同軸封裝制冷型激光器管芯的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種同軸封裝制冷型激光器管芯，該管芯包括：TO-Can底座、制冷器、金屬熱沉、陶瓷熱沉、激光器芯片、電容、熱敏電阻、背光監(jiān)控二極管、帶透鏡的封帽、引線；制冷器貼裝在TO-Can底座的中心，金屬熱沉貼裝在制冷器的制冷面，陶瓷熱沉貼裝在金屬熱沉的正面中心處，激光器芯片貼裝在陶瓷熱沉正面中心處，電容貼裝在陶瓷熱沉正面的左下方，靠近激光器芯片的位置，熱敏電阻貼裝在陶瓷熱沉正面的右下方，靠近激光器芯片的位置，背光監(jiān)控二極管貼裝在陶瓷熱沉的正面或金屬熱沉上，位于激光器芯片的出光面的相反方向，靠近激光器芯片的位置，引線分布在TO-Can底座的外側(cè)，數(shù)量為7根。應(yīng)用本實(shí)用新型，可以提高激光器管芯穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】同軸封裝制冷型激光器管芯
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種同軸封裝(TO-Can, TransistorOutline-Can)制冷型激光器管芯。
【背景技術(shù)】
[0002]TO-Can激光器管芯與蝶形封裝激光器管芯相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件緊湊，容易批量生產(chǎn)，成本低等特點(diǎn)，但由于傳統(tǒng)的TO-Can激光器管芯內(nèi)部不具有冷卻組件，其性能受溫度變化的影響，如果激光器芯片溫度過(guò)高時(shí)，發(fā)射光波長(zhǎng)可能會(huì)發(fā)生漂移，并且啁啾效應(yīng)大，性能穩(wěn)定性較差，不能滿足激光器在寬溫度范圍內(nèi)操作的應(yīng)用條件和需要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種同軸封裝制冷型激光器管芯，提升激光器管芯的性能穩(wěn)定性。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種同軸封裝制冷型激光器管芯，包括:TO-Can底座、制冷器、金屬熱沉、陶瓷熱沉、激光器芯片、電容、熱敏電阻、背光監(jiān)控二極管、帶透鏡的封帽、引線；所述TO-Can底座與所述帶透鏡的封帽相連接，所述帶透鏡的封帽內(nèi)設(shè)有所述制冷器、所述金屬熱沉、所述陶瓷熱沉、所述激光器芯片、所述電容、所述熱敏電阻、所述背光監(jiān)控二極管，所述制冷器貼裝在所述TO-Can底座的中心，所述金屬熱沉貼裝在制冷器的制冷面，所述陶瓷熱沉貼裝在所述金屬熱沉的正面中心處，所述陶瓷熱沉的正面貼裝所述激光器芯片、所述電容、所述熱敏電阻、所述背光監(jiān)控二極管；所述引線分布在TO-Can底座的外側(cè)。
[0005]較佳地，所述激光器芯片貼裝在所述陶瓷熱沉正面中心處。
[0006]較佳地，所述激光器芯片的出光面的出光光軸與所述TO-Can底座的中心軸、所述帶透鏡的封帽的中心軸一致。
[0007]較佳地，所述電容貼裝在所述陶瓷熱沉正面的左下方，靠近所述激光器芯片的位置。
[0008]較佳地，所述熱敏電阻貼裝在所述陶瓷熱沉正面的右下方，靠近所述激光器芯片的位置，或，所述熱敏電阻貼裝在所述金屬熱沉的頂面，靠近所述激光器芯片的位置。
[0009]較佳地，所述背光監(jiān)控二極管貼裝在所述陶瓷熱沉的正面，位于所述激光器芯片的出光面的相反方向，靠近所述激光器芯片的位置，或，所述背光監(jiān)控二極管貼裝在所述陶瓷熱沉下方的金屬熱沉上，靠近所述激光器芯片的位置，所述背光監(jiān)控二極管的光敏面與所述激光器芯片的出光面反向。
[0010]較佳地，所述背光監(jiān)控二極管的中心軸與所述激光器芯片出光光軸具有6°?
