芯片封装方法

摘要

本发明提供一种芯片封装方法，所述方法包括：水平设置TO管座，使所述TO管座上用于焊接热沉的基底面水平朝上；将所述热沉焊接在所述基底面上；焊接所述激光器芯片在所述热沉上，使所述激光器芯片的发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合；将所述激光器芯片的电极与所述TO管座的引脚通过键合金丝电性连接；将带透镜的封帽焊接在所述TO管座上，使所述透镜的中心轴线与所述激光器芯片的发光条的中心轴线相重合。本发明解决了现有技术中的激光器芯片封装方法会降低芯片的焊接精度，导致芯片的出光率不稳定的问题。

权利要求

1.一种芯片封装方法，其特征在于，所述方法包括：水平设置TO管座，使所述TO管座上用于焊接热沉的基底面水平朝上；

将所述热沉焊接在所述基底面上；

焊接激光器芯片在所述热沉上，使所述激光器芯片的发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合；

将所述激光器芯片的电极与所述TO管座的引脚通过键合金丝电性连接；

将带透镜的封帽焊接在所述TO管座上，使所述透镜的中心轴线与所述激光器芯片的发光条的中心轴线相重合；

其中，所述焊接所述激光器芯片在所述热沉上，使所述激光器芯片的发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合，包括：摄像系统识别出所述TO管座的中心轴线位置和所述激光器芯片发光条的中心轴线位置；

判断所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线是否相重合；

当所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线相重合时，将所述激光器芯片固定焊接在所述热沉上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水平设置TO管座，使所述TO管座上用于焊接热沉的基底面水平朝上，包括：TO管座吸嘴将所述TO管座竖直拾取，放置到旋转台上；

所述旋转台将所述TO管座旋转90度，使所述TO管座的基底面水平朝上。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线不相重合时，所述方法还包括：所述芯片吸嘴重新调整所述激光器芯片的位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线相重合之后，将所述激光器芯片固定焊接在所述热沉上之前，所述方法还包括：

所述摄像系统判断所述激光器芯片在Z方向上是否存在倾斜；

当所述激光器芯片在Z方向上存在倾斜时，对所述激光器芯片在Z方向上的位置进行校准补偿。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摄像系统识别出所述TO管座的中心轴线位置和所述激光器芯片发光条的中心轴线位置之前，所述方法还包括：所述芯片吸嘴将所述激光器芯片放置在芯片校准台，使所述芯片校准台对所述激光器芯片的X方向和Y方向的位置进行校准。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芯片吸嘴为自适应平衡调节吸嘴。

7.根据权利要求1‑6任一项所述的方法，其特征在于，所述基底面的面积大于所述热沉的面积。

8.根据权利要求1‑6任一项所述的方法，其特征在于，所述将带透镜的封帽焊接在所述TO管座上，包括：

采用磁悬浮工艺将所述带透镜的封帽焊接在所述TO管座上。

9.根据权利要求1‑6任一项所述的方法，其特征在于，所述焊接所述激光器芯片在所述热沉上，包括：

采用共晶焊接方法将所述激光器焊接在所述热沉上。

说明书

芯片封装方法

技术领域

[0001] 本申请涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种芯片封装方法。

背景技术

[0002] 封装技术是一种将集成电路用绝缘的塑料或者其他材料打包的技术，由于芯片必须与外界隔离，一方面以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降，另一
方面封装后的芯片也更便于安装和运输，因此封装技术对芯片来说是必须的，也是至关重
要的，封装技术的好坏直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的电路板的设计和制
造。

[0003] 激光器芯片的封装是通过将芯片贴在同轴管座上，再将带有透镜的管帽焊接在管座上进行封装，由于激光器芯片上的发光条通过透镜向外发射激光，如果透镜位置与芯片
发光条的位置发生偏移，会使芯片发光条的光迹发生位移，降低芯片的出光功率，目前传统
的人工或者半自动的封装方法会降低激光器芯片的焊接精度，导致芯片的出光功率不稳
定。

