【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电器件的，特别是涉及一种半导体激光器封装装置。
技术介绍
1、激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多，分类方式也多样，主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器；与其他类型激光器相比，全固态半导体紫外激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别，1)激光是由载流子发生受激辐射产生，光谱半高宽较小，亮度很高，单颗激光器输出功率可在w级，而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射，单颗发光二极管的输出功率在mw级；2)激光器的使用电流密度达ka/cm2，比氮化物发光二极管高2个数量级以上，从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合、极化效应更强、电子空穴不匹配更严重，导致更严重的效率衰减droop效应；3)发光二极管自发跃迁辐射，无外界作用，从高能级跃迁到低能级的非相干光，而激光器为受激跃迁辐射，感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生光子与感应光子的全同相干光；4)原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到有源层或p-n结产生辐射复合发光，而激光器需要激射条件满足才可激射，必须满足有源区载流子反转分布，受激辐射光在谐振腔内来回振荡，在增益介质中的传播使光放大，满足阈值条件使增益大于损耗，并最终输出激光。氮化物半导体紫外激光器存在以下问题：热损耗：泵浦光与振荡光之间的光子能量差形成的斯托克斯频移损耗转换为热量，以及泵浦能
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，在本专利技术提供了一种半导体激光器封装装置，包括：管座，设置在管座下方的管脚，以及安装在管座上的管舌；管舌上安装热沉和激光器芯片；激光器芯片与热沉之间具有第一连接层；热沉与管舌之间具有第二连接层；热沉的热阻微积分曲线的谷值≤激光器芯片的热阻微积分曲线的谷值≤管座的热阻微积分曲线的谷值；热沉与管舌之间具有第二连接层；热沉的热阻微积分曲线的谷值≤第一连接层的热阻微积分曲线的谷值≤第二连接层的热阻微积分曲线的谷值。
2、通过以上技术方案，使得管座、管舌、热沉、激光器芯片、第一连接层、第二连接层的界面热阻分布均匀性，增加界面的热阻变化趋势，提升界面散热速度，减少界面的温度拥堵。
3、为达到上述效果，在构造管座、管舌、热沉、激光器芯片、第一连接层、第二连接层的界面热阻分布时，还应当使得热沉的热阻微积分曲线的谷值位置向激光器芯片方向的上升角度为α，热沉的热阻微积分曲线的谷值位置向管座方向的上升角度为β，其中：10°≤α≤β≤80°。
4、管座的热阻微积分曲线的谷值位置向热沉方向的上升角度为γ，管座的热阻微积分曲线的谷值位置向表面方向的上升角度为θ，其中：5°≤γ≤θ≤90°
5、通过以上技术方案，增加界面的热阻变化趋势，提升界面散热速度，减少界面的温度拥堵。
6、具体的，第一连接层的热阻微积分曲线分布具有函数y＝ex-x的曲线分布。
7、以及，第二连接层的热阻微积分曲线分布具有函数第一象限的曲线分布。
8、通过上述技术方案，管座、管舌、热沉、激光器芯片、第一连接层、第二连接层的界面热阻分布均匀性，增加界面的热阻变化趋势，提升界面散热速度，减少界面的温度拥堵。
9、具体的，第一连接层和第二连接层包括第一连接层和第二连接层包括ausn、au、sn、cu、ag、a l、ga、fe、s i、p、银胶、t i ptau、t i、pt、n i、cr、nb、pd、rh、n iau或mo的任意一种或多种组合。
10、选用材料的不同，使得制成的第一连接层或第二连接层具有不同的热阻值及不同的热阻微积分曲线分布情况。
