一种低Smile的半导体激光器封装结构制造技术

技术编号:14445121 阅读:80 留言:0更新日期:2017-01-15 10:42
本发明专利技术提出一种低Smile的半导体激光器封装结构,采用了上下对称的应力缓释层设计,使得热沉上下对应的应变收缩量一致,确保激光芯片所承受的应力最小,有效降低了半导体激光器的smile效应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为半导体激光器封装领域,具体为一种低Smile的半导体激光器的封装结构。
技术介绍
在半导体激光器巴条或叠阵封装中,由于热沉与激光芯片热膨胀系数不匹配而产生的热应力,导致激光器阵列在垂直快轴方向发生形变。而激光器阵列在垂直方向发光尺寸只有约1μm,所以较小的位移对发光产生较大影响,使列阵中各个发光单元并不在同一条直线上,引起发光弯曲(被称为smile效应,也称为近场非线性效应),若热应力过大甚至会造成芯片与金属热沉之间的焊接层开裂,半导体激光器芯片断裂等问题,严重影响半导体激光器的可靠性和寿命。例如芯片的热膨胀系数为6.7ppm/K,热沉选用金属铜,金属铜的热膨胀系数17.8ppm/K,同样长度芯片和铜,每变化1℃,铜的长度变化将是芯片的2.7倍。目前对于降低半导体激光器smile效应的方法为在激光芯片和铜热沉之间增加热膨胀系数与激光芯片接近的应力缓释层,降低了半导体激光器的smile效应,但随着半导体激光器不断拓展的应用范围以及对光束质量要求的提高,对smile效应的抑制有了更高的要求,使得现有技术难以满足新的应用需求。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足,本专利技术提出一种低Smile的半导体激光器封装结构。本专利技术的技术方案如下:一种低Smile的半导体激光器封装结构,所述热沉相互对应的两个面上分别设置有热膨胀系数与激光芯片匹配的应力缓释层,激光芯片键合于前述的应力缓释层其中之一上。所述热沉相互对应的两个面的应力缓释层为对称结构,应力缓释层覆于部分热沉表面,或者覆盖热沉全部的表面。所述应力缓释层的热膨胀系数取值范围为5~10ppm/K。所述的应力缓释层具体为铜钨、或者石墨铜、或者石墨铝、或者石墨烯、或者铜金刚石,或者陶瓷覆铜结构,或者陶瓷镀铜结构等。所述的应力缓释层与热沉可以为一体结构。所述热沉具体为铜等金属热沉。本专利技术的原理为热沉采用上下两层对称的与激光芯片CTE(热膨胀系数)匹配的应力缓释层,即使下层的应力缓释层并未直接接触激光芯片,但是这样会使得热沉上下应变收缩的过程中收缩量相当,使得激光芯片上的应变较小,从而实现较低的smile效应。本专利技术具有以下优点:本专利技术所提出的低Smile的半导体激光器封装结构,上下对称的应力缓释层设计使得上下对应的应变收缩量一致,确保激光芯片所承受的应力最小,有效降低了smile效应。此外,本专利技术的应力缓释层可以与热沉构成一体结构,比如铜与DBC结构的一体化,减少了应力缓释层键合于热沉的封装工序,避免了此步工序可产生的工艺不良,提高了器件的可靠性。附图说明图1为本专利技术的实施例一。图2为本专利技术的实施例二。图3a为采用传统的单面应力缓释层的半导体激光器的simle测试值。图3b为采用本专利技术双面对称结构的应力缓释层的半导体激光器的smile测试值。附图标号说明:1-热沉,2-激光芯片,3-应力缓释层。具体实施方式图1为本专利技术的一个实施例,一种低Smile的半导体激光器封装结构包括热沉1和激光芯片2;所述热沉1相互对应的两个面上分别设置有热膨胀系数与激光芯片匹配的应力缓释层3,激光芯片键合于前述的应力缓释层3其中之一上。所述位于热沉对应两个面上的2个应力缓释层之间相互对称,应力缓释层可以仅覆盖部分热沉表面(保证大于激光芯片的键合面即可),也可以覆盖热沉的全表面,这种方式参考图2中的实施例二。对称结构可使得热沉上下表面应变收缩的过程中收缩量一致。为了匹配激光芯片的热膨胀系数,所述应力缓释层的热膨胀系数取值范围为5~10ppm/K。所述应力缓释层具体可以为铜钨、石墨铜、石墨铝、石墨烯、铜金刚石等复合材料,或者陶瓷覆铜结构,或者陶瓷镀铜结构。上述应力缓释层3与热沉1也可以为一体化结构,具体为在工艺上实现应力缓释层3与热沉加工为一体,简化了后续的半导体激光器的封装工艺流程。在结构上具体为铜热沉与DBC结构的一体化,或者铜热沉与DPC结构的一体化。将相同的激光芯片分别封装到传统的单面应力缓释层的半导体激光器和本专利技术的双面对称结构的应力缓释层,分别对上述两个半导体激光器进行smile测试,得到图3a和图3b的测试结果,图3a为采用传统的单面应力缓释层的半导体激光器进行Smile值进行测试,如图中Z轴所标示的宽度,其smile测试值为10.68um,图3b为采用本专利技术双面对称结构的应力缓释层的半导体激光器的smile测试值为0.855um。因此本专利技术降低了半导体激光器的smile效应,优化了半导体激光器的光束质量和性能。本文档来自技高网...
一种低Smile的半导体激光器封装结构

【技术保护点】
一种低Smile的半导体激光器封装结构,其特征在于:包括热沉和激光芯片;所述热沉相互对应的两个面上分别设置有热膨胀系数与激光芯片匹配的应力缓释层,激光芯片键合于前述的应力缓释层其中之一上。

【技术特征摘要】
1.一种低Smile的半导体激光器封装结构,其特征在于:包括热沉和激光芯片;所述热沉相互对应的两个面上分别设置有热膨胀系数与激光芯片匹配的应力缓释层,激光芯片键合于前述的应力缓释层其中之一上。2.根据权利要求1所述的一种低Smile的半导体激光器封装结构,其特征在于:所述应力缓释层的热膨胀系数取值范围为5~10ppm/K。3.根据权利要求2所述的一种低Smile的半导体激光器封装结构,其特征在于:所述的应力缓释层为铜钨、或者石墨铜、...

【专利技术属性】
技术研发人员:王卫锋陶春华梁雪杰刘兴胜
申请(专利权)人:西安炬光科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:陕西;61

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