一种用于半导体激光器的金属键合方法及其半导体激光器
专利汇可以提供一种用于半导体激光器的金属键合方法及其半导体激光器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种用于 半导体 激光器 的金属键合方法及其半导体激光器，使用本发明的半导体激光器用金属键合法方法制备的半导体激光器可靠性高， 缺陷 少，通过施加热加压保压使得半导体激光器芯片上的金属键合媒介层与 散热 器表面的关键层形成 合金 相结构，达到半导体激光器芯片和 散热器 结合紧密的目的，降低了空洞等缺陷，在进行金属键合时，需求 温度 低于关键层材料熔点以下，可以降低由于散热器与半导体激光器芯片 热膨胀 系数不匹配导致的较大热应 力 。，下面是一种用于半导体激光器的金属键合方法及其半导体激光器专利的具体信息内容。
1.一种用于半导体激光器的金属键合方法，其特征在于:包括以下步骤：
（1）对半导体激光器芯片与散热器进行表面预处理，使半导体激光器芯片、散热器表面平整、无污染，散热器表面粗糙度＜0.3μm；
（2）在散热器表面镀第一金属键合媒介层，第一金属键合媒介层依次为镍、金、钛、铂和金，半导体激光器芯片表面镀第二金属键合媒介层，第二金属键合媒介层依次为钛、铂、金，在散热器表面的第一金属键合媒介层外表面设置关键层，所述关键层的材料为铟、金镉合金、金锡合金、锡银铜合金或铟锡合金；
（3）将半导体激光器芯片置于散热器上，并将半导体激光器芯片的正极面与散热器表面相接触，在真空条件下，对半导体激光器芯片、散热器进行加热，最终温度值控制在关键层材料熔点值的80%-90%，并对半导体激光器芯片和散热器施加压力，该压力控制在
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0.03-0.1 MPa/m，保压0.5-4小时；
（4）在半导体激光器芯片的负极面设置负电极连接片。
2.根据权利要求1所述的一种用于半导体激光器的金属键合方法，其特征在于：所述的步骤二中，在散热器表面镀第一金属键合媒介层，镍的厚度为1.0-3.0μm，钛的厚度为
0.1-0.3μm，铂的厚度为0.05-0.2μm，金的厚度为0.1-0.3μm；所述的关键层材料厚度为
3-5μm。
3.根据权利要求1所述的一种用于半导体激光器的金属键合方法，其特征在于：所述-2 -4
的步骤三中，所述的真空条件，真空度为10 -10 Pa，加热的方式是逐步升温至最终温度，升温速度为0.3℃/s-1℃/s，在最终温度进行保压。
4.根据权利要求1所述的一种用于半导体激光器的金属键合方法，其特征在于：所述的步骤三，加热的方式是对半导体激光器芯片及散热器同时进行加热。
5.根据权利要求1所述的一种用于半导体激光器的金属键合方法，其特征在于：所述的半导体激光器芯片为单发光单元半导体激光器芯片或者多发光单元半导体激光器芯片，所述的半导体激光器芯片个数为1个或者多个，所述的半导体激光器芯片的电联接方式为串联或者并联的电联接方式。
6.一种应用权利要求1所制备的半导体激光器，其特征在于：包括半导体激光器芯片和散热器，还包括第一金属键合媒介层、第二金属键合媒介层及关键层，所述的第一金属键合媒介层设置在散热器表面，第一金属键合媒介层依次为镍、金、钛、铂和金，所述的第二金属键合媒介层设置在半导体激光器芯片表面，第二金属键合媒介层依次为钛、铂、金，所述的关键层设置在散热器的第一金属媒介层表面，所述的半导体激光器芯片和散热器通过关键层键合为整体，且半导体激光器芯片的正极面与散热器的关键层表面相贴合，所述的半导体激光器芯片的负极面设置有负电极连接片。
7.根据权利要求6所述的半导体激光器，其特征在于：所述的第一金属键合媒介层，镍的厚度为1.0-3.0μm，钛的厚度为0.1-0.3μm，铂的厚度为0.05-0.2μm，金的厚度为
0.1-0.3μm；所述的关键层材料为铟、金镉合金、金锡合金、锡银铜合金或铟锡合金，所述的关键层材料厚度为3-5μm。
