一种多光束TO5.6半导体激光器及其制作方法与流程

本发明涉及一种多光束to5.6半导体激光器及其制作方法，属于半导体激光器封装。

背景技术：

1、相较于固体、气体、液体等其他形式的激光器，半导体激光器自诞生以来技术发展迅速，凭借其体积小、效率高、结构简单、可靠性较好等诸多优势，已逐渐在工艺加工、通讯互联、传感测量、消费娱乐等诸多领域崭露头角，逐步走入人们的日常生活之中。

2、多光束半导体激光器昨早被应用在光盘存储领域。1999年，日本索尼、东芝等公司推出了双光束激光二极管，迅速成为光盘播放器的主流方案。该产品双光束为不同波长(785nm、660nm)，分别用于读取cd光盘及dvd光盘。为实现单激光器双光束独立工作，在工艺上也有两种方案：一是使用mocvd技术在衬底上进行选择性生长，在单颗芯片上实现不同波长双光束；二是通过高精度固晶技术将两颗激光器芯片并排烧结到过渡热沉上，封装后即可实现不同参数芯片的自由组合。在进入21世纪后，多光束激光器也逐步应用于高速激光打印等要求各光束独立驱动的场景。

3、单波长多光束激光器，或波长较近的多光束激光器，可以采用mocvd选择性生长技术，在较小体积的一粒芯片上，直接制作多光束结构，封装难度较低。但随着光束数量需求的增加，波长范围的拓宽，受发光材料限制，一些波长差异较大的激光芯片无法在同一衬底上生产制造，例如蓝光、绿光激光器使用gan衬底，红光、近红外激光器使用gaas衬底，两种材料禁带宽度不同，可以激射的波长也不相同。在这种情况下，多光束芯片无法再通过mocvd选择性生长技术制造，只能尝试通过封装技术将多个规格的芯片整合在单只器件中。对于最为典型的to5.6规格激光器封装，其内部尺寸通常可以满足2颗不同芯片并排封装，当芯片数量进一步增加时，只能通过更换更大的封装尺寸实现，且并排封装时芯片间距(即光束间距)难以缩小。

4、为解决上述问题，需要设计一种多光束to5.6半导体激光器及其制作方法，可在较小封装尺寸下，实现多粒激光芯片集成封装，各芯片可独立驱动控制，且光束间距控制在数百微米之内，满足多光束激光器应用需求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种多光束to5.6半导体激光器及其制作方法，可在较小封装尺寸下，实现多粒激光芯片集成封装，各芯片可独立驱动控制，且光束间距控制在数百微米之内，满足多光束激光器应用需求。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种多光束to5.6半导体激光器，包括管座、下热沉、上热沉、激光器芯片、pd芯片，激光器芯片的数量为至少两个，管座包括基板、管舌、引线，基板上贯穿设有通孔，引线穿过通孔，基板一侧设有台阶状管舌；管舌焊接在基板上，管舌前端与基板平行，管舌台阶面与基板垂直；

4、下热沉、上热沉设在管舌台阶面上，下热沉的上表面和上热沉的下表面设置激光器芯片，下热沉与上热沉的激光器芯片相向设置，pd芯片通过导电银胶位于管舌前端端面；pd芯片电极通过金线与引线相连；

5、激光器芯片、pd芯片通过金线与管座引脚相连。

6、优选的，引线与基板通孔之间还设有绝缘玻璃，绝缘玻璃将引线固定在基板上并与基板隔离。

7、优选的，基板外周侧面设有定位缺口；方便封装时定位。

8、优选的，引线的数量为6根及以上，引线在管舌一侧探出的长度各不相同。引线在管舌一侧探出的长度错开，方便安装。

9、优选的，基座有激光器芯片的一侧还设有管帽，封装后形成多光束半导体激光器，实现对内部结构的保护。

10、优选的，所述下热沉基材为绝缘材质，下表面及上表面有预镀金锡合金焊料；上表面设有分区金层，激光器芯片通过金锡焊料烧结在上表面，下热沉下表面通过金锡焊料烧结在管舌一个台阶上；不同的激光器芯片上下电极与不同的分区金层相连，分区金层进而通过金线与管舌、引线相连。

11、优选的，所述上热沉基材为绝缘材质，中间有通孔，通孔内有导电金属；上热沉的上表面、下表面均设有分区金层，通过通孔形成连通；下表面有预镀金锡合金焊料；激光器芯片通过金锡焊料烧结在下表面，下表面通过胶固定在管舌另一个台阶上；激光器芯片上下电极与下表面的分区金层相连，上表面的分区金层通过金线与管舌、引线相连。

12、优选的，在管舌一侧的引线端头设有扁平面，便于金线更好的与引线连接。

13、一种多光束to5.6半导体激光器的制作方法，步骤包括：下热沉固晶、下热沉焊线、上热沉固晶、上热沉焊线、上热沉贴片、pd贴片、焊线、封帽、老化、测试、外观检验；

