激光多極管封裝底座的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種激光多極管封裝底座的制備方法，該激光多極管封裝底座的制備方法包括如下步驟：步驟1，取壓成目標(biāo)尺寸的金屬殼體、金屬上蓋、金屬導(dǎo)柱和接地引線，分別依次經(jīng)拋光除油和刻蝕處理；步驟2，取經(jīng)步驟1處理的接地引線用銀銅焊料焊接在經(jīng)步驟1處理的金屬上蓋上；步驟3，將小顆粒絕緣玻璃、經(jīng)步驟1處理的金屬殼體和金屬導(dǎo)柱、經(jīng)步驟2處理的金屬上蓋和接地引線組合固定，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行燒結(jié)處理；具有加強(qiáng)焊接強(qiáng)度的效果。
【專利說明】
激光多極管封裝底座的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及多極管制造技術(shù)，特別涉及一種激光多極管封裝底座的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光收發(fā)一體模塊，可用于交換機(jī)中完成電信號(hào)與光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，其是光通信中重 要組成部分。多極管，包括二極管、三極管和四級(jí)管。激光多極管是目前光收發(fā)一體模塊的 重要組成之一，其包括單異質(zhì)結(jié)(SH)、雙異質(zhì)結(jié)(DH)和量子阱(QW)激光多極管。量子阱激光 多極管具有閾值電流低、輸出功率高的優(yōu)點(diǎn)，是目前市場(chǎng)應(yīng)用的主流產(chǎn)品。目前，常用封裝 底座來與激光多極管配合使用。
[0003] 圖1-3為現(xiàn)有的封裝底座。結(jié)合圖1和圖2,封裝底座包括設(shè)有空腔1的金屬殼體2， 金屬殼體2的前端設(shè)有用于接收外界光線的透鏡3,金屬殼體2的后端設(shè)有金屬上蓋4,空腔1 的內(nèi)壁上設(shè)有用于將光線聚集至金屬上蓋4上的鏡面。金屬上蓋4上封接有多個(gè)一端伸入空 腔1設(shè)置的金屬導(dǎo)柱6,參照?qǐng)D3,金屬導(dǎo)柱6和金屬上蓋4之間通過絕緣玻璃8密封。結(jié)合圖1 和圖2,金屬上蓋4上遠(yuǎn)離空腔1的一側(cè)還焊接有接地引線7。接地引線7起到安全防護(hù)的目 的，其與金屬上蓋4的匹配安裝具有較為重要的意義。
[0004] 因此研發(fā)出一種能加強(qiáng)焊接強(qiáng)度的激光多極管封裝底座的制備方法具有一定的 生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種激光多極管封裝底座的制備方法，其解決了接地引線和 金屬上蓋之間固定牢度差的問題，具有加強(qiáng)焊接強(qiáng)度的效果。
[0006] 本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的： 一種激光多極管封裝底座的制備方法，包括如下步驟： 步驟1，取壓成目標(biāo)尺寸的金屬殼體、金屬上蓋、金屬導(dǎo)柱和接地引線，分別依次經(jīng)拋光 除油和刻蝕處理； 步驟2,取經(jīng)步驟1處理的接地引線用銀銅焊料焊接在經(jīng)步驟1處理的金屬上蓋上； 步驟3,將小顆粒絕緣玻璃、經(jīng)步驟1處理的金屬殼體和金屬導(dǎo)柱、經(jīng)步驟2處理的金屬 上蓋和接地引線組合固定，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行燒結(jié)處理；其中，所述燒結(jié)處理的溫度曲線 為：以65~75°C/min的速度勻速升溫至570~580°C -以8~ll°C/min的速度勻速升溫至846 ~852°C-于846~852°C下保溫14~18min-以20~25°C/min的速度勻速降溫至495~510 -以3~4.5°C/min的速度勻速降溫至250~260°C -以55~70°C/min的速度勻速降溫至 20 ~30°C。
[0007] 進(jìn)一步優(yōu)選為:所述銀銅焊料選用TS-18T銀銅釬料。
[0008] 進(jìn)一步優(yōu)選為：所述金屬殼體、金屬上蓋、金屬導(dǎo)柱和接地引線由鐵鈷鎳合金制 成。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)選為:步驟3中所述燒結(jié)處理時(shí)，所述小顆粒絕緣玻璃、金屬殼體、金屬導(dǎo) 柱、金屬上蓋和接地引線組合固定在由石墨制成的模具中。
