一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，包括熱沉、封裝在熱沉上的半導(dǎo)體激光器芯片和過(guò)流保護(hù)裝置；所述的半導(dǎo)體激光器芯片一面采用焊料貼合于熱沉表面，另外一面通過(guò)金屬導(dǎo)線與過(guò)流保護(hù)裝置和電源串聯(lián)。本發(fā)明采用集成于封裝模塊的簡(jiǎn)易過(guò)流保護(hù)裝置制作半導(dǎo)體激光器，有效的減少電流過(guò)載對(duì)半導(dǎo)體激光器的損傷，而且其整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，成本低，更換方便，具有非常好的重復(fù)性，能夠適合批量生產(chǎn)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，適用于低成本半導(dǎo)體激光器應(yīng)用條件下對(duì)芯片的過(guò)流保護(hù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，屬于半導(dǎo)體激光器封裝【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器(LD)具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、工作壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于固體激光器泵浦、工業(yè)加工、激光醫(yī)療和軍事等領(lǐng)域，有著非常廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。
[0003]半導(dǎo)體激光器的使用壽命、工作特性在很大程度上取決于工作時(shí)所處環(huán)境的穩(wěn)定性，主要影響因素包括工作電流、環(huán)境溫度、濕度等。作為一種以電流注入作為激勵(lì)方式的激光器，工作電流的穩(wěn)定性成為上述影響因素中最為關(guān)鍵的一點(diǎn)。隨著應(yīng)用的發(fā)展，要求激光器單管的輸出功率越來(lái)越大，同時(shí)使用電流也大幅上升，這就為半導(dǎo)體激光器整體設(shè)計(jì)提出了更為嚴(yán)格的要求。通常情況下，半導(dǎo)體激光器有很長(zhǎng)的工作壽命。但在不適當(dāng)?shù)墓ぷ鳁l件下，會(huì)造成性能的急劇惡化乃至失效。統(tǒng)計(jì)表明，半導(dǎo)體激光器突然失效，50%以上的幾率是由于電流過(guò)載擊穿。因而如何保護(hù)半導(dǎo)體激光器，延長(zhǎng)半導(dǎo)體激光器的使用壽命是研制大功率半導(dǎo)體激光器的重要問(wèn)題。針對(duì)電流問(wèn)題主要考慮以下三個(gè)方面:
[0004]1、激光器必須工作在額定電流以?xún)?nèi)；
[0005]2、激光器工作中需要盡量避免浪涌電流；
[0006]3、針對(duì)激光器這類(lèi)敏感電流元件,開(kāi)啟及關(guān)閉需要采用慢啟動(dòng)/關(guān)閉模式。
[0007]針對(duì)上述三點(diǎn)需求，通常的方法是設(shè)計(jì)一個(gè)符合半導(dǎo)體激光器技術(shù)要求、性能穩(wěn)定、工作可靠的驅(qū)動(dòng)電源。這就要求驅(qū)動(dòng)電源的穩(wěn)定度高，浪涌沖擊小，因此驅(qū)動(dòng)電源中需要各種保護(hù)電路以滿(mǎn)足實(shí)際要求，通過(guò)采用慢啟動(dòng)電路、TVS (瞬態(tài)抑制器)吸收電路、限流電路等來(lái)防止浪涌沖擊及電流過(guò)大。但這種方式通常要包含諸多元器件及相關(guān)控制單元，如主控單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)電路、半導(dǎo)體激光器、溫度控制電路、功率檢測(cè)電路、光斑檢測(cè)電路、輸入輸出接口電路及電平轉(zhuǎn)換電路等。
