【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及半導(dǎo)體激光器，具體是一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法。
技術(shù)介紹
1、半導(dǎo)體激光器是以一定的半導(dǎo)體材料做工作物質(zhì)而產(chǎn)生激光的器件，具有光電轉(zhuǎn)換率高，壽命長(zhǎng)，體積小等優(yōu)點(diǎn)，在材料加工、航空航天、醫(yī)療美容、光纖通信等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。器件在封裝過(guò)程中，由于散熱襯底與半導(dǎo)體芯片的熱膨脹系數(shù)不匹配，芯片在焊接過(guò)程中產(chǎn)生熱應(yīng)力。這些應(yīng)力會(huì)造成有源區(qū)帶寬改變，形成缺陷，對(duì)激光器的閾值電流、輸出功率、激射波長(zhǎng)等特性造成影響，降低激光器的壽命。同時(shí)對(duì)激光器而言，熱膨脹系數(shù)的差異會(huì)導(dǎo)致芯片產(chǎn)生輕微的彎曲變形，直接導(dǎo)致芯片發(fā)出的激光不準(zhǔn)直，使半導(dǎo)體激光陣列整體發(fā)光彎曲。目前微通道熱沉結(jié)構(gòu)分成五層，上下兩層封閉層，中間為微通道層及引導(dǎo)層，材料使用高導(dǎo)熱金屬。本專(zhuān)利技術(shù)介紹了一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，使用覆銅陶瓷基板作散熱器上下面，中間陶瓷做絕緣層將激光二極管的電路與冷卻水絕緣隔離，同時(shí)解決芯片與熱沉間的熱膨脹系數(shù)不匹配問(wèn)題。此外，半導(dǎo)體激光器在高溫、高濕或化學(xué)腐蝕環(huán)境下很容易產(chǎn)生表面侵蝕，導(dǎo)致工作元件出現(xiàn)故障，從而影響器件的整體性能。因此非常有必要提升半導(dǎo)體激光器的表面機(jī)械強(qiáng)度來(lái)提升半導(dǎo)體激光器的整體工作性能。
2、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。
2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：p>
3、一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，包括以下步驟：
4、步驟一：將覆銅陶瓷基板依次進(jìn)行貼膜、曝光、顯影、刻蝕，再在覆銅陶瓷基板的正面進(jìn)行貼膜保護(hù)，背面進(jìn)行化學(xué)鍍銀，結(jié)束后除去貼膜，激光打孔，切割形成通孔，得到覆銅陶瓷基板a11；
5、步驟二：取3塊銅片依次進(jìn)行貼膜、曝光、顯影、刻蝕，分別得到兩層微通道層12和一層引導(dǎo)層13，再將刻蝕后的表面依次進(jìn)行化學(xué)鍍銀、電鍍銀、電火花線切割；
6、步驟三：按照覆銅陶瓷基板a11、微通道層12、引導(dǎo)層13、微通道層12、覆銅陶瓷基板a11的順序疊放，壓緊，形成熱沉結(jié)構(gòu)1，再依次進(jìn)行真空燒結(jié)、線切割、研磨拋光、化學(xué)鍍鎳金，得到成品。
7、較為優(yōu)化地，步驟一中，覆銅陶瓷基板a背面化學(xué)鍍銀的厚度為0.7～0.8μm。
8、較為優(yōu)化地，步驟一中，通孔的孔徑公差為-10～10％，偏移度為-0.02～0.02mm；所述通孔包括冷卻液進(jìn)口、冷卻液進(jìn)口和限位孔。
9、較為優(yōu)化地，步驟二中，銅片表面化學(xué)鍍銀的厚度為0.3～0.7μm，銅片表面電鍍銀的厚度為1～2μm。
10、較為優(yōu)化地，步驟三中，真空燒結(jié)時(shí)，真空度為10-3～10-2pa，溫度為800～950℃，保溫時(shí)間6～12h；線切割參數(shù)：走線速度為2～5m/s，線直徑為0.08～0.35mm。
11、較為優(yōu)化地，步驟三中，熱沉結(jié)構(gòu)疊放時(shí)，將熱沉結(jié)構(gòu)置于石墨治具中，上下表面分別放置石墨紙，各層鍍銀面相互貼合并施加壓力，壓力為30～80mpa。
12、較為優(yōu)化地，步驟三中，研磨拋光參數(shù)：切割面粗糙度＜2μm，表面平整度<1μm，粗糙度<0.05μm；鎳層厚度2～5μm，金層厚度0.05～0.3μm。
13、較為優(yōu)化地，步驟三中包括后處理，在化學(xué)鍍鎳金后表面涂覆環(huán)氧化聚氨酯涂料，160～170℃固化3～4h，環(huán)氧化聚氨酯涂料層厚度2～5μm；其中環(huán)氧化聚氨酯涂料的制備方法：s1：在氮?dú)猸h(huán)境下，將濃度為3.3～3.6mol/l的氫氧化鈉溶液和四(4-羥基苯基)乙烯混合，于105～110℃攪拌反應(yīng)1.2～1.6h，再滴加3-氯-1,2-丙二醇，于105～110℃繼續(xù)反應(yīng)3.5～4.5h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)萃取、洗滌、旋蒸濃縮、過(guò)濾干燥，得到含醚產(chǎn)物；將含醚產(chǎn)物、碳酸二乙酯和無(wú)水碳酸鉀混合，于115～125℃回流反應(yīng)25～30h，再于75～80℃蒸餾反應(yīng)6.5～7.5h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)靜置、過(guò)濾、洗滌，得到環(huán)碳酸酯；