9°夾角。
[0011]較佳地，所述引線數(shù)量為7根，6根為激光器管芯的功能引線，I根為接地引線。
[0012]較佳地，所述激光器管芯的功能引線，分別連接所述背光探測(cè)二極管的陽(yáng)極、所述制冷器的正極、所述制冷器的負(fù)極、所述激光器芯片的激光器二極管的正極、所述激光器芯片的調(diào)制器的正極、所述熱敏電阻的一端。
[0013]較佳地，所述接地引線，與所述背光探測(cè)二極管的負(fù)極、所述激光器芯片的激光器二極管的負(fù)極、所述激光器芯片的調(diào)制器的負(fù)極、所述熱敏電阻另一端相連接。
[0014]由上述可見(jiàn)，本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案中，激光器管芯采用TO-Can結(jié)構(gòu)，在封裝過(guò)程中，除封裝金屬熱沉、陶瓷熱沉、激光器芯片、電容、背光監(jiān)控二極管等元件外，同時(shí)封裝制冷器和熱敏電阻來(lái)控制激光器管芯溫度，當(dāng)熱敏電阻監(jiān)控到激光器芯片工作溫度超過(guò)規(guī)定的溫度范圍時(shí)，觸發(fā)制冷器工作，制冷器通過(guò)增加注入的電流吸收激光器芯片工作產(chǎn)生的熱量，實(shí)現(xiàn)制冷，降低激光器管芯溫度，提升激光器管芯的性能穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。顯而易見(jiàn)地，以下描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，還可以根據(jù)這些附圖所示實(shí)施例得到其它的實(shí)施例及其附圖。
[0016]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例同軸封裝制冷型激光器管芯的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例同軸封裝制冷型激光器管芯俯視示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型各實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍。
[0019]在本實(shí)用新型中，為解決傳統(tǒng)TO-Can激光器管芯內(nèi)部由于不具有冷卻組件，當(dāng)激光器管芯溫度過(guò)高時(shí)，其發(fā)射光波長(zhǎng)可能會(huì)發(fā)生漂移，啁啾效應(yīng)大，導(dǎo)致激光器性能不穩(wěn)定的問(wèn)題，提出了一種TO-Can制冷型激光器管芯，該激光器管芯采用TO-Can結(jié)構(gòu)，在封裝過(guò)程中，除封裝金屬熱沉、陶瓷熱沉、激光器芯片、電容、背光監(jiān)控二極管等元件外，同時(shí)封裝制冷器和熱敏電阻來(lái)控制激光器管芯溫度，制冷器貼裝在TO-Can底座的中心上，金屬熱沉的底面貼裝在制冷器的制冷面，金屬熱沉的正面貼裝攜帶有激光器芯片、電容、熱敏電阻、背光監(jiān)控二極管的陶瓷熱沉，激光器芯片工作溫度過(guò)高時(shí)，產(chǎn)生的熱量將依次通過(guò)陶瓷熱沉、金屬熱沉傳遞至制冷器，制冷器通過(guò)增加注入的電流吸收熱量，降低激光器管芯溫度，提升激光器管芯的性能穩(wěn)定性。
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例同軸封裝制冷型激光器管芯的主視結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖1，包括=TO-Can底座101、制冷器102、金屬熱沉103、陶瓷熱沉104、激光器芯片105、電容
106、熱敏電阻107、背光監(jiān)控二極管108、帶透鏡的封帽109、引線110 ;其中，
[0021]TO-Can底座101與帶透鏡的封帽109相連接；帶透鏡的封帽109內(nèi)部封裝制冷器102、金屬熱沉103、陶瓷熱沉104、激光器芯片105、電容106、熱敏電阻107、背光監(jiān)控二極管108。
[0022]制冷器102，采用導(dǎo)電焊料焊接或環(huán)氧膠粘工藝貼裝在TO-Can底座101的中心，用于控制激光器管芯的溫度，通過(guò)改變注入電流的大小改變吸熱量。
[0023]金屬熱沉103，采用熱導(dǎo)率高的WCu合金材料制作，金屬熱沉103的底面采用導(dǎo)電焊料焊接或環(huán)氧膠粘工藝貼裝在制冷器102的制冷面，用于將激光器芯片105產(chǎn)生的熱量傳遞至制冷器102。
