多管串联半导体激光模块及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种多管串联半导体激光模块及其制造方法，该模块包括：一热沉，具有前方区域以及后方区域；一散热片，具有上表面和下表面，并通过下表面焊接在前方区域上，上表面上制备有彼此电绝缘的一正极打线盘、一负极打线盘、多个焊料盘、及多个芯片间打线盘，该多个焊料盘与芯片间打线盘按线阵规则排列并一一相间，该多个焊料盘的部位涂有焊料；一电路板，附着在后方区域上，并具有与热沉绝缘的正、负极；多个半导体激光器件芯片，以一次贴片的方式，按线阵规则排列对应焊接在焊料盘上，并串联；其中，两位于外侧的芯片分别与正极、负极打线盘电连接，而该正极、负极打线盘分别与电路板的负、正极电连接，从而构成一个完整的半导体激光模块。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体激光器件在固体激光器泵浦领域的应用，特别是涉及一种多只单管串联(简称多管串联，以下类同)半导体激光模块及其制造方法。
技术介绍
高功率半导体激光器具有体积小，能量转化效率高的特点，自其专利技术以来，其输出功率，可靠性不断得到提高。已经被广泛应用到工业，医疗，军事等领域。在其发展历史中， 半导体激光泵浦器件一直由多管并联方式来实现其电连接，这种并联方式要求供电电源提供大电流，电流范围从几十到一百安培以上。除此之外对整个电路都要求具有承受大电流的能力。多管半导体激光器件的并联连接是由于半导体激光芯片的焊接技术所限。随着技术的发展，多芯片串联的光电器件已经成为本行业技术和产品的发展大趋势。用多芯片串联技术可以使器件工作电流大幅度降低，相应对电源和整个电路的电流承载能力要求大大降低(降至若干安培)。目前市场上存在的多芯片串联器件均为由预先制成的单芯片器件堆积而成，其制作工艺繁杂，工件数量多，对工件尺寸公差要求很严，所以制造成本较高。如果多个芯片可以一次贴片制成，则可以解决上述所有问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适于在低电流下使用的半导体激光模块及其制造方法， 通过一次贴片的方式将多只半导体激光器件芯片焊接在一个散热片上，并通过金线将这些芯片加以串联，以使制作工艺简单，降低制造成本。依据本专利技术的一实施例，一种多管串联半导体激光模块包括一热沉，具有一前方区域以及一后方区域；一散热片，具有一上表面和一下表面，并通过该下表面焊接在该前方区域上，该上表面上制备有彼此电绝缘的一正极打线盘、一负极打线盘、多个焊料盘、以及多个芯片间打线盘，该多个焊料盘与该多个芯片间打线盘按线阵规则排列并一一相间，该多个焊料盘的部位涂有焊料；一电路板，附着在该后方区域上，并具有与该热沉绝缘的一正极和一负极；多个半导体激光器件芯片，以一次贴片的方式，按线阵规则排列对应焊接在该多个焊料盘上，且该多个半导体激光器件芯片串联；其中，该多个串联的半导体激光器件芯片中的两个位于外侧的半导体激光器件芯片还分别与所述散热片的该正极打线盘和负极打线盘电连接，而该正极打线盘和该负极打线盘还分别与所述电路板的该负极和该正极电连接，从而构成一个完整的半导体激光模块。依据本专利技术的一实施例，所述散热片由导热电绝缘材料制成，且其上、下表面上分别镀金，镀金的该多个焊料盘的部位上涂有所述焊料。依据本专利技术的一实施例，所述热沉由纯铜材料制成，且其表面镀金，该热沉具有两端部及位于该两端部之间的中间部，该两端部高于该中间部而定义出一凹陷区域，该凹陷区域靠近前方、后方的部分分别构成所述前方区域、后方区域，而该散热片、该多个半导体激光器件芯片、该电路板均位于该凹陷区域内。依据本专利技术的一实施例，该热沉的该两端部上还形成有加工通孔，用以机械方式紧固该热沉到一用户端部件上。依据本专利技术的一实施例，所述散热片的该正极打线盘和该负极打线盘位于该多个焊料盘及该多个芯片间打线盘的靠后一侧，并分别与该电路板的该负极和该正极相邻，该正极打线盘和该负极打线盘还各形成有一延伸部，分别包围在该两个位于外侧的半导体激光器件芯片所在的焊料盘的外侧。依据本专利技术的一实施例，对于两个相邻的该半导体激光器件芯片，其中一个通过第一金线与位于其间的该芯片间打线盘电连接，另一个则通过其所在焊料盘上的所述焊料与该芯片间打线盘电连接；而对于两个位于外侧的半导体激光器件芯片，其中一个通过其所在的焊料盘上的焊料与所述散热片的该正极打线盘和负极打线盘二者其中之一的延伸部电连接，另一个则通过第二金线电连接至所述散热片的该正极打线盘和负极打线盘二者其中另一的延伸部上；并且，该正极打线盘和该负极打线盘是通过第三金线与所述电路板的该负极和该正极电连接。