封裝是半導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殼封裝，不僅可以形成閉合電路、保護芯片，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構、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光時產生的熱量散掉，保證芯片能持續穩定的工作。
COS封裝常見于高功率半導體激光器單管的封裝中，首先采用焊料將半導體激光器芯片封裝到過渡熱沉上，形成COS（Chip On Submount）結構。這種封裝結構體積小，集成度高且允許進行二級封裝以滿足不同的應用場合，例如進一步燒結到銅熱沉上，也可燒結到管殼內并進行光纖耦合輸出，對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
半導體激光器F-mount封裝結構如下圖所示，從上到下依次為激光芯片、過渡熱沉和銅熱沉。使用金錫焊料燒結技術將芯片依次封裝到SiC、AlN 過渡熱沉上，形成 COS結構，然后使用銦焊料將 COS 焊接到銅熱沉上，完成 F-mount 結構封裝。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、半導體激光器封裝材料
①過渡熱沉
激光器在連續工作時會產生大量的熱，這些熱量主要是通過熱沉傳導出去。過渡熱沉通常用與激光器芯片熱膨脹系數相差較小的材料制成，以減小硬焊料封裝時芯片的殘余應力，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；理想的過渡熱沉應該與激光芯片膨脹匹配、具有高熱導率，此外還要易加工、價格適宜。
②焊料
表 焊料參數
圖 DPC工藝流程
基于DPC工藝制造半導體激光器用陶瓷熱沉，對氮化鋁、碳化硅、氧化鈹、金剛石等陶瓷基材進行金屬化后，在特定區域預制微米級金錫薄膜制成，是保證光電子器件長期可靠使用的關鍵技術。
圖 半導體激光器用預制金錫氮化鋁基板，炬光科技
8月28-30日，芯瓷半導體、深圳晶瓷、鼎華芯泰、合肥圣達等激光器熱沉材料廠商將參加艾邦深圳精密陶瓷展，地址：深圳國際會展中心7號館，歡迎各位行業朋友蒞臨參觀交流。艾邦建有陶瓷基板產業群，歡迎上下游企業加入微信群，長按識別二維碼即可加入。
1.808nm高功率半導體激光器封裝技術研究，趙子涵；
2.高功率半導體激光器散熱方法綜述，劉瑞科等；
4.高功率半導體激光器陶瓷封裝散熱性能研究，倪羽茜等.
推薦展會：第六屆精密陶瓷暨功率半導體產業鏈展覽會
同期舉辦：熱管理材料展
2024年8月28日-30日
一、精密陶瓷產業鏈：
1、陶瓷器件及材料：MLCC、LTCC、HTCC、微波介質陶瓷、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、結構陶瓷、高溫陶瓷、透明陶瓷、陶瓷微珠、新能源陶瓷、陶瓷軸承、陶瓷球、半導體陶瓷（搬運臂、陶瓷劈刀、靜電卡盤、蝕刻環……）、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/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、金屬沖壓件等；
5、助劑：陶瓷和導電漿料用分散劑、黏合劑、增塑劑、絮凝劑、礦化劑、消泡劑、潤滑劑、燒結助劑等；
6、設備：
陶瓷加工設備：砂磨機、球磨機、真空脫泡機、三輥機、噴霧造粒機、干壓機、流延機、注塑機、3D打印機、模具、干燥設備、研磨機、精雕機、裁片機、激光設備、打孔機、填孔機、絲網印刷機、疊層機、層壓機、等靜壓機、熱切機、整平機、排膠爐、燒結爐、釬焊設備、電鍍設備、化學鍍、噴銀機、浸銀機、端銀機、真空鍍膜設備、顯影設備、去膜設備、蝕刻機、濕制程設備、等離子清洗、超聲波清洗、自動化設備、剝離強度測試儀、AOI檢測設備、打標機；
封裝測試設備：貼片機、引線鍵合機、封蓋機、平行縫焊封帽、切筋機、釬焊設備、激光調阻機、網絡分析儀、熱循環測試設備、測厚儀、氦氣檢漏儀、老化設備、外觀檢測、超聲波掃描顯微鏡、X-光檢測、激光打標、分選設備、測包編帶機等；
7、耗材：離型膜、載帶（塑料和紙質）、耐火材料、承燒板/匣缽（氧化鋁、剛玉莫來石、氮化硼等）、承燒網、發泡膠、研磨耗材（金剛石微粉、研磨液）、精密網版、清洗劑、電鍍藥水等。
二、熱管理產業鏈：
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、導熱凝膠、導熱界面材料、導熱墊片、導熱膠帶、灌封膠、熱管/均熱板；
2、散熱器件：半導體制冷片（TEC）、IGBT散熱器（銅、鋁）、大功率晶體管散熱器、通信基站散熱殼體、液態金屬散熱器、插針式散熱器等;
3、設備：壓延機、涂布機、分條機、模切機、復卷機、切片機，CNC設備、壓鑄/沖壓設備、熱分析儀器、激光導熱儀、導熱系數儀、強度試驗機、檢測設備、自動化等。
三、功率半導體器件封裝產業鏈：
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）、導熱硅凝膠、環氧灌封膠、焊料（預制焊片）、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、設備及配件：真空焊接爐、貼片機、固晶機、引線鍵合機、X-ray、推拉力測試機、等離子清洗設備、點膠機、絲網印刷機、超聲波掃描設備、動靜態測試機、點/灌膠機、銀燒結設備、垂直固化爐、甲酸真空共晶爐、自動封蓋設備、高速插針機、彎折設備、超聲波焊接機、視覺檢測設備、推拉力測試機、高低溫沖擊設備、功率循環測試設備、打標機、檢驗平臺、治具等；
展會預定：
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原文始發于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：DPC陶瓷基板熱點應用——半導體激光器
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