[發明專利]單管半導體激光器封裝模塊和封裝方法

無效

• 申請號: 201110425024.8
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102510005A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 陳旭;鄢藝
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H01S5/02
• 分類號: H01S5/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

技術領域

本發明涉及一種單管半導體激光器(LD)的封裝模塊及其封裝方法，屬于半導體激光器裝置改進技術。

背景技術

目前，對于單管半導體激光器的模塊主要由這幾個部分組成：熱沉、封裝在熱沉上的LD芯片、芯片連接材料、連接LD芯片和熱沉的負極電極的鍵合金線組成。而傳統的單管半導體激光器的封裝方法有一些不足之處。首先，由于目前市場上采用封裝單管半導體激光器的焊料主要是使用銦和金錫焊料作為芯片連接材料，熱沉表面鍍焊料需要花費大量的時間；其次，銦焊料和金錫焊料封裝單管半導體激光器時存在一些問題。銦焊料：1、焊料本身容易氧化；2、在大電流下銦會出現電遷移現象；3、在高溫梯度時易產生電熱遷移，這導致芯片與散熱襯底間出現空洞。金錫焊料：1、與銅熱沉和GaAs基的LD芯片的熱膨脹系數不匹配，需要使用其他材料作為墊層來調配熱膨脹系數；2、采用金錫焊料封裝的半導體激光器，由于使用墊層材料，散熱性不好，熱阻較大，影響使用壽命。而制備半導體激光器，需要保證其可靠性和使用壽命，使用傳統的封裝材料和封裝方法對于器件本身的可靠性帶來了一定的影響。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種單管半導體激光器模塊的封裝方法，以該方法制得的單管半導體激光器模塊，使用低溫燒結技術，操作過程簡單，節能。

本發明的目的之二在于提供一種單管半導體激光器封裝模塊，該模塊使用新的芯片連接材料進行封裝，使得制成的模塊熱阻小，集成度高，光電轉化效率高，節能環保。

本發明是通過下述技術方案加以實現的：

本發明的一種單管半導體激光器的封裝模塊，是在熱沉1上封裝LD芯片2，熱沉與LD芯片之間采用納米銀焊膏3作為連接材料，使用鍵合金線4連接LD芯片2和熱沉1組成負極電極。

本發明的單管半導體激光器的封裝模塊的封裝方法，包括以下步驟：

1)使用絲網印刷的方法，在熱沉1上使用膠帶5選擇好涂布納米銀焊膏3的位置，貼出一個類似于絲網印刷中絲網的框架；

2)采用絲網印刷的方法將納米銀焊膏3均勻地涂布在膠帶5控制的位置，將納米銀焊膏3的厚度控制在50um以內；

3)去除膠帶5，使用貼片機在涂布好納米銀焊膏3的熱沉1表面貼放好LD芯片2；

4)LD芯片2位置放置好后，將貼好LD芯片2的熱沉1放置在燒結爐上；低溫燒結連接LD芯片2，低溫燒結的條件是先將溫度從室溫以每分鐘3℃的速率升至50℃，保溫30分鐘；然后繼續以每分鐘5℃的速率升至100℃，保溫30分鐘；再以每分鐘5℃的速率升至180℃，保溫10分鐘；最后迅速升溫至280℃，保溫30分鐘后降到室溫即可。

5)連接好LD芯片2后待模塊溫度降到室溫以后，使用金線鍵合機，在LD芯片2的上表面和熱沉1的負極處鍵合金線4。

具體說明如下：

本發明的封裝模塊如圖1(a)所示，由熱沉1封裝在熱沉1上的LD芯片2，且采用納米銀焊膏3作為芯片連接材料，使用鍵合金線4連接LD芯片2和熱沉1的負極電極組成。模塊的中芯片的連接材料3使用的是納米銀焊膏，使用納米銀焊膏可以方便的使用絲網印刷的方法進行鍍膜，可以有效地節約鍍膜的時間，控制膜厚，且芯片的連接材料是純銀，使得此單管半導體激光器的封裝模塊熱阻小，集成度高，光電轉化效率高，節能環保。

在封裝過程中采用絲網印刷的方法在熱沉涂布納米銀焊膏，可以有效地節約時間，同時可以很好的控制納米銀焊膏的厚度，實現芯片連接，且納米銀焊膏燒結后是純銀，給器件本身的性能和可靠性帶來了很大的改善，使得器件的熱阻小，集成度高，光電轉化效率高，節能環保。

本發明的優點在于，在封裝過程中使用絲網印刷的方法可以很好的控制納米銀焊膏的厚度和均勻性，節約時間和能源，并且使用納米銀焊膏后，由于其良好的導熱，導電和高熔點的特性，使得激光器的熱阻小，集成度高，光電轉化效率高，節能環保。

附圖說明

圖1(a)為本發明方法制造的單管半導體激光器模塊的結構示意圖。

圖1(b)為本發明方法制造的單管半導體激光器模塊的實體圖片。

圖2為本發明方法的具體制作流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖所示的單管半導體激光器模塊對本發明過程加以詳細說明。