一种半导体激光器的封装结构及封装方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体激光器的封装结构及封装方法。其中，半导体激光器的封装结构包括散热底座以及激光芯片；所述及散热底座为一体式铜铝复合体，包括铝基座及铝基座内部嵌入的至少一个铜制热沉；所述铝基座是由熔融的铝材料互补填充于所述至少一个铜制热沉外部而制成，与铜制热沉形成互嵌式结构；所述激光芯片贴片在铜制热沉上，利用铜的高导热率，迅速将发热源芯片表面的热量导出。本发明专利技术通过模内压铸工艺，熔融的高性改制铝料与铜制热沉完全互补填充，形成互嵌式结构，铜制热沉与铝基座之间的接触热传递速度更高；由于铜制热沉体积小，且模内压铸工艺成熟，该种结构的成本相对低廉。低廉。低廉。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体激光器的封装结构及封装方法


[0001]本专利技术涉及半导体激光器件的封装
，尤其是一种半导体激光器的封装结构及封装方法。

技术介绍

[0002]目前市场泵浦源底座的材料往往采用纯铝或者纯铜，但这两种材料用于泵浦源底座制造都有各自的缺陷：纯铜泵源重量重、成本高；纯铝泵源热传导率低。随着单个泵浦源出光功率不断提升，芯片数量和热源不断集中，导致泵浦源底座不能迅速将芯片产生的热量传导，因此对泵浦源底座的散热性能提出了更高的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种半导体激光器的封装结构及封装方法，解决现有半导体激光器的封装结构存在因芯片无法快速散热而导致芯片表面热过高且集中的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0004]一种半导体激光器的封装结构，包括散热底座以及激光芯片；所述散热底座为一体式铜铝复合体，包括铝基座及铝基座内部嵌入的至少一个铜制热沉；所述铝基座是由熔融的铝材料互补填充于所述至少一个铜制热沉外部而制成，与铜制热沉形成互补嵌合的复合铜铝结合体；所述激光芯片贴片在所述铜制热沉上；激光芯片产生的热量由所述铜制热沉传导至所述铝基座进行辐射散热。
[0005]进一步地，所述散热底座是通过在安装有所述至少一个铜制热沉的型腔内填充熔融的铝材料，经模内压铸成型而获得的铜铝复合体；所述铜制热沉与所述铝基座之间形成接触传热；所述散热底座表面形成有镀银层或镀金层，所述激光芯片焊接在铜制热沉的镀银层或镀金层上。
[0006]在一些实施例中，铜制热沉的上表面形成多个呈阶梯分布的台阶面；所述台阶面与所述激光芯片相适配，用于贴片焊接所述激光芯片；铝基座的上表面形成有凹腔；所述至少一个铜制热沉嵌入在所述铝基座内部，所述台阶以及台阶上贴片的所述激光芯片位于所述凹腔内；所述凹腔的开口由上盖密封，实现对激光芯片的封装；所述铜制热具有一个或多个切割形状，熔融的铝材料与所述铜制热的一个或多个切割形状互补填充；所述凹腔内形成有镀银层或镀金层，或者，所述散热底座整体表面形成有镀银层或镀金层。
[0007]在一些实施例中，多条所述铜制热沉间隔的平行布置，以便于激光器泵浦源的光路布局；所述至少一个铜制热沉贯通凹腔的底部至铝基座的下表面；所述切割形状包括燕尾槽、半圆和穿孔中的一种或多种以增加与熔融铝材互补填充的结合强度。
[0008]在一些实施例中，所述铝材料为铝或铝合金。本专利技术提供激光器泵浦的封装方法，包括以下步骤：S1，制备铜铝复合散热底座：将至少一个铜制热沉固定于压铸模的型腔内，向型腔
内填充熔融的铝材料，通过模内压铸工艺获得铝基座，所述至少一个铜制热沉嵌入所述铝基座内形成一体式铜铝复合体；S2，在铜铝复合散热底座的铜制热沉上贴片激光芯片；
[0009]S3，用上盖密封所述铜铝复合散热底座上表面，将激光芯片封装在铜制热沉上。在一些实施例中，所述步骤S1进一步包括以下步骤：S11，提供压铸模：根据激光器泵浦设计适配的散热底座，进而提供模内压铸成型所述散热底座所用的压铸模；S12，制备铜制热沉；将铜材经切割形成一种或多种切割形状，获得预定的铜制热沉；S13，模内压铸，首先将预定数量的铜制热沉固定于所述压铸模的型腔内，然后向型腔内填充熔融的铝材料，使铜制热沉的一种或多种切割形状与熔融的铝材料互补填充，形成铜铝复合体，冷却后获得铜铝复合底座半成品；
[0010]S14，将制作好的铜铝复合底座半成品进后加工处理，使复合底座安装芯片的位置符合贴片要求，获得铜铝复合散热底座。
[0011]在一些实施例中，所述步骤S13中，用注塑机向压铸模的型腔内填充熔融的铝料；熔融的铝材料温度为700~800℃，保温5~10秒，使铜制热沉上的对应切割形状与熔融的铝材料完全互补填充。