8.根据权利要求6所述的半导体激光器，其特征在于：所述的半导体激光器芯片为单发光单元半导体激光器芯片或者多发光单元半导体激光器芯片，所述的半导体激光器芯片个数为1个或者多个，所述的半导体激光器芯片的电联接方式为串联或者并联的电联接方式。
9.根据权利要求6所述的半导体激光器，其特征在于：所述的半导体激光器芯片的负极面设置负电极连接片，设置电极连接片的方式是通过金线键合的方式设置或者直接设置金属片作为负电极连接片。
一种用于半导体激光器的金属键合方法及其半导体激光器
技术领域
背景技术
发明内容
（1）对半导体激光器芯片与散热器进行表面预处理，使半导体激光器芯片表面、散热器表面平整、无污染，散热器表面粗糙度＜0.3μm；
（2）在散热器表面镀第一金属键合媒介层，第一金属键合媒介层依次为镍（Ni）、金（Au）、钛（Ti）、铂（Pt）和金（Au），在半导体激光器芯片表面镀第二金属键合媒介层，第二金属键合媒介层依次为钛（Ti）、铂（Pt）、金（Au），在散热器表面的第一金属键合媒介层外表面设置关键层，所述关键层的材料为铟（ In）、金镉合金（AuGe）、金锡合金（AuSn）、锡银铜合金（SnAgCu）或铟锡合金（InSn）等；
（3）将半导体激光器芯片置于散热器上，并将半导体激光器芯片的正极面（P面）与散热器的关键层表面相贴合；在真空条件下对半导体激光器芯片、散热器进行加热，最终温度值控制在关键层材料熔点值的80%-90%，并对半导体激光器芯片和散热器进行加压，压力控
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制在0.03-0.1 MPa/m，在最终温度保温并保压0.5-4小时；
（4）在半导体激光器芯片的负极面（ N面）设置负电极链接片。
所述的关键层材料厚度为3-5μm。
80%～90%)和一定的压力下，两个平整表面紧密贴合。在芯片与关键层界面处原子在适当热与压力作用下保压一定时间，金属层原子发生相互扩散，进而实现半导体激光器芯片与散热器的键合。此方法的键合质量高、强度大，热和压力促进金属层原子发生相互扩散，同时破坏界面上的氧化层，使金属与金属接触面间达到原子的引力范围，从而使原子间产生吸引力，达到键合的目的。在一定的热和压力下，芯片的金属结构层原子与散热器的金属结构层原子互相扩散，结合成一体化的金属结构层，一方面结合力更好，一方面，基本保持了芯片和散热器的外形结构，如不变形，可以使半导体激光器巴条获得接近零的近场非线性（smile）值。关键层原子互扩散速率取决于温度、压力和时间，最高温度受器件热预算的限制。半导体激光器芯片的受力面积应与芯片与散热器重叠面积一致，避免受力不均匀。
附图说明
具体实施方式
（2）在散热器2表面镀第一金属键合媒介层3，第一金属键合媒介层3依次为镍（Ni）、金（Au）、钛（Ti）、铂（Pt）和金（Au），半导体激光器芯片1表面镀第二金属键合媒介层4，第二金属键合媒介层4依次为钛（Ti）、铂（Pt）、金（Au），在散热器2表面的第一金属键合媒介层3外表面设置关键层5，所述关键层5的材料为铟（ In）、金镉合金（AuGe）、金锡合金（AuSn）、锡银铜合金（SnAgCu）或铟锡合金（InSn）等；
（3）将半导体激光器芯片1置于散热器2上，并将半导体激光器芯片1的正极面（P面）与散热器2的关键层表5面相贴合；在真空条件下对半导体激光器芯片1、散热器2进行加热，最终温度值控制在关键层5材料熔点值的80%-90%，并对半导体激光器芯片1和散热器
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2进行加压，压力控制在0.03-0.1 MPa/m，在最终温度保温并保压0.5-4小时；
（4）在半导体激光器芯片1的负极面（N面）设置负电极连接片。
0.05μm -0.2μm；金（Au）的厚度为0.1μm -0.3μm；关键层5材料厚度为3-5μm，可以为
3μm，3.5μm，4μm或者5μm。
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