一种多芯组高功率塑封脉冲半导体激光二极管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高功率脉冲半导体激光二极管领域，尤其是涉及一种多芯组高功率塑封脉冲半导体激光二极管。
【背景技术】
[0002]光导开关是一种利用光导半导体和超快脉冲激光相结合形成的新型固态开关。由于光导开关具有导通速度快、触发抖动小、同步精度高、功率容量大等优良特性，使它在超快电子学、高功率微波、闪光照相等众多领域有着良好的应用前景。
[0003]近年来，随着光导开关性能的逐渐提升，对光导开关特性的研究也引起了各国科学家的高度重视，而研究光导开关所采用的最普遍的驱动方式是利用高能激光器产生的激光脉冲来驱动。但这种方法结构复杂，可同步驱动的光导开关数量十分有限，同时使得光导开关的使用需要配备价格昂贵的高能激光器，大大增加了光导开关的使用成本，这也成为目前限制光导开关大规模应用的主要因素。
[0004]幸运的是，砷化镓光导开关非线性工作模式的发现，使得光导开关的触发光能可低至纳焦耳量级，让高功率半导体激光二极管作为光导开关的触发源成为可能。利用高功率半导体激光二极管触发光导开关一方面大大降低了光导开关的使用成本，另一方面使得可同步驱动的光导开关数量大幅增加，同时还减小了光导开关触发系统的体积和重量。然而，即使是工作于非线性模式的光导开关，对触发源也有着较高的要求，这种要求主要体现在激光脉冲的能量、激光脉冲的功率、激光光斑的大小和分布上。激光脉冲的能量越大、功率越高，激光光斑面积越大、分布越均匀，则光导开关的导通性能越好，寿命也越长；反之，激光脉冲参数在任何一方面不满足要求，都将会对光导开关的导通性能和寿命产生严重的影响。
[0005]目前，市场上所能买到的高功率半导体激光二极管都不是专门为驱动光导开关而设计的，在激光脉冲能量和功率方面都不能较好地满足驱动光导开关所需要的条件，在激光光斑的大小和分布上更是无法保证。因此，迫切需要一种在激光脉冲的能量、激光脉冲的功率、激光光斑的大小和分布上都符合要求的高功率半导体激光二极管来驱动光导开关，让在高功率半导体激光二极管驱动下的光导开关的性能可以和在高能激光器驱动下的光导开关的性能相比拟，最终使高功率半导体激光二极管代替高功率激光器成为驱动光导开关最普遍的驱动源，降低光导开关的使用成本，减小光导开关触发系统的体积和重量，加快光导开关的大规模应用，推动光导开关技术的进一步发展。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的问题是:针对现有技术存在的问题，提供一种多芯组高功率塑封脉冲半导体激光二极管，通过多个半导体激光二极管芯组的串联使用，使半导体激光二极管输出的激光脉冲能量更大、功率更高、光斑面积更大且更均匀，显著提高光导开关在高功率半导体激光二极管驱动下的导通性能和使用寿命，同时解决以往光导开关触发系统造价高、体积大的问题。
[0007]本实用新型目的通过下述技术方案来实现:
[0008]—种多芯组高功率塑封脉冲半导体激光二极管包括:正电极1、负电极2、半导体激光二极管管座4、多个半导体激光二极管芯组6、导电银浆8、陶瓷片9、银电极10、电流流入端金丝11、芯组连接金丝12、电流流出端金丝13 ；
[0009]半导体激光二极管管座4，用于在半导体激光二极管管座底端面上固定正电极1、负电极2，并在半导体激光二极管管座横切面上固定陶瓷片9 ；
[0010]陶瓷片9表面等间距分布有M个银电极10，每个银电极10之间相互独立，每个银电极10都通过导电银浆8将一个半导体激光二极管芯组6垂直粘接固定于陶瓷片9上，实现M个半导体激光二极管芯组6等间距固定于陶瓷片9上，其中每个半导体激光二极管芯组的第N芯片的负极与银电极10直接接触；陶瓷片9底面粘接于半导体激光二极管管座6上，靠近正电极一侧的陶瓷片的末端为陶瓷片始端，远离正电极一侧的陶瓷片的末端为陶瓷片末端；
