專利名稱：半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體、光纖通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體說是半導(dǎo)體激光器與透鏡、光隔離器和光纖的蝶形耦合封裝器件。
背景技術(shù)：
在光纖通信技術(shù)中，通常采用半導(dǎo)體激光器作為光纖通信的信號(hào)源。為了將半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的激光引入光纖進(jìn)行傳導(dǎo)，需要將半導(dǎo)體激光器耦合封裝到某種特定的封裝形式當(dāng)中，達(dá)到將半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的光信號(hào)穩(wěn)地可靠的耦合到傳輸媒質(zhì)即光纖當(dāng)中，以及將直流偏置、調(diào)制信號(hào)等電信號(hào)引入半導(dǎo)體激光器的目的。常見的耦合封裝形式有同軸封裝，蝶形封裝，雙列直插封裝，小型雙列直插封裝等等。其中蝶形封裝由于內(nèi)部空間較大，通常安裝有半導(dǎo)體致冷器、熱敏電阻、微波微帶電路、透鏡和光隔離器。通過半導(dǎo)體制冷器和熱敏電阻，結(jié)合外部控制電路，能夠保證半導(dǎo)體激光器保持一個(gè)恒定的工作溫度，這對(duì)于發(fā)光波長(zhǎng)等性能對(duì)工作溫度十分敏感的半導(dǎo)體激光器十分重要；微波微帶電路對(duì)于減少封裝對(duì)于半導(dǎo)體激光器高頻響應(yīng)特性的影響起到很明顯的作用；在光路當(dāng)中，光隔離器及透鏡的使用，對(duì)于各光學(xué)端面反射以及光纖散射引起的反向光產(chǎn)生隔離作用并基本消除，因?yàn)榉聪蚬馊肷涞桨雽?dǎo)體激光器內(nèi)會(huì)影響到半導(dǎo)體激光器的相對(duì)強(qiáng)度噪聲、非線性啁啾等性能，限制了光信號(hào)的傳輸距離。因此蝶形封裝的半導(dǎo)體激光器器件具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，使其在光纖通信的波分復(fù)用、高速率、長(zhǎng)距離等應(yīng)用領(lǐng)域成為應(yīng)用廣泛的一種封裝形式。在半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件中，通常采用雙準(zhǔn)直透鏡中間加隔離器的光耦合形式，由于要用兩個(gè)透鏡及光纖對(duì)半導(dǎo)體激光器進(jìn)行耦合，所以耦合對(duì)準(zhǔn)難度大，且裝配結(jié)構(gòu)略顯復(fù)雜，從而影響生產(chǎn)效率，對(duì)技術(shù)工人要求高，生產(chǎn)成本高的問題；并且在半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件工作過程中，由于半導(dǎo)體激光器本身的發(fā)熱，半導(dǎo)體制冷器的熱量遷移作用，周圍環(huán)境的溫度變化等原因，會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器所在的位置與透鏡位置產(chǎn)生一定的溫度梯度，這樣材料的熱脹冷縮并不一致，最終導(dǎo)致半導(dǎo)體激光器的位置與透鏡的相對(duì)位置發(fā)生相對(duì)變化，影響器件的出光穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件，該器件由于采用聚焦透鏡及隔離器光纖一體器件能夠相對(duì)快捷的進(jìn)行半導(dǎo)體激光器的耦合工作，生產(chǎn)效率高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；且由于透鏡與半導(dǎo)體激光器安裝在同一熱沉上，半導(dǎo)體激光器本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的溫度梯度影響基本消除，工作時(shí)溫度穩(wěn)定性較好。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是本發(fā)明一種半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中包括一蝶形管殼；一半導(dǎo)體致冷器，該半導(dǎo)體致冷器燒焊在蝶形管殼里面；一熱沉，該熱沉上安裝有半導(dǎo)體激光器，該半導(dǎo)體激光器與熱沉之間用金絲連接；一Z型支架，該Z型支架包括上下連接面與上下載物面，在Z型支架的上下載物面上安裝有熱敏電阻、熱沉、背光探測(cè)器及透鏡，且該Z型支架固定在半導(dǎo)體致冷器上；一倒П形的支架，該倒П形的支架固定在Z型支架上；一聚焦透鏡，該聚焦透鏡安裝在倒П形的支架上；一固定套管，該固定套管內(nèi)裝有隔離器和陶瓷插針光纖，該固定套管固定在蝶形管殼的尾端，在該隔離器和陶瓷插針光纖的外壁套置有金屬套管，在金屬套管外壁套置有橡膠套管。
