本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體光電器件的制造技術(shù)，具體地說是一種半導(dǎo)體激光器的封裝方法。

背景技術(shù)：

由于VCSEL激光器芯片的激光模式具有正面發(fā)光的特點(diǎn)，使得VCSEL激光器芯片的應(yīng)用長期局限于同軸激光器件的封裝型式；由于此特點(diǎn)使得在單模光纖耦合的光功率小，為提高器件的出纖功率便成為技術(shù)難點(diǎn)之一。

傳統(tǒng)的封裝方式，其影響器件出纖功率的因素有以下幾個方面:

1、將激光器芯片貼在同軸管座上，給芯片加電流使其發(fā)光；隨時間的增加，芯片產(chǎn)生的熱量也隨著增加使得芯片的工作溫度變高；芯片工作溫度變高后發(fā)光的效率就會減小，從而芯片的光強(qiáng)減弱；由于同軸管座的體積小.導(dǎo)熱性能差，所以芯片的熱量不能及時散發(fā)降低芯片工作溫度；如果芯片長期在高溫下工作，并將影響芯片發(fā)光的穩(wěn)定性和使用壽命。

2、將激光器芯片貼在同軸管座上，由貼片精度的影響會造成芯片的發(fā)光會隨軸線方向發(fā)生偏移；目前自動貼片機(jī)可以將精度控制在±5um以內(nèi)，人工貼片的精度可以控制在±25um以內(nèi)；當(dāng)芯片發(fā)光隨軸線方向發(fā)生偏移后，再進(jìn)行透鏡的封裝時就會發(fā)生有些光被透鏡擋住，這樣芯片的發(fā)光就會損失一部分使得芯片的出光功率變小。

3、在進(jìn)行透鏡封裝時，帶透鏡的管帽與管座不是絕對的垂直也會在軸線上偏移，再累加貼片的偏移影響，最后芯片的出光光跡就會發(fā)生較大的偏移；目前使用人工貼片的方法，每批次都會出現(xiàn)5%左右的不良比例，當(dāng)這些不良的器件進(jìn)行光纖耦合時，出纖功率就很小。有的即使是能耦合大，但由于軸線的偏移使得器件在進(jìn)行焊接時會出現(xiàn)虛焊，這樣器件所受的應(yīng)力不均勻?qū)е鹿夤β什环€(wěn)定。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠提高VCSEL激光器在單模光纖的耦合出光功率，同時保證器件長時間工作的穩(wěn)定性和提高產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中直通率的半導(dǎo)體激光器的封裝方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器的封裝方法，包括以下步驟：

A:將VCSEL芯片貼在表面鍍金的熱沉上，將芯片正負(fù)極引出，再把VCSEL芯片翻轉(zhuǎn)90°固定；

B:將制冷器和熱沉燒結(jié)在管殼中，熱沉在制冷器上表面，再將制冷器引腳與管殼的管腳相連；

C:將熱敏電阻和VCSEL芯片燒結(jié)在熱沉上；

D:用金絲鍵合將各元器件連接；

E:用金屬化光纖與VCSEL芯片進(jìn)行耦合，再用激光焊接工藝將光纖固定；

F:將耦合器件進(jìn)行高溫存儲并進(jìn)行高低溫循環(huán)；

G:用平行封焊機(jī)將耦合器件進(jìn)行密封。

所述步驟F中，高溫存儲的時間為8小時。

所述步驟F中，高低溫循環(huán)時間為24小時。

采用上述的方法后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、將VCSEL芯片貼在導(dǎo)熱性很好的熱沉上做襯底，再將襯底貼在制冷器上，同時加上熱敏電阻對VCSEL芯片的工作溫度進(jìn)行監(jiān)控，這樣制冷器通過熱敏電阻的反饋使芯片工作溫度在最佳的范圍，從而達(dá)到芯片發(fā)光效率最高而且穩(wěn)定；

2、直接采用金屬化光纖與VCSEL芯片進(jìn)行耦合，再用激光焊接工藝將光纖固定；省去VCSEL芯片通過帶透鏡的管帽封裝帶來的光效率的損耗，這樣不僅提高了器件的出纖功率，同時也解決了生產(chǎn)過程中因芯片貼片精度帶來的不良比例，使生產(chǎn)工藝的窗口變大從而提高了生產(chǎn)直通率；

3、將激光器組件所有的元器件集成在一個殼體里面，再用抽真空烘烤將殼體里面的水汽含量降到最低，最后利用平行封焊將殼體密封，這樣可以使芯片在一個很好的環(huán)境中工作，保證了芯片工作的穩(wěn)定性和延長芯片的使用壽命。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器的封裝方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器的封裝方法，包括以下步驟：

A:將VCSEL芯片貼在表面鍍金的熱沉上，用金絲鍵合的工藝將芯片正負(fù)極引出，再把VCSEL芯片翻轉(zhuǎn)90°固定；

B:將制冷器和金屬熱沉燒結(jié)在管殼中，金屬熱沉在制冷器上表面，再將制冷器引腳與管殼的管腳相連；此步驟的具體操作方法如下：

先將制冷器放入管殼內(nèi)，再將管殼放在加熱平臺上加熱使制冷器上下表面的焊料溶化；然后將金屬熱沉放在制冷器上表面，用金屬鑷子輕輕撥動熱沉使焊料均勻吹氮?dú)?，將管殼從加熱臺取下使制冷器和熱沉與管殼固定，最后將制冷器管腳與管殼的管腳相連；

C:將熱敏電阻和VCSEL芯片燒結(jié)在金屬熱沉上指定位置；

D: 參照電路圖用金絲鍵合將各元器件連接；

E:用金屬化光纖與VCSEL芯片進(jìn)行耦合，再用激光焊接工藝將光纖固定；此步驟的具體操作方法如下：

將金屬光纖穿入管殼中，再用高精度三維耦合臺夾住光纖的金屬護(hù)套，光纖的另一端接口與光功率計相連；然后把電源線插在管殼的管腳上給芯片通電，接著慢慢調(diào)節(jié)三維耦合臺的X,Y,Z軸觀察光功率計的讀數(shù)，當(dāng)光功率計上的讀數(shù)達(dá)到所需值時即停止X,Y,Z軸的調(diào)節(jié)。

調(diào)節(jié)激光焊接機(jī)焊槍的位置，使焊接點(diǎn)對準(zhǔn)金屬光纖兩側(cè)進(jìn)行激光焊接，同時觀察光功率計上的讀數(shù)變化，如變化超出要求值則進(jìn)行激光敲打進(jìn)行光功率的校正使之滿足要求，焊接完成后的器件要在顯微鏡下檢查焊點(diǎn)，焊點(diǎn)不能有虛焊或漏焊現(xiàn)象。

F:將檢查合格的耦合器件放入85℃烘箱中進(jìn)行8小時高溫存儲烘烤，然后再放入-40℃～85℃高低溫箱中進(jìn)行24小時高低溫循環(huán)；

G:將上述器件放入平行封焊機(jī)的進(jìn)料倉，先抽真空再充氮?dú)馊绱搜h(huán)3次把料倉內(nèi)的水氣排完后進(jìn)行真空加熱100℃，烘烤12小時；烘烤結(jié)束后待封蓋倉體的水氣含量＜100PPM時，給料倉充氮?dú)獯蜷_倉門將器件放入封蓋倉進(jìn)行封蓋程序。