避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构及方法。本发明专利技术在下绝缘层上布置测温线圈、加热线圈、供电正电极引脚和负电极引脚；上绝缘层覆盖测温线圈和加热线圈，上绝缘层上布置有供电负电极。测温线圈为具有开口的圆环形，加热线圈为双涡旋曲线形，加热线圈位于测温线圈内。首先在基底上沉积下绝缘层，然后在下绝缘层上加工出测温线圈及引脚、加热线圈及引脚、供电正电极引脚，再在测温线圈和加热线圈上沉积上绝缘层，最后同时加工供电负电极及引脚。本发明专利技术利用交错的双涡旋曲线的加热线圈结构，可以减少加热线圈所占的面积，同时可以避免加热、测温电流产生磁场对器件引入的磁场干扰。

Packaging structure and method of VECSEL laser chip to avoid magnetic field interference

【技术实现步骤摘要】
避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构及方法
本专利技术属于芯片封装
，具体涉及一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构及加工方法。
技术介绍
作为芯片级器件的重要光源，芯片级垂直腔面发射激光器(VECSEL),是目前片上原子磁力仪，原子钟等新型传感器的重要组成部分，针对特定的应用环境，实现一种可避免引起磁场干扰的封装方案备受关注。为了能够实现半导体激光机在应用环境下的集成封装，近年来有多种结构被广泛提出。其中多数封装主要针对激光器热控制的方案，很少方案有考虑封装引入的磁场干扰。在一些对磁场有要求的应用场景下，在满足热控制，低功耗，封装简单的前提下，无磁场干扰的特殊封装方案需要被提出。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构。本专利技术的封装结构具体是：由下至上依次包括基底、下绝缘层、上绝缘层。所述的下绝缘层附着在基底上，下绝缘层上布置有测温线圈、加热线圈、VECSEL供电正电极引脚、VECSEL供电负电极引脚；上绝缘层覆盖测温线圈和加热线圈，上绝缘层中心布置有VECSEL供电负电极。所述的测温线圈为具有开口的圆环形，测温线圈的两端分别延伸至测温线圈正极引脚和测温线圈负极引脚。所述的加热线圈为双涡旋曲线形，两条同心的涡旋曲线交错设置，两条涡旋曲线的一端相接于涡旋中心，另一端分别延伸至加热线圈正极引脚和加热线圈负极引脚。所述的测温线圈与加热线圈同心设置，且加热线圈位于测温线圈内。>所述的VECSEL供电正电极引脚、VECSEL供电负电极引脚、测温线圈正极引脚、加热线圈正极引脚、加热线圈负极引脚、测温线圈负极引脚并排布置在下绝缘层上的边缘位置。所述的上绝缘层覆盖测温线圈和加热线圈上，VECSEL供电负电极设置在上绝缘层上的中心位置，并与VECSEL供电负电极引脚相接。进一步，所述的测温线圈的圈数为1～5圈，其断面宽度为0.1～10微米、厚度为0.1～10微米。进一步，所述的加热线圈断面的宽度为0.1～10微米，厚度为0.1～10微米；相互交错的两条涡旋曲线间距为0.1～10微米，单条涡旋曲线的圈数为2～100圈。进一步，所述的基底为硅片或玻璃片，厚度为500～1000微米。进一步，所述的下绝缘层和上绝缘层的厚度为100～1000纳米。本专利技术的另一目的是提供上述封装结构的加工方法。该方法具体是：步骤(1).选取厚度为500～1000微米的硅片或玻璃片作为基底，基底上沉积厚度为100～1000纳米的绝缘材料，作为下绝缘层；步骤(2).采用金属沉积和光刻刻蚀方法，按照设计置图案在下绝缘层上加工出测温线圈及测温线圈正极引脚和测温线圈负极引脚、加热线圈及加热线圈正极引脚和加热线圈负极引脚、VECSEL供电正电极引脚；步骤(3).在测温线圈和加热线圈上沉积厚度为100～1000纳米的绝缘材料，作为上绝缘层，上绝缘层覆盖测温线圈和加热线圈，但不覆盖各个引脚；步骤(4).采用金属沉积和光刻刻蚀方法，同时在下绝缘层上加工出VECSEL供电负电极引脚、在绝缘层上的中心位置加工出VECSEL供电负电极、以及连接VECSEL供电负电极和VECSEL供电负电极引脚的引线。本专利技术提出的可避免引入磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构，可以通过内外交错的涡旋电极结构减少由加热电流引起的磁场干扰。在同等要求的前提下，加热电极所占的面积较小，整体小的封装结构可以实现器件的低功耗运作，同时也可以降低电流所产生的磁场对器件造成的影响。