光芯片封装基座的制作方法

文档序号:31343196发布日期:2022-08-31 11:01阅读:46来源:国知局

1.本发明涉及光芯片技术领域,具体是涉及光芯片封装基座。


背景技术:

2.现有技术中,常规的热沉设计,通常顶面都是凸字形设计,凸字形设计的热沉设计具有缺陷,例如:凸字形的热传导效率十分低,并且热模拟结果显示常规的热沉结构设计,在与光芯片接触的部位,更容易由于光芯片产生的热能不能及时传导散热出去,使得光芯片由于温度过高产生热应力,进而造成光芯片烧毁或导致光芯片形变,影响光芯片的发光性能,降低光芯片的使用寿命。


技术实现要素:

3.为了克服现有技术的不足,本发明提供了光芯片封装基座,具体技术方案如下所示:光芯片封装基座,包括基体、位于所述基体的正面的正极层、光芯片焊接层、第一热传导层、热传导拓展层、第一绝缘沟槽和第二绝缘沟槽,以及位于所述基体的背面的第二热传导层;所述光芯片焊接层设置在所述第一热传导层上、用于焊接光芯片;所述第一热传导层位于所述正极层的右侧,所述热传导拓展层连接所述第一热传导层的侧部并位于所述正极层的底部,所述正极层、所述第一热传导层和所述热传导拓展层均用于传导所述光芯片的热能至所述基体上;所述第二热传导层配置为接触外部基座、用于将所述基体上的热能传导至所述外部基座上;所述第一绝缘沟槽设置在所述第一热传导层的侧部与所述正极层的侧部之间,所述第二绝缘沟槽设置在所述热传导拓展层的顶部与所述正极层的底部之间,且所述第一绝缘沟槽连通于所述第二绝缘沟槽。
4.在一个具体的实施例中,所述第一热传导层包括第一金层、第一导热层和第一基础层;所述光芯片焊接层设置在所述第一金层上,所述第一基础层设置在所述基体的正面,所述第一导热层设置在所述第一金层和所述第一基础层之间;所述第一热传导层配置为将所述光芯片的热能依次通过所述第一金层、所述第一导热层和所述第一基础层传导至所述基体上。
5.在一个具体的实施例中,所述热传导拓展层包括第二金层、第二导热层和第二基础层;所述第二基础层设置在所述基体的正面并连接所述第一基础层,所述第二导热层设置在所述第二基础层上并连接所述第一导热层,所述第二金层设置在所述第二导热层上并连接所述第一金层;
所述热传导拓展层配置为将所述光芯片的热能依次通过所述第二金层、所述第二导热层和所述第二基础层传导至所述基体上。
6.在一个具体的实施例中,所述第二热传导层包括第三金层、第三导热层和第三基础层;所述第三基础层设置在所述基体的背面,所述第三金层配置为接触所述外部基座,所述第三导热层设置在所述第三基础层和所述第三金层之间;所述第二热传导层配置为将所述基体上的热能依次通过所述第三基础层、所述第三导热层和所述第三金层传导至所述外部基座上。
7.在一个具体的实施例中,所述热传导拓展层包括互相连接的第一分部和第二分部;所述第一分部位于所述第二分部的顶部,所述第一分部的面积大于所述第二分部的面积;所述第一分部的侧部和所述第二分部的侧部分别连接所述第一热传导层的侧部;所述第二绝缘沟槽设置在所述第一分部的顶部和所述正极层的底部之间。
8.在一个具体的实施例中,所述第一热传导层包括互相连接的第三分部和第四分部,所述第三分部的面积小于所述第四分部的面积;所述热传导拓展层连接所述第三分部的侧部,所述第一绝缘沟槽设置在所述第三分部的侧部与所述正极层的侧部之间。
9.在一个具体的实施例中,所述光芯片焊接层设置在所述第三分部上,且所述第三分部的长度与所述光芯片焊接层的长度相同。
10.在一个具体的实施例中,所述第一绝缘沟槽的长度大于所述第二绝缘沟槽的长度,且所述第一绝缘沟槽与所述第二绝缘沟槽之间配置为互相垂直。
11.在一个具体的实施例中,还包括第一点胶部和第二点胶部;所述第一点胶部和所述第二点胶部均位于所述基体的正面,且所述第一点胶部靠近所述第一热传导层设置,所述第二点胶部靠近所述热传导拓展层设置,所述第一点胶部的面积大于所述第二点胶部的面积。
12.在一个具体的实施例中,所述正极层的面积小于所述第一热传导层的面积,且所述正极层的面积大于所述热传导拓展层的面积。
