CN101364547A - 一种半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光电子技术领域，公开了一种半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，该方法包括：将大功率半导体列阵器件(12)封装在单片微沟道热沉(13)上，形成单片微沟道器件(18)；将若干个形成的单片微沟道器件(18)叠层粘结在一起，形成叠层器件；对形成的叠层器件进行烘烤，实现对半导体列阵器件的微沟道叠层封装。利用本发明，实现了高功率密度输出。
Description
技术领域
本发明涉及光电子技术领域，尤其涉及一种半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，该半导体列阵器件体积小，封装密度高，是高能固体激光器和光纤激光器的理想泵浦源。
背景技术
大功率半导体激光器列阵器件属于非通讯类的半导体激光器，是半导体有源器件大家族中的一个重要组成部分。由于功率大、电光效率高、波长范围广、体积小且易于电调制的优点，是高能固体激光器重要的泵浦源之一，在军事、工业等领域有广阔的应用前景。
随着对激光功率密度的要求越来越高，如何提高大功率半导体激光器的封装密度，使其更趋于小型化，是研究的热点之一。大功率半导体激光器的叠层封装形式结构简单，容易实现高功率密度输出，一直以来用于准连续大功率半导体列阵器件的制作。
近年来，随着一种小型散热器—微沟道热沉的出现，高占空比和连续的大功率半导体列阵器件也可采用叠层封装形式。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，以实现高功率密度输出。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，该方法包括：
将大功率半导体列阵器件12封装在单片微沟道热沉13上，形成单片微沟道器件18；
将若干个形成的单片微沟道器件18叠层粘结在一起，形成叠层器件；
对形成的叠层器件进行烘烤，实现对半导体列阵器件的微沟道叠层封装。
上述方案中，所述将大功率半导体列阵器件12封装在单片微沟道热沉13上，形成单片微沟道器件18的步骤包括：将大功率半导体列阵器件12的正极朝下，出光面朝上焊接在微沟道热沉13上，再将负电极片11焊接在所述大功率半导体列阵器件12的出光面上；将绝缘材料15与微沟道热沉13粘结在一起，将垫片14与绝缘材料15粘结，形成单片微沟道器件18。
上述方案中，所述焊接负电极片11与所述大功率半导体列阵器件12采用软焊料铟，焊接温度为200摄氏度；所述粘结绝缘材料15与微沟道热沉13，以及垫片14与绝缘材料15采用硅胶，在粘结过程中，微沟道热沉13、绝缘材料15和垫片14的通水孔17和固定孔16相互对齐。
上述方案中，所述微沟道热沉13和负电极片11采用易于散热的金属材料紫铜或无氧铜，所述垫片14采用金属材料紫铜；
所述负电极片11的厚度为0.1mm，大功率半导体列阵器件12的厚度为0.1mm，微沟道热沉13的厚度为0.9mm，绝缘材料15的厚度微0.1mm，垫片14的厚度为1.2mm。
上述方案中，所述负电极片11和垫片14采用线切割工艺制成，负电极片11的形状为片状或刷子状。
上述方案中，所述大功率半导体列阵器件12为占空比大于等于20％的高占空比和连续的大功率半导体激光器列阵器件。
上述方案中，所述将若干个形成的单片微沟道器件18叠层粘结在一起，形成叠层器件的步骤包括：将若干个单片微沟道器件18相互之间用硅胶粘结起来，正负电极串联，夹在固定上压块23和下压块21中间，用螺钉20拧紧固定，通水孔24与单片微沟道器件18的通水孔17相配，固定螺钉20与单片微沟道器件18的固定孔16相配。
上述方案中，所述单片微沟道器件18之间在电学上采用串联，制冷方式采用并联，上压块23和下压块21分别作为叠层器件的负、正极，工作时与驱动源的相应电极相连。
上述方案中，所述下压块21的通水孔24和微沟道热沉13的通水孔17用于对叠层器件进行制冷，大功率半导体列阵器件12之间的水路为并联方式，制冷物质采用去离子水或纯净水。
上述方案中，所述对形成的叠层器件进行烘烤的步骤包括：将形成的叠层器件在高温80摄氏度下烘烤2小时，使硅胶固化，实现对半导体列阵器件的微沟道叠层封装。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，通过将大功率半导体列阵器件12(以下简称为bar条)封装在单片微沟道热沉13上形成单片微沟道器件18，然后将若干个形成的单片微沟道器件18叠层粘结在一起形成叠层器件，并对形成的叠层器件进行烘烤，实现了高功率密度输出。
