CN111404020B - 一种激光二极管芯片安装基板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了激光二极管安装领域的一种激光二极管芯片安装基板。包括用于安装激光二极管芯片的第一部分和用于安装棱镜的第二部分；第一部分上具有用于安装激光二极管芯片的镀层；第二部分上具有两个相互绝缘的镀层；在基板上还有用于定位所述棱镜的定位结构。本发明的有益效果在于，通过安装基板的结构设计，使得激光二极管芯片和棱镜可以放置在一个基板上，减小了尺寸公差，保证了光路精度。

Description

一种激光二极管芯片安装基板

技术领域

本发明涉及激光二极管安装领域，具体涉及一种激光二极管芯片安装基板。

背景技术

目前用于高速光纤通信的光信号发射器件（光器件），都是以激光二极管芯片作为光源。激光二极管芯片在光器件内装配，通常先用AuSn共晶焊的工艺焊接在一个陶瓷基板上，再根据不同光器件内光路的布置。可以让激光发射方向平行于光器件出光方向放置；也可以让激光发射方向垂直于光器件出光方向放置，再通过一个棱镜转折光路90°，将光导出光器件。采用加棱镜转折光路的装配方法，目前都是将激光器和棱镜分开放置在两个不同的基板或垫块上。

另外，现有技术中，专利《超高速通信用光模块》（公开号CN 105409072 B）公开了一种超高速通信用光模块，该高速通信用光模块用于将信号传输于激光二极管芯片的高速信号传输用基板，由形成高速信号传输用线路图案的上部高速信号传输用基板，以及上部面具有导电性的下部高速信号传输用基板结合而成，并且具有单一终端阻抗25ohm或者差分终端阻抗5ohm进而能够进行高速通信，并且使附着用于高速通信的激光二极管芯片的基板的高度在0.4mm左右进而容易的进行激光二极管芯片与棱镜等的光结合，并且以0.6mm以下的基板宽度实现高速传输线路进而能够提供在TO can型的狭窄的封装面积的封装有效内装的高速信号传输用基板。

虽然现有技术中的上述基板可以实现高速传输并且能够安装于TO can型的狭窄的封装区间里，但是该基板在做老化试验时却存在问题，目前通用的方案是，在基板直接上做一个大的焊盘，然后打金线到激光二极管芯片的阳极，将大焊盘和激光二极管芯片阳极连接起来。激光二极管芯片底部的AuSn焊接的阴极焊盘也做大。然后将带有激光二极管芯片的基板放入老化夹具，用Pogopin顶在连接阴阳极的大焊盘上，把老化用的电流引入激光器二极管芯片。采用直接加大阴极和阳极大焊盘的方式的老化处理在低速光器件中可行，但是在高速光器件中，大的焊盘往往造成信号线路的不匹配和引入不必要的信号反射，限制光器件的使用带宽。

另外，采用加棱镜转折光路的激光二极管芯片安装基板的装配方法时，目前都是将激光器和棱镜分开放置，这种方法会引入更多的物料尺寸公差和分开放置的装配公差。造成精密光路出现偏差，不能实现理想的光路输出。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供了一种激光二极管芯片安装基板。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种激光二极管芯片安装基板，包括用于安装激光二极管芯片的第一部分和用于安装棱镜的第二部分；第一部分上具有用于安装激光二极管芯片的镀层；第二部分上具有两个相互绝缘的镀层；在基板上还有用于定位棱镜的定位结构。

作为优选方案，用于定位棱镜的定位结构包括第一部分和第二部分构成的台阶。

进一步的，两个相互绝缘的镀层在用于安装激光二极管芯片的第一部分上，两个相互绝缘的镀层与用于安装激光二极管芯片的镀层相互分开。

进一步的，安装基板采用AlN陶瓷材料。

作为优选方案，安装基板还包括切槽结构，切槽结构用于容纳粘贴棱镜溢出的胶水。

基于相同的构思，本发明还提出了一种基于激光二极管芯片安装基板的安装方法，步骤包括：

a，获取如权利要求1的一种激光二极管芯片安装基板；

b，将激光二极管芯片焊接在第一部分的镀层上；

c、将激光二极管芯片的阴极和阳极分别电连接到第二部分两个相互绝缘的镀层上；

d，在第二部分的两个相互绝缘的镀层上分别安装用于连接外部线路的夹具部件，夹具部件用于老化过程中给激光二极管芯片上电。

进一步的，步骤还包括：

e，去掉夹具部件，切断激光二极管芯片与第二部分两个相互绝缘的镀层的电连接；

f，用定位结构将棱镜安装在安装基板的第二部分上。

基于相同的构思，本发明还提出了一种激光二极管光模块，包括上述任一个安装基板，棱镜安装在安装基板上以后，焊接在第一部分的镀层上的激光二极管发出的光可以入射到棱镜中，并形成光路。

