一种半导体激光器及其封装方法与流程

本发明涉及一种半导体激光器及其封装方法，属于半导体激光器封装。

背景技术：

1、对于小功率半导体激光器，最为常见的封装形式便是to类的金属管壳封装，可为半导体激光器芯片提供良好的散热及外围保护，形成可靠性良好的同轴封装结构。但考虑半导体激光器应用领域繁多，工作功率大小不一，并非所有场景都对同轴度或散热有较高要求。对于此类应用的激光器，需要一种成本更低、生产效率更高的封装结构。

2、20世纪晚期，在cd、dvd等领域，开始使用引线框和模制树脂封装的激光器，如专利cn1443385、cn1619902所述，可在保持基本散热能力的前提下，实现更低封装材料成本，但在封装效率方面，由于仍需经过ld芯片与过渡热沉固晶、热沉与引线框固晶、焊线、切筋、老化、测试等步骤，与常规to封装工艺一致，其优势并不显著。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体激光器及其封装方法，在保证基本功能的前提下，精简封装流程，进一步提高生产效率、降低成本，同时缩小器件整体封装体积，使其应用更加灵活。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种半导体激光器，包括引线框架、激光器芯片和金线，其中，引线框架包括基板、塑封框架、引线和焊线电极，基板和焊线电极分别连接有引线，塑封框架穿过引线后包裹有基板和焊线电极，基板一侧设置有激光器芯片，激光器芯片通过金线连接有焊线电极。

4、优选的，基板下端设置有矩形开口，矩形开口一侧连接有引线，另一侧内置有焊线电极，塑封框架包括底板、背板和支撑柱，底板与矩形开口宽度相同，底板上部两侧分别设置有背板和支撑柱，通过背板和支撑柱夹持基板，靠近焊线电极一侧的支撑柱上设置有l型板，通过l型板包裹焊线电极，底板内设置有用于引线通过的通孔，通过塑封框架包裹基板内凹区域和焊线电极，形成绝缘隔离，塑封框架还对引线起到了加固作用。

5、优选的，基板上端设置有内凹槽，内凹槽一侧的基板上设置有激光器芯片，内凹槽将激光器芯片烧结的位置内缩，置于塑封框架包围的范围内，防止激光器在生产或使用过程中意外触碰造成损坏。

6、优选的，基板两侧分别设置有半圆凹槽，通过半圆凹槽来夹取激光器，防止夹取过程中掉落。

7、优选的，基板上设置有注塑通孔，塑封框架上设置有对应的立柱，通过立柱和塑封通孔配合提高塑封框架和基板的连接牢固度，防止左右晃动。

8、上述半导体激光器的封装方法，步骤如下：

9、(1)将引线按两排阵列排布，基板内凹槽均朝向外侧，相邻基板的引线之间和引线阵列两侧通过中筋固定连接，然后通过单次注塑形成塑封框架，至此形成整片框架，作为激光器封装的原材料；

10、(2)固晶，在基板一侧蒸镀一层金属铟作为焊料，使用自动贴片机将激光器芯片放置于焊料上方，然后使用合金炉完成焊料和激光器芯片的合金；

11、(3)焊线，使用自动焊线机进行焊线，使金线连接激光器芯片和焊线电极，形成以整片形式存在的焊线后半成品；

12、(4)切筋，将基板所连接的引线上的中筋切开，形成切筋后半成品，使每个激光器正极(即基板所连接的引线所在极)可独立通电，负极(即焊线电极所在极)为公共级，可进行后续老化及测试；

13、(5)使用滑轨对切筋后半成品进行平移，滑轨两侧设置有功率计，使用探针分别接触激光器各自的独立正极和公共负极，同步对两排激光器进行通电测试，测试完毕后切断焊线电极连接引线上的中筋，得到成品激光器。

14、优选的，步骤(2)中，蒸镀铟焊料时使用蒸铟夹具和盖板进行蒸镀，蒸铟夹具为中空长方体，中空长方体内一侧设置有限位柱，另一侧设置有三级阶梯状限位块，盖板一端设置有匹配限位柱的限位孔，盖板中间设置有2条蒸铟通孔，蒸镀时膜料气体仅会从蒸铟通孔中通过。