本方案在结构设计设计上创新的提出了内外涡旋交错，互相连接的加热结构，降低了加热器件电流所产生的磁场对器件性能造成的影响，缩小了器件的封装体积，提高了器件的性能。在封装结构的制备加工上，可用于大规模、批量化生产的加工工艺流程。附图说明图1为本专利技术的中心截面结构示意图；图2为本专利技术中的测温线圈和加热线圈的平面结构示意图；图3为覆盖上绝缘层后的平面结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术方案更为清晰，以下结合附图及具体实施方式做进一步说明。如图1和2所示，一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构，由下至上依次包括基底1、下绝缘层2、上绝缘层3。下绝缘层2附着在基底1上，下绝缘层2上布置有测温线圈4、加热线圈5、VECSEL供电正电极引脚6、VECSEL供电负电极引脚7。上绝缘层3覆盖测温线圈4和加热线圈5，上绝缘层3中心布置有VECSEL供电负电极8。如图2所示，测温线圈4为具有开口的圆环形，测温线圈4的两端分别延伸至测温线圈正极引脚401和测温线圈负极引脚402。测温线圈4的圈数为1～5圈，其断面宽度为0.1～10微米、厚度为0.1～10微米(图1中为1圈)。加热线圈5为双涡旋曲线形，两条同心的涡旋曲线交错设置，两条涡旋曲线的一端相接于涡旋中心，另一端分别延伸至加热线圈正极引脚501和加热线圈负极引脚502。加热线圈5断面的宽度为0.1～10微米，厚度为0.1～10微米；相互交错的两条涡旋曲线间距为0.1～10微米，单条涡旋曲线的圈数为2～100圈(图1中为3圈)。采用双涡旋曲线形结构相比传统的加热线圈结构，可以在同样面积下增加线圈的长度，减小封装所需要的空间。测温线圈4与加热线圈5同心设置，且加热线圈5位于测温线圈4内。测温线圈环绕在加热线圈外，可以保证比较准确的测温，同时所产生的电感磁场比较均匀，容易过滤适用于特殊环境的应用。VECSEL供电正电极引脚6、VECSEL供电负电极引脚7、测温线圈正极引脚401、加热线圈正极引脚501、加热线圈负极引脚502、测温线圈负极引脚402并排布置在下绝缘层2上的边缘位置。如图3所示，上绝缘层3覆盖测温线圈4和加热线圈5，但不覆盖各个引脚。VECSEL供电负电极8设置在上绝缘层3上的中心位置，并与VECSEL供电负电极引脚7相接。基底1采用导热系数高的无磁性材料，如硅片或玻璃片；测温线圈4和加热线圈5采用高导电性、本身无磁性的材料；VECSEL供电负电极8以及VECSEL供电负电极引脚7和正电极引脚6采用导电性好、性质稳定、本身无磁性的材料。基底1的厚度为500～1000微米，下绝缘层2和上绝缘层3的厚度为100～1000纳米。该封装结构的具体加工方法是：步骤(1).选取导热系数高的无磁性材料(如硅片或玻璃片)作为基底1，基底1上沉积厚度为100～1000纳米的绝缘材料，作为下绝缘层2；步骤(2).采用金属沉积和光刻刻蚀方法，按照设计置图案在下绝缘层2上加工出测温线圈4及测温线圈正极引脚401和测温线圈负极引脚402、加热线圈5及加热线圈正极引脚501和加热线圈负极引脚502、VECSEL供电正电极引脚6；步骤(3).在测温线圈4和加热线圈5上沉积厚度为100～1000纳米的绝缘材料，作为上绝缘层3，上绝缘层3覆盖测温线圈4和加热线圈5，但不覆盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构，由下至上依次包括基底(1)、下绝缘层(2)、上绝缘层(3)；其特征在于：/n所述的下绝缘层(2)附着在基底(1)上，下绝缘层(2)上布置有测温线圈(4)、加热线圈(5)、VECSEL供电正电极引脚(6)、VECSEL供电负电极引脚(7)；上绝缘层(3)覆盖测温线圈(4)和加热线圈(5)，上绝缘层(3)中心布置有VECSEL供电负电极(8)；/n所述的测温线圈(4)为具有开口的圆环形，测温线圈(4)的两端分别延伸至测温线圈正极引脚(401)和测温线圈负极引脚(402)；/n所述的加热线圈(5)为双涡旋曲线形，两条同心的涡旋曲线交错设置，两条涡旋曲线的一端相接于涡旋中心，另一端分别延伸至加热线圈正极引脚(501)和加热线圈负极引脚(502)；/n所述的测温线圈(4)与加热线圈(5)同心设置，且加热线圈(5)位于测温线圈(4)内；/n所述的VECSEL供电正电极引脚(6)、VECSEL供电负电极引脚(7)、测温线圈正极引脚(401)、加热线圈正极引脚(501)、加热线圈负极引脚(502)、测温线圈负极引脚(402)并排布置在下绝缘层(2)上的边缘位置；/n所述的上绝缘层(3)覆盖测温线圈(4)和加热线圈(5)上，VECSEL供电负电极(8)设置在上绝缘层(3)上的中心位置，并与VECSEL供电负电极引脚(7)相接。/n...

