激光多極管封裝底座的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種激光多極管封裝底座的制備方法，該激光多極管封裝底座的制備方法包括如下步驟：步驟1，取壓成目標尺寸的金屬殼體、金屬上蓋、金屬導柱和接地引線，分別依次經拋光除油和刻蝕處理；步驟2，取經步驟1處理的接地引線用銀銅焊料焊接在經步驟1處理的金屬上蓋上；步驟3，將小顆粒絕緣玻璃、經步驟1處理的金屬殼體和金屬導柱、經步驟2處理的金屬上蓋和接地引線組合固定，在氮氣保護下進行燒結處理；具有加強焊接強度的效果。
【專利說明】
激光多極管封裝底座的制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及多極管制造技術，特別涉及一種激光多極管封裝底座的制備方法。
【背景技術】
[0002] 光收發一體模塊，可用于交換機中完成電信號與光信號的轉換，其是光通信中重 要組成部分。多極管，包括二極管、三極管和四級管。激光多極管是目前光收發一體模塊的 重要組成之一，其包括單異質結(SH)、雙異質結(DH)和量子阱(QW)激光多極管。量子阱激光 多極管具有閾值電流低、輸出功率高的優點，是目前市場應用的主流產品。目前，常用封裝 底座來與激光多極管配合使用。
[0003] 圖1-3為現有的封裝底座。結合圖1和圖2,封裝底座包括設有空腔1的金屬殼體2， 金屬殼體2的前端設有用于接收外界光線的透鏡3,金屬殼體2的后端設有金屬上蓋4,空腔1 的內壁上設有用于將光線聚集至金屬上蓋4上的鏡面。金屬上蓋4上封接有多個一端伸入空 腔1設置的金屬導柱6,參照圖3,金屬導柱6和金屬上蓋4之間通過絕緣玻璃8密封。結合圖1 和圖2,金屬上蓋4上遠離空腔1的一側還焊接有接地引線7。接地引線7起到安全防護的目 的，其與金屬上蓋4的匹配安裝具有較為重要的意義。
[0004] 因此研發出一種能加強焊接強度的激光多極管封裝底座的制備方法具有一定的 生產應用價值。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是提供一種激光多極管封裝底座的制備方法，其解決了接地引線和 金屬上蓋之間固定牢度差的問題，具有加強焊接強度的效果。
[0006] 本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的： 一種激光多極管封裝底座的制備方法，包括如下步驟： 步驟1，取壓成目標尺寸的金屬殼體、金屬上蓋、金屬導柱和接地引線，分別依次經拋光 除油和刻蝕處理； 步驟2,取經步驟1處理的接地引線用銀銅焊料焊接在經步驟1處理的金屬上蓋上； 步驟3,將小顆粒絕緣玻璃、經步驟1處理的金屬殼體和金屬導柱、經步驟2處理的金屬 上蓋和接地引線組合固定，在氮氣保護下進行燒結處理；其中，所述燒結處理的溫度曲線 為：以65~75°C/min的速度勻速升溫至570~580°C -以8~ll°C/min的速度勻速升溫至846 ~852°C-于846~852°C下保溫14~18min-以20~25°C/min的速度勻速降溫至495~510 -以3~4.5°C/min的速度勻速降溫至250~260°C -以55~70°C/min的速度勻速降溫至 20 ~30°C。
[0007] 進一步優選為:所述銀銅焊料選用TS-18T銀銅釬料。
[0008] 進一步優選為：所述金屬殼體、金屬上蓋、金屬導柱和接地引線由鐵鈷鎳合金制 成。
[0009] 進一步優選為:步驟3中所述燒結處理時，所述小顆粒絕緣玻璃、金屬殼體、金屬導 柱、金屬上蓋和接地引線組合固定在由石墨制成的模具中。
[0010] 進一步優選為:步驟3中加入的所述小顆粒絕緣玻璃的尺寸為10~50目，其由如下 方法制備得到： 分散:取分散劑，升溫至100~105 °C熔融，保溫條件下緩慢加入封接玻璃粉，攪拌分散 均勻，逐漸冷卻凝固，得到小顆粒混合物;其中，所述分散劑包括精白蠟； 壓制:取分散得到的小顆粒混合物，壓制成目標尺寸的玻璃毛坯； 排蠟:取壓制得到的玻璃毛坯，進行排蠟處理，得到絕緣玻璃;其中，所述排蠟處理的溫 度曲線為：以4.5~5 °C/min的速度勻速升溫至585~600 °C -于585~600 °C下保溫14~ 17min-以50~55°C/min的速度勻速降溫至55~60°C。
[0011] 進一步優選為:按質量計，所述分散劑和封接玻璃粉的用量比為1:8~11;所述封 接玻璃粉包括市售玻璃粉，所述市售玻璃粉DM305、DM308或DM320中的一種或多種;所述分 散劑還包括環烷油;且按質量計，分散劑中的精白蠟和環烷油的用量比為50~100:1;步驟1 中所述小顆粒混合物的尺寸為10~50目。
