激光器组件的非气密封装方法及非气密激光器组件技术

本发明专利技术涉及一种激光器组件的非气密封装方法及非气密激光器组件，该激光器组件包括：激光器芯片、激光器热沉、透镜、管座、隔离器、调节环和适配器，上述方法包括：将激光器芯片焊接在激光器热沉的上表面；将激光器热沉的下表面焊接在管座的光路面；将透镜焊接在管座的光路面；将隔离器焊接在管座的隔离器放置孔；将调节环的一端焊接在管座的与光路面相背的一端；将适配器的一端焊接在调节环的另一端。本发明专利技术提供的激光器组件通过采用焊接的工艺，避免了采用传统胶水在非气密封装的条件下“吸湿”带来老化的问题，在“高温高湿”可靠性中，失效风险会大大降低。

Non-hermetically sealed assembly method of laser module and non-hermetically sealed laser module

【技术实现步骤摘要】
激光器组件的非气密封装方法及非气密激光器组件
本专利技术涉及激光设备领域，特别是涉及一种激光器组件的非气密封装方法及非气密激光器组件。
技术介绍
随着云计算、大数据等新技术商用，数据中心流量和带宽成指数级增长。这将是光模块厂商的一个巨大的机遇。光模块在数据中心的应用与传统电信传输市场有一些区别，数据中心需要光模块的迭代周期短，价格低廉，因此催生了光器件的非气密封装。由于光组件的成本占光模块成本的60％以上，加之光芯片降成本的空间越来越小，最有可能降低成本的是封装成本。在保证光模块性能及可靠性的同时，推动封装技术从比较昂贵的气密封装走向低成本的非气密封装成为必须。非气密封装的要点包括光器件自身的非气密性，光组件设计的优化，封装材料以及工艺的改进等。其中以光器件特别是激光器的非气密化最为挑战。这是因为如果激光器件实现了非气密化，那么昂贵的气密封装就不需要了。非气密封装激光器组件包括如下几个特征：芯片裸露在空气中；金丝裸露在空气中；胶粘光路裸露在空气中。随着激光器芯片设计的不断改良，基本上行业出货Top5的半导体激光器芯片供应商，都掌握了能满足非气密封装的激光器芯片技术，行业已经比较成熟。金丝的非气密封装风险不大，只需要在产品设计、生产制造过程中给金丝做防尘处理，防止外接导体颗粒的污染，基本能满足比较高的可靠性要求。激光器组件的光路封装，绝大多数采用的胶粘工艺。在非气密封装的应用中，光路的各个组件(激光器COC(ChipOnCarrier，载波芯片)，LD(laserdisc，镭射影碟)聚焦透镜，隔离器等)胶水长时间暴露在空气中，会老化失效。失效的机理主要是空气中的水蒸气，和胶水中的环氧树脂相互作用，环氧树脂吸收空气中的水蒸气，导致体积膨胀，产生一个应力，我们称之为“吸湿应力”。吸湿应力长时间作用在胶水上，会使胶水和光路的粘接面产生老化松动，导致光路跑位，耦合效率下降。严重的情况下，光学组件会直接从光路上脱落。不同的胶水，吸水率不同，耐湿热环境的能力更强。但是，目前所有的胶水，在非气密封装的条件下，都无法避免“吸湿”带来的老化。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述目前所有的胶水，在非气密封装的条件下，都无法避免“吸湿”带来的老化的技术问题，提供一种能够避免胶水在非气密封装的条件下“吸湿”带来老化的激光器组件的非气密封装方法及非气密激光器组件。一种激光器组件的非气密封装方法，所述激光器组件包括：激光器芯片、激光器热沉、透镜、管座、隔离器、调节环和适配器，所述方法包括：将所述激光器芯片焊接在所述激光器热沉的上表面；将所述激光器热沉的下表面焊接在所述管座的光路面；将所述透镜焊接在所述管座的光路面；将所述隔离器焊接在所述管座的隔离器放置孔；将所述调节环的一端焊接在所述管座的与所述光路面相背的一端；将所述适配器的一端焊接在所述调节环的另一端。