一种高功率激光器的制作方法

本发明涉及光电子技术领域，具体涉及一种高功率激光器。

背景技术：

因半导体激光器具有体积小、功率大、性能稳定等优点，其应用范围也越来越广泛。随着半导体激光器输出功率越来越高，半导体激光器在激光焊接、激光切割、激光打孔、激光医疗等工业领域的应用也飞速发展。同样的对激光器的性能要求也越来越高。激光器的性能除跟外延材料有关以外，还跟激光器的散热、封装有关。

目前常用的高功率半导体激光器的封装形式主要有以下两种：微通道冷却形式和宏通道冷却形式。常用的微通道冷却形式中的工艺过程中芯片、绝缘片、负电极及微通道热沉封装成一个微通道单元，然后多个微通道单元组成高功率激光器模块。常用的宏通道冷却方式是将多个芯片和多个导电导热的过渡热沉( 如铜、铜钨等)同时焊接后，再整体焊接在绝缘导热底座上，或者将单个激光器芯片、导电导热热沉及绝缘导热片同时焊接，制成半导体激光器发光单元，将合格的激光器单元键合在底座上，最后固定电极，完成高功率激光器的制备。

虽然经过多年的发展，微通道和宏通道形式的高功率激光器模块有了很大的进步，但是这些工艺都存在一些缺点，如下：

（1）、微通道热沉工艺中，受限于微通道热沉的制作，其成本较高，同时因为微通道热沉的通水孔尺寸是微米量级，要求通水的压力较高，如果在模块组装过程密封不好时容易漏水造成器件损坏，同时通水的尺寸小，对冷却水的纯净度要求较高，需要去离子水，防止堵塞，这也变相增加了使用成本。这些都不利于高功率激光器模块的推广应用。

（2）、宏通道工艺虽然降低了制作成本和使用成本，但是存在工艺要求高合格率低问题。因为若干个半导体激光器发光单元键合时，需要精密夹具并对位，同时激光器芯片的厚度只有0.1mm左右，过渡热沉的厚度一般也只有1mm左右。两个相邻的发光单元通过焊料键合时存在短路的极大风险，同时发光单元键合到绝缘片上时也因为尺寸小存在焊接空洞或者焊接不牢的隐患，导致器件散热差，可靠性及寿命降低。

技术实现要素：

本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种提高激光器合格率、改善键合质量高的高功率激光器。

本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种高功率激光器，包括：正电极、位于正电极上方的负电极以及N个夹装于正电极与负电极之间的发光单元，所述发光单元由激光器热沉、设置于激光器热沉上方的负电极片、夹装于激光器热沉与负电极片之间的绝缘片以及设置于激光器热沉一侧的激光器芯片构成，所述正电极上设置有进水口Ⅱ及出水口Ⅱ，所述发光单元上设置有进水口及出水口Ⅰ，所述发光单元上设置有固定孔，所述正电极上设置有螺孔，螺钉依次穿过负电极及各个发光单元（3）上的固定孔后旋合于螺孔中，且各个发光单元上的进水口Ⅰ与进水口Ⅱ相同轴，各个发光单元上的出水口Ⅰ与出水口Ⅱ相同轴。

为了提高密封性，上述各个发光单元的进水口Ⅰ之间设置有O型密封圈，各个发光单元的出水口Ⅰ之间设置有O型密封圈，所述进水口Ⅰ与进水口Ⅱ之间设置有O型密封圈，所述出水口Ⅰ与出水口Ⅱ之间设置有O型密封圈。

优选的，上述激光器热沉采用铜或钨铜或导电SiC材料制成。

优选的，上述负电极片采用铜或银材料制成。

优选的，上述绝缘片采用聚乙酰胺材料制成。

优选的，上述负电极片、激光器热沉、负电极以及正电极的表面通过镀金形成镀金层。

本实用新型的有益效果是：由于直接将激光器芯片焊接在带进水口Ⅰ和出水口 Ⅰ的激光器热沉上，减少了普通宏通道激光器模组的组装界面，有利于散热。激光器热沉的通水口为普通孔结构，避免了微通道热沉对冷却水质量的要求，也降低了冷却水的供水压力。可以直接将激光器芯片和热沉进行高精度贴片，有利于提高封装质量改善可靠性。由于负电极、各个发光单元以及正电极通过螺钉进行固定，减少了焊接次数，能够避免多次焊接对激光器芯片的损伤。通过该发明的实施，能够总体上能够降低高功率激光器模组的封装技术难度，并显著提升高功率激光器模块的成品率和一致性，容易实现大批量生产。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的发光单元的立体结构示意图；

图中，1.负电极 2.进水口Ⅰ 3.发光单元 4.出水口Ⅰ 5.正电极 6.螺孔 7.螺钉 8.进水口Ⅱ 9.出水口Ⅱ 10.激光器热沉 11.绝缘片 12.负电极片 13.激光器芯片 14.固定孔。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2对本实用新型做进一步说明。

一种高功率激光器，包括：正电极5、位于正电极5上方的负电极1以及N个夹装于正电极5与负电极1之间的发光单元3，发光单元3由激光器热沉10、设置于激光器热沉10上方的负电极片12、夹装于激光器热沉10与负电极片12之间的绝缘片11以及设置于激光器热沉10一侧的激光器芯片13构成，正电极5上设置有进水口Ⅱ 8及出水口Ⅱ 9，发光单元3上设置有进水口Ⅰ 2及出水口Ⅰ 4，发光单元3上设置有固定孔14，正电极5上设置有螺孔6，螺钉7依次穿过负电极1及各个发光单元3上的固定孔14后旋合于螺孔6中，且各个发光单元3上的进水口Ⅰ 2与进水口Ⅱ 8相同轴，各个发光单元3上的出水口Ⅰ 4与出水口Ⅱ 9相同轴。由于直接将激光器芯片13焊接在带进水口Ⅰ 2和出水口 Ⅰ 4的激光器热沉10上，减少了普通宏通道激光器模组的组装界面，有利于散热。激光器热沉的通水口为普通孔结构，避免了微通道热沉对冷却水质量的要求，也降低了冷却水的供水压力。同时该结构尺寸较大，可以直接将激光器芯片和热沉进行高精度贴片，有利于提高封装质量改善可靠性。由于负电极1、各个发光单元3以及正电极5通过螺钉7进行固定，减少了焊接次数，能够避免多次焊接对激光器芯片的损伤。通过该发明的实施，能够总体上能够降低高功率激光器模组的封装技术难度，并显著提升高功率激光器模块的成品率和一致性，容易实现大批量生产。

实施例1：

进一步的，各个发光单元3的进水口Ⅰ 2之间设置有O型密封圈，各个发光单元3的出水口Ⅰ 4之间设置有O型密封圈，进水口Ⅰ 2与进水口Ⅱ 8之间设置有O型密封圈，出水口Ⅰ 4与出水口Ⅱ 9之间设置有O型密封圈。O型密封圈可以提高各个出水口与各个进水口之间的密封性，防止泄露的情况发生。

实施例2：

优选的，激光器热沉10采用铜或钨铜或导电SiC材料制成。

实施例3：

优选的，负电极片12采用铜或银材料制成。

实施例4：

优选的，绝缘片11采用聚乙酰胺材料制成。

实施例5：

优选的，负电极片12、激光器热沉10、负电极1以及正电极5的表面通过镀金形成镀金层。