專利名稱：一種半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體列陣器件的微溝道 疊層封裝方法，該半導(dǎo)體列陣器件體積小，封裝密度高，是高能岡體激光 器和光纖激光器的理想泵浦源。
背景技術(shù)：
大功率半導(dǎo)體激光器列陣器件屬于非通訊類的半導(dǎo)體激光器，是半導(dǎo)
體有源器件大家族中的一個(gè)重要組成部分。由于功率大、電光效率高、波 長(zhǎng)范圍廣、體積小且易于電調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，是高能固體激光器重耍的泵浦源 之一，在軍事、工業(yè)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
隨著對(duì)激光功率密度的要求越來(lái)越高，如何提高大功率半導(dǎo)體激光器 的封裝密度，使其更趨于小型化，是研究的熱點(diǎn)之一。大功率半導(dǎo)體激光 器的疊層封裝形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)高功率密度輸出，一直以來(lái)用于準(zhǔn) 連續(xù)大功率半導(dǎo)體列陣器件的制作。
近年來(lái)，隨著一種小型散熱器一微溝道熱沉的出現(xiàn)，高占空比和連續(xù) 的大功率半導(dǎo)體列陣器件也可采用疊層封裝形式。

發(fā)明內(nèi)容
(一) 要解決的技術(shù)問(wèn)題
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體列陣器件的微溝道 疊層封裝方法，以實(shí)現(xiàn)高功率密度輸出。
(二) 技術(shù)方案
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的-
—種半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法，該方法包括-
將大功率半導(dǎo)體列陣器件12封裝在單片微溝道熱沉13上，形成單片
微溝道器件18;
將若干個(gè)形成的單片微溝道器件18疊層粘結(jié)在--起，形成疊層器件; 對(duì)形成的疊層器件進(jìn)行烘烤，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝。
上述方案中，所述將大功率半導(dǎo)體列陣器件12封裝在單片微溝道熱 沉13上，形成單片微溝道器件18的步驟包括將大功率半導(dǎo)體列陣器件 12的正極朝下，出光面朝上焊接在微溝道熱沉13上，再將負(fù)電極片11焊 接在所述大功率半導(dǎo)體列陣器件12的出光面上；將絕緣材料15與微溝道 熱沉13粘結(jié)在一起，將墊片14與絕緣材料15粘結(jié)，形成單片微溝道器 件18。
上述方案中，所述焊接負(fù)電極片11與所述大功率半導(dǎo)體列陣器件12 采用軟焊料銦，焊接溫度為200攝氏度；所述粘結(jié)絕緣材料15與微溝道 熱沉13,以及墊片14與絕緣材料15采用硅膠，在粘結(jié)過(guò)程中，微溝道熱 沉13、絕緣材料15和墊片14的通水孔H和固定孔16相互對(duì)齊。
上述方案中，所述微溝道熱沉13和負(fù)電極片li采用易于散熱的金屬 材料紫銅或無(wú)氧銅，所述墊片14采用金屬材料紫銅；
所述負(fù)電極片11的厚度為O.lmm,大功率半導(dǎo)體列陣器件12的厚度 為O.lmm，微溝道熱沉13的厚度為0.9mm，絕緣材料i5的厚度微O.lmm, 墊片14的厚度為1.2mm。
上述方案中，所述負(fù)電極片U和墊片14采用線切割工藝制成，負(fù)電 極片il的形狀為片狀或刷子狀。
上述方案中，所述大功率半導(dǎo)體列陣器件12為占空比大于等于20% 的高占空比和連續(xù)的大功率半導(dǎo)體激光器列陣器件。
上述方案中，所述將若干個(gè)形成的單片微溝道器件18疊層粘結(jié)在一 起，形成疊層器件的步驟包括將若干個(gè)單片微溝道器件18相互之間用 硅膠粘結(jié)起來(lái)，正負(fù)電極串聯(lián)，夾在固定上壓塊23和下壓塊21中間，用 螺釘20擰緊固定，通水孔24與單片微溝道器件18的通水孔17相配，畫 定螺釘20與單片微溝道器件18的固定孔16相配。
上述方案中，所述單片微溝道器件18之間在電學(xué)上采用串聯(lián)，制冷 方式采用并聯(lián)，上壓塊23和下壓塊21分別作為疊層器件的負(fù)、正極，工
作時(shí)與驅(qū)動(dòng)源的相應(yīng)電極相連。
上述方案中，所述下壓塊21的通水孔24和微溝道熱沉13的通水孔 17用于對(duì)疊層器件迸行制冷，大功率半導(dǎo)體列陣器件12之間的水路為并 聯(lián)方式，制冷物質(zhì)采用去離子水或純凈水。
