CN108089072A - 一种激光器封装初期的老化夹具及其应用 - Google Patents

一种激光器封装初期的老化夹具及其应用 Download PDF

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周莉
汤庆敏
刘存志
李沛旭
徐现刚
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Abstract

本发明涉及一种激光器封装初期的老化夹具及其应用。该夹具包括导电底座、绝缘板；导电底座的上表面设置有L形凹槽，所述L形凹槽开口向前；绝缘板上贯通设置有螺栓，绝缘板通过螺栓设置在导电底座的上表面；所述螺栓上套接设置有螺栓弹簧，所述螺栓弹簧设置在导电底座和绝缘板之间；绝缘板上还贯通设置有与所L形述凹槽配合的旋钮，所述旋钮设置在所述L形凹槽的正上方；旋钮的底端通过弹簧连接有金属片。本发明所述激光器封装初期的老化夹具，以实现剔除封装初期性能半成品中不良芯片、芯片与热沉焊接不良为目的，提高后段成品率和生产效率。

Description

一种激光器封装初期的老化夹具及其应用
技术领域
本发明涉及一种激光器封装初期的老化夹具及其应用，属于半导体激光封装的技术领域。
背景技术
半导体激光器的可靠性考核,一般采用电老化实验,即在一定电流下观察器件在老化期间输出功率的变化,或在一定的输出功率下观察电老化期间驱动电流的增长。通常在老化过程中,当器件输出功率降到初始值的一半或驱动电流上升到初始值的1.5倍时,则认为器件失效。
半导体激光器退化速率可分为快速退化、慢退化及灾变退化三种。快速退化的特点是输出能量快速减少(寿命小于100h),非辐射复合形成暗线缺陷和暗点缺陷。产生快速退化的原因是复合增强了位错攀升和滑移。慢退化的特点是输出能量逐渐减少(寿命大于10000h),有源区均匀变暗或者形成暗点缺陷。产生慢退化的原因是点缺陷群的产生或者是点缺陷的产生和聚合形成了位错环。灾变退化的特点是器件突然失效(电流浪涌),发生时没有任何预兆。形成原因是因为激光器的腔面有缺陷或损伤。
现有激光器生产过程中大多采用对激光器成品进行老化，即在一定环境温度下给成品激光器加一定电流，目的有两个，第一，是剔除可靠性差的产品，第二，是使可靠性好的激光器进入光功率慢退化阶段便于用户使用时功率稳定。激光器成品老化在工艺流程中处于后段，失效品都是封装好的产品，若在工艺流程前期老化半成品则可节约成本。
现有激光封装生产中针对封装初期老化的技术还是空白。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种激光器封装初期的老化夹具。
本发明还提供一种利用上述夹具进行激光器封装初期老化的方法。
本发明的技术方案为：
一种激光器封装初期的老化夹具，包括导电底座、绝缘板；导电底座的上表面设置有L形凹槽，所述L形凹槽开口向前；绝缘板上贯通设置有螺栓，绝缘板通过螺栓设置在导电底座的上表面；所述螺栓上套接设置有螺栓弹簧，所述螺栓弹簧设置在导电底座和绝缘板之间；绝缘板上还贯通设置有与所L形凹槽配合的旋钮，所述旋钮设置在所述L形凹槽的正上方；旋钮的底端通过弹簧连接有金属片。
优选的，绝缘板通过两个螺栓与导电底座连接。
优选的，所述L形凹槽内设置有激光芯片。激光器封装过程将激光芯片固定在热沉，再将激光芯片与热沉的组合体装配到所需应用的封装结构上，将芯片与热沉的组合体进行老化，可大大节约工艺流程后段的生产成本。
进一步优选的，所述激光芯片通过铟焊料或者金锡焊料在200-300℃的温度条件下固化在热沉上。
进一步优选的，所述金属片通过弹簧向下的压力与所述激光芯片上表面紧密接触。
优选的，所述L形凹槽的长度d1比热沉的长度d2大30-60um；所述L形凹槽的宽度d3比热沉的宽度d4大30-60um。
优选的，所述L形凹槽的深度d5比所述热沉的厚度d6与所述激光芯片的厚度d7之和大10-60um。
优选的，导电底座的上表面设置有多个L形凹槽。多个L形凹槽可同时实现多个激光器老化。
优选的，激光芯片的前侧边与所述导电底座的前侧面在同一个平面。
优选的，所述绝缘板平行设置在导电底座的上表面。
一种利用上述装置进行激光器封装初期老化的方法，包括以下步骤：
(1)将已固定在热沉上的激光芯片放入所述L形凹槽内，激光芯片的激光出光面朝向所述L形凹槽的前方开口；
(2)通过螺栓将绝缘板覆盖在导电底座上；
(3)旋转所述螺栓，改变螺栓与金属片之间弹簧的长度，使金属片与激光芯片上表面紧密接触，给激光芯片施加压力；
(4)螺栓和旋钮分别外接导线；当激光芯片上表面为负极，旋钮外接负极、螺栓外接正极，当激光芯片上表面为正极，旋钮外接正极、螺栓外接负极；
