CN110165545A - 一种高功率激光器件及其制作方法 - Google Patents

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Jiangsu Wenrun Optoelectronic Technology Co Ltd
Jiangsu Wenrun Optoelectronic Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种高功率激光器件，包括基材、激光芯片和胶体，其中，激光芯片固定在基材上，胶体填充在载有激光芯片的基材上。激光芯片通过锡膏固定在基材上。基材为紫铜与氮化铝陶瓷形成的基材。所述胶体为环氧树脂。本发明还公开了一种高功率激光器件的制作方法，包括如下步骤：步骤一、提供外形为3.8mm*4.0mm*0.8mm，发光面为2.6mm*2.8mm，采用紫铜与氮化铝陶瓷形成的基材；步骤二、通过锡膏将激光芯片固定在基材上；步骤三、采用真空搅拌机对环氧树脂进行搅拌脱泡，得到胶体；步骤四、将步骤三得到的胶体填充在载有激光芯片的基材上。本发明中的基材有优异的散热性能以实现高功率型器件的产品稳定性。

Description

一种高功率激光器件及其制作方法
技术领域
本发明涉及半导体激光领域，特别是一种高功率激光器件及其制作方法。
背景技术
从光通信到消费电子，半导体激光器件迎来爆发。半导体激光器件曾在光通信应用市场里“发光发热”，被广泛关注，现在又增加了3D传感的应用，以市场来说，如果以华为、OPPO、VIVO、三星等为首的高端机型第二梯队快速响应与普及，每年全世界消费10多亿部智能手机，如果每部手机嵌入2-3颗VCSEL激光器件，就是二三十亿颗的市场规模。
半导体激光器件的光学谐振腔与半导体芯片的衬底垂直，能够实现芯片表面的激光发射，有阈值电流低、稳定单波长工作、易高频调制、易二维集成、无腔面阈值损伤、动态单模工作、圆形对称光斑和光纤耦合效率高等优点。
半导体激光器件从诞生起就作为新一代光存储和光通信应用的核心器件，为互联网的需求和光学存储密度的不断提高提供了一条新途径。
随着半导体激光器件的研究深入以及应用需求的拓展，不仅在手机、消费性电子等领域发挥越来越重要的作用，还可以用来进行人脸识别、3D 感测、手势侦测和 VR(虚拟现实)/AR(增强现实)/MR(混合现实)等。当然，将来也可以大量应用在物联网、5G 通信、RF元件、ADAS(先进驾驶***)等，所以未来应用和市场热度应该会受到更多的重视。
市场研究机构预测，2015年半导体激光器件市场规模为9.546亿美元，至2022年预计将增长至31.241亿美元，2016~2022年期间的复合年增长率可达17.3%。半导体激光器件凭借其紧凑的尺寸、高可靠性、低功耗以及较低的制造成本而应用广泛。而汽车产业电气***对半导体激光器件的应用增长，正推动整个半导体激光器件的市场增长。目前的激光器件还存在功率不高、可靠性不高、功耗较大的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种高功率激光器件及其制作方法，本发明实现高功率、高可靠性、低功耗。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
根据本发明提出的一种高功率激光器件，包括基材、激光芯片和胶体，其中，激光芯片固定在基材上，胶体填充在载有激光芯片的基材上。
作为本发明所述的一种高功率激光器件进一步优化方案，激光芯片通过锡膏固定在基材上。
作为本发明所述的一种高功率激光器件进一步优化方案，基材为紫铜与氮化铝陶瓷形成的基材。
作为本发明所述的一种高功率激光器件进一步优化方案，所述胶体为环氧树脂。
作为本发明所述的一种高功率激光器件进一步优化方案，基材的大小为3.8mm*4.0mm*0.8mm。
一种高功率激光器件的制作方法，包括如下步骤：
步骤一、提供外形为3.8mm*4.0mm*0.8mm，发光面为2.6mm*2.8mm，采用紫铜与氮化铝陶瓷形成的基材；
步骤二、通过锡膏将激光芯片固定在基材上；
步骤三、采用真空搅拌机对环氧树脂进行搅拌脱泡，得到胶体；
步骤四、将步骤三得到的胶体填充在载有激光芯片的基材上。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
