具体实施方式

垂直腔面发射激光器(VCSEL)的阈值电流及输出功率对温度非常敏感，阈值电流随有源区温度的升高呈现指数增长，电光转换效率随有源区温度上升呈指数下降；且有源区温度升高VCSEL器件激射波长易随着有源区温度的升高而出现红移现象。

由于温度的影响，各层材料之间热膨胀系数的差别会在内部产生应力,各层之间扩散加剧，使器件退化，缩短VCSEL器件的使用寿命。为了实现高工作温度、低阈值电流、高功率等性能，必须经过优化设计将每一个影响因素减到最低。为了增加器件工作时的散热，一般选用导热系数较高的氮化铝材料作为基板，但是目前氮化铝基板导热在170～200W/m.K无法满足高功率VCSEL器件的导热要求。

所以，本申请中，提供一种激光器，可以改善其散热性能。本申请中的激光器可以是VCSEL器件，也可以是其他激光器，本申请不做限定。下面以激光器是VCSEL器件为例进行说明。

图1为本申请实施例提供的VCSEL器件的剖视图，图2为本申请实施例提供的VCSEL器件的爆炸图。请参阅图1和图2，该VCSEL器件包括绝缘基板110、金属柱120、线路层130和激光芯片140。其中，线路层130设置在绝缘基板110上，激光芯片140设置在线路层130上，金属柱120设置在绝缘基板110内，激光芯片140工作时产生的热量除了可以通过绝缘基板110进行散热以外，还可以通过金属柱120进行散热，从而提高VCSEL器件的散热性能。

本申请中，绝缘基板110可以是陶瓷基板、玻璃基板或玻纤板。其中，陶瓷基板可以是氮化铝基板或氧化铝基板。

请继续参阅图1，绝缘基板110具有第一表面111和第二表面112，绝缘基板110上设置导热通孔，导热通孔贯穿绝缘基板110的第一表面111和第二表面112，导热通孔内设置金属柱120。线路层130设置于绝缘基板110的表面，且线路层130覆盖金属柱120，线路层130上设置有置晶区。激光芯片140设置于置晶区并与线路层130电性连接。

本申请中，金属柱120的导热效率高于绝缘基板110的导热效率。相较于绝缘基板110进行散热，添加金属柱120以后散热效果更好，可以使激光芯片140的散热效果更好，以便高功率VCSEL器件的导热需求。

可选地，金属柱120为金柱、银柱或铜柱。上述金属材料的选择均可以比绝缘基板110的导热效率高，从而使激光芯片140的散热效果更好。

在可能的实施方式中，导热通孔包括多个，金属柱120包括多个，每个导热通孔内均设置有金属柱120。通过多个金属柱120的设置，可以进一步提高激光芯片140的散热效果。其中，多个金属柱120的材料可以相同，也可以不同，本申请不做限定。

进一步地，多个导热通孔呈阵列分布于绝缘基板110，最外层导热通孔与激光芯片140的边缘对应。可以使激光芯片140的各部分均可以均匀的散热，散热更加均匀。

本申请中，绝缘基板110的背离线路层130的表面设置有导热层121，且导热层121覆盖金属柱120。激光芯片140在工作的时候产生大量的热量，大部分热量可以通过金属柱120进行传导，再通过导热层121进行散热，使激光芯片140的散热效果更好。

请继续参阅图1和图2，本申请中，绝缘基板110上还设置有第一电极通孔和第二电极通孔，第一电极通孔和第二电极通孔均贯穿绝缘基板110的第一表面111和第二表面112。第一电极通孔内设置第一电极柱，第二电极通孔内设置第二电极柱，第一电极柱可以与第一电极导通，第二电极柱可以与第二电极导通，以便与外部电源连通。

其中，第一电极柱为正极导电柱，第二电极柱为负极导电柱；或第一电极柱为负极导电柱，第二电极柱为正极导电柱，本申请不做限定。下面以第一电极柱为正极导电柱151，第二电极柱为负极导电柱152为例进行说明。