其中Z型支架側(cè)視為Z形，其材料為可閥或鎳的鍍金支架。
其中該Z型支架的上下載物面具有高平行度和高表面光潔度。
其中該Z型支架的上下連接面與上下載物面嚴(yán)格垂直。
其中聚焦透鏡采用非球面設(shè)計(jì)，以提高耦合效率，該聚焦透鏡的雙面鍍?cè)鐾笢p反膜減少了光反射的影響。
其中該倒П形的支架的材料為可閥或鎳。
本發(fā)明的有益效果是通過Z支架、聚焦透鏡和隔離器光纖一體器件的使用使耦合工藝簡(jiǎn)化，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；能夠快速、簡(jiǎn)便、可靠和高效地進(jìn)行半導(dǎo)體激光器蝶形器件的耦合封裝，達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。


為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中圖1是本發(fā)明半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件的俯視圖。
圖2是本發(fā)明半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式
首先請(qǐng)參閱圖1及圖2所示，本發(fā)明一種半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中包括一蝶形管殼20；一半導(dǎo)體致冷器6，該半導(dǎo)體致冷器6燒焊在蝶形管殼20里面；一熱沉3，該熱沉3上安裝有半導(dǎo)體激光器1，該半導(dǎo)體激光器1與熱沉3之間用金絲4連接；一Z型支架9，該Z型支架9包括上下連接面與上下載物面，在Z型支架9的上下載物面上安裝有熱敏電阻2、熱沉3、背光探測(cè)器5及透鏡8，且該Z型支架9固定在半導(dǎo)體致冷器6上，該Z型支架9側(cè)視為Z形，其材料為可閥或鎳的鍍金支架，該Z型支架9的上下載物面具有高平行度和高表面光潔度，該Z型支架9的上下連接面與上下載物面嚴(yán)格垂直，；一倒П形的支架7，該倒П形的支架7固定在Z型支架9上，該倒П形的支架7的材料為可閥或鎳；一聚焦透鏡8，該聚焦透鏡8安裝在倒П形的支架7上，該聚焦透鏡8采用非球面設(shè)計(jì)，以提高耦合效率，該聚焦透鏡8的雙面鍍?cè)鐾笢p反膜減少了光反射的影響；
一固定套管10，該固定套管10內(nèi)裝有隔離器11和陶瓷插針光纖12，該固定套管10固定在蝶形管殼20的尾端，在該隔離器11和陶瓷插針光纖12的外壁套置有金屬套管13，在金屬套管13外壁套置有橡膠套管14。
實(shí)施例在圖1和圖2的實(shí)施例中，蝶形管殼20的材料為可閥，選用可閥材料是因?yàn)槠渚哂辛己玫膶?dǎo)熱性且熱膨脹系數(shù)比較小，因此工作時(shí)可以在短時(shí)間里將內(nèi)部器件產(chǎn)生熱傳導(dǎo)出去且器件整體結(jié)構(gòu)不會(huì)因?yàn)闊岙a(chǎn)生明顯變化；將半導(dǎo)體致冷器6燒焊在蝶形管殼20內(nèi)底面，焊接時(shí)要保證沒有虛焊或焊接空隙，因?yàn)樘摵讣昂附涌障稌?huì)導(dǎo)致熱傳導(dǎo)不充分會(huì)影響器件長(zhǎng)期穩(wěn)定性；Z支架9為可閥或鎳的鍍金支架，具有比較好的可焊性和熱傳導(dǎo)性，運(yùn)用線切割和精加工技術(shù)令Z支架9側(cè)視為Z型，上下載物面有合適的厚度，足夠大的固定面積和高的平行度和表面光潔度，合適的厚度產(chǎn)生比較強(qiáng)的支撐力保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，足夠大的固定面積保證散熱良好，高的平行度和表面光潔度為裝配在Z支架9上的其它器件提供良好的準(zhǔn)直及焊接條件，上下連接面與上下載物面嚴(yán)格垂直且垂直間距要通過計(jì)算得到，即不能與管殼底部接觸又可滿足透鏡的固定高度要求；Z支架9不能與管殼20和管殼引腳21相接觸，以免引起有源器件短路；將裝有半導(dǎo)體激光器1的熱沉3、熱敏電阻2和背光探測(cè)器5先后燒焊在Z型支架9上，其中半導(dǎo)體激光器1通過焊錫固定在熱沉3上，并用金絲4進(jìn)行連接，半導(dǎo)體激光器1的出光面與熱沉3的邊緣在同一平面且盡量靠近Z型支架9的垂直邊緣，以避免邊緣金屬引起的反射光進(jìn)入半導