基于相同的构思，本发明还提出了一种激光二极管光路发射系统，包括光器件壳体、第二棱镜和上述的一种激光二极管光模块，激光二极管光模块在光器件壳体中，第二棱镜嵌入在光器件壳体中，激光二极管光模块形成的光路通过第二棱镜，输出到发射系统的外部。

本发明还保护了一种激光二极管芯片安装基板在光通信组件、光通信模块、光通信系统中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1.本发明保护了一种激光二极管芯片安装基板，包括用于安装激光二极管芯片的第一部分和用于安装棱镜的第二部分；第一部分上具有用于安装激光二极管芯片的镀层；第二部分上具有两个相互绝缘的镀层；在基板上还有用于定位所述棱镜的定位结构。由于该安装基板的上述结构，激光二极管芯片和棱镜可以放置在一个基板上，减小了尺寸公差，保证了光路精度。

2.本发明还在安装基板上还设置了切槽，通过切槽的设置，使得安装棱镜时，切槽可以容纳粘贴棱镜溢出的胶水，避免胶水堆积造成棱镜粘贴不平整。

3.本发明还在安装基板的第二部分上印制了两个相互绝缘的镀层。老化试验时，老化夹具上的夹具部件分别顶在两个相互绝缘的镀层上，而不是顶在用于安装激光二极管芯片的镀层上，由于两个相互绝缘的镀层面积大，所以降低了Pogopin与镀层的连接难度，老化时，通过Pogopin连通外部线路，再通过金线给激光二极管芯片通电，操作更为简便。

4、本发明用于老化的两个相互绝缘的镀层可以印制在安装基板的第一部分上，也可以印制在安装基板的第二部分上，可以根据实际使用情况灵活设置老化镀层的位置。

附图说明：

图1为本发明实施例1中一种激光二极管芯片安装基板的立体图；

图2为本发明实施例1中一种激光二极管芯片安装基板的正视图；

图3为本发明实施例1中一种激光二极管芯片安装基板的侧视图；

图4为本发明实施例1中一种激光二极管芯片安装基板老化测试前金线连接和Pogopin安装示意图；

图5为本发明实施例1中棱镜安装示意图；

图6为本发明实施例1中棱镜安装后，激光二极管通过棱镜折射出光路的示意图；

图7为本发明实施例1中激光二极管芯片安装系统的结构示意图；

图8为本发明实施例2用于老化镀层印制在基座上的示意图。

标记说明：1-安装基板，11-基板主体，12-上台阶面，121-第一镀层，122-第二镀层，123-第三镀层，13-下台阶面，131-第四镀层，132-第五镀层，14-切槽，2-激光二极管芯片，3-棱镜，4-Pogopin，5-折射出的光路，6-光器件壳体，7-第二棱镜，8-透射出的光路，W1-第一金线，W2-第二金线，W3-第三金线。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本实施例提供了一种激光二极管芯片安装基板1，激光二极管芯片安装基板的立体图如图1所示，主要包括基板主体11，基板主体11采用AlN陶瓷材料一体成型，该材料有利于散热。基板主体11包含上台阶面12、下台阶面13，上台阶面12和下台阶面13形成阶梯结构，上台阶面12为阶梯结构的上台阶，下台阶面13为阶梯结构的下台阶，在上台阶面12和下台阶面13的连接处，也即是台阶根部，有一个半圆的切槽14，切槽14的轴线平行于下台阶面13和上台阶面12的相交线，该切槽14可以容纳粘贴棱镜3溢出的胶水，避免胶水堆积造成棱镜3粘贴不平整。

在上台阶面12上印制有用于放置激光二极管芯片2的AuSn共晶焊镀层（第一镀层）121，AuSn共晶焊镀层121旁边还印制有Au镀层（第二镀层）122，AuSn共晶焊镀层121和Au镀层122之间是连接在一起的，在AuSn共晶焊镀层121另一边还印制有独立的Au镀层（第三镀层）123。在下台阶面13上印制有两个独立的Au镀层，第四镀层131和第五镀层132，专门用于芯片老化。一种激光二极管芯片安装基板1的正视图如图2所示，一种激光二极管芯片安装基板1的侧视图如图3所示。