上述方案中，所述對(duì)形成的疊層器件進(jìn)行烘烤的步驟包括將形成的 疊層器件在高溫80攝氏度下烘烤2小時(shí)，使硅膠固化，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體列 陣器件的微溝道疊層封裝。
(三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果-
1、 本發(fā)明提供的這種半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法，通過(guò) 將大功率半導(dǎo)體列陣器件12 (以下簡(jiǎn)稱為bar條)封裝在單片微溝道熱沉 13上形成單片微溝道器件18，然后將若干個(gè)形成的單片微溝道器件18疊 層粘結(jié)在一起形成疊層器件，并對(duì)形成的疊層器件進(jìn)行烘烤，實(shí)現(xiàn)了高功 率密度輸出。
2、 利用本發(fā)明提供的這種半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法， 器件的封裝間距可以達(dá)到1.2mm，該技術(shù)指標(biāo)與國(guó)際上同類產(chǎn)品相比，處 于領(lǐng)先地位。


圖1為本發(fā)明提供的半導(dǎo)體列陣器件微溝道疊層封裝的方法流程圖； 圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體列陣器件微溝道疊層封裝的工 藝流程其中，11負(fù)電極片；12bar條；13單片微溝道熱沉；W墊片；15絕 緣材料；16固定孔；17通水孔；18單片微溝道器件；20固定螺釘；21 下壓塊；22外部固定孔；23上壓塊；24壓塊通水孔。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí) 施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一歩詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的半導(dǎo)體列陣器件微溝道疊層封裝的 方法流程圖，該方法包括以下步驟-
歩驟Ml:將大功率半導(dǎo)體列陣器件12封裝在單片微溝道熱沉13上, 形成單片微溝道器件18;
步驟102:將若干個(gè)形成的單片微溝道器件18疊層粘結(jié)在一起，形成 疊層器件；
步驟103:對(duì)形成的疊層器件進(jìn)行烘烤，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體列陣器件的微 溝道疊層封裝。
上述步驟101包括將大功率半導(dǎo)體列陣器件12的正極朝下，出光 面朝上焊接在微溝道熱沉13上，再將負(fù)電極片11焊接在所述大功率半導(dǎo) 體列陣器件12的出光面上；將絕緣材料15與微溝道熱沉13粘結(jié)在-—起, 將墊片14與絕緣材料15粘結(jié)，形成單片微溝道器件18。
所述焊接負(fù)電極片11與所述大功率半導(dǎo)體列陣器件12采用軟焊料 銦，焊接溫度為200攝氏度；所述粘結(jié)絕緣材料15與微溝道熱沉13,以 及墊片14與絕緣材料15釆用硅膠，在粘結(jié)過(guò)程中，微溝道熱沉〗3、絕緣 材料15和墊片14的通水孔17和固定孔16相互對(duì)齊。所述微溝道熱沉13 和負(fù)電極片11采用易于散熱的金屬材料紫銅或無(wú)氧銅，所述墊片14釆用 金屬材料紫銅；所述負(fù)電極片11的厚度為O.lmm,大功率半導(dǎo)體列陣器 件12的厚度為(Umm，微溝道熱沉13的厚度為0.9mm,絕緣材料15的 厚度微O.lmm,墊片14的厚度為1.2mm。
所述負(fù)電極片11和墊片14采用線切割工藝制成，負(fù)電極片11的形 狀為片狀或刷子狀。所述大功率半導(dǎo)體列陣器件12為占空比大于等于20% 的高占空比和連續(xù)的大功率半導(dǎo)體激光器列陣器件。
上述步驟102包括將若干個(gè)單片微溝道器件18相互之間用硅膠粘 結(jié)起來(lái)，正負(fù)電極串聯(lián)，夾在固定上壓塊23和下壓塊21中間，用螺釘20 擰緊固定，通水孔24與單片微溝道器件18的通水孔17相配，固定螺釘 20與單片微溝道器件18的固定孔16相配。
所速述單片微溝道器件18之間在電學(xué)上釆用串聯(lián)，制冷方式采用并 聯(lián)，上壓塊23和下壓塊21分別作為疊層器件的負(fù)、正極，工作時(shí)與驅(qū)動(dòng) 源的相應(yīng)電極相連。所述下壓塊21的通水孔24和微溝道熱沉13的通水
孔n用于對(duì)疊層器件進(jìn)行制冷，大功率半導(dǎo)體列陣器件12之間的水路為 并聯(lián)方式，制冷物質(zhì)采用去離子水或純凈水。.
