封装是半导体激光器芯片必不可少的后端工艺。封装包括芯片封装和保护壳封装，不仅可以形成闭合电路、保护芯片，也是芯片散热的重要方式。芯片封装是把芯片直接焊接在不同结构、不同材料的热沉上的一种方法，热沉的作用主要是把芯片发光时产生的热量散掉，保证芯片能持续稳定的工作。
COS封装常见于高功率半导体激光器单管的封装中，首先采用焊料将半导体激光器芯片封装到过渡热沉上，形成COS（Chip On Submount）结构。这种封装结构体积小，集成度高且允许进行二级封装以满足不同的应用场合，例如进一步烧结到铜热沉上，也可烧结到管壳内并进行光纤耦合输出，对COS采取下一步的封装方式，如F-mount型封装、C-mount型封装、Butterfly封装（蝶形封装）、TO封装等，经过封装后的激光器芯片可降低腔面被污染的几率，不易被损坏，便于携带。
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F-mount封装
半导体激光器F-mount封装结构如下图所示，从上到下依次为激光芯片、过渡热沉和铜热沉。使用金锡焊料烧结技术将芯片依次封装到SiC、AlN 过渡热沉上，形成 COS结构，然后使用铟焊料将 COS 焊接到铜热沉上，完成 F-mount 结构封装。F-mount封装散热途径短，散热效率高。
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C-mount型封装
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TO封装
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Butterfly封装（蝶形封装）
二、半导体激光器封装材料
①过渡热沉
激光器在连续工作时会产生大量的热，这些热量主要是通过热沉传导出去。过渡热沉通常用与激光器芯片热膨胀系数相差较小的材料制成，以减小硬焊料封装时芯片的残余应力，常用的热沉材料有氮化铝陶瓷、氧化铍陶瓷、碳化硅陶瓷、钨铜合金、碳化硅晶片、金刚石薄膜片等；理想的过渡热沉应该与激光芯片膨胀匹配、具有高热导率，此外还要易加工、价格适宜。
②焊料
表 焊料参数
图 DPC工艺流程
基于DPC工艺制造半导体激光器用陶瓷热沉，对氮化铝、碳化硅、氧化铍、金刚石等陶瓷基材进行金属化后，在特定区域预制微米级金锡薄膜制成，是保证光电子器件长期可靠使用的关键技术。
图 半导体激光器用预制金锡氮化铝基板，炬光科技
8月28-30日，芯瓷半导体、深圳晶瓷、鼎华芯泰、合肥圣达等激光器热沉材料厂商将参加艾邦深圳精密陶瓷展，地址：深圳国际会展中心7号馆，欢迎各位行业朋友莅临参观交流。艾邦建有陶瓷基板产业群，欢迎上下游企业加入微信群，长按识别二维码即可加入。
1.808nm高功率半导体激光器封装技术研究，赵子涵；
2.高功率半导体激光器散热方法综述，刘瑞科等；
4.高功率半导体激光器陶瓷封装散热性能研究，倪羽茜等.
