[發明專利]圓片級激光器封裝結構及制造方法

在審

• 申請號: 201710489113.6
• 申請日: 2017-06-24
• 公開（公告）號: CN107181165A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 明雪飛;李守委
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十八研究所
• 主分類號: H01S5/022
• 分類號: H01S5/022
• 代理公司: 總裝工程兵科研一所專利服務中心32002
• 代理人: 楊立秋

技術領域

本發明屬于半導體封裝技術領域，尤其是一種圓片級激光器封裝結構及制造方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，激光器的制造技術日益進步，激光器作為一種光通信用光源，為當前國內外高速光纖傳輸網中信息傳輸載體的通用理想光源。目前已經被廣泛應用于現代科技、國防以及工農業領域。

現在應用中比較常用的激光器封裝方式為全封閉式(英文：Transistor Outline或者Through-hole，簡稱：TO)封裝技術，TO封裝技術在封裝制造加工時難度大，內部結構復雜，且內部真空環境需加入吸氣劑，生產成本較高，且封裝完成后的封裝結構體積較大。

發明內容

本發明的目的是克服上述TO封裝技術的不足，提供一種高效、低成本圓片級激光器封裝結構，采用溝槽式結構，將芯片置于溝槽底部，利用導電柱體取代引線，降低激光器體積。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

第一方面，本發明提供了一種圓片級激光器封裝結構，該圓片級激光器封裝結構包括管座以及位于管座上方的管帽組件，該管座靠近管帽組件的上表面形成有至少一個用于承載芯片的凹槽，該上表面的非凹槽區域用于承載預定的非芯片器件，這些芯片和非芯片器件通過引線鍵合的方式進行連接，該引線連接至從管座的上表面貫穿至管座的下表面的導電柱體的上端，以與導電柱體的下端設置的焊球電性連接。

可選的，管帽組件包括位于中間區域的透鏡以及位于透鏡外圍的管帽，管帽用于支撐對應的透鏡，管帽的高度與對應透鏡的焦距相關。

可選的，該透鏡采用透光材料。可選的，該管帽采用透光材料。

可選的，導電柱體為至少兩個，每個導電柱體底端均設置有焊盤，每個焊盤上焊接有焊球。

可選的，上述凹槽的數量為至少兩個，上述芯片至少包括發光芯片和功率調節芯片，其中一個凹槽用于承載該發光芯片，另一個凹槽用于承載該功率調節芯片。

可選的，凹槽的尺寸與所承載的芯片的尺寸相匹配。

可選的，上述非芯片器件包括電熱調節器、熱敏電阻和轉接板中的至少一種，該導電柱體底端設置有焊盤，該焊球焊接在該焊盤上。

第二方面，本發明還提供一種圓片級激光器封裝結構的制造方法，該方法包括：

在載體圓片的上表面進行處理形成凹槽，對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔，在通孔內填充導電材料，形成導電柱體；采用預定粘貼方式將芯片粘貼至對應凹槽底部，將非芯片器件粘貼至該載體圓片上表面非凹槽區域的對應位置；采用引線鍵合的方式將上述芯片和非芯片器件按照預定連接方式進行連接，并將連接后的引線至導電柱體的上端；在該導電柱體底端的焊盤上焊接焊球；采用一次鑄造成型方式得到包含透鏡和管帽的至少一個管帽組件；在真空條件下將各個管帽組件按照預定方式粘接在該載體圓片的上表面。

可選的，該在載體圓片的上表面進行處理形成凹槽，對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔，包括：通過刻蝕或激光燒蝕在載體圓片的上表面進行處理形成凹槽，通過刻蝕或激光燒蝕對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔。

可選的，通過干法刻蝕等方式對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔。

可選的，在通孔內填充導電材料，形成導電柱體，包括：采用濺射后電鍍的方式對通孔進行填充，得到導電柱體。

可選的，采用預定粘貼方式將芯片粘貼至對應凹槽底部，將非芯片器件粘貼至該載體圓片上表面非凹槽區域的對應位置，包括：通過導電膠將芯片粘貼至對應凹槽底部，將非芯片器件粘貼至該載體圓片上表面非凹槽區域的對應位置。

可選的，在導電柱體底端的焊盤上焊接焊球，包括：通過植球工藝以及回流焊工藝在各個導電柱體底端的焊盤上焊接該焊球。

可選的，在真空條件下將各個管帽組件按照預定方式粘接在載體圓片的上表面之后，該方法還包括：以單個激光器為單位，通過激光切割方式對載體圓片進行切割。

根據上述技術方案，本發明可以實現的有益效果至少包括：

1、采用透光材料，一次鑄造成型得到管帽組件，制造加工難度小，同時可以大大降低生產成本。

2、對整張載體圓片上的鍵合點(包括芯片和非芯片器件)，采用引線鍵合的方式，一次定位，完成整張鍵合，提高了生產效率。

3、采用一種高效的封裝工藝，即管座和管帽采用圓片級封裝，圓片上多個管座和管帽的連接采用膠粘，在真空條件下一次完成，其工藝簡單，且完成后的封裝結構尺寸較小，生產效率大大提高。