上述步驟103包括將形成的疊層器件在高溫80攝氏度下烘烤2小 時(shí)，使硅膠固化，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝。
基于圖l所述的半導(dǎo)體列陣器件微溝道疊層封裝的方法流程圖，以下 結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明半導(dǎo)體列陣器件微溝道疊層封裝的方法進(jìn)一 步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖2A、圖2B和圖2C所示，對(duì)10疊層，間距為L(zhǎng)2mm的大功率 半導(dǎo)體微溝道疊層器件的制作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)描述，進(jìn)一步說(shuō)明本方法的特 點(diǎn)以及技術(shù)上的進(jìn)步。
步驟l、首先須將bar條12正極(p面)朝下，出光面朝外焊接在已 經(jīng)準(zhǔn)備好的微溝道熱沉13上，再將負(fù)電極片ll與bar條焊接在--起，焊 接采用軟焊料，推薦使用銦，焊接溫度為200攝氏度左右，微溝道熱沉和 負(fù)電極片均使用散熱好的金屬材料，如紫銅或無(wú)氧銅等，負(fù)電極片的厚度 為O.lmm， bar條厚度為0.1min，微溝道熱沉厚度可為0.9mm。
步驟2、將絕緣材料15與微溝道熱沉13用硅膠粘結(jié)在一起，要求粘 結(jié)的過(guò)程中，通水孔17和固定孔16相互對(duì)齊。絕緣材料厚度要薄，大約 0.1醒。
步驟3、將墊片14與15用硅膠粘結(jié)，通水孔n和固定孔16相互對(duì) 齊。形成單片微溝道器件18,墊片材料須選用厚度薄且均勻，柔性好的材 料，可以使用紫銅薄片，目的是使器件18的厚度均勻，一般為1.2!1 11。
上述步驟1至3具體可參照?qǐng)D2A和圖2B所示。
步驟4、將10個(gè)由步驟1~3制備出來(lái)的單片微溝道器件18相互之間 用硅膠粘結(jié)起來(lái)，正負(fù)電極串聯(lián)，夾在固定壓塊21和23中間，用螺釘20 擰緊固定，參照?qǐng)D2B和2C, 21和22可以自行設(shè)計(jì)，要求通水孔24與單 片微溝道器件的通水孔17相連，固定螺釘20與單片微溝道器件的固定孔 16相配，22為與外界相連的壓塊固定孔，在器件工作時(shí)使用。
步驟5、將疊層器件在高溫,攝氏度下烘烤2小時(shí)，使硅膠固化。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行 了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而 己，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法，其特征在于，該方法包括將大功率半導(dǎo)體列陣器件(12)封裝在單片微溝道熱沉(13)上，形成單片微溝道器件(18)；將若干個(gè)形成的單片微溝道器件(1 8)疊層粘結(jié)在一起，形成疊層器件；對(duì)形成的疊層器件進(jìn)行烘烤，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法， 其特征在于，所述將大功率半導(dǎo)體列陣器件(12)封裝在單片微溝道熱沉(13)上，形成單片微溝道器件(18)的步驟包括-將大功率半導(dǎo)體列陣器件(12)的正極朝下，出光面朝上焊接在微溝 道熱沉U3)上，再將負(fù)電極片(1D焊接在所述大功率半導(dǎo)體列陣器件 (12)的出光面上；將絕緣材料(15)與微溝道熱沉U3)粘結(jié)在一起，將墊片U4)與 絕緣材料(15)粘結(jié)，形成單片微溝道器件(18)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法， 其特征在于，所述焊接負(fù)電極片(11)與所述大功率半導(dǎo)體列陣器件(12)采用軟 焊料銦，焊接溫度為200攝氏度；所述粘結(jié)絕緣材料(15)與微溝道熱沉(13)，以及墊片(14)與絕 緣材料(15)采用硅膠，在粘結(jié)過(guò)程中，微溝道熱沉(13)、絕緣材料(15) 和墊片(14)的通水孔(17)和固定孔(16)相互對(duì)齊。