线路层130包括第一线路层131和第二线路层132，第一线路层131设置于绝缘基板110的表面且覆盖正极导电柱151并与正极导电柱151导通，第二线路层132设置于绝缘基板110的表面且覆盖负极导电柱152并与负极导电柱152导通。第二线路层132上设置有置晶区，置晶区覆盖金属柱120，置晶区上的激光芯片140与第二线路层132电性连接；第一线路层131通过导电线155与激光芯片140电性连接。

正极电极与正极导电柱151接通，正极导电柱151与第一线路层131导通，第一线路层131通过导电线155与激光芯片140的正极导通，激光芯片140的负极与第二线路层132导通，第二线路层132与负极导电柱152导通，负极导电柱152与负极电极接通，从而使激光芯片140上的电流形成回路，以便激光芯片140工作。

可选地，绝缘基板110的背离线路层130的表面设置有正极焊盘153和负极焊盘154，且正极焊盘153覆盖正极导电柱151，负极焊盘154覆盖负极导电柱152。通过正极焊盘153和负极焊盘154连接电极，以便对激光芯片140通电。

需要说明的是，正极导电柱151、负极导电柱152可以与金属柱120的材料相同，也可以不同，只要其能够导电即可。导电线155可以是金线、银线或铜线，可选为金线，其熔点较高且导电效果很好，使用寿命较长。

请继续参阅图1-图4，激光芯片140具有相对的第一侧141和第二侧142，第一侧141和第二侧142分别通过多根导电线155与第一线路层131导通。发明人研究发现，VCSEL芯片结构对电流注入均匀性有很大的要求，如果电流注入不均匀，会导致激光波长发生飘移。所以，本申请中，在激光芯片140的两侧均通过多根导电线155与第一线路层131导通，可以通过多根导电线155对电流进行传输，且电流从激光芯片140的两侧注入，可以使激光芯片140的电流注入更加均匀，使激光芯片140的发出的激光波长更加稳定；且对线路层130的要求不高，线路层130更加容易制备。

请继续参阅图3和图4，在一个实施例中，激光芯片140可以有一个，第一线路层131的投影为U型结构，第一线路层131设置在绝缘基板110的第一表面111，第一线路层131上形成一未覆盖绝缘基板110的朝向负极导电柱152的缺口1311；第二线路层132的投影为块状结构1321，块状结构1321的部分第二线路层132伸入缺口1311内，伸入缺口1311内的第二线路层132覆盖金属柱120，第一线路层131和第二线路层132不直接接触，第二线路层132上设置置晶区，激光芯片140设置在置晶区上，激光芯片140的第一侧141和第二侧142分别通过多根导电线155与U型结构的第一线路层131的两侧导通。

激光芯片140的第一侧141和第二侧142均可以注入电流，可以使电流更加均匀地注入到激光芯片140内，以使激光芯片140发出的激光波长更加稳定。且激光芯片140工作时产生的部分热量能够直接通过金属柱120进行散热。

可选地，正极导电柱151可以有多个，负极导电柱152也可以有多个，多个正极导电柱151可以并排设置且均与正极焊盘153导通，多个负极导电柱152也并排设置且均与负极焊盘154导通，以便正负极的连接。且投影为U型结构的第一线路层131的中部覆盖多个正极导电柱151，投影为块状结构1321的第二线路层132的远离第一线路层131的一端覆盖多个负极导电柱152，以便经过多个正极导电柱151和负极导电柱152的电流可以均匀分布在线路层130上，以使后续电流更加均匀地注入至激光芯片140内。

图5为单串系列的VCSEL器件的结构示意图。请参阅图5，激光芯片140包括多个，多个激光芯片140依次排列，激光芯片140沿正极导电柱151至负极导电柱152的方向依次排布，绝缘基板110上设置有多组依次排列的导热通孔，一组导热通孔对应一个激光芯片140；线路层130还包括中间线路层133，中间线路层133位于第一线路层131和第二线路层132之间，中间线路层133还覆盖一组导热通孔内的金属柱120，且中间线路层133与导热通孔对应的激光芯片140电性连接，中间线路层133还通过多根导电线155与相邻的激光芯片140的两侧电性连接。

