低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光技术领域，尤其是涉及一种低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法。
【背景技术】
[0002]高功率激光器，尤其是以半导体激光器为核心的高功率激光器具有功率高、可靠性强、使用寿命长、电光转换效率高、小型化等特点，故而已成为当前激光技术的发展趋势和重点，特别是在国防、工业、科学研究、医疗等领域取得了越来越广泛的应用。其中，所涉及的芯片封装技术有着非常重要的地位。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，它具有能够保证芯片的位置焊接精度以及保证高功率半导体激光多单管合束的光学精度的特点。
[0004]本发明所采用的技术方案是:低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，用于将单管芯片焊接于热沉基底的上部平面上，依次包括以下步骤:
A、在热沉基底的上部平面的中间位置上放置一刚性结构板，该刚性结构板的向下投影小于该热沉基底的上部平面的向下投影；
B、在该刚性结构板上放置受热能够熔化的应力缓冲层，该应力缓冲层的向下投影重合于该热沉基底的上部平面的向下投影；
C、将该单管芯片放置于该应力缓冲层上；
D、将前述部件整体放入真空回流焊接炉里面进行焊接，待该应力缓冲层熔化后，进行降温固化即可。
[0005]所述真空回流焊接炉进行焊接时，其内部真空度为80~120mbar、加热温度为200?250。。。
[0006]所述真空回流焊接炉进行焊接时，其内部真空度为lOOmbar、加热温度为230°C。
[0007]所述步骤D中的降温固化采用循环水冷却的方式，冷却速率为1.5-2.5K/S。
[0008]所述步骤D中的降温固化采用循环水冷却的方式，冷却速率为2K/S。
[0009]所述应力缓冲层采用高纯铟焊料材料制备。
[0010]所述刚性结构板采用直径30 μ m钨丝材料制备。
[0011]本发明所具有的优点是:能够保证芯片的位置焊接精度以及保证高功率半导体激光多单管合束的光学精度。本发明的低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法通过在热沉基底和单管芯片之间设置应力缓冲层和高精度的刚性结构板，较好的释放了单管芯片焊接过程中由于不同热膨胀系数材料带来的应力，且刚性结构板在应力缓冲层熔化后，埋在应力缓冲层中，能够减少应力缓冲层在加热焊接熔化、降温固化这一过程而导致的形变，从而保证了单管芯片的位置焊接精度，以及保证了高功率半导体激光多单管合束技术的光学精度。
【附图说明】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
图1是本发明的实施例的在单管芯片和热沉基底之间放置部件的立体分解图。
[0013]图中:
10、单管芯片；
20、热沉基底；
30、刚性结构板；
40、应力缓冲层。
【具体实施方式】
[0014]实施例，见图1所示:低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，用于将单管芯片10焊接于热沉基底20的上部平面上。具体的讲，该方法依次包括以下步骤:
A、在热沉基底20的上部平面的中间位置上放置一刚性结构板30，该刚性结构板30的向下投影小于该热沉基底20的上部平面的向下投影。S卩，该刚性结构板30的面积小于该热沉基底20的上部平面的面积。其中，该刚性结构板30采用直径30μπι钨丝材料制备。
[0015]Β、在该刚性结构板30上放置受热能够熔化的应力缓冲层40。该应力缓冲层40的向下投影重合于该热沉基底20的上部平面的向下投影。S卩，该应力缓冲层40的面积相等于该热沉基底20的上部平面的面积，且二者对齐。其中，该应力缓冲层40采用高纯铟焊料材料制备。即，纯度为99.99%的铟焊料材料。
[0016]C、将该单管芯片10放置于该应力缓冲层40上。当然，该单管芯片10上亦可放置有配重块。
[0017]D、将前述部件整体放入真空回流焊接炉里面进行焊接。待该应力缓冲层40熔化后，进行降温固化即可。其中，采用真空回流焊接炉进行焊接时，真空回流焊接炉的内部真空度为80~120mbar、加热温度为200~250°C。比如，真空度为80、100或120mbar，而加热温度为200、230或250°C。降温固化采用循环水冷却的方式，冷却速率为1.5-2.5K/S。比如，冷却速率为1.5、2或2.5K/S。
[0018]这样，该应力缓冲层较好的释放了单管芯片焊接过程中由于不同热膨胀系数材料带来的应力，该刚性结构片在应力缓冲层熔化后，埋在应力缓冲层中，能够减少应力缓冲层在加热焊接熔化、降温固化这一过程而导致的形变，保证了单管芯片的位置焊接精度，以及保证了高功率半导体激光多单管合束技术的光学精度。
[0019]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，用于将单管芯片焊接于热沉基底的上部平面上，依次包括以下步骤: A、在热沉基底的上部平面的中间位置上放置一刚性结构板，该刚性结构板的向下投影小于该热沉基底的上部平面的向下投影； B、在该刚性结构板上放置受热能够熔化的应力缓冲层，该应力缓冲层的向下投影重合于该热沉基底的上部平面的向下投影； C、将该单管芯片放置于该应力缓冲层上； D、将前述部件整体放入真空回流焊接炉里面进行焊接，待该应力缓冲层熔化后，进行降温固化即可。2.根据权利要求1所述的低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，其特征在于:所述真空回流焊接炉进行焊接时，其内部真空度为80~120mbar、加热温度为200?250 cC ο3.根据权利要求2所述的低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，其特征在于:所述真空回流焊接炉进行焊接时，其内部真空度为lOOmbar、加热温度为230°C。4.根据权利要求1所述的低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，其特征在于:所述步骤D中的降温固化采用循环水冷却的方式，冷却速率为1.5-2.5K/S。5.根据权利要求4所述的低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，其特征在于:所述步骤D中的降温固化采用循环水冷却的方式，冷却速率为2K/S。6.根据权利要求1所述的低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，其特征在于:所述应力缓冲层采用高纯铟焊料材料制备。7.根据权利要求1所述的低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，其特征在于:所述刚性结构板采用直径30 μ m钨丝材料制备。
【专利摘要】本发明公开了一种低应力高精度定位半导体激光单管芯片封装方法，用于将单管芯片焊接于热沉基底的上部平面上，依次包括以下步骤：在热沉基底的上部平面的中间位置上放置一刚性结构板，该刚性结构板的向下投影小于该热沉基底的上部平面的向下投影；在该刚性结构板上放置受热能够熔化的应力缓冲层，该应力缓冲层的向下投影重合于该热沉基底的上部平面的向下投影；将该单管芯片放置于该应力缓冲层上；将前述部件整体放入真空回流焊接炉里面进行焊接，待该应力缓冲层熔化后，进行降温固化即可。本发明的优点是：能够保证芯片的位置焊接精度以及保证高功率半导体激光多单管合束的光学精度。
【IPC分类】H01S5/02, H01S5/024
【公开号】CN105244755
【申请号】CN201510692702
【发明人】丛海兵, 汪晓波
【申请人】长沙青波光电科技有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月24日