[0004] 可见，现有技术中的激光器芯片封装方法会降低芯片的焊接精度，导致芯片的出光率不稳定。

发明内容

[0005] 为了解决上述技术问题，本申请提供了一种芯片封装方法，解决了现有技术中的激光器芯片封装方法会降低芯片的焊接精度，导致芯片的出光率不稳定的问题。

[0006] 本发明提供一种芯片封装方法，所述方法包括：水平设置TO管座，使所述TO管座上用于焊接热沉的基底面水平朝上；将所述热沉焊接在所述基底面上；焊接所述激光器芯片
在所述热沉上，使所述激光器芯片的发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合；
将所述激光器芯片的电极与所述TO管座的引脚通过键合金丝电性连接；将带透镜的封帽焊
接在所述TO管座上，使所述透镜的中心轴线与所述激光器芯片的发光条的中心轴线相重
合。

[0007] 可选地，所述水平设置TO管座，使所述TO管座上用于焊接热沉的基底面水平朝上，包括：TO管座吸嘴将所述TO管座竖直拾取，放置到旋转台上；所述旋转台将所述TO管座旋转
90度，使所述TO管座的基底面水平朝上。

[0008] 可选地，所述焊接所述激光器芯片在所述热沉上，使所述激光器芯片的发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合，包括：摄像系统识别出所述TO管座的中心轴线
位置和所述激光器芯片发光条的中心轴线位置；判断所述TO管座的中心轴线和所述激光器
芯片发光条的中心轴线是否相重合；当所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的
中心轴线相重合时，将所述激光器芯片固定焊接在所述热沉上。

[0009] 可选地，当所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线不相重合时，所述方法还包括：所述芯片吸嘴重新调整所述激光器芯片的位置。

[0010] 可选地，当所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线相重合之后，将所述激光器芯片固定焊接在所述热沉上之前，所述方法还包括：所述摄像系统判断所
述激光器芯片在Z方向上是否存在倾斜；当所述激光器芯片在Z方向上存在倾斜时，对所述
激光器芯片在Z方向上的位置进行校准补偿。

[0011] 可选地，所述摄像系统识别出所述TO管座的中心轴线位置和所述激光器芯片发光条的中心轴线位置之前，所述方法还包括：所述芯片吸嘴将所述激光器芯片放置在芯片校
准台，使所述芯片校准台对所述激光器芯片的X方向和Y方向的位置进行校准。

[0012] 可选地，所述芯片吸嘴为自适应平衡调节吸嘴。

[0013] 可选地，所述基底面的面积大于所述热沉的面积。

[0014] 可选地，所述将带透镜的封帽焊接在所述TO管座上，包括：采用磁悬浮工艺将所述带透镜的封帽焊接在所述TO管座上。

[0015] 可选地，所述焊接所述激光器芯片在所述热沉上，包括：采用共晶焊接方法将所述激光器焊接在所述热沉上。

[0016] 本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

[0017] 本发明提供一种芯片封装方法，所述方法包括：水平设置TO管座，使所述TO管座上用于焊接热沉的基底面水平朝上；将所述热沉焊接在所述基底面上；焊接所述激光器芯片
在所述热沉上，使所述激光器芯片的发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合；
将所述激光器芯片的电极与所述TO管座的引脚通过键合金丝电性连接；将带透镜的封帽焊
接在所述TO管座上，使所述透镜的中心轴线与所述激光器芯片的发光条的中心轴线相重
合。本发明提供的激光器芯片封装方法首先将基地贴附在TO管座的热沉贴附面上，再对所
述激光器芯片发光条的中心轴线和所述TO管座的中心轴线进行定位，当所述激光器芯片的
发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合时，将所述激光器芯片焊接在所述基底
上，然后对所述带透镜的封帽的中心轴线进行定位，当所述透镜的中心轴线与所述激光器
芯片发光条的中心轴线相重合时，将所述封帽焊接在所述TO管座上，通过两次中心位置的
定位使芯片的封装更加精准，使芯片发光条的光迹能最大范围的通过透镜发射出去，提高
芯片的出光率；因此，本发明解决了现有技术中的激光器芯片封装方法会降低芯片的焊接
精度，导致芯片的出光率不稳定的问题。

