CN111740300A - 一种大功率激光器用封装外壳制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大功率激光器用封装外壳制造工艺，首先加工制作散热底板以及配件，对各配件进行净化后通过高温真空装置在930‑950℃下进行高温负压处理；然后在各配件表面进行第一次镀镍，并在920℃‑980℃以及纯惰性气氛保护下进行高温考核处理；再在各配件表面进行第二次镀镍；最后通过银铜钎焊、不锈钢模具将散热底板和各配件进行装配熔封。本发明制造工艺简易高效，通过高温负压处理，提升了不锈钢与表面的镍层结合力，避免出现在高温下发生反应导致镀层起皮、起泡以及镀层表面变色的现象，金属封装外壳的强度和气密性得到显著提升。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件制造技术领域，具体涉及一种大功率激光器用封装外壳制造工艺。
背景技术
随着大功率激光器封装器件环境可靠性的要求提升，近些年装有光纤等有芯片电路的大功率激光器件密封等级逐年提高，对外壳表面镀层质量要求也越来越高。不锈钢材料的特点耐化学腐蚀和电化学腐蚀在钢材里面最好。而具有良好的耐热、耐高温、耐低温甚至耐超低温等特点，开始大规模地用做电子封装零配件的材料。
在传统的大功率激光器用封装外壳的实现过程中，首先对机械加工成型的不锈钢配件进行电镀镍，进而采用银铜焊料将相关的零配件在氮氢混合气氛下钎焊成大功率激光器用封装外壳，最终应用于大功率激光器封装领域，满足内部电路的机械支撑以及器件内外的电路信号互联。但是高温处理不锈钢表面的镀镍层会高温扩散，导致不锈钢表面镀层偏薄。不锈钢材料中的铬元素穿过镍层扩散到镀层表面，铬元素与还原性气氛发生反应使镀层表面出现变色现象，从而导致镀层结合力不牢，因此按照传统方法制造的大功率激光器封装外壳出现镀层表面起皮、起泡的风险，由于镀层结合力不牢，键合强度不合格最终导致壳体出现气密性及功能性失效的现象。
发明内容
为了解决现有技术下，大功率激光器用封装外壳存在键合强度不合格导致壳体出现气密性及功能性失效的现象，需要提供一种能够有效提升不锈钢与表面镍层的结合力，显著提升强度和气密性的大功率激光器用封装外壳及其制造工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种大功率激光器用封装外壳的制造工艺，包括以下步骤：
加工制作散热底板以及配件，对各配件进行净化后通过高温真空装置在930-950℃下进行高温负压处理；
在各配件表面进行第一次镀镍，并在920℃-980℃以及纯惰性气氛保护下对各配件进行高温考核处理；
在各配件表面进行第二次镀镍；
通过银铜钎焊、模具将散热底板和各配件进行装配熔封。
优选地，所述散热底板采用无氧铜通过铣加工制成，所述配件包括底盘、环框以及导管，均采用不锈钢材料通过铣加工、冲制加工、线切割加工方式制成，装配熔封时可根据需要设置引线。
进一步地，所述高温负压处理采用高温真空退火炉，真空度为10-3Pa，所述高温负压处理具体包括以下步骤：
以4-10℃升温速率将炉内温度从室温升到930-950℃；
保温90-150min后自然冷却。
进一步地，第一次镀镍的厚度为1.27-3.08μm，第二次镀镍的厚度为3.08-7.12μm。
本发明制造工艺简易高效，通过高温负压处理，提升了不锈钢与表面的镍层结合力，避免出现在高温下发生反应导致镀层起皮、起泡以及镀层表面变色的现象，金属封装外壳的强度和气密性得到显著提升。
附图说明
图1为本发明的步骤流程示意图；
图2为本发明大功率激光器用封装外壳的整体结构示意图；
图中：1、散热底板；2、环框；3、导管；4、引线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式做详细的说明。
如图1所示，一种大功率激光器用封装外壳的制造工艺，包括以下步骤：
S1、加工制作散热底板以及配件，对各配件进行净化后通过高温真空装置在930-950℃下进行高温负压处理；
S2、在各配件表面进行第一次镀镍，并在920℃-980℃以及纯惰性气氛保护下对各配件进行高温考核处理；
S3、在各配件表面进行第二次镀镍；
S4、通过银铜钎焊、模具将散热底板和各配件进行装配熔封。
本优选实施例所述散热底板采用无氧铜通过铣加工制成，所述配件包括底盘、环框以及导管，均采用不锈钢材料通过铣加工、冲制加工、线切割加工的方式制成，装配熔封时可根据需要设置引线。本优选实施例所述不锈钢材料的组成为Fe-14Cr-10Ni，对不锈钢配件表面的净化具体包括以下工序：首先将不锈钢配件置于浓度为4％的德新溶液中浸泡，浸泡时间大于等于2h，然后使用纯水喷洗，再将不锈钢配件置于浓度为2％的德新溶液中进行浸泡，最后使用烘箱烘干。
所述高温负压处理采用高温真空退火炉，真空度为10-3Pa，高温负压处理具体包括以下步骤：将不锈钢配件放入高温真空退火炉中，以4-10℃升温速率将炉内温度从室温升到930-950℃；保温90-150min后自然冷却，可有效去除壳体表面的铬元素，从而避免壳体与镀层在高温下发生反应导致镀层起皮、气泡、变色的现象。
不锈钢材料中的铬元素作为一种活泼金属，在高温下易与还原性气氛发生化学反应。因此，在大功率激光器封装器件制造过程中，在高温下不锈钢本体中的铬元素扩散到镀镍层表面与还原性气氛发生反应导致镀层变色，起皮从而导致壳体气密性失效，最终使大功率激光器外壳的生产合格率大大降低。本优选实施例对各配件进行两次镀镍，第一次镀镍的厚度为1.27-3.08μm，第二次镀镍的厚度为3.08-7.12μm，并在第一次镀镍后通过高温考核增加镍层的结合力，所述高温考核是在纯惰性气氛保护下进行的，可避免不锈钢材料中的铬元素扩散到镀层表面与还原性气体发生化学反应。
