[發明專利]一種半導體激光器陣列單芯片的封裝方法

有效

• 申請號: 201210313383.9
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN103633549A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 李江;廖新勝;張麗芳;江先鋒;孫博書
• 申請（專利權）人: 蘇州長光華芯光電技術有限公司
• 主分類號: H01S5/02
• 分類號: H01S5/02;H01S5/022;H01S5/024
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

技術領域

本發明涉及一種激光器領域，具體涉及一種半導體激光器巴條改裝成陣列單芯片的封裝方法。

背景技術

半導體激光器具有體積小、重量輕、效率高等眾多優點，被廣泛應用于產業、軍事、醫療、通訊等眾多領域。隨著應用領域對激光功率密度，尤其是對激光光束整形后功率密度要求越來越高，高功率半導體激光光纖耦合器件隨之出現并迅速發展。目前，半導體激光器光纖耦合主要采用兩種技術路線來實現：1、對半導體激光器標準10mm的巴條進行光束準直、整形后耦合進入光纖；2、對半導體激光器單芯片機械組合排列后進行光束準直、整形后耦合進入光纖。使用巴條實現光纖耦合，具有工藝簡單、體積小等優點，但巴條的使用壽命短，一旦巴條出問題，半導體激光器就停止運行。使用多個單芯片實現光纖耦合，雖然工藝復雜，但單芯片具有較長的使用壽命，即使單個芯片出了問題，也只是總體輸出功率略有降低，半導體激光器仍可繼續使用，其缺點是由于整體工藝比較復雜，需要使用低溫熔點的銦等軟焊料。

由于銦具有熔點低和良好的塑性變形能力，能有效降低熱應力，因而工藝較易實現，通常半導體激光器的封裝都采用的是銦焊料或部分采用銦焊料。但是，銦極易氧化，以及在高電流下易產生電遷移和電熱遷移問題，極大地降低了半導體激光器器件的可靠性。近年來，金錫焊料開始逐漸代替銦焊料，成為高功率、長壽命、良好穩定性及惡劣環境下所使用的半導體激光器光纖耦合器件的必選焊料。

為了解決上述一系列問題，并結合上述兩種技術路線的優點，本發明提供了一種半導體激光器巴條改裝成陣列單芯片的封裝方法：先采用巴條封裝焊接，再將其改裝成單芯片集成排列，相當于把單芯片封裝集成化，徹底排除了銦焊料的參與，也消除了由于半導體激光器單芯片機械組裝帶來的機械誤差，實現簡單的光束準直，整形后，就可以高效率地將激光耦合進光纖。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的以上問題，提供一種半導體激光器陣列單芯片的封裝方法。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：

本發明將半導體激光器巴條特殊焊接后改裝成平行排列的半導體激光器單芯片應用的一種封裝方法，具體封裝步驟如下：

1）將氮化鋁散熱片按照半導體激光器的巴條尺寸切割；

2）將氮化鋁散熱片與無氧銅熱沉塊用焊料焊接于一起，并按照半導體激光器巴條上的單芯片排列周期將氮化鋁散熱片切割出電絕緣槽；

3）用特殊設計的機械夾具及氧化鋁陶瓷墊片將氮化鋁散熱片、焊料及半導體激光器巴條壓合于一起，并將其置入高溫回流爐中進行高溫焊接，最高溫度達290℃；

4）用高速旋轉的切片沿半導體激光器巴條芯片之間的切槽方向將巴條切割開，使得巴條上的芯片變成獨立的單芯片；

5）用打線機將獨立的單芯片陰極與相鄰單芯片的陽極金線連接，并將平行排列的集成的半導體激光器巴條上的芯片一端的陰極和另一端的陽極分別連接到無氧銅熱沉塊的電極片上，以備電性連接外部電源。

進一步地，整個封裝過程所使用焊料為金錫硬焊料，實現無煙焊接。

進一步地，所述氮化鋁散熱片為陶瓷材質，散熱效果好。

進一步地，所述氮化鋁散熱片的表面鍍金電絕緣，散熱片厚度為0.15mm，絕緣效果佳。

本發明的有益效果是:

本發明的半導體激光器巴條改裝成陣列單芯片的封裝方法：先采用巴條封裝焊接，再將其改裝成單芯片集成排列，相當于把單芯片封裝集成化；徹底排除了銦焊料的參與，也消除了由于半導體激光器單芯片機械組裝帶來的機械誤差，實現簡單的光束準直，整形后，就可以高效率地將激光耦合進光纖；并且，工藝簡單、使用壽命長、使用安全、環保。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本發明的具體實施方式由以下實施例及其附圖詳細給出。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為半導體激光器陣列單芯片的封裝方法整體結構示意圖。

圖中標號說明：1、無氧銅熱沉塊，2、氮化鋁散熱片，3、單芯片，4、電絕緣槽，5、電極片。

具體實施方式

下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發明。