多个激光芯片140可以集成大功率激光器，且每个激光芯片140的两侧均通过多根导电线155与线路层130导通，可以使大功率激光器的每个激光芯片140的电流均注入较为均匀，且线路层130上的电流也均匀分布，可以使激光器的线路分布更加合理。

请继续参阅图5，中间线路层133的数量比激光芯片140的数量少一个，例如：如果VCSEL器件包括两个激光芯片140，可以设置一个中间线路层133(请参阅图5-a，图5-a为两个激光芯片140串联的VCSEL器件的正面线路示意图)，导热层121可以设置一个(请参阅图5-b，图5-b为两个激光芯片140串联的VCSEL器件的背面焊盘示意图)，也可以设置两个，本申请不做限定；如果VCSEL器件包括三个激光芯片140，可以设置两个中间线路层133(请参阅图5-c，图5-c为三个激光芯片140串联的VCSEL器件的正面线路示意图)，导热层121可以设置两个(请参阅图5-d，图5-d为三个激光芯片140串联的VCSEL器件的背面焊盘示意图)，也可以设置一个或三个，本申请不做限定；如果VCSEL器件包括四个激光芯片140，可以设置三个中间线路层133(请参阅图5-e，图5-e为四个激光芯片140串联的VCSEL器件的正面线路示意图)，导热层121可以设置两个(请参阅图5-f，图5-f为四个激光芯片140串联的VCSEL器件的背面焊盘示意图)，也可以设置一个、三个或四个，本申请不做限定。

请继续参阅图5-a，中间线路层133的投影为Y型结构，其由一个投影为块状的部分线路层和一个投影U型的部分线路层组合而成。其中，投影为块状的部分线路层伸入投影为U型结构的第一线路层131的缺口1311内且覆盖金属柱120，投影U型的部分线路层形成一个新的朝向负极导电柱152的缺口1311，部分第二线路层伸入该缺口1311内；第一线路层131、中间线路层133和第二线路层132不直接接触，第二线路层132和中间线路层133均设置有置晶区，一个置晶区上设置一个激光芯片140(一共两个激光芯片140)，第一个激光芯片140的第一侧141和第二侧142分别通过多根导电线155与投影为U型结构的第一线路层131的两侧导通；第二个激光芯片140的第一侧141和第二侧142分别通过多根导电线155与中间线路层133的投影为U型的部分线路层的两侧导通。

图6为单并系列的VCSEL器件的结构示意图。请参阅图6，激光芯片140包括多个，多个激光芯片140依次排列，激光芯片140沿垂直于正极导电柱151至负极导电柱152的方向依次排布，绝缘基板110上设置有多组依次排列的导热通孔，一组导热通孔对应一个激光芯片140；每个激光芯片140的第一侧141和第二侧142均分别通过多根导电线155与第一线路层131导通。

请继续参阅图6，第一线路层131的投影形成多个缺口1311，第二线路层132的投影包括多个块状结构1321，一个缺口1311对应一个块状结构1321，一个缺口1311内安装一个激光芯片140。例如：如果VCSEL器件包括两个激光芯片140，第一线路层131的投影形成两个朝向负极导电柱152的缺口1311，第二线路层132的投影包括两个朝向正极导电柱151延伸的块状结构1321(请参阅图6-a，图6-a为两个激光芯片140并联的VCSEL器件的正面线路示意图)，一个块状结构1321伸入一个缺口1311内并覆盖部分金属柱120，导热层121可以设置一个(请参阅图6-b，图6-b为两个激光芯片140并联的VCSEL器件的背面焊盘示意图)，也可以设置两个，本申请不做限定。第二线路层132的两个块状结构1321上分别设置一个置晶区，一个置晶区上设置一个激光芯片140(一共两个激光芯片140)，第一个激光芯片140的第一侧141和第二侧142分别通过多根导电线155与第一线路层131的第一个缺口1311边缘两侧导通；另一个激光芯片140的第一侧141和第二侧142分别通过多根导电线155与第一线路层131的第二个缺口1311边缘两侧导通。

