一种高散热激光器件的制作方法技术

本发明专利技术涉及激光器件领域，提供了一种高散热激光器件的制作方法，包括：制作基板，基板上设有至少一个自第一表面朝向第二表面方向凹陷并贯穿基板的收容槽；收容槽包括槽壁，槽壁的一端凹陷形成第一定位台阶，槽壁的另一端凹陷形成第二定位台阶；提供激光芯片，将激光芯片焊接在第一定位台阶，且使激光芯片的发光面朝向第二定位台阶；制作金属散热器并焊接该金属散热器，以使散热器的一部分结构焊接在激光芯片的非发光面以及使金属散热器的另一部分结构焊接在基板的第一表面；提供透镜，将透镜固定在第二定位台阶。通过上述方式，使激光芯片工作时产生的热量可以直接通过金属散热器传递给基板和外界空气，从而实现及时将热量导出，提升散热性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高散热激光器件的制作方法
本专利技术涉及激光器件
，更具体而言，涉及一种高散热激光器件的制作方法。
技术介绍
大功率半导体激光器的输出功率高、出光面积小，其工作时产生的热量密度很高，当芯片过热时，导致激光猝灭，会限制高功率激光输出。良好的器件散热依赖于优化的散热结构设计、封装材料选择(热界面材料与基板材料)及封装制造工艺等。但目前现有激光器件的散热结构、封装材料选择及封装制造工艺使得激光器件的整体散热性能仍然较难满足在散热要求更高的场景中进行应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高散热激光器件的制作方法，通过该方法制作的激光器件的结构简单，整体散热性能强，能够满足在散热要求更高的场景中进行应用，同时制作方法简单，易于实现。为实现上述目的，本专利技术提供了一种高散热激光器件的制作方法，所述制作方法包括：制作基板和金属散热器；其中，制作所述基板，包括：提供一陶瓷柸片，在所述陶瓷柸片上制作至少一个贯穿所述陶瓷柸片的收容槽；并且在每个所述收容槽的一端制作第一定位台阶及在其另一端制作第二定位台阶；然后进行高温烧结得到预制基板；再在所述预制基板上制作线路层并在每个所述收容槽的外围制作第一通孔引线和在每个所述第一定位台阶上制作第二通孔引线后得到基板；制作所述金属散热器，包括：制作包含第一散热结构和第二散热结构的金属散热器；所述第一散热结构用于与激光芯片焊接，所述第二散热结构连接在所述第一散热结构的远离所述激光芯片侧，所述第二散热结构用于覆盖所述第一通孔引线的外端面；在每个所述第一定位台阶上焊接一个激光芯片；所述激光芯片的发光面朝向所述第二定位台阶所在方向，所述激光芯片的正电极通过所述第二通孔引线连接外接电路；焊接所述金属散热器，使所述第一散热结构焊接在所述激光芯片的非发光面上以及使所述第二散热结构焊接在所述第一通孔引线的外端面上；所述激光芯片的负电极依次通过所述金属散热器和所述第一通孔引线连接外接电路；在每个所述第二定位台阶上安装透镜。优选的，所述在每个所述第一定位台阶上焊接一个激光芯片，包括：在所述第一定位台阶的焊盘上点设助焊剂；将第一金锡焊片设于所述助焊剂上，所述第一金锡焊片的面积尺寸为所述激光芯片的正电极面积尺寸的80％-95％；将激光芯片放置在所述第一定位台阶上方，使所述激光芯片发光区两侧的焊盘与所述第一金锡焊片接触，然后进行金锡共晶焊接。优选的，所述焊接所述金属散热器，包括：将第二金锡焊片设于所述激光芯片的非发光面上，所述第二金锡焊片的边长为所述激光芯片的负电极的四条边长两端各内缩1-3μm；在所述第二金锡焊片上点设助焊剂；在所述第一通孔引线的外端面上点设助焊剂；将第三金锡焊片设于所述第一通孔引线的外端面的助焊剂上；放置所述金属散热器，使所述第一散热结构与所述第二金锡焊片上的助焊剂接触以及使所述第二散热结构的靠近所述第一散热结构侧与所述第三金锡焊片上的助焊剂接触，然后同时进行金锡共晶焊接。优选的，所述金锡共晶焊接时，焊接温度为280-320℃，焊接压力为100-150g，焊接持续时间为1-2s。优选的，所述制作所述基板步骤中，使用预制模具在所述陶瓷柸片上一次冲压形成所述收容槽、所述第一定位台阶和所述第二定位台阶。优选的，所述在所述预制基板上制作线路层，包括：先使用磁控溅射技术在所述预制基板上镀第一金属层，然后在镀完所述第一金属层的预制基板上制作线路层。