一种光发射激光器的TO-can封装结构及其封装方法与流程

本发明涉及光传输领域，特别涉及一种光发射激光器的to-can封装结构及其封装方法。

背景技术：

数据中心、无源光网络以及光线路终端的海量需求，都离不开激光器来完成电光转换功能，但随着光通信竞争的日益增加，各大激光器封装厂商各显神通降低激光器封装成本、提高产品质量来立足瞬息万变的市场。

光发射激光器是光模块的重要组成部分，其to-can的封装质量，将直接影响光模块的传输质量和传输距离。

传统激光器的to-can封装，主要涉及管座、热沉、激光器laser、监控探测器mpd、探测器垫片、若干金线和管帽，其封装工艺为：

(1)管座内部平面设计有12度斜槽，采用固晶银胶粘贴方式先将探测器垫片贴在管座斜槽上，高温170度烘烤1小时，然后再采用固晶银胶粘贴方式将监控探测器贴在探测器垫片上，同样高温170度烘烤1小时，此过程中，贴探测器垫片和监控探测器，需两次调试确认坐标、两次首检需报废物料和两次烘烤各1小时，首检、物料周转、来回烘烤导致生产效率低，生产周期拉长，现有结构在贴监控探测器工序上，无提高生产效率和降成本空间；

(2)热沉和激光器laser，采用共晶金锡焊料方式粘贴在管座上，此工艺生产效率高，无需高温烘烤。

技术实现要素：

本发明之目的是降低光发射激光器to-can封装的生产成本和产品生产周期。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种光发射激光器的to-can封装结构，包括管座、热沉、激光器、监控探测器、金线、管帽，所述管帽盖于管座上并合围形成密封空间，管座位于密封空间中的部位具有凸起，所述热沉固定在凸起上，其正面远离凸起并平行管座的中轴线设置，热沉的正面具有分上下层对齐放置的两个金锡焊料区，两个金锡焊料区所连直线与管座的中轴线保持平行，所述激光器共晶在上层金锡焊料区上，激光器从光口射出的光束朝上并与管座的中轴线保持平行，所述监控探测器的光敏区设于其侧壁面，监控探测器共晶在下层金锡焊料区上，其光敏区朝向激光器的背光面，以垂直管座中轴线的平面为水平面，光敏区所在平面较之水平面倾斜，所述管座经金线与激光器、监控探测器建立电气连接关系，所述管帽上的透镜对准激光器光口。

进一步的，所述监控探测器的光敏区所在平面较之水平面倾斜成12度角。

进一步的，所述热沉的本体为陶瓷垫片。

进一步的，上层金锡焊料区与下层金锡焊料区的左右两侧区域各附着有镀金层，其中上层金锡焊料区仅与其一侧镀金层衔接，下层金锡焊料区分别与其左右两侧镀金层衔接，所述金线经镀金层建立管座与激光器、监控探测器之间的电气连接关系。

进一步的，所述监控探测器的正极位于监控探测器正面，与其光敏区垂直设置。

进一步的，所述凸起靠近管座的中轴线的一侧面为竖直面，热沉、激光器、监控探测器均位于该竖直面上。

还提供上述to-can封装结构的封装方法，包括：

步骤s1.采用共晶金锡焊料粘贴工艺，将热沉共晶到管座上的凸起，并使上层金锡焊料区与下层金锡焊料区所连直线与管座的中轴线保持平行；

步骤s2.采用共晶金锡焊料粘贴工艺，将监控探测器共晶到下层金锡焊料区上，确保监控探测器的光敏区朝向激光器的背光面，且光敏区所在平面较之水平面倾斜；

步骤s3.采用共晶金锡焊料粘贴工艺，将激光器共晶到上层金锡焊料区，并确保激光器从光口射出光束朝上且与管座的中轴线平行；

步骤s4.用金线连接管座与激光器、监控探测器从而建立电气连接关系；

步骤s5.将管帽和管座封装组装，并确保管帽上的透镜对准激光器光口。

进一步的，所述步骤s5采用电阻封焊机台封帽工艺实施。

进一步的，所述步骤s1、步骤s2、步骤s3均在同一机台按顺序共晶。

1、传统生产工艺，管座内平面需设计斜槽贴监控探测器和垫片，本发明之结构，管座无需增加斜槽设计和监控探测器垫片，降低原材料成本；

2、传统生产工艺，监控探测器采用固晶和银胶方式粘贴在管座斜槽上，高温170度烘烤1小时，设备生产效率低，拉长生产周期，本发明之结构，采用共晶金锡焊料粘贴方式将监控探测器共晶在热沉上，无需银胶和高温烘烤；