如果VCSEL器件包括三个激光芯片140，第一线路层131的投影形成三个朝向负极导电柱152的缺口1311，第二线路层132的投影包括三个朝向正极导电柱151延伸的块状结构1321(请参阅图6-c，图6-c为三个激光芯片140并联的VCSEL器件的正面线路示意图)，一个块状结构1321伸入一个缺口1311内并覆盖部分金属柱120，导热层121可以设置一个(请参阅图6-d，图6-d为三个激光芯片140并联的VCSEL器件的背面焊盘示意图)，也可以设置两个或三个，本申请不做限定。第二线路层132的三个块状结构1321上分别设置一个置晶区，一个置晶区上设置一个激光芯片140(一共三个激光芯片140)，第一个激光芯片140的第一侧141和第二侧142分别通过多根导电线155与第一线路层131的第一个缺口1311边缘两侧导通；第二个激光芯片140的第一侧141和第二侧142分别通过多根导电线155与第一线路层131的第二个缺口1311边缘两侧导通；第三个激光芯片140的第一侧141和第二侧142分别通过多根导电线155与第一线路层131的第三个缺口1311边缘两侧导通。

图7为多串并系列的VCSEL器件的结构示意图。激光芯片140包括多个，多个激光芯片140呈阵列排布，部分激光芯片140的两侧分别通过多根导电线155与第一线路层131导通；另一部分激光芯片140的两侧分别通过多根导电线155与中间线路层133导通。呈阵列排布的激光芯片140集成的大功率激光器的空间利用率更高，得到的器件的各部件的分布更加合理。

请继续参阅图7，中间线路层133的数量比激光芯片140的列数少一(以正极导电柱151到负极导电柱152的方向为列)，例如：如果VCSEL器件包括四个激光芯片140(两列激光芯片140，两行激光芯片140)，可以设置一个中间线路层133(请参阅图7-a，图7-a为四个激光芯片140两串两并的VCSEL器件的正面线路示意图)；其中，第一线路层131的投影形成两个缺口1311，中间线路层133的投影的靠近第一线路层131的一侧形成两个块状部分，中间线路层133的投影的靠近第二线路层132的一侧形成两个U型部分(具有两个缺口1311)，第二线路层132的投影包括两个朝向正极导电柱151延伸的块状结构1321，中间线路层133的两个块状部分伸入第一线路层131的两个缺口1311内，第二线路层132的两个块状结构1321伸入中间线路层133的两个缺口1311内，导热层121可以设置一个(请参阅图7-b，图7-b为四个激光芯片140两串两并的VCSEL器件的背面焊盘示意图)，也可以设置两个、三个或四个，本申请不做限定。第一行激光芯片140中的每个激光芯片140的两侧均通过多根导电线155与第一线路层131导通；第二行激光芯片140中的每个激光芯片140的两侧均通过多根导电线155与中间线路层133导通。

