本發(fā)明屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)及制造方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，激光器的制造技術(shù)日益進步，激光器作為一種光通信用光源，為當(dāng)前國內(nèi)外高速光纖傳輸網(wǎng)中信息傳輸載體的通用理想光源。目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科技、國防以及工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

現(xiàn)在應(yīng)用中比較常用的激光器封裝方式為全封閉式(英文：transistoroutline或者through-hole，簡稱：to)封裝技術(shù)，to封裝技術(shù)在封裝制造加工時難度大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且內(nèi)部真空環(huán)境需加入吸氣劑，生產(chǎn)成本較高，且封裝完成后的封裝結(jié)構(gòu)體積較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述to封裝技術(shù)的不足，提供一種高效、低成本圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)，采用溝槽式結(jié)構(gòu)，將芯片置于溝槽底部，利用導(dǎo)電柱體取代引線，降低激光器體積。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)，該圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)包括管座以及位于管座上方的管帽組件，該管座靠近管帽組件的上表面形成有至少一個用于承載芯片的凹槽，該上表面的非凹槽區(qū)域用于承載預(yù)定的非芯片器件，這些芯片和非芯片器件通過引線鍵合的方式進行連接，該引線連接至從管座的上表面貫穿至管座的下表面的導(dǎo)電柱體的上端，以與導(dǎo)電柱體的下端設(shè)置的焊球電性連接。

可選的，管帽組件包括位于中間區(qū)域的透鏡以及位于透鏡外圍的管帽，管帽用于支撐對應(yīng)的透鏡，管帽的高度與對應(yīng)透鏡的焦距相關(guān)。

可選的，該透鏡采用透光材料?？蛇x的，該管帽采用透光材料。

可選的，導(dǎo)電柱體為至少兩個，每個導(dǎo)電柱體底端均設(shè)置有焊盤，每個焊盤上焊接有焊球。

可選的，上述凹槽的數(shù)量為至少兩個，上述芯片至少包括發(fā)光芯片和功率調(diào)節(jié)芯片，其中一個凹槽用于承載該發(fā)光芯片，另一個凹槽用于承載該功率調(diào)節(jié)芯片。

可選的，凹槽的尺寸與所承載的芯片的尺寸相匹配。

可選的，上述非芯片器件包括電熱調(diào)節(jié)器、熱敏電阻和轉(zhuǎn)接板中的至少一種，該導(dǎo)電柱體底端設(shè)置有焊盤，該焊球焊接在該焊盤上。

第二方面，本發(fā)明還提供一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法包括：

在載體圓片的上表面進行處理形成凹槽，對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔，在通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，形成導(dǎo)電柱體；采用預(yù)定粘貼方式將芯片粘貼至對應(yīng)凹槽底部，將非芯片器件粘貼至該載體圓片上表面非凹槽區(qū)域的對應(yīng)位置；采用引線鍵合的方式將上述芯片和非芯片器件按照預(yù)定連接方式進行連接，并將連接后的引線至導(dǎo)電柱體的上端；在該導(dǎo)電柱體底端的焊盤上焊接焊球；采用一次鑄造成型方式得到包含透鏡和管帽的至少一個管帽組件；在真空條件下將各個管帽組件按照預(yù)定方式粘接在該載體圓片的上表面。

可選的，該在載體圓片的上表面進行處理形成凹槽，對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔，包括：通過刻蝕或激光燒蝕在載體圓片的上表面進行處理形成凹槽，通過刻蝕或激光燒蝕對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔。

可選的，通過干法刻蝕等方式對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔。

可選的，在通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，形成導(dǎo)電柱體，包括：采用濺射后電鍍的方式對通孔進行填充，得到導(dǎo)電柱體。

可選的，采用預(yù)定粘貼方式將芯片粘貼至對應(yīng)凹槽底部，將非芯片器件粘貼至該載體圓片上表面非凹槽區(qū)域的對應(yīng)位置，包括：通過導(dǎo)電膠將芯片粘貼至對應(yīng)凹槽底部，將非芯片器件粘貼至該載體圓片上表面非凹槽區(qū)域的對應(yīng)位置。

可選的，在導(dǎo)電柱體底端的焊盤上焊接焊球，包括：通過植球工藝以及回流焊工藝在各個導(dǎo)電柱體底端的焊盤上焊接該焊球。

可選的，在真空條件下將各個管帽組件按照預(yù)定方式粘接在載體圓片的上表面之后，該方法還包括：以單個激光器為單位，通過激光切割方式對載體圓片進行切割。

根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明可以實現(xiàn)的有益效果至少包括：

1、采用透光材料，一次鑄造成型得到管帽組件，制造加工難度小，同時可以大大降低生產(chǎn)成本。

2、對整張載體圓片上的鍵合點(包括芯片和非芯片器件)，采用引線鍵合的方式，一次定位，完成整張鍵合，提高了生產(chǎn)效率。

3、采用一種高效的封裝工藝，即管座和管帽采用圓片級封裝，圓片上多個管座和管帽的連接采用膠粘，在真空條件下一次完成，其工藝簡單，且完成后的封裝結(jié)構(gòu)尺寸較小，生產(chǎn)效率大大提高。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性的，并不能限制本發(fā)明。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是本發(fā)明在一個實施例中提供的一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電柱體及溝槽刻蝕后圓片示意圖；

