[發(fā)明專利]在基板上組裝VCSEL芯片的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280049772.3
• 申請(qǐng)日: 2012-10-08
• 公開（公告）號(hào): CN103843211B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.普魯伊姆布姆;R.L.莫林;M.米勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/022
• 分類號(hào): H01S5/022;H01S5/183;H01S5/42
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 孫之剛,汪揚(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在基板上組裝VCSEL芯片（VCSEL：垂直腔面發(fā)射激光器）、特別是含有激光發(fā)射器的二維陣列的VCSEL芯片的方法，其中芯片與基板之間的連接通過(guò)焊接實(shí)現(xiàn)。

背景技術(shù)

VCSEL IR功率陣列通過(guò)陣列的適當(dāng)布置提供定制的照明圖案來(lái)允許工件的定制加熱。在具體應(yīng)用中，例如，當(dāng)試圖通過(guò)投射放大的近場(chǎng)圖像的疊加來(lái)創(chuàng)建非常均勻的照明時(shí)，需要VCSEL芯片的發(fā)射窗相對(duì)彼此的非常精確的對(duì)準(zhǔn)（<5-10）。已知，當(dāng)在基板上組裝VSEL芯片時(shí)可以通過(guò)執(zhí)行主動(dòng)的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述高對(duì)準(zhǔn)精度。在這種主動(dòng)的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)中，激活激光器，并且在芯片的操作和放置期間，由相機(jī)監(jiān)視發(fā)射。這是一種昂貴且耗時(shí)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種在基板上組裝VCSEL芯片的方法，其在沒(méi)有任何耗時(shí)的措施的情況下提供了芯片的高對(duì)準(zhǔn)精度。

通過(guò)一種在基板上組裝VCSEL芯片的方法實(shí)現(xiàn)該目的。該方法包括以下步驟：

-通過(guò)在臺(tái)面的頂上提供電學(xué)p接觸來(lái)形成p型臺(tái)面，

-通過(guò)用至少重疊在臺(tái)面的p-n結(jié)之上的電絕緣鈍化層覆蓋臺(tái)面來(lái)形成n型臺(tái)面，

-在VCSEL芯片的連接側(cè)上沉積去潤(rùn)濕層，

-在基板的連接側(cè)上沉積另外的去潤(rùn)濕層，

采用圖案化的設(shè)計(jì)沉積所述去潤(rùn)濕層或者在沉積之后圖案化所述去潤(rùn)濕層以限定基板和VCSEL芯片上的對(duì)應(yīng)的連接區(qū)域，其中連接區(qū)域?yàn)楹噶咸峁?rùn)濕表面，

-將焊料應(yīng)用到兩個(gè)連接側(cè)中的至少一個(gè)的連接區(qū)域，

-將VCSEL芯片放置在基板上，并且在無(wú)需相對(duì)于基板固定VCSEL芯片的情況下，將VCSEL芯片焊接到基板以允許VCSEL芯片在基板上通過(guò)熔化的焊料的表面張力的移動(dòng)，其中VCSEL芯片包括底部發(fā)射器VCSEL陣列，其以它的臺(tái)面?zhèn)群附拥交?/p>

-其中，在去潤(rùn)濕層在VCSEL芯片的連接側(cè)上的沉積之前，沉積第一金屬層，其被電連接到VCSEL的n接觸并且重疊n型臺(tái)面，所述n接觸形成VCSEL的p型臺(tái)面之間的傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)以用于電連接VCSEL并且在p型臺(tái)面之上均等地分布電流，

-其中，與第一金屬層同時(shí)地沉積第二金屬層以重疊p型臺(tái)面和p接觸，第一金屬層和第二金屬層使VCSEL芯片在機(jī)械上穩(wěn)定，使得到n接觸的電連接與p接觸在相同高度處。

本發(fā)明還涉及根據(jù)所提出的方法安裝的VCSEL陣列器件。該方法和器件的有利實(shí)施例能夠從隨后的描述和優(yōu)選實(shí)施例的部分推斷。

在所提出的方法中，在將連接到基板的VCSEL芯片的連接側(cè)上沉積用于熔化的焊料的第一去潤(rùn)濕層。在將連接到VCSEL芯片的基板的連接側(cè)上沉積用于熔化的焊料的第二去潤(rùn)濕層。以圖案化的設(shè)計(jì)沉積該去潤(rùn)濕層，或者在沉積之后通過(guò)局部移除該層的材料或通過(guò)局部地應(yīng)用不同的材料來(lái)圖案化該去潤(rùn)濕層，以在基板和被機(jī)械連接的VCSEL芯片上限定潤(rùn)濕連接區(qū)域。將焊料應(yīng)用到所述兩個(gè)連接側(cè)中的至少一個(gè)的連接區(qū)域。VCSEL芯片被放置在基板上并且在連接區(qū)域處焊接到基板以機(jī)械地且在大多數(shù)情況下還電學(xué)地將VCSEL芯片與基板連接。在焊接期間，基板和VCSEL芯片并非機(jī)械地固定到彼此，以便通過(guò)熔化的焊料的表面張力允許VCSEL芯片在基板上的移動(dòng)。

在該上下文中的術(shù)語(yǔ)基板涉及VCSEL芯片要安裝到的并且可選地還電連接到的任何底座部件。在典型的示例中，基板是然后與熱沉接觸以將VCSEL芯片生成的熱量傳輸?shù)綗岢恋臒崃總鲗?dǎo)板。VCSEL芯片可以由單個(gè)VCSEL、VCSEL的一維陣列或VCSEL的小型二維陣列、特別是尺寸為0.5×0.5mm²與5×5 mm²之間的陣列組成。去潤(rùn)濕層是具有不被用于將VCSEL芯片連接到基板的焊料潤(rùn)濕的表面的材料層。與此相反，接觸區(qū)域由具有潤(rùn)濕用于連接的焊料的表面的材料所形成?？梢砸呀?jīng)以圖案化的設(shè)計(jì)沉積該去潤(rùn)濕層，例如通過(guò)使用合適的光刻技術(shù)。在這種情況下，去潤(rùn)濕層所應(yīng)用到的層或襯底必須已經(jīng)為所使用的焊料提供了潤(rùn)濕特性。在該上下文中的術(shù)語(yǔ)圖案化意指在去潤(rùn)濕層中形成到下面的襯底或?qū)拥耐?，該通口限定接觸區(qū)域。另一種可能性是通過(guò)在沉積后局部移除材料或通過(guò)將另一材料局部地應(yīng)用到去潤(rùn)濕層來(lái)圖案化所沉積的去潤(rùn)濕層，其中其它材料為熔化的焊料提供潤(rùn)濕特性。因此，通過(guò)這種另外的材料，在去潤(rùn)濕層上形成焊料墊，其用于稍后的焊接過(guò)程。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，接觸區(qū)域中的材料必須被選擇成允許與所應(yīng)用的焊料材料的焊料連接。