低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率激光器，尤其是以半導(dǎo)體激光器為核心的高功率激光器具有功率高、可靠性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)、電光轉(zhuǎn)換效率高、小型化等特點(diǎn)，故而已成為當(dāng)前激光技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和重點(diǎn)，特別是在國(guó)防、工業(yè)、科學(xué)研究、醫(yī)療等領(lǐng)域取得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其中，所涉及的芯片封裝技術(shù)有著非常重要的地位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，它具有能夠保證芯片的位置焊接精度以及保證高功率半導(dǎo)體激光多單管合束的光學(xué)精度的特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，用于將單管芯片焊接于熱沉基底的上部平面上，依次包括以下步驟:
A、在熱沉基底的上部平面的中間位置上放置一剛性結(jié)構(gòu)板，該剛性結(jié)構(gòu)板的向下投影小于該熱沉基底的上部平面的向下投影；
B、在該剛性結(jié)構(gòu)板上放置受熱能夠熔化的應(yīng)力緩沖層，該應(yīng)力緩沖層的向下投影重合于該熱沉基底的上部平面的向下投影；
C、將該單管芯片放置于該應(yīng)力緩沖層上；
D、將前述部件整體放入真空回流焊接爐里面進(jìn)行焊接，待該應(yīng)力緩沖層熔化后，進(jìn)行降溫固化即可。
[0005]所述真空回流焊接爐進(jìn)行焊接時(shí)，其內(nèi)部真空度為80~120mbar、加熱溫度為200?250。。。
[0006]所述真空回流焊接爐進(jìn)行焊接時(shí)，其內(nèi)部真空度為lOOmbar、加熱溫度為230°C。
[0007]所述步驟D中的降溫固化采用循環(huán)水冷卻的方式，冷卻速率為1.5-2.5K/S。
[0008]所述步驟D中的降溫固化采用循環(huán)水冷卻的方式，冷卻速率為2K/S。
[0009]所述應(yīng)力緩沖層采用高純銦焊料材料制備。
[0010]所述剛性結(jié)構(gòu)板采用直徑30 μ m鎢絲材料制備。
[0011]本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)是:能夠保證芯片的位置焊接精度以及保證高功率半導(dǎo)體激光多單管合束的光學(xué)精度。本發(fā)明的低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法通過(guò)在熱沉基底和單管芯片之間設(shè)置應(yīng)力緩沖層和高精度的剛性結(jié)構(gòu)板，較好的釋放了單管芯片焊接過(guò)程中由于不同熱膨脹系數(shù)材料帶來(lái)的應(yīng)力，且剛性結(jié)構(gòu)板在應(yīng)力緩沖層熔化后，埋在應(yīng)力緩沖層中，能夠減少應(yīng)力緩沖層在加熱焊接熔化、降溫固化這一過(guò)程而導(dǎo)致的形變，從而保證了單管芯片的位置焊接精度，以及保證了高功率半導(dǎo)體激光多單管合束技術(shù)的光學(xué)精度。
【附圖說(shuō)明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的在單管芯片和熱沉基底之間放置部件的立體分解圖。
[0013]圖中:
10、單管芯片；
20、熱沉基底；
30、剛性結(jié)構(gòu)板；
40、應(yīng)力緩沖層。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例，見圖1所示:低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，用于將單管芯片10焊接于熱沉基底20的上部平面上。具體的講，該方法依次包括以下步驟:
A、在熱沉基底20的上部平面的中間位置上放置一剛性結(jié)構(gòu)板30，該剛性結(jié)構(gòu)板30的向下投影小于該熱沉基底20的上部平面的向下投影。S卩，該剛性結(jié)構(gòu)板30的面積小于該熱沉基底20的上部平面的面積。其中，該剛性結(jié)構(gòu)板30采用直徑30μπι鎢絲材料制備。
[0015]Β、在該剛性結(jié)構(gòu)板30上放置受熱能夠熔化的應(yīng)力緩沖層40。該應(yīng)力緩沖層40的向下投影重合于該熱沉基底20的上部平面的向下投影。S卩，該應(yīng)力緩沖層40的面積相等于該熱沉基底20的上部平面的面積，且二者對(duì)齊。其中，該應(yīng)力緩沖層40采用高純銦焊料材料制備。即，純度為99.99%的銦焊料材料。