[0024]陶瓷熱沉104，采用熱導(dǎo)率高且熱膨脹系數(shù)小的氮化鋁材料制作，采用導(dǎo)電焊料焊接或環(huán)氧膠粘工藝貼裝在金屬熱沉103的正面中心處，陶瓷熱沉104貼裝有激光器芯片105、電容106、熱敏電阻107、背光監(jiān)控二極管108，用于將激光器芯片105產(chǎn)生的熱量傳遞到金屬熱沉103。
[0025]激光器芯片105，采用共晶焊接工藝貼裝在陶瓷熱沉104正面中心處，其出光面的出光光軸與TO-Can底座101的中心軸、帶透鏡的封帽109的中心軸一致。
[0026]電容106，采用環(huán)氧膠粘工藝貼裝在陶瓷熱沉104正面的左下方，靠近激光器芯片105的位置，通過(guò)金絲鍵合工藝與激光器芯片105進(jìn)行電氣連接，用于濾除供給激光器芯片105的電源噪聲。
[0027]熱敏電阻107，采用導(dǎo)電焊料焊接或環(huán)氧膠粘工藝貼裝在陶瓷熱沉104正面的右下方，靠近激光器芯片105的位置，用于對(duì)激光器芯片105的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)激光器芯片105溫度超過(guò)規(guī)定溫度時(shí)，觸發(fā)制冷器102開(kāi)始工作。
[0028]本實(shí)用新型實(shí)施例中，熱敏電阻107貼裝在陶瓷熱沉104正面的右下方，靠近激光器芯片105的位置，以精確監(jiān)測(cè)激光器芯片105的工作溫度，并觸發(fā)制冷器102開(kāi)始工作，將激光器芯片105溫度變化鎖定在0.8° C以內(nèi)。
[0029]在實(shí)用應(yīng)用中，在對(duì)激光器管芯性能穩(wěn)定性要求不是十分嚴(yán)格的情況下，熱敏電阻107可以貼裝在金屬熱沉103的頂面，靠近激光器芯片105的位置，監(jiān)測(cè)激光器芯片105的工作溫度，并觸發(fā)制冷器102開(kāi)始工作，將激光器芯片105溫度變化鎖定在2。C以內(nèi)。
[0030]背光監(jiān)控二極管108，采用環(huán)氧膠粘工藝貼裝在陶瓷熱沉104的正面，位于激光器芯片105的出光面的相反方向，靠近激光器芯片105的位置，背光監(jiān)控二極管108的中心軸與激光器芯片105出光光軸具有6°?9°夾角，用于監(jiān)測(cè)激光器芯片105的背光功率。
[0031]在實(shí)際應(yīng)用中，背光監(jiān)控二級(jí)管108可以貼裝在陶瓷熱沉下方的金屬熱沉103上，靠激光器芯片105的位置,其光敏面與激光器芯片105出光面反向。
[0032]引線110，分布在TO-Can底座101的外側(cè)，數(shù)量為7根，其中6根為激光器管芯的功能引線，分別連接背光探測(cè)二極管108的陽(yáng)極、制冷器102的正極、制冷器102的負(fù)極、激光器芯片105的激光器二極管的正極、激光器芯片105的調(diào)制器的正極、熱敏電阻107 —端；1根為接地引線，與背光探測(cè)二極管108的負(fù)極、激光器芯片105的激光器二極管的負(fù)極、激光器芯片105的調(diào)制器的負(fù)極、熱敏電阻107另一端相連接，用于將激光器管芯內(nèi)部的元件與外部進(jìn)行電連接。
[0033]制冷器102、金屬熱沉103、陶瓷熱沉104、激光器芯片105、電容106、熱敏電阻
107、背光監(jiān)控二極管108在TO-Can底座101上貼裝完畢后，采用電阻焊接工藝將帶透鏡的封帽109與TO-Can底座101連接，完成激光器管芯的氣密封裝。
[0034]較佳地，在激光器管芯工作過(guò)程中，激光器芯片105的工作溫度隨外界環(huán)境溫度的升高而升高，當(dāng)熱敏電阻107監(jiān)測(cè)到激光器芯片105溫度超出要求的工作溫度范圍時(shí)，觸發(fā)制冷器102開(kāi)始工作，激光器芯片105產(chǎn)生的熱量經(jīng)由陶瓷熱沉104、金屬熱沉103傳遞到制冷器102的上表面，也就是制冷面，制冷器102通過(guò)增加注入的電流，吸收傳遞至的熱量，實(shí)現(xiàn)制冷，防止因激光器芯片溫度過(guò)高而造成發(fā)射光波長(zhǎng)發(fā)生漂移，啁啾效應(yīng)大，提高性能的穩(wěn)定性。
[0035]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例同軸封裝制冷型激光器管芯俯視結(jié)構(gòu)示意圖，參見(jiàn)圖2，包括:第一引線201、第二引線202、第三引線203、第四引線204、第五引線205、第六引線206、第七引線207。
