一种多芯片半导体激光器封装结构的制作方法

1.本实用新型涉及芯片封装技术领域，具体为一种多芯片半导体激光器封装结构。


背景技术：

2.随着半导体激光器输出功率、转换效率和性能稳定性的不断提高，大功率半导体激光器在工业，医疗和军事中的应用更加广泛，市场需求巨大，发展前景更加广阔，目前，大功率半导体激光器所面临的主要问题仍然是激光器的输出光功率、转换效率、可靠性、性能稳定性差以及成本较高等问题，这些不足严重制约了它的应用空间，激光器的性能除与芯片有关外，还跟激光器的封装有关，为了提高激光器的可靠性和性能稳定性，如何设计出高质量的封装结构显得尤为重要，公开号为cn206575010u的中国专利文件公开了一种基于多芯片的半导体激光器封装结构，包括：半导体激光器单元；所述半导体激光器单元包括：制冷器、以及多个激光芯片；其中，所述多个激光芯片以垂直的形式同时键合于所述制冷器的上表面和/或下表面，但此封装结构过于简单，不具有调节作用，同时只阐述了制冷器和半导体激光器的位置和连接关系，缺乏半导体激光器与外接阴极和外接阳极等连接关系。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种多芯片半导体激光器封装结构，以解决背景技术中提到的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多芯片半导体激光器封装结构，包括底座和半导体激光器单元，所述底座上方设有弹性层，所述弹性层上方设有正电极，所述正电极上方设有基础热沉，所述基础热沉上方设有绝缘层，所述绝缘层上设有负电极，所述正电极、基础热沉、绝缘层和负电极分别对应设置有多组，所述半导体激光器单元设置有多组且分别固定设置在绝缘层上，通过在底座上设置弹性层，通过弹性层的厚度实现发光点高度的调节，将正电极连接半导体激光器单元的正极，负电极连接半导体激光器单元的负极，使电路连通，使半导体激光器单元正常运行。
5.优选的是，所述底座上设有第一通孔，所述弹性层上设有第二通孔，所述正电极上设有第三通孔，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔均设置有多个且数量、位置和尺寸适配，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔内均设有内螺纹，所述第一通孔、第二通孔和第三通孔内设有贯穿螺钉，所述贯穿螺钉设置有多个且具有与内螺纹适配的外螺纹，通过在贯穿的第一通孔、第二通孔和第三通孔中设置贯穿螺钉，通过贯穿螺钉伸入第三通孔的长度，可以控制弹性层的压缩量，进一步实现半导体激光器单元发光点的高度的调节。
6.在进一步中优选的是，所述负电极设置在半导体激光器单元的一侧，且与绝缘层固定连接，负电极不但组成闭合回路，还通过和半导体激光器单元固定连接固定半导体激光器的位置，维持其稳定工作。
7.在进一步中优选的是，所述半导体激光器单元包括复合热沉和激光芯片，所述复合热沉与激光芯片间隔排列，且激光芯片与两侧复合热沉键合，通过间隔排列激光芯片，提
高激光芯片散热效率，同时阵列排列激光芯片使光电整齐，成光效果更好。
8.在进一步中优选的是，所述复合热沉包括过渡外壳、金属片和石墨片，所述金属片和石墨片对应相互间隔排列，所述过渡外壳包裹在金属片和石墨片外侧，所述激光芯片键合于过渡外壳上，过渡外壳便于与激光芯片键合，且过渡外壳有利于均匀散热。
9.在进一步中优选的是，所述正电极和负电极之间设有导电片，所述激光芯片与导电片之间设有金线，导电片便于正电极和激光芯片电性连接连接。
10.与现有技术相比，本实用新型提供了一种多芯片半导体激光器封装结构，具备以下有益效果：
11.本实用新型中，包括底座和半导体激光器单元，所述底座上方设有正电极，所述正电极上方设有弹性层，所述弹性层上方设有正电极，所述正电极上方设有基础热沉，所述基础热沉上方设有绝缘层，所述绝缘层上设有负电极，将正电极通过导电片电性连接半导体激光器单元的正极，负电极固定连接半导体激光器单元的负极，使电路连通，半导体激光器单元正常工作，在底座上设置弹性层，通过贯穿螺钉伸入第三通孔的长度，可以控制弹性层的压缩量，进而实现半导体激光器单元发光点的高度的调节，通过在激光芯片两侧设置复合热沉，提高装置导热率，便于对激光芯片进行散热，防止由于热应力作用使激光芯片内部损伤或撕裂。
附图说明
12.图1为本实用新型中一种多芯片半导体激光器封装结构整体结构示意图；
