半导体激光器的制造方法_2

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(铀)充当屏障(barrier)以避免Ti和Au (金)之间的相互扩散。Au层、Pt层和Ti层的厚度分别为0.6 μ m,0.2 μ m,和0.1 μ m。
[0079]在该专利说明书,术语“敷金属(metalize) ”表示金属通过干处理工艺的沉积。
[0080]如图1(d)所示的,半导体激光器芯片10,绝缘间隔件8,和热沉11可被接合在一起。
[0081]在该设计中,绝缘间隔件8和热沉11通过银颗粒弥散粘合剂被接合在一起。通过给绝缘间隔件8的表面敷金属,其他的接合方法例如金锡合金,银或金微粒弥散粘合剂是适用的。
[0082]图2示出激光源模块20,其中多个半导体激光器21,22,和23被附连在热沉11上。半导体激光器21,22和23具有与半导体激光10相同的结构。半导体激光器21,22和23被拧紧,或接合到热沉11。
[0083]激光源模块20具有与所谓的激光二极管条堆等同的功能。具有半导体激光器阵列的半导体激光器21,22和23提供与竖直类型激光二极管条堆相同的光源图案。
[0084]其中半导体激光器21,22和23接合到热沉11的设计可通过众所周知的模片接合工艺(die bonding process)生产。模片接合工艺被广泛地用于半导体工业中以使得高生产率和可靠性是有希望的。
[0085]半导体激光器21的下部电极和半导体激光器22的上部电极经由引线25被彼此连接。半导体激光器22的下部电极和半导体激光器23的上部电极经由引线26被彼此连接。由此,半导体激光器21,22和23被串联连接。图2(b)示出图2(a)的等效电路。
[0086]串联地连接的半导体激光器21,22和23通过使用导线(lead) 24和27被连接到外部电源。
[0087]高功率的半导体激光器在大约2V的驱动电压下以大约几十安培的电流进行驱动。并联的半导体激光器在低压电源下需要非常大的电流。由此这样的设计是不实际的。另一方面,在图2中示出的具有串联连接的设计是更实际的。
[0088]图3示出半导体激光器21和22的连接结构。半导体激光器21的下部电极41的侧表面42经由引线26被连接到半导体22的上部电极44的侧表面44。引线26使用引线接合工艺被接合到侧表面42和44。
[0089]上部电极35通过绝缘块34被接合到半导体激光器22的安装座31。半导体激光器芯片32通过子安装座33被接合到安装座31。半导体激光器芯片32的上表面45和上部电极35的上表面43经由引线39连接。引线39使用众所周知的引线接合工艺被接合到半导体激光器芯片32的上表面45和上部电极35的上表面43两者。
[0090]绝缘间隔件35被接合到所述安装座31。安装座31经由绝缘间隔件38被附连到热沉11。
[0091]引线接合工艺被建立为半导体器件的组装工艺,因此提供了良好的生产率和高的可靠性。然而,引线接合工艺仅可连接位于平面内的电极。
[0092]如图3所示的,下部电极41的侧表面42和电极35的上表面43例如不能通过引线接合工艺连接到彼此。为了解决该问题,本实施例采用厚的电极35和41由此这些电极的侧表面提供了电极之间的连接。
[0093][第二实施例]
[0094]图4示出作为本发明的第二实施例的激光源模块50。二十片半导体激光器10被附连在水冷却的热沉51上。半导体激光器10被拧紧在热沉51上。
[0095]相邻的半导体激光器10经由引线56被连接。引线56的连接构架对应于图3中示出的构架。导线58和59分别对应于图3中示出的导线27和24。导线58和59到外部电源的连接设备。
[0096]如图4所示的,半导体激光器10形成两排。导线57连接在这两排之间。
[0097]如图5所示的,热沉51包括进水口 52,通道54和出水口 53。通道54形成束发夹形状。二十个螺钉孔55被建立在热沉51上。螺钉孔55沿着所述通道定位。
[0098]以上的设计能使通道54仅放置在半导体激光器10的热产生区域下方。同时,半导体激光器10通过螺钉被附连到热沉51。
[0099]如图6所示的,激光源模块50适于作为用于固态激光器杆56的栗浦源(pumpingsource) 0该设计允许用于由例如Nd:YAG(钕:钇铝石榴石)制成的激光杆56的侧向栗浦(pumping)。该固态激光器介质的构造不限于所述杆。任何构造例如板条是可适用的。