优选的，所述在每个所述收容槽的外围制作第一通孔引线和在每个所述第一定位台阶上制作第二通孔引线，包括：在制作完线路层的预制基板上，先采用激光打孔的方式在每个所述收容槽的外围均形成贯穿基板的第一通孔、以及在每个所述收容槽内的第一定位台阶上形成贯穿所述第一定位台阶的第二通孔，所述第二通孔与所述第二定位台阶不相交；然后使用电镀工艺在打孔后的预制基板上继续镀第二金属层并使用所述第二金属填充所述第一通孔和所述第二通孔以分别形成所述第一通孔引线和所述第二通孔引线；其中，镀所述第二金属层时，控制所述第二金属层的厚度与所述第一金属层的厚度之和为100μm。优选的，制作出所述第一通孔引线和所述第二通孔引线后，将所有线路做到基板表层并汇总形成串口，然后再对整个基板进行表层抗氧化处理。优选的，表层抗氧化处理结束后，在基板侧壁上形成凹槽；所述在每个所述第二定位台阶上安装透镜之后，所述制作方法还包括：提供保护罩，所述保护罩上设有与所述凹槽形状相匹配的卡扣；将所述保护罩通过所述卡扣与所述凹槽之间的相互扣合作用固定在所述基板上。优选的，所述陶瓷柸片的材质为氮化铝材质；和/或所述第二散热结构为鳍片式散热结构。与现有技术相比，本专利技术提供的高散热激光器件的制作方法，先制作了一种基板结构，该基板上设有至少一个贯穿基板的收容槽，在每个收容槽的两端分别形成了第一定位台阶和第二定位台阶，并且在每个收容槽的外围制作了第一通孔引线以及在每个第一定位台阶上制作了第二通孔引线。同时还制作了一种包含第一散热结构和第二散热结构的金属散热器，第一散热结构是用于与激光芯片进行焊接，第二散热结构连接在第一散热结构的远离激光芯片侧，并且焊接时要覆盖第一通孔引线的外端面。然后在第一定位台阶上焊接激光芯片，焊接激光芯片时，使激光芯片的发光面朝向第二定位台阶所在方向，由于激光芯片的正电极位于激光芯片的发光面侧，因此激光芯片的正电极可通过第二通孔引线连接至外接电路。焊接完激光芯片后即可焊接金属散热器，将第一散热结构焊接在激光芯片的非发光面上，将第二散热结构焊接在第一通孔引线的外端面上，使激光芯片的负电极依次通过金属散热器和第一通孔引线连接至外接电路。最后，再在第二定位台阶上安装透镜。在整个制作方法中，通过特别设计的基板结构和金属散热器结构，使得整个激光器件的制作过程简单，易于实现；并且定位台阶也能起到一定的定位作用，使得焊接操作更加精准，尤其适用于封装光线方向性要求很高的激光芯片。此外，本专利技术提供的制作方法实现了一个基板上集成多个激光芯片，且每个激光芯片的正负电极独立连接外接电路，因此，可以实现任意驱动控制单个激光芯片的效果。并且在通过本专利技术提供的方法制作的激光器件中，激光芯片工作时产生的热量可直接通过金属散热器传递至基板和外界空气，无需再经过其它介质，因此散热性强，可以提高激光芯片的可靠性和使用寿命。附图说明图1是本专利技术一实施例提供的高散热激光器件的制作方法流程示意图；图2是本专利技术另一实施例提供的图1中步骤S101的子流程示意图；图3是采用图2中所示方法制作的基板的俯视结构示意图；图4是图3中沿A-A方向的剖面示意图；图5是采用图1中所示方法制作的高散热激光器件的剖面示意图；图6是本专利技术另一实施例提供的高散热激光器件的制作方法流程示意图；附图标记：高散热激光器件100；基板10；第一表面11；第二表面12；第一线路121；第二线路122；第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高散热激光器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：/n制作基板和金属散热器；/n其中，制作所述基板，包括：提供一陶瓷柸片，在所述陶瓷柸片上制作至少一个贯穿所述陶瓷柸片的收容槽；并且在每个所述收容槽的一端制作第一定位台阶及在其另一端制作第二定位台阶；然后进行高温烧结得到预制基板；再在所述预制基板上制作线路层并在每个所述收容槽的外围制作第一通孔引线和在每个所述第一定位台阶上制作第二通孔引线后得到基板；/n制作所述金属散热器，包括：制作包含第一散热结构和第二散热结构的金属散热器；所述第一散热结构用于与激光芯片焊接，所述第二散热结构连接在所述第一散热结构的远离所述激光芯片侧，所述第二散热结构用于覆盖所述第一通孔引线的外端面；/n在每个所述第一定位台阶上焊接一个激光芯片；所述激光芯片的发光面朝向所述第二定位台阶所在方向，所述激光芯片的正电极通过所述第二通孔引线连接外接电路；/n焊接所述金属散热器，使所述第一散热结构焊接在所述激光芯片的非发光面上以及使所述第二散热结构焊接在所述第一通孔引线的外端面上；所述激光芯片的负电极依次通过所述金属散热器和所述第一通孔引线连接外接电路；/n在每个所述第二定位台阶上安装透镜。/n...

