一种半导体激光器封装模组的制作方法

本申请涉及半导体光电器件领域，尤其涉及一种半导体激光器封装模组。

背景技术：

1、激光器广泛应用于激光显示、激光电视、激光投影仪、通讯、医疗、武器、制导、测距、光谱分析、切割、精密焊接、高密度光存储等领域。激光器的各类很多，分类方式也多样，主要有固体、气体、液体、半导体和染料等类型激光器；与其他类型激光器相比，全固态半导体紫外激光器具有体积小、效率高、重量轻、稳定性好、寿命长、结构简单紧凑、小型化等优点。

2、激光器与氮化物半导体发光二极管存在较大的区别：

3、1)激光是由载流子发生受激辐射产生，光谱半高宽较小，亮度很高，单颗激光器输出功率可在w级，而氮化物半导体发光二极管则是自发辐射，单颗发光二极管的输出功率在mw级；

4、2)激光器的使用电流密度达ka/cm2，比氮化物发光二极管高2个数量级以上，从而引起更强的电子泄漏、更严重的俄歇复合、极化效应更强、电子空穴不匹配更严重，导致更严重的效率衰减droop效应；

5、3)发光二极管自发跃迁辐射，无外界作用，从高能级跃迁到低能级的非相干光，而激光器为受激跃迁辐射，感应光子能量应等于电子跃迁的能级之差，产生光子与感应光子的全同相干光；

6、4)原理不同：发光二极管为在外界电压作用下，电子空穴跃迁到有源层或p-n结产生辐射复合发光，而激光器需要激射条件满足才可激射，必须满足有源区载流子反转分布，受激辐射光在谐振腔内来回振荡，在增益介质中的传播使光放大，满足阈值条件使增益大于损耗，并最终输出激光。

7、氮化物半导体紫外激光器存在以下问题：激光器使用电流大，电流密度大，且激光器的效率普遍少于50％，高电流密度使用下会产生大量非辐射复合的热量，引起激光器power-current曲线的kink扭曲电流值及饱和激光功率的电流值偏低，以及热衰退和老化漏电偏大等问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题之一，本实用新型提供了一种半导体激光器封装模组。

2、本实用新型实施例提供了一种半导体激光器封装模组，所述半导体激光器封装模组包括管脚、管座、管舌和热沉，所述管脚固定在所述管座的下表面，所述管舌固定在所述管座的上表面，所述热沉设置在所述管舌的侧面，所述热沉的侧面设置有半导体激光器，所述管舌、热沉和半导体激光器均具有纵向声速、横向声速、热导率、吸收系数、电子迁移率、空穴迁移率、电子扩散常数和空穴扩散系数特性。

3、优选地，所述半导体激光器的纵向声速小于或等于管舌的纵向声速，所述半导体激光器的纵向声速小于或等于热沉的纵向声速。

4、优选地，所述半导体激光器的横向声速小于或等于管舌的横向声速，所述半导体激光器的横向声速小于或等于热沉的横向声速。

5、优选地，所述半导体激光器的热导率小于或等于管舌的热导率，所述半导体激光器的热导率小于或等于热沉的热导率。

6、优选地，所述半导体激光器的吸收系数小于或等于管舌的吸收系数，所述半导体激光器的吸收系数小于或等于热沉的吸收系数。

7、优选地，所述半导体激光器的电子迁移率大于或等于管舌的电子迁移率，所述半导体激光器的电子迁移率大于或等于热沉的电子迁移率。

8、优选地，所述半导体激光器的空穴迁移率大于或等于管舌的空穴迁移率，所述半导体激光器的空穴迁移率大于或等于热沉的空穴迁移率。

9、优选地，所述半导体激光器的电子扩散常数大于或等于管舌的电子扩散常数，所述半导体激光器的电子扩散常数大于或等于热沉的电子扩散常数。

10、优选地，所述半导体激光器的空穴扩散系数大于或等于管舌的空穴扩散系数，所述半导体激光器的空穴扩散系数大于或等于热沉的空穴扩散系数。

11、优选地，所述半导体激光器封装模组还包括帽壳和齐纳管，所述帽壳罩设在所述管舌、热沉和半导体激光器的顶部并与所述管座连接，所述齐纳管设置在热沉的侧面；

12、所述半导体激光器为氮化镓基激光器、砷化镓基激光器、铟磷基激光器、氮化铝基激光器或ingan基激光器中的任意一种，所述半导体激光器波长涵盖200nm至3000nm；