请继续参阅图7，例如：如果VCSEL器件包括九个激光芯片140(三列激光芯片140，三行激光芯片140)，可以设置两个中间线路层133(请参阅图7-c，图7-c为九个激光芯片140三串三并的VCSEL器件的正面线路示意图)；其中，第一线路层131的投影形成三个缺口1311，中间线路层133有两个，一个中间线路层133的投影的靠近第一线路层131的一侧形成三个块状部分，中间线路层133的投影的靠近第二线路层132的一侧形成三个U型部分(具有三个缺口1311)，第二线路层132的投影包括三个朝向正极导电柱151延伸的块状结构1321，第一个中间线路层133的三个块状部分伸入第一线路层131的三个缺口1311内，相邻的第二个中间线路层133的三个块状部分伸入第一个中间线路层133的三个缺口1311内，第二线路层132的三个块状结构1321伸入第二个中间线路层133的三个缺口1311内，导热层121可以设置两个(请参阅图7-d，图7-d为九个激光芯片140三串三并的VCSEL器件的背面焊盘示意图)，也可以设置两个、三个或四个，本申请不做限定。第一行激光芯片140中的每个激光芯片140的两侧均通过多根导电线155与第一线路层131导通；第二行激光芯片140中的每个激光芯片140的两侧均通过多根导电线155与第一行中间线路层133导通；第三行激光芯片140中的每个激光芯片140的两侧均通过多根导电线155与第二行中间线路层133导通。

通过上述的布线方式，可以使VCSEL器件复合芯片的电流特性，以便集成大功率VCSEL器件。

请继续参阅图1和图2，本申请中，绝缘基板110的第一表面111的边缘还设置有导热围坝160，导热围坝160为金属环装结构，导热围坝160和绝缘基板110配合形成凹槽，线路层130和激光芯片140均置于凹槽内，导热围坝160的上方盖设有盖板170，以对激光芯片140进行封装，形成VCSEL器件。

上述的VCSEL器件的制备方法，包括如下步骤：

(1)、在绝缘基板110上打孔形成导热通孔。除了开设导热通孔以外，还可以一并开设第一电极通孔和第二电极通孔。

(2)、通过电镀的方式使导热金属填满导热通孔形成金属柱120。可选地，正极导电柱151和负极导电柱152与金属柱120的材料相同，所以，可以一并通过电镀的方式使导热金属也填满第一电极通孔形成正极导电柱151，使导热金属填满第二电极通孔形成负极导电柱152。

(3)、通过电镀的方式在绝缘基板110的第二表面112(背离线路层130的一面)形成正极焊盘153、导热层121和负极焊盘154，正极焊盘153、导热层121和负极焊盘154均不直接接触，正极焊盘153覆盖正极导电柱151，导热层121覆盖金属柱120，负极焊盘154覆盖负极导电柱152。

(4)、在绝缘基板110的表面形成线路层130，使线路层130覆盖金属柱120。可选地，通过电镀的方式在绝缘基板110的第一表面111(背离焊盘的表面)上分别形成第一线路层131和第二线路层132，第一线路层131覆盖正极导电柱151并与正极导电柱151导通，第二线路层132覆盖金属柱120和负极导电柱152并与负极导电柱152导通。还可以根据需求可选择设置中间线路层133，并且可以根据前述的多个激光芯片140的排布方式设置线路层130对应的形状。

(5)、通过电镀的方式在绝缘基板110的第一表面111的边缘设置导热围坝160，导热围坝160不与线路层130接触，导热围坝160的高度可以根据激光芯片140的高度进行调节，本申请不做限定。

(6)、将激光芯片140固定于线路层130的置晶区并与线路层130电性连接。通过固晶方式将激光芯片140固定在线路层130的置晶区上。

(7)、将导电线155的两端分别连接激光芯片140和线路层130并且使二者导通。可选地，通过超声压焊的方式分别将多根导电线155的一端连接在激光芯片140的两侧，另一端连接在线路层130上，使激光芯片140与线路层130导通。

(8)、将盖板170的边缘盖设在导热围坝160上，以对激光芯片140进行封装，形成VCSEL器件。

本申请实施例提供的VCSEL器件的有益效果包括：

(1)、绝缘基板110上设置有金属柱120，可以使激光芯片140在工作时产生的部分热量可以通过金属柱120进行散热，可以使VCSEL器件的散热效果更好，确保激光芯片140的出光波长以及提高激光芯片140的使用寿命。

(2)、在每个激光芯片140的两侧均设置多根导电线155注入电流，可以使电流的注入更加均匀，可通入的电流增加，提高大功率VCSEL器件的可靠稳定性。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。