一種中低功率半導體雷射器的封裝製作方法

2023-04-29 02:11:16 5

專利名稱：一種中低功率半導體雷射器的封裝製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體二極體雷射器的製作方法，屬於半導體光電子技術領域。
技術背景半導體雷射器具有體積小、重量輕、轉換效率高、易於調製和價格低廉等優點，近年來 在照明、醫療、工業等方面得到了廣泛的應用，如光纖通信、雷射測距、目標指示、照明、 美容等行業。隨著半導體雷射器輸出功率的不斷提高，應用範圍越來越廣，需求量也越來越 大。中低功率的半導體雷射器， 一般採用C-mount和T05封裝，但是由於生產設備和封裝治 具的限制，生產效率低下，難以滿足批量生產的需求。因此，在不影響雷射器性能和可靠性 的前提下，如何提高生產效率就成為急需在生產中解決的問題和技術瓶頸。從半導體雷射器 器件封裝的角度來看，傳統的C-mount和T05封裝的半導體雷射器在製作工藝上都存在明顯 的缺點，如焊料製備困難、手工工步較多等，都是影響生產效率的因素。而且傳統的C-mount 和T05的封裝過程，也存在以下一系列的問題，影響最終的成品率1. 焊料的厚度一致性差，難以做到精確控制；2. 只能做成器件後進行扎測，缺少優選過程，晶片失效則導致器件失效，影響合格率；3. 失效後的器件底座，因為焊接表面的平整受到破壞難以重複利用，需要大量時間進行 清洗拋光。因此,上述封裝結構不適合批量穩定生產。 發明內容本發明針對現有中低功率半導體雷射器的封裝方法存在的問題，提供一種適合批量生產、 產品合格率高的中低功率半導體雷射器的封裝製作方法。本發明的的中低功率半導體雷射器的封裝製作方法，是利用一種厚度在0. 2 im-O. 3 ram之 間的長方體熱沉作為中間載體，首先以整片的方式在熱沉上蒸鍍焊料，然後利用焊料在每個 熱沉單位上粘結半導體雷射器管芯晶片，粘結完畢後一起放入合金爐，採用銦焊料時，在200 °C-30(TC及通氮氣保護條件下燒結10分鐘-20分鐘，採用金錫焊料時，在280'C-30(TC及通 氮氣保護條件下燒結10秒-60秒，將燒結後粘有晶片的熱沉單位從整片熱沉片上切割下來， 利用銀漿粘結到T05管座的舌頭上，在半導體雷射器管芯晶片的N面電極上鍵合金線，將金 線連接到T05管座的陰極管腳上，半導體雷射器管芯晶片通過T05管殼的舌頭作為正電極， 陰極管腳作為負電極進行通電工作。熱沉可以選用導電金屬或絕緣導熱材料製作，在導電金屬或絕緣導熱材料表面鍍金。導 電金屬製作的熱沉採用整片製作的，每片包括500個熱沉單位；絕緣導熱材料製作的熱沉使 用2英寸-4英寸的襯底片，通過鍍金、鋸片機半切製作。半導體雷射器管芯晶片以倒裝的方式粘結在熱沉上。本發明的半導體雷射器的封裝製作方法可以對焊料厚度進行精確控制，解決了由於焊料 過厚或者過薄造成的焊料氣泡或燒結不牢等問題，可以對熱沉進行批量蒸鍍焊料，滿足了批 量生產的需要，具有更好的通用性，提高了材料利用率，降低了生產成本。