附图说明

[0018] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而
言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020] 图1是本发明实施例提供的一种芯片封装方法的流程图；

[0021] 图2是本发明实施例提供的一种芯片封装方法的流程图；

[0022] 图3是本发明实施例提供的一种TO封装激光器的立体结构示意图；

[0023] 图4是本发明实施例提供的一种封帽的结构示意图。

具体实施方式

[0024] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0025] 图1是本发明实施例提供的一种芯片封装方法的流程图；如图1所示，本发明实施例中的芯片封装方法具体包括如下步骤：

[0026] 步骤S101，水平设置TO管座，使所述TO管座上用于焊接热沉的基底面水平朝上。

[0027] 具体地，本实施例提供的激光器芯片封装方法主要是采用窗口式TO封装技术对半导体激光发射芯片的封装，激光器芯片是焊接在TO管座上的载体上，激光器发出的光经过
透镜聚焦，投射到外面的光接收器件，激光器通过金丝连接在两个管脚上，调制信号和偏置
电流都通过这两个管脚，管座上的探测器监测激光器的工作状况，探测器可接收到激光器
背面发出的光而产生光电流，当激光器的发光强度随着外界环境的变化而产生变化时，探
测器产生的光电流也会发生变化，因此通过外电路的负反馈作用，控制激光器的偏置电流，
使得激光器工作状态稳定。

[0028] 在实际应用中，激光器芯片通过热沉与TO管座上的基地面进行连接，为了便于操作需要将TO管座水平设置，使用于焊接热沉的基地面水平朝上，其中所述基底面是与TO管
座外壳一体成型，与激光器芯片的发光条所在面相垂直。

[0029] 步骤S102，将所述热沉焊接在所述基底面上。

[0030] 具体地，当TO管座上的基底面水平朝上时，将所述热沉共晶焊接在所述基底面上。

[0031] 步骤S103，焊接所述激光器芯片在所述热沉上，使所述激光器芯片的发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合。

[0032] 具体地，当所述热沉焊接到所述基底面上后，通过定位系统识别激光器芯片上发光条所在面的中心轴线和TO管座的中心轴线，当所述激光器芯片的发光条的中心轴线与所
述TO管座的中心轴线相重合时，焊接所述激光器芯片在所述热沉上。

[0033] 在实际应用中，TO管座上还设置有背光探测器芯片和探测芯片垫片，探测芯片垫片可用引脚贴于TO管座上，然后把背光探测器芯片贴于探测芯片垫片上，从而达到固定背
光探测器芯片的目的。

[0034] 步骤S104，将所述激光器芯片的电极与所述TO管座的引脚通过键合金丝电性连接。

[0035] 步骤S105，将带透镜的封帽焊接在所述TO管座上，使所述透镜的中心轴线与所述激光器芯片的发光条的中心轴线相重合。

[0036] 具体地，当激光器芯片与TO管座完成焊接和金丝键合后，需要对TO管座与带透镜的封帽进行封装，TO管座在与封帽焊接时，激光器芯片的发光条的中心轴线位于所述透镜
的焦平面上，并且定位系统自动识别出封帽中透镜的中心轴线和所述激光器芯片的发光条
的中心轴线，当所述透镜的中心线与所述激光器芯片的发光条的中心轴线相重合时，将所
述TO管座与封帽进行焊接。

[0037] 其中，步骤S101到步骤S103中的激光器芯片与TO管座的焊接可能是在共晶机上进行操作，步骤S104中涉及的激光器芯片的电机与TO管座引脚的金丝键合可能是在键合设备
上进行操作，步骤S105中涉及的封帽与TO管座的焊接可能是在封帽机上进行操作，虽然在
不同的操作设备上完成的封装过，本发明是保护的整个封装方法或者封装流程。