老化时，激光二极管芯片2通过AuSn层共晶焊焊接在AuSn共晶焊镀层121上，激光二极管芯片2下表面的阴极通过焊接与Au镀层122连通，激光二极管芯片2上表面通过第一金线W1与Au镀层123连通。Au镀层122和Au镀层123通过第二金线W2和第三金线W3与Au镀层131连通。老化夹具上的Pogopin分别顶在Au镀层131和132两个独立的Au镀层上，而不是顶在Au镀层121和123上（因Au镀层121和123上尺寸很小，Pogopin很难对准），连通外部线路，老化过程中给激光二极管芯片2上电，一种激光二极管芯片安装基板老化测试前金线连接和Pogopin安装示意图如图4所示。激光二极管芯片2老化完成后，挑掉第二金线W2和第三金线W3，就可以保证激光二极管芯片2的阴阳极与大的Au镀层131和132断开，这样就能保证高速信号通过时，不会造成线路阻抗不匹配和引入更大的信号反射。

老化后，将棱镜3用胶水粘在下台阶面13上用于转折光路，实现激光从光器件输出。棱镜安装示意图如图5所示。

棱镜安装后，激光二极管芯片通过棱镜折射出光路的示意图如图6所示。由于激光二极管芯片焊接在上台阶面12上，激光二极管芯片的光沿着平行于下台阶面13表面的方向发出，并通过安装在下台阶面13上的棱镜，将光路折射出去。改变了激光二极管芯片光路输出的角度，通过调整棱镜角度，激光二极管芯片的输出光路角度可调。

基于相同的构思，本发明还提出了一种激光二极管光路发射系统，激光二极管芯片安装系统的结构示意图如图7所示，包括光器件壳体6、第二棱镜7和激光二极管芯片安装装置，激光二极管芯片安装装置包括棱镜3、上述任一技术方案中所述的激光二极管芯片安装基板1，棱镜3安装在下台阶面13上以后，焊接在Au镀层（第二镀层）122上的激光二极管2发出的光可以入射到棱镜3中，并形成光路5。安装装置放置在光器件壳体6内部，第二棱镜7嵌入在光器件壳体6中，安装装置形成的光路5通过第二棱镜7，输出激光二极管光路到发射系统的外部。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于，用于老化的第四镀层131和第五镀层132没有印制在下台阶面13上，而是印制在上台阶面12上，用于老化镀层印制在上台阶面12上的示意图如图8所示。第四镀层131和第五镀层132分别印制在上台阶面12的两端。实施例2中其他部件的结构与实施例1相同，此处不再赘述。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于激光二极管芯片安装基板的安装方法，其特征在于，步骤包括：

a，获取一种激光二极管芯片安装基板，所述激光二极管芯片安装基板包括用于安装激光二极管芯片的第一部分和用于安装棱镜的第二部分；第一部分上具有用于安装激光二极管芯片的镀层；第二部分上具有两个相互绝缘的镀层；在基板上还有用于定位所述棱镜的定位结构；用于定位所述棱镜的定位结构包括所述第一部分和所述第二部分构成的台阶；

b，将激光二极管芯片焊接在所述第一部分的镀层上；

c，将所述激光二极管芯片的阴极和阳极分别电连接到所述第二部分两个相互绝缘的镀层上；

d，在所述第二部分的两个相互绝缘的镀层上分别安装用于连接外部线路的夹具部件，所述夹具部件用于老化过程中给所述激光二极管芯片上电。

2.如权利要求1所述的一种基于激光二极管芯片安装基板的安装方法，其特征在于，步骤还包括：

e，去掉所述夹具部件，切断所述激光二极管芯片与所述第二部分两个相互绝缘的镀层的电连接；

f，用所述定位结构将棱镜安装在所述安装基板的第二部分上。

3.如权利要求1或2任一所述的一种基于激光二极管芯片安装基板的安装方法，其特征在于，所述安装基板采用AlN陶瓷材料。

4.如权利要求1-2任一所述的一种基于激光二极管芯片安装基板的安装方法，其特征在于，所述安装基板还包括切槽结构，所述切槽结构用于容纳粘贴棱镜溢出的胶水。

5.一种激光二极管光模块，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的一种基于激光二极管芯片安装基板的安装方法进行安装基板的安装，当棱镜安装在所述安装基板上以后，焊接在所述第一部分的镀层上的所述激光二极管发出的光可以入射到所述棱镜中，并形成光路。

6.一种激光二极管光路发射系统，其特征在于，包括光器件壳体、第二棱镜和权利要求5所述的激光二极管光模块，所述激光二极管光模块在所述光器件壳体中，所述第二棱镜嵌入在所述光器件壳体中，所述激光二极管光模块形成的光路通过所述第二棱镜，输出到所述发射系统的外部。

7.采用权利要求1-4任一所述的一种基于激光二极管芯片安装基板的安装方法安装的安装基板在光通信组件、光通信模块、光通信系统中的用途。

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