(6)设置所需的老化电流，打开老化电源，开始老化过程；
(7)老化60min～120min后，再打开半导体激光综合测试仪测试激光芯片的参数，剔除电参数不合格的激光芯片，筛选出合格的激光芯片。
优选的，所述步骤(3)中弹簧长度的变化距离为1-2mm。
本发明的有益效果为：
1.本发明所述激光器封装初期的老化夹具，实现了对封装初期的半成品的老化，在老化过程中通过给芯片施加压力释放芯片和热沉焊接过程引入的应力，优选老化合格的芯片和热沉的组合体进行后段封装投产，大大地提高了成品率和生产效率；
2.本发明所述激光器封装初期的老化夹具，以实现剔除封装初期性能半成品中不良芯片、芯片与热沉焊接不良为目的，提高后段成品率和生产效率；
3.本发明所述激光器封装初期的老化夹具，可以应用于半导体激光器封装前期老化，可以使用于不同封装方式的激光器件，螺栓之间可以有多个L形凹槽，可以适用于多个激光芯片的老化，且可以根据需要灵活调节给芯片施加的压力，从而保证了批量生产时的成品率和生产效率。
附图说明
图1为本发明所述激光器封装初期的老化夹具的结构示意图；
图2为本发明所述导电底座与绝缘板配合连接的结构示意图；
图3为多个L形凹槽的老化夹具的结构示意图；
其中，1、金属片；2、导电底座；3、绝缘板；4、L形凹槽；5、旋钮；6、螺栓；7、弹簧；8、激光器芯片；9、热沉。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1
如图1-2所示。
一种激光器封装初期的老化夹具，包括导电底座2、绝缘板7；导电底座2的上表面设置有L形凹槽4，所述L形凹槽4开口向前；绝缘板3上贯通设置有螺栓6，绝缘板3通过螺栓6设置在导电底座2的上表面；所述螺栓6上套接设置有螺栓弹簧，所述螺栓弹簧设置在导电底座2和绝缘板3之间；绝缘板3上还贯通设置有与所L形凹槽4配合的旋钮5，所述旋钮5设置在所述L形凹槽4的正上方；旋钮5的底端通过弹簧7连接有金属片1。
实施例2
如实施例1所述的激光器封装初期的老化夹具，所不同的是，绝缘板3通过两个螺栓6与导电底座2连接。
实施例3
如实施例1所述的激光器封装初期的老化夹具，所不同的是，所述L形凹槽4内设置有激光芯片8。激光器封装过程将激光芯片固定在热沉，再将激光芯片与热沉的组合体装配到所需应用的封装结构上，将芯片与热沉的组合体进行老化，可大大节约工艺流程后段的生产成本。
实施例4
如实施例3所述的激光器封装初期的老化夹具，所不同的是，所述激光芯片8通过铟焊料在200℃的温度条件下下固化在热沉9上。
实施例5
如实施例3所述的激光器封装初期的老化夹具，所不同的是，所述金属片1通过弹簧7向下的压力与所述激光芯片8上表面紧密接触。
实施例6
如实施例1所述的激光器封装初期的老化夹具，所不同的是，所述L形凹槽4的长度d1比热沉9的长度d2大50um；所述L形凹槽4的宽度d3比热沉9的宽度d4大50um。
实施例7
如实施例1所述的激光器封装初期的老化夹具，所不同的是，所述L形凹槽4的深度d5比所述热沉9的厚度d6与所述激光芯片8的厚度d7之和大40um。
实施例8
如图3所示。
如实施例1所述的激光器封装初期的老化夹具，所不同的是，导电底座2的上表面设置有多个L形凹槽4。多个L形凹槽4可同时实现多个激光器老化。
实施例9
如实施例1所述的激光器封装初期的老化夹具，所不同的是，激光芯片8的前侧边与所述导电底座2的前侧面在同一个平面。
实施例10
如实施例1所述的激光器封装初期的老化夹具，所不同的是，所述绝缘板7平行设置在导电底座2的上表面。
实施例11
一种利用实施例1-10所述装置进行激光器封装初期老化的方法，包括以下步骤：
(1)将已固定在热沉9上的激光芯片8放入所述L形凹槽4内，激光芯片8的激光出光面朝向所述L形凹槽4的前方开口；
(2)通过螺栓6将绝缘板3覆盖在导电底座2上；
(3)旋转所述螺栓6，改变螺栓6与金属片1之间弹簧7的长度，使金属片1与激光芯片8上表面紧密接触，给激光芯片8施加压力；
(4)螺栓6和旋钮5分别外接导线；当激光芯片8上表面为负极，旋钮5外接负极、螺栓6外接正极，当激光芯片8上表面为正极，旋钮5外接正极、螺栓6外接负极；
(6)设置所需的老化电流，打开老化电源，开始老化过程；
(7)老化90min后，再打开半导体激光综合测试仪测试激光芯片8的参数，剔除电参数不合格的激光芯片8，筛选出合格的激光芯片8。所述半导体激光综合测试仪使用的是台湾惠特科技股份有限公司，型号为IPT6000的设备。
实施例12
如实施例11所述的激光器封装初期老化的方法，所不同的是，所述步骤(3)中弹簧长度的变化距离为1mm。