本优选实施例所述银铜钎焊是在温度为800℃-840℃以及惰性气氛与氢气混合气氛保护下进行的，所述混合气氛的氢气体积比2％-5％；模具主要用于定位装配引线，所述模具采用不锈钢材料通过铣加工、线切割的加工，保证扁头槽高加工精度误差在0.01mm，高温下不锈钢环框能够与不锈钢模具同胀同缩，从而保证引线扁头的满足89.5°-90.5°的精度要求，在具体的装配中，引线与环框在连接处采用玻珠密封，能够进一步提高绝缘性和气密性，同时在装配熔封后还会在壳体表面进行镀金，增加封装外壳的使用寿命。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种大功率激光器用封装外壳的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
加工制作散热底板以及配件，对各配件进行净化后通过高温真空装置在930-950℃下进行高温负压处理；
在各配件表面进行第一次镀镍，并在920℃-980℃以及纯惰性气氛保护下进行高温考核处理；
在各配件表面进行第二次镀镍；
通过银铜钎焊、不锈钢模具将散热底板和各配件进行装配熔封。
2.根据权利要求1所述的一种大功率激光器用封装外壳的制造工艺，其特征在于，所述散热底板(1)采用无氧铜通过铣加工制成，所述配件包括底盘、环框(2)以及导管(3)，均采用不锈钢材料通过铣加工、冲制加工、线切割加工方式制成，装配熔封时可根据需要设置引线(4)。
3.根据权利要求1所述的一种大功率激光器用封装外壳的制造工艺，其特征在于，所述高温负压处理采用高温真空退火炉，真空度为10-3Pa，所述高温负压处理具体包括以下步骤：
以4-10℃升温速率将炉内温度从室温升到930-950℃；
保温90-150min后自然冷却。
4.根据权利要求1所述的一种大功率激光器用封装外壳的制造工艺，其特征在于，第一次镀镍的厚度为1.27-3.08μm，第二次镀镍的厚度为3.08-7.12μm。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113977026A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-28 | 西安赛尔电子材料科技有限公司 | 一种用于提高大功率外壳钎焊可靠性工艺 |
| CN114156729A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-08 | 深圳市宏钢机械设备有限公司 | 用于高功率半导体激光器的封装管壳及其制备工艺 |
| CN114178642A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-15 | 西安赛尔电子材料科技有限公司 | 一种大功率金属外壳焊接的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05104242A (ja) * | 1991-10-18 | 1993-04-27 | Nec Corp | ステンレス部品の気密封着方法 |
| CN104451616A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-03-25 | 天津航空机电有限公司 | 一种用于4Cr13不锈钢的化学镀镍方法 |
| CN105247081A (zh) * | 2013-04-04 | 2016-01-13 | 丰田自动车株式会社 | 不锈钢及其制造方法 |
| CN105401148A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-03-16 | 蚌埠开恒电子有限公司 | 一种应用于多芯片t/r组件封装壳体的高硅铝复合材料的镀金方法 |
-
2020
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05104242A (ja) * | 1991-10-18 | 1993-04-27 | Nec Corp | ステンレス部品の気密封着方法 |
| CN105247081A (zh) * | 2013-04-04 | 2016-01-13 | 丰田自动车株式会社 | 不锈钢及其制造方法 |
| CN104451616A (zh) * | 2014-12-02 | 2015-03-25 | 天津航空机电有限公司 | 一种用于4Cr13不锈钢的化学镀镍方法 |
| CN105401148A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-03-16 | 蚌埠开恒电子有限公司 | 一种应用于多芯片t/r组件封装壳体的高硅铝复合材料的镀金方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 卢文壮等: "硬质合金镀镍层结合性能的研究", 《电镀与环保》 * |
| 章林等: "铁基烧结合金表面处理技术的研究进展", 《粉末冶金材料科学与工程》 * |
| 袁勃等: "SUS301不锈钢端子的高速电镀", 《电镀与涂饰》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113977026A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-28 | 西安赛尔电子材料科技有限公司 | 一种用于提高大功率外壳钎焊可靠性工艺 |
| CN114178642A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-15 | 西安赛尔电子材料科技有限公司 | 一种大功率金属外壳焊接的方法 |
| CN114156729A (zh) * | 2021-11-24 | 2022-03-08 | 深圳市宏钢机械设备有限公司 | 用于高功率半导体激光器的封装管壳及其制备工艺 |
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