一种DPL线阵激光器多巴条共线封装方法与流程

本发明属于半导体激光器封装，涉及一种dpl线阵激光器多巴条共线封装方法。

背景技术：

1、二极管泵浦固体激光器（dpl）的核心泵浦源为半导体激光器线阵，通常由多个激光巴条沿直线方向等间距排列构成。多个激光巴条发光点之间的空间位置精度，直接决定泵浦光斑的能量分布均匀性，进而影响dpl系统的光电转换效率和光束质量。

2、目前典型的dpl线阵激光器多巴条封装方法采用二级焊料体系，其工艺流程包括：先利用第一焊料将钨铜电极与陶瓷基板焊接为陶瓷基板模块，再在陶瓷基板模块上利用相同的第一焊料焊接激光巴条形成子模块，最后使用熔点较低的第二焊料将所有子模块及辅料一次性焊接至热沉表面。然而，当多个子模块在同一焊接步骤中被焊接到热沉或陶瓷基板表面时，由于焊料熔融后产生的表面张力及流动牵拉作用，后放入的子模块会对已初步对准的子模块的焊料层产生扰动，导致前级子模块发生微小偏移，经多次累积形成显著的共线度偏差。同时，热沉和陶瓷基板表面缺乏差异化润湿性处理，熔融焊料在无约束条件下易无序流动，爬升至激光巴条侧壁，造成短路风险并因焊料分布不均拉扯激光巴条，进一步加剧共线精度和轴向间距精度的劣化。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种dpl线阵激光器多巴条共线封装方法，以解决现有技术中存在的因焊料扰动导致共线累积误差大、焊料无序流动引发短路和精度劣化的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种dpl线阵激光器多巴条共线封装方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：将至少一个激光巴条通过第一焊料与钨铜电极进行焊接，形成子模块；

4、步骤s2：设置陶瓷基板，所述陶瓷基板用于承载多个子模块，所述陶瓷基板的上表面具有高润湿性镀金区和低润湿性非镀金区，所述低润湿性非镀金区包括位于激光巴条正下方的凹槽，所述凹槽用于在放置子模块时对子模块进行导向和粗定位；将多个所述子模块放置于陶瓷基板上，并使用具有定位块的封装夹具对所述子模块进行等间距限位；通过熔点低于所述第一焊料的第二焊料进行焊接，在焊接过程中，在所述导向和粗定位的基础上，由所述高润湿性镀金区与低润湿性非镀金区的润湿性差异，以及所述定位块的机械限位，并与所述定位块的机械限位协同，实现所述多个子模块在陶瓷基板上的共线且等间距排布，形成陶瓷基板模块；

5、步骤s3：设置热沉，所述热沉用于通过第三焊料与陶瓷基板模块焊接，所述热沉的上表面具有凹槽结构；将所述陶瓷基板模块通过熔点低于第二焊料的第三焊料焊接至热沉的凹槽结构中。

6、优选的，所述陶瓷基板上表面的凹槽的宽度比激光巴条的底部宽度大10微米至20微米，其深度为所述激光巴条厚度的30%至40%。

7、优选的，所述高润湿性镀金区为表面具有镀金层的区域，所述低润湿性非镀金区为裸露的陶瓷表面区域。

8、优选的，所述封装夹具包括一个侧板和一个定位块，所述定位块为l形结构，包括长段和短段；在所述步骤s2中，所述子模块的一侧与侧板贴合，所述子模块与侧板贴合的一侧的对侧与长段的内侧贴合，所述短段位于相邻两个子模块之间。

9、优选的，所述第一焊料的熔点为270℃至300℃，所述第二焊料的熔点为200℃至230℃，所述第三焊料的熔点为110℃至170℃。

10、优选的，所述第一焊料为金锡合金，所述第二焊料为银铜合金或锡银铜合金，所述第三焊料为铟基合金。

11、优选的，所述热沉上表面的凹槽结构与陶瓷基板的底部轮廓相匹配。

12、优选的，所述骤s1中形成的子模块包括一个激光巴条、分别位于所述激光巴条上表面和下表面的两层第一焊料、以及分别通过所述第一焊料焊接于激光巴条上表面和下表面的两个钨铜电极。

13、有益效果

14、相对于现有技术，一方面，陶瓷基板表面的高润湿性镀金区和包含凹槽的低润湿性非镀金区共同形成了润湿性空间结构差异。当第二焊料熔化时，焊料优先浸润并铺展于镀金区，产生的表面张力会驱动与之接触的子模块底部的钨铜电极向目标位置移动，形成自对准效应；同时，激光巴条正下方的凹槽为激光巴条底部提供了容纳空间，其非润湿性表面则有效阻滞焊料向激光巴条侧壁和出光面爬升，防止了短路。另一方面，封装夹具的定位块在物理上精确限定了相邻子模块之间的轴向间距。这二者是协同工作的：润湿性自对准提供了“主动”寻位动力，而夹具定位块提供了“被动”精密限位，二者缺一不可，共同实现了共线和等间距精度。同时，第一焊料、第二焊料、第三焊料的熔点依次递减，确保后续焊接步骤的温度始终低于前一步焊料的熔点，已固化的焊料层不会发生再次熔融和位置偏移，从而完整地保持了步骤s2中所获得的高精度对准。步骤s3中热沉的凹槽结构则为整个陶瓷基板模块提供了导向与定位，进一步防止了模块在最终集成时的位移。

1.一种dpl线阵激光器多巴条共线封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的dpl线阵激光器多巴条共线封装方法，其特征在于，所述陶瓷基板上表面的凹槽的宽度比激光巴条的底部宽度大10微米至20微米，其深度为所述激光巴条厚度的30%至40%。

3.根据权利要求1所述的dpl线阵激光器多巴条共线封装方法，其特征在于，所述高润湿性镀金区为表面具有镀金层的区域，所述低润湿性非镀金区为裸露的陶瓷表面区域。

4.根据权利要求1所述的dpl线阵激光器多巴条共线封装方法，其特征在于，所述封装夹具包括一个侧板和一个定位块，所述定位块为l形结构，包括长段和短段；在所述步骤s2中，所述子模块的一侧与侧板贴合，所述子模块与侧板贴合的一侧的对侧与长段的内侧贴合，所述短段位于相邻两个子模块之间。

5.根据权利要求1所述的dpl线阵激光器多巴条共线封装方法，其特征在于，所述第一焊料的熔点为270℃至300℃，所述第二焊料的熔点为200℃至230℃，所述第三焊料的熔点为110℃至170℃。

6.根据权利要求5所述的dpl线阵激光器多巴条共线封装方法，其特征在于，所述第一焊料为金锡合金，所述第二焊料为银铜合金或锡银铜合金，所述第三焊料为铟基合金。

7.根据权利要求1所述的dpl线阵激光器多巴条共线封装方法，其特征在于，所述热沉上表面的凹槽结构与陶瓷基板的底部轮廓相匹配。

8.根据权利要求1所述的dpl线阵激光器多巴条共线封装方法，其特征在于，所述步骤s1中形成的子模块包括一个激光巴条、分别位于所述激光巴条上表面和下表面的两层第一焊料、以及分别通过所述第一焊料焊接于激光巴条上表面和下表面的两个钨铜电极。