11、具体的，管舌和管座的材料包括cu、a l、ag、au、铬、镍、c、不锈钢、pd、t i、zr、ta、nb、v、hf、ga、fe、s i、p、cu镀n i、cu镀pd、cu镀n i/pd、fe镀n i、fe镀pd、fe镀n i/pd、铁包铜镀n i、铁包铜镀pd、铁包铜镀n i/pd、cu镀pd/n i、fe镀pd/n i、铁包铜镀pd/n i、可伐镀pd、可伐镀n i、可伐镀n i/pd、可伐镀pd/n i、cuw、beo、可伐、fe、cu-fe-cu复合材料、cu-fe复合材料、cu-a l复合材料、铁包铜中的任意一种或多种组合，采用不同的材料或材料组合，使管舌和管座具有不同的热阻。
12、具体的，热沉材料包括s i c、cu-s i c复合结构、cu-s i c-ausn、cu-s i c-cu复合结构、cu-a l n复合结构、cu-a l n-cu复合结构、cu-a l n-ausn、ausn、al n、金刚石、cu-金刚石复合结构、cu-金刚石-cu复合结构、cu-金刚石-ausn复合结构、a l n单面覆铜、al n双面覆铜、s i c单面覆铜、s i c双面覆铜、金刚石单面覆铜、金刚石双面覆铜、t i、zr、ta、nb、v、hf、、al n/zr/cu复合结构、a l n/ta/cu复合结构、a l n/nb/cu复合结构、al n/v/cu复合结构、al n/hf/cu复合结构、al n/zr/nb/cu复合结构、al n/nb/v/cu复合结构、si、cuw、t iw、cu、beo、gan、gaas、i np、mo中的任意一种或多种组合，采用不同的材料或材料组合，使热沉具有不同的热阻。
13、具体的，激光器芯片包括氮化镓基激光器、砷化镓基激光器、铟磷基激光器、氮化铝基激光器和i ngan基激光器，激光器芯片波长涵盖200nm～3000nm。
14、具体的，半导体激光器模组的封装形式包括：塑封封装、to-can罐式封装或cos封装，根据选择封装方式的不同，激光器模组会具有不同的特性。
15、综上所述，本专利技术对比于现有技术的有益效果为：构建管座、管舌、热沉、激光器芯片、第一连接层、第二连接层的界面热阻分布均匀性，增加界面的热阻变化趋势，提升界面散热速度，减少界面的温度拥堵，降低激光器的热透镜效应和应力双折射效应，减少激光光束去极化和失真，提升激光器的远场图像质量和光束质量因子，从而减少激光光束的水平发散角，水平发散角从20～30°下降至5～20°。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体激光器封装装置，其特征在于，包括：管座，设置在所述管座下方的管脚，以及安装在所述管座上的管舌；所述管舌上安装热沉和激光器芯片；所述激光器芯片与所述热沉之间具有第一连接层；所述热沉与管舌之间具有第二连接层；所述热沉的热阻微积分曲线的谷值≤激光器芯片的热阻微积分曲线的谷值≤管座的热阻微积分曲线的谷值；所述热沉与管舌之间具有第二连接层；所述热沉的热阻微积分曲线的谷值≤第一连接层的热阻微积分曲线的谷值≤第二连接层的热阻微积分曲线的谷值。
2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述第一连接层和第二连接层的材料包括：AuSn合金、Au、Sn、Cu、Ag、Al、Ga、Fe、Si、P、银胶、TiPtAu合金、Ti、Pt、Ni、Cr、Nb、Pd、Rh、NiAu合金或Mo的任意一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述热沉的热阻微积分曲线的谷值位置向激光器芯片方向的上升角度为α，所述热沉的热阻微积分曲线的谷值位置向管座方向的上升角度为β，其中：10°≤α≤β≤80°。
4.根据权利要求
5.根据权利要求4所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述第一连接层的热阻微积分曲线分布具有函数y＝ex-x的曲线分布。
6.根据权利要求4所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述第二连接层的热阻微积分曲线分布具有函数第一象限的曲线分布。
