專利名稱：一種半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種半導(dǎo)體器件的封裝方法，尤其是一種半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，公知的技術(shù)是二極管泵浦的固體激光器(DPL)，具有效率高、壽命長、光束質(zhì)量好、體積小、重量輕、可全固化等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年得到快速發(fā)展，并成為當(dāng)今國際上激光領(lǐng)域最令人關(guān)注的研究熱點(diǎn)。高功率及高能DPL技術(shù)在工業(yè)加工、醫(yī)學(xué)以及軍事領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿?。作為高功率DPL的核心部件一高功率二極管激光器(DL)，其技術(shù)水平及研制能力直接制約著DPL技術(shù)發(fā)展。近年來，DPL輸出功率水平的大幅度提高并在強(qiáng)激光應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)的巨大發(fā)展?jié)摿?，正是得益于DL技術(shù)的突破進(jìn)展。高功率DL技術(shù)包括兩個(gè)主要方面，芯片制造技術(shù)和封裝技術(shù)，目前，國際上單個(gè)DL bar條實(shí)驗(yàn)室的連續(xù)輸出功率已達(dá)到1000W，商品化產(chǎn)品的連續(xù)輸出功率已達(dá)到200W，脈沖功率為300W。隨著激光輸出功率的提高，高功率DL在單位面積上熱功率密度增加，高功率DL封裝工藝已成為其發(fā)展的瓶頸。目前高功率DL封裝采用的封裝方法多數(shù)為利用冷卻水和微通道微通道冷卻器解決高功率密度廢熱問題，但是一般來說，封裝結(jié)構(gòu)中冷卻水與DL芯片是存在電連接的，因此在實(shí)際應(yīng)用中必須使用電阻率高于10兆歐的超純水，這種苛刻的要求極大的限制了半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用與運(yùn)行可靠性，這是現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法的技術(shù)方案，該方案能夠降低對(duì)冷卻水電阻率的要求，可以使用普通冷卻水，有利于改善激光器的環(huán)境適應(yīng)性，有利于延長激光器的壽命。本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的:一種半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，包括如下步驟:
a.在微通道冷卻器上制備絕緣薄膜；
b.在絕緣薄膜上制備焊料；
c.使用夾具裝配固定半導(dǎo)體芯片和微通道冷卻器；
d.將半導(dǎo)體芯片焊接在絕緣薄膜上；
e.壓焊電極引線。作為本方案的優(yōu)選:絕緣薄膜的厚度為lnm-500nm ;絕緣薄膜為金屬氧化物薄膜。作為本方案的優(yōu)選:步驟c中的夾具包括一個(gè)壓塊，一個(gè)壓條和一個(gè)底座；壓塊重量為5-500克；壓條尺寸與半導(dǎo)體芯片尺寸相等，壓條厚度大于0.5毫米，壓條材質(zhì)為玻璃；步驟c的裝配方法為:微通道冷卻器置于底座上，半導(dǎo)體芯片放置在微通道冷卻器的焊料上，將壓條放置在半導(dǎo)體芯片上，最后將壓塊放置在壓條上。
作為本方案的優(yōu)選:步驟d中，焊接半導(dǎo)體芯片的過程包含升溫過程和降溫過程，升溫過程的升溫速率為0.1-50K/S,降溫過程的降溫速率為0.3-30K/S。作為本方案的優(yōu)選:步驟b的焊料制備方法為蒸發(fā)鍍膜法。本方案的有益效果可根據(jù)對(duì)上述方案的敘述得知，由于在該方案中在微通道冷卻器上制備絕緣材料膜，能夠?qū)崿F(xiàn)將微通道冷卻器內(nèi)的冷卻水與半導(dǎo)體芯片絕緣隔離。由此可見，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，其實(shí)施的有益效果也是顯而易見的。