[0038] 本发明提供一种芯片封装方法，所述方法包括：水平设置TO管座，使所述TO管座上用于焊接热沉的基底面水平朝上；将所述热沉焊接在所述基底面上；焊接所述激光器芯片
在所述热沉上，使所述激光器芯片的发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合；
将所述激光器芯片的电极与所述TO管座的引脚通过键合金丝电性连接；将带透镜的封帽焊
接在所述TO管座上，使所述透镜的中心轴线与所述激光器芯片的发光条的中心轴线相重
合。本发明提供的激光器芯片封装方法首先将基地贴附在TO管座的热沉贴附面上，再对所
述激光器芯片发光条的中心轴线和所述TO管座的中心轴线进行定位，当所述激光器芯片的
发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合时，将所述激光器芯片焊接在所述基底
上，然后对所述带透镜的封帽的中心轴线进行定位，当所述透镜的中心线与所述激光器芯
片发光条的中心线相重合时，将所述封帽焊接在所述TO管座上，通过两次中心位置的定位
使芯片的封装更加精准，使芯片发光条的光迹能最大范围的通过透镜发射出去，提高芯片
的出光率；因此，本发明解决了现有技术中的激光器芯片封装方法会降低芯片的焊接精度，
导致芯片的出光率不稳定的问题。

[0039] 图2是本发明实施例提供的一种芯片封装方法的流程图；如图2所示，本发明实施例中的芯片封装方法具体包括如下步骤：

[0040] 步骤S201，TO管座吸嘴将所述TO管座竖直拾取，放置到旋转台上。

[0041] 步骤S202，所述旋转台将所述TO管座旋转90度，使所述TO管座的基底面水平朝上。

[0042] 步骤S203，将所述热沉焊接在所述基底面上。

[0043] 步骤S204，摄像系统识别出所述TO管座的中心轴线位置和所述激光器芯片发光条的中心轴线位置。

[0044] 步骤S205，判断所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线是否相重合，当所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线不相重合时执行步
骤S206，当所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线相重合时执行步骤
S207。

[0045] 步骤S206，所述芯片吸嘴重新调整所述激光器芯片的位置。

[0046] 步骤S207，将所述激光器芯片固定焊接在所述热沉上。

[0047] 步骤S208，将所述激光器芯片的电极与所述TO管座的引脚通过键合金丝电性连接。

[0048] 步骤S209，将带透镜的封帽焊接在所述TO管座上，使所述透镜的中心轴线与所述激光器芯片的发光条的中心轴线相重合。

[0049] 在本发明的一个实施例中，TO管座竖直放置在托盘中，通过TO管座吸嘴将所述TO管座从托盘中竖直取出，再放置到预定的旋转台上，旋转台将所述TO管座旋转90度，使竖直
的TO管座水平放置并且使管座上的基底面水平朝上；当固定好TO管座的位置后，热沉吸嘴
将热沉从相应的托盘中取出放置在基底面上进行焊接，并且热沉焊接在基底面上时热沉吸
嘴需要按压热沉使焊接更稳固；为了更加方便最热沉与基底面的焊接操作，所述基底面的
面积大于所述热沉的面积。

[0050] 芯片吸嘴将激光器芯片从相应的托盘中取出放置在热沉上，摄像定位系统识别出所述TO管座的中心轴线位置和所述激光器芯片发光条的中心轴线位置，判断所述TO管座的
中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线是否相重合，当所述TO管座的中心轴线和所
述激光器芯片发光条的中心轴线不相重合时，所述芯片吸嘴重新调整所述激光器芯片的位
置；当所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线相重合时，将所述激光
器芯片固定焊接在所述热沉上。

[0051] 进一步地，所述摄像系统识别出所述TO管座的中心轴线位置和所述激光器芯片发光条的中心轴线位置之前，所述方法还包括：所述芯片吸嘴将所述激光器芯片放置在芯片
校准台，使所述芯片校准台对所述激光器芯片的X方向和Y方向的位置进行校准。

[0052] 具体地，芯片吸嘴将所述激光器芯片从相应的托盘中取出时，需要将所述激光器芯片防止到芯片校准台进行X方向和Y方向的位置补偿，使能准确定位出激光器芯片发光条
所在面的中心轴线。