7.根据权利要求1所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述管舌和管座的材料包括：Cu、Al、Ag、Au、铬、镍、C、不锈钢、Pd、Ti、Zr、Ta、Nb、V、Hf、Ga、Fe、Si、P、Cu镀Ni、Cu镀Pd、Cu镀Ni/Pd、Fe镀Ni、Fe镀Pd、Fe镀Ni/Pd、铁包铜镀Ni、铁包铜镀Pd、铁包铜镀Ni/Pd、Cu镀Pd/Ni、Fe镀Pd/Ni、铁包铜镀Pd/Ni、可伐镀Pd、可伐镀Ni、可伐镀Ni/Pd、可伐镀Pd/Ni、CuW、BeO、可伐、Fe、Cu-Fe-Cu复合材料、Cu-Fe复合材料、Cu-Al复合材料或铁包铜中的任意一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述热沉材料包括：SiC、Cu-SiC复合结构、Cu-SiC-AuSn、Cu-SiC-Cu复合结构、Cu-AlN复合结构、Cu-AlN-Cu复合结构、Cu-AlN-AuSn、AuSn、AlN、金刚石、Cu-金刚石复合结构、Cu-金刚石-Cu复合结构、Cu-金刚石-AuSn复合结构、AlN单面覆铜、AlN双面覆铜、SiC单面覆铜、SiC双面覆铜、金刚石单面覆铜、金刚石双面覆铜、Ti、Zr、Ta、Nb、V、Hf、AlN/Zr/Cu复合结构、AlN/Ta/Cu复合结构、AlN/Nb/Cu复合结构、AlN/V/Cu复合结构、AlN/Hf/Cu复合结构、AlN/Zr/Nb/Cu复合结构、AlN/Nb/V/Cu复合结构、Si、CuW、TiW、Cu、BeO、GaN、GaAs、InP或Mo中的任意一种或多种组合。
9.根据权利要求1所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述激光器芯片包括氮化镓基激光器芯片、砷化镓基激光器芯片、铟磷基激光器芯片、氮化铝基激光器芯片和InGaN基激光器芯片，且所述激光器芯片波长涵盖200nm～3000nm。
10.根据权利要求1所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述半导体激光器模组的封装形式包括：塑封封装、To-CAN罐式封装或COS封装。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体激光器封装装置，其特征在于，包括：管座，设置在所述管座下方的管脚，以及安装在所述管座上的管舌；所述管舌上安装热沉和激光器芯片；所述激光器芯片与所述热沉之间具有第一连接层；所述热沉与管舌之间具有第二连接层；所述热沉的热阻微积分曲线的谷值≤激光器芯片的热阻微积分曲线的谷值≤管座的热阻微积分曲线的谷值；所述热沉与管舌之间具有第二连接层；所述热沉的热阻微积分曲线的谷值≤第一连接层的热阻微积分曲线的谷值≤第二连接层的热阻微积分曲线的谷值。
2.根据权利要求1所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述第一连接层和第二连接层的材料包括：ausn合金、au、sn、cu、ag、al、ga、fe、si、p、银胶、tiptau合金、ti、pt、ni、cr、nb、pd、rh、niau合金或mo的任意一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述热沉的热阻微积分曲线的谷值位置向激光器芯片方向的上升角度为α，所述热沉的热阻微积分曲线的谷值位置向管座方向的上升角度为β，其中：10°≤α≤β≤80°。
4.根据权利要求1所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述管座的热阻微积分曲线的谷值位置向热沉方向的上升角度为γ，所述管座的热阻微积分曲线的谷值位置向表面方向的上升角度为θ，其中：5°≤γ≤θ≤90°。
5.根据权利要求4所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述第一连接层的热阻微积分曲线分布具有函数y＝ex-x的曲线分布。
6.根据权利要求4所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述第二连接层的热阻微积分曲线分布具有函数第一象限的曲线分布。
7.根据权利要求1所述的一种半导体激光器封装装置，其特征在于，所述管舌和管座的材料包括：cu、al、ag、au、铬、镍、c、不锈钢、pd...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦坚，李晓琴，张钰，张会康，胡志勇，李水清，张江勇，王星河，
申请(专利权)人：安徽格恩半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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