大功率制造技术

本发明专利技术提出一种大功率

【技术实现步骤摘要】
大功率VCSEL激光器及其制作方法


[0001]本专利技术属于激光器件封装
，具体涉及一种大功率
VCSEL
激光器及其制作方法
。

技术介绍

[0002]垂直腔面发射激光器（
Vertical Cavity Surface
‑
emitting Lasers, VCSEL
）由于具有光束质量好
、
单纵模
、
低阈值
、
易于实现片上测试
、
生产成本低等特点，已在数据传输
、
传感
、
光互连
、
激光打印
、
光信号处理等领域得到了日益广泛的应用
。
其中，应用于汽车领域的
1 mm2垂直腔面发射激光器芯片顶部的扩散器，无法满足汽车
TS16949:2009
规范的标准，该标准测试温度从
‑
40℃
上升到
150℃
，然后再从
150℃
上升到
260℃
为一个循环，在
100
次循环中，容易出现
VCSEL
芯片顶部的扩散器断裂问题
。
[0003]针对
VCSEL
芯片顶部的扩散器断裂问题，目前采用通过更换基底支撑材料从而使得芯片与铜焊盘支架结构
、
铜焊盘支架结构与基底支撑材料之间产生更小的应变，进而减少芯片顶部扩散器的形变，一定程度上可降低扩散器断裂问题
。
然而此方法操作繁琐，且铜焊盘的受热膨胀系数（
1.8
ꢀ×ꢀ
10
‑5）远大于其上部的
VCSEL
芯片（
5.7
ꢀ×ꢀ
10
‑6）和下部的基底支撑材料的热膨胀系数（
4.5
ꢀ×ꢀ
10
‑6），其抗冷热冲击性能较差，在
‑
40℃
上升到
150℃、
且从
150℃
上升到
260℃
的循环冷热冲击下，铜会有大量残余应力产生，以至于在应变过程中
1mm2VCSEL
芯片顶部的扩散器仍存在断裂风险，无法满足
TS16949:2009
规范的测试需求
。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种大功率
VCSEL
激光器及其制作方法
。
[0005]本专利技术的一方面，提出一种大功率
VCSEL
激光器，包括：支撑基板，具有相对设置的第一表面与第二表面；第一线路层，设置于所述第一表面上；第二线路层，设置于所述第二表面上；
VCSEL
芯片，设置于所述第一线路层上；其中，所述第一线路层与所述第二线路层均采用铜碳复合材料
。
[0006]可选地，所述铜碳复合材料包括铜与碳材料；其中，所述碳材料为石墨
、
石墨烯
、
石墨烯纳米管
、
石墨炔
、
多壁碳纳米管
、C60、
活性炭
、
碳纤维
、
炭黑
、
玻璃碳
、
多孔炭材料
、
碳纳米球中的任一者
。
[0007]可选地，所述支撑基板上设置有贯穿其厚度的导通柱，所述导通柱的两端分别与所述第一线路层
、
所述第二线路层电连接
。
[0008]可选地，所述第一线路层与所述第二线路层的厚度范围为
100
‑
200
μ
m。
[0009]可选地，所述支撑基板上还设置有至少一个应力释放孔
。
[0010]可选地，所述支撑基板上还设置有机器识别标记和
/
或切割标记
。
[0011]本专利技术的另一方面，提出一种制作前文记载的所述大功率
VCSEL
激光器的方法，所述方法包括：在支撑基板上形成金属层；对所述金属层图形化，以在所述支撑基板的第一表面
、
第二表面上分别形成第一特征图案
、
第二特征图案；电镀或电沉积所述第一特征图案和所述第二特征图案，分别形成第一线路层与第二线路层；将
VCSEL
芯片连接于所述第一线路层上
。
[0012]可选地，所述电镀或电沉积所述第一特征图案和第二特征图案，分别形成第一线路层与第二线路层，包括：以碳材料
‑
添加剂
‑
含铜溶液为电镀液，带有第一特征图案和所述第二特征图案的支撑基板作为阴极，铜棒或铜片作为阳极，通过电化学沉积在支撑基板的第一表面
、
第二表面上分别形成第一线路层
、
第二线路层
。
[0013]可选地，所述含铜溶液为硫酸铜溶液
、
氯化铜溶液
、
硝酸铜溶液中任一者
。
[0014]可选地，所述添加剂为硫酸
、
盐酸
、
硝酸
、
氯化钠
、
氯化钾
、
润湿剂
、
光亮剂
、
整平剂中的至少一者
。
[0015]本专利技术提出一种大功率
VCSEL
激光器及其制作方法，大功率激光器包括：支撑基板，具有相对设置的第一表面与第二表面；第一线路层，设置于所述第一表面上；第二线路层，设置于所述第二表面上；导通柱，穿设于所述支撑基板上，且所述导通柱的两端分别与所述第一线路层以及所述第二线路层电连接；
VCSEL
芯片，设置于所述第一线路层上；其中，所述第一线路层与所述第二线路层的材质为铜碳复合材料
。
本专利技术利用铜碳复合材料形成第一线路层与第二线路层的支架结构，该支架结构与
VCSEL
芯片
、
支撑基板的线热膨胀系数相匹配，以使得在将扩散器连接于激光器上时，
VCSEL
芯片顶部的扩散器不易断裂
。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一实施例的大功率
VCSEL
激光器的立体结构图；图2为本专利技术另一实施例的大功率
VCSEL
激光器的侧视图；图3为本专利技术另一实施例的第一线路层的示意图；图4为本专利技术另一实施例的第二线路层的示意图；图5为本专利技术另一实施例的大功率
VCSEL
激光器的制作方法流程框图；图6为本专利技术实施例1中
10mA/cm2电流密度下的石墨烯的铜碳复合材料表面形貌；图7为本专利技术实施例1中
20mA/cm2电流密度下的石墨烯的铜碳复合材料表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大功率
VCSEL
激光器，其特征在于，包括：支撑基板，具有相对设置的第一表面与第二表面；第一线路层，设置于所述第一表面上；第二线路层，设置于所述第二表面上；
VCSEL
芯片，设置于所述第一线路层上；其中，所述第一线路层与所述第二线路层均采用铜碳复合材料
。2.
根据权利要求1所述的大功率
VCSEL
激光器，其特征在于，所述铜碳复合材料包括铜与碳材料；其中，所述碳材料为石墨
、
石墨烯
、
石墨烯纳米管
、
石墨炔
、
多壁碳纳米管
、C60、
活性炭
、
碳纤维
、
炭黑
、
玻璃碳
、
多孔炭材料
、
碳纳米球中的任一者
。3.
根据权利要求1所述的大功率
VCSEL
激光器，其特征在于，所述支撑基板上穿设有导通柱，所述导通柱的两端分别与所述第一线路层
、
所述第二线路层电连接
。4.
根据权利要求1所述的大功率
VCSEL
激光器，其特征在于，所述第一线路层与所述第二线路层的厚度范围为
100
‑
200
μ
m。5.
根据权利要求1所述的大功率
VCSEL
激光器，其特征在于，所述支撑基板上还设置有至少一个应力释放孔
。6.
根据权利要求1所述的大功率
VCSEL<...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锦华，王兢，梁超，金智康，梁月，
申请(专利权)人：博睿光电，
类型：发明
国别省市：