依据本专利技术的另一实施例，一种多管串联半导体激光模块的制造方法包括提供一散热片，其上表面制备有彼此电绝缘的一正极打线盘、一负极打线盘、多个焊料盘、以及多个芯片间打线盘，该多个焊料盘与该多个芯片间打线盘按线阵规则排列并一一相间，该多个焊料盘的部位涂有焊料；将多个半导体激光器件芯片以一次贴片的方式，并按线阵规则排列对应焊接在该散热片的该多个焊料盘上；将该多个半导体激光器件芯片串联，以及将位于外侧的两个半导体激光器件芯片分别与该正极打线盘、该负极打线盘电连接；提供一个热沉，其上具有一靠近前方的前方区域以及一靠近后方的后方区域；将串联有该多个半导体激光器件芯片的该散热片以焊接方式固定在该热沉的该前方区域上，以及将一个电路板附着在该热沉的该后方区域上，其中该电路板具有与该热沉绝缘的一正极和一负极；将焊接在该热沉上的该散热片送至打线机，将该散热片上的该正极打线盘与该负极打线盘通过金线分别与该电路板的该负极与该正极相连，从而构成一个完整的半导体激光模块。依据本专利技术的另一实施例，所述散热片由导热电绝缘材料制成，且所述散热片的上表面和下表面分别镀金，镀金的该多个焊料盘部位涂有所述焊料，且所述热沉由纯铜材料制成及其表面镀金。依据本专利技术的另一实施例，所述将多个半导体激光器件芯片以一次贴片的方式焊接在该散热片的该多个焊料盘上的步骤包括将该多个半导体激光器件芯片以夹具定位分别放到该散热片上预先涂有所述焊料的该多个焊料盘的位置上，并使之按照线阵规则排列；将该散热片及其上的多个半导体激光器件芯片加热至高于焊料熔点20 40摄氏度，从而将该多个半导体激光器件芯片对应焊接在该多个焊料盘上。依据本专利技术的另一实施例，所述将串联连接有该多个半导体激光器件芯片的该散热片以焊接方式固定在该热沉的该前方区域上的步骤包括将一片与该散热片尺寸相同的焊料片放在该热沉的该前方区域上；将该焊料片和该散热片以夹具定位并送至加热溶化该焊料片，从而将该散热片焊接在该热沉上，其中加热温度高于该焊料片熔点20 40摄氏度。提出一次贴片解决方案。在此方案基础上经过密封后的器件和模块可以用在各种适合的应用领域。根据本专利技术的以上方面，本专利技术通过一次贴片方式将多个单管半导体激光器件芯片按照线阵规则排列对应焊接在散热片上，如此排列在散热片上的多个单管半导体激光器件芯片用串联方式连接成器件电路，上述按串联方式连接的多管半导体激光器件芯片和散热片用焊接方式固定在一个热沉上，所述半导体激光器件芯片所产生的热量由所述热沉散发以保证所述半导体激光器件芯片不致过热而损坏。焊接在热沉上的散热片和芯片送至打线机，将散热片与附着在热沉上的电路板相连构成完整半导体激光模块。此半导体激光模块经过密封后的器件和模块可以应用于各种适合的应用领域，例如应用于固体激光器泵浦领域，或者应用于在固定距离条件下的照明。通过本专利技术的方法制造半导体激光模块，还可以有效地简化制作工艺，降低制造成本。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。 附图说明图1为本专利技术的半导体激光模块的结构示意图；图2为本专利技术的半导体激光模块的制造方法流程图；图3A 图3D是图2中的制造方法的各流程所对应的状态示意图。具体实施例方式如图1所示，本专利技术揭露的一种多管串联半导体激光模块100，其包括有一热沉 10、一散热片20、一电路板30、多个半导体激光器件芯片40以及用于电连接的金线。其中该多个半导体激光器件芯片40的ρ面焊接在该散热片20上，并通过金线与该散热片20上的电路相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多管串联半导体激光模块，其特征在于，包括：一热沉，具有一前方区域以及一后方区域；一散热片，具有一上表面和一下表面，并通过该下表面焊接在该前方区域上，该上表面上制备有彼此电绝缘的一正极打线盘、一负极打线盘、多个焊料盘、以及多个芯片间打线盘，该多个焊料盘与该多个芯片间打线盘按线阵规则排列并一一相间，该多个焊料盘的部位涂有焊料；一电路板，附着在该后方区域上，并具有与该热沉绝缘的一正极和一负极；多个半导体激光器件芯片，以一次贴片的方式，按线阵规则排列对应焊接在该多个焊料盘上，且该多个半导体激光器件芯片串联；其中，该多个串联的半导体激光器件芯片中的两个位于外侧的半导体激光器件芯片还分别与所述散热片的该正极打线盘和负极打线盘电连接，而该正极打线盘和该负极打线盘还分别与所述电路板的该负极和该正极电连接，从而构成一个完整的半导体激光模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李大明，
申请(专利权)人：无锡亮源激光技术有限公司，
类型：发明
国别省市：32