Claims (10)

1.一种激光器封装初期的老化夹具，其特征在于，包括导电底座、绝缘板；导电底座的上表面设置有L形凹槽，所述L形凹槽开口向前；绝缘板上贯通设置有螺栓，绝缘板通过螺栓设置在导电底座的上表面；所述螺栓上套接设置有螺栓弹簧，所述螺栓弹簧设置在导电底座和绝缘板之间；绝缘板上还贯通设置有与所L形述凹槽配合的旋钮，所述旋钮设置在所述L形凹槽的正上方；旋钮的底端通过弹簧连接有金属片。
2.根据权利要求1所述的激光器封装初期的老化夹具，其特征在于，绝缘板通过两个螺栓与导电底座连接。
3.根据权利要求1所述的激光器封装初期的老化夹具，其特征在于，所述L形凹槽内设置有激光芯片。
4.根据权利要求3所述的激光器封装初期的老化夹具，其特征在于，所述激光芯片通过铟焊料或者金锡焊料在200-300℃的温度条件下固化在热沉上；所述金属片通过弹簧向下的压力与所述激光芯片上表面紧密接触。
5.根据权利要求1所述的激光器封装初期的老化夹具，其特征在于，所述L形凹槽的长度d1比热沉的长度d2大30-60um；所述L形凹槽的宽度d3比热沉的宽度d4大30-60um；所述L形凹槽的深度d5比所述热沉的厚度d6与所述激光芯片的厚度d7之和大10-60um。
6.根据权利要求1所述的激光器封装初期的老化夹具，其特征在于，导电底座的上表面设置有多个L形凹槽。
7.根据权利要求1所述的激光器封装初期的老化夹具，其特征在于，激光芯片的前侧边与所述导电底座的前侧面在同一个平面。
8.根据权利要求1所述的激光器封装初期的老化夹具，其特征在于，所述绝缘板平行设置在导电底座的上表面。
9.一种利用权利要求1-8任意一项所述装置进行激光器封装初期老化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将已固定在热沉上的激光芯片放入所述L形凹槽内，激光芯片的激光出光面朝向所述L形凹槽的前方开口；
(2)通过螺栓将绝缘板覆盖在导电底座上；
(3)旋转所述螺栓，改变螺栓与金属片之间弹簧的长度，使金属片与激光芯片上表面紧密接触，给激光芯片施加压力；
(4)螺栓和旋钮分别外接导线；当激光芯片上表面为负极，旋钮外接负极、螺栓外接正极，当激光芯片上表面为正极，旋钮外接正极、螺栓外接负极；
(6)设置所需的老化电流，打开老化电源，开始老化过程；
(7)老化60min～120min后，再打开半导体激光综合测试仪测试激光芯片的参数，剔除电参数不合格的激光芯片，筛选出合格的激光芯片。
10.根据权利要求9所述的激光器封装初期老化的方法，其特征在于，所述步骤(3)中弹簧长度的变化距离为1-2mm。
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