圖l是本發明的原理示意圖。圖2是在半導體雷射器管芯晶片的N面電極上鍵合金線的示意圖。圖中1、熱沉單位，2、半導體雷射器管芯晶片，3、 T05管座舌頭，4、 T05管座的陰極 管腳，5、金線。
具體實施方式
按本發明的方法，封裝製作時包含一種用金屬或絕緣材料製作的熱沉、現有封裝工藝用 的T05管座和半導體雷射器管芯晶片3，利用現有的薄膜蒸鍍工藝在熱沉上蒸鍍焊料，利用 現有的半導體雷射器器件封裝工藝進行其他工步的封裝。熱沉1呈長方體片狀，其厚度在0. 2 mm-0.3mm之間。可以選用導電金屬製作的熱沉，如銅、鐵等，在導電金屬表面鍍金；也可以 選用絕緣導熱材料製作的熱沉，如矽、碳化矽、陶瓷片等，在絕緣導熱材料表面鍍金。導電 金屬製作的熱沉採用整片製作的，每片包括500個熱沉單位；絕緣導熱材料製作的熱沉使用 2英寸-4英寸的襯底片，通過鍍金、鋸片機半切製作。如圖1所示，具體方法是利用熱沉作為中間載體，熱沉是以整片的方式蒸鍍焊料。然後 利用焊料在每個熱沉單位1上粘結一個半導體雷射器管芯晶片2，半導體雷射器管芯晶片2 是以倒裝的方式粘結在熱沉上， 一起放入合金爐。如焊料是銦焊料，在200'C-30(TC、氮氣 保護的條件下進行燒結，燒結時間為10分鐘-20分鐘；如焊料是金錫焊料，在28(TC-300°C 下、氮氣保護條件下進行燒結，燒結時間為10秒-60秒。將燒結後的粘有晶片的500個熱沉 單位(稱為COS)從整片熱沉上切割下來，利用銀漿粘結到T05管座的舌頭3上。如圖2所 示，在半導體雷射器管芯晶片的N面電極上鍵合金線5，將金線5連接到T05管座的陰極管 腳4上。半導體雷射器器件通過T05管殼的舌頭3作為正電極，陰極管腳4作為負電極進行 通電工作。本發明的半導體雷射器的封裝製作方法是利用一種導電金屬或絕緣導熱材料作為熱沉， 利用現有的薄膜蒸鍍工藝在熱沉上蒸鍍焊料，利用現有的雷射器器件封裝工藝進行其他工步 的封裝。具有以下明顯的效果1. 可以對焊料厚度進行精確控制，解決了由於焊料過厚或者過薄造成的焊料氣泡或燒結 不牢等問題；2. 可以對熱沉進行批量蒸鍍焊料，滿足了批量生產的需要，焊料的製備不再是制約產量 的瓶頸；3. 可以製作2W以下的中低功率的雷射器，相比C-mount具有更好的通用性；4. 可以重複利用失效產品的底座，且無需複雜的處理工藝，提高了材料利用率，降低了 生產成本。
權利要求
1.一種中低功率半導體雷射器的封裝製作方法，其特徵是是利用一種厚度在0.2mm-0.3mm之間的長方體熱沉作為中間載體，首先以整片的方式在熱沉上蒸鍍焊料，然後利用焊料在每個熱沉單位上粘結半導體雷射器管芯晶片，粘結完畢後一起放入合金爐，採用銦焊料時，在200℃-300℃及通氮氣保護條件下燒結10分鐘-20分鐘，採用金錫焊料時，在280℃-300℃及通氮氣保護條件下燒結10秒-60秒，將燒結後粘有晶片的熱沉單位從整片熱沉片上切割下來，利用銀漿粘結到TO5管座的舌頭上，在半導體雷射器管芯晶片的N面電極上鍵合金線，將金線連接到TO5管座的陰極管腳上，半導體雷射器管芯晶片通過TO5管殼的舌頭作為正電極，陰極管腳作為負電極進行通電工作。
2. 根據權利要求l所述的中低功率半導體雷射器的封裝製作方法，其特徵是所述熱沉以導 電金屬或者絕緣導熱材料製作，在導電金屬或絕緣導熱材料表面鍍金。
3. 根據權利要求2所述的中低功率半導體雷射器的封裝製作方法，其特徵是所述熱沉以導 電金屬製作時採用整片製作的，每片包括500個熱沉單位；以絕緣導熱材料製作時使用2英 寸-4英寸的襯底片，通過鍍金、鋸片機半切製作。
4. 根據權利要求l所述的中低功率半導體雷射器的封裝製作方法，其特徵是所述半導體激 光器管芯晶片以倒裝的方式粘結在熱沉上。
全文摘要
本發明提供了一種中低功率半導體雷射器的封裝製作方法，該封裝製作方法是利用熱沉作為中間載體，在熱沉上以整片的方式蒸鍍焊料，然後在每個熱沉單位上粘結半導體雷射器管芯晶片，一起進行燒結，將燒結後的粘有晶片的熱沉單位從整片熱沉片上切割下來，利用銀漿粘結到T05管座的舌頭上，在半導體雷射器管芯晶片的N面電極上鍵合金線，將金線連接到T05管座的陰極管腳上。本發明可以對焊料厚度進行精確控制，解決了由於焊料過厚或者過薄造成的焊料氣泡或燒結不牢等問題，滿足了批量生產的需要，相比C-mount具有更好的通用性，提高了材料利用率，降低了生產成本。
文檔編號H01S5/024GK101330194SQ20081013880
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月29日 優先權日2008年7月29日
發明者偉 夏, 徐現剛, 李沛旭, 湯慶敏, 王海衛, 建 蘇 申請人:山東華光光電子有限公司