專利名稱：一種中低功率半導(dǎo)體激光器的封裝制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體二極管激光器的制作方法，屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、易于調(diào)制和價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，近年來 在照明、醫(yī)療、工業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，如光纖通信、激光測距、目標(biāo)指示、照明、 美容等行業(yè)。隨著半導(dǎo)體激光器輸出功率的不斷提高，應(yīng)用范圍越來越廣，需求量也越來越 大。中低功率的半導(dǎo)體激光器， 一般采用C-mount和T05封裝，但是由于生產(chǎn)設(shè)備和封裝治 具的限制，生產(chǎn)效率低下，難以滿足批量生產(chǎn)的需求。因此，在不影響激光器性能和可靠性 的前提下，如何提高生產(chǎn)效率就成為急需在生產(chǎn)中解決的問題和技術(shù)瓶頸。從半導(dǎo)體激光器 器件封裝的角度來看，傳統(tǒng)的C-mount和T05封裝的半導(dǎo)體激光器在制作工藝上都存在明顯 的缺點(diǎn)，如焊料制備困難、手工工步較多等，都是影響生產(chǎn)效率的因素。而且傳統(tǒng)的C-mount 和T05的封裝過程，也存在以下一系列的問題，影響最終的成品率1. 焊料的厚度一致性差，難以做到精確控制；2. 只能做成器件后進(jìn)行扎測，缺少優(yōu)選過程，芯片失效則導(dǎo)致器件失效，影響合格率；3. 失效后的器件底座，因?yàn)楹附颖砻娴钠秸艿狡茐碾y以重復(fù)利用，需要大量時間進(jìn)行 清洗拋光。因此,上述封裝結(jié)構(gòu)不適合批量穩(wěn)定生產(chǎn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有中低功率半導(dǎo)體激光器的封裝方法存在的問題，提供一種適合批量生產(chǎn)、 產(chǎn)品合格率高的中低功率半導(dǎo)體激光器的封裝制作方法。本發(fā)明的的中低功率半導(dǎo)體激光器的封裝制作方法，是利用一種厚度在0. 2 im-O. 3 ram之 間的長方體熱沉作為中間載體，首先以整片的方式在熱沉上蒸鍍焊料，然后利用焊料在每個 熱沉單位上粘結(jié)半導(dǎo)體激光器管芯芯片，粘結(jié)完畢后一起放入合金爐，采用銦焊料時，在200 °C-30(TC及通氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下燒結(jié)10分鐘-20分鐘，采用金錫焊料時，在280'C-30(TC及通 氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下燒結(jié)10秒-60秒，將燒結(jié)后粘有芯片的熱沉單位從整片熱沉片上切割下來， 利用銀漿粘結(jié)到T05管座的舌頭上，在半導(dǎo)體激光器管芯芯片的N面電極上鍵合金線，將金 線連接到T05管座的陰極管腳上，半導(dǎo)體激光器管芯芯片通過T05管殼的舌頭作為正電極， 陰極管腳作為負(fù)電極進(jìn)行通電工作。熱沉可以選用導(dǎo)電金屬或絕緣導(dǎo)熱材料制作，在導(dǎo)電金屬或絕緣導(dǎo)熱材料表面鍍金。導(dǎo) 電金屬制作的熱沉采用整片制作的，每片包括500個熱沉單位；絕緣導(dǎo)熱材料制作的熱沉使 用2英寸-4英寸的襯底片，通過鍍金、鋸片機(jī)半切制作。半導(dǎo)體激光器管芯芯片以倒裝的方式粘結(jié)在熱沉上。本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器的封裝制作方法可以對焊料厚度進(jìn)行精確控制，解決了由于焊料 過厚或者過薄造成的焊料氣泡或燒結(jié)不牢等問題，可以對熱沉進(jìn)行批量蒸鍍焊料，滿足了批 量生產(chǎn)的需要，具有更好的通用性，提高了材料利用率，降低了生產(chǎn)成本。


圖l是本發(fā)明的原理示意圖。圖2是在半導(dǎo)體激光器管芯芯片的N面電極上鍵合金線的示意圖。圖中1、熱沉單位，2、半導(dǎo)體激光器管芯芯片，3、 T05管座舌頭，4、 T05管座的陰極 管腳，5、金線。
具體實(shí)施方式
按本發(fā)明的方法，封裝制作時包含一種用金屬或絕緣材料制作的熱沉、現(xiàn)有封裝工藝用 的T05管座和半導(dǎo)體激光器管芯芯片3，利用現(xiàn)有的薄膜蒸鍍工藝在熱沉上蒸鍍焊料，利用 現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光器器件封裝工藝進(jìn)行其他工步的封裝。熱沉1呈長方體片狀，其厚度在0. 2 mm-0.3mm之間。可以選用導(dǎo)電金屬制作的熱沉，如銅、鐵等，在導(dǎo)電金屬表面鍍金；也可以 選用絕緣導(dǎo)熱材料制作的熱沉，如硅、碳化硅、陶瓷片等，在絕緣導(dǎo)熱材料表面鍍金。導(dǎo)電 金屬制作的熱沉采用整片制作的，每片包括500個熱沉單位；絕緣導(dǎo)熱材料制作的熱沉使用 2英寸-4英寸的襯底片，通過鍍金、鋸片機(jī)半切制作。