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無蓋封裝及其制造方法

文檔序號:6897403閱讀:290來源:國知局
專利名稱:無蓋封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種所裝配的激光二極管不被蓋子覆蓋的無蓋封裝(capless package)及其制造方法。
技術(shù)背景一般的激光二極管封裝中使用的晶體管管座(stem)是由具有圓形 觸頭(eyelet)部和塊狀下墊板(die pad)部的金屬部件形成的。此外, 在觸頭部上形成的孔穴中插入引導(dǎo)電極后使用玻璃封閉起來(例如,參 照專利文獻(xiàn)1 )。這種金屬部件大多通過鍛造方式進(jìn)行制造。但是,由于金屬部件的 形狀復(fù)雜,制造過程中使用的模具的壽命短、制造成本增大。另外,在 包含引導(dǎo)電極在內(nèi)進(jìn)行整體組裝之后,還需要在形狀復(fù)雜的整個(gè)封裝表 面上形成電鍍膜。因此,隨著貴金屬價(jià)格的高漲,其成本恐怕會進(jìn)一步 上升。另外,人們正在使用觸頭部和樹脂基座相接合的管座兼容式(stem compatible)封裝(例如,參照專利文獻(xiàn)2-7)。在這種封裝中,引導(dǎo)電 極插入到樹脂基座中。此外,裝配著激光二極管的下墊板部或者與觸頭 部相接合著形成,或者通過彎曲觸頭部而形成。專利文獻(xiàn)1特開平07-335980號公才艮專利文獻(xiàn)2特開2002-324934號公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開平04-23383號公報(bào)專利文獻(xiàn)4實(shí)開昭63-170978號公報(bào)專利文獻(xiàn)5實(shí)開昭63-178344號公報(bào)專利文獻(xiàn)6特開平09-205251號公報(bào)專利文獻(xiàn)7特開2000-252575號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明試圖解決的課題專利文獻(xiàn)2 ~ 7的封裝是以使用蓋子進(jìn)行氣密封裝為前提的。因而,在將這些封裝結(jié)構(gòu)應(yīng)用于近年來已成為的主流的無蓋封裝的情況下,激 光二極管和導(dǎo)線在未受到機(jī)械方面的保護(hù),因此存在著與外部接觸而破 損的問題。另外,當(dāng)用于固定樹脂基座和金屬罩的粘合劑受熱或受壓而破損的 情況下,或者在應(yīng)用于無蓋封裝中的情況下,有時(shí)候會因大氣中的濕度 而發(fā)生變質(zhì),最終變形、剝離。另外,觸頭部的背面被樹脂基座覆蓋,金屬部分并沒有暴露出來。因此,在煅燒(burn in)工序中,在以金屬散熱塊包夾著觸頭部進(jìn)行加 熱的情況下,不能充分散熱。另外,在焊錫芯片悍接工序中,在以加熱 塊包夾著觸頭部進(jìn)行加熱的情況下,存在著無法進(jìn)行急劇的加熱、從而 不能確保生產(chǎn)率的問題。本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的,其第1目的是獲得一種能夠 抑制零件數(shù)目和成本的增加、并能防止激光二極管和導(dǎo)線破損的無蓋封 裝。本發(fā)明的第2目的是獲得一種無需使用粘合劑等就能夠?qū)⑿纬上聣| 板部的金屬部件和絕緣部件固定起來的無蓋封裝。本發(fā)明的第3目的是 獲得一種能夠確保散熱時(shí)和加熱時(shí)的熱通道的無蓋封裝。課題解決手段本發(fā)明的第1方面的無蓋封裝的特征在于,其具備金屬制成的下 墊板部;裝配在下墊板部上的次底座(sub-mount);裝配在次底座上的 光半導(dǎo)體元件;固定在下墊板部上的絕緣部件;插入到絕緣部件之中的 引導(dǎo)電極;連接引導(dǎo)電極和激光二極管的導(dǎo)線;次底座、光半導(dǎo)體元件、 引導(dǎo)電極相較于絕緣部件更靠近光半導(dǎo)體元件一側(cè)的部分、以及導(dǎo)線存 在于下墊板部的上方的區(qū)域內(nèi)。