一种掩埋型薄膜电阻表面加热器和制备方法与流程

1.本发明涉及光纤焊接定位技术领域，具体涉及一种掩埋型薄膜电阻表面加热器和制备方法。


背景技术：

2.光纤耦合对准后的光学定位，是光纤通信和光纤传感器件与功能模块关键技术之一，例如半导体光芯片与光纤耦合输出、硅基光子系统的光纤耦合、光纤功能模块（例如光放大器、光开关阵列、光纤陀螺等）中的光纤耦合等场景，必须通过可靠稳定的技术途径将此类光学对准固化、定位。
3.光纤耦合对准通常利用多维精密调节台，例如三维平移加三维转动，找准光纤与所需对准的光芯片或功能模块、并经由多维精密调节使光功率（强度）损耗最低，有时还需达到最佳偏振状态；或者，在硅基光子系统应用场景，利用硅基片上的v型槽与光纤对准。
4.以上耦合对准工作可以在光学平台上完成，对准之后锁紧微调架或光具座即令光纤耦合固化、定位；如果是在光模块制作或生产场景，则光纤对准后通常采用激光焊接、低熔点玻璃或金属焊接、或极低挥发性胶水固化等技术实现光纤耦合后的光纤定位。
5.目前已有一种用于光纤焊接的加热器专利技术，如图1所示，构成微型装配式电阻加热器1，在基板2上设置电阻元件3，电阻元件3上覆盖电介质层4，电介质层4上设置中心垫片5和旁侧垫片6，基板2下方设置底垫片7。微型装配式电阻加热器1应用于半导体激光芯片与光纤耦合定位，可加热玻璃焊料或金属焊料以固定光纤位置。这一设计不足之处是其结构复杂、分立元件多且不利于微小型化。
6.业内已有知名公司具有应用于半导体激光芯片与光纤耦合定位批量生产的工艺事例，采用薄膜电阻表面加热器与芯片高导热氮化铝陶瓷基板一体化设计方案，参见图2所示，这一设计方案的缺陷是薄膜电阻加热时氮化铝基板温度过高，会对其上的其它部件有不良影响。