14、下热沉固晶完成部分激光器芯片与下热沉、管座烧结；下热沉焊线完成部分激光器芯片与下热沉及管座金线连接；上热沉固晶完成剩余激光器芯片与上热沉、管座烧结，形成cos；上热沉焊线完成剩余激光器芯片与上热沉金线连接；上热沉贴片将cos倒扣固定在管舌台阶上，使上热沉、下热沉上的激光器相向设置；pd贴片将pd芯片固定在管舌前端面上；焊线完成cos、pd芯片各自与管座金线连接；将管帽封在管座上，封帽完成内部结构保护，老化、测试、外观检验工步完成激光器筛选。

15、优选的，下热沉的上表面设有左分区、中分区、右分区三个分区金层，每个分区中设有至少一个子分区；上热沉的上表面设有左分区、中分区、右分区三个分区金层，每个分区中设有至少一个子分区；上热沉的下表面设有左分区、中分区、右分区、后分区四个分区金层，每个分区中设有至少一个子分区，上热沉的上表面和下表面的左分区、中分区、右分区各自通过通孔形成连通。

16、本发明的有益效果在于：

17、本申请各芯片可独立控制工作，非串联使用；当不同波长、不同功率激光器芯片工作所需电流不同时，可通过独立供电使激光器各自工作在目标电流/电压下；本申请支持2粒以上更多芯片集成，并提供了带管壳的完整激光器件封装方案，成品具有更宽的适用性及更低的使用门槛。

技术特征：

1.一种多光束to5.6半导体激光器，其特征在于，包括管座、下热沉、上热沉、激光器芯片、pd芯片，激光器芯片的数量为至少两个，管座包括基板、管舌、引线，基板上贯穿设有通孔，引线穿过通孔，基板一侧设有台阶状管舌；管舌前端与基板平行，管舌台阶面与基板垂直；

2.根据权利要求1所述的多光束to5.6半导体激光器，其特征在于，引线与基板通孔之间还设有绝缘玻璃。

3.根据权利要求1所述的多光束to5.6半导体激光器，其特征在于，基板外周侧面设有定位缺口。

4.根据权利要求1所述的多光束to5.6半导体激光器，其特征在于，引线的数量为6根及以上，引线在管舌一侧探出的长度各不相同。

5.根据权利要求1所述的多光束to5.6半导体激光器，其特征在于，基座有激光器芯片的一侧还设有管帽。

6.根据权利要求1所述的多光束to5.6半导体激光器，其特征在于，所述下热沉基材为绝缘材质，下表面及上表面有预镀金锡合金焊料；上表面设有分区金层，激光器芯片通过金锡焊料烧结在上表面，下热沉下表面通过金锡焊料烧结在管舌一个台阶上；不同的激光器芯片上下电极与不同的分区金层相连，分区金层进而通过金线与管舌、引线相连。

7.根据权利要求1所述的多光束to5.6半导体激光器，其特征在于，所述上热沉基材为绝缘材质，中间有通孔，通孔内有导电金属；上热沉的上表面、下表面均设有分区金层，通过通孔形成连通；下表面有预镀金锡合金焊料；激光器芯片通过金锡焊料烧结在下表面，下表面通过胶固定在管舌另一个台阶上；激光器芯片上下电极与下表面的分区金层相连，上表面的分区金层通过金线与管舌、引线相连。

8.根据权利要求1所述的多光束to5.6半导体激光器，其特征在于，在管舌一侧的引线端头设有扁平面。

9.一种多光束to5.6半导体激光器的制作方法，其特征在于，步骤包括：下热沉固晶、下热沉焊线、上热沉固晶、上热沉焊线、上热沉贴片、pd贴片、焊线、封帽、老化、测试、外观检验；

10.根据权利要求9所述的多光束to5.6半导体激光器的制作方法，其特征在于，下热沉的上表面设有左分区、中分区、右分区三个分区金层，每个分区中设有至少一个子分区；上热沉的上表面设有左分区、中分区、右分区三个分区金层，每个分区中设有至少一个子分区；上热沉的下表面设有左分区、中分区、右分区、后分区四个分区金层，每个分区中设有至少一个子分区，上热沉的上表面和下表面的左分区、中分区、右分区各自通过通孔形成连通。

技术总结本发明涉及一种多光束TO5.6半导体激光器及其制作方法，属于半导体激光器封装技术领域，装置包括管座、下热沉、上热沉、激光器芯片、PD芯片，激光器芯片的数量为至少两个，管座包括基板、管舌、引线，基板上贯穿设有通孔，引线穿过通孔，基板一侧设有台阶状管舌；管舌前端与基板平行，管舌台阶面与基板垂直；下热沉、上热沉设在管舌台阶面上，下热沉的上表面和上热沉的下表面设置激光器芯片，下热沉与上热沉的激光器芯片相向设置，PD芯片位于管舌前端端面；PD芯片电极通过金线与引线相连；芯片通过金线与管座引脚相连。各芯片可通过独立供电使激光器各自工作在目标电流/电压下，成品具有更宽的适用性及更低的使用门槛。技术研发人员：晏骁哲受保护的技术使用者：潍坊华光光电子有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1