CN109449749A - To封装夹具及封装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种TO封装夹具及封装工艺，其中，所述TO封装夹具包括：加热块、锁紧滑块、弹性件；所述加热块具有收容所述TO管座的第一收容腔，所述锁紧滑块位于所述第一收容腔中，所述锁紧滑块一端与所述第一收容腔一端的内侧壁面之间设置有弹性件，所述第一收容腔另一端的内侧壁面形成限位面，所述第一收容腔的底面具有限位条，所述限位条靠近所述限位面设置，所述加热块还具有靠近所述第一收容腔另一端，并与所述第一收容腔相连通的第二收容腔，所述第二收容腔的底面为凹陷的圆弧面。本发明能够实现全部过程一体成形，无需放入高温箱烘烤，而且只需一次装夹上料，无需中途二次装夹，生产效率高、可靠性好，工艺简单。
Description
技术领域
本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种TO封装夹具及封装工艺。
背景技术
半导体激光器凭借易于实现半导体材料的光电集成，圆形光束易于实现与光纤的有效耦合，可以实现高速调制，且有源区尺寸极小可实现高封装密度和低阈值电流的优异性能已在光通信、医疗、人工智能等领域有着广泛应用。
半导体封装技术成为产品制造的最重要工艺环节之一，目前最常用的几种封装技术诸如TO同轴封装、COB封装、BOX蝶形封装等，而其中TO同轴封装应用范围最甚，随着封装技术的日渐成熟，市场竞争亦愈演愈烈，如何能够降低产品生产成本，提高生产效率，提升可靠性，成为封装技术的重点和难点。
目前，TO封装主要采用的是银胶固定热沉于TO管座，再使用die bonding设备将芯片共晶焊于热沉上方，这种工艺方式生产效率较低，产能不高，尤其是热沉固定采用导电银胶需高温长时间烘烤影响生产效率。因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种TO封装夹具及封装工艺，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种TO封装夹具，其用于半导体激光器与TO管座之间的封装，所述TO封装夹具包括：加热块、锁紧滑块、弹性件；
所述加热块具有收容所述TO管座的第一收容腔，所述锁紧滑块位于所述第一收容腔中，所述锁紧滑块一端与所述第一收容腔一端的内侧壁面之间设置有弹性件，所述第一收容腔另一端的内侧壁面形成限位面，所述第一收容腔的底面具有限位条，所述限位条靠近所述限位面设置，所述加热块还具有靠近所述第一收容腔另一端，并与所述第一收容腔相连通的第二收容腔，所述第二收容腔的底面为凹陷的圆弧面。
作为本发明的TO封装夹具的改进，所述锁紧滑块为U形块，所述U形块的端面将所述TO管座压紧于所述限位面上。
作为本发明的TO封装夹具的改进，所述限位面的两侧具有台阶面，所述锁紧滑块与所述台阶面相抵靠。
作为本发明的TO封装夹具的改进，所述弹性件为弹簧。
作为本发明的TO封装夹具的改进，所述TO封装夹具还包括上盖板，所述上盖板通过螺丝锁附于所述TO封装夹具的顶面上。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种封装工艺，其用于半导体激光器与TO管座之间的封装，所述封装工艺包括如下步骤：
S1、将所述TO管座固定于如上所述的TO封装夹具中；
S2、将双面预制焊料热沉的一面贴于所述TO管座的焊接面处；
S3、将半导体激光器贴于所述双面预制焊料热沉的另一面上；
S4、对所述双面预制焊料热沉进行加热，使双面预制焊料热沉的焊料融化；
S5、冷却降温，使半导体激光器通过双面预制焊料热沉与所述TO管座固定连接。
作为本发明的封装工艺的改进，所述步骤S1具体包括：将所述锁紧滑块推开，将所述TO管座放入第一收容腔和第二收容腔中，使所述TO管座的凹槽口，与所述限位条相配合，同时使所述TO管座的焊接面保持水平，随后松开锁紧滑块，使所述锁紧滑块在所述弹性件的弹力作用下顶住所述TO管座，使所述TO管座的端面顶到所述限位面上，同时使得所述TO管座的凸台弧面与所述加热块的圆弧面相贴合。
作为本发明的封装工艺的改，所述双面预制焊料热沉的双面镀有金锡或是铟焊料，所述焊料包括：AuSn和铟。
作为本发明的封装工艺的改，所述AuSn中，Au占75±5wt％，其余为Sn。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够实现全部过程一体成形，无需放入高温箱烘烤，而且只需一次装夹上料，无需中途二次装夹，生产效率高、可靠性好，工艺简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的TO封装夹具一具体实施方式的立体示意图，此时该TO封装夹具中放置有TO管座；
图2为图1中TO管座的立体放大示意图，此时该TO管座上放置有双面金锡热沉和半导体激光器；
图3为本发明的TO封装夹具去掉上盖板、锁紧滑块及弹性件的立体示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本发明的TO封装夹具用于半导体激光器与TO管座之间的封装，其包括：加热块2、锁紧滑块3、弹性件5。
所述加热块2具有收容所述TO管座1的第一收容腔以及与所述第一收容腔相连通的第二收容腔，上述第一收容腔和第二收容腔具有与外部相连通的方便TO管座1放入的开口，所述第二收容腔的底面为凹陷的圆弧面2-3。其中，所述第一收容腔收容TO管座1的后部，第二收容腔收容TO管座1的前部的凸台。
