无背光监测的TOCanLD器件及其制备工艺的制作方法

技术领域

本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种无背光监测的To Can LD 器件及其制备工艺。

背景技术：

日前TO封装半导体激光器（TO Can LD）在光纤通信网中起着重大作用，典型的 TO-CAN 封装半导体激光器包括 TO 管座 、半导体激光器芯片 、背光探测器芯片 、激光芯片垫块 、探测芯片垫块、键合金丝、引脚、TO管帽和透镜光学系统，在实际制作过程中，需要把探测芯片垫块用银胶贴于 TO 管座上，把背光探测器芯片贴于探测芯片垫块上，接着将整体置于烘箱内烘烤以使银胶固化，从而达到固定背光探测器的目的，在此之后把激光芯片垫块和半导体激光器芯片共晶键合于热沉块的侧面，当半导体激光器芯片 和背光探测器芯片固定完成后，需要用金丝进行键合，从而实现芯片的电极引出。具体的背光探测器芯片一般采用光电二极管芯片即 PD 芯片，半导体激光器芯片一般采用激光器二极管芯片即 LD 芯片，多个引脚穿过TO管座，在进行金丝键合时，PD 芯片的两个电极，其中一极需要与引脚 Pin2 键合连接，另一极需要与引脚 Pin3 键合连接，这里引脚Pin2与TO管座贴PD的部位是电隔离的，传统封装中为了实现引脚 Pin2、Pin3 与PD的连接，采用一个探测芯片垫块和两次金丝键合来实现，加大了对高成本金丝的应用，在一定程度上提高了激光器整体的成本，降低了市场竞争优势，虽然该类器件结构复杂，光、电性能好，但生产工艺繁杂，对生产设施和操作人员技术要求高、总和为生产成本高、价格高昂，而光纤到户（HTTX）为光纤通信系统最后一英里的器件需求传输距离短，对TO Can LD光电参数要求低，价格要求家家户户都能用得起。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述缺陷，提供一种无背光监测的To Can LD 器件及其制备工艺。

为解决上述问题，本发明提出一种，其包括To56管座、半导体激光器芯片、To管脚、半导体激光器芯片垫块、热沉块、电极引线、To52球透镜帽，热沉块与述To56管座一体成型，热沉块位于To56管座的上表面，To管脚至少包括两个，To管脚与To56管座绝缘固定连接，半导体激光器芯片固定于半导体激光器芯片垫块表面，半导体激光器芯片垫块固定在热沉块表面，半导体激光器芯片通过电极引线与To管脚连接。

在上述方案中，半导体激光器芯片为LD芯片，半导体激光器芯片通过导电银胶固定在半导体激光器芯片垫块表面，半导体激光器芯片的两个电极通过电极引线分别与两个To管脚连接。

在上述方案中，To52球透镜帽包括To52管帽和球形透镜光学系统，球形透镜光学系统安装在To52管帽上，To52管帽固定在To56管座上。

在上述方案中，半导体激光器芯片垫块为氮化铝陶瓷垫块。

在上述方案中，热沉块包括上表面、内表面、外表面以及侧表面，上表面平行于To56管座的上表面，内表面垂直于To56管座的上表面，外表面为圆弧面，侧表面与上表面、内表面以及外表面相连，半导体激光器芯片垫块固定在热沉块的内表面。

一种无背光监测的TO Can激光器的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一：制作To56管座，在To56管座上设置多个可容To管脚穿过的圆形通孔，并制作热沉块，将To56管座的上表面与热沉块一体成型；

步骤二：采用LD芯片作为半导体激光器芯片，制作陶瓷材质的半导体激光器芯片垫块和To管脚；

步骤三：将各To管脚穿过To56管座上的To管脚圆孔后采用玻璃烧结的方式绝缘固定于To56管座上，接着对各To管脚、热沉块以及To56管座整体喷镀金锡合金；

步骤四：采用固定工具固定To56管座，然后通过粘接工艺将半导体激光器芯片垫块固定于热沉块的内表面上，再采用导电银胶将 半导体激光器芯片固定在半导体激光器芯片垫块的表面，高温固化；