[0012] 進一步優選為:所述封接玻璃粉還包括額外添加的Al2O3;且按質量計，封接玻璃粉 中額外添加的Al 2O3和市售玻璃粉的用量比為1:15~20。
[0013] 進一步優選為:所述步驟1中，拋光除油的步驟為:第一次預清洗-第一次拋光- 第二次預清洗-第二次拋光-第三次預清洗-第四次預清洗-水洗;所述第一次預清洗、 第二次預清洗和第三次預清洗均采用水溶性表面活性劑的水溶液進行清洗，所述A清洗液 選用水溶性表面活性劑;所述第四次預清采用PE0 m-b-PP0n_b-PE0^K溶液進行清洗，其中m 和η均為正整數且3n>m> 1.5n>45。
[0014] 進一步優選為:所述步驟1中，刻蝕所用的刻蝕液包括35~45wt%的HCl、2~5wt% 的H3PO4和 0 · 05 ~0 · 2wt % 的 CH3C00Na。
[0015] 進一步優選為：所述刻蝕液還包括0.05~0. lwt%的陰離子聚丙稀酰胺和0.1~ 0.5wt%的乙酸乙酯。
[0016]綜上所述，本發明具有以下有益效果： 經本申請的金屬-玻璃封接工藝處理得到的密封底座氣密性均達KT11級且焊接強度均 大于1100N/50mm，其在85°C老化168h后的氣密性檢測均達10-1()級，氣密性和焊接強度得到 了較大提高;經平行試驗驗證，本申請的金屬-玻璃封接工藝處理得到的密封底座氣密性一 致性評價好，適用于高精密光電儀器的生產化;研究發現，將本申請的所有優選方案結合后 的金屬-玻璃封接工藝為最佳方案，其氣密性均達HT 12級和焊接強度大于1500N/50mm，其在 85°C老化168h后的氣密性檢測均達HT11級;經大生產化后，成品率高達99%以上。
【附圖說明】
[0017]圖1是現有的封裝底座的主視結構不意圖； 圖2是圖1的A-A結構示意圖； 圖3是現有的封裝底座的立體結構示意圖。
[0018]圖中，1、空腔；2、金屬殼體；3、透鏡；4、金屬上蓋；5、鏡面;6、金屬導柱；7、接地引 線;8、絕緣玻璃。
【具體實施方式】
[0019] 本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其并不是對本發明的限制，本領域技術人 員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本 發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。
[0020] 實施例1-3: -種激光多極管封裝底座的制備方法，包括如下步驟： 步驟1，取鐵鈷鎳合金(即可伐合金），壓成目標尺寸的金屬殼體、金屬上蓋、金屬導柱和 接地引線，分別依次經拋光除油和刻蝕處理； 其中，拋光除油的步驟為：用水溶性表面活性劑的水溶液進行第一次預清洗4氮吹干 表面溶劑后進行第一次拋光4用水溶性表面活性劑的水溶液進行第二次預清洗4氮吹干 表面溶劑后進行第二次拋光4用濃度為水溶性表面活性劑的水溶液進行第三次預清洗4 用PE0 m-b-PP0n-b-PE0m的水溶液進行第四次預清洗4水洗，氮吹干表面溶劑待用； 刻蝕處理的步驟:取待刻蝕組件，于其外表面上涂覆光刻膠，并將光刻膠圖形化;置于 刻蝕液中進行濕法刻蝕處理，之后將待刻蝕組件置于水中，往內通入氨氣對其進行中和至 pH=6.5~7.〇,之后多次水洗至pH=7.0,氮吹干;刻蝕過程在氮氣保護下進行;制備過程中 所用的水為經金屬螯合、脫氣處理的去離子水，所有試劑和待刻蝕組件在使用前均經氮吹 處理； 步驟2,取經步驟1處理的接地引線用TS-18T銀銅釬料焊接在經步驟1處理的金屬上蓋 上； 步驟3，取分散劑，升溫至100~105 °C熔融，保溫條件下緩慢加入封接玻璃粉，攪拌分散 均勻，逐漸冷卻凝固，得到尺寸為10~50目的小顆粒混合物;將小顆粒混合物，壓制成目標 尺寸的玻璃毛坯;取玻璃毛坯，進行排蠟處理，得到絕緣玻璃；其中，排蠟處理的溫度曲線 為：以4.5~5°C/min的速率勻速升溫至585~600°C-于585~600°C下保溫14~17min-以 50~55°C/min的速率勻速降溫至55~60°C ; 將小顆粒絕緣玻璃、經步驟1處理的金屬殼體和金屬導柱、經步驟2處理的金屬上蓋和 接地引線組合固定在石墨模具中，在氮氣保護下進行燒結處理;其中，所述燒結處理的溫度 曲線為：以65~75°C/min的速度勻速升溫至570~580°C -以8~ll°C/min的速度勻速升溫 至846~852°C-于846~852°C下保溫14~18min-以20~25°C/min的速度勻速降溫至495 ~510°C -以3~4.5°C/min的速度勻速降溫至250~260°C -以55~70°C/min的速度勻速降 溫至20~30 °C; 實施例1-3的原料及試劑信息如表1所示。 表1實施例1-3的原料及試劑信息
