半导体激光器TO制冷封装结构的制作方法

半导体激光器to制冷封装结构
技术领域
1.本实用新型涉及芯片封装技术领域，尤其是涉及到一种半导体激光器to制冷封装结构。


背景技术：

2.半导体激光器具有体积小、重量轻、效率高等优点，在光通信等领域得到了较为广泛的应用。
3.目前，半导体激光器可以采用to制冷封装形式，其通常包括金属基座，设置在金属基座上的热电制冷器，以及设置在热电制冷器上的钨铜块，为了贴装背光监控探测器芯片，用于监控产品的背光，通常将钨铜块设置为一体成型的l形，并将背光监控探测器芯片设置在钨铜块的横向部分上，而激光器芯片设置在钨铜块的纵向部分上。
4.然而，采用上述l形钨铜块，不仅加工制作复杂且成本较高。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种半导体激光器to制冷封装结构，主要目的是降低封装结构的加工制作难度及成本。
6.为达到上述目的，本实用新型实施例主要提供如下技术方案：
7.本实用新型实施例提供了一种半导体激光器to制冷封装结构，包括：
8.底座，所述底座上设置有热电制冷器；
9.第一氮化铝陶瓷块，立设于所述热电制冷器上；
10.第二氮化铝陶瓷块，水平设置于所述热电制冷器上；
11.激光器芯片，通过氮化铝载板固定于所述第一氮化铝陶瓷块上与所述第二氮化铝陶瓷块相邻的侧立面上；
12.背光监控探测器芯片，设置于所述第二氮化铝陶瓷块的顶面上。
13.进一步地，所述第二氮化铝陶瓷块的轮廓形状和尺寸大小与所述背光监控探测器芯片的轮廓形状和尺寸大小相适配。
14.进一步地，所述第二氮化铝陶瓷块的顶面为倾斜面，所述倾斜面朝向所述热电制冷器的方向以及远离所述第一氮化铝陶瓷块的方向倾斜设置。
15.进一步地，所述倾斜面的倾斜角度为7度。
16.进一步地，所述第一氮化铝陶瓷块和第二氮化铝陶瓷块分别通过第一导电层贴设于所述热电制冷器上。
17.进一步地，所述背光监控探测器芯片通过第二导电层贴设于所述第二氮化铝陶瓷块的顶面；
18.所述氮化铝载板包括本体和设置于所述本体上的焊料片；
19.所述激光器芯片通过所述焊料片焊接于所述本体上，所述本体通过第三导电层贴设于所述第一氮化铝陶瓷块上。
20.进一步地，所述的半导体激光器to制冷封装结构还包括：
21.第一电容和第二电容，分别设置于所述第一氮化铝陶瓷块上与所述第二氮化铝陶瓷块相邻的侧立面上，且分别与所述氮化铝载板电连接。
22.进一步地，所述第一电容和第二电容分别通过第四导电层贴设于所述第一氮化铝陶瓷块上与所述第二氮化铝陶瓷块相邻的侧立面上。
23.借由上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：
24.本实用新型实施例提供的半导体激光器to制冷封装结构中，背光监控探测器芯片设置于第二氮化铝陶瓷块的顶面，激光器芯片通过氮化铝载板固定于第一氮化铝陶瓷块上与第二氮化铝陶瓷块相邻的侧立面上，即采用分体设置的第一氮化铝陶瓷块和第二氮化铝陶瓷块代替传统封装结构中一体设置的l形钨铜块，不仅有效降低了封装结构的成本，还降低了其加工制作难度；而且，由于氮化铝陶瓷块的热膨胀系数与激光器芯片的热膨胀系数更接近，因此采用氮化铝陶瓷块代替钨铜块还可以提升激光器芯片的性能；此外，由于第一氮化铝陶瓷块和第二氮化铝陶瓷块分体设置，因此更加便于背光监控探测器芯片的选装，即当用户不需要背光监控功能时，则无需安装背光监控探测器芯片，此时可以直接不安装第二氮化铝陶瓷块，相应地，当用户需要背光监控功能时，则可以安装第二氮化铝陶瓷块，从而实现背光探测器芯片的安装，使用更方便，提高了封装结构的通用性。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
26.图1为本实用新型实施例提供的一种半导体激光器to制冷封装结构的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的优选实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
28.在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制。
29.如图1所示，本实用新型实施例提供了一种半导体激光器to制冷封装结构，包括底座1，该底座1可以为金属底座，在底座1上设置有热电制冷器2；第一氮化铝陶瓷块3，立设于热电制冷器2上；第二氮化铝陶瓷块4，水平设置于热电制冷器2上，且与第一氮化铝陶瓷块3