[0100][第三实施例]
[0101]图7示出作为本发明的第三实施例的半导体激光器60。与图1所示的半导体激光器10相比,半导体激光器60具有安装座61而不是安装座1。安装座61没有安装孔7。
[0102]如图7(b)所示的,安装座61经由绝缘间隔件68被接合到热沉11。绝缘间隔件68没有安装孔7。绝缘间隔件68被接合到安装座61。
[0103]在该构造中,安装座61有利地通过去掉安装孔7被做成紧凑的。
[0104]图8 (a)示出激光源模块70,其中多个半导体激光器71,72和73被附连在热沉11上。半导体激光器71,72和73具有与图7中所示的半导体激光器60相同的构架。半导体激光器71,和73被接合到热沉11。
[0105]任何众所周知的模片接合工艺可用于连接半导体激光器71,72和73到热沉11。
[0106]半导体71的下部电极和半导体激光器72的上部电极经由引线75被连接。半导体激光器72的下部电极和半导体激光器73的上部电极经由引线76被连接。该设计提供了半导体激光器71,72和73之间的串联连接。图8(c)示出图8(b)中所示的构架的等效电路。
[0107]串联连接的半导体激光器71,72和73通过导线74和导线77被连接到外部电源。
[0108]半导体激光器71和72之间的连接构架对应于图3中所示的半导体激光器21和22之间的连接构架。
[0109]本实施例使得半导体激光器60更小,因为缺少安装孔7。由此半导体激光器71,72和73之间的空间在图8中所示的设计中被变窄。结果,与激光源模块20相比,激光源模块70的能量密度得以增加。
[0110][第四实施例]
[0111]图9(a)示出作为本发明的第四实施例的半导体激光器80。半导体激光器80具有其中下部电极6从图7中所示的半导体激光器60的设计移除的设计。
[0112]如图9(b)所示的,安装座61经由绝缘间隔件68被接合到热沉11。绝缘间隔件68被接合到安装座61。
[0113]图9(c)示出电极端子84,其被用于半导体激光器80。电极端子84具有其中半导体激光器芯片2从半导体激光器80的设计被移除的设计。子安装座3可被移除或者保留。两个设计都是可用的。
[0114]图10(a)示出激光源模块90,其中多个半导体激光器81,82和83被附连在热沉11上。半导体激光器81,82和83具有与半导体激光器80相同的设计。半导体激光器81,82和83被接合到热沉11。
[0115]为了接合半导体激光器81,82和83在热沉11上,众所周知的模片接合工艺是可适用的。模片接合工艺被建立为半导体器件的组装工艺,因此良好的生产率和高的可靠性被提供。
[0116]半导体激光器81的安装座的第四表面和半导体激光器82的上部电极的侧表面经由引线86被连接。半导体激光器82的安装座的第四表面和半导体激光器83的上部电极的侧表面经由引线87被连接。半导体激光器83的安装座的第四表面和电极端子84的上部电极的侧表面经由引线88被连接。
[0117]如以前所述的,为了方便起见,与半导体激光器的抵靠热沉的安装表面相反的表面被称为第四表面。该第四表面对应于发射激光的表面。
[0118]半导体激光器81,82和83不包括下部电极,由此半导体激光器的安装座和相邻的半导体的电极经由引线连接。该设计需要连接在半导体激光器83和外部电源之间的设备。为了提供这样的设备,设置了电极端子84。电极端子84的上部电极被连接到半导体激光器83的安装座,因此连接到上部电极的引线89提供了这样的连接。
[0119]如上所述的,半导体激光器81,82和83被串联连接。图10(b)示出图10(a)中示出的构造的等效电路。
[0120]串联地连接的半导体激光器81,82和83经由导线85和89与外部电源连接。
[0121]半导体激光器80提供了小的占用空间(foot print),因为它不包括任何下部电极。由此,半导体激光器81,82和83之间的空间减小,如图10所示的。结果,激光源模块90的能量密度大于激光源模块70的。
[0122]另外,半导体激光器80提供了简单的构架和降低的生产成本。
[0123][第五实施例]
[0124]图11(a)示出作为本发明的第五实施例的半导体激光器100。半导体激光器100具有其中下部电极6从图1中所示的半导体激光器10的设计移除的设计。如图11(b)所示的,安装座1与绝缘间隔件8接合。