[0008]如中國(guó)專(zhuān)利CN201171141公開(kāi)一種多功能半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)控制裝置，該裝置包括:基準(zhǔn)電壓發(fā)生器和調(diào)制信號(hào)輸入端，均與同相加法器相連，所述同相加法器與電壓/電流轉(zhuǎn)化模塊、電流驅(qū)動(dòng)模塊、激光二極管依次相連；所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生器用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓信號(hào)，調(diào)制信號(hào)輸入端用于輸入電壓調(diào)制信號(hào)，同相加法器用于根據(jù)調(diào)制信號(hào)對(duì)基準(zhǔn)電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，電壓/電流轉(zhuǎn)化模塊用于根據(jù)同相加法器傳遞的電壓信號(hào)生成與之成正比的電流信號(hào)，通過(guò)電流驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)激光二極管。該對(duì)比專(zhuān)利的驅(qū)動(dòng)控制裝置整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)、維護(hù)成本較高，應(yīng)用于大功率半導(dǎo)體激光器時(shí)，需要型號(hào)對(duì)應(yīng)，不利于大范圍推廣應(yīng)用。
[0009]中國(guó)專(zhuān)利CN201508997U公開(kāi)一種具有防止過(guò)流誤判斷功能的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電源，它由恒功率驅(qū)動(dòng)電路、滯回比較電路、過(guò)流計(jì)數(shù)電路、功能控制電路與告警電路組成。半導(dǎo)體激光器由恒功率驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，滯回比較電路對(duì)半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行采樣，并將采樣的半導(dǎo)體激光器實(shí)際驅(qū)動(dòng)電流值所對(duì)應(yīng)的電壓值與設(shè)定的過(guò)流保護(hù)值所對(duì)應(yīng)的電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制恒功率驅(qū)動(dòng)電路和過(guò)流計(jì)數(shù)電路，并根據(jù)過(guò)流計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)半導(dǎo)體激光器的過(guò)流狀態(tài)進(jìn)行判定，進(jìn)而由功能控制電路控制恒功率驅(qū)動(dòng)電路和告警電路。
[0010]如上述2項(xiàng)專(zhuān)利所述過(guò)流保護(hù)裝置的其體積相對(duì)龐大，需要制作獨(dú)立的電源控制系統(tǒng)，對(duì)于一般簡(jiǎn)單應(yīng)用過(guò)程，成本較高，維護(hù)相對(duì)復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，本發(fā)明通過(guò)在封裝模塊中加入過(guò)流保護(hù)器，有效的保護(hù)激光器芯片正常工作。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0013]一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，包括熱沉、封裝在熱沉上的半導(dǎo)體激光器芯片和過(guò)流保護(hù)裝置；所述的半導(dǎo)體激光器芯片一面采用焊料貼合于熱沉表面，另外一面通過(guò)金屬導(dǎo)線與過(guò)流保護(hù)裝置和電源串聯(lián)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的過(guò)流保護(hù)裝置通過(guò)一次性固化的方式固定設(shè)置在所述的熱沉上，形成不可拆卸的連接方式。優(yōu)選的，所述的熱沉為T(mén)03封裝熱沉。
[0015]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的過(guò)流保護(hù)裝置通過(guò)螺紋連接或?qū)虿圻B接的方式固定在所述的熱沉上，形成可拆卸的連接方式。優(yōu)選的，所述的熱沉為C-mount封裝熱沉。
[0016]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的過(guò)流保護(hù)裝置為快熔保險(xiǎn)絲或快熔保險(xiǎn)片。所述快熔保險(xiǎn)絲或快熔保險(xiǎn)片的熔斷電流為半導(dǎo)體激光器芯片額定工作電流的1.2-1.5倍。所述的快熔保險(xiǎn)絲或快熔保險(xiǎn)片的材料為鉛、銻合金等常規(guī)低熔點(diǎn)材料或其他類(lèi)別快速熔斷材料。