可围成l形；激光器芯片5，通过氮化铝载板6固定于第一氮化铝陶瓷块3上与第二氮化铝陶瓷块4相邻的侧立面上；背光监控探测器芯片7，设置于第二氮化铝陶瓷块4的顶面上。
30.本实用新型实施例提供的半导体激光器to制冷封装结构中，背光监控探测器芯片7设置于第二氮化铝陶瓷块4的顶面，激光器芯片5通过氮化铝载板6固定于第一氮化铝陶瓷块3上与第二氮化铝陶瓷块4相邻的侧立面上，即采用分体设置的第一氮化铝陶瓷块3和第二氮化铝陶瓷块4代替传统封装结构中一体设置的l形钨铜块，不仅有效降低了封装结构的成本，还降低了其加工制作难度，而且，由于氮化铝陶瓷块的热膨胀系数与激光器芯片5的热膨胀系数更接近，因此采用氮化铝陶瓷块代替钨铜块还可以提升激光器芯片5的性能；此外，由于第一氮化铝陶瓷块3和第二氮化铝陶瓷块4分体设置，因此更加便于背光监控探测器芯片7的选装，即当用户不需要背光监控功能时，则无需安装背光监控探测器芯片7，此时可以直接不安装第二氮化铝陶瓷块4，相应地，当用户需要背光监控功能时，则可以安装第二氮化铝陶瓷块4，从而实现背光探测器芯片的安装，使用更方便，提高了封装结构的通用性。
31.在一可选的实施例中，第二氮化铝陶瓷块4的轮廓形状和尺寸大小与所述背光监控探测器芯片7的轮廓形状和尺寸大小相适配。这样的结构设置，可以使得第二氮化铝陶瓷块4所使用的氮化铝陶瓷块材料更少，只要能够贴装背光监控探测器芯片7即可，从而进一步节省氮化铝陶瓷材料，进而进一步降低该封装结构的成本。
32.为了保证激光器芯片5的正常工作，在一可选的实施例中，参见图1，第二氮化铝陶瓷块4的顶面可以为倾斜面41，且该倾斜面41朝向热电制冷器2的方向以及远离第一氮化铝陶瓷块3的方向倾斜设置，从而防止了因背光监控探测器芯片7的反射而影响激光器芯片5，保证了激光器芯片5的正常工作。具体地，倾斜面41的倾斜角度可以优选为7度，从而更好地防止背光监控探测器芯片7反射而影响激光器芯片5。
33.在一可选的实施例中，第一氮化铝陶瓷块3和第二氮化铝陶瓷块4分别通过第一导电层贴设于热电制冷器2上，从而实现第一氮化铝陶瓷块3和第二氮化铝陶瓷块4在热电制冷器2上的固定，以及与热电制冷器2电连接。具体地，第一导电层可以为导电银胶，成本较低，操作方便。
34.在一可选的实施例中，背光监控探测器芯片7可以通过第二导电层贴设于第二氮化铝陶瓷块4的顶面；氮化铝载板6可以包括本体和设置于本体上的焊料片；激光器芯片5通过焊料片焊接于本体上，本体通过第三导电层贴设于第一氮化铝陶瓷块3上。
35.上述实施例中，背光监控探测器芯片7通过第二导电层贴设于第二氮化铝陶瓷块4的顶面，从而实现背光监控探测器芯片7在第二氮化铝陶瓷块4上的固定，以及与第二氮化铝陶瓷块4的电连接。具体地，第二导电层可以为导电银胶，成本较低，操作方便。
36.上述实施例中，可以通过加热设备升温加热氮化铝载板6上的焊料片，从而将激光器芯片5固化在氮化铝载板6上而形成coc(chip on carrier)组件，然后再将coc组件通过第三导电层贴设在第一氮化铝陶瓷块3上。具体地，第三导电层可以为导电银胶，成本较低，操作方便。
37.在一可选的实施例中，参见图1，该封装结构还可以包括第一电容8和第二电容9，二者分别设置于第一氮化铝陶瓷块3上与第二氮化铝陶瓷块4相邻的侧立面上，且都与氮化铝载板6电连接。其中，第一电容8和第二电容9均可以通过金线与氮化铝载板6电连接，用于
滤除激光器芯片5的交流信号，从而更好地保证激光器芯片5的性能。而且，第二电容9可以靠近热电制冷器2设置，以便第二电容9通过金线与底座1上的引脚电连接。
38.在一可选的实施例中，第一电容8和第二电容9分别可以通过第四导电层贴设于第一氮化铝陶瓷块3上与所述第二氮化铝陶瓷块4相邻的侧立面上，从而实现第一电容8和第二电容9在第一氮化铝陶瓷块3上的固定，以及与第一氮化铝陶瓷块3的电连接。具体地，第四导电层可以为导电银胶，成本较低，操作方便。
39.本实用新型实施例中，该封装结构的具体制作过程可以为：将背光监控探测器芯片7通过导电银胶粘贴在第二氮化铝陶瓷块4的顶面上，并加热固化，将第一电容8和第二电容9通过导电银胶粘贴在第一氮化铝陶瓷块3的侧立面上，并加热固化，再通过同样的方式将第一氮化铝陶瓷块3、第二氮化铝陶瓷块4和热电制冷器2固化到底座1上；然后通过加热设备升温加热氮化铝载板6上的焊料片，将激光器芯片5固化在氮化铝载板6上而形成coc组件，最后将coc组件通过导电银胶固化在第一氮化铝陶瓷块3的侧立面上。
40.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。