封裝是半導(dǎo)體激光器芯片必不可少的后端工藝。封裝包括芯片封裝和保護(hù)殼封裝，不僅可以形成閉合電路、保護(hù)芯片，也是芯片散熱的重要方式。芯片封裝是把芯片直接焊接在不同結(jié)構(gòu)、不同材料的熱沉上的一種方法，熱沉的作用主要是把芯片發(fā)光時(shí)產(chǎn)生的熱量散掉，保證芯片能持續(xù)穩(wěn)定的工作。
COS封裝常見于高功率半導(dǎo)體激光器單管的封裝中，首先采用焊料將半導(dǎo)體激光器芯片封裝到過渡熱沉上，形成COS（Chip On Submount）結(jié)構(gòu)。這種封裝結(jié)構(gòu)體積小，集成度高且允許進(jìn)行二級(jí)封裝以滿足不同的應(yīng)用場合，例如進(jìn)一步燒結(jié)到銅熱沉上，也可燒結(jié)到管殼內(nèi)并進(jìn)行光纖耦合輸出，對(duì)COS采取下一步的封裝方式，如F-mount型封裝、C-mount型封裝、Butterfly封裝（蝶形封裝）、TO封裝等，經(jīng)過封裝后的激光器芯片可降低腔面被污染的幾率，不易被損壞，便于攜帶。
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F-mount封裝
半導(dǎo)體激光器F-mount封裝結(jié)構(gòu)如下圖所示，從上到下依次為激光芯片、過渡熱沉和銅熱沉。使用金錫焊料燒結(jié)技術(shù)將芯片依次封裝到SiC、AlN 過渡熱沉上，形成 COS結(jié)構(gòu)，然后使用銦焊料將 COS 焊接到銅熱沉上，完成 F-mount 結(jié)構(gòu)封裝。F-mount封裝散熱途徑短，散熱效率高。
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C-mount型封裝
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TO封裝
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Butterfly封裝（蝶形封裝）
二、半導(dǎo)體激光器封裝材料
①過渡熱沉
激光器在連續(xù)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，這些熱量主要是通過熱沉傳導(dǎo)出去。過渡熱沉通常用與激光器芯片熱膨脹系數(shù)相差較小的材料制成，以減小硬焊料封裝時(shí)芯片的殘余應(yīng)力，常用的熱沉材料有氮化鋁陶瓷、氧化鈹陶瓷、碳化硅陶瓷、鎢銅合金、碳化硅晶片、金剛石薄膜片等；理想的過渡熱沉應(yīng)該與激光芯片膨脹匹配、具有高熱導(dǎo)率，此外還要易加工、價(jià)格適宜。
②焊料
表 焊料參數(shù)
圖 DPC工藝流程
基于DPC工藝制造半導(dǎo)體激光器用陶瓷熱沉，對(duì)氮化鋁、碳化硅、氧化鈹、金剛石等陶瓷基材進(jìn)行金屬化后，在特定區(qū)域預(yù)制微米級(jí)金錫薄膜制成，是保證光電子器件長期可靠使用的關(guān)鍵技術(shù)。
圖 半導(dǎo)體激光器用預(yù)制金錫氮化鋁基板，炬光科技
8月28-30日，芯瓷半導(dǎo)體、深圳晶瓷、鼎華芯泰、合肥圣達(dá)等激光器熱沉材料廠商將參加艾邦深圳精密陶瓷展，地址：深圳國際會(huì)展中心7號(hào)館，歡迎各位行業(yè)朋友蒞臨參觀交流。艾邦建有陶瓷基板產(chǎn)業(yè)群，歡迎上下游企業(yè)加入微信群，長按識(shí)別二維碼即可加入。
1.808nm高功率半導(dǎo)體激光器封裝技術(shù)研究，趙子涵；
2.高功率半導(dǎo)體激光器散熱方法綜述，劉瑞科等；
4.高功率半導(dǎo)體激光器陶瓷封裝散熱性能研究，倪羽茜等.
