一种多电极半导体激光器封装结构
阅读说明：本技术 一种多电极半导体激光器封装结构 (Multi-electrode semiconductor laser packaging structure ) 是由 谢鹏飞 雷军 吕文强 张永刚 高松信 杜维川 唐淳 于 2021-01-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多电极半导体激光器封装结构,属于激光技术领域,包括多电极半导体激光芯片和热沉；多电极半导体激光芯片包括若干个芯片区；芯片区包括芯片区正极和芯片区负极；热沉包括负极金属化层和若干个互相绝缘的正极金属化层；若干个正极金属化层与若干个芯片区的芯片区正极一一对应,且芯片区正极附在对应的正极金属化层上；若干个芯片区的芯片区负极和负极金属化层电导通。本发明的一种多电极半导体激光器封装结构,可以满足在不同电极注入大小不同的电流,不同电极对之间不会发生短路,从而实现多电极半导体激光芯片的功能,散热性能好,稳定可靠。(The invention discloses a multi-electrode semiconductor laser packaging structure, which belongs to the technical field of laser and comprises a multi-electrode semiconductor laser chip and a heat sink; the multi-electrode semiconductor laser chip comprises a plurality of chip areas; the chip area comprises a positive electrode and a negative electrode; the heat sink comprises a negative pole metallization layer and a plurality of mutually insulated positive pole metallization layers; the plurality of positive electrode metallization layers correspond to the positive electrodes of the chip areas of the plurality of chip areas one by one, and the positive electrodes of the chip areas are attached to the corresponding positive electrode metallization layers; the negative electrodes of the chip regions and the negative electrode metallization layer of the plurality of chip regions are electrically connected. The multi-electrode semiconductor laser packaging structure can fill different currents into different electrodes, and short circuit does not occur between different electrode pairs, so that the multi-electrode semiconductor laser chip is realized, and the multi-electrode semiconductor laser packaging structure is good in heat dissipation performance, stable and reliable.)
技术领域
本发明属于激光技术领域，具体地说涉及一种多电极半导体激光器封装结构。
背景技术
半导体激光器具有电光效率高、寿命长、可靠性高等优点，在材料加工、军事国防、通讯、医疗、美容等领域有着广泛的应用前景。半导体激光芯片是半导体激光器的核心。传统的半导体激光芯片通常只有一对电极，采用倒装的封装结构将芯片焊接在热沉基板上即可以实现其功能。多电极的半导体激光芯片相对于传统的半导体激光芯片而言，其具备光束质量好，亮度高的特点，具备优异的应用前景。但是对于多电极的半导体激光芯片而言，由于其存在两对以上的电极，即负极共用、各正极之间绝缘，若采用传统的半导体激光芯片的封装结构，多电极的半导体激光芯片的不同电极对之间就会发生短路，无法进行分离式电注入，即在不同电极注入不同大小的电流，最终导致无法实现其功能。高功率半导体激光器在工作时由于受到电光效率的限制，其部分注入功率将以热的形式耗散，若散热不足也将导致半导体激光器的光束质量恶化。