[0021] 實施例4: 一種激光多極管封裝底座的制備方法，與實施例1的不同之處在于，TS-18T銀銅焊料用上海斯米克L602錫鉛焊料代替。
[0022] 實施例5: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實施例1的不同之處在于，分散 劑由IOOwt %的精白蠟組成。
[0023 ]實施例6: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實施例1的不同之處在于，封接 玻璃粉由l〇〇wt%的DM308構成。
[0024] 實施例7: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實施例1的不同之處在于，待刻 蝕組件的拋光除油的步驟為:濃度為〇. 1~Iwt %的十二烷基苯磺酸鈉水溶液進行預清洗- 吹干表面溶劑后進行拋光-水洗，吹干表面溶劑。
[0025] 實施例8: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實施例1的不同之處在于，刻蝕 液由40wt%的HCl、4wt%H3P〇4的和56wt%的水組成。
[0026] 實施例9: 一種激光多極管封裝底座的制備方法，與實施例1的不同之處在于，排蠟 處理的溫度曲線為：以l〇°C/min升溫至585~600°C-于585~600°C下保溫15min-以60°C/ min的速率勻速降溫至55~60°C。
[0027] 實施例10: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實施例1的不同之處在于，排 蠟處理的溫度曲線為：以5°C/min升溫至550~560°C-于550~560°C下保溫15min-以50 °C/min的速率勻速降溫至55~60°C。
[0028] 實施例11: 一種激光多極管封裝底座的制備方法，與實施例1的不同之處在于，燒 結處理時，所述金屬上蓋、絕緣玻璃和金屬導柱組合固定在不銹鋼模具中。
[0029] 實施例12: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實施例1的不同之處在于，燒 結處理的溫度曲線為：以70°C/min的速率勻速升溫至575°C -以15°C/min的速率勻速升溫 至850°C-于850°C下保溫15min-以30°C/min的速率勻速降溫至255°C -以60°C/min的速 率勻速降溫至20~30°C。
[0030] 實施例13: -種激光多極管封裝底座的制備方法，與實施例1的不同之處在于，燒 結處理的溫度曲線為：以70°C/min的速率勻速升溫至570~580°C -以10°C/min的速率勻速 升溫至830°C-于830°C下保溫15min-以25°C/min的速率勻速降溫至500°C -以4°C/min的 速率勻速降溫至250°C -以60°C/min的速率勻速降溫至20°C。
[0031] 實施例14:焊接強度測試 試驗對象:經實施例1-13的激光多極管封裝底座的制備方法制備得到的封裝底座。 [0032]試驗內容:取試驗對象進行焊接強度測試;每個試驗對象平行制備3個。
[0033] 試驗結果:如表2所示。由表2可知，研究發現，經實施例1-13的激光多極管封裝底 座的制備方法制備的多級管封裝底座的焊接強度均大于ll〇〇N/50mm，同時，平行試驗結果 相似，適用于高精密光電儀器的生產化;研究發現，實施例1-3為最佳方案，其多級管封裝底 座的焊接強度均大于1500N/50mm。 表2焊接強度檢測結果統計(單位:N/50mm)
[0034] 實施例15:密封性(泄漏率)檢測 試驗對象:經實施例1-13的激光多極管封裝底座的制備方法制備得到的封裝底座。 [0035]試驗內容:取試驗對象進行氣密性檢測、85 °C老化168h后的氣密性檢測;每個試驗 對象平行制備3個。
[0036]試驗結果:如表3所示。由表3可知，研究發現，經實施例1-13的激光多極管封裝底 座的制備方法制備的多級管封裝底座的氣密性均達HT11級，且其在85°C老化168h后的氣密 性檢測均達10-1()級，氣密性得到了較大提高；同時，平行試驗結果相似，適用于高精密光電 儀器的生產化;研究發現，實施例1-4為最佳方案，其氣密性均達HT12級，且其在85°C老化 168h后的氣密性檢測均達HT 11級。 表3密封性檢測結果統計(單位:m3.Pa/s)
