[发明专利]一种改善半导体激光器Smile效应的负极结构

说明书

本发明公开了一种改善半导体激光器Smile效应的负极结构，包含芯片焊接区、绝缘区与连接芯片焊接区与绝缘区的齿状结构。所述负极结构用于微通道水冷封装的半导体激光器。所述芯片焊接区预置焊料并在第二次烧结时与半导体激光器芯片焊接。所述绝缘区贴合固定在半导体激光器绝缘层上。所述齿状结构为S形，连接芯片焊接区与绝缘区，通过减小负极结构对巴条作用力的作用改善半导体激光器的Smile效应，并且能够降低巴条开裂、焊接不良等风险，提高器件的成品率。

技术领域

本发明涉及半导体激光器封装领域，具体是一种改善半导体激光器Smile效应的负极结构。

背景技术

随着半导体激光技术的发展，各领域对半导体激光器提出了越来越高的功率需求。半导体激光器主要有单管与巴条两种结构。由于单管半导体激光器能够获得的连续输出功率受到很大的限制。因此想要获得更高的连续输出功率一般采取Bar条结构。但巴条的近场非线性（也被称为Smile效应）是半导体激光器巴条中普遍存在的难题。Smile效应是指半导体激光器的各个激射光斑不在同一条直线上的现象。Smile效应对半导体激光器的光束质量有着严重的影响，并且增加了光束准直、整形及合束的难度，是阻碍半导体激光器巴条更广泛应用的因素之一。

Smile效应主要是由封装热应力导致的。半导体激光器在封装过程中，由于材料间热膨胀系数不匹配，当温度从焊料熔点降至室温时，各层材料收缩速率不同，导致材料间互相约束产生热应力，从而导致巴条形变。半导体激光器巴条所受热应力与Smile效应与封装结构有很大关系。目前常见的减小半导体激光器所受热应力与Smile效应的方法是在半导体激光器封装过程中引入与巴条热膨胀系数接近的应力缓释层结构，但这种结构不仅增加了半导体激光器的封装难度，并且会增加半导体激光器器件厚度，不利于叠阵加工。随着高功率半导体激光器应用越来越广泛，各领域对半导体激光器的要求不断提升，对Smile效应的抑制有了更高的要求，现有封装结构难以满足目前应用需要。

现如今，对于Smile效应，研究人员经过多次试验验证半导体激光器巴条的形变规律，得出以下结论：

1、巴条经历第一次烧结（P面烧结）后弯曲成凸起形状。这是由于在烧结过程中，热沉的热膨胀系数大于芯片，芯片受到来自热沉的压应力，从而导致巴条弯曲。

2、巴条经历第二次烧结（N面烧结）后弯曲成凹形。这是由于在封装过程中负极片对巴条的作用力，使得巴条两侧翘曲严重。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善半导体激光器smile效应的的负极结构，以解决现有封装结构难以满足目前应用需要的问题。

本发明提供如下技术方案：

一种改善半导体激光器Smile效应的负极结构，所述负极结构用于微通道水冷热沉封装的半导体激光器中，包含芯片焊接区、绝缘区与连接芯片焊接区与绝缘区的齿状结构。

所述齿状结构通过减小负极结构对巴条的作用力改善半导体激光器的Smile效应。相比于传统负极结构封装的半导体激光器，本发明负极结构封装的半导体激光器的Smile效应减小。

负极结构采用金属材料制成，厚度为10-500 μm。

优选的，负极结构为无氧铜材料制成。

负极结构表面镀金。

所述芯片焊接区宽度为5-15 mm，长度为0.5-7 mm。

所述齿状结构为S形，长度为0.1-10 mm。

所述齿状结构间隔为0.05-1 mm。

所述负极结构芯片焊接区预置In焊料或AuSn焊料，但不限于使用In焊料或AuSn焊料。

所述负极结构芯片焊接区与半导体激光器芯片焊接。

所述负极结构绝缘区与半导体激光器绝缘层贴合固定。