[0017]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述的過(guò)流保護(hù)裝置，包括超過(guò)自身斷路電流時(shí)，快速?gòu)澢l(fā)斷路的導(dǎo)體，其斷路電流為半導(dǎo)體激光器芯片額定工作電流的1.2-1.5倍。過(guò)載后，所述快速?gòu)澢l(fā)斷路的導(dǎo)體由于本身產(chǎn)熱彎曲將正常工作電路開(kāi)路，形成對(duì)半導(dǎo)體激光器芯片斷路保護(hù)。在斷路時(shí)，所述快速?gòu)澢l(fā)斷路的導(dǎo)體連接旁路實(shí)現(xiàn)短接。此處設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于，防止由于電流減小而溫度降低導(dǎo)致激光器工作電路恢復(fù)，直至電源斷電恢復(fù)。
[0018]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述過(guò)流保護(hù)裝置通過(guò)金屬焊接、鑄型形式連接或膠類(lèi)粘合至所述熱沉表面。所述的膠類(lèi)包括玻璃膠或銀漿等。
[0019]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，大功率半導(dǎo)體激光器還包括帶螺紋或?qū)虿鄣倪^(guò)渡電極，帶螺紋或?qū)虿鄣倪^(guò)渡電極通過(guò)金屬焊接、鑄型形式連接或膠類(lèi)粘合至所述熱沉表面，所述的過(guò)流保護(hù)裝置通過(guò)螺紋連接或?qū)虿圻B接方式固定在所述的帶螺紋或?qū)虿鄣膶?dǎo)電電極上。所述的膠類(lèi)包括玻璃膠或銀漿等。
[0020]本發(fā)明的有益效果:
[0021]本發(fā)明采用集成于封裝模塊的簡(jiǎn)易過(guò)流保護(hù)裝置制作半導(dǎo)體激光器，有效的減少電流過(guò)載對(duì)半導(dǎo)體激光器的損傷，而且其整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，成本低，更換方便，具有非常好的重復(fù)性，能夠適合批量生產(chǎn)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，適用于低成本半導(dǎo)體激光器應(yīng)用條件下對(duì)芯片的過(guò)流保護(hù)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所述帶有可拆卸形式的過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所述快熔保險(xiǎn)絲的剖面圖；
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例2所述帶有不可拆卸的一次性固化過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例2所述快熔保險(xiǎn)絲(螺旋快熔保險(xiǎn))的剖面圖。
[0026]圖1-4中，1、第一半導(dǎo)體激光器芯片；2、C-mount封裝熱沉；3、第一金屬導(dǎo)線；4、固定于熱沉上的帶導(dǎo)向槽的過(guò)渡電極；5、第一過(guò)流保護(hù)裝置；6、導(dǎo)電過(guò)渡電極片；7、絕緣陶瓷；8、導(dǎo)電貼片；9、導(dǎo)向槽；10、第一快熔保險(xiǎn)絲；11、絕緣外殼；
[0027]12、第二半導(dǎo)體激光器芯片；13、T03封裝熱沉；14、第二金屬導(dǎo)線；15、第二過(guò)流保護(hù)裝置；16、導(dǎo)電電極管腳；17、導(dǎo)電管座，18、螺旋快熔保險(xiǎn)，19、視窗，20、絕緣外殼。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明，但不限于此。
[0029]實(shí)施例1、
[0030]如圖1、2所示，一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，包括C-mount封裝熱沉2、封裝在Cnount封裝熱沉2上的第一半導(dǎo)體激光器芯片I和第一過(guò)流保護(hù)裝置5 ;所述的第一半導(dǎo)體激光器芯片I 一面采用焊料貼合于C-mount封裝熱沉2的表面，另外一面通過(guò)金屬導(dǎo)線3與第一過(guò)流保護(hù)裝置5和電源串聯(lián)。
[0031]所述的第一過(guò)流保護(hù)裝置5通過(guò)帶導(dǎo)向槽9的過(guò)渡電極4固定在所述的C-mount封裝熱沉2上，形成可拆卸的連接方式。所述帶導(dǎo)向槽的過(guò)渡電極4通過(guò)金屬焊接、鑄型形式連接或膠類(lèi)粘合至所述C-mount封裝熱沉2表面,所述的膠類(lèi)包括玻璃膠或銀衆(zhòng)等。