【主權項】
1. 一種激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，取壓成目標尺寸的金屬殼體、金屬上蓋、金屬導柱和接地引線，分別依次經拋光 除油和刻蝕處理； 步驟2,取經步驟1處理的接地引線用銀銅焊料焊接在經步驟1處理的金屬上蓋上； 步驟3,將小顆粒絕緣玻璃、經步驟1處理的金屬殼體和金屬導柱、經步驟2處理的金屬 上蓋和接地引線組合固定，在氮氣保護下進行燒結處理；其中，所述燒結處理的溫度曲線 為：以65~75°C/min的速度勻速升溫至570~580°C -以8~ll°C/min的速度勻速升溫至846~ 852°C-于846~852°C下保溫14~18min-以20~25°C/min的速度勻速降溫至495~510°C -以3 ~4.5°C/min的速度勻速降溫至250~260°C -以55~70°C/min的速度勻速降溫至20~30°C。2. 根據權利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述銀銅焊料 選用TS-18T銀銅釬料。3. 根據權利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述金屬殼 體、金屬上蓋、金屬導柱和接地引線由鐵鈷鎳合金制成。4. 根據權利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，步驟3中所述 燒結處理時，所述小顆粒絕緣玻璃、金屬殼體、金屬導柱、金屬上蓋和接地引線組合固定在 由石墨制成的模具中。5. 根據權利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，步驟3中加入 的所述小顆粒絕緣玻璃的尺寸為1〇~50目，其由如下方法制備得到： 分散:取分散劑，升溫至100~105 °C熔融，保溫條件下緩慢加入封接玻璃粉，攪拌分散均 勻，逐漸冷卻凝固，得到小顆粒混合物;其中，所述分散劑包括精白蠟； 壓制:取分散得到的小顆粒混合物，壓制成目標尺寸的玻璃毛坯； 排蠟:取壓制得到的玻璃毛坯，進行排蠟處理，得到絕緣玻璃;其中，所述排蠟處理的溫 度曲線為：以4.5~5°C/min的速度勻速升溫至585~600°C-于585~600°C下保溫14~17min- 以50~55°C/min的速度勻速降溫至55~60°C。6. 根據權利要求5所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，按質量計，所 述分散劑和封接玻璃粉的用量比為1:8~11;所述封接玻璃粉包括市售玻璃粉，所述市售玻 璃粉DM305、DM308或DM320中的一種或多種;所述分散劑還包括環烷油;且按質量計，分散劑 中的精白蠟和環烷油的用量比為50~100:1;步驟1中所述小顆粒混合物的尺寸為10~50目。7. 根據權利要求6所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述封接玻璃 粉還包括額外添加的Al2O 3;且按質量計，封接玻璃粉中額外添加的Al2O3和市售玻璃粉的用 量比為1:15~20。8. 根據權利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述步驟1中， 拋光除油的步驟為:第一次預清洗-第一次拋光-第二次預清洗-第二次拋光-第三次預 清洗-第四次預清洗-水洗;所述第一次預清洗、第二次預清洗和第三次預清洗均采用水 溶性表面活性劑的水溶液進行清洗，所述A清洗液選用水溶性表面活性劑;所述第四次預清 采用PE0 m-b_PP0n-b-PE(WK溶液進行清洗，其中m和η均為正整數且3n>m>1.5n>45。9. 根據權利要求1所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述步驟1中， 刻蝕所用的刻蝕液包括35~45wt%的HCl、2~5wt%的H 3PO4和0 · 05~0 · 2wt%的CH3COONa。10. 根據權利要求9所述的激光多極管封裝底座的制備方法，其特征在于，所述刻蝕液 還包括0.05~O. lwt%的陰離子聚丙稀酰胺和0.1~0.5wt%的乙酸乙酯D
【文檔編號】H01S5/022GK105914578SQ201610518436
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月28日
【發明人】戈巖, 程小強
【申請人】杭州華錦電子有限公司