專利名稱：半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉及其制造方法，屬于半導(dǎo)體光電子技術(shù)領(lǐng)域。
目前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體激光器熱沉主要采用金剛石或銅，Cu雖然具有良好的導(dǎo)熱性，但銅熱沉的熱膨脹系數(shù)為16.8，而激光器襯底GaAs的熱膨脹系數(shù)為6.6，相差很大，這是造成大功率半導(dǎo)體激光器，特別是激光器列陣可靠性和穩(wěn)定性降低、壽命變小的主要原因之一。國(guó)外雖有CuW合金熱沉的報(bào)道，但是，單純采用鍍銦的CuW合金與管芯直接鍵合，由于存在易氧化、不易鍵合和散熱困難等問(wèn)題，難以保證半導(dǎo)體激光器的穩(wěn)定性和質(zhì)量。
本發(fā)明的目的在于為半導(dǎo)體大功率激光器及激光列陣器件提供性能可靠、穩(wěn)定、易于散熱的熱沉。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種性能穩(wěn)定的半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉的制造技術(shù)，此技術(shù)是半導(dǎo)體大功率激光器及激光列陣制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為首先在銅鎢合金表面鍍鎳，由于鎳在大氣中有很好的鈍化能力，可以有效防止銅鎢合金受熱氧化的問(wèn)題，為解決鎳鍍層空隙率高，鍍層不易作為防護(hù)層使用的問(wèn)題，因此，鎳表面再鍍一層金，金鍍層的導(dǎo)電性能好，耐高溫，并有良好的抗變色能力；最后為了使芯片與熱沉更好地粘接，在鍍層金上鍍銦，這樣就克服了銦直接作為銅鎢合金的焊接材料引起的燒結(jié)效果差的問(wèn)題。
本發(fā)明制備方法如下將銅鎢合金板材切割成所需的熱沉結(jié)構(gòu)及形狀，通過(guò)機(jī)械和化學(xué)拋光將熱沉上端面、下端面和前端面拋平及光亮，用溶劑超聲清洗熱沉樣品，然后用惰性氣體吹干；吹干后將熱沉表面鍍鎳，然后用去離子水清洗熱沉后，在熱沉表面鍍金；再用去離子水清洗，惰性氣體吹干，再鍍銦，得到表面經(jīng)過(guò)金屬化，具有銦—金—鎳—銅鎢合金結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器熱沉。
上述鍍鎳可以采用普通鍍鎳、光亮鍍鎳和熱沉積鍍鎳的方法。鍍金可以采用減性氰化物鍍金、酸性和堿性鍍金、亞硫酸鹽鍍金、合金鍍金以及電鍍、熱蒸發(fā)和濺射等方法；鍍銦可以采用電鍍銦、熱蒸發(fā)銦和濺射銦；還可以采用適合本發(fā)明的其它方法。
其中亞硫酸鹽鍍金亦稱無(wú)氰鍍金，由于得到的金鍍層與鎳基體結(jié)合牢，優(yōu)選無(wú)氰鍍金。
所述的惰性氣體可以是氮?dú)?、氬氣以及適合本發(fā)明的其它惰性氣體。
本發(fā)明中各種鍍層的厚度為鎳和金20—80nm，銦0.1—2μm；優(yōu)選鎳和金50nm，銦1μm，優(yōu)選鎳和金50nm，銦1μm。
本發(fā)明得到的合金化后的銅鎢合金半導(dǎo)體激光器熱沉，其熱膨脹系數(shù)與激光器襯底GaAs的熱膨脹系數(shù)接近，而且具有良好的粘接力和散熱性，采用本發(fā)明的方法制備的半導(dǎo)體激光器熱沉，可以大大提高半導(dǎo)體激光器的產(chǎn)品質(zhì)量和壽命。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。


圖1為金屬化后銅鎢合金熱沉的示意圖實(shí)施例1(1)將銅鎢合金板材切割，得到體積為7×6.5×2.5mm3，鉆孔φ2.3mm；(2)依次采用M10和M3剛玉粉和拋光膏對(duì)樣品上、下和前端面拋光達(dá)到平整、光亮無(wú)劃痕；(3)依次采用三氯乙稀、丙酮、乙醇各超聲5分鐘，清洗樣品；(4)采用電鍍方法，在樣品表面鍍上50nm厚的鎳；(5)去離子水沖洗5分鐘；(6)采用無(wú)氰鍍金工藝，在鍍好鎳的樣品表面鍍上50nm厚的金層；(7)去離子水沖洗5分鐘；(8)用惰性氣體氮?dú)獯蹈纱茫?9)將鍍好鎳、金的熱沉表面鍍銦1μm。