圖1為本發(fā)明封裝后的半導(dǎo)體激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I為壓塊，2為壓條，3為半導(dǎo)體芯片，4為焊料，5為絕緣薄膜，6為微通道冷卻器，7為底座。
具體實(shí)施例方式為能清楚說明本方案的技術(shù)特點(diǎn)，下面通過一個(gè)具體實(shí)施方式
，并結(jié)合其附圖，對(duì)本方案進(jìn)行闡述。通過附圖可以看出，本方案的半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法為:
a.在微通道冷卻器上制備絕緣薄膜；
b.在絕緣薄膜上制備焊料；
c.使用夾具裝配固定半導(dǎo)體芯片和微通道冷卻器；
d.將半導(dǎo)體芯片焊接在絕緣薄膜上；
e.壓焊電極引線。其中絕緣薄膜的厚度為lnm-500nm ;絕緣薄膜為金屬氧化物薄膜。步驟c中的夾具包括一個(gè)壓塊，一個(gè)壓條和一個(gè)底座；壓塊重量為5-500克；壓條尺寸與半導(dǎo)體芯片尺寸相等，壓條厚度大于0.5毫米，壓條材質(zhì)為玻璃。步驟c的裝配方法為:微通道冷卻器置于底座上，半導(dǎo)體芯片放置在微通道冷卻器的焊料上，將壓條放置在半導(dǎo)體芯片上，最后將壓塊放置在壓條上步驟d中，焊接半導(dǎo)體芯片的過程包含升溫過程和降溫過程，升溫過程的升溫速率為0.Ι-δΟΚ/s,降溫過程的降溫速率為0.3-30K/S ;以銦焊料為例，焊接溫度為200攝氏度，升溫速率為lK/s，保溫I分鐘，然后降溫，降溫速率為lK/s。步驟b的焊料制備方法為蒸發(fā)鍍膜法。該方法適用于各種需要利用微通道冷卻器散熱的半導(dǎo)體激光器芯片的封裝，半導(dǎo)體激光器種類包括但不限于脊形波導(dǎo)激光器，平面/寬條波導(dǎo)激光器，垂直發(fā)射腔激光器，錐形腔波導(dǎo)激光器。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，其特征是包括如下步驟: a.在微通道冷卻器(6)上制備絕緣薄膜(5); b.在絕緣薄膜(5)上制備焊料(4); c.使用夾具裝配固定半導(dǎo)體芯片(3)和微通道冷卻器(6)； d.將半導(dǎo)體芯片(3)焊接在絕緣薄膜(5)上； e.壓焊電極引線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，其特征是:所述絕緣薄膜(5)的厚度為lnm-500nm ;所述絕緣薄膜(5)為金屬氧化物薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，其特征是:所述步驟c中的夾具包括一個(gè)壓塊(I )，一個(gè)壓條(2)和一個(gè)底座(7);所述壓塊(I)重量為5-500克；所述壓條(2)尺寸與半導(dǎo)體芯片(3)尺寸相等，壓條(2)厚度大于0.5毫米，壓條(2)材質(zhì)為玻璃；所述步驟c的裝配方法為:微通道冷卻器置(6)于底座(7)上，半導(dǎo)體芯片(3)放置在微通道冷卻器(6 )的焊料(4 )上，將壓條(2 )放置在半導(dǎo)體芯片(3 )上，最后將壓塊(I)放置在壓條(2)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，其特征是:所述步驟d中，焊接半導(dǎo)體芯片(3)的過程包含升溫過程和降溫過程，升溫過程的升溫速率為0.Ι-δΟΚ/s,降溫過程的降溫速率為0.3-30K/S。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法，其特征是:所述步驟b的焊料(4)制備方法為蒸發(fā)鍍膜法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器線陣的封裝方法的技術(shù)方案，該方案采用在微通道冷卻器上制備絕緣薄膜達(dá)到水電分離，降低了冷卻水的要求，能夠降低對(duì)冷卻水電阻率的要求，可以使用普通冷卻水，有利于改善激光器的環(huán)境適應(yīng)性，有利于延長激光器的壽命。
文檔編號(hào)H01S5/024GK103151701SQ201310084788
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者高松信 申請(qǐng)人:中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所