13.图2为本实用新型中底座、弹性层、正电极和贯穿螺钉的配合结构爆炸图；
14.图3为本实用新型中过渡外壳、金属片和石墨片的配合结构爆炸图。
15.图中：1、底座；2、半导体激光器单元；3、弹性层；4、正电极；5、基础热沉；6、绝缘层；7、负电极；8、第一通孔；9、第二通孔；10、第三通孔；11、贯穿螺钉；12、复合热沉；13、激光芯片；14、过渡外壳；15、金属片；16、石墨片；17、导电片；18、金线。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.实施例1：
18.请参阅图1-3，一种多芯片半导体激光器封装结构，包括底座1和半导体激光器单元2，所述底座1上方设有弹性层3，所述弹性层3上方设有正电极4，所述正电极4上方设有基础热沉5，所述基础热沉5上方设有绝缘层6，所述绝缘层6上设有负电极7，所述正电极4、基础热沉5、绝缘层6和负电极7分别对应设置有多组，所述半导体激光器单元2设置有多组且分别固定设置在绝缘层6上，所述弹性层3用于调节半导体激光器单元2发光点的高度，通过在正电极4的上方设置基础热沉5，进行半导体激光器单位底部散热，所述基础热沉5优选微通道液体制冷热沉和宏通道液体制冷热沉，将正电极4通过导电片17电性连接半导体激光器单元2的正极，负电极7固定连接半导体激光器单元2的负极，使电路连通，半导体激光器
单元2正常工作。
19.在本实施例中，所述底座1上设有第一通孔8，所述弹性层3上设有第二通孔9，所述正电极4上设有第三通孔10，所述第一通孔8、第二通孔9和第三通孔10均设置有多个且数量、位置和尺寸适配，所述第一通孔8、第二通孔9和第三通孔10内均设置有内螺纹，所述第一通孔8、第二通孔9和第三通孔10内设有贯穿螺钉11，所述贯穿螺钉11设置有多个且具有与内螺纹适配的外螺纹，当底座1、弹性层3和正电极4组合完成后通过贯穿螺栓拧紧，弹性层3伸缩两可以调节，通过贯穿螺钉11伸入第三通孔10的长度，可以控制弹性层3的压缩量，进一步实现半导体激光器单元2发光点的高度的调节。
20.在本实施例中，所述负电极7设置在半导体激光器单元2的一侧，且与绝缘层6固定连接，所述负电极7固定设置在绝缘层6上，并与半导体激光器单元2负极连接，并且通过负电极7固定半导体激光器单元2的位置。
21.在本实施例中，所述半导体激光器单元2包括复合热沉12和激光芯片13，所述复合热沉12与激光芯片13间隔排列，且激光芯片13与两侧复合热沉12键合，通过复合热沉12和激光芯片13间隔排列，便于激光芯片13在工作时进行散热。
22.在本实施例中，所述复合热沉12包括过渡外壳14、金属片15和石墨片16，所述金属片15和石墨片16对应相互间隔排列，所述过渡外壳14包裹在金属片15和石墨片16外侧，所述机光芯片键合于过渡外壳14上，过渡外壳14材质优选为铜钨，通过过渡外壳14固定金属片15和石墨片16的位置，同时使金属片15和石墨片16配合散热时散热均匀。
23.在本实施例中，所述正电极4和负电极7之间设有导电片17，所述激光芯片13与导电片17之间设有金线18，所述正电极4与激光芯片13不便于连接，通过导电片17进行导电，同时金线18具有较强的导电性能，便于激光芯片13与导电片17的电性连接。
24.实施例2：
25.在实施例1的基础上，所述底座1上方设置正电极4，所述正电极4上方设置弹性层3，所述弹性层3上方设置正电极4，贯穿螺钉11分别通过螺纹穿过第一通孔8、第二通孔9和第三通孔10并依次与底座1、弹性层3和阳极板可拆卸连接，通过贯穿螺钉11伸入第三通孔10的长度，可以控制弹性层3的压缩量，进一步实现半导体激光器单元2发光点的高度的调节。
26.实施例3：
27.在实施例2的基础上，多个激光芯片13与多组石墨-金属复合热沉12依次间隔堆叠形成芯片组并形成电连接，芯片组通过多组石墨-金属复合热沉12安装于同一基础热沉5上且石墨-金属复合热沉12与基础热沉5之间设置有绝缘层6，复合热沉12和激光芯片13的堆叠方向与金属和石墨排列方向相互垂直，堆叠方向为复合热沉12的高导热率方向，这种二维单向高导热特性有利于激光芯片13的散热，提高了其散热效率。
28.上文中提到的全部方案中，涉及两个部件之间连接的可以根据实际情况选择焊接、螺栓和螺母配合连接、螺栓或螺钉连接或者其它公知的连接方式，在此不一一赘述，上文中凡是涉及有写固定连接的，优选考虑是焊接，尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。