[0016]C、將該單管芯片10放置于該應(yīng)力緩沖層40上。當(dāng)然，該單管芯片10上亦可放置有配重塊。
[0017]D、將前述部件整體放入真空回流焊接爐里面進(jìn)行焊接。待該應(yīng)力緩沖層40熔化后，進(jìn)行降溫固化即可。其中，采用真空回流焊接爐進(jìn)行焊接時(shí)，真空回流焊接爐的內(nèi)部真空度為80~120mbar、加熱溫度為200~250°C。比如，真空度為80、100或120mbar，而加熱溫度為200、230或250°C。降溫固化采用循環(huán)水冷卻的方式，冷卻速率為1.5-2.5K/S。比如，冷卻速率為1.5、2或2.5K/S。
[0018]這樣，該應(yīng)力緩沖層較好的釋放了單管芯片焊接過(guò)程中由于不同熱膨脹系數(shù)材料帶來(lái)的應(yīng)力，該剛性結(jié)構(gòu)片在應(yīng)力緩沖層熔化后，埋在應(yīng)力緩沖層中，能夠減少應(yīng)力緩沖層在加熱焊接熔化、降溫固化這一過(guò)程而導(dǎo)致的形變，保證了單管芯片的位置焊接精度，以及保證了高功率半導(dǎo)體激光多單管合束技術(shù)的光學(xué)精度。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，用于將單管芯片焊接于熱沉基底的上部平面上，依次包括以下步驟: A、在熱沉基底的上部平面的中間位置上放置一剛性結(jié)構(gòu)板，該剛性結(jié)構(gòu)板的向下投影小于該熱沉基底的上部平面的向下投影； B、在該剛性結(jié)構(gòu)板上放置受熱能夠熔化的應(yīng)力緩沖層，該應(yīng)力緩沖層的向下投影重合于該熱沉基底的上部平面的向下投影； C、將該單管芯片放置于該應(yīng)力緩沖層上； D、將前述部件整體放入真空回流焊接爐里面進(jìn)行焊接，待該應(yīng)力緩沖層熔化后，進(jìn)行降溫固化即可。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，其特征在于:所述真空回流焊接爐進(jìn)行焊接時(shí)，其內(nèi)部真空度為80~120mbar、加熱溫度為200?250 cC ο3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，其特征在于:所述真空回流焊接爐進(jìn)行焊接時(shí)，其內(nèi)部真空度為lOOmbar、加熱溫度為230°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，其特征在于:所述步驟D中的降溫固化采用循環(huán)水冷卻的方式，冷卻速率為1.5-2.5K/S。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，其特征在于:所述步驟D中的降溫固化采用循環(huán)水冷卻的方式，冷卻速率為2K/S。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，其特征在于:所述應(yīng)力緩沖層采用高純銦焊料材料制備。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，其特征在于:所述剛性結(jié)構(gòu)板采用直徑30 μ m鎢絲材料制備。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低應(yīng)力高精度定位半導(dǎo)體激光單管芯片封裝方法，用于將單管芯片焊接于熱沉基底的上部平面上，依次包括以下步驟：在熱沉基底的上部平面的中間位置上放置一剛性結(jié)構(gòu)板，該剛性結(jié)構(gòu)板的向下投影小于該熱沉基底的上部平面的向下投影；在該剛性結(jié)構(gòu)板上放置受熱能夠熔化的應(yīng)力緩沖層，該應(yīng)力緩沖層的向下投影重合于該熱沉基底的上部平面的向下投影；將該單管芯片放置于該應(yīng)力緩沖層上；將前述部件整體放入真空回流焊接爐里面進(jìn)行焊接，待該應(yīng)力緩沖層熔化后，進(jìn)行降溫固化即可。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：能夠保證芯片的位置焊接精度以及保證高功率半導(dǎo)體激光多單管合束的光學(xué)精度。
【IPC分類】H01S5/02, H01S5/024
【公開號(hào)】CN105244755
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510692702
【發(fā)明人】叢海兵, 汪曉波
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙青波光電科技有限公司
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年10月24日