[0010] 進(jìn)一步優(yōu)選為:步驟3中加入的所述小顆粒絕緣玻璃的尺寸為10~50目，其由如下 方法制備得到： 分散:取分散劑，升溫至100~105 °C熔融，保溫條件下緩慢加入封接玻璃粉，攪拌分散 均勻，逐漸冷卻凝固，得到小顆?；旌衔?其中，所述分散劑包括精白蠟； 壓制:取分散得到的小顆粒混合物，壓制成目標(biāo)尺寸的玻璃毛坯； 排蠟:取壓制得到的玻璃毛坯，進(jìn)行排蠟處理，得到絕緣玻璃;其中，所述排蠟處理的溫 度曲線為：以4.5~5 °C/min的速度勻速升溫至585~600 °C -于585~600 °C下保溫14~ 17min-以50~55°C/min的速度勻速降溫至55~60°C。
[0011] 進(jìn)一步優(yōu)選為:按質(zhì)量計(jì)，所述分散劑和封接玻璃粉的用量比為1:8~11;所述封 接玻璃粉包括市售玻璃粉，所述市售玻璃粉DM305、DM308或DM320中的一種或多種;所述分 散劑還包括環(huán)烷油;且按質(zhì)量計(jì)，分散劑中的精白蠟和環(huán)烷油的用量比為50~100:1;步驟1 中所述小顆?；旌衔锏某叽鐬?0~50目。
[0012] 進(jìn)一步優(yōu)選為:所述封接玻璃粉還包括額外添加的Al2O3;且按質(zhì)量計(jì)，封接玻璃粉 中額外添加的Al 2O3和市售玻璃粉的用量比為1:15~20。
[0013] 進(jìn)一步優(yōu)選為:所述步驟1中，拋光除油的步驟為:第一次預(yù)清洗-第一次拋光- 第二次預(yù)清洗-第二次拋光-第三次預(yù)清洗-第四次預(yù)清洗-水洗;所述第一次預(yù)清洗、 第二次預(yù)清洗和第三次預(yù)清洗均采用水溶性表面活性劑的水溶液進(jìn)行清洗，所述A清洗液 選用水溶性表面活性劑;所述第四次預(yù)清采用PE0 m-b-PP0n_b-PE0^K溶液進(jìn)行清洗，其中m 和η均為正整數(shù)且3n>m> 1.5n>45。
[0014] 進(jìn)一步優(yōu)選為:所述步驟1中，刻蝕所用的刻蝕液包括35~45wt%的HCl、2~5wt% 的H3PO4和 0 · 05 ~0 · 2wt % 的 CH3C00Na。
[0015] 進(jìn)一步優(yōu)選為：所述刻蝕液還包括0.05~0. lwt%的陰離子聚丙稀酰胺和0.1~ 0.5wt%的乙酸乙酯。
[0016]綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果： 經(jīng)本申請(qǐng)的金屬-玻璃封接工藝處理得到的密封底座氣密性均達(dá)KT11級(jí)且焊接強(qiáng)度均 大于1100N/50mm，其在85°C老化168h后的氣密性檢測(cè)均達(dá)10-1()級(jí)，氣密性和焊接強(qiáng)度得到 了較大提高;經(jīng)平行試驗(yàn)驗(yàn)證，本申請(qǐng)的金屬-玻璃封接工藝處理得到的密封底座氣密性一 致性評(píng)價(jià)好，適用于高精密光電儀器的生產(chǎn)化;研究發(fā)現(xiàn)，將本申請(qǐng)的所有優(yōu)選方案結(jié)合后 的金屬-玻璃封接工藝為最佳方案，其氣密性均達(dá)HT 12級(jí)和焊接強(qiáng)度大于1500N/50mm，其在 85°C老化168h后的氣密性檢測(cè)均達(dá)HT11級(jí);經(jīng)大生產(chǎn)化后，成品率高達(dá)99%以上。
【附圖說明】
[0017]圖1是現(xiàn)有的封裝底座的主視結(jié)構(gòu)不意圖； 圖2是圖1的A-A結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是現(xiàn)有的封裝底座的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，1、空腔；2、金屬殼體；3、透鏡；4、金屬上蓋；5、鏡面;6、金屬導(dǎo)柱；7、接地引 線;8、絕緣玻璃。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人 員在閱讀完本說明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。