本發(fā)明的第2方面的無蓋封裝的特征在于,其在下墊板部的兩側(cè)進(jìn) 一步具備使用與下墊板部相同的金屬部件一體形成的、用于保護(hù)激光二 極管和導(dǎo)線的保護(hù)壁。本發(fā)明的第3方面的無蓋封裝的特征在于,其進(jìn)一步具備使用與下 墊板部相同的金屬部件一體形成的、插入到絕緣部件之中的電極。本發(fā)明的第4方面的無蓋封裝的特征在于,其進(jìn)一步具備金屬制成 的觸頭部,該觸頭部具有與下墊板部垂直的面、在該面上疊加著絕緣部 件;在與觸頭部的外接圓是同心圓、直徑是外接圓的直徑的80%的圓的 外側(cè)不存在下墊板部、保護(hù)壁和絕緣部件。本發(fā)明的第5方面的無蓋封裝的特征在于,其進(jìn)一步具備金屬制成 的觸頭部,該觸頭部具有與下墊板部垂直的面、在該面上疊加著絕緣部 件;觸頭部上設(shè)置有狹縫,下墊板部嵌入到觸頭部的狹縫之中。本發(fā)明的第6方面的無蓋封裝的制造方法的特征在于,使用與下墊 板部相同的金屬部件一體化形成引導(dǎo)電極,在引導(dǎo)電極與下墊板部的連 接部分形成切口部,在將絕緣部件固定在下墊板部、將引導(dǎo)電極插入到 絕緣部件之后,將切口部切斷。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的第1、 2方面的無蓋封裝,能夠抑制零件數(shù)目和成本 的增加、防止激光二極管和導(dǎo)線破損。根椐本發(fā)明的第3方面的無蓋封裝,無需使用粘合劑等就能夠?qū)⑿?成下墊板部的金屬部件和絕緣部件固定起來。根據(jù)本發(fā)明的第4方面的無蓋封裝,能夠確保散熱時(shí)和加熱時(shí)的熱 通道 根據(jù)本發(fā)明的第5方面的無蓋封裝,能夠?qū)⑾聣|板部和觸頭部做成 金屬平板從而實(shí)現(xiàn)低成本化,并能夠確保連接兩者的散熱通道。根據(jù)本發(fā)明的第6方面的無蓋封裝的制造方法, 一次性完成了絕緣 部件上下墊板部和引導(dǎo)電極的安裝,因此能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化并提高生產(chǎn) 率。


圖l是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的無蓋封裝的立體圖。 圖2是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的無蓋封裝的立體圖。 圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的無蓋封裝的正面圖。 圖4是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的無蓋封裝的背面圖。 圖5是表示散熱塊的開口孔徑和激光二極管的最大輸出的關(guān)系的圖。圖6是用于說明實(shí)驗(yàn)狀況的正面圖和側(cè)面圖。 圖7是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的無蓋封裝的立體圖。 圖8是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式中的無蓋封裝的立體圖。 圖9是用于說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式中的無蓋封裝的制造工序的 立體圖。圖IO是用于說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式中的無蓋封裝的制造工序 的立體圖。
圖11是用于說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式中的無蓋封裝的制造工序 的立體圖。
圖12是用于說明本發(fā)明的第5實(shí)施方式中的無蓋封裝的制造工序 的立體圖。 標(biāo)號說明 11下墊板部 12次底座
13激光二極管(光半導(dǎo)體元件) 14玻璃環(huán)氧樹脂基板(絕緣部件) 15信號用引導(dǎo)電極(引導(dǎo)電極) 16導(dǎo)線 17保護(hù)壁 18觸頭部
19接地引導(dǎo)電極(電極)
21、 22切口部
23狹縫
24、 25貫通孔
具體實(shí)施方式
第1實(shí)施方式.