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种多电极半导体激光器封装结构，拟解决现有的多电极的半导体激光芯片无法进行分离式电注入，散热性能不足等问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多电极半导体激光器封装结构，包括多电极半导体激光芯片1和热沉2；所述多电极半导体激光芯片1包括若干个芯片区3；所述芯片区3包括芯片区正极4和芯片区负极5；所述热沉2包括负极金属化层6和若干个互相绝缘的正极金属化层7；若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，且芯片区正极4附在对应的正极金属化层7上；若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6电导通。由上述结构可知，多电极半导体激光芯片1包括若干个芯片区3，多电极半导体激光芯片1可以有若干个电绝缘间隔槽将自身分割为若干个芯片区3，每个芯片区3具有芯片区正极4和芯片区负极5，若干个芯片区3的芯片区负极5是共用的，若干个芯片区3的芯片区正极4是互相间隔开的。每个芯片区3可以实现不同的功能，并需要不同大小的电流注入。所述热沉2包括负极金属化层6和若干个互相绝缘的正极金属化层7；若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，即每个芯片区正极4和一个正极金属化层7电导通，芯片区正极4可以焊接或粘接或烧结在正极金属化层7上；若干个正极金属化层7是互相绝缘的；若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6电导通；这样就可以在不同芯片区正极4注入不同大小的电流，多电极半导体激光芯片1的不同电极对之间不会发生短路，能够实现分离式电注入，实现其功能。负极金属化层6面积大于芯片区负极5，提高了芯片区负极5的散热效率，正极金属化层7面积大于芯片区正极4，提高了芯片区正极4的散热效率和正极金属化层7的耐受电流。良好的散热使多电极半导体激光器的光束质量更好。
进一步的，若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6通过若干个电极引线8相连。由上述结构可知，负极金属化层6和对应的芯片区负极5通过若干个电极引线8相连，多个电极引线8增加了连接可靠性，提高耐受电流。
进一步的，所述热沉2还包括基板9；所述负极金属化层6和若干个正极金属化层7设在基板9顶面；所述芯片区3的顶面为芯片区负极5，底面为芯片区正极4。由上述结构可知，基板9可以为绝缘陶瓷，负极金属化层6和若干个正极金属化层7的热量通过散热能力更强的基板9散走，提高散热效率。由于负极金属化层6和若干个正极金属化层7设在基板9顶面，所以多电极半导体激光器整体在高度方向尺寸要小些，节约高度方向的空间占有，在宽度和长度方向大些，便于加快散热。
进一步的，若干个正极金属化层7之间设有第一绝缘间隙10。由上述结构可知，第一绝缘间隙10使相邻的正极金属化层7之间绝缘断开，避免短路。多电极半导体激光芯片1可以有若干个电绝缘间隔槽将自身分割为若干个芯片区3，电绝缘间隔槽和第一绝缘间隙10对应，使若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，即每个芯片区正极4和一个正极金属化层7电导通，芯片区正极4可以焊接或粘接或烧结在正极金属化层7上；其中一个第一绝缘间隙10上可以设置绝缘凸条，绝缘凸条可以配合电绝缘间隔槽，使得多电极半导体激光芯片1能够和负极金属化层6、正极金属化层7快速定位。
进一步的，所述负极金属化层6和若干个正极金属化层7之间设有第二绝缘间隙11。由上述结构可知，第二绝缘间隙11使负极金属化层6和若干个正极金属化层7之间绝缘断开，避免短路。
进一步的，若干个正极金属化层7上均预置有焊料。由上述结构可知，正极金属化层7上预置有焊料，使芯片区3的芯片区正极4可以焊接在正极金属化层7上，面积较大的正极金属化层7加快散热。
进一步的，所述正极金属化层7的尺寸超出对应的芯片区3的芯片区正极4的尺寸。由上述结构可知，正极金属化层7的面积大于对应的芯片区3的芯片区正极4的尺寸，提高了芯片区正极4的散热效率和正极金属化层7的耐受电流。
进一步的，所述基板9上设有若干个互相平行的贯穿孔13；所述贯穿孔13的一端口侧设有压电风机。由上述结构可知，压电风机向贯穿孔13吹风，带贯穿孔13的基板9的散热面积很大，散热能力强，使多电极半导体激光芯片1能够快速散热。
进一步的，所述基板9两侧均固定有栅板14；所述栅板14超出多电极半导体激光芯片1的顶面。由上述结构可知，基板9两侧均固定有栅板14，提高了基板9的散热面积，使散热能力提高，也不会增加空间尺寸，而且栅板14上的间隙可以使负极金属化层6或正极金属化层7的引脚引出。栅板14超出多电极半导体激光芯片1的顶面，对多电极半导体激光芯片1起到保护作用。
本发明的有益效果是：
本发明公开了一种多电极半导体激光器封装结构，属于激光技术领域，包括多电极半导体激光芯片和热沉；多电极半导体激光芯片包括若干个芯片区；芯片区包括芯片区正极和芯片区负极；热沉包括负极金属化层和若干个互相绝缘的正极金属化层；若干个正极金属化层与若干个芯片区的芯片区正极一一对应，且芯片区正极附在对应的正极金属化层上；若干个芯片区的芯片区负极和负极金属化层电导通。本发明的一种多电极半导体激光器封装结构，可以满足在不同电极注入大小不同的电流，不同电极对之间不会发生短路，从而实现多电极半导体激光芯片的功能，散热性能好，稳定可靠。
附图说明
图1是实施例一和二的俯视结构示意图；
图2是图1的正视结构示意图；
图3是实施例三的正视结构示意图；
图4是实施例一和二的三维结构示意图；
