[发明专利]一种半导体激光器阵列单芯片的封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光器领域，具体涉及一种半导体激光器巴条改装成阵列单芯片的封装方法。

背景技术

半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高等众多优点，被广泛应用于产业、军事、医疗、通讯等众多领域。随着应用领域对激光功率密度，尤其是对激光光束整形后功率密度要求越来越高，高功率半导体激光光纤耦合器件随之出现并迅速发展。目前，半导体激光器光纤耦合主要采用两种技术路线来实现：1、对半导体激光器标准10mm的巴条进行光束准直、整形后耦合进入光纤；2、对半导体激光器单芯片机械组合排列后进行光束准直、整形后耦合进入光纤。使用巴条实现光纤耦合，具有工艺简单、体积小等优点，但巴条的使用寿命短，一旦巴条出问题，半导体激光器就停止运行。使用多个单芯片实现光纤耦合，虽然工艺复杂，但单芯片具有较长的使用寿命，即使单个芯片出了问题，也只是总体输出功率略有降低，半导体激光器仍可继续使用，其缺点是由于整体工艺比较复杂，需要使用低温熔点的铟等软焊料。

由于铟具有熔点低和良好的塑性变形能力，能有效降低热应力，因而工艺较易实现，通常半导体激光器的封装都采用的是铟焊料或部分采用铟焊料。但是，铟极易氧化，以及在高电流下易产生电迁移和电热迁移问题，极大地降低了半导体激光器器件的可靠性。近年来，金锡焊料开始逐渐代替铟焊料，成为高功率、长寿命、良好稳定性及恶劣环境下所使用的半导体激光器光纤耦合器件的必选焊料。

为了解决上述一系列问题，并结合上述两种技术路线的优点，本发明提供了一种半导体激光器巴条改装成阵列单芯片的封装方法：先采用巴条封装焊接，再将其改装成单芯片集成排列，相当于把单芯片封装集成化，彻底排除了铟焊料的参与，也消除了由于半导体激光器单芯片机械组装带来的机械误差，实现简单的光束准直，整形后，就可以高效率地将激光耦合进光纤。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种半导体激光器阵列单芯片的封装方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

本发明将半导体激光器巴条特殊焊接后改装成平行排列的半导体激光器单芯片应用的一种封装方法，具体封装步骤如下：

1）将氮化铝散热片按照半导体激光器的巴条尺寸切割；

2）将氮化铝散热片与无氧铜热沉块用焊料焊接于一起，并按照半导体激光器巴条上的单芯片排列周期将氮化铝散热片切割出电绝缘槽；

3）用特殊设计的机械夹具及氧化铝陶瓷垫片将氮化铝散热片、焊料及半导体激光器巴条压合于一起，并将其置入高温回流炉中进行高温焊接，最高温度达290℃；

4）用高速旋转的切片沿半导体激光器巴条芯片之间的切槽方向将巴条切割开，使得巴条上的芯片变成独立的单芯片；

5）用打线机将独立的单芯片阴极与相邻单芯片的阳极金线连接，并将平行排列的集成的半导体激光器巴条上的芯片一端的阴极和另一端的阳极分别连接到无氧铜热沉块的电极片上，以备电性连接外部电源。

进一步地，整个封装过程所使用焊料为金锡硬焊料，实现无烟焊接。

进一步地，所述氮化铝散热片为陶瓷材质，散热效果好。

进一步地，所述氮化铝散热片的表面镀金电绝缘，散热片厚度为0.15mm，绝缘效果佳。

本发明的有益效果是:

本发明的半导体激光器巴条改装成阵列单芯片的封装方法：先采用巴条封装焊接，再将其改装成单芯片集成排列，相当于把单芯片封装集成化；彻底排除了铟焊料的参与，也消除了由于半导体激光器单芯片机械组装带来的机械误差，实现简单的光束准直，整形后，就可以高效率地将激光耦合进光纤；并且，工艺简单、使用寿命长、使用安全、环保。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为半导体激光器阵列单芯片的封装方法整体结构示意图。

图中标号说明：1、无氧铜热沉块，2、氮化铝散热片，3、单芯片，4、电绝缘槽，5、电极片。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。