圖l是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式中的無蓋封裝的立體圖。在金屬 制成的下墊板部11上通過AuSn焊錫(未圖示)裝配有次底座l么在 次底座12上通過AuSn焊錫(未圖示)裝配有激光二極管13 (光半導(dǎo) 體元件)。激光二極管13是紅色半導(dǎo)體激光器,其外形為0.2mmx 1.5mm 大小、厚度為0.1mm。次底座12是使用A1N制成的,其外形為0.6mm x 1.5mm大小、厚度為0.2mm。
下墊板部11上固定著厚度為0.8mm的玻璃環(huán)氧樹脂基板14 (絕緣 部件),形成了管座兼容式封裝。玻璃環(huán)氧樹脂基板14上插著信號用引 導(dǎo)電極15(引導(dǎo)電極)。信號用引導(dǎo)電極15是使用Cu制成的、截面為 0.4mm方形,其表面上實(shí)施了鍍Ni/Au。激光二極管13通過導(dǎo)線16與信號用引導(dǎo)電極15和下墊板部ll相連接。
在本實(shí)施方式中,次底座12、激光二極管13、信號用引導(dǎo)電極15 相較于玻璃環(huán)氧樹脂基板14更靠近激光二極管13 —側(cè)的部分、以及導(dǎo) 線16存在于下墊板部11的上方的區(qū)域內(nèi)。進(jìn)而,在下墊板部11的兩 側(cè)形成了用于保護(hù)激光二極管13和導(dǎo)線16的保護(hù)壁17。由此,即使是 無蓋封裝,也能夠保護(hù)激光二極管13和導(dǎo)線16,防止其發(fā)生破損。此 外,由于是無蓋封裝,因此可以利用介質(zhì)的回旋風(fēng)進(jìn)行散熱。
另外,通過在厚度為0.4mm的Cu引線框架上進(jìn)行沖裁加工和折彎 加工,能夠使用相同的金屬部件一體化地形成下墊板部11、觸頭部18、 保護(hù)壁17和接地引導(dǎo)電極19(電極)。由此,能夠抑制因形成了保護(hù)壁 17而導(dǎo)致零件數(shù)目和成本的增加。
另夕卜,使接地引導(dǎo)電極19插入到玻璃環(huán)氧樹脂基板14之中,將觸 頭部18緊固住。由此,無需使用粘合劑等就能夠?qū)⑾聣|板部11和玻璃 環(huán)氧樹脂基板14固定住。
此外,其中使用了 Cu作為下墊板部11和信號用引導(dǎo)電極15,但也 可以使用Fe系或42合金等其他一般的電子部件用金屬材料。另外,在 信號用引導(dǎo)電極15的表面上也可以不實(shí)施鍍Ni/Au、而是實(shí)施鍍Ag或 鍍Ni/Pd/Au等電子器件用的電鍍。另外,信號用引導(dǎo)電極15的截面也 可以做成圓形截面而不是方形截面。另外,也可以使用與下墊板部11 等不同的其他部件材料形成接地引導(dǎo)電極19。另外,激光二極管13也 可以是藍(lán)色激光器或2波長芯片等。另外,次底座12并不限于A1N制 品,也可以使用SiC制品或氧化鋁制品。另外,在形成下墊板部11等 時(shí),并不限于通過沖裁使Cu引線框架成形,也可以通過蝕刻成形。
第2實(shí)施方式.
圖2是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的無蓋封裝的立體圖。本實(shí)施 方式除了觸頭部18的形狀之外,與第1實(shí)施方式相同。此外,激光二 極管13和次底座12裝配在虛線所包圍的區(qū)域,這里省略了圖示。
在本實(shí)施方式中,使用與下墊板部11和保護(hù)壁17相同的金屬部件 一體化地形成了觸頭部18。由此,能夠削減零件數(shù)目。此外,減小了下 墊板部ll與觸頭部18的接合界面的阻抗,因而能夠提高散熱性能。另 外,觸頭部18具有與下墊板部11垂直的面,在該面上疊加著玻璃環(huán)氧 樹脂基板14。此外,觸頭部18的外形的一部分呈圓弧狀。另外,觸頭
8部18上形成有信號用引導(dǎo)電極15的貫通孔20。
圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的無蓋封裝的正面圖,圖4是 背面圖。圖中用虛線描繪出觸頭部18的外接圓以及與該外接圓是同心 圓、直徑是外接圓的直徑的80%的圓(80%直徑的同心圓)和直徑是外 接圓的直徑的50%的圓(50%直徑的同心圓)。
在50%直徑的同心圓的內(nèi)側(cè)存在著信號用引導(dǎo)電極15,因此,不能 將該部分用于散熱時(shí)和加熱時(shí)的熱通道。另一方面,在80%直徑的同心 圓的外側(cè)不存在下墊板部11、保護(hù)壁17和玻璃環(huán)氧樹脂基板14。因而, 在80%直徑的同心圓的外側(cè)有觸頭部18的兩面暴露出來,因此,能夠 確保在煅燒等散熱時(shí)、芯片焊接等加熱時(shí)的熱通道。
圖5是表示散熱塊的開口孔徑和激光二極管的最大輸出的關(guān)系的 圖。這里,如圖6所示,利用散熱塊從內(nèi)外兩側(cè)包夾著觸頭部18的外 緣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。觸頭部18的外接圓的直徑為5.6mm。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可 知,即使當(dāng)散熱塊開口孔徑為4.4mm (觸頭部18的80%直徑)的情況 下,在單面散熱時(shí)最大輸出降至一半以下。另一方面,如果能夠?qū)⒂|頭 部18的直徑4.4mm的同心圓的外側(cè)部分用于雙面散熱,最大輸出幾乎 沒有損失。
此外,優(yōu)選是將觸頭部18或玻璃環(huán)氧樹脂基板14的上下部分做成 直線,并使玻璃環(huán)氧樹脂基板14的上下方向的寬度等于或大于觸頭部 18的寬度。由此,在制造封裝時(shí),可以將玻璃環(huán)氧樹脂基板14當(dāng)做帶 有V槽切口或縫紉針腳的連接板進(jìn)行處理,能夠提高與觸頭部18的固 定、插入信號用引導(dǎo)電極15時(shí)等的生產(chǎn)率。另外,玻璃環(huán)氧樹脂基板 14也可以不是八角形,而是四角形、四角帶有R的形狀或帶有倒R的 切口的形狀。
第3實(shí)施方式.
