專利名稱：用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種大功率半導體激光器列及機疊陣的制備方法，具體涉及一種的半導體激光器列陣及疊陣中的耐高溫焊料。
背景技術：
目前用于大功率半導體激光器列陣的銦焊料有固定的熔點，在大功率半導體激光器管芯燒結后，焊料的熔點仍然和燒結前一樣，銦的熔點為156°C，在使用銦焊料時，通常會覆蓋很薄的一層銀來防止銦的氧化，覆蓋銀之后，如銀的含量低，銦焊料的熔點還會降低至144°C。對于大功率半導體激光器列陣或疊陣，工作時電流很大，若光電轉換效率為50%，器件會產生的很高的熱量，熱量散出方向功率密度達lOOOW/cm2，疊陣的功率密度會更高，這種情況下，焊料的溫度就會很高，器件升溫會給銦焊料帶來損傷，甚至使焊料重新熔化，使芯片脫離熱沉，造成器件的毀壞。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，其在低溫下燒結，焊料的溶化溫度高，滿足大功率半導體激光器列陣高熱量的要求。本發(fā)明的技術方案是以下述方式實現(xiàn)的:一種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，是按照下述步驟進行的:a、在熱沉或者管芯上制備2飛μ m的第一銀薄膜山、在第一銀薄膜上制作1 2μπι的銦薄膜；c、在銦薄膜上制作0.廣0.2μπι的第二銀薄膜；d、將熱沉和管芯在16(Tl80°C燒結2min,燒結的時候充氮氣或者氫氣,之后在9(TlO(TC退火 I 2h。所述管芯上的第一銀膜、銦膜和第二銀膜上設有凹槽，熱沉的第一銀膜、銦膜和第二銀膜上設有與凹槽配合的凸起。本發(fā)明據銀銦的二元相圖，在銀銦合金中，當銀含量為1%_3%時，其熔點為144°C，當銦含量為20%-33%時，合金焊料熔點達到660-670°C。本發(fā)明采用分層結構，在燒結時，由于燒結時間短，只有最上層的銀與銦擴散，銦下面的銀還沒有來得及和銦擴散，只是銦表面的銀和銦有充分的擴散，這時銀的含量為1%_3%，仍是以銦為主的合金，所以燒結溫度低。當經過較長時間的低溫退火后，銦下面的銀全部與銦擴散，銦的含量為20%-33%，形成了以銀為主的合金焊料，此時熔點為660-670°C，形成了高溫焊料，滿足了大功率半導體激光器列陣或疊陣的要求。


圖1是本發(fā)明實施例1中管芯部分結構示意圖。圖2是本發(fā)明實施例1中熱沉部分的結構示意圖。圖3是本發(fā)明實施例2中管芯部分結構示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例2中熱沉部分的結構示意圖。
具體實施例方式實施例1:一種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，是按照下述步驟進行的:
管芯部分的制備:a、如圖1所示，在管芯I上制備2 μ m的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作I μ m的銦薄膜3 ;c、在銦薄膜3上制作0.1 μ m的第二銀薄膜4。熱沉部分的制備:a、如圖2所示，在熱沉5上制備2μπι的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作I μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.1 μ m的第二銀薄膜4。燒結過程:將熱沉和管芯在16(Tl80°C燒結f2min，燒結的時候充氮氣或者氫氣，之后在9(TlO(TC退火I 2h。在燒結時，由于銦上覆蓋的銀很薄，銀會很快擴散進銦，這時銦的溶解溫度為144°C，因此其所需的燒結溫度很低，在16(T18(TC即可。當退火之后，管芯和熱沉上銀、銦焊料會全部擴散，形成銀銦合金，根據銀銦的二元相圖，在銀銦的成分中，如果銦的成分為20%-30%，焊料熔點達到660-670°C，形成了高溫穩(wěn)定的焊料。本發(fā)明中，銦膜和銀膜的制備采用真空熱蒸發(fā)法或者磁控濺射法即可，和常規(guī)的制作大功率半導體激光器列陣焊料的方法一致。本實施例中，熱沉上面的焊料和管芯上面焊料的表面都是平整的，沒有凸凹。實施例2:—種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，是按照下述步驟進行的:
管芯部分的制備:a、如圖1所示在管芯I上制備3 μ m的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作2 μ m的銦薄膜3 ;c、在銦薄膜3上制作0.2 μ m的第二銀薄膜4。熱沉部分的制備:a、如圖2所示，在熱沉5上制備3μπι的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作2 μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.2 μ m的第二銀薄膜4。燒結過程:將熱沉和管芯在16(Tl80°C燒結f2min，燒結的時候充氮氣或者氫氣，之后在9(TlO(TC退火I 2h。本發(fā)明中，銦膜和銀膜的制備采用真空熱蒸發(fā)法或者磁控濺射法即可，和常規(guī)的制作大功率半導體激光器列陣焊料的方法一致。本實施例中，熱沉上面的焊料和管芯上面焊料的表面都是平整的，沒有凸凹。其他同實施例1。實施例3:—種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，是按照下述步驟進行的:
管芯部分的制備:a、如圖1所示在管芯I上制備3 μ m的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作I μ m的銦薄膜3 ;c、在銦薄膜3上制作0.1 μ m的第二銀薄膜4。熱沉部分的制備:a、如圖2所示，在熱沉5上制備3μπι的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作I μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.1 μ m的第二銀薄膜4。燒結過程:將熱沉和管芯在16(Tl80°C燒結f2min，燒結的時候充氮氣或者氫氣，之后在9(TlO(TC退火I 2h。本發(fā)明中，銦膜和銀膜的制備采用真空熱蒸發(fā)法或者磁控濺射法即可，和常規(guī)的制作大功率半導體激光器列陣焊料的方法一致。本實施例中，熱沉上面的焊料和管芯上面焊料的表面都是平整的，沒有凸凹。其他同實施例1。實施例4:一種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，是按照下述步驟進行的:
管芯部分的制備:a、如圖1所示在管芯I上制備2飛μ m的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作f 2 μ m的銦薄膜3 ;c、在銦薄膜3上制作0.Γθ.2 μ m的第二銀薄膜4。熱沉部分的制備:a、如圖2所示，在熱沉5上制備2飛μ m的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作f 2 μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.Γθ.2 μ m的第二銀薄膜4。燒結過程:將熱沉和管芯在16(Tl80°C燒結f2min，燒結的時候充氮氣或者氫氣，之后在9(TlO(TC退火I 2h。本發(fā)明中，銦膜和銀膜的制備采用真空熱蒸發(fā)法或者磁控濺射法即可，和常規(guī)的制作大功率半導體激光器列陣焊料的方法一致。本實施例中，熱沉上面的焊料和管芯上面焊料的表面都是平整的，沒有凸凹。其他同實施例1。實施例5:—種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，是按照下述步驟進行的:
管芯部分的制備:a、如圖3所示在管芯I上制備2 μ m的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作I μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.1 μ m的第二銀薄膜4。熱沉部分的制備:a、如圖4所示，在熱沉5上制備2μπι的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作I μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.1 μ m的第二銀薄膜4。本發(fā)明中，銦膜和銀膜的制備采用真空熱蒸發(fā)法或者磁控濺射法即可，制備過程中保持管芯I上的第一銀膜2、銦膜3和第二銀膜4上設有凹槽6，熱沉5的第一銀膜2、銦膜3和第二銀膜4上設有與凹槽配合的凸起7。燒結過程:將熱沉和管芯在16(Tl80°C燒結f2min，燒結的時候充氮氣或者氫氣，之后在9(Tl00°C退火l 2h。燒結的時候是第一管芯上的凹槽和熱沉上的凸起卡和在一起，使焊料相互嵌套，這樣銀和銦有更大的接觸面積，更容易擴散。實施例6:—種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，是按照下述步驟進行的:
管芯部分的制備:a、如圖3所示在管芯I上制備3 μ m的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作2 μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.2 μ m的第二銀薄膜4。熱沉部分的制備:a、如圖4所示，在熱沉5上制備3μπι的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作2 μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.2 μ m的第二銀薄膜4。本發(fā)明中，銦膜和銀膜的制備采用真空熱蒸發(fā)法或者磁控濺射法即可，制備過程中保持管芯I上的第一銀膜2、銦膜3和第二銀膜4上設有凹槽6，熱沉5的第一銀膜2、銦膜3和第二銀膜4上設有與凹槽配合的凸起7。燒結過程:將熱沉和管芯在16(Tl80°C燒結f2min，燒結的時候充氮氣或者氫氣，之后在9(TlO(TC退火I 2h。
其他同實施例5。
實施例7:—種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，是按照下述步驟進行的:
管芯部分的制備:a、如圖3所示在管芯I上制備4 μ m的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作I μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.1 μ m的第二銀薄膜4。熱沉部分的制備:a、如圖4所示，在熱沉5上制備4μπι的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作I μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.1 μ m的第二銀薄膜4。本發(fā)明中，銦膜和銀膜的制備采用真空熱蒸發(fā)法或者磁控濺射法即可，制備過程中保持管芯I上的第一銀膜2、銦膜3和第二銀膜4上設有凹槽6，熱沉5的第一銀膜2、銦膜3和第二銀膜4上設有與凹槽配合的凸起7。燒結過程:將熱沉和管芯在16(Tl80°C燒結f2min，燒結的時候充氮氣或者氫氣，之后在9(TlO(TC退火I 2h。實施例8:一種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，是按照下述步驟進行的:
管芯部分的制備:a、如圖3所示在管芯I上制備5 μ m的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作2 μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.2 μ m的第二銀薄膜4。熱沉部分的制備:a、如圖4所示，在熱沉5上制備5μπι的第一銀薄膜2 ;b、在第一銀薄膜2上制作2 μ m的銦薄膜3 ;c、銦薄膜3上制作0.2 μ m的第二銀薄膜4。本發(fā)明中，銦膜和銀膜的制備采用真空熱蒸發(fā)法或者磁控濺射法即可，制備過程中保持管芯I上的第一銀膜2、銦膜3和第二銀膜4上設有凹槽6，熱沉5的第一銀膜2、銦膜3和第二銀膜4上設有與凹槽配合的凸起7。燒結過程:將熱沉和管芯在16(Tl80°C燒結f2min，燒結的時候充氮氣或者氫氣，之后在9(TlO(TC退火I 2h。其他結構同實施例5。
權利要求
1.一種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，其特征在于是按照下述步驟進行的:a、在熱沉或者管芯上制備2飛μ m的第一銀薄膜；b、在第一銀薄膜上制作f 2 μ m的銦薄膜；c、在銦薄膜上制作0.Γ0.2 μ m的第二銀薄膜；d、將熱沉和管芯在16(Tl80°C燒結I 2min，燒結的時候充氮氣或者氫氣，之后在9(Tl00°C退火I 2h。
2.根據權利要求1所述的用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，其特征在于:所述管芯上的第一銀膜、銦 膜和第二銀膜上設有凹槽，熱沉的第一銀膜、銦膜和第二銀膜上設有與凹槽配合的凸起。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于大功率半導體激光器列陣及疊陣的耐高溫焊料，是按照下述步驟進行的a、在熱沉或者管芯上制備2~5μm的第一銀薄膜；b、在第一銀薄膜上制作1~2μm的銦薄膜；c、在銦薄膜上制作0.1~0.2μm的第二銀薄膜；d、將熱沉和管芯在160~180℃燒結1~2min，燒結的時候充氮氣或者氫氣，之后在90~100℃退火1~2h。本發(fā)明采用分層結構，由于燒結時間短，只有最上層的銀與銦擴散，銦下面的銀還沒有來得及和銦擴散，只是銦表面的銀和銦有充分的擴散，這時銀的含量為1%-3%，仍是以銦為主的合金，所以燒結溫度低。當經過較長時間的低溫退火后，銦下面的銀全部與銦擴散，銦的含量為20%-33%，形成了以銀為主的合金焊料，此時熔點為660-670℃，形成了高溫焊料，滿足了大功率半導體激光器列陣或疊陣的要求。
文檔編號B23K1/00GK103203565SQ201210007519
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權日2012年1月12日
發(fā)明者程東明 申請人:鄭州大學