[0020] 實(shí)施例1-3: -種激光多極管封裝底座的制備方法，包括如下步驟： 步驟1，取鐵鈷鎳合金(即可伐合金），壓成目標(biāo)尺寸的金屬殼體、金屬上蓋、金屬導(dǎo)柱和 接地引線，分別依次經(jīng)拋光除油和刻蝕處理； 其中，拋光除油的步驟為：用水溶性表面活性劑的水溶液進(jìn)行第一次預(yù)清洗4氮吹干 表面溶劑后進(jìn)行第一次拋光4用水溶性表面活性劑的水溶液進(jìn)行第二次預(yù)清洗4氮吹干 表面溶劑后進(jìn)行第二次拋光4用濃度為水溶性表面活性劑的水溶液進(jìn)行第三次預(yù)清洗4 用PE0 m-b-PP0n-b-PE0m的水溶液進(jìn)行第四次預(yù)清洗4水洗，氮吹干表面溶劑待用； 刻蝕處理的步驟:取待刻蝕組件，于其外表面上涂覆光刻膠，并將光刻膠圖形化;置于 刻蝕液中進(jìn)行濕法刻蝕處理，之后將待刻蝕組件置于水中，往內(nèi)通入氨氣對(duì)其進(jìn)行中和至 pH=6.5~7.〇,之后多次水洗至pH=7.0,氮吹干;刻蝕過程在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行;制備過程中 所用的水為經(jīng)金屬螯合、脫氣處理的去離子水，所有試劑和待刻蝕組件在使用前均經(jīng)氮吹 處理； 步驟2,取經(jīng)步驟1處理的接地引線用TS-18T銀銅釬料焊接在經(jīng)步驟1處理的金屬上蓋 上； 步驟3，取分散劑，升溫至100~105 °C熔融，保溫條件下緩慢加入封接玻璃粉，攪拌分散 均勻，逐漸冷卻凝固，得到尺寸為10~50目的小顆粒混合物;將小顆?；旌衔?，壓制成目標(biāo) 尺寸的玻璃毛坯;取玻璃毛坯，進(jìn)行排蠟處理，得到絕緣玻璃；其中，排蠟處理的溫度曲線 為：以4.5~5°C/min的速率勻速升溫至585~600°C-于585~600°C下保溫14~17min-以 50~55°C/min的速率勻速降溫至55~60°C ; 將小顆粒絕緣玻璃、經(jīng)步驟1處理的金屬殼體和金屬導(dǎo)柱、經(jīng)步驟2處理的金屬上蓋和 接地引線組合固定在石墨模具中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行燒結(jié)處理;其中，所述燒結(jié)處理的溫度 曲線為：以65~75°C/min的速度勻速升溫至570~580°C -以8~ll°C/min的速度勻速升溫 至846~852°C-于846~852°C下保溫14~18min-以20~25°C/min的速度勻速降溫至495 ~510°C -以3~4.5°C/min的速度勻速降溫至250~260°C -以55~70°C/min的速度勻速降 溫至20~30 °C; 實(shí)施例1-3的原料及試劑信息如表1所示。 表1實(shí)施例1-3的原料及試劑信息
[0021] 實(shí)施例4: 一種激光多極管封裝底座的制備方法，與實(shí)施例1的不同之處在于，TS-18T銀銅焊料用上海斯米克L602錫鉛焊料代替。
[0022] 實(shí)施例5: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實(shí)施例1的不同之處在于，分散 劑由IOOwt %的精白蠟組成。
[0023 ]實(shí)施例6: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實(shí)施例1的不同之處在于，封接 玻璃粉由l〇〇wt%的DM308構(gòu)成。
[0024] 實(shí)施例7: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實(shí)施例1的不同之處在于，待刻 蝕組件的拋光除油的步驟為:濃度為〇. 1~Iwt %的十二烷基苯磺酸鈉水溶液進(jìn)行預(yù)清洗- 吹干表面溶劑后進(jìn)行拋光-水洗，吹干表面溶劑。
[0025] 實(shí)施例8: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實(shí)施例1的不同之處在于，刻蝕 液由40wt%的HCl、4wt%H3P〇4的和56wt%的水組成。
[0026] 實(shí)施例9: 一種激光多極管封裝底座的制備方法，與實(shí)施例1的不同之處在于，排蠟 處理的溫度曲線為：以l〇°C/min升溫至585~600°C-于585~600°C下保溫15min-以60°C/ min的速率勻速降溫至55~60°C。
[0027] 實(shí)施例10: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實(shí)施例1的不同之處在于，排 蠟處理的溫度曲線為：以5°C/min升溫至550~560°C-于550~560°C下保溫15min-以50 °C/min的速率勻速降溫至55~60°C。