3、传统生产工艺，管座内平面设计斜槽，目的是避免监控探测器反射光垂直反射到激光器的发光条上影响激光器的前光质量，本发明之结构，管座设计简单，热沉增加贴片位置，金锡焊料粘贴，监控探测器倾斜一定角度共晶，避免反射光垂直打入激光器影响前光质量；

4、本发明之结构，搭配使用侧面收光监控探测器，芯片工艺成熟稳定，内部封装芯片全部采用共晶金锡焊料粘贴设备，共晶过程无需重复装料卸料，减少生产时间；

5、共晶设备的生产效率和设备精度都优于固晶设备，采用共晶金锡焊料粘贴方式贴监控探测器，可以有效保证监控背光电流的一致性，提高模块端调试背光监控良率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的台件。

图1示出了本发明to-can封装的光发射激光器的剖面图。

图2示出了本发明to-can封装的光发射激光器内部的封装正视图。

图3示出了本发明的光发射激光器的爆炸图。

图4示出了本发明的热沉放大后的正视图。

图5示出了本发明的监控探测器的结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实施例的光发射激光器如图1-3所示，包括管座1、热沉2、激光器3、mpd监控探测器4、金线5、管帽6，所述管帽6盖于管座1上，且两者合围形成密封空间，管座1位于密封空间中的部位具有凸起，凸起靠近管座1的中轴线的一侧面为竖直面，热沉2、激光器3、监控探测器4位于该竖直面上，具体地，见图4，本实施例中，热沉2本体由一陶瓷垫片21组成，陶瓷垫片21正面附着有金锡焊料区22，金锡焊料区22分两个区域，两个区域在陶瓷垫片21正面分上下层对齐放置，上层金锡焊料区22与下层金锡焊料区22的左右两侧区域各附着有一镀金层23，其中上层金锡焊料区22仅与其左侧镀金层23衔接从而具备电气连接关系，下层金锡焊料区22分别与其左右两侧镀金层23衔接。

见图5，本实施例中，需要修整监控探测器4之结构，具体为保留监控探测器4的正极41位于监控探测器4正面原处，而将监控探测器4的光敏区42挪位至其侧壁面，使正极41与光敏区42所在平面垂直，便于金线5飞线。

封装时，按以下生产工艺实施：

步骤s1.采用共晶金锡焊料粘贴工艺，将热沉2共晶到管座1上凸起的竖直面上，并使上层金锡焊料区22与下层金锡焊料区22所连直线与管座1的中轴线保持平行；

步骤s2.采用共晶金锡焊料粘贴工艺，将监控探测器4共晶到下层金锡焊料区22上，粘贴时，确保监控探测器4的光敏区42朝向激光器3的背光面，且光敏区42所在平面较之水平面倾斜成12度角，如图2-3所示；

步骤s3.采用共晶金锡焊料粘贴工艺，将激光器3共晶到上层金锡焊料区22，粘贴时，确保激光器3从光口射出光束朝上并与管座1的中轴线保持平行，以垂直管座1中轴线的平面为水平面；

以上三个步骤均在同一机台按顺序共晶，无需重复装料卸料；

步骤s4.采用焊线工艺，将金线5焊至对应镀金层23、激光器引脚、监控探测器4的正极，以使管座1与激光器3、监控探测器4建立电气连接关系；

步骤s5.采用电阻封焊机台封帽工艺，将管帽6和管座1封装组装，组装时，确保管帽6上的透镜对准激光器光口。

本实施例光发射激光器，具有如下优势：

(1)通过优化封装结构和光路，将热沉2、激光器3和监控探测器4全部采用共晶金锡焊料粘贴的方式生产，减去固晶银胶粘贴、烘烤、继续银胶粘贴和烘烤的时间，同时省去重复装料、卸料的过程，有效提高了生产效率、降低生产成本；

(2)激光器3与监控探测器4采用同一热沉，无需监控探测器垫片，可节省部件成本及相应生产组装工序；

(3)管座1内部平面无需设计斜槽组装来监控探测器4，监控探测器4以共晶方式粘贴，芯片共晶设计为倾斜12度角，激光器3背光到达监控探测器4时，反射光不会直接反射到发光条影响前光质量；

(4)固晶银胶粘贴设备，贴片精度只能达到±30um，采用共晶监控探测器，粘贴位置精度可以达到±15um，因此，光发射激光器的to-can封装性能更好，可有效提高模块的监控调试。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。