專利名稱：一種提高半導(dǎo)體激光器成品率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域中一種提高半導(dǎo)體激光器成品率的方法，具體地說，涉及一種對半導(dǎo)體激光器封裝工藝的改進(jìn)，特別是對大功率帶尾纖半導(dǎo)體激光器封裝工藝的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
低成本、高可靠性是光通信技術(shù)發(fā)展對半導(dǎo)體激光器提出的基本要求，在保證可靠性的基礎(chǔ)上提高激光器的成品率是降低生產(chǎn)成本的有效途徑，因此，如何提高激光器的可靠性和成品率就尤為重要。
影響激光器可靠性和成品率的因素比較多，綜合起來有下面兩種1、在激光器的封裝工藝中，由于各種元件材料的物理參數(shù)不匹配，使得激光器內(nèi)部各材料銜接處存在應(yīng)力，這些應(yīng)力在以后緩慢的釋放過程中就帶來了位移，從而導(dǎo)致了激光器耦合效率發(fā)生變化，當(dāng)這一變化超過某一容許值時，激光器就失效了。
傳統(tǒng)的激光器封裝工藝是采用高溫烘烤的方法來釋放應(yīng)力，在激光器組件封蓋完成后再做高低溫循環(huán)篩選。每次循環(huán)之后，總有大于10％的激光器組件功率發(fā)生了較為明顯的變化。對于這些激光器，多數(shù)經(jīng)過開蓋位移校正等返工處理后功率穩(wěn)定性可以達(dá)到合格品的要求；但是器件的一次性成品率得不到提高。即使對不合格的器件再進(jìn)行開蓋后調(diào)整至合格，其后果是延長器件的生產(chǎn)周期，增加生產(chǎn)成本，并且還會帶來諸如再次封蓋后氣密性不好等新的質(zhì)量隱患。也有的激光器組件根本就沒有經(jīng)過高低溫循環(huán)這一步淘汰工序就出廠了，表面上看成品率還比較高，但這些激光器由于內(nèi)部應(yīng)力沒有得到完全釋放，工作一段時間后有的激光器各元件連接處發(fā)生了位移，從而導(dǎo)致激光器的出纖功率降低，可靠性無法得到有效保證，給器件制造商和系統(tǒng)制造商都將帶來了巨大的損失。
2、激光器芯片本身固有的缺陷導(dǎo)致了激光器可靠性不高，比如外延片在材料生長過程中或者外延片的后工藝制作中產(chǎn)生了缺陷或激光器的某些損傷區(qū)。當(dāng)這些缺陷或某些損傷區(qū)傳播到有源區(qū)時，器件就會快速退化。對于大功率的激光器，在激光器的端面發(fā)生光的吸收時還會產(chǎn)生電子空穴對，并在端面產(chǎn)生非輻射復(fù)合，從而使端面的溫度提高，溫度升高又會使帶隙收縮，從而使光吸收又進(jìn)一步增大，溫度進(jìn)一步升高，當(dāng)溫度最終達(dá)到材料的熔點時，就產(chǎn)生了端面處的突然燒毀即發(fā)生光學(xué)災(zāi)變損傷(COD)。對于這一種影響可靠性的因素，在激光器的封裝過程中是無法回避的；但可以通過工藝的改進(jìn)，用最小的代價及時找出并淘汰這些有問題的管芯也有利于降低半導(dǎo)體激光器的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種提高半導(dǎo)體激光器成品率的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，在封裝工藝過程中，將已經(jīng)完成其它封裝工序但還未封蓋的激光器組件放入一個導(dǎo)熱性能良好的密封容器中進(jìn)行高低溫循環(huán)，待殘余應(yīng)力釋放完全后，對光功率發(fā)生變化的組件采用激光敲打等技術(shù)(激光敲打是通過激光的能量打在固定金屬化光纖的支架上，對由于應(yīng)力的釋放帶來的位移進(jìn)行校正)對耦合焊接的支架進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整，使其光功率恢復(fù)到高低溫循環(huán)之前的水平，并且再次經(jīng)過高低溫循環(huán)，功率無變化后才將激光器組件進(jìn)行封蓋、老化篩選、測試、包裝，最后得到一種高可靠性、高成品率的半導(dǎo)體激光器。
如圖1，本發(fā)明依次有下列步驟將組件放入罐體中A，將罐體放入密封箱內(nèi)B，給密封箱充干燥氣體C，將密封罐鎖定D，將密封罐放入高低溫循環(huán)箱中E，高低溫循環(huán)F，取出密封罐G，對合格組件進(jìn)行封蓋、老化篩選、綜測、包裝H；對不合格組件激光敲打進(jìn)行位移校準(zhǔn)I，高低溫循環(huán)F，取出密封罐G，對合格組件進(jìn)行封蓋、老化篩選、綜測、包裝H。