13、所述管舌、管座和帽壳为cu、al、ag、au、铬、镍、c、不锈钢、cuw、beo、可伐、fe、pd、cu/pd/ni复合材料、cu/ni/pd复合材料、fe/cu/pd/ni复合材料、fe/cu/ni/pd复合材料、cu/fe复合材料、cu/al复合材料、铁包铜的任意一种或任意组合；

14、所述热沉为sic、aln、金刚石、si、cuw、tiw、cu、beo、gan、gaas、inp、aln覆cu、sic覆cu、金刚石覆cu、si覆cu、gaas覆cu的任意一种或任意组合。

15、本实用新型的有益效果如下：本实用新型通过设计半导体激光器、管舌和热沉的纵向声速、横向声速、热导率和吸收系数，增强低频声子的群速度，提升晶格振动的声子输运效率，提升激光器的power-current曲线的kink扭曲电流值及饱和激光功率的电流值，提升激光器的大电流和大功率驱动性能；同时，通过设计半导体激光器、管舌和热沉的电子迁移率、空穴迁移率、电子扩散常数和空穴扩散常数，提升光子简并度及加快受激辐射超过自发辐射，降低老化过程中的激光器阈值电流上升幅度，10000h的老化阈值电流上升幅度从50～80％下降至10～40％，并降低激光器模组的弛豫时间relaxationtime，降低声子散射几率，改善激光器的热衰退和老化漏电比例，10000h老化漏电从+/-1～5ua下降至+/-0～1ua。

技术特征：

1.一种半导体激光器封装模组，其特征在于，所述半导体激光器封装模组包括管脚、管座、管舌和热沉，所述管脚固定在所述管座的下表面，所述管舌固定在所述管座的上表面，所述热沉设置在所述管舌的侧面，所述热沉的侧面设置有半导体激光器，所述管舌、热沉和半导体激光器均具有纵向声速、横向声速、热导率、吸收系数、电子迁移率、空穴迁移率、电子扩散常数和空穴扩散系数特性。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组，其特征在于，所述半导体激光器的纵向声速小于或等于管舌的纵向声速，所述半导体激光器的纵向声速小于或等于热沉的纵向声速。

3.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组，其特征在于，所述半导体激光器的横向声速小于或等于管舌的横向声速，所述半导体激光器的横向声速小于或等于热沉的横向声速。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组，其特征在于，所述半导体激光器的热导率小于或等于管舌的热导率，所述半导体激光器的热导率小于或等于热沉的热导率。

5.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组，其特征在于，所述半导体激光器的吸收系数小于或等于管舌的吸收系数，所述半导体激光器的吸收系数小于或等于热沉的吸收系数。

6.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组，其特征在于，所述半导体激光器的电子迁移率大于或等于管舌的电子迁移率，所述半导体激光器的电子迁移率大于或等于热沉的电子迁移率。

7.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组，其特征在于，所述半导体激光器的空穴迁移率大于或等于管舌的空穴迁移率，所述半导体激光器的空穴迁移率大于或等于热沉的空穴迁移率。

8.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组，其特征在于，所述半导体激光器的电子扩散常数大于或等于管舌的电子扩散常数，所述半导体激光器的电子扩散常数大于或等于热沉的电子扩散常数。

9.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组，其特征在于，所述半导体激光器的空穴扩散系数大于或等于管舌的空穴扩散系数，所述半导体激光器的空穴扩散系数大于或等于热沉的空穴扩散系数。

10.根据权利要求1所述的半导体激光器封装模组，其特征在于，所述半导体激光器封装模组还包括帽壳和齐纳管，所述帽壳罩设在所述管舌、热沉和半导体激光器的顶部并与所述管座连接，所述齐纳管设置在热沉的侧面；

技术总结本技术提出了一种半导体激光器封装模组，所述半导体激光器封装模组包括管脚、管座、管舌和热沉，所述管脚固定在所述管座的下表面，所述管舌固定在所述管座的上表面，所述热沉设置在所述管舌的侧面，所述热沉的侧面设置有半导体激光器，所述管舌、热沉和半导体激光器均具有纵向声速、横向声速、热导率、吸收系数、电子迁移率、空穴迁移率、电子扩散常数和空穴扩散系数特性。本技术提升激光器的大电流和大功率驱动性能，提升光子简并度及加快受激辐射超过自发辐射，降低老化过程中的激光器阈值电流上升幅度。技术研发人员：郑锦坚,李水清,蔡鑫,李晓琴,张会康,黄军,王星河受保护的技术使用者：安徽格恩半导体有限公司技术研发日：20231208技术公布日：2024/7/25