圖7是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式中的無蓋封裝的立體圖。在本實(shí) 施方式中,使用與下墊板部11和保護(hù)壁17不同的金屬部件形成觸頭部 18。由此能夠增加觸頭部18的厚度、增大熱容量。其他結(jié)構(gòu)與第2實(shí) 施方式相同。
此外,觸頭部18借助于將接地引導(dǎo)電極19插入到玻璃環(huán)氧樹脂基 板14時(shí)的壓力,與用于形成下墊板部11和保護(hù)壁17的金屬部件電氣 式熱接合。不過,如果使用釬焊或錫焊、超聲波壓接或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑,就能夠更切實(shí)地進(jìn)行接合。
笫4實(shí)施方式.
圖8是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式中的無蓋封裝的立體圖。觸頭部 18中形成有寬度接近接地引導(dǎo)電極19的直徑的切口部21。通過將接地 引導(dǎo)電極19嵌入到該切口部21之中,能夠使兩者固定并導(dǎo)通。其他結(jié) 構(gòu)與第2實(shí)施方式相同。
另外,也可以在觸頭部18形成寬度接近接地引導(dǎo)電極19的直徑的 開口部,用以取代切口部21。另外,也可以在觸頭部18形成比接地引 導(dǎo)電極19的直徑稍大的開口部,將帶有凸緣的接地引導(dǎo)電極19插入其 中,或者通過加壓等使接地引導(dǎo)電極19的突出部分變形。
第5實(shí)施方式.
使用

本發(fā)明的笫5實(shí)施方式中的無蓋封裝的制造工序。
首先,如圖9所示,通過在厚度為0.4mm的Cu引線框架上進(jìn)行沖 裁加工和折彎加工,利用相同的金屬部件一體化地形成下墊板部11、接 地引導(dǎo)電極19和信號用引導(dǎo)電極15。繼而,在信號用引導(dǎo)電極15和下 墊^1部11的連接部分形成切口部22。
接著,如圖IO所示,將接地引導(dǎo)電極19插入到下墊板部11的狹 縫23和玻璃環(huán)氧樹脂基板14的貫通孔24中,將信號用引導(dǎo)電極15插 入到下墊板部11的貫通孔20和玻璃環(huán)氧樹脂基板14的貫通孔25中, #_下墊板部11嵌入到觸頭部18的狹縫23中。由此,下墊板部ll和觸 頭部18被電氣式熱連接起來。
接著,如圖11所示,在下墊板部11上裝配次底座12和激光二極 管13。繼而,如圖12所示,利用導(dǎo)線16將激光二極管13和信號用引 導(dǎo)電極15或下墊板部11連接起來。其后,利用激光熔斷將切口部22 切斷,使信號用引導(dǎo)電極15與下墊板部11電氣分離。通過以上工序制 造出本實(shí)施方式的無蓋封裝。
如上所述,采用將下墊板部ll嵌入到觸頭部18的狹縫之中的結(jié)構(gòu), 就能夠?qū)⑾聣|板部11和觸頭部18做成金屬平板從而實(shí)現(xiàn)低成本化,并 能夠確保連接兩者的散熱通道。
另外,使用相同的金屬部件一體化地形成下墊板部11和信號用引 導(dǎo)電極15,在將兩者安裝到玻璃環(huán)氧樹脂基板14之后使其分離開,從 而一次性完成了下墊板部11和信號用引導(dǎo)電極15在玻璃環(huán)氧樹脂基板14上的安裝,因此能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化并提高生產(chǎn)率。
此外,也可以在引線接合(wirebond)之前進(jìn)行切口部22的切斷。 切口部22的切斷并不限于激光熔斷,也可以采用使用模具的沖壓切斷 等其他方法。通過使用釬焊、錫焊.、超聲波壓接或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑粘結(jié)下 墊板部11和觸頭部18,能夠更切實(shí)地將兩者連接起來。
另外,在本實(shí)施方式中,通過在信號用引導(dǎo)電極15的原金屬部件 材料的沖壓切斷面上進(jìn)行引線接合,實(shí)現(xiàn)低成本化。不過,也可以對信 號用引導(dǎo)電極15進(jìn)行90。折彎加工,在與原金屬部件材料的下墊板部11 相同的表面上進(jìn)行引線接合。