2、利用本发明提供的这种半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，器件的封装间距可以达到1.2mm，该技术指标与国际上同类产品相比，处于领先地位。
附图说明
图1为本发明提供的半导体列阵器件微沟道叠层封装的方法流程图；
图2为依照本发明实施例提供的半导体列阵器件微沟道叠层封装的工艺流程图；
其中，11 负电极片；12 bar条；13 单片微沟道热沉；14 垫片；15 绝缘材料；16 固定孔；17 通水孔；18 单片微沟道器件；20 固定螺钉；21下压块；22 外部固定孔；23 上压块；24 压块通水孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1为本发明提供的半导体列阵器件微沟道叠层封装的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤101：将大功率半导体列阵器件12封装在单片微沟道热沉13上，形成单片微沟道器件18；
步骤102：将若干个形成的单片微沟道器件18叠层粘结在一起，形成叠层器件；
步骤103：对形成的叠层器件进行烘烤，实现对半导体列阵器件的微沟道叠层封装。
上述步骤101包括：将大功率半导体列阵器件12的正极朝下，出光面朝上焊接在微沟道热沉13上，再将负电极片11焊接在所述大功率半导体列阵器件12的出光面上；将绝缘材料15与微沟道热沉13粘结在一起，将垫片14与绝缘材料15粘结，形成单片微沟道器件18。
所述焊接负电极片11与所述大功率半导体列阵器件12采用软焊料铟，焊接温度为200摄氏度；所述粘结绝缘材料15与微沟道热沉13，以及垫片14与绝缘材料15采用硅胶，在粘结过程中，微沟道热沉13、绝缘材料15和垫片14的通水孔17和固定孔16相互对齐。所述微沟道热沉13和负电极片11采用易于散热的金属材料紫铜或无氧铜，所述垫片14采用金属材料紫铜；所述负电极片11的厚度为0.1mm，大功率半导体列阵器件12的厚度为0.1mm，微沟道热沉13的厚度为0.9mm，绝缘材料15的厚度微0.1mm，垫片14的厚度为1.2mm。
所述负电极片11和垫片14采用线切割工艺制成，负电极片11的形状为片状或刷子状。所述大功率半导体列阵器件12为占空比大于等于20％的高占空比和连续的大功率半导体激光器列阵器件。
上述步骤102包括：将若干个单片微沟道器件18相互之间用硅胶粘结起来，正负电极串联，夹在固定上压块23和下压块21中间，用螺钉20拧紧固定，通水孔24与单片微沟道器件18的通水孔17相配，固定螺钉20与单片微沟道器件18的固定孔16相配。
所速述单片微沟道器件18之间在电学上采用串联，制冷方式采用并联，上压块23和下压块21分别作为叠层器件的负、正极，工作时与驱动源的相应电极相连。所述下压块21的通水孔24和微沟道热沉13的通水1孔17用于对叠层器件进行制冷，大功率半导体列阵器件12之间的水路为并联方式，制冷物质采用去离子水或纯净水。
上述步骤103包括：将形成的叠层器件在高温80摄氏度下烘烤2小时，使硅胶固化，实现对半导体列阵器件的微沟道叠层封装。
基于图1所述的半导体列阵器件微沟道叠层封装的方法流程图，以下结合具体的实施例对本发明半导体列阵器件微沟道叠层封装的方法进一步详细说明。
如图2A、图2B和图2C所示，对10叠层，间距为1.2mm的大功率半导体微沟道叠层器件的制作过程进行详细描述，进一步说明本方法的特点以及技术上的进步。
步骤1、首先须将bar条12正极(p面)朝下，出光面朝外焊接在已经准备好的微沟道热沉13上，再将负电极片11与bar条焊接在一起，焊接采用软焊料，推荐使用铟，焊接温度为200摄氏度左右，微沟道热沉和负电极片均使用散热好的金属材料，如紫铜或无氧铜等，负电极片的厚度为0.1mm，bar条厚度为0.1mm，微沟道热沉厚度可为0.9mm。
步骤2、将绝缘材料15与微沟道热沉13用硅胶粘结在一起，要求粘结的过程中，通水孔17和固定孔16相互对齐。绝缘材料厚度要薄，大约0.1mm。
步骤3、将垫片14与15用硅胶粘结，通水孔17和固定孔16相互对齐。形成单片微沟道器件18，垫片材料须选用厚度薄且均匀，柔性好的材料，可以使用紫铜薄片，目的是使器件18的厚度均匀，一般为1.2mm。
上述步骤1至3具体可参照图2A和图2B所示。
步骤4、将10个由步骤1～3制备出来的单片微沟道器件18相互之间用硅胶粘结起来，正负电极串联，夹在固定压块21和23中间，用螺钉20拧紧固定，参照图2B和2C，21和22可以自行设计，要求通水孔24与单片微沟道器件的通水孔17相连，固定螺钉20与单片微沟道器件的固定孔16相配，22为与外界相连的压块固定孔，在器件工作时使用。