附图中：1-多电极半导体激光芯片、2-热沉、3-芯片区、4-芯片区正极、5-芯片区负极、6-负极金属化层、7-正极金属化层、8-电极引线、9-基板、10-第一绝缘间隙、11-第二绝缘间隙、13-贯穿孔、14-栅板。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步详细说明，但是本发明不局限于以下实施例。
实施例一：
见附图1～2、4。一种多电极半导体激光器封装结构，包括多电极半导体激光芯片1和热沉2；所述多电极半导体激光芯片1包括若干个芯片区3；所述芯片区3包括芯片区正极4和芯片区负极5；所述热沉2包括负极金属化层6和若干个互相绝缘的正极金属化层7；若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，且芯片区正极4附在对应的正极金属化层7上；若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6电导通。由上述结构可知，多电极半导体激光芯片1包括若干个芯片区3，多电极半导体激光芯片1可以有若干个电绝缘间隔槽将自身分割为若干个芯片区3，每个芯片区3具有芯片区正极4和芯片区负极5，若干个芯片区3的芯片区负极5是共用的，若干个芯片区3的芯片区正极4是互相间隔开的。每个芯片区3可以实现不同的功能，并需要不同大小的电流注入。所述热沉2包括负极金属化层6和若干个互相绝缘的正极金属化层7；若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，即每个芯片区正极4和一个正极金属化层7电导通，芯片区正极4可以焊接或粘接或烧结在正极金属化层7上；若干个正极金属化层7是互相绝缘的；若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6电导通；这样就可以在不同芯片区正极4注入不同大小的电流，多电极半导体激光芯片1的不同电极对之间不会发生短路，能够实现分离式电注入，实现其功能。负极金属化层6面积大于芯片区负极5，提高了芯片区负极5的散热效率，正极金属化层7面积大于芯片区正极4，提高了芯片区正极4的散热效率和正极金属化层7的耐受电流。良好的散热使多电极半导体激光器的光束质量更好。
实施例二：
见附图1～2、4。一种多电极半导体激光器封装结构，包括多电极半导体激光芯片1和热沉2；所述多电极半导体激光芯片1包括若干个芯片区3；所述芯片区3包括芯片区正极4和芯片区负极5；所述热沉2包括负极金属化层6和若干个互相绝缘的正极金属化层7；若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，且芯片区正极4附在对应的正极金属化层7上；若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6电导通。由上述结构可知，多电极半导体激光芯片1包括若干个芯片区3，多电极半导体激光芯片1可以有若干个电绝缘间隔槽将自身分割为若干个芯片区3，每个芯片区3具有芯片区正极4和芯片区负极5，若干个芯片区3的芯片区负极5是共用的，若干个芯片区3的芯片区正极4是互相间隔开的。每个芯片区3可以实现不同的功能，并需要不同大小的电流注入。所述热沉2包括负极金属化层6和若干个互相绝缘的正极金属化层7；若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，即每个芯片区正极4和一个正极金属化层7电导通，芯片区正极4可以焊接或粘接或烧结在正极金属化层7上；若干个正极金属化层7是互相绝缘的；若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6电导通；这样就可以在不同芯片区正极4注入不同大小的电流，多电极半导体激光芯片1的不同电极对之间不会发生短路，能够实现分离式电注入，实现其功能。负极金属化层6面积大于芯片区负极5，提高了芯片区负极5的散热效率，正极金属化层7面积大于芯片区正极4，提高了芯片区正极4的散热效率和正极金属化层7的耐受电流。良好的散热使多电极半导体激光器的光束质量更好。
若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6通过若干个电极引线8相连。由上述结构可知，负极金属化层6和对应的芯片区负极5通过若干个电极引线8相连，多个电极引线8增加了连接可靠性，提高耐受电流。
所述热沉2还包括基板9；所述负极金属化层6和若干个正极金属化层7设在基板9顶面；所述芯片区3的顶面为芯片区负极5，底面为芯片区正极4。由上述结构可知，基板9可以为绝缘陶瓷，负极金属化层6和若干个正极金属化层7的热量通过散热能力更强的基板9散走，提高散热效率。由于负极金属化层6和若干个正极金属化层7设在基板9顶面，所以多电极半导体激光器整体在高度方向尺寸要小些，节约高度方向的空间占有，在宽度和长度方向大些，便于加快散热。
若干个正极金属化层7之间设有第一绝缘间隙10。由上述结构可知，第一绝缘间隙10使相邻的正极金属化层7之间绝缘断开，避免短路。多电极半导体激光芯片1可以有若干个电绝缘间隔槽将自身分割为若干个芯片区3，电绝缘间隔槽和第一绝缘间隙10对应，使若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，即每个芯片区正极4和一个正极金属化层7电导通，芯片区正极4可以焊接或粘接或烧结在正极金属化层7上；其中一个第一绝缘间隙10上可以设置绝缘凸条，绝缘凸条可以配合电绝缘间隔槽，使得多电极半导体激光芯片1能够和负极金属化层6、正极金属化层7快速定位。