另外,在本實(shí)施方式中使用預(yù)先實(shí)施了所期望的電鍍(表面金屬化) 的下墊板部11、信號用引導(dǎo)電極15和觸頭部18。不過,也可以采用通 過切口部22將下墊板部11和信號用引導(dǎo)電極15電氣式連接起來、利 用狹縫23部分將下墊板部11和觸頭部18電氣式連接起來的做法,在 組裝到圖12的階段之后再實(shí)施電鍍。由此能夠降低成本。
權(quán)利要求
1.一種無蓋封裝,其特征在于,具備金屬制成的下墊板部;裝配在上述下墊板部上的次底座;裝配在上述次底座上的光半導(dǎo)體元件;固定在上述下墊板部上的絕緣部件;插入到上述絕緣部件之中的引導(dǎo)電極;連接上述引導(dǎo)電極和上述激光二極管的導(dǎo)線;上述次底座、上述光半導(dǎo)體元件、上述引導(dǎo)電極相較于上述絕緣部件更靠近上述光半導(dǎo)體元件一側(cè)的部分、以及上述導(dǎo)線存在于上述下墊板部的上方的區(qū)域內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的無蓋封裝,其特征在于,在上述下墊板部 的兩側(cè)進(jìn)一步具備使用與上述下墊板部相同的金屬部件一體化形成的、 用于保護(hù)上述激光二極管和上述導(dǎo)線的保護(hù)壁。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的無蓋封裝,其特征在于,進(jìn)一步具備 使用與上述下墊板部相同的金屬部件一體化形成的、插入到上述絕緣部 件之中的電極。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的無蓋封裝,其特征在于,進(jìn)一步具備 金屬制成的觸頭部,該觸頭部具有與上述下墊板部垂直的面、在該面上 疊加著上述絕緣部件;僅在與上述觸頭部的外接圓是同心圓、直徑是上述外接圓的直徑的 80%的圓的內(nèi)側(cè),存在上述下墊板部、上迷保護(hù)壁和上述絕緣部件。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的無蓋封裝,其特征在于,進(jìn)一步具備 金屬制成的觸頭部,該觸頭部具有與上述下墊板部垂直的面、在該面上 疊加著上述絕緣部件;上述觸頭部上設(shè)置有狹縫,上述下墊板部嵌入到上述觸頭部的上述狹縫之中。
6. —種無蓋封裝的制造方法,是制造權(quán)利要求1或2所述的無蓋 封裝的方法,其特征在于,使用與上述下墊板部相同的金屬部件一體化形成上述引導(dǎo)電極, 在上述引導(dǎo)電極與上述下墊板部的連接部分形成切口部, 在將上述絕緣部件固定在上述下墊板部、將上迷引導(dǎo)電極插入到上述絕緣部件之后,將上述切口部切斷。
全文摘要
本發(fā)明獲得一種能夠抑制零件數(shù)目和成本的增加、防止激光二極管和導(dǎo)線破損的無蓋封裝。本發(fā)明在下墊板部(11)上裝配著次底座(12)。在次底座(12)上裝配著激光二極管(13)(光半導(dǎo)體元件)。將玻璃環(huán)氧樹脂基板(14)(絕緣部件)固定在下墊板部(11)上。將信號用引導(dǎo)電極(15)(引導(dǎo)電極)插入到玻璃環(huán)氧樹脂基板(14)之中。激光二極管(13)通過導(dǎo)線(16)與信號用引導(dǎo)電極(15)和下墊板部(11)相連接。次底座(12)、激光二極管(13)、信號用引導(dǎo)電極(15)相較于玻璃環(huán)氧樹脂基板(14)更靠近激光二極管(13)一側(cè)的部分、以及導(dǎo)線(16)存在于下墊板部(11)的上方的區(qū)域內(nèi)。
文檔編號H01S5/00GK101320886SQ20081011034
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者藤野純司 申請人:三菱電機(jī)株式會社
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