一种抗冲击能力强的半导体光源封装结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体光源领域，具体涉及一种抗冲击能力强的半导体光源封装结构，主要应用在光纤传感、光纤陀螺导航、光纤激光等诸多方面。
【背景技术】
[0002]随着半导体光源技术的发展，其应用范围逐步扩大，应用领域已越来越多，在一些环境条件要求较高的应用领域，对半导体光源的环境适应性提出了较高的要求。例如，在一些振动较强的环境下如航天、钻探等应用，需要半导体光源具有极高的抗冲击能力。目前，半导体光源模块内部通常集成有半导体致冷器，芯片发出的光通过金属化光纤耦合输出。
[0003]但是，本发明的发明人经过研究发现，在强振动条件下，半导体致冷器冷面与晶粒之间容易被破坏，造成半导体致冷器损坏，并且金属化光纤耦合模块容易产生位移，从而造成半导体光源模块性能下降或失效。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的在强振动条件下，半导体光源模块内部的半导体致冷器冷面与晶粒之间容易被破坏，造成半导体致冷器损坏，并且金属化光纤耦合模块容易产生位移，从而造成半导体光源模块性能下降或失效的技术问题，本发明提供一种抗冲击能力强的半导体光源封装结构，其抗冲击能力强的特性可使之应用于石油勘探、机载、车载等环境下的传感和导航。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]—种抗冲击能力强的半导体光源封装结构，包括待耦合半导体光源模块和金属化光纤耦合模块；其中，
[0007]所述待耦合半导体光源模块包括设有腔体的金属管壳，以及顺序焊接固定于所述金属管壳腔体内的半导体致冷器、过渡热沉、A1N热沉和光源芯片，且在半导体致冷器冷面和金属管壳之间固设有缓冲固定片；
[0008]所述金属化光纤耦合模块包括金属化光纤和基本呈Ω型的光纤支架，所述金属化光纤焊接固定在光纤支架上，所述光纤支架焊接固定在所述过渡热沉上，所述金属化光纤与光源芯片耦合对准。
[0009]本发明提供的抗冲击能力强的半导体光源封装结构中，在半导体致冷器冷面和金属管壳之间设有缓冲固定片，可用于保护半导体致冷器在强冲击下不受损伤，提高了模块抗冲击能力；同时，采用基本呈Ω型的光纤支架来耦合固定金属化光纤，由此可以提高金属化光纤耦合固定后的稳定性，保证在强冲击条件下光纤不产生位移。因此，本发明通过对半导体光源模块内部结构加固后，其能承受的冲击量级由500g提高到1500g，大大拓展了半导体光源模块的应用范围。
[0010]进一步，所述半导体致冷器、过渡热沉、A1N热沉和光源芯片通过分级钎焊工艺焊接固定。
[0011]进一步，所述金属管壳的内壁设有焊接固定座，所述半导体致冷器冷面上设有焊接固定块，所述缓冲固定片的两端固定在焊接固定座和焊接固定块上。
[0012]进一步，所述缓冲固定片通过激光点焊工艺焊接在焊接固定座和焊接固定块上。
[0013]进一步，所述缓冲固定片的材料为SUS304。
[0014]进一步，所述缓冲固定片的厚度为0.2-0.5毫米。
[0015]进一步，所述光纤支架包括相对配置的第一激光焊接部和第二激光焊接部，所述第一激光焊接部连接有至少一个第一支持部，所述第二激光焊接部连接有至少一个第二支持部，且所述第一支持部和第一激光焊接部之间以及所述第二支持部和第一激光焊接部之间垂直配置，一个第一支持部和一个第二支持部形成一组支持部，每组所述支持部连接有倒U型光纤固定部。
[0016]进一步，所述第一激光焊接部连接有两个第一支持部，所述第二激光焊接部连接有两个第二支持部。
[0017]进一步，所述光纤支架的材料为N6。