所述负极金属化层6和若干个正极金属化层7之间设有第二绝缘间隙11。由上述结构可知，第二绝缘间隙11使负极金属化层6和若干个正极金属化层7之间绝缘断开，避免短路。
若干个正极金属化层7上均预置有焊料。由上述结构可知，正极金属化层7上预置有焊料，使芯片区3的芯片区正极4可以焊接在正极金属化层7上，面积较大的正极金属化层7加快散热。
所述正极金属化层7的尺寸超出对应的芯片区3的芯片区正极4的尺寸。由上述结构可知，正极金属化层7的面积大于对应的芯片区3的芯片区正极4的尺寸，提高了芯片区正极4的散热效率和正极金属化层7的耐受电流。
实施例三：
见附图3。一种多电极半导体激光器封装结构，包括多电极半导体激光芯片1和热沉2；所述多电极半导体激光芯片1包括若干个芯片区3；所述芯片区3包括芯片区正极4和芯片区负极5；所述热沉2包括负极金属化层6和若干个互相绝缘的正极金属化层7；若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，且芯片区正极4附在对应的正极金属化层7上；若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6电导通。由上述结构可知，多电极半导体激光芯片1包括若干个芯片区3，多电极半导体激光芯片1可以有若干个电绝缘间隔槽将自身分割为若干个芯片区3，每个芯片区3具有芯片区正极4和芯片区负极5，若干个芯片区3的芯片区负极5是共用的，若干个芯片区3的芯片区正极4是互相间隔开的。每个芯片区3可以实现不同的功能，并需要不同大小的电流注入。所述热沉2包括负极金属化层6和若干个互相绝缘的正极金属化层7；若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，即每个芯片区正极4和一个正极金属化层7电导通，芯片区正极4可以焊接或粘接或烧结在正极金属化层7上；若干个正极金属化层7是互相绝缘的；若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6电导通；这样就可以在不同芯片区正极4注入不同大小的电流，多电极半导体激光芯片1的不同电极对之间不会发生短路，能够实现分离式电注入，实现其功能。负极金属化层6面积大于芯片区负极5，提高了芯片区负极5的散热效率，正极金属化层7面积大于芯片区正极4，提高了芯片区正极4的散热效率和正极金属化层7的耐受电流。良好的散热使多电极半导体激光器的光束质量更好。
若干个芯片区3的芯片区负极5和负极金属化层6通过若干个电极引线8相连。由上述结构可知，负极金属化层6和对应的芯片区负极5通过若干个电极引线8相连，多个电极引线8增加了连接可靠性，提高耐受电流。
所述热沉2还包括基板9；所述负极金属化层6和若干个正极金属化层7设在基板9顶面；所述芯片区3的顶面为芯片区负极5，底面为芯片区正极4。由上述结构可知，基板9可以为绝缘陶瓷，负极金属化层6和若干个正极金属化层7的热量通过散热能力更强的基板9散走，提高散热效率。由于负极金属化层6和若干个正极金属化层7设在基板9顶面，所以多电极半导体激光器整体在高度方向尺寸要小些，节约高度方向的空间占有，在宽度和长度方向大些，便于加快散热。
若干个正极金属化层7之间设有第一绝缘间隙10。由上述结构可知，第一绝缘间隙10使相邻的正极金属化层7之间绝缘断开，避免短路。多电极半导体激光芯片1可以有若干个电绝缘间隔槽将自身分割为若干个芯片区3，电绝缘间隔槽和第一绝缘间隙10对应，使若干个正极金属化层7与若干个芯片区3的芯片区正极4一一对应，即每个芯片区正极4和一个正极金属化层7电导通，芯片区正极4可以焊接或粘接或烧结在正极金属化层7上；其中一个第一绝缘间隙10上可以设置绝缘凸条，绝缘凸条可以配合电绝缘间隔槽，使得多电极半导体激光芯片1能够和负极金属化层6、正极金属化层7快速定位。
所述负极金属化层6和若干个正极金属化层7之间设有第二绝缘间隙11。由上述结构可知，第二绝缘间隙11使负极金属化层6和若干个正极金属化层7之间绝缘断开，避免短路。
若干个正极金属化层7上均预置有焊料。由上述结构可知，正极金属化层7上预置有焊料，使芯片区3的芯片区正极4可以焊接在正极金属化层7上，面积较大的正极金属化层7加快散热。
所述正极金属化层7的尺寸超出对应的芯片区3的芯片区正极4的尺寸。由上述结构可知，正极金属化层7的面积大于对应的芯片区3的芯片区正极4的尺寸，提高了芯片区正极4的散热效率和正极金属化层7的耐受电流。
所述基板9上设有若干个互相平行的贯穿孔13；所述贯穿孔13的一端口侧设有压电风机。由上述结构可知，压电风机向贯穿孔13吹风，带贯穿孔13的基板9的散热面积很大，散热能力强，使多电极半导体激光芯片1能够快速散热。
所述基板9两侧均固定有栅板14；所述栅板14超出多电极半导体激光芯片1的顶面。由上述结构可知，基板9两侧均固定有栅板14，提高了基板9的散热面积，使散热能力提高，也不会增加空间尺寸，而且栅板14上的间隙可以使负极金属化层6或正极金属化层7的引脚引出。栅板14超出多电极半导体激光芯片1的顶面，对多电极半导体激光芯片1起到保护作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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