一種光纖耦合半導體激光器的封裝結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于半導體激光器的技術領域，具體地說是一種光纖耦合半導體激光器的封裝結構。
【背景技術】
[0002]最近幾年來，高功率半導體激光器越來越多地為許多應用而生產，如直接的材料處理、光纖激光和放大器栗浦、自由空間光通訊、印刷和醫療等。這些首要歸功于激光器結構設計、半導體材料和可靠的封裝技術的發展。特別是，半導體激光器的封裝使得激光器件能獲得高墻插效率，提高穩定性能并節省使用者的使用成本。盡管最近幾年來獲得的種種進展，但封裝、測試及可靠性等依然占據光纖耦合輸出的半導體激光器的大量成本。
[0003]半導體激光器的封裝是指通過電連接、光耦合、溫控、機械固定及密封等措施使半導體激光器成為具有一定功能且性能穩定的組件裝配過程。
[0004]通常激光器芯片需要在氮氣保護環境下工作，因此無論哪種封裝形式都必須考慮氣密性。對于某些特殊用途的模塊，其封裝管殼結構不規則，外形尺寸比較大，且模塊內部往往有其他的功能的芯片和電路。
[0005]目前，半導體激光器的封蓋方法大多采用平行封焊或應用高強度的密封膠封裝。以上兩種封蓋方法，均在半導體激光器的封裝中廣泛應用。其中，平行封焊具有封裝速度快，可靠性高等優點。但是由于平行封焊對焊接材料的可焊性，焊接平面的平整度和潔凈度均有較為嚴格的要求。同時封焊設備昂貴，不能進行大面積封焊，焊接中需要工裝夾具對被焊接工件進行固定和不能對異形結構進行封焊等因素，限制了平行封焊在半導體激光器封裝領域更為廣泛的應用。另一種應用高強度密封膠的封裝方法，可以有效克服平行封焊的諸多缺點。對被密封界面兩邊的材料沒有太多的局限性，對密封的平面的平整度沒有過分要求，可以封裝異形結構和大尺寸封裝，同時不需要復雜的封裝設備和封裝夾具。但此方法對封膠工藝，有著較為嚴格的要求。由于膠水在固化過程中，具有流動性，固化過程中的溫度和密封體內外部的氣壓差會導致密封膠在密封界面處的流動，造成密封膠在固化過程中脫離密封界面，影響封裝后的半導體激光器的氣密性。
[0006]大功率半導體激光器具有高效率、高輸出功率、體積小和高可靠性等優點，廣泛應用于栗浦固體激光器、直接材料加工、打印等領域。器件的工作壽命是直接影響其應用的一個關鍵因素，有多種退化機制與其相關，按退化方式可分為緩慢退化、快速退化和突然失效等；按退化原因則分為由腔面沾污、器件損傷、電極退化、材料缺陷、焊料不浸潤、裝配應力和腔面C0D等引起的退化。
[0007]激光器的腔面在解理后暴露于空氣中，容易受到沾污、潮解和氧化形成表面態，在前腔面極高的光功率密度和電流密度下，這些表面態作為光吸收和非輻射復合中心，使腔面溫度升高，器件的退化速率加快，甚至發生C0D導致器件突然失效。為解決腔面問題，可采取的途徑是減少光和載流子在腔面的分布、減少腔面附近光的吸收，如采用大光腔結構、透明窗口結構、電流非注入窗口結構等。減少表面態，去除光吸收和非輻射復合中心，如真空解理和腔面離子銑、鈍化技術。除了在激光器芯片的自身結構上做改進之外，在半導體激光器封裝的過程中，為了給半導體激光器芯片一個穩定的工作環境，需要一個潔凈、干燥和擁有保護氣體的密閉空間。激光器的密閉殼體的可靠性是決定半導體激光器封裝之后的穩定性的關鍵所在，其殼體封裝工藝也是業界的一個難題。
【實用新型內容】
[0008]針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種光纖耦合半導體激光器的封裝結構。該封裝結構有效解決了大尺寸和異形結構界面的封裝過程所存在的問題。
[0009]為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0010]—種光纖親合半導體激光器的封裝結構，包括底板、管蓋、窗口蓋板及開窗結構，其中管蓋扣合于所述底板上、并管蓋與底板之間的密封界面通過粘接方式密封連接，所述開窗結構設置于所述管蓋或底板上，所述窗口蓋板通過焊接的方式與所述開窗結構連接，所述管蓋與底板之間密封界面的粘接及所述窗口蓋板與所述開窗結構之間密封界面的焊接過程均在惰性氣體保護環境中完成。