步骤5、将叠层器件在高温80摄氏度下烘烤2小时，使硅胶固化。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，其特征在于，该方法包括：
将大功率半导体列阵器件(12)封装在单片微沟道热沉(13)上，形成单片微沟道器件(18)；
将若干个形成的单片微沟道器件(18)叠层粘结在一起，形成叠层器件；
对形成的叠层器件进行烘烤，实现对半导体列阵器件的微沟道叠层封装。
2.根据权利要求1所述的半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，其特征在于，所述将大功率半导体列阵器件(12)封装在单片微沟道热沉(13)上，形成单片微沟道器件(18)的步骤包括：
将大功率半导体列阵器件(12)的正极朝下，出光面朝上焊接在微沟道热沉(13)上，再将负电极片(11)焊接在所述大功率半导体列阵器件(12)的出光面上；
将绝缘材料(15)与微沟道热沉(13)粘结在一起，将垫片(14)与绝缘材料(15)粘结，形成单片微沟道器件(18)。
3.根据权利要求2所述的半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，其特征在于，
所述焊接负电极片(11)与所述大功率半导体列阵器件(12)采用软焊料铟，焊接温度为200摄氏度；
所述粘结绝缘材料(15)与微沟道热沉(13)，以及垫片(14)与绝缘材料(15)采用硅胶，在粘结过程中，微沟道热沉(13)、绝缘材料(15)和垫片(14)的通水孔(17)和固定孔(16)相互对齐。
4.根据权利要求2或3所述的半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，其特征在于，
所述微沟道热沉(13)和负电极片(11)采用易于散热的金属材料紫铜或无氧铜，所述垫片(14)采用金属材料紫铜；
所述负电极片(11)的厚度为0.1mm，大功率半导体列阵器件(12)的厚度为0.1mm，微沟道热沉(13)的厚度为0.9mm，绝缘材料(15)的厚度微0.1mm，垫片(14)的厚度为1.2mm。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，其特征在于，所述负电极片(11)和垫片(14)采用线切割工艺制成，负电极片(11)的形状为片状或刷子状。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，其特征在于，所述大功率半导体列阵器件(12)为占空比大于等于20％的高占空比和连续的大功率半导体激光器列阵器件。
7.根据权利要求1所述的半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，其特征在于，所述将若干个形成的单片微沟道器件(18)叠层粘结在一起，形成叠层器件的步骤包括：
将若干个单片微沟道器件(18)相互之间用硅胶粘结起来，正负电极串联，夹在固定上压块(23)和下压块(21)中间，用螺钉(20)拧紧固定，通水孔(24)与单片微沟道器件(18)的通水孔(17)相配，固定螺钉(20)与单片微沟道器件(18)的固定孔(16)相配。
8.根据权利要求7所述的半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，其特征在于，所述单片微沟道器件(18)之间在电学上采用串联，制冷方式采用并联，上压块(23)和下压块(21)分别作为叠层器件的负、正极，工作时与驱动源的相应电极相连。
9.根据权利要求7或8所述的半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，其特征在于，所述下压块(21)的通水孔(24)和微沟道热沉(13)的通水孔(17)用于对叠层器件进行制冷，大功率半导体列阵器件(12)之间的水路为并联方式，制冷物质采用去离子水或纯净水。
10.根据权利要求1所述的半导体列阵器件的微沟道叠层封装方法，其特征在于，所述对形成的叠层器件进行烘烤的步骤包括：
将形成的叠层器件在高温80摄氏度下烘烤2小时，使硅胶固化，实现对半导体列阵器件的微沟道叠层封装。
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| CN107160019A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-09-15 | 广东工业大学 | 一种半导体激光器微通道热沉叠片的焊接装置及方法 |
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2007
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