[0036]其中，第一引線201與激光器芯片105的調(diào)制器的正極相連接；第二引線202與制冷器102的正極相連接；第三引線203與制冷器102的負(fù)極相連接；第四引線204與背光探測(cè)二極管108的陽(yáng)極相連接；第五引線205與激光器芯片105的激光器二極管的正極相連接；第六引線206與熱敏電阻107 —端相連接；第七引線207為接地引線，與背光探測(cè)二極管108的負(fù)極、激光器芯片105的激光器二極管的負(fù)極、激光器芯片105的調(diào)制器的負(fù)極、熱敏電阻107另一端相連接。
[0037]本實(shí)用新型提供了一種同軸封裝制冷型激光器管芯，采用同軸封裝結(jié)構(gòu)，同時(shí)封裝制冷器和熱敏電阻來(lái)控制激光器管芯溫度，當(dāng)熱敏電阻監(jiān)控到激光器芯片工作溫度超過(guò)規(guī)定溫度范圍時(shí)，觸發(fā)制冷器工作，制冷器吸收激光器芯片工作產(chǎn)生的熱量，實(shí)現(xiàn)制冷，降低激光器管芯溫度，保證性能穩(wěn)定性。
[0038]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種同軸封裝制冷型激光器管芯，其特征在于，包括=TO-Can底座、制冷器、金屬熱沉、陶瓷熱沉、激光器芯片、電容、熱敏電阻、背光監(jiān)控二極管、帶透鏡的封帽、引線；其中， 所述TO-Can底座與所述帶透鏡的封帽相連接，所述帶透鏡的封帽內(nèi)封裝所述制冷器、所述金屬熱沉、所述陶瓷熱沉、所述激光器芯片、所述電容、所述熱敏電阻、所述背光監(jiān)控二極管，所述制冷器貼裝在所述TO-Can底座的中心，所述金屬熱沉貼裝在制冷器的制冷面，所述陶瓷熱沉貼裝在所述金屬熱沉的正面中心處，所述陶瓷熱沉的正面貼裝所述激光器芯片、所述電容、所述熱敏電阻、所述背光監(jiān)控二極管；所述引線分布在TO-Can底座的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸封裝制冷型激光器管芯，其特征在于， 所述激光器芯片貼裝在所述陶瓷熱沉正面中心處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同軸封裝制冷型激光器管芯，其特征在于， 所述激光器芯片的出光面的出光光軸與所述TO-Can底座的中心軸、所述帶透鏡的封帽的中心軸一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸封裝制冷型激光器管芯，其特征在于， 所述電容貼裝在所述陶瓷熱沉正面的左下方，靠近所述激光器芯片的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸封裝制冷型激光器管芯，其特征在于，所述熱敏電阻貼裝在所述陶瓷熱沉正面的右下方，靠近所述激光器芯片的位置，或，所述熱敏電阻貼裝在所述金屬熱沉的頂面，靠近所述激光器芯片的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同軸封裝制冷型激光器管芯，其特征在于， 所述背光監(jiān)控二極管貼裝在所述陶瓷熱沉的正面，位于所述激光器芯片的出光面的相反方向，靠近所述激光器芯片的位置，或，所述背光監(jiān)控二極管貼裝在所述陶瓷熱沉下方的金屬熱沉上，靠近所述激光器芯片的位置，所述背光監(jiān)控二極管的光敏面與所述激光器芯片的出光面反向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的同軸封裝制冷型激光器管芯，其特征在于， 所述背光監(jiān)控二極管的中心軸與所述激光器芯片出光光軸具有6°?9°夾角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸封裝制冷型激光器管芯，其特征在于， 所述引線的數(shù)量為7根，6根為激光器管芯的功能引線，I根為接地引線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的同軸封裝制冷型激光器管芯，其特征在于， 所述激光器管芯的功能引線，分別連接所述背光探測(cè)二極管的陽(yáng)極、所述制冷器的正極、所述制冷器的負(fù)極、所述激光器芯片的激光器二極管的正極、所述激光器芯片的調(diào)制器的正極、所述熱敏電阻的一端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的同軸封裝制冷型激光器管芯，其特征在于， 所述接地引線，與所述背光探測(cè)二極管的負(fù)極、所述激光器芯片的激光器二極管的負(fù)極、所述激光器芯片的調(diào)制器的負(fù)極、所述熱敏電阻另一端相連接。
【文檔編號(hào)】H01S5/024GK203415815SQ201320423058
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月16日
【發(fā)明者】張玲艷 申請(qǐng)人:青島海信寬帶多媒體技術(shù)有限公司