實(shí)施例2采用實(shí)施例1的工藝，但鍍鎳采用光亮鍍鎳20nm鍍金采用酸性和堿性鍍金80nm；鍍銦采用熱蒸發(fā)銦2μm的方法，惰性氣體選用氬氣。
實(shí)施例3采用實(shí)施例1的工藝，但鍍鎳采用熱沉積鍍鎳80nm；鍍金采用合金鍍金20nm鍍銦采用濺射銦0.1μm的方法。
實(shí)施例4如圖1所示，半導(dǎo)體激光器合金化后銅鎢合金熱沉5的表面依次為50nm的鎳層1、50nm金層2和1μm銦層3，4為激光器管芯，6為銅鎢合金。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉的制備方法，其特征在于將銅鎢合金板材切割成所需的熱沉結(jié)構(gòu)及形狀，通過(guò)機(jī)械和化學(xué)拋光將熱沉上端面、下端面和前端面拋平及光亮，用溶劑超聲清洗熱沉樣品，然后用惰性氣體吹干，將熱沉表面鍍鎳，用去離子水清洗熱沉后，在鍍過(guò)鎳的熱沉表面鍍金，再用去離子水清洗惰性氣體吹干，再鍍銦得到表面經(jīng)過(guò)金屬化，具有銦-金-鎳合金化銅鎢合金的半導(dǎo)體激光器熱沉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉的制備方法，其特征在于采用普通鍍鎳、光亮鍍鎳和熱沉積鍍鎳的方法鍍鎳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉的制備方法，其特征在于鍍金采用堿性氰化物鍍金、酸性和堿性鍍金、亞硫酸鹽鍍金、合金鍍金以及電鍍、熱蒸發(fā)或?yàn)R射方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉的制備方法，其特征在于鍍銦采用電鍍銦、熱蒸發(fā)銦和濺射銦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉的制備方法，其特征在于惰性氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉的制備方法，其特征在于(1).將銅鎢合金板材切割成7×6.5×2.5mm3，鉆孔φ2.3mm的銅鎢合金樣品；(2).對(duì)樣品上、下和前端面進(jìn)行拋光使其達(dá)到平整、光亮無(wú)劃痕；(3).依次采用三氯乙稀、丙酮、乙醇各超聲5分鐘，清洗樣品；(4).采用電鍍鎳的方法，在樣品表面鍍上50nm厚鎳；(5).去離子水沖洗；(6).采用無(wú)氰鍍金工藝，在鍍過(guò)鎳的樣品表面鍍上50nm厚的金層；(7).去離子水沖洗；(8).氮?dú)獯蹈桑?9).表面鍍銦
7.一種半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉，其特征在于銅鎢合金的上表面上依次為鎳層、金層和銦層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉，其特征在于銅鎢合金的表面鎳層和金層的厚度分別為20—80nm，銦層的厚度為0.1—2μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉，其特征在于銅鎢合金表面鎳層和金層的厚度分別優(yōu)選為50nm，銦層的厚度為1μm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種半導(dǎo)體激光器列陣銅鎢合金熱沉及其制備方法,將銅鎢合金板材切割成所需的熱沉結(jié)構(gòu)及形狀,通過(guò)機(jī)械和化學(xué)拋光將熱沉拋平及光亮,用溶劑超聲清洗熱沉樣品,用惰性氣體吹干后表面鍍鎳,清洗后,在鍍好鎳的表面鍍金,再用去離子水清洗惰性氣體吹干,再鍍銦得到表面經(jīng)過(guò)金屬化的銅鎢合金半導(dǎo)體激光器熱沉,采用本發(fā)明的方法制備出的銅鎢合金熱沉,可以得到產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)的半導(dǎo)體激光器。
文檔編號(hào)H01S5/028GK1328368SQ00109160
公開(kāi)日2001年12月26日 申請(qǐng)日期2000年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月13日
發(fā)明者王立軍 申請(qǐng)人:深圳市眾量激光器高技術(shù)有限公司