15、进一步优选的，蒸铟夹具的使用方法如下：

16、a、将第一只整片框架放入蒸铟夹具底部，整片框架紧贴蒸铟夹具的限位柱一侧；

17、b、第二只整片框架向右平移后放入第一只整片框架上侧，第二只整片框架右侧紧贴限位块第二级阶梯；

18、c、第三只整片框架向右平移后放入第二只整片框架上侧，第三只整片框架右侧紧贴限位块第三级阶梯，至此，蒸铟夹具内已安装三只位置相对错开的整片框架；

19、d、将盖板上的限位孔与限位柱对齐后放入，将三只整片框架的基板暴露在蒸铟通孔内，将蒸铟夹具放入电子束蒸发台后进行蒸铟。

20、优选的，步骤(2)中，铟焊料厚度为3μm。

21、本发明的有益效果在于：

22、1、本发明可在引线框架上完成半导体激光器芯片封装，与常规to或引线框封装激光器相比，仅通过蒸铟、贴片及合金即可完成整个芯片固晶流程，无需分别完成芯片与过渡热沉、过度热沉与to管座/支架的固晶。

23、2、本发明在测试过程中，可同时测试两排激光器，整个封装流程较为精简，有助于提高生产效率、降低成本。

24、3、本发明通过单独设计的蒸铟夹具进行固晶中的蒸铟操作，使其操作过程简便，效果良好。

技术特征：

1.一种半导体激光器，其特征在于，包括引线框架、激光器芯片和金线，其中，引线框架包括基板、塑封框架、引线和焊线电极，基板和焊线电极分别连接有引线，塑封框架穿过引线后包裹有基板和焊线电极，基板一侧设置有激光器芯片，激光器芯片通过金线连接有焊线电极。

2.如权利要求1所述的半导体激光器，其特征在于，基板下端设置有矩形开口，矩形开口一侧连接有引线，另一侧内置有焊线电极，塑封框架包括底板、背板和支撑柱，底板与矩形开口宽度相同，底板上部两侧分别设置有背板和支撑柱，靠近焊线电极一侧的支撑柱上设置有l型板，底板内设置有用于引线通过的通孔。

3.如权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，基板上端设置有内凹槽，内凹槽一侧的基板上设置有激光器芯片。

4.如权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，基板两侧分别设置有半圆凹槽。

5.如权利要求2所述的半导体激光器，其特征在于，基板上设置有注塑通孔，塑封框架上设置有对应的立柱。

6.一种如权利要求3所述的半导体激光器的封装方法，其特征在于，步骤如下：

7.如权利要求6所述的半导体激光器的封装方法，其特征在于，步骤(2)中，蒸镀铟焊料时使用蒸铟夹具和盖板进行蒸镀，蒸铟夹具为中空长方体，中空长方体内一侧设置有限位柱，另一侧设置有三级阶梯状限位块，盖板一端设置有匹配限位柱的限位孔，盖板中间设置有2条蒸铟通孔。

8.如权利要求7所述的半导体激光器的封装方法，其特征在于，蒸铟夹具的使用方法如下：

9.如权利要求6所述的半导体激光器的封装方法，其特征在于，步骤(2)中，铟焊料厚度为3μm。

技术总结
本发明涉及一种半导体激光器及其封装方法，属于半导体激光器封装技术领域。激光器包括引线框架、激光器芯片和金线，其中，引线框架包括基板、塑封框架、引线和焊线电极，基板和焊线电极分别连接有引线，塑封框架穿过引线后包裹有基板和焊线电极，基板一侧设置有激光器芯片，激光器芯片通过金线连接有焊线电极。本发明在保证基本功能的前提下，精简封装流程，进一步提高生产效率、降低成本，同时缩小器件整体封装体积，使其应用更加灵活。

技术研发人员：晏骁哲
受保护的技术使用者：山东华光光电子股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4