[0028] 實(shí)施例11: 一種激光多極管封裝底座的制備方法，與實(shí)施例1的不同之處在于，燒 結(jié)處理時(shí)，所述金屬上蓋、絕緣玻璃和金屬導(dǎo)柱組合固定在不銹鋼模具中。
[0029] 實(shí)施例12: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實(shí)施例1的不同之處在于，燒 結(jié)處理的溫度曲線為：以70°C/min的速率勻速升溫至575°C -以15°C/min的速率勻速升溫 至850°C-于850°C下保溫15min-以30°C/min的速率勻速降溫至255°C -以60°C/min的速 率勻速降溫至20~30°C。
[0030] 實(shí)施例13: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實(shí)施例1的不同之處在于，燒 結(jié)處理的溫度曲線為：以70°C/min的速率勻速升溫至570~580°C -以10°C/min的速率勻速 升溫至830°C-于830°C下保溫15min-以25°C/min的速率勻速降溫至500°C -以4°C/min的 速率勻速降溫至250°C -以60°C/min的速率勻速降溫至20°C。
[0031] 實(shí)施例14:焊接強(qiáng)度測(cè)試 試驗(yàn)對(duì)象:經(jīng)實(shí)施例1-13的激光多極管封裝底座的制備方法制備得到的封裝底座。 [0032]試驗(yàn)內(nèi)容:取試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行焊接強(qiáng)度測(cè)試;每個(gè)試驗(yàn)對(duì)象平行制備3個(gè)。
[0033] 試驗(yàn)結(jié)果:如表2所示。由表2可知，研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)實(shí)施例1-13的激光多極管封裝底 座的制備方法制備的多級(jí)管封裝底座的焊接強(qiáng)度均大于ll〇〇N/50mm，同時(shí)，平行試驗(yàn)結(jié)果 相似，適用于高精密光電儀器的生產(chǎn)化;研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)施例1-3為最佳方案，其多級(jí)管封裝底 座的焊接強(qiáng)度均大于1500N/50mm。 表2焊接強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(單位:N/50mm)
[0034] 實(shí)施例15:密封性(泄漏率)檢測(cè) 試驗(yàn)對(duì)象:經(jīng)實(shí)施例1-13的激光多極管封裝底座的制備方法制備得到的封裝底座。 [0035]試驗(yàn)內(nèi)容:取試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行氣密性檢測(cè)、85 °C老化168h后的氣密性檢測(cè);每個(gè)試驗(yàn) 對(duì)象平行制備3個(gè)。
[0036]試驗(yàn)結(jié)果:如表3所示。由表3可知，研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)實(shí)施例1-13的激光多極管封裝底 座的制備方法制備的多級(jí)管封裝底座的氣密性均達(dá)HT11級(jí)，且其在85°C老化168h后的氣密 性檢測(cè)均達(dá)10-1()級(jí)，氣密性得到了較大提高；同時(shí)，平行試驗(yàn)結(jié)果相似，適用于高精密光電 儀器的生產(chǎn)化;研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)施例1-4為最佳方案，其氣密性均達(dá)HT12級(jí)，且其在85°C老化 168h后的氣密性檢測(cè)均達(dá)HT 11級(jí)。 