圖3是本發(fā)明一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的貼裝后示意圖；

圖4是本發(fā)明一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的非芯片器件及芯片鍵合完成后示意圖；

圖5是本發(fā)明一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的焊球焊接后的示意圖；

圖6是本發(fā)明一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的管帽組件的示意圖；

圖7是本發(fā)明一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的載體圓片形成各個激光器的俯視示意圖；

圖8是本發(fā)明一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的管帽組件與管座組裝后示意圖；

其中，1-凹槽；2-導(dǎo)電柱體；3-管座；4-非凹槽區(qū)域；5-芯片；6-非芯片器件；7-引線；8-焊盤；9-焊球；10a-透鏡；10b-管帽；11-激光器；51-發(fā)光芯片；52-功率調(diào)節(jié)芯片；61-電熱調(diào)節(jié)器；62-熱敏電阻；63-轉(zhuǎn)接板。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

相關(guān)技術(shù)中由于to封裝體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且制造加工難度大，封裝成本難以降低。針對于此，本申請?zhí)峁┝艘环N圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的制造方法及根據(jù)該制造方法獲得的圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)。

請參見圖1所示，本發(fā)明在一個實施例中提供的一種圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖，該圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)的制造方法包括如下步驟：

步驟101，在載體圓片的上表面進行處理形成凹槽，對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔，在通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，形成導(dǎo)電柱體；

這里的載體圓片可以為玻璃或硅基材料。在一種可能的實現(xiàn)方式中，在載體圓片的上表面進行處理形成凹槽時，可以采用刻蝕或激光燒蝕在載體圓片的上表面進行處理形成凹槽。

在對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔時，可以通過刻蝕(比如干法刻蝕)或激光燒蝕對該載體圓片進行處理形成從該載體圓片上表面至下表面貫穿的通孔。

在實際應(yīng)用中，在得到上述通孔后，還可以進一步在通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料，比如采用濺射后電鍍的方式對通孔進行填充，形成導(dǎo)電柱體。

通過步驟101，載體圓片的上表面形成凹槽，且從載體圓片的上表面至下表面之間形成通孔，對通孔填充后形成導(dǎo)電柱體，請參見圖2所示，載體圓片的上表面形成凹槽1以及貫穿載體圓片上表面至下表面的導(dǎo)電柱體2，載體圓片的其余體積為管座3，載體圓片的上表面凹槽1以外的區(qū)域則為非凹槽區(qū)域4。

一般來講，凹槽的尺寸與需要粘貼至凹槽底部的芯片的尺寸相匹配。凹槽可以為至少一個，通孔可以為至少兩個。

可選的，對于一個激光器所對應(yīng)的管座，其一般具有兩個導(dǎo)電柱體，該激光器所具備的導(dǎo)線的一端連接于其中一個導(dǎo)電柱體的上端，該導(dǎo)線經(jīng)過各個芯片和非芯片器件連接后與另一個導(dǎo)電柱體的上端相連。

步驟102，采用預(yù)定粘貼方式將芯片粘貼至對應(yīng)凹槽底部，將非芯片器件粘貼至該載體圓片上表面非凹槽區(qū)域的對應(yīng)位置；

在一種可能的實現(xiàn)方式中，在采用預(yù)定粘貼方式將芯片粘貼至對應(yīng)凹槽底部時，可以通過導(dǎo)電膠將芯片粘貼至對應(yīng)凹槽底部。在將非芯片器件粘貼至該載體圓片上表面非凹槽區(qū)域的對應(yīng)位置時，可以通過導(dǎo)電膠將非芯片器件粘貼至該載體圓片上表面非凹槽區(qū)域的對應(yīng)位置。

粘貼芯片和非芯片器件后的載體圓片可以參見圖3所示，該載體圓片形成有兩個凹槽，兩個凹槽內(nèi)均被粘貼有芯片5，載體圓片上表面形成的非凹槽區(qū)域被粘貼有非芯片器件6。

步驟103，采用引線鍵合的方式將上述芯片和非芯片器件按照預(yù)定連接方式進行連接，并將連接后的引線連接至導(dǎo)電柱體的上端；

在采用引線鍵合的方式將上述芯片和非芯片器件按照預(yù)定連接方式進行連接時，可以按照芯片和非芯片器件的電路關(guān)系所對應(yīng)的連接方式進行連接。