如圖1所示，具體方法是利用熱沉作為中間載體，熱沉是以整片的方式蒸鍍焊料。然后 利用焊料在每個熱沉單位1上粘結(jié)一個半導(dǎo)體激光器管芯芯片2，半導(dǎo)體激光器管芯芯片2 是以倒裝的方式粘結(jié)在熱沉上， 一起放入合金爐。如焊料是銦焊料，在200'C-30(TC、氮?dú)?保護(hù)的條件下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)時間為10分鐘-20分鐘；如焊料是金錫焊料，在28(TC-300°C 下、氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)時間為10秒-60秒。將燒結(jié)后的粘有芯片的500個熱沉 單位(稱為COS)從整片熱沉上切割下來，利用銀漿粘結(jié)到T05管座的舌頭3上。如圖2所 示，在半導(dǎo)體激光器管芯芯片的N面電極上鍵合金線5，將金線5連接到T05管座的陰極管 腳4上。半導(dǎo)體激光器器件通過T05管殼的舌頭3作為正電極，陰極管腳4作為負(fù)電極進(jìn)行 通電工作。本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器的封裝制作方法是利用一種導(dǎo)電金屬或絕緣導(dǎo)熱材料作為熱沉， 利用現(xiàn)有的薄膜蒸鍍工藝在熱沉上蒸鍍焊料，利用現(xiàn)有的激光器器件封裝工藝進(jìn)行其他工步 的封裝。具有以下明顯的效果1. 可以對焊料厚度進(jìn)行精確控制，解決了由于焊料過厚或者過薄造成的焊料氣泡或燒結(jié) 不牢等問題；2. 可以對熱沉進(jìn)行批量蒸鍍焊料，滿足了批量生產(chǎn)的需要，焊料的制備不再是制約產(chǎn)量 的瓶頸；3. 可以制作2W以下的中低功率的激光器，相比C-mount具有更好的通用性；4. 可以重復(fù)利用失效產(chǎn)品的底座，且無需復(fù)雜的處理工藝，提高了材料利用率，降低了 生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種中低功率半導(dǎo)體激光器的封裝制作方法，其特征是是利用一種厚度在0.2mm-0.3mm之間的長方體熱沉作為中間載體，首先以整片的方式在熱沉上蒸鍍焊料，然后利用焊料在每個熱沉單位上粘結(jié)半導(dǎo)體激光器管芯芯片，粘結(jié)完畢后一起放入合金爐，采用銦焊料時，在200℃-300℃及通氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下燒結(jié)10分鐘-20分鐘，采用金錫焊料時，在280℃-300℃及通氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下燒結(jié)10秒-60秒，將燒結(jié)后粘有芯片的熱沉單位從整片熱沉片上切割下來，利用銀漿粘結(jié)到TO5管座的舌頭上，在半導(dǎo)體激光器管芯芯片的N面電極上鍵合金線，將金線連接到TO5管座的陰極管腳上，半導(dǎo)體激光器管芯芯片通過TO5管殼的舌頭作為正電極，陰極管腳作為負(fù)電極進(jìn)行通電工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中低功率半導(dǎo)體激光器的封裝制作方法，其特征是所述熱沉以導(dǎo) 電金屬或者絕緣導(dǎo)熱材料制作，在導(dǎo)電金屬或絕緣導(dǎo)熱材料表面鍍金。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的中低功率半導(dǎo)體激光器的封裝制作方法，其特征是所述熱沉以導(dǎo) 電金屬制作時采用整片制作的，每片包括500個熱沉單位；以絕緣導(dǎo)熱材料制作時使用2英 寸-4英寸的襯底片，通過鍍金、鋸片機(jī)半切制作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中低功率半導(dǎo)體激光器的封裝制作方法，其特征是所述半導(dǎo)體激 光器管芯芯片以倒裝的方式粘結(jié)在熱沉上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種中低功率半導(dǎo)體激光器的封裝制作方法，該封裝制作方法是利用熱沉作為中間載體，在熱沉上以整片的方式蒸鍍焊料，然后在每個熱沉單位上粘結(jié)半導(dǎo)體激光器管芯芯片，一起進(jìn)行燒結(jié)，將燒結(jié)后的粘有芯片的熱沉單位從整片熱沉片上切割下來，利用銀漿粘結(jié)到T05管座的舌頭上，在半導(dǎo)體激光器管芯芯片的N面電極上鍵合金線，將金線連接到T05管座的陰極管腳上。本發(fā)明可以對焊料厚度進(jìn)行精確控制，解決了由于焊料過厚或者過薄造成的焊料氣泡或燒結(jié)不牢等問題，滿足了批量生產(chǎn)的需要，相比C-mount具有更好的通用性，提高了材料利用率，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號H01S5/024GK101330194SQ20081013880
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者偉 夏, 徐現(xiàn)剛, 李沛旭, 湯慶敏, 王海衛(wèi), 建 蘇 申請人:山東華光光電子有限公司