13.相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:本发明提供的光芯片封装基座,热传导效率高,具有良好的耐高温性能,更有利于光芯片的热能传导,能够更及时、更快捷地将光芯片的热能传递至正极层、第一热传导层以及热传导拓展层中,并从正极层、第一热传导层以及热传导拓展层中传递至基体上,再从基体中传导至第二热传导层上,再从第二热传导层中传递至外部基座上以实现散热,能够避免光芯片由于温度过高或散热不及时产生热应力造成光芯片烧毁或导致光芯片形变,避免对光芯片的发光性能造成影响,有利于延长光芯片的使用寿命。
14.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附
图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1是实施例中光芯片封装基座的第一视角结构示意图;图2是实施例中光芯片封装基座的第二视角结构示意图;图3是实施例中光芯片封装基座的结构爆炸图;图4是实施例中热传导拓展层的结构示意图;图5是实施例中第一热传导层的结构示意图。
17.主要元件符号说明:1-基体;2-正极层;3-光芯片焊接层;4-第一热传导层;5-热传导拓展层;6-第一绝缘沟槽;7-第二绝缘沟槽;8-热传导拓展层的侧部;9-热传导拓展层的顶部;10-第一热传导层的侧部;11-正极层的侧部;12-第一分部;13-第二分部;14-第一分部的侧部;15-第二分部的侧部;16-第一分部的顶部;17-正极层的底部;18-第三分部;19-第四分部;20-第三分部的侧部;21-第一点胶部;22-第二点胶部;23-基体的正面;24-基体的背面;25-第二热传导层;26-第一金层;27-第一导热层;28-第一基础层;29-第二金层;30-第二导热层;31-第二基础层;32-第三金层;33-第三导热层;34-第三基础层;35-第四金层;36-第四导热层;37-第四基础层。 a1-第一绝缘沟槽的长度;a2-第二绝缘沟槽的长度;b1-第一分部的长度;b2-第一分部的宽度;c1-第二分部的长度;c2-第二分部的宽度;d1-第三分部的长度;d2-第三分部的宽度;e1-第四分部的长度;e2-第四分部的宽度。
具体实施方式
18.实施例如图1-图5所示,本实施例提供了光芯片封装基座,包括基体1、位于基体的正面23的正极层2、光芯片焊接层3、第一热传导层4、热传导拓展层5、第一绝缘沟槽6和第二绝缘沟槽7,以及位于基体的背面24的第二热传导层25;具体地,基体的正面23即基体1的上表面,基体的背面24即基体1的下表面;正极层2、光芯片焊接层3、第一热传导层4、热传导拓展层5、第一绝缘沟槽6和第二绝缘沟槽7均设置在基体1的上表面上,第二热传导层25设置在基体1的下表面上。
19.光芯片焊接层3设置在第一热传导层4上、用于焊接光芯片,具体地,光芯片通过焊接的方式焊接在光芯片焊接层3上,光芯片工作时所产生的热能将通过热沉进行散热;第一热传导层4位于正极层2的右侧,且热传导拓展层的侧部8连接第一热传导层的侧部10并位于正极层的底部17,正极层2、第一热传导层4和热传导拓展层5均用于传导光芯片的热能至基体1上;第二热传导层25配置为接触外部基座、用于将基体1上的热能传导至外部基座上。
20.可选地,基体1可选为陶瓷层结构,陶瓷层结构的设置能够起到导热绝缘的作用。外部基座可选为激光器的泵源壳体,第二热传导层25可选为固定在激光器的泵源壳体上,或者第二热传导层25可选为焊接在激光器的泵源壳体上,不仅能够将基体1上的热能传导至激光器的泵源壳体上,还能够起到固定的作用、即:起到将基体1固定在激光器的泵源壳体上的作用。激光器的泵源壳体可选是冷的,能够将第二热传导传递的热能更好地散发,实现散热。