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方 法，其特征在于，所述微溝道熱沉(13)和負(fù)電極片(11)采用易于散熱的金屬材料紫 銅或無(wú)氧銅，所述墊片(14)采用金屬材料紫銅；所述負(fù)電極片(11)的厚度為(Umm,大功率半導(dǎo)體列陣器件(12)的厚度為0.1mm，微溝道熱沉(13)的厚度為0.9mm,絕緣材料(15)的 厚度微(Umm,墊片(14)的厚度為1.2議。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊 層封裝方法，其特征在于，所述負(fù)電極片(11)和墊片(14)采用線切割 工藝制成，負(fù)電極片(11〉的形狀為片狀或刷子狀。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊 層封裝方法，其特征在于，所述大功率半導(dǎo)體列陣器件(12)為占空比大 于等于20%的高占空比和連續(xù)的大功率半導(dǎo)體激光器列陣器件。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法，其特征在于，所述將若干個(gè)形成的單片微溝道器件(18)疊層粘結(jié)在--起,形成疊層器件的步驟包括將若干個(gè)單片微溝道器件(18)相互之間用硅膠粘結(jié)起來(lái)，正負(fù)電極串聯(lián)，夾在固定上壓塊(23)和下壓塊(21)中間，用螺釘(20)擰緊固定，通水孔(24)與單片微溝道器件(18)的通水孔(17)相配，固定螺釘(20)與單片微溝道器件(18)的固定孔(16)相配。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法， 其特征在于，所述單片微溝道器件(18)之間在電學(xué)上采用串聯(lián)，制冷方 式采用并聯(lián)，上壓塊(23)和下壓塊(21)分別作為疊層器件的負(fù)、正極, 工作時(shí)與驅(qū)動(dòng)源的相應(yīng)電極相連。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方 法，其特征在于，所述下壓塊(21)的通水孔(24)和微溝道熱沉(13) 的通水孔(17)用于對(duì)疊層器件進(jìn)行制冷，大功率半導(dǎo)體列陣器件(12) 之間的水路為并聯(lián)方式，制冷物質(zhì)采用去離子水或純凈水。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法， 其特征在于，所述對(duì)形成的疊層器件進(jìn)行烘烤的步驟包括將形成的疊層器件在高溫80攝氏度下烘烤2小時(shí)，使硅膠固化，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及光電子技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝方法，該方法包括將大功率半導(dǎo)體列陣器件(12)封裝在單片微溝道熱沉(13)上，形成單片微溝道器件(18)；將若干個(gè)形成的單片微溝道器件(18)疊層粘結(jié)在一起，形成疊層器件；對(duì)形成的疊層器件進(jìn)行烘烤，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體列陣器件的微溝道疊層封裝。利用本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了高功率密度輸出。
文檔編號(hào)H01L21/50GK101364547SQ20071012005
公開日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者劉媛媛, 方高瞻, 馬驍宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所