具體地說，①將組件放入罐體中A將完成了組裝、耦合焊接、烘烤等工序之后的激光器組件平放在罐體1.1中；②將罐體放入密封箱內(nèi)B將罐體1.1放入一個大的密封箱內(nèi)；通?？梢苑旁诎卜欧馍w機的密封箱內(nèi)；③給密封箱充干燥氣體C給密封箱內(nèi)充放干燥的氣體，通氣時間為25-35分鐘；④將密封罐鎖定D待密封箱內(nèi)的氧氣含量為18-22％，水蒸氣含量為4800-5200ppm時，將裝有激光器組件的罐體1.1蓋上罐蓋1.2，罐蓋1.2與罐體1.1的相連處嵌有密封圈1.3，通過螺釘鎖定；⑤將密封罐放入高低溫循環(huán)箱中E從密封箱中取出密封罐1，然后將密封罐1放入高低溫循環(huán)箱中；⑥高低溫循環(huán)F開啟高低溫循環(huán)箱，設(shè)定循環(huán)的溫度范圍-40-85℃，設(shè)定每一個循環(huán)周期的時間為1.5-2.5小時；⑦取出密封罐G完成18-22個如步驟⑥所述的高低溫循環(huán)后，待高低溫循環(huán)箱中溫度為22-28℃時，從高低溫循環(huán)箱中取出密封罐1；⑧封蓋、老化篩選、綜測、包裝H打開密封罐1，取出激光器組件并測試其功率，對于高低溫循環(huán)前后功率變化不超過15％的組件，就可以進(jìn)行封蓋、老化篩選、綜測、包裝；⑨激光敲打進(jìn)行位移校準(zhǔn)I對于不合格組件，即高低溫循環(huán)前后功率變化超過15％的組件，采用激光敲打技術(shù)對耦合焊接的支架進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整，使其光功率恢復(fù)到高低溫循環(huán)之前的水平，再次經(jīng)過上述步驟⑥⑦⑧予以挑選。
最后得到的是一批高可靠性的半導(dǎo)體激光器。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果①將激光器組件在封裝過程的帶來的應(yīng)力進(jìn)一步釋放完全，提高器件的可靠性與成品率；②由于激光器在整個溫度循環(huán)過程中，受到密封的干燥空氣保護(hù)，起到封蓋的效果，管芯上不會有水汽的凝結(jié)，對芯片沒有污染產(chǎn)生，這對于維護(hù)激光器的壽命十分必要；③同時對于那些有缺陷而不合格的激光器組件，也能夠早期有效地淘汰，避免材料與工時的浪費，有利于節(jié)省成本。


圖1-本發(fā)明步驟方框圖；圖2-密封罐結(jié)構(gòu)示意圖。
其中A-將組件放入罐體中；B-將罐體放入密封箱內(nèi)；C-給密封箱充干燥氣體；D-將密封罐鎖定；E-將密封罐放入高低溫循環(huán)箱中；F-高低溫循環(huán)；G-取出密封罐；H-封蓋、老化篩選、綜測、包裝；I-激光敲打進(jìn)行位移校準(zhǔn)；1-密封罐，包括1.1-罐體，1.2-罐蓋，1.3-密封圈。
具體實施例方式
1、有關(guān)步驟的最佳狀態(tài)步驟③給密封箱充干燥氣體C，通氣時間為30分鐘。
步驟④將密封罐鎖定D，密封箱內(nèi)的氧氣含量為20％，水蒸氣含量為5000ppm。
步驟⑥高低溫循環(huán)F，每一個循環(huán)周期設(shè)定時間為2小時。
步驟⑦取出密封罐G，完成20個如步驟⑥所述的高低溫循環(huán)后，待循環(huán)箱中溫度為25℃時，從循環(huán)箱中取出密封罐1。
2、密封罐1的結(jié)構(gòu)如圖1，密封罐1由罐體1.1、罐蓋1.2、密封圈1.3組成；在罐體1.1和罐蓋1.2之間有密封圈1.3，通過螺釘固定。
所述的罐體1.1，其結(jié)構(gòu)是一種有邊沿的金屬容器，邊沿上均布有供連接用的小孔；所述的罐蓋1.2，其結(jié)構(gòu)是一種與罐體1.1大小適配的金屬蓋，邊沿上設(shè)置有與罐體1.1同樣的小孔；所述的密封圈1.3，其結(jié)構(gòu)是一種與罐體1.1大小適配的圓形橡膠圈；其材料為一種耐高低溫循環(huán)的丁基橡膠。
權(quán)利要求