[0011]所述管蓋為盒式一體結構，所述管蓋扣合與底板上，所述底板和管蓋之間的密封界面設有第一凹凸配合結構，所述第一凹凸配合結構在惰性氣體保護環境中通過密封膠粘接密封。
[0012]所述管蓋包括環框和頂蓋，所述環框的底部通過第一凹凸配合結構與所述底板連接，所述環框的頂部通過第二凹凸配合結構與所述頂蓋連接，所述第一凹凸配合結構和所述第二凹凸配合結構均在惰性氣體保護環境中通過密封膠粘接密封。
[0013]所述頂蓋進一步通過螺釘與所述環框連接。
[0014]所述開窗結構包括窗口凹槽、窗口封裝界面凸起及窗口，其中窗口凹槽設置于所述管蓋上、并底部設有與所述封裝結構的封裝內腔連通的窗口，所述窗口的邊緣沿周向設有窗口封裝界面凸起，所述窗口蓋板在惰性氣體保護環境中通過平行封焊的方式與所述窗口封裝界面凸起焊接。
[0015]所述窗口蓋板的外表面與其所在所述管蓋的外表面共面。
[0016]本實用新型的優點及有益效果是:本實用新型結合了平行封焊和密封膠兩方面優點，對于大尺寸或者異形封裝界面應用密封膠封裝形式，同時為了防止密封膠在氣體保護環境下固化過程中產生流動，采用特殊的管蓋開窗結構，用來平衡密封膠固化過程中密封體內外壓差。該裝置有效解決了密封膠在大尺寸和異形結構界面的封裝過程所存在的問題，為高功率半導體激光的封裝提供了有效的封裝方法。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型裝置的結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型實施例一的爆炸圖；
[0019]圖3為本實用新型實施例一的裝配示意圖；
[0020]圖4為本實用新型實施例二的爆炸圖。
[0021]其中:1為底板，11為底板封裝界面凹槽，2為管蓋，21為環框，211為環框螺紋孔，212為環框封裝界面凸起，22為頂蓋，221為頂蓋螺紋孔，222為頂蓋封裝界面凹槽，3為電極出口，4為光線親合部件，5為窗口蓋板，6為開窗結構，61為窗口凹槽，62為窗口封裝界面凸起，63為窗口。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0023]如圖1所示，本實用新型提供的一種光纖耦合半導體激光器的封裝結構，包括底板1、管蓋2、窗口蓋板5及開窗結構6，其中管蓋2扣合于所述底板1上、并管蓋2與底板1之間的密封界面通過密封膠粘接方式密封連接，所述開窗結構6設置于所述管蓋2或底板1上，用于平衡密封膠固化過程中封裝腔體內外壓差；所述窗口蓋板5通過焊接的方式與所述開窗結構6連接，所述管蓋2與底板1之間密封界面的粘接及所述窗口蓋板5與所述開窗結構6之間密封界面的焊接過程均在惰性氣體保護環境中完成，實現潔凈、干燥和擁有保護氣體的密閉空間。
[0024]實施例一
[0025]如圖2所示，所述管蓋2包括環框21和頂蓋22，所述環框21的底部通過第一凹凸配合結構與所述底板1連接，所述環框21的頂部通過第二凹凸配合結構與所述頂蓋22連接，所述第一凹凸配合結構和所述第二凹凸配合結構均在惰性氣體保護環境中通過密封膠粘接密封。
[0026]如圖3所示，所述第一凹凸配合結構包括沿周向設置于所述底板1邊緣的底板封裝界面凹槽11，所述底板封裝界面凹槽11內涂滿高強度密封膠后，所述環環框21的底部邊緣和底板封裝界面凹槽11插接配合。所述第二凹凸配合結構包括沿周向設置于所述環框21頂部的環框封裝界面凸起212和沿周向設置于所述頂蓋22下方邊緣的頂蓋封裝界面凹槽222，所述環框封裝界面凸起212 —側的平面上涂抹高強度密封膠后，所述頂蓋22通過所述頂蓋封裝界面凹槽222與所述環框封裝界面凸起212