21.具体地,光芯片工作时所产生的热能传导至光芯片焊接层3上,光芯片焊接层3将该热能传导至第一热传导层4、热传导拓展层5和正极层2上,接着第一热传导层4、热传导拓展层5和正极层2将该热能传导至基体1上,基体1将该热能传导至第二热传导层25上,第二热传导层25将该热能传导至外部的基座上以实现散热。
22.第一绝缘沟槽6设置在第一热传导层的侧部10与正极层的侧部11之间,第一绝缘沟槽6的长边平行于第一热传导层4的长边以及平行于正极层2的长边;第二绝缘沟槽7设置在热传导拓展层的顶部9与正极层的底部17之间,第二绝缘沟槽7的长边平行于正极层2的宽边以及平行于热传导拓展层5的长边;且第一绝缘沟槽6连通于第二绝缘沟槽7,第一绝缘沟槽的长度a1大于第二绝缘沟槽的长度a2,第一绝缘沟槽6与第二绝缘沟槽7之间可选为互相垂直。可选地,第一绝缘沟槽6可隔离第一热传导层4与正极层2之间的导电效果,降低导通电阻;第二绝缘沟槽7可隔离热传导拓展层5与正极层2之间的导电效果,降低导通电阻。
23.本实施例加大了光芯片焊接层3附近的金属接触面积,在光芯片发光的关键腔体区域,向左大幅度增加了金属接触面积,更有利于光芯片的热能传导,能够更快地将光芯片的热能传递至基体1的左部,即:能够更快地将光芯片的热能通过热传导拓展层5传递至热传导拓展层5下方的基体1上。
24.本实施例通过结构设计优化,增大光芯片左部分的热传导拓展层5,提供更多热传导拓展层5用于光芯片的热传递。第一绝缘沟槽6长度和第二绝缘沟槽7长度之和的范围不超过原比例5%;光芯片左部的热传导拓展层5面积(投影面积)增加3~20倍。
25.可选地,本实施例热传导效率高,具有良好的耐高温性能,更有利于光芯片的热能传导,能够更及时、更快捷地将光芯片的热能传递至正极层2、第一热传导层4以及热传导拓展层5中,并从正极层2、第一热传导层4以及热传导拓展层5中传递至基体1上,再从基体1中传导至第二热传导层25上,再从第二热传导层25中传递至外部基座上以实现散热,能够避免光芯片由于温度过高或散热不及时产生热应力造成光芯片烧毁或导致光芯片形变,避免对光芯片的发光性能造成影响,有利于延长光芯片的使用寿命。
26.本实施例中,第一热传导层4包括第一金层26、第一导热层27和第一基础层28;光芯片焊接层3设置在第一金层26上,第一基础层28设置在基体的正面23、即:第一基础层28接触基体的正面23,第一导热层27设置在第一金层26和第一基础层28之间,第一导热层27分别接触第一金层26和第一基础层28;第一热传导层4配置为将光芯片的热能依次通过第一金层26、第一导热层27和第一基础层28传导至基体1上。
27.具体地,在第一热传导层4中,光芯片产生的热能先传导至光芯片焊接层3上,并从光芯片焊接层3中传导至第一金层26上,再从第一金层26中传导至第一导热层27上,接着从第一导热层27中传导至第一基础层28上,接着从第一基础层28中传导至基体1上,接着从基体1中传导至第二热传导层25上,再从第二热传导层25传导至外部基座上,以实现散热。
28.可选地,第一金层26可选包括金属或纯金;第一导热层27可选包括纯铜,或者第一导热层27可选包括纯铜和镍,镍设置在纯铜上、以形成第一导热层27;第一基础层28可选包括钛和铜,钛能够更好地与陶瓷结合,即:钛能够更好的与基体1结合,或者,第一基础层28可选包括钛钨合金。
29.本实施例中,热传导拓展层5包括第二金层29、第二导热层30和第二基础层31;第二基础层31设置在基体的正面23并连接第一基础层28、即:第二基础层31接触基体的正面
23并连接第一基础层28,第二导热层30设置在第二基础层31上并连接第一导热层27,第二金层29设置在第二导热层30上并连接第一金层26,第二导热层30分别接触第二金层29和第二基础层31;热传导拓展层5配置为将光芯片的热能依次通过第二金层29、第二导热层30和第二基础层31传导至基体1上。
30.具体地,在热传导拓展层5中,光芯片产生的热能先传导至光芯片焊接层3上,并从光芯片焊接层3中传导至第二金层29上,再从第二金层29中传导至第二导热层30上,接着从第二导热层30中传导至第二基础层31上,接着从第二基础层31中传导至基体1上,接着从基体1中传导至第二热传导层25上,再从第二热传导层25传导至外部基座上,以实现散热。
