一種半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)及方法。所述封裝結(jié)構(gòu)包括：正極管舌、負(fù)極管舌、環(huán)氧樹(shù)脂透鏡；半導(dǎo)體激光器芯片的負(fù)極通過(guò)焊料粘結(jié)在負(fù)極管舌上，芯片與負(fù)極管舌平行；所述半導(dǎo)體激光器芯片的正極通過(guò)金線與正極管舌相連；所述正極管舌和負(fù)極管舌由所述環(huán)氧樹(shù)脂透鏡所封裝，所述正極管舌和負(fù)極管舌作為所述半導(dǎo)體激光器的正極引腳和負(fù)極引腳自所述環(huán)氧樹(shù)脂透鏡引出。本發(fā)明具有封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、封裝工藝簡(jiǎn)化、成本低、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器的封裝技術(shù)，具體涉及一種半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)及方法，適用于GaAs基、InP基、GaN基、SiC基和ZnO基半導(dǎo)體激光器的封裝。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器是以半導(dǎo)體材料為光增益介質(zhì)的一類激光器，其核心是一個(gè)自身具有光反饋結(jié)構(gòu)的二極管芯片，通常稱為激光二極管。半導(dǎo)體激光器與其它激光器相比，具有體積小、效率高、壽命長(zhǎng)、可以直接調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]半導(dǎo)體激光器的用途非常廣泛。應(yīng)用領(lǐng)域涉及諸多方面:如:光纖通信、激光傳感、激光測(cè)距、制導(dǎo)、激光理療等。近年來(lái)，小功率可見(jiàn)光半導(dǎo)體激光器多用來(lái)制作成激光指示器、激光筆、激光手電等，功率通常以毫瓦為單位。由于它體積小、功率低、攜帶方便，受到了廣大使用者的喜愛(ài)。
[0004]目前半導(dǎo)體激光器通常采用T0(transistor outline晶體管輪廓)管座進(jìn)行封裝，如圖1和圖2所示，傳統(tǒng)的TO封裝形式包括TO管座、管舌、管腳和管帽。管舌設(shè)在管座的上面，其形狀為六面柱，在管舌上粘結(jié)半導(dǎo)體激光器芯片，在管座上加蓋管帽。管帽的四周為密封金屬，中間帽頂為透鏡。芯片的腔面向著管帽中心的透鏡。這種封裝形式能夠通過(guò)TO管舌把激光器芯片中的熱量導(dǎo)向TO管座和管腳，散熱效果良好。但缺點(diǎn)是封裝支架的成本很高，TO管座、管舌、管腳均為鍍金金屬，TO管帽也是由金屬和玻璃透鏡組成。由于小功率激光器用于激光指示，功率只有5mw或更小，激光器工作時(shí)的熱量很小，TO封裝形式適用于半導(dǎo)體激光器輸出功率為百毫瓦以上量級(jí)的情況，若用于小功率激光器的封裝，成本偏高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)及方法，尤其適用于小功率半導(dǎo)體激光器芯片的封裝。它封裝工藝簡(jiǎn)單，成本極低，適用于激光筆、激光指示等應(yīng)用領(lǐng)域。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)，其包括:正極管舌、負(fù)極管舌、環(huán)氧樹(shù)脂透鏡；半導(dǎo)體激光器芯片的負(fù)極通過(guò)焊料粘結(jié)在負(fù)極管舌上，芯片與負(fù)極管舌平行；所述半導(dǎo)體激光器芯片的正極通過(guò)金線與正極管舌相連；所述正極管舌和負(fù)極管舌由所述環(huán)氧樹(shù)脂透鏡所封裝，所述正極管舌和負(fù)極管舌作為所述半導(dǎo)體激光器的正極引腳和負(fù)極引腳自所述環(huán)氧樹(shù)脂透鏡引出。
[0007]本發(fā)明還提供了一種利用如上所述的半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝的方法，包括以下步驟:
[0008]步驟1:將半導(dǎo)體激光器芯片的負(fù)極焊接在所述負(fù)極管舌上；
[0009]步驟2:用金線將半導(dǎo)體激光器芯片正極與所述正極管舌相連；
[0010]步驟3:將所述正極管舌和負(fù)極管舌在保護(hù)氣氛下在模具中灌注環(huán)氧樹(shù)脂膠，固化成草帽狀，并將所述正極管舌和負(fù)極管舌的一端作為正極引腳和負(fù)極引腳露出。
[0011]本發(fā)明提出的上述半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)和方法，具有封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、封裝工藝簡(jiǎn)化、成本低、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為原半導(dǎo)體激光器TO封裝結(jié)構(gòu)立體圖；
[0013]圖2為原半導(dǎo)體激光器TO封裝結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0014]圖3為本發(fā)明半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0015]〔主要元件〕
[0016]半導(dǎo)體激光器管芯；2_焊料；3_負(fù)極管舌和引腳；4_正極管舌和引腳；5_金線；6-環(huán)氧樹(shù)脂管帽。

【具體實(shí)施方式】
[0017]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)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]圖3示出了本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖3所示，所述封裝結(jié)構(gòu)包括正極管舌4、負(fù)極管舌3、環(huán)氧樹(shù)脂透鏡6。半導(dǎo)體激光器芯片通過(guò)焊料粘結(jié)在負(fù)極管舌上，芯片與負(fù)極管舌平行，芯片的腔面向上出光。小功率半導(dǎo)體激光器芯片的正極通過(guò)金線與正極管舌相連。所述正極管舌和負(fù)極管舌由所述環(huán)氧樹(shù)脂透鏡所封裝，所述正極管舌和負(fù)極管舌作為所述半導(dǎo)體激光器的正極引腳和負(fù)極引腳自所述環(huán)氧樹(shù)脂透鏡引出。所述環(huán)氧樹(shù)脂透鏡為草帽狀結(jié)構(gòu)。所述正極管舌和負(fù)極管舌均是長(zhǎng)方柱形狀或其他柱體狀，負(fù)極管舌的體積比正極管舌略大。
