[发明专利]一种TO-CAN封装的半导体激光器及其制作方法

权利要求书

1.一种TO-CAN封装半导体激光器，其特征在于，包括：TO管座（1）、半导体激光器芯片（2）、背光探测器芯片（3）、键合金丝（6）、引脚（7）和热沉块（10），所述热沉块（10）设置于所述TO管座（1）的上表面，所述半导体激光器芯片（2）固定设置于所述热沉块（10）的表面，所述引脚（7）至少包括有三个，且各引脚绝缘固定于所述TO管座（1）上，至少一个引脚的上端突出于所述TO管座（1）的上表面设置，所述半导体激光器芯片（2）通过键合金丝（6）连接于对应的引脚（7），在突出于TO管座（1）上表面设置的一个引脚上连接有支撑台（11），所述支撑台的一端连接于该引脚的突出于TO管座（1）上表面的上部，另一端延伸至半导体激光器芯片（2）的下方，所述背光探测器芯片（3）设置于所述支撑台（11）上，并处于所述半导体激光器芯片（2）的下方。

2.根据权利要求1所述的TO-CAN封装半导体激光器，其特征在于，与背光探测器芯片的电极电性连接且靠近背光探测器芯片垂向投影位置的一个引脚的上端突出于所述TO管座（1）的上表面设置，且在所述引脚的突出于TO管座（1）上表面的上部一体延伸形成有所述支撑台（11），所述支撑台（11）与所述引脚处于同一电位。

3.根据权利要求1所述的TO-CAN封装半导体激光器，其特征在于，所述热沉块（10）一体形成于所述TO管座（1）的上表面，所述热沉块（10）整体具有梯台结构，包括外沿表面、内壁表面和连接外沿表面与内壁表面的侧表面，所述内壁表面垂直于所述TO管座（1）的上表面，所述TO-CAN封装半导体激光器还包括有激光芯片垫块（4），所述激光芯片垫块（4）固定设置于所述热沉块（10）的内壁表面上，所述半导体激光器芯片（2）固定设置于所述激光芯片垫块（4）的表面上。

4.根据权利要求3所述的TO-CAN封装半导体激光器，其特征在于，所述TO管座（1）具有圆形结构，所述半导体激光器芯片（2）处于TO管座（1）的圆心轴线上，所述背光探测器芯片（3）处于所述半导体激光器芯片（2）的正下方。

5.根据权利要求3所述的TO-CAN封装半导体激光器，其特征在于，所述半导体激光器芯片（2）为LD芯片，所述背光探测器芯片（3）为PD芯片，所述LD芯片共晶焊接于所述激光芯片垫块（4）的表面上，所述PD芯片通过导电银胶固定于所述支撑台（11）上，所述LD芯片的两个电极通过键合金丝（6）电性连接于其中两个引脚，所述PD芯片的一个电极通过支撑台（11）电性连接于一个引脚，所述PD芯片的另一个电极通过键合金丝（6）电性连接于另一个引脚；所述LD芯片双向出光，所述PD芯片接收LD芯片的背向出光并向外部控制电路提供控制反馈信息，自动调节LD芯片的发光强弱。

6.根据权利要求1-5任一项所述的TO-CAN封装半导体激光器，其特征在于，所述TO管座（1）上设置有圆形通孔，所述引脚穿过所述圆形通孔后通过玻璃固定层（12）绝缘固定于所述圆形通孔内；所述支撑台（11）具有长方体结构，宽度在0.4mm到0.9mm，长度在1.0mm-1.6mm，厚度在0.2mm-0.6mm。

7.根据权利要求1-5任一项所述的TO-CAN封装半导体激光器，其特征在于，还包括有TO管帽（8）和透镜光学系统（9），所述透镜光学系统（9）安装于所述TO管帽（8）上，所述TO管帽（8）固定设置于所述TO管座（1）上。

8.根据权利要求1-5任一项所述的TO-CAN封装半导体激光器，其特征在于，所述支撑台相对于TO管座（1）的上表面倾斜设置。

9.根据权利要求8所述的TO-CAN封装半导体激光器，其特征在于，所述支撑台的上表面垂直于热沉块（10）设置半导体激光器芯片（2）的表面，且所述支撑台的上表面相对于TO管座（1）上表面的倾斜角度处于正负25度的范围内。

10.一种权利要求1-5任一项所述TO-CAN封装半导体激光器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、制作TO管座，在TO管座的上表面上一体形成热沉块，并在TO管座上开设若干引脚圆孔；

步骤二、采用LD芯片作为半导体激光器芯片，采用PD芯片作为背光探测器芯片，制作激光芯片垫块和各引脚，并在其中一个引脚的上部一体形成支撑台结构；

步骤三、将各引脚穿过TO管座上的引脚圆孔后采用玻璃烧结的方式绝缘固定于TO管座上，并使得所述支撑台的自由端靠近热沉块的内壁表面附近，接着对各引脚和支撑台整体进行镀镍镀金操作；

步骤四、把TO管座固定于夹具上，首先采用导电银胶将PD芯片固定于所述支撑台上，烘烤预定时间，然后通过焊接或粘接工艺将激光芯片垫块固定于热沉块的内壁表面上，接着将LD芯片共晶焊接于激光芯片垫块的表面，并使PD芯片处于LD芯片的下方；

步骤五、进行金丝键合操作，首先将LD芯片的电极与其对应引脚通过键合金丝连接，接着将PD芯片的不与支撑台接触的另一电极与其对应引脚通过键合金丝连接；

步骤六、在保护气体条件下进行封帽，将TO管帽与TO管座融接在一起，其中TO管帽上安装有透镜光学系统，完成TO-CAN封装半导体激光器的制作。