步骤五：进行电极引线金丝键合操作，分别将半导体激光器芯片的两个电极与其对应引脚通过电极引线连接；

步骤六：在保护气体条件下进行封帽，将To52管帽与To56管座融接在一起，其中To52管帽上安装有球形透镜光学系统，完成 TO-CAN 封装半导体激光器的制作。

本发明的有益效果在于：

与现有技术相比，本发明在结构上减少了背光监测光电二极管（MPD），减小了背光监测光电二极管（MPD）这一部件的成本，同时减少了对高成本金丝的应用，而且并没有降低半导体激光器的使用价值以及质量需求。另外本发明将共晶合金焊接工艺改为简易的导电银胶粘接工艺和全自动化设备生产技术。本发明降低对生产设施和操作人员技术要求，简化了生产工艺流程，在确保对半导体激光器的功能需求和质量的同时降低了半导体激光器整体的成本，提高了市场竞争优势。

附图说明

图1为本发明中无背光监测的To Can LD 器件的结构示意图；

其中：

1、To56管座；2、半导体激光器芯片；3、半导体激光器芯片垫块；4、To管脚；5、热沉块；6、电极引线；7、To52球透镜帽；8、球形透镜光学系统；9、To52管帽。

具体实施方式

为便于更好的理解本发明的目的、结构特征以及功效等，现结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

To-can封装半导体激光器作为当前广泛使用的通信光源器件，其结构在不断的优化发展中，本发明正是基于长期的创新试验研究，提出一种全新结构的To-can封装半导体激光器，在确保To-can封装半导体激光器的性能和质量的同时简化了生产工艺流程以及降低了半导体激光器整体的成本，如图1所示，一种无背光监测的To Can LD 器件，其包括To56管座1、半导体激光器芯片2、To管脚4、半导体激光器芯片垫块3、热沉块5、电极引线6、To52球透镜帽7，热沉块与To56管座1一体成型，热沉块5位于To56管座的上表面，To管脚4至少包括两个，To管脚4与To56管座1绝缘固定连接，半导体激光器芯片2固定于半导体激光器芯片垫块3表面，半导体激光器芯片垫块3固定在所述热沉块5表面，半导体激光器芯片2通过所述电极引线6与To管脚4连接。

为了确保半导体激光器的稳定性以及工作性能，半导体激光器芯片2为LD芯片，半导体激光器芯片2通过导电银胶固定在半导体激光器芯片垫块3表面，半导体激光器芯片2的两个电极通过电极引线6分别与两个To管脚4连接。

To52球透镜帽7包括To52管帽9和球形透镜光学系统8，球形透镜光学系统8安装在To52管帽9上，To52管帽9固定在To56管座1上。

为了保证半导体激光器芯片2与热沉块5之间具有较好的绝缘性以及导热性能，半导体激光器芯片垫块3为氮化铝陶瓷垫块。

热沉块5包括上表面、内表面、外表面以及侧表面，上表面平行于To56管座1的上表面，内表面垂直于所述To56管座1的上表面，外表面为圆弧面，侧表面与上表面、内表面以及外表面相连，热沉块5的高度在1mm~1.2mm，最佳高度为1.1mm，半导体激光器芯片垫块3固定在热沉块5的内表面。

下面进一步给出一种无背光监测的TO Can激光器的制备工艺，包括以下步骤：

步骤一：制作To56管座，在To56管座1上设置多个可容To管脚4穿过的圆形通孔，圆形通孔的最佳直径为1mm，并制作热沉块5，热沉块5一般选择导热性能较好的金属材料，可选用铜，将To56管座1的上表面与热沉块5一体成型，可选择与热沉块5同样的材料直接一体成型；

步骤二：采用LD芯片作为半导体激光器芯片2，制作陶瓷材质的半导体激光器芯片垫块3和To管脚4；

步骤三：将各To管脚4穿过To56管座1上的To管脚4圆孔后采用玻璃烧结的方式绝缘固定于To56管座1上，接着对各To管脚4、热沉块5以及To56管座1整体喷镀金锡合金；

步骤四：采用固定工具固定To56管座1，然后通过粘接工艺将半导体激光器芯片垫块3固定于热沉块5的内表面上，再采用导电银胶将半导体激光器芯片2固定在半导体激光器芯片垫块3的表面，烘烤预定时间，根据使用导电银胶种类的不同，其烘烤的温度和时间略有不同；

步骤五：进行电极引线6金丝键合操作，分别将半导体激光器芯片2的两个电极与其对应To管脚4通过电极引线6连接，；

步骤六：在保护气体条件下进行封帽，将To52管帽9与To56管座1融接在一起，其中To52管帽9上安装有球形透镜光学系统8，完成 TO-CAN 封装半导体激光器的制作，所选用的保护气可选用氮气、氦气以及氩气，一般选择氮气，另外球形透镜光学系统8能较好的抵抗外界冲击，耐磨损。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。