[0032]所述的第一過(guò)流保護(hù)裝置5為第一快熔保險(xiǎn)絲10。
[0033]實(shí)施例2、
[0034]如圖3、4所示。如實(shí)施例1所述的一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其區(qū)別在于，
[0035]所述的第二過(guò)流保護(hù)裝置15通過(guò)一次性固化的方式固定設(shè)置在所述的T03封裝熱沉上，形成不可拆卸的連接方式。
[0036]所述的第二過(guò)流保護(hù)裝置15為快熔保險(xiǎn)絲(螺旋快熔保險(xiǎn))18。
[0037]所述第二過(guò)流保護(hù)裝置15通過(guò)金屬焊接、鑄型形式連接或膠類(lèi)粘合至所述T03封裝熱沉表面。所述的膠類(lèi)包括玻璃膠或銀漿等。
[0038]實(shí)施例3、
[0039]如實(shí)施例1和2所述的一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其區(qū)別在于，
[0040]所述的過(guò)流保護(hù)裝置，包括超過(guò)自身斷路電流時(shí)，快速?gòu)澢l(fā)斷路的導(dǎo)體，其斷路電流為半導(dǎo)體激光器芯片額定工作電流的1.2-1.5倍。過(guò)載后，所述快速?gòu)澢l(fā)斷路的導(dǎo)體由于本身產(chǎn)熱彎曲將正常工作電路開(kāi)路，形成對(duì)半導(dǎo)體激光器芯片斷路保護(hù)。在斷路同時(shí)，所述快速?gòu)澢l(fā)斷路的導(dǎo)體連接旁路實(shí)現(xiàn)短接。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其特征在于，該大功率半導(dǎo)體激光器包括熱沉、封裝在熱沉上的半導(dǎo)體激光器芯片和過(guò)流保護(hù)裝置；所述的半導(dǎo)體激光器芯片一面采用焊料貼合于熱沉表面，另外一面通過(guò)金屬導(dǎo)線與過(guò)流保護(hù)裝置和電源串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的過(guò)流保護(hù)裝置通過(guò)一次性固化的方式固定設(shè)置在所述的熱沉上，形成不可拆卸的連接方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的熱沉為T(mén)03。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的過(guò)流保護(hù)裝置通過(guò)螺紋連接或?qū)虿圻B接的方式固定在所述的熱沉上，形成可拆卸的連接方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的熱沉為C-mount。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的過(guò)流保護(hù)裝置為快熔保險(xiǎn)絲或快熔保險(xiǎn)片，其熔斷電流為半導(dǎo)體激光器芯片額定工作電流的1.2-1.5倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述的過(guò)流保護(hù)裝置，包括超過(guò)自身斷路電流時(shí)，快速?gòu)澢l(fā)斷路的導(dǎo)體，其斷路電流為半導(dǎo)體激光器芯片額定工作電流的1.2-1.5倍；在斷路時(shí)，所述快速?gòu)澢l(fā)斷路的導(dǎo)體連接旁路實(shí)現(xiàn)短接。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其特征在于，所述過(guò)流保護(hù)裝置通過(guò)金屬焊接、鑄型形式連接或膠類(lèi)粘合至所述熱沉表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶有集成封裝過(guò)流保護(hù)裝置的大功率半導(dǎo)體激光器，其特征在于，大功率半導(dǎo)體激光器還包括帶螺紋或?qū)虿鄣倪^(guò)渡電極，帶螺紋或?qū)虿鄣倪^(guò)渡電極通過(guò)金屬焊接、鑄型形式連接或膠類(lèi)粘合至所述熱沉表面，所述的過(guò)流保護(hù)裝置通過(guò)螺紋連接或?qū)虿圻B接方式固定在所述的帶螺紋或?qū)虿鄣膶?dǎo)電電極上。
【文檔編號(hào)】H01S5/02GK104078833SQ201310109481
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】蔣鍇, 李沛旭, 張新, 湯慶敏, 徐現(xiàn)剛 申請(qǐng)人:山東華光光電子有限公司