在其中一个实施例中，所述将所述激光器芯片焊接在所述激光器热沉的上表面，包括；将所述激光器芯片共晶焊在所述激光器热沉的上表面；所述将所述激光器热沉的下表面焊接在所述管座的光路面，包括：将所述激光器热沉的下表面共晶焊在所述管座的光路面；所述将所述透镜焊接在所述管座的光路面，包括：将所述透镜共晶焊在所述管座的光路面。在其中一个实施例中，所述将所述激光器芯片共晶焊在所述激光器热沉的上表面，包括：将所述激光器芯片金锡共晶焊在所述激光器热沉的上表面；所述将所述激光器热沉的下表面共晶焊在所述管座的光路面，包括：将所述激光器热沉的下表面金锡共晶焊在所述管座的光路面；所述将所述透镜共晶焊在所述管座的光路面，包括：将所述透镜金锡共晶焊在所述管座的光路面。在其中一个实施例中，在将所述激光器芯片金锡共晶焊在所述激光器热沉的上表面之前，包括：将所述激光器芯片的下表面镀金；在所述激光器热沉的上表面镀第一镀金面，所述第一镀金面的镀金参数包括：在所述激光器热沉的上表面依次镀厚度为50nm的钛钨合金面、200nm的镍面、500nm的金面；在所述第一镀金面的上表面镀第一金锡焊料层，所述第一金锡焊料层的金锡焊料包括80％的Au和20％的Sn，所述焊料厚度为6-7um，熔点为280℃。在其中一个实施例中，在将所述激光器热沉的下表面金锡共晶焊在所述管座的光路面之前，包括：在所述激光器热沉的下表面镀第二镀金面，所述第二镀金面的镀金参数包括：在所述激光器热沉的下表面依次镀厚度为50nm的钛钨合金面、200nm的镍面、500nm的金面；在所述第二镀金面的下表面镀第二金锡焊料层，所述第二金锡焊料层的金锡焊料包括80％的Au和20％的Sn，所述焊料厚度为6-7um，熔点为280℃；将所述管座的光路面依次镀厚度为10μm的镍层和600nm的金层。在其中一个实施例中，在将所述透镜金锡共晶焊在所述管座的光路面之前，包括：在所述透镜的下表面镀镀金层，所述镀金层的镀金参数包括：在所述透镜的下表面依次镀厚度为100nm的钛层、200nm的铂层、500nm的金层。在其中一个实施例中，所述将所述隔离器焊接在所述管座的隔离器放置孔，包括：将所述隔离器激光焊在所述管座的隔离器放置孔，所述激光焊的焊点成正三角形，所述焊点的焊接功率为1.2kW，焊接6个所述焊点，所述6个焊点在所述隔离器放置孔的周围均匀分布，相邻所述焊点的夹角为60°。在其中一个实施例中，所述将所述调节环的一端焊接在所述管座的与所述光路面相背的一端，包括：将所述调节环的一端激光焊在所述管座的与所述光路面相背的一端，所述激光焊采用斜30度焊接，所述激光焊的焊点成正三角形，所述焊点的焊接功率为1.2kW，焊接12个所述焊点。在其中一个实施例中，所述将所述适配器的一端焊接在所述调节环的另一端，包括：将所述适配器的一端激光焊在所述调节环的另一端，所述激光焊采用斜30度焊接，所述激光焊的焊点成正三角形，所述焊点的焊接功率为1.2kW，焊接12个所述焊点。在其中一个实施例中，所述将所述激光器芯片焊接在所述激光器热沉的上表面，包括；将所述激光器芯片锡膏回流焊在所述激光器热沉的上表面；所述将所述激光器热沉的下表面焊接在所述管座的光路面，包括：将所述激光器热沉的下表面锡膏回流焊在所述管座的光路面；所述将所述透镜焊接在所述管座的光路面，包括：将所述透镜锡膏回流焊在所述管座的光路面。在其中一个实施例中，所述激光器热沉的材料包括氮化铝；所述管座的材质包括kovar合金、不锈钢或铜钨合金中的至少一种；所述透镜的材质包括L-BAL35玻璃、BK7或LAH84中的至少一种。一种非气密激光器组件，包括激光器芯片、激光器热沉、透镜、管座、隔离器、调节环和适配器，所述激光器芯片是通过焊接固定在所述激光器热沉的上表面；所述激光器热沉的下表面是通过焊接固定在所述管座的光路面；所述透镜是通过焊接固定在所述管座的光路面；所述隔离器是通过焊接固定在所述管座的隔离器放置孔；所述调节环的一端是通过焊接固定在所述管座的后侧面与光路面相背的一端；所述适配器的一端是通过焊接固定在所述调节环的另一端。