（1）本发明中使用的紫铜基材具有高超的导热性能达到386.4w/(m.k)；
（2）本发明中使用的锡膏粘接支架和激光芯片能达到99%的热传导；
（3）本发明中使用的激光芯片小的发散角和圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率大大提高，而不需要复杂昂贵的光束整形***，现已证实与多模光纤的耦合效率竟能大于90％；光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高；腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善；可以在片测试，极大地降低了开发成本；出光方向垂直衬底，可以很容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输出；
（4）本发明中使用的环氧树脂能够实现完美的气密性以应对现有应用市场严峻的使用环境；
（5）本发明中的采用的组合能够完美实现目前照明市场对于3W以上高功率需求。
附图说明
图1是本发明高功率激光器件的俯视图。
图2是沿图1中的线AB的剖面图。
图中的附图标记解释为：1-环氧树脂，2-激光芯片，3-基材边框，4-氧化铝陶瓷，5-基板主材。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1是本发明高功率激光器件的俯视图；如图2所示是剖面图，一种新型高功率激光器件，包括基材边框3，氧化铝陶瓷4，基板主材5、激光芯片2、环氧树脂1；其中，激光芯片通过锡膏固定在基材上，环氧树脂填充在激光芯片上；
所述载体为采用超导热性能的紫铜与氮化铝陶瓷形成的基材；
所述锡膏是一种半导体器件接着材料；
所述芯片为激光芯片；
所述胶体为环氧树脂。
一种新型高功率激光器件制作方法，包括如下步骤：
步骤一、提供外形为3.8mm*4.0mm*0.8mm，发光面为2.6mm*2.8mm，采用超导热性能的紫铜与氮化铝陶瓷形成的基材；
步骤二、通过锡膏将激光芯片固定在基材上；
步骤三、采用真空搅拌机对环氧树脂进行搅拌脱泡，得到胶体；
步骤四、将步骤三得到的胶体填充在载有激光芯片的基材上。
本发明中的使用的紫铜基材具有高超的导热性能达到386.4w/(m.k)；本发明中的使用的锡膏粘接支架和激光芯片能达到99%的热传导；本发明中的使用的激光芯片小的发散角和圆形对称的远、近场分布使其与光纤的耦合效率大大提高，而不需要复杂昂贵的光束整形***，现已证实与多模光纤的耦合效率竟能大于90％；光腔长度极短，导致其纵模间距拉大，可在较宽的温度范围内实现单纵模工作，动态调制频率高；腔体积减小使得其自发辐射因子较普通端面发射激光器高几个数量级，这导致许多物理特性大为改善；可以在片测试，极大地降低了开发成本；出光方向垂直衬底，可以很容易地实现高密度二维面阵的集成，实现更高功率输出；本发明中的使用的环氧树脂能够实现完美的气密性以应对现有应用市场严峻的使用环境；本发明中的采用的组合能够完美实现目前照明市场对于3W以上高功率需求。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高功率激光器件，其特征在于，包括基材、激光芯片和胶体，其中，激光芯片固定在基材上，胶体填充在载有激光芯片的基材上。
2.根据权利要求1所述的一种高功率激光器件，其特征在于，激光芯片通过锡膏固定在基材上。
3.根据权利要求1所述的一种高功率激光器件，其特征在于，基材为紫铜与氮化铝陶瓷形成的基材。
4.根据权利要求1所述的一种高功率激光器件，其特征在于，所述胶体为环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的一种高功率激光器件，其特征在于，基材的大小为3.8mm*4.0mm*0.8mm。
6.一种高功率激光器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、提供外形为3.8mm*4.0mm*0.8mm，发光面为2.6mm*2.8mm，采用紫铜与氮化铝陶瓷形成的基材；
步骤二、通过锡膏将激光芯片固定在基材上；
步骤三、采用真空搅拌机对环氧树脂进行搅拌脱泡，得到胶体；
步骤四、将步骤三得到的胶体填充在载有激光芯片的基材上。
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