本發(fā)明涉及一種傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊及其封裝方法，屬于半導(dǎo)體激光器。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體激光器由于其體積小、重量輕、功率高等優(yōu)勢(shì),目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于測(cè)距、機(jī)械加工、醫(yī)療美容、激光通信等方面。隨著高功率半導(dǎo)體激光器在市場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)激光器的封裝質(zhì)量及標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求。

2、現(xiàn)有巴條陣列封裝技術(shù)主要采用的是鎢銅電極、陶瓷基板、散熱熱沉組合封裝對(duì)芯片進(jìn)行散熱，如中國(guó)專利文件cn115008052a公開的一種半導(dǎo)體激光器bar條陣列封裝的電連接方法，通過兩個(gè)帶有仿形凹槽的鎢銅合金塊、bar條、第一焊料片封裝為一個(gè)小模塊，將相鄰的模塊順次排列，且在鎢銅合金塊的相向面之間的配對(duì)凹槽內(nèi)嵌入焊料，使得相鄰的模塊的鎢銅合金塊通過焊料快速對(duì)位拼接后完成焊接。該封裝工藝復(fù)雜，生產(chǎn)組裝效率低，為此，提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，相較于現(xiàn)有的封裝工藝，簡(jiǎn)化了封裝流程，提高了封裝質(zhì)量。

2、本發(fā)明還提供上述傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊的封裝方法。

3、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

4、一種傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，包括巴條陣列、絕緣導(dǎo)熱基板、散熱熱沉、絕緣基板和導(dǎo)電電極板，其中，

5、散熱熱沉上側(cè)設(shè)置有絕緣導(dǎo)熱基板，絕緣導(dǎo)熱基板上側(cè)設(shè)置有巴條陣列，散熱熱沉兩側(cè)分別設(shè)置有絕緣基板，散熱熱沉另外兩側(cè)分別設(shè)置有連通巴條陣列的導(dǎo)電電極板。

6、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，巴條陣列包括散熱電極、焊料片和巴條，每2個(gè)散熱電極之間通過焊料片夾持有巴條，組成陣列單元，散熱電極外側(cè)下部設(shè)置有傾角，若干陣列單元緊密貼合組成巴條陣列，陣列單元內(nèi)的散熱電極傾角組成錐形限位槽，錐形限位槽內(nèi)設(shè)置有預(yù)成型焊料，預(yù)成型焊料與錐形槽形狀一致，方便安置，提高封裝便利性。

7、根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的，散熱電極選用鎢銅或銅-金剛石等熱膨脹系數(shù)與巴條相近的導(dǎo)電材質(zhì)，巴條焊料片選用融化溫度較高的金錫或金鍺等焊料。預(yù)成型焊料選用含銦的銦銀、銦錫等軟焊料或錫銀銅等硬焊料，絕緣導(dǎo)熱基板材質(zhì)選用氮化鋁、氧化鋁或氧化鈹。

8、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，散熱電極表面通過毛細(xì)處理設(shè)置有若干毛細(xì)通道，液態(tài)焊料可以通過毛細(xì)效布滿散熱電極的焊接面，焊料層更薄更均勻，而且增大散熱電極與巴條焊料片的接觸面積，增強(qiáng)焊料合金結(jié)合力，散熱性能更好。

9、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，絕緣導(dǎo)熱基板上側(cè)和下側(cè)均設(shè)置有金屬層，其中，上側(cè)金屬層均布設(shè)置有隔斷，隔斷數(shù)量與巴條數(shù)量相同，隔斷位置對(duì)應(yīng)巴條位置，隔斷位于巴條下側(cè)。

10、根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的，金屬層為由下到上依次設(shè)置的cu、tiw、pt、ni和au組成的復(fù)合金屬層。

11、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，絕緣導(dǎo)熱基板兩端分別設(shè)置有定位筋，絕緣導(dǎo)熱基板上側(cè)的定位筋用于限定巴條陣列位置，絕緣導(dǎo)熱基板下側(cè)的定位筋用于限制絕緣導(dǎo)熱基板在散熱熱沉上的前后位置。

12、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，散熱熱沉上部?jī)蓚?cè)分別設(shè)置有凸臺(tái)，用于限制絕緣導(dǎo)熱基板在散熱熱沉上的左右位置。

13、上述傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊的封裝方法，步驟如下：

14、(1)將陣列單元依次疊加擺放在陣列夾具上，并施加一個(gè)自由力用以夾緊，然后加熱，焊料片融化，陣列單元完成固定；

15、(2)將陣列單元腔面向下依次放置在凹槽夾具上，相鄰兩個(gè)陣列單元的散熱電極外側(cè)傾角組合成錐形限位槽，在錐形限位槽內(nèi)放置預(yù)成型焊料，然后放置絕緣導(dǎo)熱基板，絕緣導(dǎo)熱基板金屬層隔斷對(duì)應(yīng)巴條位置；

16、(3)在散熱熱沉兩側(cè)凸臺(tái)之間鋪設(shè)焊料，將凹槽夾具翻轉(zhuǎn)，絕緣導(dǎo)熱基板安裝在散熱熱沉上，絕緣導(dǎo)熱基板兩端定位筋扣合于散熱熱沉，固定絕緣導(dǎo)熱基板的位置，凹槽夾具在巴條陣列上方，靠凹槽夾具自身重力施加固定壓力；