[0019]所述正極管舌和引腳、負(fù)極管舌和引腳為銅、鋁、鐵或其他金屬材料。
[0020]本發(fā)明還提出了一種小功率半導(dǎo)體激光器芯片的封裝方法，包括如下步驟:
[0021]步驟1:采用金錫焊料2將小功率半導(dǎo)體激光器芯片I通過(guò)固晶二工藝焊接在半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)的負(fù)極管舌3上。半導(dǎo)體激光器芯片I的負(fù)極與封裝結(jié)構(gòu)的負(fù)極管舌3相粘結(jié)，半導(dǎo)體激光器芯片I的腔面向上發(fā)射出激光。焊接溫度275度，焊接時(shí)間12s，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行焊接。
[0022]半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)的正極和負(fù)極管舌為長(zhǎng)方柱形狀或其他形狀。半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)的管舌和管腳可以是銅、鐵、鋁等高熱導(dǎo)率的金屬。焊料也可以是導(dǎo)電銀漿、銦焊料等。
[0023]步驟2:通過(guò)打線機(jī)用金線5將半導(dǎo)體激光器芯片I正極(P面)與正極管舌4相連。金線直徑10?30um。
[0024]步驟3:將此封裝體在保護(hù)氣氛下在模具中灌注環(huán)氧樹(shù)脂膠，固化成草帽狀，露出正極和負(fù)極引腳。環(huán)氧樹(shù)脂膠的形狀可以通過(guò)一次光學(xué)設(shè)計(jì)形成有利于半導(dǎo)體激光器芯片出光的各種不同曲率的帽狀。保護(hù)氣氛為氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w。灌注膠也可以是硅膠、聚合物等透光、易成型、散熱較好的材料。
[0025]以上半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)和方法，具有封裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、封裝工藝簡(jiǎn)化、成本低、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0026]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，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，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)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)，其包括:正極管舌、負(fù)極管舌、環(huán)氧樹(shù)脂透鏡；半導(dǎo)體激光器芯片的負(fù)極通過(guò)焊料粘結(jié)在負(fù)極管舌上，芯片與負(fù)極管舌平行；所述半導(dǎo)體激光器芯片的正極通過(guò)金線與正極管舌相連；所述正極管舌和負(fù)極管舌由所述環(huán)氧樹(shù)脂透鏡所封裝，所述正極管舌和負(fù)極管舌作為所述半導(dǎo)體激光器的正極引腳和負(fù)極引腳自所述環(huán)氧樹(shù)脂透鏡引出。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述環(huán)氧樹(shù)脂透鏡為草帽狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述正極管舌和負(fù)極管舌均為長(zhǎng)方柱形狀，負(fù)極管舌的體積比正極管舌大。
4.如權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述正極管舌和負(fù)極管舌由金屬材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述半導(dǎo)體激光器芯片的腔面向上出光。
6.一種利用權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器引腳式封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行封裝的方法，包括以下步驟: 步驟1:將半導(dǎo)體激光器芯片的負(fù)極焊接在所述負(fù)極管舌上； 步驟2:用金線將半導(dǎo)體激光器芯片正極與所述正極管舌相連； 步驟3:將所述正極管舌和負(fù)極管舌在保護(hù)氣氛下在模具中灌注環(huán)氧樹(shù)脂膠，固化成草帽狀，并將所述正極管舌和負(fù)極管舌的一端作為正極引腳和負(fù)極引腳露出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中的保護(hù)氣氛為惰性氣體。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟3中的環(huán)氧樹(shù)脂膠為硅膠或聚合物。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟I中采用焊料將所述半導(dǎo)體激光器芯片的負(fù)極焊接在所述負(fù)極管舌上，所述焊料為金錫、導(dǎo)電銀漿或銦焊料。
【文檔編號(hào)】H01S5/022GK104377542SQ201410730192
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月4日
【發(fā)明者】李璟, 王國(guó)宏, 畢瑞祥, 楊華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所