無背光監測的TOCanLD器件及其制備工藝的制作方法

技術領域

本發明涉及激光技術領域，具體涉及一種無背光監測的To Can LD 器件及其制備工藝。

背景技術：

日前TO封裝半導體激光器（TO Can LD）在光纖通信網中起著重大作用，典型的 TO-CAN 封裝半導體激光器包括 TO 管座 、半導體激光器芯片 、背光探測器芯片 、激光芯片墊塊 、探測芯片墊塊、鍵合金絲、引腳、TO管帽和透鏡光學系統，在實際制作過程中，需要把探測芯片墊塊用銀膠貼于 TO 管座上，把背光探測器芯片貼于探測芯片墊塊上，接著將整體置于烘箱內烘烤以使銀膠固化，從而達到固定背光探測器的目的，在此之后把激光芯片墊塊和半導體激光器芯片共晶鍵合于熱沉塊的側面，當半導體激光器芯片 和背光探測器芯片固定完成后，需要用金絲進行鍵合，從而實現芯片的電極引出。具體的背光探測器芯片一般采用光電二極管芯片即 PD 芯片，半導體激光器芯片一般采用激光器二極管芯片即 LD 芯片，多個引腳穿過TO管座，在進行金絲鍵合時，PD 芯片的兩個電極，其中一極需要與引腳 Pin2 鍵合連接，另一極需要與引腳 Pin3 鍵合連接，這里引腳Pin2與TO管座貼PD的部位是電隔離的，傳統封裝中為了實現引腳 Pin2、Pin3 與PD的連接，采用一個探測芯片墊塊和兩次金絲鍵合來實現，加大了對高成本金絲的應用，在一定程度上提高了激光器整體的成本，降低了市場競爭優勢，雖然該類器件結構復雜，光、電性能好，但生產工藝繁雜，對生產設施和操作人員技術要求高、總和為生產成本高、價格高昂，而光纖到戶（HTTX）為光纖通信系統最后一英里的器件需求傳輸距離短，對TO Can LD光電參數要求低，價格要求家家戶戶都能用得起。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有技術中存在的上述缺陷，提供一種無背光監測的To Can LD 器件及其制備工藝。

為解決上述問題，本發明提出一種，其包括To56管座、半導體激光器芯片、To管腳、半導體激光器芯片墊塊、熱沉塊、電極引線、To52球透鏡帽，熱沉塊與述To56管座一體成型，熱沉塊位于To56管座的上表面，To管腳至少包括兩個，To管腳與To56管座絕緣固定連接，半導體激光器芯片固定于半導體激光器芯片墊塊表面，半導體激光器芯片墊塊固定在熱沉塊表面，半導體激光器芯片通過電極引線與To管腳連接。

在上述方案中，半導體激光器芯片為LD芯片，半導體激光器芯片通過導電銀膠固定在半導體激光器芯片墊塊表面，半導體激光器芯片的兩個電極通過電極引線分別與兩個To管腳連接。

在上述方案中，To52球透鏡帽包括To52管帽和球形透鏡光學系統，球形透鏡光學系統安裝在To52管帽上，To52管帽固定在To56管座上。

在上述方案中，半導體激光器芯片墊塊為氮化鋁陶瓷墊塊。

在上述方案中，熱沉塊包括上表面、內表面、外表面以及側表面，上表面平行于To56管座的上表面，內表面垂直于To56管座的上表面，外表面為圓弧面，側表面與上表面、內表面以及外表面相連，半導體激光器芯片墊塊固定在熱沉塊的內表面。

一種無背光監測的TO Can激光器的制備工藝，包括以下步驟：

步驟一：制作To56管座，在To56管座上設置多個可容To管腳穿過的圓形通孔，并制作熱沉塊，將To56管座的上表面與熱沉塊一體成型；

步驟二：采用LD芯片作為半導體激光器芯片，制作陶瓷材質的半導體激光器芯片墊塊和To管腳；

步驟三：將各To管腳穿過To56管座上的To管腳圓孔后采用玻璃燒結的方式絕緣固定于To56管座上，接著對各To管腳、熱沉塊以及To56管座整體噴鍍金錫合金；

步驟四：采用固定工具固定To56管座，然后通過粘接工藝將半導體激光器芯片墊塊固定于熱沉塊的內表面上，再采用導電銀膠將 半導體激光器芯片固定在半導體激光器芯片墊塊的表面，高溫固化；