[0018]进一步，所述金属管壳上设有适于所述金属化光纤穿出的光纤输出口，所述光纤输出口中配置有光纤套，所述金属化光纤与光源芯片耦合对准的另一端穿过该光纤套，并采用PbSn焊料焊接填充。
【附图说明】
[0019]图1是本发明提供的待耦合半导体光源模块立体结构示意图。
[0020]图2是本发明提供的待耦合半导体光源模块剖面结构示意图。
[0021]图3是图1中缓冲固定片的结构示意图。
[0022]图4A是本发明提供的一种双Ω型光纤支架主视结构示意图。
[0023]图4B是本发明提供的一种双Ω型光纤支架侧视结构示意图。
[0024]图4C是本发明提供的一种双Ω型光纤支架俯视结构示意图。
[0025]图5是本发明提供的待耦合半导体光源模块与金属化光纤耦合模块的耦合结构示意图。
[0026]图6是本发明提供的抗冲击能力强的半导体光源封装结构示意图。
[0027]图中，1、待耦合半导体光源模块；11、金属管壳；111、光纤套；12、半导体致冷器；121、半导体致冷器冷面；122、半导体致冷器热面；123、半导体致冷器晶粒；13、过渡热沉；14、A1N热沉；15、光源芯片；16、缓冲固定片；17、焊接固定座；18、焊接固定块；2、金属化光纤耦合模块；21、金属化光纤；22、光纤支架；221、第一激光焊接部；222、第二激光焊接部；223、第一支持部；224、第二支持部；225、倒U型光纤固定部。
【具体实施方式】
[0028]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0029]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
[0030]请参考图1-图3所示，本发明公开一种抗冲击能力强的半导体光源封装结构，包括待耦合半导体光源模块1和金属化光纤耦合模块2 ;其中，
[0031]所述待耦合半导体光源模块1包括设有腔体的金属管壳11，以及顺序焊接固定于所述金属管壳11腔体内的半导体致冷器12、过渡热沉13、A1N(氮化铝)热沉14和光源芯片15，且在半导体致冷器冷面121和金属管壳11之间固设有缓冲固定片16 ;
[0032]所述金属化光纤耦合模块2包括金属化光纤21和基本呈Ω型的光纤支架22，所述金属化光纤21焊接固定在光纤支架22上，所述光纤支架22焊接固定在所述过渡热沉13上，所述金属化光纤21与光源芯片15親合对准。
[0033]本发明提供的抗冲击能力强的半导体光源封装结构中，在半导体致冷器冷面和金属管壳之间设有缓冲固定片，可用于保护半导体致冷器在强冲击下不受损伤，提高了模块抗冲击能力；同时，采用基本呈Ω型的光纤支架来耦合固定金属化光纤，由此可以提高金属化光纤耦合固定后的稳定性，保证在强冲击条件下光纤不产生位移。因此，本发明通过对半导体光源模块内部结构加固后，其能承受的冲击量级由500g提高到1500g，大大拓展了半导体光源模块的应用范围。
[0034]作为具体实施例，请参考图1和图2所示，所述待耦合半导体光源模块1包括设有腔体的金属管壳11，以及顺序焊接固定于所述金属管壳11腔体内的半导体致冷器12、过渡热沉13、A1N热沉14和光源芯片15，即在所述金属管壳11的腔体内，焊接固定有半导体致冷器12，在所述半导体致冷器12上焊接固定有过渡热沉13，在所述过渡热沉13上焊接固定有A1N热沉14，在所述A1N热沉14上焊接固定有光源芯片15。作为一种实施方式，所述半导体致冷器12、过渡热沉13、A1N热沉14和光源芯片15通过分级钎焊工艺焊接固定，而所述分级钎焊的具体工艺已为本领域技术人员熟知，在此不再赘述。当然，本领域技术人员在前述分级钎焊的工艺基础上，还可以采用其它的焊接工艺，只要能够保证各个部件能够有效焊接固定即可。
[0035]作为具体实施例，请参考图1和图2所示，所述金属管壳11的内壁设有焊接固定座17，所