17、(4)在真空環(huán)境下加熱，預(yù)成型焊料融化為液態(tài)，由于毛細(xì)效應(yīng)，液態(tài)焊料沿散熱電極表面的毛細(xì)通道分別向上側(cè)、左側(cè)、右側(cè)進(jìn)行蔓延，布滿臨近的金屬層，將相鄰陣列單元、陣列單元與絕緣導(dǎo)熱基板焊接在一起；

18、(5)將絕緣基板與散熱熱沉焊接在一起，使用螺釘將導(dǎo)電電極板與散熱熱沉固定，導(dǎo)電電極板上側(cè)壓緊導(dǎo)通散熱電極，完成封裝。

19、根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，步驟(1)中的陣列夾具為c型塊，c型塊一側(cè)設(shè)置有螺栓，通過擰入螺栓壓緊c型塊內(nèi)的陣列單元；

20、步驟(2)中的凹槽夾具為長(zhǎng)方形板，長(zhǎng)方形板內(nèi)設(shè)置有矩形槽，矩形槽一側(cè)設(shè)置有螺栓，通過擰入螺栓壓緊矩形槽內(nèi)的陣列單元。

21、本發(fā)明的有益效果在于：

22、1、本發(fā)明提供一種傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，相較于現(xiàn)有的封裝工藝，簡(jiǎn)化了封裝流程，提高了封裝質(zhì)量。

23、2、本發(fā)明采用夾具配合陣列單元、絕緣導(dǎo)熱基板等的焊接，整體焊接過程簡(jiǎn)化方便，生產(chǎn)組裝效率高。

技術(shù)特征：

1.一種傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于，包括巴條陣列、絕緣導(dǎo)熱基板、散熱熱沉、絕緣基板和導(dǎo)電電極板，其中，

2.如權(quán)利要求1所述的傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于，巴條陣列包括散熱電極、焊料片和巴條，每2個(gè)散熱電極之間通過焊料片夾持有巴條，組成陣列單元，散熱電極外側(cè)下部設(shè)置有傾角，若干陣列單元緊密貼合組成巴條陣列，陣列單元內(nèi)的散熱電極傾角組成錐形限位槽，錐形限位槽內(nèi)設(shè)置有預(yù)成型焊料。

3.如權(quán)利要求2所述的傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于，散熱電極選用鎢銅或銅-金剛石，巴條焊料片選用金錫或金鍺焊料，預(yù)成型焊料選用含銦的銦銀、銦錫或錫銀銅焊料，絕緣導(dǎo)熱基板材質(zhì)選用氮化鋁、氧化鋁或氧化鈹。

4.如權(quán)利要求2所述的傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于，散熱電極表面設(shè)置有若干毛細(xì)通道。

5.如權(quán)利要求4所述的傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于，絕緣導(dǎo)熱基板上側(cè)和下側(cè)均設(shè)置有金屬層，其中，上側(cè)金屬層均布設(shè)置有隔斷，隔斷數(shù)量與巴條數(shù)量相同，隔斷位置對(duì)應(yīng)巴條位置，隔斷位于巴條下側(cè)。

6.如權(quán)利要求5所述的傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于，金屬層為由下到上依次設(shè)置的cu、tiw、pt、ni和au組成的復(fù)合金屬層。

7.如權(quán)利要求5所述的傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于，絕緣導(dǎo)熱基板兩端分別設(shè)置有定位筋，絕緣導(dǎo)熱基板上側(cè)的定位筋用于限定巴條陣列位置，絕緣導(dǎo)熱基板下側(cè)的定位筋用于限制絕緣導(dǎo)熱基板在散熱熱沉上的前后位置。

8.如權(quán)利要求7所述的傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于，散熱熱沉上部?jī)蓚?cè)分別設(shè)置有凸臺(tái)，用于限制絕緣導(dǎo)熱基板在散熱熱沉上的左右位置。

9.如權(quán)利要求8所述的傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊的封裝方法，其特征在于，步驟如下：

10.如權(quán)利要求9所述的傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊的封裝方法，其特征在于，步驟(1)中的陣列夾具為c型塊，c型塊一側(cè)設(shè)置有螺栓，通過擰入螺栓壓緊c型塊內(nèi)的陣列單元；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種傳導(dǎo)冷卻的半導(dǎo)體激光器模塊及其封裝方法，屬于半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域。激光器模塊包括巴條陣列、絕緣導(dǎo)熱基板、散熱熱沉、絕緣基板和導(dǎo)電電極板，其中，散熱熱沉上側(cè)設(shè)置有絕緣導(dǎo)熱基板，絕緣導(dǎo)熱基板上側(cè)設(shè)置有巴條陣列，散熱熱沉兩側(cè)分別設(shè)置有絕緣基板，散熱熱沉另外兩側(cè)分別設(shè)置有連通巴條陣列的導(dǎo)電電極板。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，相較于現(xiàn)有的封裝工藝，簡(jiǎn)化了封裝流程，提高了封裝質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：王德超,孫素娟,劉琦,位曉鳳,付傳尚
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東華光光電子股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9