CN1328368A - 半导体激光器列阵铜钨合金热沉及其制备方法 - Google Patents

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王立军
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Abstract

本发明公开了一种半导体激光器列阵铜钨合金热沉及其制备方法,将铜钨合金板材切割成所需的热沉结构及形状,通过机械和化学抛光将热沉抛平及光亮,用溶剂超声清洗热沉样品,用惰性气体吹干后表面镀镍,清洗后,在镀好镍的表面镀金,再用去离子水清洗惰性气体吹干,再镀铟得到表面经过金属化的铜钨合金半导体激光器热沉,采用本发明的方法制备出的铜钨合金热沉,可以得到产品质量稳定、寿命长的半导体激光器。

Description

半导体激光器列阵铜钨合金热沉及其制备方法
本发明涉及半导体激光器列阵铜钨合金热沉及其制造方法，属于半导体光电子技术领域。
目前国内半导体激光器热沉主要采用金刚石或铜，Cu虽然具有良好的导热性，但铜热沉的热膨胀系数为16.8，而激光器衬底GaAs的热膨胀系数为6.6，相差很大，这是造成大功率半导体激光器，特别是激光器列阵可靠性和稳定性降低、寿命变小的主要原因之一。国外虽有CuW合金热沉的报道，但是，单纯采用镀铟的CuW合金与管芯直接键合，由于存在易氧化、不易键合和散热困难等问题，难以保证半导体激光器的稳定性和质量。
本发明的目的在于为半导体大功率激光器及激光列阵器件提供性能可靠、稳定、易于散热的热沉。
本发明的另一个目的在于提供一种性能稳定的半导体激光器列阵铜钨合金热沉的制造技术，此技术是半导体大功率激光器及激光列阵制造技术中的关键技术。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：首先在铜钨合金表面镀镍，由于镍在大气中有很好的钝化能力，可以有效防止铜钨合金受热氧化的问题，为解决镍镀层空隙率高，镀层不易作为防护层使用的问题，因此，镍表面再镀一层金，金镀层的导电性能好，耐高温，并有良好的抗变色能力；最后为了使芯片与热沉更好地粘接，在镀层金上镀铟，这样就克服了铟直接作为铜钨合金的焊接材料引起的烧结效果差的问题。
本发明制备方法如下：将铜钨合金板材切割成所需的热沉结构及形状，通过机械和化学抛光将热沉上端面、下端面和前端面抛平及光亮，用溶剂超声清洗热沉样品，然后用惰性气体吹干；吹干后将热沉表面镀镍，然后用去离子水清洗热沉后，在热沉表面镀金；再用去离子水清洗，惰性气体吹干，再镀铟，得到表面经过金属化，具有铟—金—镍—铜钨合金结构的半导体激光器热沉。
上述镀镍可以采用普通镀镍、光亮镀镍和热沉积镀镍的方法。镀金可以采用减性氰化物镀金、酸性和碱性镀金、亚硫酸盐镀金、合金镀金以及电镀、热蒸发和溅射等方法；镀铟可以采用电镀铟、热蒸发铟和溅射铟；还可以采用适合本发明的其它方法。
其中亚硫酸盐镀金亦称无氰镀金，由于得到的金镀层与镍基体结合牢，优选无氰镀金。
所述的惰性气体可以是氮气、氩气以及适合本发明的其它惰性气体。
本发明中各种镀层的厚度为：镍和金20—80nm，铟0.1—2μm；优选镍和金50nm，铟1μm，优选镍和金50nm，铟1μm。
本发明得到的合金化后的铜钨合金半导体激光器热沉，其热膨胀系数与激光器衬底GaAs的热膨胀系数接近，而且具有良好的粘接力和散热性，采用本发明的方法制备的半导体激光器热沉，可以大大提高半导体激光器的产品质量和寿命。
下面结合附图和具体实施例详细描述本发明。
图1为金属化后铜钨合金热沉的示意图
                                实施例1
(1)将铜钨合金板材切割，得到体积为7×6.5×2.5mm3，钻孔φ2.3mm；
(2)依次采用M10和M3刚玉粉和抛光膏对样品上、下和前端面抛光达到平整、光亮无划痕；
(3)依次采用三氯乙稀、丙酮、乙醇各超声5分钟，清洗样品；
(4)采用电镀方法，在样品表面镀上50nm厚的镍；
(5)去离子水冲洗5分钟；
(6)采用无氰镀金工艺，在镀好镍的样品表面镀上50nm厚的金层；
(7)去离子水冲洗5分钟；
(8)用惰性气体氮气吹干待用；
(9)将镀好镍、金的热沉表面镀铟1μm。
                            实施例2
采用实施例1的工艺，但镀镍采用光亮镀镍20nm镀金采用酸性和碱性镀金80nm；镀铟采用热蒸发铟2μm的方法，惰性气体选用氩气。
                            实施例3
采用实施例1的工艺，但镀镍采用热沉积镀镍80nm；镀金采用合金镀金20nm镀铟采用溅射铟0.1μm的方法。
                            实施例4
如图1所示，半导体激光器合金化后铜钨合金热沉5的表面依次为50nm的镍层1、50nm金层2和1μm铟层3，4为激光器管芯，6为铜钨合金。

Claims (9)

1.半导体激光器列阵铜钨合金热沉的制备方法，其特征在于：将铜钨合金板材切割成所需的热沉结构及形状，通过机械和化学抛光将热沉上端面、下端面和前端面抛平及光亮，用溶剂超声清洗热沉样品，然后用惰性气体吹干，将热沉表面镀镍，用去离子水清洗热沉后，在镀过镍的热沉表面镀金，再用去离子水清洗惰性气体吹干，再镀铟得到表面经过金属化，具有铟-金-镍合金化铜钨合金的半导体激光器热沉。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器列阵铜钨合金热沉的制备方法，其特征在于：采用普通镀镍、光亮镀镍和热沉积镀镍的方法镀镍。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器列阵铜钨合金热沉的制备方法，其特征在于：镀金采用碱性氰化物镀金、酸性和碱性镀金、亚硫酸盐镀金、合金镀金以及电镀、热蒸发或溅射方法。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器列阵铜钨合金热沉的制备方法，其特征在于：镀铟采用电镀铟、热蒸发铟和溅射铟。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器列阵铜钨合金热沉的制备方法，其特征在于：惰性气体为氮气或氩气。
6.根据权利要求1所述的半导体激光器列阵铜钨合金热沉的制备方法，其特征在于：
(1).将铜钨合金板材切割成7×6.5×2.5mm3，钻孔φ2.3mm的铜钨合金样品；
(2).对样品上、下和前端面进行抛光使其达到平整、光亮无划痕；
(3).依次采用三氯乙稀、丙酮、乙醇各超声5分钟，清洗样品；
(4).采用电镀镍的方法，在样品表面镀上50nm厚镍；
(5).去离子水冲洗；
(6).采用无氰镀金工艺，在镀过镍的样品表面镀上50nm厚的金层；
(7).去离子水冲洗；
(8).氮气吹干；
(9).表面镀铟
7.一种半导体激光器列阵铜钨合金热沉，其特征在于铜钨合金的上表面上依次为镍层、金层和铟层。
8.根据权利要求7所述的一种半导体激光器列阵铜钨合金热沉，其特征在于铜钨合金的表面镍层和金层的厚度分别为20—80nm，铟层的厚度为0.1—2μm。
9.根据权利要求8所述的一种半导体激光器列阵铜钨合金热沉，其特征在于铜钨合金表面镍层和金层的厚度分别优选为50nm，铟层的厚度为1μm。
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