一电极通孔内设置有用于连接第一电极的第一电极柱，第二电极通孔内设置有用于连接第二电极的第二电极柱。
[0013]线路层包括第一线路层和第二线路层，第一线路层设置于绝缘基板的表面且覆盖第一电极柱并与第一电极柱导通，第二线路层设置于绝缘基板的表面且覆盖第二电极柱并与第二电极柱导通。
[0014]第二线路层上设置有置晶区，置晶区覆盖金属柱，置晶区上的激光芯片与第二线路层电性连接；第一线路层通过导电线与激光芯片电性连接。
[0015]第一电极与第一电极柱接通，第一电极柱与第一线路层导通，第一线路层通过导电线与激光芯片导通，激光芯片与第二线路层导通，第二线路层与第二电极柱导通，第二电极柱与第二电极接通，从而使激光芯片上的电流形成回路，以便激光芯片工作。
[0016]在本申请的部分实施例中，激光芯片具有相对的第一侧和第二侧，第一侧和第二侧分别通过多根导电线与第一线路层导通。
[0017]专利技术人研究发现，VCSEL芯片结构对电流注入均匀性有很大的要求，如果电流注入不均匀，会导致激光波长发生飘移。所以，本申请中，在激光芯片的两侧均通过多根导电线与第一线路层导通，可以通过多根导电线对电流进行传输，且电流从激光芯片的两侧注入，可以使激光芯片的电流注入更加均匀，使激光芯片的发出的激光波长更加稳定；且对线路层的要求不高，线路层更加容易制备。
[0018]在本申请的部分实施例中，激光芯片包括多个，多个激光芯片依次排列，绝缘基板上设置有多组依次排列的导热通孔，一组导热通孔对应一个激光芯片；线路层还包括中间线路层，中间线路层位于第一线路层和第二线路层之间，中间线路层还覆盖一组导热通孔内的金属柱，且中间线路层与导热通孔对应的激光芯片电性连接，中间线路层还通过多根导电线与相邻的激光芯片的两侧电性连接。
[0019]多个激光芯片可以集成大功率激光器，且每个激光芯片的两侧均通过多根导电线与线路层导通，可以使大功率激光器的每个激光芯片的电流均注入较为均匀，且线路层上的电流也均匀分布，可以使激光器的线路分布更加合理。
[0020]在本申请的部分实施例中，多个激光芯片呈阵列排布，部分激光芯片的两侧分别通过多根导电线与第一线路层导通；另一部分激光芯片的两侧分别通过多根导电线与中间线路层导通。
[0021]呈阵列排布的激光芯片集成的大功率激光器的空间利用率更高，得到的器件的各部件的分布更加合理。
[0022]在本申请的部分实施例中，激光芯片包括多个，多个激光芯片依次排列，绝缘基板上设置有多组依次排列的导热通孔，一组导热通孔对应一个激光芯片。每个激光芯片的第一侧和第二侧均分别通过多根导电线与第一线路层导通。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0024]图1为本申请实施例提供的VCSEL器件的剖视图；
[0025]图2为本申请实施例提供的VCSEL器件的爆炸图；
[0026]图3为VCSEL器件的正面线路示意图；
[0027]图4为VCSEL器件的背面焊盘示意图；
[0028]图5为单串系列的VCSEL器件的结构示意图；
[0029]图6为单并系列的VCSEL器件的结构示意图；
[0030]图7为多串并系列的VCSEL器件的结构示意图。
[0031]图标：110
‑
绝缘基板；120
‑
金属柱；130
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线路层；140
‑
激光芯片；111
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第一表面；112
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第二表面；121
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导热层；151
‑
正极导电柱；152
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负极导电柱；153
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正极焊盘；154
‑
负极焊盘；131
‑
第一线路层；132
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第二线路层；155
‑
导电线；141
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第一侧；142
‑
第二侧；1311
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缺口；1321
‑
块状结构；133
‑
中间线路层；160
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器，其特征在于，包括：绝缘基板，所述绝缘基板上设置有贯穿所述绝缘基板的导热通孔；金属柱，所述金属柱设置于所述导热通孔内，且所述金属柱的导热效率高于所述绝缘基板的导热效率；线路层，所述线路层设置于所述绝缘基板的表面，且所述线路层覆盖所述金属柱，所述线路层上设置有置晶区；激光芯片，所述激光芯片设置于所述置晶区并与所述线路层电性连接。2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述导热通孔包括多个，所述金属柱包括多个，每个所述导热通孔内均设置有所述金属柱。3.根据权利要求2所述的激光器，其特征在于，多个所述导热通孔呈阵列分布于所述绝缘基板，最外层所述导热通孔与所述激光芯片的边缘对应。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的激光器，其特征在于，所述绝缘基板的背离所述线路层的表面设置有导热层，且所述导热层覆盖所述金属柱。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的激光器，其特征在于，所述金属柱为金柱、银柱或铜柱；所述绝缘基板为陶瓷基板、玻璃基板或玻纤板。6.根据权利要求1
‑
3任一项所述的激光器，其特征在于，所述绝缘基板上还设置有贯穿所述绝缘基板的第一电极通孔和第二电极通孔，所述第一电极通孔内设置有用于连接第一电极的第一电极柱，所述第二电极通孔内设置有用于连接第二电极的第二电极柱；所述线路层包括第一线路层和第二线路层，所述第一线路层设置于所述绝缘基板的表面且覆盖所述第一电极柱并与所述第一电极柱导通，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雪琴，
申请(专利权)人：中科皓玥东莞半导体科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：