在其中一个实施例中，所述激光器芯片是通过焊接固定在所述激光器热沉的上表面，包括通过金锡共晶焊或锡膏回流焊固定在所述激光器热沉的上表面；所述激光器热沉的下表面是通过焊接固定在所述管座的光路面，包括通过金锡共晶焊或锡膏回流焊固定在所述管座的光路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光器组件的非气密封装方法，所述激光器组件包括：激光器芯片、激光器热沉、透镜、管座、隔离器、调节环和适配器，其特征在于，所述方法包括：将所述激光器芯片焊接在所述激光器热沉的上表面；将所述激光器热沉的下表面焊接在所述管座的光路面；将所述透镜焊接在所述管座的光路面；将所述隔离器焊接在所述管座的隔离器放置孔；将所述调节环的一端焊接在所述管座的与所述光路面相背的一端；将所述适配器的一端焊接在所述调节环的另一端。

【技术特征摘要】
1.一种激光器组件的非气密封装方法，所述激光器组件包括：激光器芯片、激光器热沉、透镜、管座、隔离器、调节环和适配器，其特征在于，所述方法包括：将所述激光器芯片焊接在所述激光器热沉的上表面；将所述激光器热沉的下表面焊接在所述管座的光路面；将所述透镜焊接在所述管座的光路面；将所述隔离器焊接在所述管座的隔离器放置孔；将所述调节环的一端焊接在所述管座的与所述光路面相背的一端；将所述适配器的一端焊接在所述调节环的另一端。2.根据权利要求1所述的激光器组件的非气密封装方法，其特征在于，所述将所述激光器芯片焊接在所述激光器热沉的上表面，包括；将所述激光器芯片共晶焊在所述激光器热沉的上表面；所述将所述激光器热沉的下表面焊接在所述管座的光路面，包括：将所述激光器热沉的下表面共晶焊在所述管座的光路面；所述将所述透镜焊接在所述管座的光路面，包括：将所述透镜共晶焊在所述管座的光路面。3.根据权利要求2所述的激光器组件的非气密封装方法，其特征在于，所述将所述激光器芯片共晶焊在所述激光器热沉的上表面，包括：将所述激光器芯片金锡共晶焊在所述激光器热沉的上表面；所述将所述激光器热沉的下表面共晶焊在所述管座的光路面，包括：将所述激光器热沉的下表面金锡共晶焊在所述管座的光路面；所述将所述透镜共晶焊在所述管座的光路面，包括：将所述透镜金锡共晶焊在所述管座的光路面。4.根据权利要求3所述的激光器组件的非气密封装方法，其特征在于，在将所述激光器芯片金锡共晶焊在所述激光器热沉的上表面之前，包括：将所述激光器芯片的下表面镀金；在所述激光器热沉的上表面镀第一镀金面，所述第一镀金面的镀金参数包括：在所述激光器热沉的上表面依次镀厚度为50nm的钛钨合金面、200nm的镍面、500nm的金面；在所述第一镀金面的上表面镀第一金锡焊料层，所述第一金锡焊料层的金锡焊料包括80％的Au和20％的Sn，所述焊料厚度为6-7um，熔点为280℃。5.根据权利要求4所述的激光器组件的非气密封装方法，其特征在于，在将所述激光器热沉的下表面金锡共晶焊在所述管座的光路面之前，包括：在所述激光器热沉的下表面镀第二镀金面，所述第二镀金面的镀金参数包括：在所述激光器热沉的下表面依次镀厚度为50nm的钛钨合金面、200nm的镍面、500nm的金面；在所述第二镀金面的下表面镀第二金锡焊料层，所述第二金锡焊料层的金锡焊料包括80％的Au和20％的Sn，所述焊料厚度为6-7um，熔点为280℃；将所述管座的光路面依次镀厚度为10μm的镍层和600nm的金层。6.根据权利要求5所述的激光器组件的非气密封装方法，其特征在于，在将所述透镜金锡共晶焊在所述管座的光路面之前，包括：在所述透镜的下表面镀镀金层，所述镀金层的镀金参数包括：在所述透镜的下表面依次镀厚度为100nm的钛层、200nm的铂层、500nm的金层。7.根据权利要求1所述的激光器组件的非气密封装方法，其特征在于，所述将所述隔离器焊接在所述管座的隔离器放置孔，包括：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄钊，曹梦茹，肖潇，李振东，
申请(专利权)人：深圳市易飞扬通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44