【技术特征摘要】
1.一种高散热激光器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
制作基板和金属散热器；
其中，制作所述基板，包括：提供一陶瓷柸片，在所述陶瓷柸片上制作至少一个贯穿所述陶瓷柸片的收容槽；并且在每个所述收容槽的一端制作第一定位台阶及在其另一端制作第二定位台阶；然后进行高温烧结得到预制基板；再在所述预制基板上制作线路层并在每个所述收容槽的外围制作第一通孔引线和在每个所述第一定位台阶上制作第二通孔引线后得到基板；
制作所述金属散热器，包括：制作包含第一散热结构和第二散热结构的金属散热器；所述第一散热结构用于与激光芯片焊接，所述第二散热结构连接在所述第一散热结构的远离所述激光芯片侧，所述第二散热结构用于覆盖所述第一通孔引线的外端面；
在每个所述第一定位台阶上焊接一个激光芯片；所述激光芯片的发光面朝向所述第二定位台阶所在方向，所述激光芯片的正电极通过所述第二通孔引线连接外接电路；
焊接所述金属散热器，使所述第一散热结构焊接在所述激光芯片的非发光面上以及使所述第二散热结构焊接在所述第一通孔引线的外端面上；所述激光芯片的负电极依次通过所述金属散热器和所述第一通孔引线连接外接电路；
在每个所述第二定位台阶上安装透镜。


2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在每个所述第一定位台阶上焊接一个激光芯片，包括：
在所述第一定位台阶的焊盘上点设助焊剂；
将第一金锡焊片设于所述助焊剂上，所述第一金锡焊片的面积尺寸为所述激光芯片的正电极面积尺寸的80％-95％；
将激光芯片放置在所述第一定位台阶上方，使所述激光芯片发光区两侧的焊盘与所述第一金锡焊片接触，然后进行金锡共晶焊接。


3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，焊接所述金属散热器，包括：
将第二金锡焊片设于所述激光芯片的非发光面上，所述第二金锡焊片的边长为所述激光芯片的负电极的四条边长两端各内缩1-3μm；
在所述第二金锡焊片上点设助焊剂；
在所述第一通孔引线的外端面上点设助焊剂；
将第三金锡焊片设于所述第一通孔引线的外端面的助焊剂上；
放置所述金属散热器，使所述第一散热结构与所述第二金锡焊片上的助焊剂接触以及使所述第二散...

【专利技术属性】
技术研发人员：李坤，孙雷蒙，杨丹，
申请(专利权)人：华引芯武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42