【技术特征摘要】
1.避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构，由下至上依次包括基底(1)、下绝缘层(2)、上绝缘层(3)；其特征在于：
所述的下绝缘层(2)附着在基底(1)上，下绝缘层(2)上布置有测温线圈(4)、加热线圈(5)、VECSEL供电正电极引脚(6)、VECSEL供电负电极引脚(7)；上绝缘层(3)覆盖测温线圈(4)和加热线圈(5)，上绝缘层(3)中心布置有VECSEL供电负电极(8)；
所述的测温线圈(4)为具有开口的圆环形，测温线圈(4)的两端分别延伸至测温线圈正极引脚(401)和测温线圈负极引脚(402)；
所述的加热线圈(5)为双涡旋曲线形，两条同心的涡旋曲线交错设置，两条涡旋曲线的一端相接于涡旋中心，另一端分别延伸至加热线圈正极引脚(501)和加热线圈负极引脚(502)；
所述的测温线圈(4)与加热线圈(5)同心设置，且加热线圈(5)位于测温线圈(4)内；
所述的VECSEL供电正电极引脚(6)、VECSEL供电负电极引脚(7)、测温线圈正极引脚(401)、加热线圈正极引脚(501)、加热线圈负极引脚(502)、测温线圈负极引脚(402)并排布置在下绝缘层(2)上的边缘位置；
所述的上绝缘层(3)覆盖测温线圈(4)和加热线圈(5)上，VECSEL供电负电极(8)设置在上绝缘层(3)上的中心位置，并与VECSEL供电负电极引脚(7)相接。


2.如权利要求1所述的避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构，其特征在于：所述的测温线圈(4)的圈数为1～5圈，其断面宽度为0.1～10微米、厚度为0.1～10微米。


3.如权利要求1所述的避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：林强，李德钊，黄宇翔，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33