步驟五：進行電極引線金絲鍵合操作，分別將半導體激光器芯片的兩個電極與其對應引腳通過電極引線連接；

步驟六：在保護氣體條件下進行封帽，將To52管帽與To56管座融接在一起，其中To52管帽上安裝有球形透鏡光學系統，完成 TO-CAN 封裝半導體激光器的制作。

本發明的有益效果在于：

與現有技術相比，本發明在結構上減少了背光監測光電二極管（MPD），減小了背光監測光電二極管（MPD）這一部件的成本，同時減少了對高成本金絲的應用，而且并沒有降低半導體激光器的使用價值以及質量需求。另外本發明將共晶合金焊接工藝改為簡易的導電銀膠粘接工藝和全自動化設備生產技術。本發明降低對生產設施和操作人員技術要求，簡化了生產工藝流程，在確保對半導體激光器的功能需求和質量的同時降低了半導體激光器整體的成本，提高了市場競爭優勢。

附圖說明

圖1為本發明中無背光監測的To Can LD 器件的結構示意圖；

其中：

1、To56管座；2、半導體激光器芯片；3、半導體激光器芯片墊塊；4、To管腳；5、熱沉塊；6、電極引線；7、To52球透鏡帽；8、球形透鏡光學系統；9、To52管帽。

具體實施方式

為便于更好的理解本發明的目的、結構特征以及功效等，現結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。

To-can封裝半導體激光器作為當前廣泛使用的通信光源器件，其結構在不斷的優化發展中，本發明正是基于長期的創新試驗研究，提出一種全新結構的To-can封裝半導體激光器，在確保To-can封裝半導體激光器的性能和質量的同時簡化了生產工藝流程以及降低了半導體激光器整體的成本，如圖1所示，一種無背光監測的To Can LD 器件，其包括To56管座1、半導體激光器芯片2、To管腳4、半導體激光器芯片墊塊3、熱沉塊5、電極引線6、To52球透鏡帽7，熱沉塊與To56管座1一體成型，熱沉塊5位于To56管座的上表面，To管腳4至少包括兩個，To管腳4與To56管座1絕緣固定連接，半導體激光器芯片2固定于半導體激光器芯片墊塊3表面，半導體激光器芯片墊塊3固定在所述熱沉塊5表面，半導體激光器芯片2通過所述電極引線6與To管腳4連接。

為了確保半導體激光器的穩定性以及工作性能，半導體激光器芯片2為LD芯片，半導體激光器芯片2通過導電銀膠固定在半導體激光器芯片墊塊3表面，半導體激光器芯片2的兩個電極通過電極引線6分別與兩個To管腳4連接。

To52球透鏡帽7包括To52管帽9和球形透鏡光學系統8，球形透鏡光學系統8安裝在To52管帽9上，To52管帽9固定在To56管座1上。

為了保證半導體激光器芯片2與熱沉塊5之間具有較好的絕緣性以及導熱性能，半導體激光器芯片墊塊3為氮化鋁陶瓷墊塊。

熱沉塊5包括上表面、內表面、外表面以及側表面，上表面平行于To56管座1的上表面，內表面垂直于所述To56管座1的上表面，外表面為圓弧面，側表面與上表面、內表面以及外表面相連，熱沉塊5的高度在1mm~1.2mm，最佳高度為1.1mm，半導體激光器芯片墊塊3固定在熱沉塊5的內表面。

下面進一步給出一種無背光監測的TO Can激光器的制備工藝，包括以下步驟：

步驟一：制作To56管座，在To56管座1上設置多個可容To管腳4穿過的圓形通孔，圓形通孔的最佳直徑為1mm，并制作熱沉塊5，熱沉塊5一般選擇導熱性能較好的金屬材料，可選用銅，將To56管座1的上表面與熱沉塊5一體成型，可選擇與熱沉塊5同樣的材料直接一體成型；

步驟二：采用LD芯片作為半導體激光器芯片2，制作陶瓷材質的半導體激光器芯片墊塊3和To管腳4；

步驟三：將各To管腳4穿過To56管座1上的To管腳4圓孔后采用玻璃燒結的方式絕緣固定于To56管座1上，接著對各To管腳4、熱沉塊5以及To56管座1整體噴鍍金錫合金；

步驟四：采用固定工具固定To56管座1，然后通過粘接工藝將半導體激光器芯片墊塊3固定于熱沉塊5的內表面上，再采用導電銀膠將半導體激光器芯片2固定在半導體激光器芯片墊塊3的表面，烘烤預定時間，根據使用導電銀膠種類的不同，其烘烤的溫度和時間略有不同；

步驟五：進行電極引線6金絲鍵合操作，分別將半導體激光器芯片2的兩個電極與其對應To管腳4通過電極引線6連接，；

步驟六：在保護氣體條件下進行封帽，將To52管帽9與To56管座1融接在一起，其中To52管帽9上安裝有球形透鏡光學系統8，完成 TO-CAN 封裝半導體激光器的制作，所選用的保護氣可選用氮氣、氦氣以及氬氣，一般選擇氮氣，另外球形透鏡光學系統8能較好的抵抗外界沖擊，耐磨損。

本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。