真空回流焊爐/真空焊接爐——半導體激光器封裝

半導體激光器又稱激光二極管，是用半導體材料作為工作物質的激光器。常用的工作物質有砷化鎵（GaAs）、硫化鎘（CdS）、磷化銦（InP）、硫化鋅（ZnS）等。由于物質結構上的差異，不同種類產(chǎn)生激光的具體過程比較特殊，激勵方式有電注入、電子束激勵、光泵浦三種形式。半導體激光器可分為同質結、單異質結、雙異質結等幾種。其中，半導體二極管激光器是最實用最重要的一類激光器，具有體積小、壽命長等優(yōu)點，并可采用簡單的注入電流的方式來泵浦，其工作電壓和電流與集成電路兼容，因而可與之單片集成。在激光通信、光存儲、光陀螺、激光打印、測距、雷達等方面得到了廣泛的應用。

半導體激光器的制造過程需要經(jīng)過多個復雜的工藝步驟，以確保芯片的性能和可靠性，包括硅片生長——光刻——離子注入——腐蝕和薄膜沉積——封裝——測試等多個步驟。本文我們將著重介紹封裝步驟。

1.硅片生長：硅片是半導體器件的基板，具有良好的熱導型和機械強度。硅片的生長過程可采用氣相外延或金屬有機化學氣相沉積等方法，通過在硅片上沉積多層材料來形成芯片的結構。

2.光刻：光刻用于在芯片表面形成圖案，以定義激光器的結構和電路。操作時首先將光刻膠涂覆在硅片表面，然后用紫外線曝光，曝光后通過化學熔解或物理刻蝕的方式去除掉未曝光的光刻膠，從而形成所需的圖案。

3.離子注入：離子注入芯片表面，用于形成PN結構并控制電流傳輸，通過控制注入離子的種類和能量，可以實現(xiàn)對芯片電學性能的精準調控。

4.腐蝕和薄膜沉積：通常采用化學氣相沉積或物理氣相沉積。腐蝕用于去除芯片表面的雜志和不需要的材料，以保證芯片的純凈度；薄膜沉積是在芯片表面沉積一層薄膜，以保護芯片結構和提高光學性能。

5.封裝：半導體激光器的封裝形式多種多樣，常見的包括金屬封裝、分布式反饋、腔內型、垂直腔面發(fā)射激光器等。封裝工藝過程主要為：
（1）芯片共晶：使用特定的焊料（通常是金錫共晶焊料），將芯片和熱沉連接在一起。共晶過程需要精確地控制溫度和時間，以保證焊料的流動性和連接的可靠性；

（2）金線鍵合：在芯片與熱沉焊接完成后，需要將芯片與外部電路連接起來。金線鍵合工藝使用非常細的金線將芯片上的電極連接到基板上的電路，從而實現(xiàn)電信號的傳輸。這一步需要高度的精度和穩(wěn)定性，以確保連接的質量和可靠性。

（3）熱沉燒結：這一步的目的是通過高溫處理使焊料完全熔化并擴散到熱沉和芯片之間，形成可靠的連接。同時，燒結過程還可以降低熱沉的熱阻，提高其導熱性能。

（4）光纖耦合：激光器產(chǎn)生的光信號需要通過光纖傳輸。在封裝過程中，需要將光纖與激光器輸出端精確對準，并進行固定。這一步需要高精度的機械對準系統(tǒng)，以確保光纖與激光器輸出端之間的耦合效率高且穩(wěn)定可靠。

（5）密封與外殼裝配：最后一步是將整個封裝結構進行密封，以保護內部的激光器和其它元件免受環(huán)境的影響。外殼通常由金屬或陶瓷等材料制成，具有良好的防潮、防塵和耐腐蝕性。在裝配過程中，需要確保所有部件的連接處都緊密結合，以防止氣體或液體滲入內部。

一般來說，大多數(shù)激光器都采用共晶工藝進行連接，共晶工藝是一種常見的封裝技術，通過在芯片和基板之間融化共晶焊料來實現(xiàn)可靠的連接。這種連接方式能夠提供良好的電傳導和熱導性，同時確保封裝的可靠性和穩(wěn)定性。

6.測試：測試是在制造過程的最后階段對半導體激光器進行性能、可靠性等方面的測試，以確保其符合客戶要求。

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