31.可选地,第二金层29可选包括金属或纯金;第二导热层30可选包括纯铜,或者第二导热层30可选包括纯铜和镍,镍设置在纯铜上、以形成第二导热层30;第二基础层31可选包括钛和铜,钛能够更好地与陶瓷结合,即:钛能够更好的与基体1结合,或者,第二基础层31可选包括钛钨合金。
32.本实施例中,第二热传导层25包括第三金层32、第三导热层33和第三基础层34;第三基础层34设置在基体的背面24、即:第三基础层34接触基体的背面24,第三金层32配置为接触外部基座,第三导热层33设置在第三基础层34和第三金层32之间,第三导热层33分别接触第三金层32和点基础层;第二热传导层25配置为将基体1上的热能依次通过第三基础层34、第三导热层33和第三金层32传导至外部基座上。
33.具体地,在第二热传导层25中,光芯片产生的热能先传导至光芯片焊接层3上,并从光芯片焊接层3中传导至正极层2、第一热传导层4以及热传导拓展层5上,再从正极层2、第一热传导层4以及热传导拓展层5中传递至基体1上,接着从基体1中传导至第三基础层34上,接着从第三基础层34中传导至第三导热层33上,接着从第三导热层33中传导至第三金层32上,再从第三金层32中传导至外部基座上,以实现散热。
34.可选地,第三金层32可选包括金属或纯金;第三导热层33可选包括纯铜,或者第三导热层33可选包括纯铜和镍,镍设置在纯铜上、以形成第三导热层33;第三基础层34可选包括钛和铜,钛能够更好地与陶瓷结合,即:钛能够更好的与基体1结合,或者,第三基础层34可选包括钛钨合金。
35.本实施例中,正极层2包括第四金层35、第四导热层36和第四基础层37,第四基础层37设置在基体的正面23、即:第四基础层37接触基体的正面23,第四导热层36设置在第四基础层37上,第四金层35设置在第四导热层36上,第四导热层36设置在第四金层35和第四基础层37之间,第四导热层36分别接触第四金层35和第四基础层37;正极层2配置为将光芯片的热能依次通过第四金层35、第四导热层36和第四基础层37传导至基体1上。
36.具体地,在正极层2中,光芯片产生的热能先传导至光芯片焊接层3上,并从光芯片焊接层3中传导至第四金层35上,再从第四金层35中传导至第四导热层36上,接着从第四导热层36中传导至第四基础层37上,接着从第四基础层37中传导至基体1上,接着从基体1中传导至第二热传导层25上,再从第二热传导层25传导至外部基座上,以实现散热。
37.可选地,第四金层35可选包括金属或纯金;第四导热层36可选包括纯铜,或者第四导热层36可选包括纯铜和镍,镍设置在纯铜上、以形成第四导热层36;第四基础层37可选包括钛和铜,钛能够更好地与陶瓷结合,即:钛能够更好的与基体1结合,或者,第四基础层37可选包括钛钨合金。
38.本实施例中,热传导拓展层5包括互相连接的第一分部12和第二分部13,第一分部12和第二分部13均用于传导光芯片产生的热能;第一分部12位于第二分部13的顶部,第一分部12的面积可选大于第二分部13的面积;第一分部的侧部14和第二分部的侧部15分别连接第一热传导层的侧部10;第二绝缘沟槽7设置在第一分部的顶部16和正极层的底部17之间。
39.具体地,第二金层29、第二导热层30和第二基础层31的结构形状均相同,第二金层29、第二导热层30和第二基础层31分别包括互相连接的第一分部12和第二分部13,即:第二金层29包括互相连接的第一分部12和第二分部13,第二导热层30包括互相连接的第一分部12和第二分部13,第二基础层31包括互相连接的第一分部12和第二分部13。
40.本实施例中,第一分部12和第二分部13的结构分别包括矩形状结构;第一分部的长度b1大于第二分部的长度c1,第一分部的宽度b2大于第二分部的宽度c2。