[0125]上部电极5的厚度优选地不小于0.3mm,更优选地,不小于0.5mm。厚的电极能使引线接合在上部电极5的侧表面上。
[0126]如图11(c)所示的,半导体激光器100适用螺钉12被附连在热沉11上。螺钉12是M2.0的绝缘螺钉。热沉11包括螺钉孔13。
[0127]如图11(d)所示的,半导体激光器100可被接合到热沉11。
[0128]图12(a)示出激光源模块110,其中半导体激光器101,102和103被附连在热沉11上。半导体激光器101,102和103具有与半导体激光器110相同的设计。半导体激光器101,102和103利用绝缘螺钉或所述接合被附连在热沉11上。
[0129]半导体激光器101的导电安装座和半导体激光器102的电极经由引线105被连接。半导体激光器102的导电安装座和半导体激光器103的电极经由引线106被连接。如以前所述的,导电的安装座的第四表面和电极的侧表面被连接。
[0130]根据以上设计,半导体激光器101,102和103被串联地连接。图12(b)示出图12(a)中所示的设计的等效电路。
[0131]串联地连接的半导体激光器101,102和103通过导线104和107被连接到外部电源。具有接触电极108的导线107利用绝缘螺钉或所述接合被附连在半导体激光器103的导电的安装座上。
[0132][第六实施例]
[0133]图13(a)示出作为本发明的第六实施例的半导体激光器120。半导体激光器120是半导体激光器10的变型。半导体激光器120包括安装座121,半导体激光器芯片122,子安装座123,绝缘块124,以及电极125。安装座121包括安装孔126和127。
[0134]子安装座123被接合到安装座121,半导体激光器芯片122被接合到子安装座123。绝缘块124被接合到安装座121,电极125被接合到绝缘块124。
[0135]电极125和半导体激光器芯片122经由引线129被连接。引线129被接合到半导体激光器122的后表面,也就是说,与包含激光器结构的表面相反的表面。引线129由金制成。多个引线129可被设置。引线129可具有带形状。
[0136]半导体激光器120的典型的尺度例如如下。安装座121的尺度是20mm x 4.0mmx 2.2mm。安装孔127的直径是2.3mm。子安装座123的尺度是11.0mm x 2.0mm x 0.2mm。电极 125 的尺度是 ?.0mm x 2.2mm x 0.8mm。
[0137]如图13(b)所示的,半导体激光器120经由绝缘间隔件128利用两个螺钉12被附连在热沉11上。绝缘间隔件128可被接合到半导体激光器120的安装座121。
[0138]如图13(c)所示的,半导体激光器120可经由绝缘间隔件128被接合到热沉11。
[0139]具有两个安装孔126和127的半导体激光器120的设计与传统的C型安装座相比是有区别的。这两个安装孔126和127避免半导体激光器120抵靠热沉11的转动。
[0140]图13(d)示出本实施例的特征,也就是说,安装孔126和127被除了紧挨着下方的区域119之外地放置。
[0141]紧挨着下方的区域119表示在安装座121的第三表面上的区域,其存在于垂直于安装座121的第一表面从半导体激光器芯片122的两端画出的两条直线之间。
[0142]紧挨着下方的区域119在传热路径中位于从半导体激光器芯片122到热沉11之间。通过从紧挨着下方的区域119排除安装孔126和127,散热能力得以改善。
[0143]安装座121的许多安装孔没有被限制。数目可以是两个或以上。
[0144][第七实施例]
[0145]图14示出作为本发明的第七实施例的激光源模块130。十个半导体激光器120被附连在水冷却的热沉131上。半导体激光器120利用绝缘螺钉被附连在水冷却的热沉131上。
[0146]在两个相邻的半导体激光器120之间经由引线136被连接。引线136连接某些半导体激光器的电极的侧表面和相邻的半导体激光器的安装座。
[0147]导线138和139被连接到外部电源。导线138包括接触电极137,其利用螺钉被附连到半导体激光器。如图15所示的,热沉131包括进水口 132,通道134和出水口 133。通道134在任一侧上成直线地布置有总共二十个螺钉孔1
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