推荐展会：第六届精密陶瓷暨功率半导体产业链展览会 同期举办：热管理材料展 2024年8月28日-30日
一、精密陶瓷产业链：
1、陶瓷器件及材料：MLCC、LTCC、HTCC、微波介质陶瓷、压电陶瓷、钛酸钡、碳酸钡、氧化钛、氧化铝、氧化锆、玻璃粉、氮化铝、LTCC介质陶瓷粉体、稀土氧化物、生瓷带等；
2、精密陶瓷：氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化硅、碳化硅、氧化钇、结构陶瓷、高温陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷轴承、陶瓷球、半导体陶瓷（搬运臂、陶瓷劈刀、静电卡盘、蚀刻环……）、3D打印陶瓷、燃料电池（SOFC）隔膜片、穿戴陶瓷、光纤陶瓷插芯、陶瓷套筒、CIM、生物陶瓷等。
3、陶瓷基板及封装外壳：陶瓷封装外壳、DPC、DBC、AMB、HTCC基板、LTCC基板、薄膜电路板、厚膜电路板、陶瓷封装基座、热沉、氧化铝、氮化铝、氮化硅、氧化铍、莫来石粉体及基板等；
4、金属材料：银粉、金粉、铜粉、镍粉、焊料（焊片、焊膏）、MLCC用内/外电极浆料、LTCC银浆、金浆、钨钼浆料、铜浆、靶材、无氧铜带、可伐合金、金属冲压件等；
5、助剂：陶瓷和导电浆料用分散剂、黏合剂、增塑剂、絮凝剂、矿化剂、消泡剂、润滑剂、烧结助剂等；
6、设备：
陶瓷加工设备：砂磨机、球磨机、真空脱泡机、三辊机、喷雾造粒机、干压机、流延机、注塑机、3D打印机、模具、干燥设备、研磨机、精雕机、裁片机、激光设备、打孔机、填孔机、丝网印刷机、叠层机、层压机、等静压机、热切机、整平机、排胶炉、烧结炉、钎焊设备、电镀设备、化学镀、喷银机、浸银机、端银机、真空镀膜设备、显影设备、去膜设备、蚀刻机、湿制程设备、等离子清洗、超声波清洗、自动化设备、剥离强度测试仪、AOI检测设备、打标机；
封装测试设备：贴片机、引线键合机、封盖机、平行缝焊封帽、切筋机、钎焊设备、激光调阻机、网络分析仪、热循环测试设备、测厚仪、氦气检漏仪、老化设备、外观检测、超声波扫描显微镜、X-光检测、激光打标、分选设备、测包编带机等；
7、耗材：离型膜、载带（塑料和纸质）、耐火材料、承烧板/匣钵（氧化铝、刚玉莫来石、氮化硼等）、承烧网、发泡胶、研磨耗材（金刚石微粉、研磨液）、精密网版、清洗剂、电镀药水等。
二、热管理产业链： 1、热管理材料：氧化铝、氮化铝、氮化硼、石墨烯、石墨、碳纳米管、空心玻璃微珠、导热粉体、散热基板、热沉（钨铜、钼铜、氮化铝、金刚石等）、铝碳化硅AlSiC、相变材料、导热凝胶、导热界面材料、导热垫片、导热胶带、灌封胶、热管/均热板；
2、散热器件：半导体制冷片（TEC）、IGBT散热器（铜、铝）、大功率晶体管散热器、通信基站散热壳体、液态金属散热器、插针式散热器等;
3、设备：压延机、涂布机、分条机、模切机、复卷机、切片机，CNC设备、压铸/冲压设备、热分析仪器、激光导热仪、导热系数仪、强度试验机、检测设备、自动化等。
三、功率半导体器件封装产业链：
1、材料：碳化硅，陶瓷衬板（DBC、AMB）、封装管壳、键合丝、散热基板（铜、铝碳化硅AlSiC）、导热硅凝胶、环氧灌封胶、焊料（预制焊片）、银膜/银膏、散热器（铜、铝）、功率引出端子（铜端子）、外壳（工程塑料PPS、PBT、高温尼龙）、清洗剂等； 2、设备及配件：真空焊接炉、贴片机、固晶机、引线键合机、X-ray、推拉力测试机、等离子清洗设备、点胶机、丝网印刷机、超声波扫描设备、动静态测试机、点/灌胶机、银烧结设备、垂直固化炉、甲酸真空共晶炉、自动封盖设备、高速插针机、弯折设备、超声波焊接机、视觉检测设备、推拉力测试机、高低温冲击设备、功率循环测试设备、打标机、检验平台、治具等；
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原文始发于微信公众号（艾邦陶瓷展）：DPC陶瓷基板热点应用——半导体激光器
成员: 5306人， 热度: 153517
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