14、s2：在氮?dú)猸h(huán)境下，將環(huán)碳酸酯和己二胺混合，于120～150℃攪拌反應(yīng)4～5h，制備得到端氨基聚羥基聚氨酯；將端氨基聚羥基聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑乙二胺混合均勻，得到環(huán)氧化聚氨酯涂料。
15、較為優(yōu)化地，步驟s1中，四(4-羥基苯基)乙烯和3-氯-1,2-丙二醇的反應(yīng)摩爾比為(4～5)：1；含醚產(chǎn)物和碳酸二乙酯的反應(yīng)摩爾比為1：(2～3)。
16、較為優(yōu)化地，步驟s2中，環(huán)碳酸酯和己二胺的反應(yīng)摩爾比為1：(1.8～2)；環(huán)氧化聚氨酯涂料各組分含量為：以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，50～60％端氨基聚羥基聚氨酯、35～45％環(huán)氧樹(shù)脂，余量為乙二胺。
17、本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果：
18、本專(zhuān)利技術(shù)通過(guò)對(duì)覆銅陶瓷基板依次進(jìn)行貼膜、曝光、顯影、刻蝕，再在覆銅陶瓷基板的正面貼膜保護(hù)，背面化學(xué)鍍銀，結(jié)束后除去貼膜，激光打孔，切割形成通孔，得到覆銅陶瓷基板a。取3塊銅片依次進(jìn)行貼膜、曝光、顯影、刻蝕，分別得到兩層微通道層和一層引導(dǎo)層，再將刻蝕后的表面依次進(jìn)行化學(xué)鍍銀、電鍍銀、電火花線切割。最后將覆銅陶瓷基板a、微通道層、引導(dǎo)層進(jìn)行疊加、真空燒結(jié)、線切割、研磨拋光、化學(xué)鍍鎳金、涂覆環(huán)氧化聚氨酯涂料，制備得到成品。
19、本專(zhuān)利技術(shù)的特點(diǎn)在于，步驟一和步驟二中，通過(guò)對(duì)覆銅陶瓷基板的背面進(jìn)行化學(xué)鍍銀，得到覆銅陶瓷基板a，并將銅片表面依次進(jìn)行化學(xué)鍍銀、電鍍銀。該步驟中通過(guò)鍍銀可以實(shí)現(xiàn)銀層鍵合，通過(guò)在材料表面形成銀層，使得兩個(gè)材料之間形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵合或金屬間的強(qiáng)力吸附，從而實(shí)現(xiàn)材料的粘合。在最終的熱沉結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中，覆銅陶瓷基板a、微通道層和引導(dǎo)層都需要通過(guò)銀層進(jìn)行粘合。這種銀層鍵合能夠確保各層之間的緊密結(jié)合，提高了整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。同時(shí)，銀層本身的導(dǎo)熱性也有助于提高熱沉結(jié)構(gòu)的散熱性能，使得整個(gè)散熱系統(tǒng)更加高效可靠。
20、步驟三中，將覆銅陶瓷基板a、微通道層、引導(dǎo)層進(jìn)行疊加、真空燒結(jié)、線切割、研磨拋光、化學(xué)鍍鎳金、涂覆環(huán)氧化聚氨酯涂料，制備得到成品。其中，環(huán)氧化聚氨酯涂料的應(yīng)用原理為：四(4-羥基苯基)乙烯與3-氯-1,2-丙二醇經(jīng)催化脫鹽酸和酯交換反應(yīng)，制備得到環(huán)碳酸酯；再將環(huán)碳酸酯和己二胺進(jìn)行縮合反應(yīng)，制備得到端氨基聚羥基聚氨酯。將端氨基聚羥基聚氨酯和環(huán)氧樹(shù)脂混合，高溫固化得到環(huán)氧化聚氨酯。最后以環(huán)氧化聚氨酯、流平劑、消泡劑、增稠劑和去離子水為原料，制備得到環(huán)氧化聚氨酯涂料。一方面，本專(zhuān)利技術(shù)制備得到的環(huán)氧化聚氨酯涂料中含有較多的剛性基團(tuán)，可以有效提升覆銅陶瓷基板表面的機(jī)械強(qiáng)度，提高其抗刮擦性和耐磨性，使得基板更加耐用和耐腐蝕；另一方面，環(huán)氧化聚氨酯分子之間的高度交聯(lián)程度以及其含有的環(huán)氧基團(tuán)和苯環(huán)結(jié)構(gòu)賦予了該分子卓越的熱穩(wěn)定性和耐高溫性能。這意味著在高溫環(huán)境下，環(huán)氧化聚氨酯涂料能夠保持其原有的性能，不易發(fā)生分解或失效。