[發明專利]一種SMD小型化封裝的VCSEL制造工藝

有效

• 申請號: 201710672726.3
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107492786B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 溫惟善
• 申請（專利權）人: 溫惟善
• 主分類號: H01S5/024
• 分類號: H01S5/024;H01S5/022
• 代理公司: 東莞市中正知識產權事務所(普通合伙) 44231
• 代理人: 張漢青

本發明公開了一種SMD小型化封裝的VCSEL制造工藝，包括:氮化鋁底板、可伐合金框架，用定位夾具將框架和底板組合一起；在氣氛爐中燒結，完成SMD腔體的制備；將VCSEL芯片共晶固著在氮化鋁底板上，綁線WB工藝將VCSEL芯片和焊盤電極連接，完成VCSEL芯片封裝，將光窗玻璃放置在封好VCSEL芯片的SMD腔體上，采用平行封焊的工藝將光窗密封固定在可伐合金框架上，至此，SMD小型化封裝的VCSEL激光器制造完成。本發明使激光器體積，長(寬)度，高度(厚度)均小于5毫米，散熱性能好，容易貼裝于PCB板上，為VCSEL激光器未來在小型化的產品應用中提供一種可能。

技術領域

本發明屬于半導體激光器的封裝領域，具體地說是一種SMD小型化封裝的VCSEL制造工藝。

背景技術

激光在現代和未來的應用越來越廣泛，一般可分為固體激光，氣體激光、半導體激光和光纖激光等，而隨著世界智能化格局的開啟，有一類激光器由于它較低的成本將顯示其重要的地位，那就是半導體激光器，由于其性能優越，成本較低，體積很小，波長豐富，在未來的智能化產品中將扮演重要角色，例如光通訊，大數據傳輸，智能手機，智能家居，無人駕駛(激光雷達)等領域將廣泛使用。

由于半導體激光器芯片對環境濕氣，有害性氣體和污染物的敏感性，所以這種器件往往需要氣密性的封裝，激光器的PN結溫度直接影響其波長，輸出功率，峰值帶寬等輸出特性。因此，其良好散熱性也同樣重要。

VCSEL激光器(垂直腔面發射激光器)是一種新型的半導體激光器，相對于FP(法布里-帕羅)和DFB(分布反饋)激光器來說，有著很大的差別，主要表現在FP和DFB屬于邊緣發射激光器，VCSEL是表面發射激光器，所以其封裝結構差異很大，通常FP和DFB采用同軸TO56的封裝結構，將芯片翻轉90度，以使出光方向和Z軸平行。而VCSEL通常采用同軸TO46封裝，芯片無需翻轉，其出光方向和Z軸平行。

因VCSEL激光器發展歷史較短，波長范圍較窄(通常在650nm～1000nm)，激光峰值波長范圍較寬，因此一般不作為信號的遠距離傳輸，通常采用平窗鍍膜管帽作為其光窗。目前的封裝結構基本都采用了TO46的封裝。這種結構用于通訊和工業應用方面相對成熟，但由于體積較大，寬度，厚度(高度)往往超過了5毫米，因此限制了它在手機，可穿戴設備等終端電子消費產品的應用。

發明內容

所要解決的技術問題：本發明目的是一種SMD表面貼裝小型化封裝的VCSEL激光器結構，使激光器體積，長(寬)度，高度(厚度)均小于5毫米，散熱性能好，容易貼裝于PCB板上，為VCSEL激光器未來在小型化的產品應用中提供一種可能。

技術方案:一種SMD小型化封裝的VCSEL制造工藝，制造工藝包括:

(1)氮化鋁底板：長*寬*厚度：3mm*3mm*0.4mm,正面和背面低溫銀漿金屬化，同時采用通孔填漿的工藝實現內外電路的連通；

(2)可伐合金框架：加工成長*寬*高度*厚度3mm*3mm*2mm*0.4mm,框架底部用中溫銀漿印刷，用定位夾具將框架和底板組合一起；

(3)將步驟(1)、(2)的部件放進氣氛爐中燒結，預熱區氧化氣氛RT～100℃10min，升溫區氧化氣氛100～350℃10min，燒結區氧化氣氛350～700℃15min，降溫區中性氣氛700～350℃15min，冷卻區中性氣氛350～100℃10min，在50℃中性氣氛出爐,完成SMD腔體的制備；

(4)將SMD腔體進行鍍鎳和鍍金，備用；

(5)光窗玻璃采用K9光學玻璃，400～1200nm波長透過率92.7％，分切成邊長為3毫米的方片，四周印刷低溫玻璃漿料，烘干備用；