一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构。本实用新型专利技术由下至上依次包括基底、下绝缘层、上绝缘层。在下绝缘层上布置测温线圈、加热线圈、供电正电极引脚和负电极引脚；上绝缘层覆盖测温线圈和加热线圈，上绝缘层上布置有供电负电极。测温线圈为具有开口的圆环形，加热线圈为双涡旋曲线形，加热线圈位于测温线圈内。本实用新型专利技术中交错的双涡旋曲线的加热线圈结构，可以减少加热线圈所占的面积，同时可以避免加热、测温电流产生磁场对器件引入的磁场干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构
本技术属于芯片封装
，具体涉及一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构。
技术介绍
作为芯片级器件的重要光源，芯片级垂直腔面发射激光器(VECSEL),是目前片上原子磁力仪，原子钟等新型传感器的重要组成部分，针对特定的应用环境，实现一种可避免引起磁场干扰的封装方案备受关注。为了能够实现半导体激光机在应用环境下的集成封装，近年来有多种结构被广泛提出。其中多数封装主要针对激光器热控制的方案，很少方案有考虑封装引入的磁场干扰。在一些对磁场有要求的应用场景下，在满足热控制，低功耗，封装简单的前提下，无磁场干扰的特殊封装方案需要被提出。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构。本技术封装结构具体是：由下至上依次包括基底、下绝缘层、上绝缘层。所述的下绝缘层附着在基底上，下绝缘层上布置有测温线圈、加热线圈、VECSEL供电正电极引脚、VECSEL供电负电极引脚；上绝缘层覆盖测温线圈和加热线圈，上绝缘层中心布置有VECSEL供电负电极。所述的测温线圈为具有开口的圆环形，测温线圈的两端分别延伸至测温线圈正极引脚和测温线圈负极引脚。所述的加热线圈为双涡旋曲线形，两条同心的涡旋曲线交错设置，两条涡旋曲线的一端相接于涡旋中心，另一端分别延伸至加热线圈正极引脚和加热线圈负极引脚。所述的测温线圈与加热线圈同心设置，且加热线圈位于测温线圈内。所述的VECSEL供电正电极引脚、VECSEL供电负电极引脚、测温线圈正极引脚、加热线圈正极引脚、加热线圈负极引脚、测温线圈负极引脚并排布置在下绝缘层上的边缘位置。所述的上绝缘层覆盖测温线圈和加热线圈上，VECSEL供电负电极设置在上绝缘层上的中心位置，并与VECSEL供电负电极引脚相接。进一步，所述的测温线圈的圈数为1～5圈，其断面宽度为0.1～10微米、厚度为0.1～10微米。进一步，所述的加热线圈断面的宽度为0.1～10微米，厚度为0.1～10微米；相互交错的两条涡旋曲线间距为0.1～10微米，单条涡旋曲线的圈数为2～100圈。进一步，所述的基底为硅片或玻璃片，厚度为500～1000微米。进一步，所述的下绝缘层和上绝缘层的厚度为100～1000纳米。本技术的VECSEL激光器芯片封装结构，可以通过内外交错的涡旋电极结构减少由加热电流引起的磁场干扰。在同等要求的前提下，加热电极所占的面积较小，整体小的封装结构可以实现器件的低功耗运作，同时也可以降低电流所产生的磁场对器件造成的影响。本方案在结构设计设计上创新的提出了内外涡旋交错，互相连接的加热结构，降低了加热器件电流所产生的磁场对器件性能造成的影响，缩小了器件的封装体积，提高了器件的性能。在封装结构的制备加工上，可用于大规模、批量化生产的加工工艺流程。附图说明图1为本技术的中心截面结构示意图；图2为本技术中的测温线圈和加热线圈的平面结构示意图；图3为覆盖上绝缘层后的平面结构示意图。具体实施方式为了使本技术方案更为清晰，以下结合附图及具体实施方式做进一步说明。如图1和2所示，一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构，由下至上依次包括基底1、下绝缘层2、上绝缘层3。下绝缘层2附着在基底1上，下绝缘层2上布置有测温线圈4、加热线圈5、VECSEL供电正电极引脚6、VECSEL供电负电极引脚7。上绝缘层3覆盖测温线圈4和加热线圈5，上绝缘层3中心布置有VECSEL供电负电极8。如图2所示，测温线圈4为具有开口的圆环形，测温线圈4的两端分别延伸至测温线圈正极引脚401和测温线圈负极引脚402。测温线圈4的圈数为1～5圈，其断面宽度为0.1～10微米、厚度为0.1～10微米(图1中为1圈)。加热线圈5为双涡旋曲线形，两条同心的涡旋曲线交错设置，两条涡旋曲线的一端相接于涡旋中心，另一端分别延伸至加热线圈正极引脚501和加热线圈负极引脚502。加热线圈5断面的宽度为0.1～10微米，厚度为0.1～10微米；相互交错的两条涡旋曲线间距为0.1～10微米，单条涡旋曲线的圈数为2～100圈(图1中为3圈)。采用双涡旋曲线形结构相比传统的加热线圈结构，可以在同样面积下增加线圈的长度，减小封装所需要的空间。测温线圈4与加热线圈5同心设置，且加热线圈5位于测温线圈4内。