大功率半导体激光器是激光行业中极具成长潜力和极富研究价值的器件,其应用遍及众多事关国计民生的重要领域。半导体激光阵列(LDA)芯片作为大功率半导体激光器的核心部件,其封装质量不仅严重影响半导体激光器的输出特性(如功率、波长、偏振特性、光束质量等),而且直接决定了半导体激光器的可靠性,特别是寿命。因此LDA芯片封装技术是大功率半导体激光器研发与制造的基础技术。本论文针对LDA芯片封装中需要解决的三个关键技术问题——Smile效应、芯片散热和芯片焊接稳定性进行了系统的理论和实验研究,取得了以下成果:1、提出了应力补偿法抑制Smile效应技术,该技术基于应力补偿原理,通过控制焊接前LDA裸芯片的弯曲,对芯片施加一个与封装热应力反向的外加应力,用以对封装热应力进行充分补偿,可以将Smile效应稳定控制在0.5μm之内,且不会影响LDA器件的各项光电性能参数。裸芯片的外加应力可以用其弯曲方向和弯曲量来表征,通过测量芯片弯曲量来间接量化外加应力,从而建立外加应力与Smile效应之间的稳定对应关系,实现对Smile效应的稳定控制。2、提出了探针扫描法测量Smile效应技术,该技术以LDA芯片N面的起伏来表征芯片本身的弯曲,利用精密探针,通过机械接触式扫描的技术测量N面起伏来快速获得Smile效应的近似结果。该技术可以获得准确的Smile效应形态,Smile效应大小的测量值与实际值之差小于1μm,且实际值不会超出测量值。此外,该技术操作简单,测量耗时短,可在1分钟之内完成测量。更重要的是,使用该技术测量Smile效应时,无需对LDA器件加电,可在芯片焊接完成后立即进行测量。因此该技术可以方便地集成在LDA芯片批量化封装的流水中,实现对焊接Smile效应的实时在线监测,从而确保焊接工艺的稳定性,提高焊接良品率。3、设计开发了基于激光3D打印的镍基稀土合金微通道冷却热沉,减小了LDA器件的Smile效应,提高了激光器稳定性与寿命。通过数值模拟优化微通道热沉的内部结构,弥补了镍基稀土合金热导率较低的缺陷,获得了散热能力良好的微通道热沉。热沉性能测试结果显示,该热沉最高可满足120W/bar连续输出LDA芯片的散热。在冷却水流量0.3L/min,水温25℃的条件下,该热沉用于冷却功率80W/bar连续输出的LDA芯片,热阻0.4K/W,仅比商用无氧铜微通道热沉高出11.1%,压降0.5bar。Smile效应0.8μm,比商用无氧铜热沉降低了46.7%。经过1000小时常规老化后,器件功率衰减程度小于3%。4、采用控制变量法系统研究了AuSn焊接工艺参数对LDA器件性能的影响,获得了焊接温度、保温时间和焊接压强对LDA器件焊层质量、功率、波长红移值和Smile效应的影响规律,并得出了优化的AuSn焊接工艺曲线。采用该焊接工艺曲线封装的传导冷却Mini-bar激光器,在冷却温度25℃,工作电流连续60A的条件下,输出功率58.7W,波长红移值11.1nm,Smile效应小于0.3μm,且焊层无空洞。封装效果在现有的报道中处于领先水平。