[发明专利]一种大功率巴条激光器微通道封装结构及其烧结方法

说明书

本发明涉及一种大功率巴条激光器微通道封装结构及其烧结方法，属于半导体激光器制造领域，该结构包括微通道热沉、绝缘膜、负极片、巴条和铜带，微通道热沉上方覆盖绝缘膜和负极片，绝缘膜为表面带粘性的绝缘材料，绝缘膜和负极片的长度均小于微通道热沉的长度，微通道热沉上未被绝缘膜覆盖的区域为微通道热沉的前端关键区域，巴条的p面与微通道热沉的前端关键区域通过第一焊料连接，巴条的n面与铜带的前端之间以及铜带的后端与负极片的前端之间均通过第二焊料连接。本发明利用铜带实现巴条与负极片的电连接，不仅使电流分布均匀，而且散热效果良好，另外，所述铜带并没有采用覆盖整个微通道热沉的尺寸，进而减小了封装应力。

技术领域

本发明涉及一种大功率巴条激光器微通道封装结构及其烧结方法，属于半导体激光器制造领域。

背景技术

随着材料外延技术和激光器封装工艺技术的大幅提升，大功率激光二极管器件和阵列器件在国内外得到了迅速发展，成为当前激光产业应用拓展的主要方向，尤其巴条激光器正向着单巴条千瓦输出功率的级别发展，产业化的连续输出200W以上和准连续输出300W、500W的巴条已经广泛投入到实际应用中。基于巴条封装的叠阵激光器目前在工业加工、泵浦、医疗美容等应用中占比很大。

巴条激光器的封装根据冷却方式主要分为液体冷却封装和传导冷却封装，前者主要以微通道和宏通道为主，后者可分为CS系列和G-Stack等。无论什么封装形式，使用的焊料中基本以硬焊料金锡和软焊料铟为主，所以对于微通道结构来说，同样可使用这两种焊料进行巴条激光器封装。

相对于单管芯激光器而言，巴条激光器由多只单管芯组成，在横向宽度上约10mm，在封装过程中要注意减少热应力对巴条的影响，另外要保证巴条激光器散热良好，尽量保证电流的均匀性。微通道结构通常用铟焊料作为主要焊料，一是因为铟焊料热导率相对高，能保证巴条激光器良好散热；二是因为铟焊料是软焊料，具有良好的延展性，即使热膨胀系数与巴条存在很大差异，它仍然能释放封装应力避免巴条的开裂。

中国专利文献CN205212174U公开了《一种半导体激光器的封装结构》，绝缘膜和负极片采用一体式，覆铜箔的绝缘膜需要用焊料焊接在微通道热沉上，无论用焊片还是蒸镀焊料，在操作方面都较复杂；巴条与负极片之间的连接采用金线焊接，金线分别焊接在巴条n面和一体化负极片台阶处，在电流均匀性和散热方面效果不好。

中国专利文献CN105244756A公开了《一种微通道半导体激光器的烧结夹具及其烧结方法》，负极片与绝缘膜采用分立式，增加了操作的复杂性，而且焊接部位数量较多，增加了降低烧结质量的风险；并且，负极片面积覆盖了巴条n面和全部热沉，增加了热应力对巴条激光器的影响。

发明内容

本发明提供一种大功率巴条激光器微通道封装结构及其烧结方法，操作简单，不仅增加了电流均匀性和散热性，而且减少了封装应力。

本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种大功率巴条激光器微通道封装结构，包括微通道热沉、绝缘膜、负极片、巴条和铜带，所述微通道热沉上方覆盖所述绝缘膜和负极片，所述绝缘膜为表面带粘性的绝缘材料，所述绝缘膜和负极片的长度均小于所述微通道热沉的长度，所述微通道热沉上未被绝缘膜覆盖的区域为微通道热沉的前端关键区域，所述巴条的p面与所述微通道热沉的前端关键区域通过第一焊料连接，所述巴条的n面与所述铜带的前端之间以及所述铜带的后端与所述负极片的前端之间均通过第二焊料连接。使用时，微通道热沉作为正极，通过绝缘膜与作为负极的负极片隔离，巴条与负极片之间采用铜带连接，不仅使电流分布均匀，而且散热效果良好。

优选的，所述铜带的前端两侧面缩进所述巴条的出光面，所述铜带的前端宽度小于所述巴条的宽度，铜带后端的宽度与所述负极片宽度一致。