[0053] 在本发明的一个实施例中，当所述TO管座的中心轴线和所述激光器芯片发光条的中心轴线相重合之后，将所述激光器芯片固定焊接在所述热沉上之前，所述方法还包括：所
述摄像系统判断所述激光器芯片在Z方向上是否存在倾斜；当所述激光器芯片在Z方向上存
在倾斜时，对所述激光器芯片在Z方向上的位置进行校准补偿。

[0054] 将所述激光器芯片固定焊接在所述热沉上以后，将所述TO管座转运到金丝键合工位将所述激光器芯片的电极与所述TO管座的引脚通过键合金丝电性连接，然后将所述TO管
座转运到封帽工位将带透镜的封帽焊接在所述TO管座上，使所述透镜的中心线与所述激光
器芯片的发光条的中心线相重合。

[0055] 在本发明的一个实施例中，所述芯片吸嘴为自适应平衡调节吸嘴。

[0056] 在本发明的一个实施例中，所述将带透镜的封帽焊接在所述TO管座上，包括：采用磁悬浮工艺将所述带透镜的封帽焊接在所述TO管座上。

[0057] 在本发明的一个实施例中，所述焊接所述激光器芯片在所述热沉上，包括：采用共晶焊接方法将所述激光器焊接在所述热沉上。

[0058] 图3是本发明实施例提供的一种TO封装激光器的立体结构示意图，图4是本发明实施例提供的一种封帽的结构示意图，如图3所示，激光器包括TO管座310、热沉320、激光器芯
片330、键合金丝340、背光探测器芯片350和背光探测器垫片360，所述TO管座310上设置有
基底块311和若干个引脚312，其中，所述基底块311与TO管座310本体一体成型，基底块311
上的一个竖直面为用于贴附热沉320的基底面3111，当TO管座310水平设置时所述基底面
3111水平朝上方便热沉320和激光器芯片330的贴附，所述若干个引脚312绝缘固定在管座
本体上，且若干个引脚312的上端突出于所述TO管座310的上表面；背光探测器芯片350通过
背光探测器垫片360贴附在TO管座310上表面，并且位于激光器芯片330的正下方，激光器芯
片330通过热沉320焊接在TO管座310的基底面3111上，并且TO管座310的中心轴线370与激
光器芯片330的发光面331的中心轴线相重合，中心轴线370是TO管座310的中心轴线也是激
光器330中发光面331的中心轴线，发光面331是由多个发光条组成的面。

[0059] 图4所示，与TO管座310相匹配的封帽410上设置有透镜411，当封帽410与所述TO管座310进行焊接时，使所述封帽410的中心轴线420与所述TO管座310的中心轴线370相重合，
这样使激光器芯片330中发光面331发出的光迹能最大范围的通过透镜411，能提高芯片的
发光率。

[0060] 本发明提供一种芯片封装方法，所述方法包括：水平设置TO管座，使所述TO管座上用于焊接热沉的基底面水平朝上；将所述热沉焊接在所述基底面上；焊接所述激光器芯片
在所述热沉上，使所述激光器芯片的发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合；
将所述激光器芯片的电极与所述TO管座的引脚通过键合金丝电性连接；将带透镜的封帽焊
接在所述TO管座上，使所述透镜的中心轴线与所述激光器芯片的发光条的中心轴线相重
合。本发明提供的激光器芯片封装方法首先将基地贴附在TO管座的热沉贴附面上，再对所
述激光器芯片发光条的中心轴线和所述TO管座的中心轴线进行定位，当所述激光器芯片的
发光条的中心轴线与所述TO管座的中心轴线相重合时，将所述激光器芯片焊接在所述基底
上，然后对所述带透镜的封帽的中心轴线进行定位，当所述透镜的中心线与所述激光器芯
片发光条的中心线相重合时，将所述封帽焊接在所述TO管座上，通过两次中心位置的定位
使芯片的封装更加精准，使芯片发光条的光迹能最大范围的通过透镜发射出去，提高芯片
的出光率；因此，本发明解决了现有技术中的激光器芯片封装方法会降低芯片的焊接精度，
导致芯片的出光率不稳定的问题。

[0061] 需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之
间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在
涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些
要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设
备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除
在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

[0062] 以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。