CN103633550A - 一种半导体激光器bar条垂直阵列的封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体激光器bar条垂直阵列的封装方法，包括以下步骤：1）对电绝缘散热片进行加工处理；2）将处理的电绝缘散热片按导电散热片尺寸切割；3）用机械夹具及氧化铝陶瓷片将电绝缘散热片及导电散热片压合于一起，置入高温回流炉中焊接；4）用机械夹具及氧化铝陶瓷片将导电散热片、焊料及巴条压合于一起，置入高温回流炉中焊接；5）用机械夹具及氧化铝陶瓷片将巴条阵列组件、铟铅合金焊料片及镀金无氧铜的热沉基块置入高温回流炉中焊接。本发明的封装方法，环保、使用寿命长、体积小、重量轻，效率高、应用广泛，工艺简单、易实现，可靠性好。

Description

一种半导体激光器bar条垂直阵列的封装方法

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的巴条垂直阵列排放的封装方法。

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，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、尤其是准连续光峰值功率要求越来越高，巴条垂直阵列封装的高功率半导体激光器件得以出现并迅速发展。由于铟具有熔点低和良好的塑性形变，能有效降低热应力，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、长寿命及恶劣环境下使用的半导体激光器巴条阵列器件的必选焊料。

近年来，准连续半导体激光器巴条阵列封装，一般是在散热陶瓷片上切出周期性的深槽，经镀金及深槽底部绝缘处理后，将半导体激光器巴条置入深槽进行固定焊接，由于材料与半导体激光器的热膨胀系数不易匹配，故一般采用铟焊料。随着有高导热率且与半导体激光器巴条的热膨胀系数匹配的钨铜合金、钼铜合金（导电散热片）的出现，半导体激光器巴条阵列封装焊料慢慢以金锡合金焊料所替代。由于需要考虑半导体激光器巴条阵列总体串联导电，且热沉电绝缘，还必须使导电散热片用电绝缘散热片焊接到热沉基块上。一般情况下，在镀金的电绝缘散热片上切出绝缘槽再与半导体激光器巴条阵列用金锡合金焊接。但是，由于此工艺过程需要多次进行高温回流，使得原本很小的半导体激光器巴条内应力（与导电散热片热膨胀匹配）会增大，甚至产生裂痕，极大地影响半导体激光器巴条阵列的生产效率。

随着双电子束枪镀膜技术及机械切割技术的成熟，并结合上述技术路线的优点，本发明提供了一种半导体激光器巴条垂直阵列的封装方法：用特殊设计的机械夹具，将导电散热片和电绝缘散热片在高温下焊接在一起；然后将半导体激光器巴条与导电散热片进行金锡焊接，再用更低熔点的软焊料将阵列的电绝缘散热片的另一端与热沉基块焊接。本发明的封装方法，环保、使用寿命长、体积小、重量轻，效率高、应用广泛，工艺简单、易实现，可靠性好，彻底地消除封装过程中给半导体激光器巴条带来的任何应力，极大地提高半导体激光器巴条阵列的生产效率等以上问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种导体激光器巴条垂直阵列的封装方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明的封装方法，包括以下步骤：

1）对电绝缘散热片进行加工处理；

2）将加工处理后的电绝缘散热片按照镀金的导电散热片尺寸切割；

3）用特殊设计的机械夹具及氧化铝陶瓷片将电绝缘散热片及导电散热片压合于一起，并将其置入高温回流炉中进行高温焊接，最高焊接温度达370℃；

4）用特殊设计的机械夹具及氧化铝陶瓷片将导电散热片、焊料及巴条压合于一起，并将其置入高温回流炉中进行高温焊接，最高焊接温度达290℃；

5）用特殊设计的机械夹具及氧化铝陶瓷片将巴条阵列组件、铟铅合金焊料片及镀金无氧铜的热沉基块置入高温回流炉中进行高温焊接，最高焊接温度达200℃。

进一步地，所述焊料为金锡硬焊料，实现无烟焊接。

进一步地，所述电绝缘散热片为陶瓷材质，导热效果好，绝缘效果佳。

进一步地，所述步骤5）中热沉基块为镀金钨铜合金，与其一起置入高温炉中的焊料片为铅锡合金，最高焊接温度达230℃。

本发明的有益效果是:

本发明的半导体激光器巴条垂直阵列的封装方法，环保、使用寿命长、体积小、重量轻，效率高、应用广泛，工艺简单、易实现，可靠性好，彻底地消除封装过程中给半导体激光器巴条带来的任何应力，极大地提高半导体激光器巴条阵列的生产效率等以上问题。

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整体结构示意图。

图中标号说明：1、电绝缘散热片，2、巴条，3、导电散热片，4、热沉基块。

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。

参照图1所示，一种半导体激光器巴条垂直阵列的封装方法，包括以下步骤：

步骤1）对电绝缘散热片1进行加工处理，将其从大于50mm 2研磨抛光至厚度为250μm，再将其两面镀镍金后，在其中任一面蒸镀金锗焊料；

步骤2）将加工处理后的电绝缘散热片1按照镀金的导电散热片3尺寸，除去与半导体激光器巴条结合面后切割；

步骤3）用特殊设计的机械夹具及氧化铝陶瓷片将电绝缘散热片1及导电散热片3压合于一起，并将其置入高温回流炉中进行高温焊接，最高焊接温度达370℃；

步骤4）用特殊设计的机械夹具及氧化铝陶瓷片将导电散热片3、焊料及巴条2压合于一起，并将其置入高温回流炉中进行高温焊接，最高焊接温度达290℃；

步骤5）用特殊设计的机械夹具及氧化铝陶瓷片将巴条2阵列组件、铟铅合金焊料片及镀金无氧铜的热沉基块4置入高温回流炉中进行高温焊接，最高焊接温度达200℃。

并且，封装过程中所述焊料为金锡硬焊料，实现无烟焊接。

此外，电绝缘散热片1为陶瓷材质，导热效果好，绝缘效果佳。

作为上述技术方案进一步优化，所述步骤5）中热沉基块4亦可为镀金钨铜合金，则与其一起置入高温炉中的焊料片必须为铅锡合金，其最高焊接温度达230℃。

本发明的半导体激光器巴条垂直阵列的封装方法：用特殊设计的机械夹具，将导电散热片和电绝缘散热片在高温下焊接在一起；然后将半导体激光器巴条与导电散热片进行金锡焊接，再用更低熔点的软焊料将阵列的电绝缘散热片的另一端焊接。本发明的封装方法，环保、使用寿命长、体积小、重量轻，效率高、应用广泛，工艺简单、易实现，可靠性好，彻底地消除封装过程中给半导体激光器巴条带来的任何应力，极大地提高半导体激光器巴条阵列的生产效率等以上问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种半导体激光器巴条垂直阵列的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）对电绝缘散热片（1）进行加工处理；

步骤2）将加工处理后的电绝缘散热片（1）按照镀金的导电散热片（3）尺寸切割；

步骤3）用机械夹具及氧化铝陶瓷片将电绝缘散热片（1）及导电散热片（3）压合于一起，并将其置入高温回流炉中进行高温焊接，最高焊接温度达370℃；

步骤4）用特殊设计的机械夹具及氧化铝陶瓷片将导电散热片（3）、焊料及巴条（2）压合于一起，并将其置入高温回流炉中进行高温焊接，最高焊接温度达290℃；

步骤5）用特殊设计的机械夹具及氧化铝陶瓷片将巴条（2）阵列组件、铟铅合金焊料片及镀金无氧铜的热沉基块（4）置入高温回流炉中进行高温焊接，最高焊接温度达200℃。

2.根据权利要求1所述的半导体激光器巴条垂直阵列的封装方法，其特征在于：所述焊料为金锡硬焊料，实现无烟焊接。

3.根据权利要求1所述的半导体激光器巴条垂直阵列的封装方法，其特征在于：所述电绝缘散热片（1）为陶瓷材质。

4.根据权利要求1所述的半导体激光器巴条垂直阵列的封装方法，其特征在于：所述步骤5）中热沉基块（4）为镀金钨铜合金，与其一起置入高温炉中的焊料片为铅锡合金，最高焊接温度达230℃。

Images