表3密封性檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)(單位:m3.Pa/s)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，取壓成目標(biāo)尺寸的金屬殼體、金屬上蓋、金屬導(dǎo)柱和接地引線，分別依次經(jīng)拋光 除油和刻蝕處理； 步驟2,取經(jīng)步驟1處理的接地引線用銀銅焊料焊接在經(jīng)步驟1處理的金屬上蓋上； 步驟3,將小顆粒絕緣玻璃、經(jīng)步驟1處理的金屬殼體和金屬導(dǎo)柱、經(jīng)步驟2處理的金屬 上蓋和接地引線組合固定，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行燒結(jié)處理；其中，所述燒結(jié)處理的溫度曲線 為：以65~75°C/min的速度勻速升溫至570~580°C -以8~ll°C/min的速度勻速升溫至846~ 852°C-于846~852°C下保溫14~18min-以20~25°C/min的速度勻速降溫至495~510°C -以3 ~4.5°C/min的速度勻速降溫至250~260°C -以55~70°C/min的速度勻速降溫至20~30°C。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述銀銅焊料 選用TS-18T銀銅釬料。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述金屬殼 體、金屬上蓋、金屬導(dǎo)柱和接地引線由鐵鈷鎳合金制成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，步驟3中所述 燒結(jié)處理時(shí)，所述小顆粒絕緣玻璃、金屬殼體、金屬導(dǎo)柱、金屬上蓋和接地引線組合固定在 由石墨制成的模具中。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，步驟3中加入 的所述小顆粒絕緣玻璃的尺寸為1〇~50目，其由如下方法制備得到： 分散:取分散劑，升溫至100~105 °C熔融，保溫條件下緩慢加入封接玻璃粉，攪拌分散均 勻，逐漸冷卻凝固，得到小顆?；旌衔?其中，所述分散劑包括精白蠟； 壓制:取分散得到的小顆?；旌衔?，壓制成目標(biāo)尺寸的玻璃毛坯； 排蠟:取壓制得到的玻璃毛坯，進(jìn)行排蠟處理，得到絕緣玻璃;其中，所述排蠟處理的溫 度曲線為：以4.5~5°C/min的速度勻速升溫至585~600°C-于585~600°C下保溫14~17min- 以50~55°C/min的速度勻速降溫至55~60°C。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，按質(zhì)量計(jì)，所 述分散劑和封接玻璃粉的用量比為1:8~11;所述封接玻璃粉包括市售玻璃粉，所述市售玻 璃粉DM305、DM308或DM320中的一種或多種;所述分散劑還包括環(huán)烷油;且按質(zhì)量計(jì)，分散劑 中的精白蠟和環(huán)烷油的用量比為50~100:1;步驟1中所述小顆?；旌衔锏某叽鐬?0~50目。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述封接玻璃 粉還包括額外添加的Al2O 3;且按質(zhì)量計(jì)，封接玻璃粉中額外添加的Al2O3和市售玻璃粉的用 量比為1:15~20。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述步驟1中， 拋光除油的步驟為:第一次預(yù)清洗-第一次拋光-第二次預(yù)清洗-第二次拋光-第三次預(yù) 清洗-第四次預(yù)清洗-水洗;所述第一次預(yù)清洗、第二次預(yù)清洗和第三次預(yù)清洗均采用水 溶性表面活性劑的水溶液進(jìn)行清洗，所述A清洗液選用水溶性表面活性劑;所述第四次預(yù)清 采用PE0 m-b_PP0n-b-PE(WK溶液進(jìn)行清洗，其中m和η均為正整數(shù)且3n>m>1.5n>45。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述步驟1中， 刻蝕所用的刻蝕液包括35~45wt%的HCl、2~5wt%的H 3PO4和0 · 05~0 · 2wt%的CH3COONa。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述刻蝕液 還包括0.05~O. lwt%的陰離子聚丙稀酰胺和0.1~0.5wt%的乙酸乙酯D
【文檔編號(hào)】H01S5/022GK105914578SQ201610518436
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】戈巖, 程小強(qiáng)
【申請(qǐng)人】杭州華錦電子有限公司