[实用新型]半导体激光器芯片封装的共晶结构

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种半导体激光器芯片封装的共晶结构。

背景技术：

传统的激光器芯片与底座连接主要使用环氧导电胶工艺，导电胶的电阻率高（100-500uΩ），导热系数小，因此散热慢，粘结力低，对于大功率的半导体激光器芯片，导热性能好坏是非常重要的一项参数，它直接影响激光器芯片的电性能提高以及可靠性；

共晶技术是指在相对较低的温度下，共晶焊料发生共晶物融合的现象，共晶合金从固态变化到液态，再经过冷却固化，使挨靠在一起的2种物质通过焊料片粘结到一起；真空氮气共晶技术，是指在真空或者氮气气氛下，对物体进行共晶，它可以抑制焊料片的氧化，避免温度上升到一定温度后，焊料片由固态溶解带液态时，氧化膜残留形成空洞，从而影响共晶粘结的效果；

相比环氧导电胶工艺，共晶技术具有效率高，散热快的主要特点，因此共晶技术目前已经应用于电子封装行业；在通信相关领域，需要大功率，高可靠性的激光器芯片，此类激光器芯片一般都在0.5mm²以下，由于共晶夹具本身的局限性，它难以定位2mm²以下的激光器芯片，因此共晶技术在激光器芯片封装上的应用是一个亟待解决的问题。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种半导体激光器芯片封装的共晶结构，该结构设计合理，有利于降低激光器封装组件中的热效应，提高激光器的电性能以及可靠性。

本实用新型的技术方案在于：

本实用新型半导体激光器芯片封装的共晶结构，其特征在于：包括布设有凹槽的石墨底座和设在凹槽内的金属支架，所述金属支架上依次叠置有金锡焊料片、陶瓷基板和激光器芯片，所述金属支架上位于金锡焊料片和激光器芯片旁侧设有限位用石墨件，所述石墨件和激光器芯片上方盖设有石墨上盖。

进一步的，上述金属支架为L型金属支架。

进一步的，上述石墨上盖与石墨件之间设有用于顶压石墨件的不锈钢插销。

进一步的，上述凹槽的深度为3-5mm, L型金属支架的底横片陷入在该凹槽内，金锡焊料片、陶瓷基板和激光器芯片侧面抵靠在L型金属支架的竖片。

进一步的，上述陶瓷基板为矩形管柱，其上、下表面覆有一层金层，金层厚度大于2um，金锡焊料片和激光器芯片位于陶瓷基板的上、下表面。

进一步的，上述陶瓷基板长为5-6mm，宽为2-4mm，高为1.5-3mm；L型金属支架长5.5-8mm，宽2.5-6mm,高5.5-8mm，厚度在0.5-1.5mm，并在L型金属支架的竖片中心挖有圆孔，圆孔直径为2.5-3.5mm。

进一步的，上述石墨底座厚6-8mm，长300mm-400mm，宽200-300mm，其上凹槽的数量在60-100之间；各个凹槽长6-8mm，宽5-7mm，深3-5mm。

进一步的，上述凹槽的数量在60-200之间；各个槽位长6-8mm，宽5-7mm，深3-5mm。

进一步的，上述石墨件，厚3mm-4mm，长5mm-8mm，宽2mm-3mm；石墨上盖上设有插孔，插孔数量为130-300个，插孔为圆孔，直径为0.5mm-2mm；所述不锈钢插销为圆柱形，长度20mm-40mm，直径为0.5-2mm，前端逐级缩小，最前端设计成尖端。

本实用新型半导体激光器芯片封装的共晶结构的操作方法：

1)在贴片机上，先使用合适尺寸的金锡焊料片，把激光器芯片安装到陶瓷基板表面上；

2)在共晶炉底层石墨底座相应的凹槽位放上金属支架；

3)在金属支架里放上挑选合适的金锡焊料片；

4)往金属支架里放上带激光器芯片的陶瓷基板，并用定位石墨件定位完成；

5)在陶瓷基板上方加盖带有插孔的石墨上盖；

6)石墨上盖上放上不锈钢插销，并让不锈钢插销顶到陶瓷基板、石墨件上；

7)共晶炉腔体关闭，在真空和氮气气氛下预加热到150度，再在氮气气氛下升温到相应温度进行共晶；

8)腔体降温到50度以下，充氮气到常压，关闭氮气，打开腔体，取出共晶完的金属支架，作业完成。

本实用新型的优点在于：

本实用新型可以使激光器芯片、陶瓷基板与金属支架粘结可靠，以便为下一步的封装焊接流程做前期准备，整个共晶工艺作业一炉时间可以控制在1小时内，并且可以根据不同的生产需求，每次加工作业1个-200个物料，作业方法灵活机动，在满足高性能激光器芯片电性能的同时又可以进行大批量生产。

附图说明：

图1是石墨底座的主视图（未安装有其它部件）；