一種表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于半導體激光技術領域，尤其涉及一種表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法。
【背景技術】
[0002]由于半導體激光器具有較高的光電轉換效率、可靠的工作穩定性、緊湊的體積和簡單的驅動要求等眾多優點使其在激光加工、軍事國防、醫療衛生等領域中的應用越來越廣泛。目前藍寶石襯底的半導體激光器芯片以其價格便宜，生長工藝相對容易等優勢在市場上的占有率越來越高。由于其襯底是由藍寶石非導電材料構成的，故在生長器件時通過外延生長、刻蝕等方法將其生長成具有臺階的表面型結構(如圖1)。這種結構解決了藍寶石基底不能導電的缺點。但表面型半導體器件由于其臺階型結構，在芯片封裝時會有表面高低不平的情況，這容易產生器件由于電極接觸不良而導致其壽命大大的縮短或者器件的燒毀這會嚴重影響器件的性能。這就限制了表面型半導體激光器件的廣泛應用。
[0003]目前改變表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料的制備方法較少，而目前焊料預置在熱沉上的方法主要是焊料平整且均勻的，對于表面型半導體器件臺階型的預置并沒有相關報道。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本發明提供一種表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法，該方法通過改變表面型半導體激光器件預置焊料結構，不僅可以獲得特定要求的焊料結構分布，而且避免了半導體激光器封裝結構的復雜化。
[0005]本發明的表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法，其包括以下步驟:
[0006]步驟1，設計表面型半導體激光器件的熱沉夾具的熱沉夾具窗口尺寸，且將各個熱沉夾具窗口的尺寸設計為不同尺寸；
[0007]步驟2，將預置焊料利用步驟I設計的熱沉夾具生長焊料，生成呈臺階型分布的焊料。
[0008]進一步的，預置焊料生成P型電極面的熱沉夾具窗口的尺寸比預置焊料生成N型電極面的熱沉夾具窗口尺寸大。
[0009]進一步的，預置焊料生成P型電極面的熱沉夾具窗口長0.8_、寬4_，
[0010]預置焊料生成N型電極面的熱沉夾具窗口長0.6_、寬2_。
[0011]進一步的，所述焊料為In焊料或AuSn焊料。
[0012]有益效果:
[0013]與現有技術相比，本發明利用熱沉夾具窗口面積的不同、焊料生長的厚度以及分布不同的原理，改變了夾具窗口的面積，使焊料按特定要求生長，從而滿足特定的使用要求，提高了焊接工藝的直通率與表面型半導體器件的穩定性，而且還避免了其結構的復雜化，使其得到更加廣泛的應用。
【附圖說明】
[0014]圖1為現有技術中的表面型半導體激光器件結構；
[0015]圖2為本發明的表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法獲得的熱沉夾具結構示意圖；
[0016]圖3為現有技術中的未改變熱沉夾具窗口尺寸焊料生長分布示意圖；
[0017]圖4為本發明的表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法獲得的焊料生長分布示意圖。
[0018]其中，附圖標記為:
[0019]1-芯片P型電極；
[0020]2-芯片N面電極；
[0021]3-芯片外延生長層；
[0022]4-芯片襯底；
[0023]5、6_熱沉夾具的窗口；
[0024]7-熱沉夾具；
[0025]8-熱沉；
[0026]9-未改變熱沉夾具窗口焊料；
[0027]10-改變熱沉夾具窗口焊料臺階型。
【具體實施方式】
[0028]目前半導體激光器件焊料的生長工藝主要是蒸鍍法，當焊料的高度與夾具窗口的高度一樣時，由于附著力的作用窗口邊緣會有焊料繼續生長成梯形臺結構，當生長到一定高度時窗口面積小的焊料會更早的容易斷裂，而面積大的窗口會繼續生長焊料，從而生長成高低不同的臺階型焊料。如圖1所示，芯片襯底(4)上生長芯片外延生長層(3)，在芯片外延生長層⑶上的芯片P型電極⑴與芯片N面電極⑵呈臺階型。
