[发明专利]一种贴片式激光器封装结构及其在光电电路中的封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贴片式激光器封装结构及其在光电电路中的封装方法，属于半导体激光器的封装技术领域。

背景技术

最近几年来，高功率激光器越来越多地为许多应用而生产，如直接的材料处理、光纤激光和放大器泵浦、自由空间光通讯、印刷和医疗等。这些首要归功于激光器结构设计、半导体材料和可靠的封装技术的发展。特别是，半导体激光器的封装使得激光器件能获得高墙插效率，提高稳定性能并节省使用者的使用成本。关于半导体激光器的封装结构根据半导体激光器的功率大体分为2种：输出功率在1W或1W的半导体激光器多采用TO封装结构，此封装结构适用于大多数半导体激光器使用场合；另一种封装结构是C-mount封装，其优点是高可靠性、高稳定性、高精密机械加工、高热导率材料，且可支持1W-8W大功率半导体激光器，其缺点是没有保护窗口，同时不易定中心。尽管最近几年来封装技术获得了种种进展，但封装、测试及可靠性等依然占据了激光器的大量成本。

针对半导体激光器在现有技术中的应用，对半导体激光器的封装结构也多集中在同轴封装结构，如何将激光器所发出的激光与目标光纤或透镜对齐成为半导体激光器封装时首要考虑的技术问题：

例如中国专利CN102468604公开了一种贴片式固体激光器，所述的贴片式固体激光器，采用平腔结构，以激光器基板作为主承托体，内有相应的凹槽，只需将光学元件调整好位置固定在相应的槽内即可，简化了制造步骤。但该类贴片式固体激光器的体积较大，光学电子元件数量较多，封装工艺复杂、成本较高、光束效果较高，不适于安装在目标光电电路板上作为发散光源使用，因此限制了半导体激光器的应用领域。

传统的半导体激光器的封装结构，以金属封装为主：以金属作为基材，基材的前端粘合以硅化物制成的二次平台，再在二次平台上粘合金属基座，在金属基座上设置有激光晶片，最后以具有窗口的金属盖加以封装。该封装的成本极高，而且在制造过程中，所述基材与接脚的结合处需要以玻璃纤维作为绝缘体，制作成本也极高。为了降低上述半导体激光器的绝缘材料的成本、提高散热效果、增加激光器与光电电路的适配性，中国专利CN2457763公开了一种半导体激光器的封装结构,具有一金属正极导线架,其具有一第一接脚,第一接脚上结合一基座,基座上结合一激光晶片,正极导线架的一侧具有一负极导线架,该负极导线架的后端具有一第二接脚,该负极导线架与正极导线架之间具有一预定间距，且该负极导线架上连接一导线的一端,该导线的另一端则连接至该激光晶片上,正、负极导线架于结合该基座、激光晶片及导线一端的外侧包覆一透明外罩。该封装结构实现了一种激光器平面封装形式，省略掉金属正极和金属负极之间的玻璃体绝缘材料，通过借由金属正极导线架和金属负极导线架之间的预定间距，以达到绝缘的目的；通过多条金属接脚增加散热的途径，但是该专利所述封装结构中增加了半导体激光器芯片的定位，以实现金属正极导线架和金属负极导线架之间产生固定尺寸间隔，此较传统激光器封装增加一道精准度极高的程序，反而不利于该专利的产业化与成本的节约。

为了使同轴半导体激光器能够直接在光电电路板封装使用，中国专利CN1996686公开了一种适用于光电电路板的适配器。根据本发明的适配器用来将一封装引脚输出布局构造适配至一印刷电路板上的所期望的引脚输出布局构造。所述适配器包括一与所述封装引脚输出布局构造电耦合的引脚输入布局构造。所述适配器进一步包括一在几何结构上与所期望的引脚输出布局相同的适配器引脚输出布局构造及一柔性电路，所述柔性电路提供复数个用于将所述引脚输入布局构造与所述适配器引脚输出布局构造相连接的电路径。在各实施例中，所述适配器进一步包括一用于以单一扁平形式将所述适配器引脚输出布局与所述柔性电路固定在一起的壳式包装。该发明实现了在现有光电电路板设计上直接以同轴激光器封装来替换蝶形激光器封装，但由于该发明需单独设计柔性电路，且需经过一系列的复杂壳式包装过程，制造过程繁琐，不易实现产业化。