1.一種提高半導(dǎo)體激光器成品率的方法，其特征在于有下列步驟①將組件放入罐體中(A)將完成了組裝、耦合焊接、烘烤等工序之后的激光器組件平放在罐體(1.1)中；②將罐體放入密封箱內(nèi)(B)將罐體(1.1)放入一個大的密封箱內(nèi)；③給密封箱充干燥氣體(C)給密封箱內(nèi)充放干燥的氣體，通氣時間為25-35分鐘；④將密封罐鎖定(D)待密封箱內(nèi)的氧氣含量為18-22％，水蒸氣含量為4800-5200ppm時，將裝有激光器組件的罐體(1.1)蓋上罐蓋(1.2)，罐蓋(1.2)與罐體(1.1)的相連處嵌有密封圈(1.3)，通過螺釘鎖定；⑤將密封罐放入高低溫循環(huán)箱中(E)從密封箱中取出密封罐1，然后將密封罐(1)放入高低溫循環(huán)箱中；⑥高低溫循環(huán)(F)開啟高低溫循環(huán)箱，設(shè)定循環(huán)的溫度范圍-40-85℃，設(shè)定每一個循環(huán)周期的時間為1.5-2.5小時；⑦取出密封罐(G)完成18-22個如步驟⑥高低溫循環(huán)(F)后，待高低溫循環(huán)箱中溫度為22-28℃時，從高低溫循環(huán)箱中取出密封罐(1)；⑧封蓋、老化篩選、綜測、包裝(H)打開密封罐(1)，取出激光器組件并測試其功率，對于高低溫循環(huán)前后功率變化不超過15％的組件，就可以進(jìn)行封蓋、老化篩選、綜測、包裝；⑨激光敲打進(jìn)行位移校準(zhǔn)(I)對于不合格組件，即高低溫循環(huán)前后功率變化超過15％的組件，采用激光敲打技術(shù)對耦合焊接的支架進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整，使其光功率恢復(fù)到高低溫循環(huán)之前的水平，再次經(jīng)過上述步驟⑥⑦⑧予以挑選。
2.按權(quán)利要求1所述的一種提高半導(dǎo)體激光器成品率的方法，其特征在于步驟③給密封箱充干燥氣體(C)，通氣時間為30分鐘。
3.按權(quán)利要求1所述的一種提高半導(dǎo)體激光器成品率的方法，其特征在于步驟④將密封罐鎖定(D)，密封箱內(nèi)的氧氣含量為20％，水蒸氣含量為5000ppm。
4.按權(quán)利要求1所述的一種提高半導(dǎo)體激光器成品率的方法，其特征在于步驟⑥高低溫循環(huán)(F)，每一個循環(huán)周期設(shè)定時間為2小時。
5.按權(quán)利要求1所述的一種提高半導(dǎo)體激光器成品率的方法，其特征在于步驟⑦取出密封罐(G)，完成20個如步驟⑥所述的高低溫循環(huán)后，待循環(huán)箱中溫度為25℃時，從循環(huán)箱中取出密封罐(1)。
6.按權(quán)利要求1所述的一種提高半導(dǎo)體激光器成品率的方法，其特征在于密封罐(1)由罐體(1.1)、罐蓋(1.2)、密封圈(1.3)組成；在罐體(1.1)和罐蓋(1.2)之間有密封圈(1.3)，通過螺釘固定；所述的罐體(1.1)，其結(jié)構(gòu)是一種有邊沿的金屬容器，邊沿上均布有供連接用的小孔；所述的罐蓋(1.2)，其結(jié)構(gòu)是一種與罐體(1.1)大小適配的金屬蓋，邊沿上設(shè)置有與罐體(1.1)同樣的小孔；所述的密封圈(1.3)，其結(jié)構(gòu)是一種與罐體(1.1)大小適配的圓形橡膠圈。
7.按權(quán)利要求6所述的一種密封圈(1.3)，其特征在于其材料為一種耐高低溫循環(huán)的丁基橡膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高半導(dǎo)體激光器成品率的方法，涉及一種對半導(dǎo)體激光器封裝工藝的改進(jìn)。本發(fā)明是將已經(jīng)完成其它封裝工序但還未封蓋的激光器組件放入一個導(dǎo)熱性能良好的密封容器中進(jìn)行高低溫循環(huán)，待殘余應(yīng)力釋放完全后，對光功率發(fā)生變化的組件采用激光敲打等技術(shù)對耦合焊接的支架進(jìn)行細(xì)微的調(diào)整，使其光功率恢復(fù)到高低溫循環(huán)之前的水平，并且再次經(jīng)過高低溫循環(huán)，功率無變化后才將激光器組件進(jìn)行封蓋、老化篩選、測試、包裝，最后得到一種高可靠性、高成品率的半導(dǎo)體激光器。本發(fā)明將激光器組件在封裝過程的帶來的應(yīng)力進(jìn)一步釋放完全，提高器件的可靠性與成品率；同時避免材料與工時的浪費，有利于節(jié)省成本。
文檔編號H01S5/00GK1710762SQ200510019010
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者李明, 徐順川, 林雪楓 申請人:武漢電信器件有限公司