41.本实施例中,第一热传导层4包括互相连接的第三分部18和第四分部19,第三分部18和第四分部19均用于传导光芯片产生的热能;第三分部18的面积小于第四分部19的面积;热传导拓展层的侧部8连接第三分部的侧部20、即:第一分部的侧部14和第二分部的侧部15分别连接第三分部的侧部20,第一绝缘沟槽6设置在第三分部的侧部20与正极层的侧部11之间。
42.具体地,第一金层26、第一导热层27和第一基础层28的结构形状均相同,第一金层26、第一导热层27和第一基础层28分别包括互相连接的第三分部18和第四分部19,即:第一金层26包括互相连接的第三分部18和第四分部19,第一导热层27包括互相连接的第三分部18和第四分部19,第一基础层28包括互相连接的第三分部18和第四分部19。
43.本实施例中,第三分部18和第四分部19的结构分别包括矩形状结构;第三分部的长度d1大于第四分部的长度e1,第三分部的宽度d2小于第四分部的宽度e2。
44.本实施例中,光芯片焊接层3设置在第三分部18上,且第三分部的长度d1与光芯片焊接层3的长度相同。
45.本实施例中,第一绝缘沟槽的长度a1大于第二绝缘沟槽的长度a2,且第一绝缘沟槽6与第二绝缘沟槽7之间配置为互相垂直。
46.本实施例中,还包括第一点胶部21和第二点胶部22,第一点胶部21和第二点胶部22均可选为矩形状结构;第一点胶部21和第二点胶部22均位于基体的正面23,且第一点胶部21靠近第一热传导层4设置,第二点胶部22靠近热传导拓展层5设置,第一点胶部21的面积大于第二点胶部22的面积。
47.可选地,第一点胶部21和第二点胶部22均用于点胶固定快轴准直镜;具体地,在光芯片的组装过程中,需要将快轴准直透镜固定住,通过在第一点胶部21以及第二点胶部22使用胶水将快轴准直透镜固定在热沉上,以增加固定的稳定性。
48.具体地,第一点胶部21位于基体1上、且位于第三分部18的右侧以及位于第四分部19的底部;第二点胶部22位于基体1上、且位于第一分部12的底部以及位于第二分部13的左侧。
49.本实施例中,第一点胶部21的面积大于第二点胶部22的面积,第一热传导层4的面积大于热传导拓展层5的面积;且第一点胶部21的面积小于第一热传导层4的面积,第二点胶部22的面积小于热传导拓展层5的面积。
50.本实施例中,正极层2的面积小于第一热传导层4的面积,且正极层2的面积大于热传导拓展层5的面积。
51.与现有技术相比,本实施例提供的光芯片封装基座,热传导效率高,具有良好的耐高温性能,更有利于光芯片的热能传导,能够更及时、更快捷地将光芯片的热能传递至正极层、第一热传导层以及热传导拓展层中,并从正极层、第一热传导层以及热传导拓展层中传递至基体上,再从基体中传导至第二热传导层上,再从第二热传导层中传递至外部基座上以实现散热,能够避免光芯片由于温度过高或散热不及时产生热应力造成光芯片烧毁或导致光芯片形变,避免对光芯片的发光性能造成影响,有利于延长光芯片的使用寿命。
52.本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图,附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
53.本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中,也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块,也可以进一步拆分成多个子模块。
54.上述本发明序号仅仅为了描述,不代表实施场景的优劣。
55.以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景,但是,本发明并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
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