[0029]而本發明則通過改變半導體激光器熱沉預置焊料夾具兩個窗口的尺寸，不僅可以獲得特定要求焊料尺寸與形狀，而且避免了半導體激光器封裝結構的復雜化。
[0030]本發明采用了如下技術方案:
[0031]改變熱沉夾具兩個窗口尺寸的方法:設計熱沉夾具窗口尺寸；該熱沉夾具兩個窗口尺寸大小不同；將該熱沉夾具窗口的間距和面積按照芯片電極的高度差進行設計并加工，使生長的焊料按特定要求分布。
[0032]本發明通過不同尺寸的熱沉夾具窗口生長出焊料厚度不同的預置焊料熱沉。即改變熱沉夾具窗口的尺寸，按照特定的長和寬生長出不同分布的焊料。由于熱沉夾具窗口尺寸的不同，其生長的焊料分布不同，例如梯形分布或矩形分布。
[0033]在設計熱沉夾具窗口的過程中，窗口的尺寸不能小于電極的尺寸間距尺寸不宜過小，以避免預置焊料的尺寸小于電極的尺寸而使半導體器件在焊接過程中產生焊線不均勻或空洞導致器件的穩定性變差。
[0034]熱沉夾具窗口尺寸的選擇可以根據芯片電極最終所需的尺寸來確定，根據芯片電極尺寸大小決定熱沉夾具窗口尺寸的設計。
[0035]如圖2所示，熱沉夾具(7)由2個熱沉夾具窗口(5、6)組成。
[0036]較佳的是，所述熱沉夾具兩個窗口的面積各不相同。如將熱沉夾具窗口的尺寸從左至右設計為:長X寬:0.8x4mm2,0.6x2mm2。
[0037]較佳的是，所述生長的焊料按特定的要求分布。如:焊料經蒸鍍或其它方式的生長后在熱沉(8)上的臺階狀分布，如圖4所示，改變熱沉夾具窗口焊料(10)呈臺階型分布。而現有技術的方法中焊料預置在熱沉上的方法主要是焊料平整且均勻的，如圖3所示，未改變熱沉夾具窗口焊料(9)的分布是均勻、平整的。
[0038]相對于單個窗口的夾具所生長的均勻焊料，梯狀結構分布的焊料能更好的與表面型半導體器件的電極焊接，大大的提高了半導體器件的壽命和穩定性。從而使其能更廣泛的應用于各個領域。
[0039]當然，本發明還可有其他多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法，其特征在于，包括: 步驟1，設計表面型半導體激光器件的熱沉夾具的熱沉夾具窗口尺寸，將各個熱沉夾具窗口的尺寸設計為不同尺寸； 步驟2，將預置焊料利用步驟I設計的熱沉夾具生長焊料，生成呈臺階型分布的焊料。
2.根據權利要求1所述的表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法，其特征在于，預置焊料生成P型電極面的熱沉夾具窗口尺寸比預置焊料生成N型電極面的熱沉夾具窗口尺寸大。
3.根據權利要求2所述的表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法，其特征在于， 預置焊料生成P型電極面的熱沉夾具窗口長0.8mm寬4_， 預置焊料生成N型電極面的熱沉夾具窗口長0.6mm寬2_。
4.根據權利要求1所述的表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法，其特征在于，所述焊料為In焊料或AuSn焊料。
【專利摘要】本發明提供一種表面型半導體激光器件倒裝焊用焊料制備方法，其包括：步驟1，設計表面型半導體激光器件的熱沉夾具(7)的熱沉夾具窗口尺寸大小，將各個熱沉夾具窗口(5、6)的尺寸設計為不同尺寸；步驟2，將預置焊料利用步驟1設計的熱沉夾具生長焊料，生成呈臺階型分布的焊料。該方法通過改變半導體激光器熱沉預置焊料夾具兩個窗口的尺寸，不僅可以獲得特定要求焊料尺寸與形狀，而且避免了半導體激光器封裝結構的復雜化。
【IPC分類】C23C14-24
【公開號】CN104593728
【申請號】CN201410751000
【發明人】堯舜, 高祥宇, 王智勇, 邱運濤, 賈冠男, 呂朝蕙, 雷宇鑫
【申請人】北京工業大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月9日