所述TO封装夹具还包括上盖板4，所述上盖板4通过螺丝锁附于所述TO封装夹具的顶面上，该上盖板4用于防止锁紧滑块3及弹性件5自第一收容腔中脱出。
所述锁紧滑块3位于所述第一收容腔中，所述锁紧滑块3一端与所述第一收容腔一端的内侧壁面之间设置有弹性件5，所述第一收容腔另一端的内侧壁面形成限位面。此外，所述第一收容腔的底面具有限位条2-1，所述限位条2-1靠近所述限位面设置。
从而，当所述TO管座1位于所述第一收容腔和第二收容腔中时，所述锁紧滑块3将所述TO管座1抵靠于限位面上。同时，所述TO管座1上凹槽口1-1与限位条2-1相配合，以保证TO管座的焊接面1-2是水平放置便于准确贴片。优选地，所述弹性件5为弹簧。
在一个实施方式中，所述锁紧滑块3为U形块，此时，所述U形块的通过其端面将所述TO管座1压紧于所述限位面上。相应地，所述限位面的两侧具有台阶面，所述锁紧滑块3与所述台阶面相抵靠。
基于如上所述的TO封装夹具，本发明还提供一种借助该TO封装夹具的封装工艺，其用于半导体激光器与TO管座之间的封装。具体地，所述封装工艺包括如下步骤：
S1、将所述TO管座固定于如上所述的TO封装夹具中；
S2、将双面预制焊料热沉的一面贴于所述TO管座的焊接面处；
S3、将半导体激光器贴于所述双面预制焊料热沉的另一面上；
S4、对所述双面预制焊料热沉进行加热，使双面预制焊料热沉的焊料融化；
S5、冷却降温，使半导体激光器通过双面预制焊料热沉与所述TO管座固定连接。
其中，所述双面预制焊料热沉的双面镀有金锡或是铟焊料，所述焊料包括：AuSn(75±5wt％的Au，其余为Sn)和铟(100％)焊料。
将所述TO管座固定于TO封装夹具中时，首先将加热夹具锁紧滑块3推开放入TO管座1，TO管座1的凹槽口1-1，与加热夹具的加热块限位条2-1对位，以确保TO管座1的焊接面1-2是水平放置便于准确贴片。随后松开锁紧滑块3，锁紧滑块3在弹簧5的弹力作用下顶住TO管座1，TO管座1的1-4平面顶到加热块2的2-2限位面，此时TO管座1的凸台弧面1-3与第二收容腔的圆弧面2-3贴合，组装完成后将整体贴片夹具放置在贴片设备工作台上方预备加热，贴片设备吸附具有双面金锡焊料的双面金锡热沉6，此步骤不进行加热，完成贴片动作即可。
完成后，吸取半导体激光器7以一定压力贴于双面金锡焊料热沉6上方，此时贴片设备进行加热导致双面金锡热沉6的双面金锡焊料融化，融化后降温进行金锡共晶焊接，使半导体激光器7、双面金锡热沉6、TO管座1同时焊接固定一体成型。一体成型完成后检查芯片焊接质量，合格后传入下道工序继续完成封装工作。
综上所述，本发明能够实现全部过程一体成形，无需放入高温箱烘烤，而且只需一次装夹上料，无需中途二次装夹，生产效率高、可靠性好，工艺简单。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种TO封装夹具，其用于半导体激光器与TO管座之间的封装，其特征在于，所述TO封装夹具包括：加热块、锁紧滑块、弹性件；
所述加热块具有收容所述TO管座的第一收容腔，所述锁紧滑块位于所述第一收容腔中，所述锁紧滑块一端与所述第一收容腔一端的内侧壁面之间设置有弹性件，所述第一收容腔另一端的内侧壁面形成限位面，所述第一收容腔的底面具有限位条，所述限位条靠近所述限位面设置，所述加热块还具有靠近所述第一收容腔另一端，并与所述第一收容腔相连通的第二收容腔，所述第二收容腔的底面为凹陷的圆弧面。
2.根据权利要求1所述的TO封装夹具，其特征在于，所述锁紧滑块为U形块，所述U形块的端面将所述TO管座压紧于所述限位面上。
3.根据权利要求2所述的TO封装夹具，其特征在于，所述限位面的两侧具有台阶面，所述锁紧滑块与所述台阶面相抵靠。
4.根据权利要求1所述的TO封装夹具，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
5.根据权利要求1所述的TO封装夹具，其特征在于，所述TO封装夹具还包括上盖板，所述上盖板通过螺丝锁附于所述TO封装夹具的顶面上。
6.一种封装工艺，其用于半导体激光器与TO管座之间的封装，其特征在于，所述封装工艺包括如下步骤：
S1、将所述TO管座固定于如所述权利要求1至5任一项所述的TO封装夹具中；
S2、将双面预制焊料热沉的一面贴于所述TO管座的焊接面处；
S3、将半导体激光器贴于所述双面预制焊料热沉的另一面上；
S4、对所述双面预制焊料热沉进行加热，使双面预制焊料热沉的焊料融化；
S5、冷却降温，使半导体激光器通过双面预制焊料热沉与所述TO管座固定连接。
7.根据权利要求1所述的封装工艺，其特征在于，所述步骤S1具体包括：将所述锁紧滑块推开，将所述TO管座放入第一收容腔和第二收容腔中，使所述TO管座的凹槽口，与所述限位条相配合，同时使所述TO管座的焊接面保持水平，随后松开锁紧滑块，使所述锁紧滑块在所述弹性件的弹力作用下顶住所述TO管座，使所述TO管座的端面顶到所述限位面上，同时使得所述TO管座的凸台弧面与所述加热块的圆弧面相贴合。
8.根据权利要求1所述的封装工艺，其特征在于，所述双面预制焊料热沉的双面镀有金锡或是铟焊料，所述焊料包括：AuSn和铟。
9.根据权利要求8所述的封装工艺，其特征在于，所述AuSn中，Au占75±5wt％，其余为Sn。
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