推薦展會(huì)：第六屆精密陶瓷暨功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈展覽會(huì)
同期舉辦：熱管理材料展
2024年8月28日-30日
一、精密陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈：
1、陶瓷器件及材料：MLCC、LTCC、HTCC、微波介質(zhì)陶瓷、壓電陶瓷、鈦酸鋇、碳酸鋇、氧化鈦、氧化鋁、氧化鋯、玻璃粉、氮化鋁、LTCC介質(zhì)陶瓷粉體、稀土氧化物、生瓷帶等；
2、精密陶瓷：氧化鋯、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、碳化硅、氧化釔、結(jié)構(gòu)陶瓷、高溫陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷軸承、陶瓷球、半導(dǎo)體陶瓷（搬運(yùn)臂、陶瓷劈刀、靜電卡盤、蝕刻環(huán)……）、3D打印陶瓷、燃料電池（SOFC）隔膜片、穿戴陶瓷、光纖陶瓷插芯、陶瓷套筒、CIM、生物陶瓷等。
3、陶瓷基板及封裝外殼：陶瓷封裝外殼、DPC、DBC、AMB、HTCC基板、LTCC基板、薄膜電路板、厚膜電路板、陶瓷封裝基座、熱沉、氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、氧化鈹、莫來石粉體及基板等；
4、金屬材料：銀粉、金粉、銅粉、鎳粉、焊料（焊片、焊膏）、MLCC用內(nèi)/外電極漿料、LTCC銀漿、金漿、鎢鉬漿料、銅漿、靶材、無氧銅帶、可伐合金、金屬?zèng)_壓件等；
5、助劑：陶瓷和導(dǎo)電漿料用分散劑、黏合劑、增塑劑、絮凝劑、礦化劑、消泡劑、潤滑劑、燒結(jié)助劑等；
6、設(shè)備：
陶瓷加工設(shè)備：砂磨機(jī)、球磨機(jī)、真空脫泡機(jī)、三輥機(jī)、噴霧造粒機(jī)、干壓機(jī)、流延機(jī)、注塑機(jī)、3D打印機(jī)、模具、干燥設(shè)備、研磨機(jī)、精雕機(jī)、裁片機(jī)、激光設(shè)備、打孔機(jī)、填孔機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)、疊層機(jī)、層壓機(jī)、等靜壓機(jī)、熱切機(jī)、整平機(jī)、排膠爐、燒結(jié)爐、釬焊設(shè)備、電鍍?cè)O(shè)備、化學(xué)鍍、噴銀機(jī)、浸銀機(jī)、端銀機(jī)、真空鍍膜設(shè)備、顯影設(shè)備、去膜設(shè)備、蝕刻機(jī)、濕制程設(shè)備、等離子清洗、超聲波清洗、自動(dòng)化設(shè)備、剝離強(qiáng)度測試儀、AOI檢測設(shè)備、打標(biāo)機(jī)；
封裝測試設(shè)備：貼片機(jī)、引線鍵合機(jī)、封蓋機(jī)、平行縫焊封帽、切筋機(jī)、釬焊設(shè)備、激光調(diào)阻機(jī)、網(wǎng)絡(luò)分析儀、熱循環(huán)測試設(shè)備、測厚儀、氦氣檢漏儀、老化設(shè)備、外觀檢測、超聲波掃描顯微鏡、X-光檢測、激光打標(biāo)、分選設(shè)備、測包編帶機(jī)等；
7、耗材：離型膜、載帶（塑料和紙質(zhì)）、耐火材料、承燒板/匣缽（氧化鋁、剛玉莫來石、氮化硼等）、承燒網(wǎng)、發(fā)泡膠、研磨耗材（金剛石微粉、研磨液）、精密網(wǎng)版、清洗劑、電鍍藥水等。
二、熱管理產(chǎn)業(yè)鏈：
1、熱管理材料：氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、石墨烯、石墨、碳納米管、空心玻璃微珠、導(dǎo)熱粉體、散熱基板、熱沉（鎢銅、鉬銅、氮化鋁、金剛石等）、鋁碳化硅AlSiC、相變材料、導(dǎo)熱凝膠、導(dǎo)熱界面材料、導(dǎo)熱墊片、導(dǎo)熱膠帶、灌封膠、熱管/均熱板；
2、散熱器件：半導(dǎo)體制冷片（TEC）、IGBT散熱器（銅、鋁）、大功率晶體管散熱器、通信基站散熱殼體、液態(tài)金屬散熱器、插針式散熱器等;
3、設(shè)備：壓延機(jī)、涂布機(jī)、分條機(jī)、模切機(jī)、復(fù)卷機(jī)、切片機(jī)，CNC設(shè)備、壓鑄/沖壓設(shè)備、熱分析儀器、激光導(dǎo)熱儀、導(dǎo)熱系數(shù)儀、強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)、檢測設(shè)備、自動(dòng)化等。
三、功率半導(dǎo)體器件封裝產(chǎn)業(yè)鏈：
1、材料：碳化硅，陶瓷襯板（DBC、AMB）、封裝管殼、鍵合絲、散熱基板（銅、鋁碳化硅AlSiC）、導(dǎo)熱硅凝膠、環(huán)氧灌封膠、焊料（預(yù)制焊片）、銀膜/銀膏、散熱器（銅、鋁）、功率引出端子（銅端子）、外殼（工程塑料PPS、PBT、高溫尼龍）、清洗劑等；
2、設(shè)備及配件：真空焊接爐、貼片機(jī)、固晶機(jī)、引線鍵合機(jī)、X-ray、推拉力測試機(jī)、等離子清洗設(shè)備、點(diǎn)膠機(jī)、絲網(wǎng)印刷機(jī)、超聲波掃描設(shè)備、動(dòng)靜態(tài)測試機(jī)、點(diǎn)/灌膠機(jī)、銀燒結(jié)設(shè)備、垂直固化爐、甲酸真空共晶爐、自動(dòng)封蓋設(shè)備、高速插針機(jī)、彎折設(shè)備、超聲波焊接機(jī)、視覺檢測設(shè)備、推拉力測試機(jī)、高低溫沖擊設(shè)備、功率循環(huán)測試設(shè)備、打標(biāo)機(jī)、檢驗(yàn)平臺(tái)、治具等；
展會(huì)預(yù)定：
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原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦陶瓷展）：DPC陶瓷基板熱點(diǎn)應(yīng)用——半導(dǎo)體激光器
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