[0012]在一些实施例中，所述步骤S12中：铜制热沉材料为无氧铜，将铜材进行切割，切割形状包括燕尾槽、半圆和穿孔中的一种或多种；获得切割完成的铜制热沉进行清洗和干燥；所述步骤S14具体为：将制作好的铜铝复合底座半成品进行冲切或打磨或经CNC加工，冷却处理后，使复合底座安装芯片的位置符合贴片要求，获得铜铝复合散热底座。
[0013]在一些实施例中，所述步骤S2中，在铜铝复合散热底座的上表面的凹腔进行镀银或镀金处理，或者对铜铝复合散热底座整体进行镀银或镀金处理；然后在镀银或镀金表面刷锡银铜锡膏，放置芯片并过高温隧道炉完成焊接；由所述激光器泵浦的封装方法获得上述任一实施例所述的半导体激光器的封装结构。本专利技术的有益效果是：
[0014]本专利技术半导体激光器的封装结构及封装方法中，通过模内压铸工艺，熔融的铝料与铜制热沉完全互补填充，形成互嵌式结构，铜制热沉与铝基座之间的接触热传递速度更高；由于铜制热沉体积小，且模内压铸工艺成熟，该种结构的成本相对低廉。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例的半导体激光器的封装结构的立体图。
[0016]图2是本专利技术实施例的半导体激光器的封装结构的背面图。
[0017]图3是本专利技术实施例的半导体激光器的封装结构的爆炸图。
具体实施方式
[0018]下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申
请的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0019]应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
[0020]为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”、“前端”、“后侧”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
[0021]下述实例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器的封装结构，包括散热底座以及激光芯片；其特征在于：所述散热底座为一体式铜铝复合体，包括铝基座及铝基座内部嵌入的至少一个铜制热沉；所述铝基座是由熔融的铝材料互补填充于所述至少一个铜制热沉外部而制成，与铜制热沉形成互补嵌合的复合铜铝结合体；所述激光芯片贴片在所述铜制热沉上；激光芯片产生的热量由所述铜制热沉传导至所述铝基座进行辐射散热。2.如权利要求1所述的半导体激光器的封装结构，其特征在于：所述散热底座是通过在安装有所述至少一个铜制热沉的型腔内填充熔融的铝材料，经模内压铸成型而获得的铜铝复合体；所述铜制热沉与所述铝基座之间形成接触传热；所述散热底座表面形成有镀银层或镀金层，所述激光芯片焊接在铜制热沉的镀银层或镀金层上。3.如权利要求2所述的半导体激光器的封装结构，其特征在于：铜制热沉的上表面形成多个呈阶梯分布的台阶面；所述台阶面与所述激光芯片相适配，用于贴片焊接所述激光芯片；铝基座的上表面形成有凹腔；所述至少一个铜制热沉嵌入在所述铝基座内部，所述台阶以及台阶上贴片的所述激光芯片位于所述凹腔内；所述凹腔的开口由上盖密封，实现对激光芯片的封装；所述铜制热具有一个或多个切割形状，熔融的铝材料与所述铜制热的一个或多个切割形状互补填充；所述凹腔内形成有镀银层或镀金层，或者，所述散热底座整体表面形成有镀银层或镀金层。4.如权利要求3所述的半导体激光器的封装结构，其特征在于：多条所述铜制热沉间隔的平行布置，以便于激光器泵浦源的光路布局；所述至少一个铜制热沉贯通凹腔的底部至铝基座的下表面；所述切割形状包括燕尾槽、半圆和穿孔中的一种或多种以增加与熔融铝材互补填充的结合强度。5.如权利要求1
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4任一项所述的半导体激光器的封装结构，其特征在于：所述铝材料为铝或铝合金。6.激光器泵浦的封装方法，包括以下步骤：S1，制备铜铝复合散热底座：将至少一个铜制热沉固定于压铸模的型腔内，向型腔内填充熔融的铝材料，通过模内压铸工艺获得铝基座，所述至少一个铜制热沉嵌入所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋峰，杜应甫，邱匡清，朱俊，李立恒，
申请(专利权)人：深圳市桓日激光有限公司，
类型：发明
国别省市：