(dǎo)體激光器1，熱敏電阻2盡量靠近半導(dǎo)體激光器1得到比較準(zhǔn)確的溫度特性，背光探測(cè)器5靠近半導(dǎo)體激光器1且應(yīng)該斜放以減小反射；上述完成后將Z支架9焊接在半導(dǎo)體致冷器6上，要求焊接緊密，沒有虛焊和空焊，這樣可保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，熱傳導(dǎo)充分；透鏡支架7對(duì)聚焦透鏡8起到支撐連接的作用，透鏡支架7可選用可閥、鎳或不銹鋼材料進(jìn)行線切割加工，形狀類似倒П形，倒П形的底面與Z支架9固定連接，兩垂直面的間距應(yīng)該等于聚焦透鏡8的外徑，當(dāng)半導(dǎo)體激光器1的出光通過調(diào)整聚焦透鏡8，隔離器11與陶瓷插針光纖12的相對(duì)位置且光耦合效率最大時(shí)，保持位置不動(dòng)將透鏡支架7用激光焊接固定到Z支架9上，然后用激光焊接將聚焦透鏡8與透鏡支架7固定；其中光隔離器11與陶瓷插針光纖12固定在固定套管10內(nèi)，當(dāng)透鏡固定好后，再次微調(diào)光隔離器11與陶瓷插針光纖12所在的固定套管10至光耦合效率最高時(shí)，將金屬套筒13套在固定套管10外，用激光焊接將金屬套筒13焊接在蝶形管殼20的尾端，然后用激光焊接將金屬套筒13套與固定套管10焊接固定；最后套上橡膠套管14對(duì)金屬套筒13進(jìn)行過渡保護(hù)防止外力損傷。
完成上述步驟后，將半導(dǎo)體激光器1的熱沉3、熱敏電阻2和背光探測(cè)器5通過引腿或金絲與管殼引腳21焊接相連，由于蝶形管殼20的管殼引腳21可以根據(jù)不同要求進(jìn)行改變，所以圖中沒有畫出這些連接；上述都完成后，在充氮環(huán)境下蓋上管殼蓋并用平行縫焊機(jī)進(jìn)行封焊(圖中未畫出)，充氮環(huán)境是為了將氮?dú)庾⑷牍軞?nèi)進(jìn)行氣體保護(hù)，防止內(nèi)部器件氧化，可以延長(zhǎng)器件使用壽命。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中包括一蝶形管殼；一半導(dǎo)體致冷器，該半導(dǎo)體致冷器燒焊在蝶形管殼里面；一熱沉，該熱沉上安裝有半導(dǎo)體激光器，該半導(dǎo)體激光器與熱沉之間用金絲連接；一Z型支架，該Z型支架包括上下連接面與上下載物面，在Z型支架的上下載物面上安裝有熱敏電阻、熱沉、背光探測(cè)器及透鏡，且該Z型支架固定在半導(dǎo)體致冷器上；一倒∏形的支架，該倒∏形的支架固定在Z型支架上；一聚焦透鏡，該聚焦透鏡安裝在倒∏形的支架上；一固定套管，該固定套管內(nèi)裝有隔離器和陶瓷插針光纖，該固定套管固定在蝶形管殼的尾端，在該隔離器和陶瓷插針光纖的外壁套置有金屬套管，在金屬套管外壁套置有橡膠套管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中Z型支架側(cè)視為Z形，其材料為可閥或鎳的鍍金支架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中該Z型支架的上下載物面具有高平行度和高表面光潔度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中該Z型支架的上下連接面與上下載物面嚴(yán)格垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中聚焦透鏡采用非球面設(shè)計(jì)，以提高耦合效率，該聚焦透鏡的雙面鍍?cè)鐾笢p反膜減少了光反射的影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件，其特征在于，其中該倒∏形的支架的材料為可閥或鎳。
全文摘要
一種半導(dǎo)體激光器蝶形封裝器件，包括一蝶形管殼；一半導(dǎo)體致冷器燒焊在蝶形管殼里面；一熱沉上安裝有半導(dǎo)體激光器，該半導(dǎo)體激光器與熱沉之間用金絲連接；一Z型支架包括上下連接面與上下載物面，在Z型支架的上下載物面上安裝有熱敏電阻、熱沉、背光探測(cè)器及透鏡，且該Z型支架固定在半導(dǎo)體致冷器上；一倒∏形的支架固定在Z型支架上；一聚焦透鏡安裝在倒∏形的支架上；一固定套管內(nèi)裝有隔離器和陶瓷插針光纖，該固定套管固定在蝶形管殼的尾端，在該隔離器和陶瓷插針光纖的外壁套置有金屬套管，在金屬套管外壁套置有橡膠套管。
文檔編號(hào)H01S5/026GK1937336SQ20051008648
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者王欣, 謝亮, 袁海慶, 祝寧華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所