基于VCSEL激光二极管的纳米银封装基座结构的制作方法

本实用新型涉及激光二极管技术领域，尤其涉及一种基于VCSEL激光二极管的纳米银封装基座结构。

背景技术：

在半导体激光器领域，半导体激光器领域，基于GaAs材料的 边发射半导体激光器一直占据统治地位，并广泛应用于工业、医疗、 科研等领域。然而，边发射半导体激光器却存在其致命的缺陷，虽然 其预期寿命长达数万小时，但是在脉冲状态下，光学灾变性损坏几率 极大，对寿命影响严重，所以，其实际使用寿命远不能达到理想的预 期寿命。因此，需要提供一种新的可用于工业领域的半导体激光器。现有的技术为基于VCSEL芯片及氧化铝导热基板，不能完全导热，造成芯片内部热堆集，产品性能下降。

现有封装技术是基于VCSEL芯片及氧化铝导热基板，导热效率有限，造成芯片内部热堆集，产品性能下降。且现有技术是基于VCSEL芯片与紫铜基板进行封装，由于封装尺寸较大，不能满足现有汽车行车对于小尺寸封装基板的需求。同时现有VCSEL二极管封装支架由于未先预留空间，在焊接完成后采用硅胶封装，但在贴片过程中贴片机吸嘴的强大吸力，造成芯片金线与硅胶进行二次摩擦，容易造成芯片失效。

技术实现要素：

针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种基于VCSEL激光二极管的纳米银封装基座结构，采用VCSEL多点阵列激光二极管，再利用氮化铝基板与VCSEL二极管350度纳米银烧接，能有效保证芯片在高低温下的可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型公开一种基于VCSEL激光二极管的纳米银封装基座结构，包括VCSEL二极管和氮化铝基板，氮化铝基板为方形结构，且氮化铝基板的中央位置设置有圆形凹槽，VCSEL二极管通过350度纳米银烧结至氮化铝基板的圆形凹槽内。

其中，所述VCSEL二极管的高度小于氮化铝基板上的圆形凹槽的深度，圆形凹槽的开口位置覆盖一层窗口片将圆形凹槽密封， VCSEL二极管容置在密封的圆形凹槽内。

其中，所述氮化铝基板的外周围设置有延伸块，延伸块的高度高于窗口片的高度。

其中，VCSEL二极管包括激光芯片和分布在激光芯片上的多个点光源，多个点光源呈多点垂直阵列结构分布，多个点光源的发光面朝向窗口片位置。

其中，所述氮化铝基板为热电分离式氮化铝陶瓷基板。

其中，所述窗口片为透明玻璃材料。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型提供一种基于VCSEL激光二极管的纳米银封装基座结构，基于现有VCSEL多点阵列激光二极管，再利用氮化铝基板与激光芯片350度纳米银烧接，能有效保证芯片在高低温下的可靠性，因是采用纳米银烧结的方式，芯片材料与氮化铝材料的热胀冷缩系数更接近，不会造成过热或过冷时芯片热胀冷缩系数不匹配而引起的芯片开裂后失效的现象，因是经过特别设计的芯片封装支架，这样就消除了产品在贴片过程中因贴片机吸力带来的激光芯片或金线摩擦引起激光芯片失效的不确定性因素，更容易加工或量产，保证了极高温与极低温环境下的可靠性。在本实用新型中，由于采用了新材料，基板尺寸更小，能用于对于尺寸要求更高的领域。因激光芯片容易沾灰尘后损坏，为提高激光芯片的可靠性特别加了窗口片，从而使封装后的激光二极管更可靠，能适用于军事应用或汽车夜视等领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例氮化铝基板结构示意图；

图2为本实用新型实施例的封装基座结构截面图；

图3为本实用新型实施例VCSEL二极管结构示意图。

主要元件符号说明如下：

1、VCSEL二极管 2、氮化铝基板

3、窗口片

11、激光芯片 12、光源

21、圆形凹槽 22、延伸块。

具体实施方式

为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。

请参阅图1-图3，本实用新型公开一种基于VCSEL激光二极管的纳米银封装基座结构，包括VCSEL二极管1和氮化铝基板2，氮化铝基板2为方形结构，且为热电分离式氮化铝陶瓷基板，但不仅限于热电分离式，也可以为热电不分离式，氮化铝基板2的中央位置设置有圆形凹槽21，VCSEL二极管1通过350度纳米银烧结至氮化铝基板2的圆形凹槽21内，圆形凹槽21的开口位置覆盖一层窗口片3将圆形凹槽21密封，利用VCSEL二极管1采用纳米银焊接至氮化铝基板2，并采用透明玻璃材料的窗口片3进行保护和密封，这样激光二极管1如果与氮化铝基板2剥离需经过400℃高温加热才能剥离开，同时由于采用玻璃窗口片3的方式使VCSEL二极管1与外部环境隔离，使激光二极管1不会置于不洁净的工作环境，这样避免了激光二极管1内部发光点与外部环境的接触，同时由于激光二极管1盖了窗口玻璃，这样保证了贴片过程中贴片机吸嘴不能接触到激光二极管1本身层面而进行摩擦，而损伤芯片，从而保证了芯片的使用寿命并降低了量产难度。

与现有技术相比，本实用新型提供一种基于VCSEL激光二极管的纳米银封装基座结构，基于现有VCSEL多点阵列激光二极管，再利用氮化铝基板与激光芯片350度纳米银烧接，能有效保证芯片在高低温下的可靠性，因是采用纳米银烧结的方式，芯片材料与氮化铝材料的热胀冷缩系数更接近，消除产品在贴片过程中因贴片机吸力带来的激光芯片或金线摩擦引起激光芯片失效等不确定性因素，更容易加工或量产，保证了极高温与极低温环境下的可靠性。在本实用新型中，由于采用了新材料，基板尺寸更小，能用于对于尺寸要求更高的领域。因激光芯片容易沾灰尘后损坏，为提高激光芯片的可靠性特别加了窗口片，从而使封装后的激光二极管性能更可靠。

在本实施例中，VCSEL二极管1的高度小于氮化铝基板2上的圆形凹槽21的深度， VCSEL二极管1容置在密封的圆形凹槽21内，在本实施例中，氮化铝基板2的外周围设置有延伸块22，延伸块22的高度高于窗口片3的高度，这样确保窗口片3能够完全覆盖整个圆形凹槽21，且窗口片3自身能被很好地固定。

在本实施例中，VCSEL二极管1包括激光芯片11和分布在激光芯片11上的多个点光源12，多个点光源12呈多点垂直阵列结构分布，多个点光源的发光面朝向窗口片3位置。

本实用新型的优势在于：

1）本实用新型VCSEL二极管与氮化铝基板经过高温纳米银烧结，同时盖上防尘的窗口玻璃，消除产品在贴片过程中因贴片机吸力带来的芯片或金线摩擦引起芯片失效的不确定性因素，更容易加工或量产；

2）因激光芯片容易沾灰尘后损坏，为提高激光芯片的可靠性特别加了窗口片，从而使封装后的VCSEL二极管性能更可靠；

3）由于采用了新材料，基板尺寸更小，能用于对于尺寸要求更高的领域；

4）采用此种封装后能过高温80度低温-40度芯片不会开裂，能广范应用至汽车夜视或军事等领域；

5）由于是采用纳米银封装，VCSEL二极管从底部剥离分裂需400度以上高温才能分离，芯片封装更可靠；

6）防尘，使封装后的VCSEL二极管在工作环境粉尘很大的情况下也可以工作，从而提升产品的使用寿命及可靠性。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。