因此，將環(huán)氧化聚氨酯涂料涂覆至覆銅陶瓷基板的表面，可以有效提升基板在高溫工本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟一中，覆銅陶瓷基板A(11)背面化學(xué)鍍銀的厚度為0.7～0.8μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟一中，通孔的孔徑公差為-10～10％，偏移度為-0.02～0.02mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟二中，銅片表面化學(xué)鍍銀的厚度為0.3～0.7μm，銅片表面電鍍銀的厚度為1～2μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟三中，真空燒結(jié)時(shí)，真空度為10-3～10-2Pa，溫度為800～950℃，保溫時(shí)間6～12h；線切割參數(shù)：走線速度為2～5m/s，線直徑為0.08～0.35mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟三中，熱沉結(jié)構(gòu)(1)疊放時(shí)，將熱沉結(jié)構(gòu)(1)置于石墨治具(2)中，上下表面分別放置石墨紙(3
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟三中，研磨拋光參數(shù)：切割面粗糙度＜2μm，表面平整度<1μm，粗糙度<0.05μm；鎳層厚度2～5μm，金層厚度0.05～0.3μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟三中包括后處理，在化學(xué)鍍鎳金后表面涂覆環(huán)氧化聚氨酯涂料，160～170℃固化3～4h，環(huán)氧化聚氨酯涂料層厚度2～5μm；其中環(huán)氧化聚氨酯涂料的制備方法：S1：在氮?dú)猸h(huán)境下，將濃度為3.3～3.6mol/L的氫氧化鈉溶液和四(4-羥基苯基)乙烯混合，于105～110℃攪拌反應(yīng)1.2～1.6h，再滴加3-氯-1,2-丙二醇，于105～110℃繼續(xù)反應(yīng)3.5～4.5h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)萃取、洗滌、旋蒸濃縮、過(guò)濾干燥，得到含醚產(chǎn)物；將含醚產(chǎn)物、碳酸二乙酯和無(wú)水碳酸鉀混合，于115～125℃回流反應(yīng)25～30h，再于75～80℃蒸餾反應(yīng)6.5～7.5h，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)靜置、過(guò)濾、洗滌，得到環(huán)碳酸酯；
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟S1中，四(4-羥基苯基)乙烯和3-氯-1,2-丙二醇的反應(yīng)摩爾比為(4～5)：1；含醚產(chǎn)物和碳酸二乙酯的反應(yīng)摩爾比為1：(2～3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟S2中，環(huán)碳酸酯和己二胺的反應(yīng)摩爾比為1：(1.8～2)；環(huán)氧化聚氨酯涂料各組分含量為：以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，50～60％端氨基聚羥基聚氨酯、35～45％環(huán)氧樹(shù)脂，余量為乙二胺。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟一中，覆銅陶瓷基板a(11)背面化學(xué)鍍銀的厚度為0.7～0.8μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟一中，通孔的孔徑公差為-10～10％，偏移度為-0.02～0.02mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟二中，銅片表面化學(xué)鍍銀的厚度為0.3～0.7μm，銅片表面電鍍銀的厚度為1～2μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟三中，真空燒結(jié)時(shí)，真空度為10-3～10-2pa，溫度為800～950℃，保溫時(shí)間6～12h；線切割參數(shù)：走線速度為2～5m/s，線直徑為0.08～0.35mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟三中，熱沉結(jié)構(gòu)(1)疊放時(shí)，將熱沉結(jié)構(gòu)(1)置于石墨治具(2)中，上下表面分別放置石墨紙(3)，各層鍍銀面相互貼合并施加壓力，壓力為30～80mpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光二極管絕緣散熱器的制備方法，其特征在于：步驟三中，研磨拋光參數(shù)：切割面粗糙度＜2μm，表面平整度<1μm，粗糙度<0....
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：季成龍，王斌，張鵬，陳慧龍，陳虎，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：江蘇富樂(lè)華功率半導(dǎo)體研究院有限公司，
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