請參見圖4所示，通過引線7將各個芯片和非芯片器件進行互連，引線7通過導(dǎo)電柱體2與導(dǎo)電柱體2底端的焊盤8進行電性連接。

步驟104，在導(dǎo)電柱體底端的焊盤上焊接焊球；

在每個導(dǎo)電柱體底端的焊盤上焊接焊球時，可以采用植球工藝以及回流焊工藝在該通孔底端的焊盤上焊接該焊球。

請參見圖5所示，在導(dǎo)電柱體2的底端的焊盤8上焊接有焊球9。

步驟105，采用一次鑄造成型方式得到包含透鏡和管帽的至少一個管帽組件；

請參見圖6所示，一體成型的管帽組件包括透鏡10a和管帽10b，其中至少透鏡為透光材料。

管帽是用于支撐透鏡的，管帽的高度與透鏡的焦距相關(guān)。

步驟106，在真空條件下將各個管帽組件按照預(yù)定方式粘接在該載體圓片的上表面。

由于一個載體圓片可以通過步驟101至步驟104得到多個激光器的管座，因此通過步驟105可以針對各個激光器的數(shù)量及激光器的管座面積，形成多個管帽組件，然后利用步驟106，將管帽組件粘接在載體圓片與激光器管座對應(yīng)的上表面。

步驟107，以單個激光器為單位，通過激光切割方式對載體圓片進行切割。

通過上述步驟101至步驟106，載體圓片上形成若干個激光器，然后則可以以單個激光器為單位，通過激光切割的方式對載體圓片進行切割，以得到各個激光器。

請參見圖7所示，該載體圓片上形成若干個激光器11，以每個激光器11為單位進行切割，則可以得到各個激光器11。

通過上述步驟得到的圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)可以參見圖8所示，該制造成型的圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)包括管座3以及位于管座3上方的管帽組件，管座3靠近管帽組件的上表面形成有至少一個用于承載芯片的凹槽，該上表面的非凹槽區(qū)域用于承載預(yù)定的非芯片器件，芯片和非芯片器件通過引線7鍵合的方式進行連接，該引線7連接至從管座3的上表面貫穿至管座3的下表面的導(dǎo)電柱體2的上端，以與導(dǎo)電柱體2的下端設(shè)置的焊球9電性連接，以實現(xiàn)功能芯片的信號引出端轉(zhuǎn)移。

進一步的，凹槽的數(shù)量為至少兩個，以芯片包括發(fā)光芯片以及功率調(diào)節(jié)芯片，非芯片器件包括電熱調(diào)節(jié)器、熱敏電阻以及轉(zhuǎn)接板為例，請參見圖8所示，發(fā)光芯片51位于其中一個凹槽內(nèi)，功率調(diào)節(jié)芯片52位于另一個凹槽內(nèi)，電熱調(diào)節(jié)器61、熱敏電阻62以及轉(zhuǎn)接板63分別被粘貼在載體圓片上表面的非凹槽區(qū)域。

管帽組件包括位于中間區(qū)域的透鏡10a以及位于透鏡外圍的管帽10b，管帽10b用于支撐透鏡10a，管帽10b的高度與透鏡10a的焦距相關(guān)?？蛇x的，透鏡10a采用透光材料。

可選的，導(dǎo)電柱體2為至少兩個，每個導(dǎo)電柱體2底端均設(shè)置有焊盤8，每個焊盤8上焊接有焊球9。需要補充說明的是，上述步驟101至步驟107還可以根據(jù)實際情況選擇性的選取部分步驟形成新的實施例，比如，步驟101至步驟106可以單獨形成一個實施例。上述步驟101至步驟107還可以根據(jù)實際情況調(diào)整前后順序以形成新的實施例，比如，步驟105可以作為步驟106之前的任一步驟，比如可以放置在步驟101之前，或步驟101至步驟104任兩個步驟之間，或者可以與步驟101至步驟104中任一或任幾個步驟并列執(zhí)行。

綜上所述，本發(fā)明提出的圓片級激光器封裝結(jié)構(gòu)及其制造方法，采用透光材料，一次鑄造成型得到管帽組件，制造加工難度小，同時可以大大降低生產(chǎn)成本；另外，對整張載體圓片上的鍵合點(包括芯片和非芯片器件)，采用引線鍵合的方式，一次定位，完成整張鍵合，提高了生產(chǎn)效率；另外，還采用一種高效的封裝工藝，即管座和管帽采用圓片級封裝，圓片上多個管座和管帽的連接采用膠粘，在真空條件下一次完成，其工藝簡單，且完成后的封裝結(jié)構(gòu)尺寸較小，生產(chǎn)效率大大提高。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里發(fā)明的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未發(fā)明的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。