[0011]多个半导体激光二极管芯组之间通过芯组连接金丝12采用串联的连接方式，正电极通过电流流入端金丝11与第一半导体激光二极管芯组第一芯片正极连接；第M半导体激光器二极管芯组第N芯片负极通过电流流出端金丝13与负电极连接；位于陶瓷片始端的半导体激光二极管芯组为第一芯组，与第一芯组相邻的芯组为第二芯组，以此类推，位于陶瓷片末端的半导体激光二极管芯组为第M芯组；
[0012]正电极，驱动电流流入该多芯组高功率塑封脉冲半导体激光二极管的电极，正电极穿过半导体激光二极管管座上的小孔固定在在半导体激光二极管管座上，所述小孔内填充绝缘硅胶使正电极和半导体激光二极管管座之间相互绝缘；
[0013]负电极，驱动电流流出多芯组高功率塑封脉冲半导体激光二极管的电极，负电极直接焊接固定在半导体激光二极管管座上；
[0014]通过树脂封装层封装半导体激光二极管管座、半导体激光二极管芯组、电流流入端金丝、芯组连接金丝、电流流出端金丝、正电极、负电极和陶瓷片，形成正电极一端、负电极一端在树脂外边的圆柱体结构；其中正电极另一端、负电极另一端、半导体激光二极管管座、半导体激光二极管芯组、电流流入端金丝、芯组连接金丝、电流流出端金丝和陶瓷片封装在树脂内，半导体激光二极管管座底端面与树脂封装层形成的圆柱体底端面平行。
[0015]进一步的，所述半导体激光二极管管座是沿圆柱体轴线所在任意平面将圆柱体横切，形成横切面，其中横切长度X小于圆柱体轴线长度4Y/5，所述陶瓷片9底面与横切面粘连，陶瓷片9表面放置等间距分布有M个银电极10，未被横切的圆柱体底面部分设置小孔3 ;陶瓷片9底面通过绝缘硅胶粘接固定于半导体激光二极管管座6的横切面上。
[0016]进一步的，所述多个半导体激光二极管芯组之间通过芯组连接金丝12采用串联的连接方式；芯组连接金丝12与前一个半导体激光二极管芯组连接的半导体激光二极管芯片为第一芯片；一个半导体激光二极管芯组通过芯组连接金丝12与后一个半导体激光二极管芯组连接且与陶瓷片上的银电极直接接触的半导体激光二极管芯片为第N芯片；电流由第一半导体激光二极管芯组的第一芯片正极流入该芯组，并由该半导体激光二极管芯组的第N芯片的负极流出后，再通过与该半导体激光二极管芯组第N芯片的负极直接接触的银电极上所固定的芯组连接金丝12流入到下一个半导体激光二极管芯组的第一芯片的正极，以此类推；半导体激光二极管芯组连接金丝、银电极和半导体激光二极管芯片接触时，均采用导电银浆粘接固定；正电极通过电流流入端金丝与第一半导体激光二极管芯组中第一芯片的正极相连，电流流入端金丝、正电极和第一芯片的正极接触时，均采用导电银浆粘接固定；负电极通过电流流出端金丝与第M半导体激光二极管芯组中第N芯片的负极相连，电流流出端金丝、负电极和第M半导体激光二极管芯组中第N芯片的负极接触时，均采用导电银浆粘接固定。
[0017]进一步的，所述半导体激光二极管芯组6包括多个半导体激光二极管芯片7，各个半导体激光二极管芯片之间通过导电银浆9粘接固定，各个半导体激光二极管芯片依次叠放于银电极表面，银电极底面与陶瓷片表面粘接；所述电流从正电极、电流流入端金丝流入到第一半导体激光二极管芯组中第一芯片的正极，经过第一芯片负极流出后，再流入下一个半导体激光二极管芯片的正极，并由负极流出，以此类推；直到电流从第M个半导体激光二极管芯组中第N芯片的负极、电流流出端金丝、负电极流出。
[0018]进一步的，所述银电极10是通过丝网印刷工艺制作到陶瓷片表面的。
[0019]进一步的，所述多芯组高功率塑封脉冲半导体激光二极管包含的半导体激光二极管芯组的数量为M，芯组的间距D ;每个半导体激光二极管芯组中包含的半导体激光二极管芯片的数量为N，芯片的间距为H，所述多芯组高功率塑封脉冲半导体激光二极管包含的半导体激光二极管芯组的数量为M，芯组的间距D ;每个半导体激光二极管芯组中包含的半导体激光二极管芯片的数量为N，芯片的间距为H，I彡M彡10，I彡N彡20，M和N都为整数；0^D^10mm,0^H^5mm ;若单个半导体激光二极管芯片的功率为P，则多芯组激光二极管的功率就为M*N*p。
[0020]本实用新型的有益效果:
[0021]通过多个半导体激光二极管芯组的串联使用，使半导体激光二极