测温线圈环绕在加热线圈外，可以保证比较准确的测温，同时所产生的电感磁场比较均匀，容易过滤适用于特殊环境的应用。VECSEL供电正电极引脚6、VECSEL供电负电极引脚7、测温线圈正极引脚401、加热线圈正极引脚501、加热线圈负极引脚502、测温线圈负极引脚402并排布置在下绝缘层2上的边缘位置。如图3所示，上绝缘层3覆盖测温线圈4和加热线圈5，但不覆盖各个引脚。VECSEL供电负电极8设置在上绝缘层3上的中心位置，并与VECSEL供电负电极引脚7相接。基底1采用导热系数高的无磁性材料，如硅片或玻璃片；测温线圈4和加热线圈5采用高导电性、本身无磁性的材料；VECSEL供电负电极8以及VECSEL供电负电极引脚7和正电极引脚6采用导电性好、性质稳定、本身无磁性的材料。基底1的厚度为500～1000微米，下绝缘层2和上绝缘层3的厚度为100～1000纳米。该封装结构的具体加工方法是：步骤(1).选取导热系数高的无磁性材料(如硅片或玻璃片)作为基底1，基底1上沉积厚度为100～1000纳米的绝缘材料，作为下绝缘层2；步骤(2).采用金属沉积和光刻刻蚀方法，按照设计置图案在下绝缘层2上加工出测温线圈4及测温线圈正极引脚401和测温线圈负极引脚402、加热线圈5及加热线圈正极引脚501和加热线圈负极引脚502、VECSEL供电正电极引脚6；步骤(3).在测温线圈4和加热线圈5上沉积厚度为100～1000纳米的绝缘材料，作为上绝缘层3，上绝缘层3覆盖测温线圈4和加热线圈5，但不覆盖各个引脚；步骤(4).采用金属沉积和光刻刻蚀方法，同时在下绝缘层2上加工出VECSEL供电负电极引脚7、在绝缘层3上的中心位置加工出VECSEL供电负电极8、以及连接VECSEL供电负电极8和VECSEL供电负电极引脚7的引线。使用中，VECSEL激光器直接置于封装结构上，VECSEL激光器下端的负电极端与VECSEL供电负电极8相接，VECSEL激光器上端的正电极端通过飞线与VECSEL供电正电极引脚6相接，通过VECSEL供电正电极引脚6和VECSEL供电负电极引脚7为VECSEL激光器供电。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构，由下至上依次包括基底(1)、下绝缘层(2)、上绝缘层(3)；其特征在于：/n所述的下绝缘层(2)附着在基底(1)上，下绝缘层(2)上布置有测温线圈(4)、加热线圈(5)、VECSEL供电正电极引脚(6)、VECSEL供电负电极引脚(7)；上绝缘层(3)覆盖测温线圈(4)和加热线圈(5)，上绝缘层(3)中心布置有VECSEL供电负电极(8)；/n所述的测温线圈(4)为具有开口的圆环形，测温线圈(4)的两端分别延伸至测温线圈正极引脚(401)和测温线圈负极引脚(402)；/n所述的加热线圈(5)为双涡旋曲线形，两条同心的涡旋曲线交错设置，两条涡旋曲线的一端相接于涡旋中心，另一端分别延伸至加热线圈正极引脚(501)和加热线圈负极引脚(502)；/n所述的测温线圈(4)与加热线圈(5)同心设置，且加热线圈(5)位于测温线圈(4)内；/n所述的VECSEL供电正电极引脚(6)、VECSEL供电负电极引脚(7)、测温线圈正极引脚(401)、加热线圈正极引脚(501)、加热线圈负极引脚(502)、测温线圈负极引脚(402)并排布置在下绝缘层(2)上的边缘位置；/n所述的上绝缘层(3)覆盖测温线圈(4)和加热线圈(5)上，VECSEL供电负电极(8)设置在上绝缘层(3)上的中心位置，并与VECSEL供电负电极引脚(7)相接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种避免磁场干扰的VECSEL激光器芯片封装结构，由下至上依次包括基底(1)、下绝缘层(2)、上绝缘层(3)；其特征在于：
所述的下绝缘层(2)附着在基底(1)上，下绝缘层(2)上布置有测温线圈(4)、加热线圈(5)、VECSEL供电正电极引脚(6)、VECSEL供电负电极引脚(7)；上绝缘层(3)覆盖测温线圈(4)和加热线圈(5)，上绝缘层(3)中心布置有VECSEL供电负电极(8)；
所述的测温线圈(4)为具有开口的圆环形，测温线圈(4)的两端分别延伸至测温线圈正极引脚(401)和测温线圈负极引脚(402)；
所述的加热线圈(5)为双涡旋曲线形，两条同心的涡旋曲线交错设置，两条涡旋曲线的一端相接于涡旋中心，另一端分别延伸至加热线圈正极引脚(501)和加热线圈负极引脚(502)；
所述的测温线圈(4)与加热线圈(5)同心设置，且加热线圈(5)位于测温线圈(4)内；
所述的VECSEL供电正电极引脚(6)、VECSEL供电负电极引脚(7)、测温线圈正极引脚(401)、加热线圈正极引脚(501)、加热线圈负极引脚(502)、测温线圈负极引脚(402)并排布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：林强，李德钊，黄宇翔，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33