技术实现要素：

7.鉴于上述技术问题，为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种掩埋型薄膜电阻表面加热器和利用该加热器的光纤焊接方法，可以提高其光学定位的可靠性、稳定性和一致性，操作简便，可以减少工时成本和多次调试要求，成为光通信和光传感的发射光源模块规模化生产的核心技术之一。
8.本发明提供一种掩埋型薄膜电阻表面加热器，包括：薄膜电阻掩埋于两层基板之间，下层基板采用低导热绝缘材料，上层基板采用高导热绝缘材料。
9.在一方面，所述低导热绝缘材料热导率小于20w/(m*k) ，所述高导热绝缘材料热导率为20~300w/(m*k)。
10.在另一方面，所述低导热绝缘材料和高导热绝缘材料均为陶瓷。
11.在另一方面，低导热陶瓷为微晶玻璃陶瓷、氧化锆陶瓷、y-si-o-n陶瓷或氧化硅沉
积层，高导热陶瓷为氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷或氧化铍陶瓷。
12.在另一方面，所述绝缘材料的热膨胀系数在10-6
量级。
13.在另一方面，所述薄膜电阻为镍铬（ni-cr）薄膜、镍钴（ni-co）薄膜、金铬（au-cr）薄膜或氮化钽（tan）薄膜。
14.在另一方面，所述薄膜电阻两端镀有钛-铂-金（ti-pt-au）或钛-钨-金（ti-w-au）薄膜电极。
15.在另一方面，所述下层基板较厚，以利于芯片隔热，所述上层基板较薄，以利于光纤焊接。
16.在另一方面，所述加热器的下层基板焊接或沉积在钨铜热沉、氮化铝热沉或半导体硅片上。
17.在另一方面，所述热沉为钨铜热沉，所述加热器的下层基板和半导体激光芯片cos对位焊接在热沉上表面。
18.在另一方面，所述热沉下表面直接焊接半导体制冷器。
19.在另一方面，所述上层基板对应薄膜电阻的区域具有光纤定位区。所述光纤定位区为平面、弧形槽或v型槽。
20.本发明还提供一种掩埋型薄膜电阻表面加热器的制备方法，包括：s10.采用溅射镀膜工艺在低导热陶瓷基板上制备氮化钽（tan）薄膜电阻；s20.在薄膜电阻两端镀钛-铂-金（ti-pt-au）或钛-钨-金（ti-w-au）薄膜电极；s30.在低导热陶瓷基板上覆盖较薄的、高导热陶瓷基板，使得所述薄膜电阻被包夹于高低导热两层陶瓷基板之间，形成掩埋型结构的薄膜电阻表面加热器。s40.将所述薄膜电阻表面加热器焊接在钨铜热沉上表面，所述钨铜热沉上表面可直接焊接半导体激光芯片cos。s50.所述钨铜热沉下表面与半导体制冷器之间铋锡焊接。
21.在另一方面，所述低导热陶瓷热导率小于20w/(m*k) ，所述高导热陶瓷热导率为20~300w/(m*k)。
22.在另一方面，所述低导热陶瓷为微晶玻璃陶瓷、氧化锆陶瓷、y-si-o-n陶瓷或氧化硅沉积层，所述高导热陶瓷为氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷或氧化铍陶瓷。
23.在另一方面，所述薄膜电阻为镍铬（ni-cr）薄膜、镍钴（ni-co）薄膜、金铬（au-cr）薄膜或氮化钽（tan）薄膜。
24.本发明还提供一种基于上述的掩埋型薄膜电阻表面加热器的光纤焊接方法，包括：将u形玻璃焊料跨置于光纤之上再放置在所述光纤定位区，与所述半导体激光芯片cos耦合对准；通过所述薄膜电阻加热使玻璃焊料熔化后将耦合对准的光纤包裹并固定位置。
25.本发明还提供一种基于上述的掩埋型薄膜电阻表面加热器的光纤焊接方法，包括：通过真空溅射钛-铂-金（ti-pt-au）或钛-钨-金（ti-w-au）将光纤外表面金属化，然后将低温合金焊料与金属化光纤放置于光纤定位区，与所述半导体激光芯片cos耦合对准；通过所述薄膜电阻加热使焊料熔化后将耦合对准的光纤包裹并固定位置。
26.所述低温合金焊料为金锡（au-sn）、锡-银-铜（sn-ag-cu）、铅-锡（pb-sn）、铋-锡（bi-sn）。
27.本发明采用掩埋型陶瓷薄膜加热器，完全隔离加热时对激光组件其他部件的影
响；克服焊料蔓延对薄膜电阻加热器的损害；结构简单、降低制造成本，有利于微小型化和集成化。
附图说明
28.图1为现有技术一的示意图；
29.图2为现有技术二的示意图；
30.图3为本发明掩埋型薄膜表面加热器的立体示意图；
31.图4为本发明掩埋型薄膜表面加热器的截面示意图；
32.图5为本发明掩埋型薄膜表面加热器的制备流程图。
33.1.加热元件 2.基板 3.电阻元件 4.电介质层 5.中心垫片 6、旁侧垫片 7.底垫片 8.氮化铝基板 9.隔热槽 10.加热电阻 11.焊接区 20.薄膜加热器 21.热沉 22.下层基板 23.上层基板 24.薄膜电阻
实施方式
34.本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
36.掩埋型薄膜电阻表面加热器之设计
37.图2所示，在氮化铝基板8上开设两道隔热槽9，形成隔热的芯片端和光纤端，芯片端上表面用于焊接半导体激光芯片cos，在光纤端上表面设置薄膜加热电阻10，焊接区11用于焊接和固定光纤。基板8采用高导热氮化铝陶瓷（aln，热导率约200w/m*k）的一体化设计，即薄膜加热电阻与芯片共用同一陶瓷基板，在芯片完成焊接及其它部件组装后可进行光纤与芯片的精密耦合对准操作。利用薄膜加热器局部加热，可熔化低熔点（320
°
c至350
°
c）玻璃焊料或金属焊料（如snau焊料320
°
c），可在光纤耦合对准后用焊料包裹光纤并冷却固定光纤位置。
38.由于氮化铝陶瓷具有高热导率，薄膜加热器局部加热电流通常达1安培或以上（薄膜电阻为百欧姆量级，则电加热功率在百瓦以上）致使共用陶瓷基板过热，可能对其上的芯片cos焊接及其下方的半导体制冷器tec焊接定位带来影响，最终影响光纤耦合对准的可控性，表现在以下两个方面：玻璃焊料在高导热氮化铝基板薄膜加热器焊接区上融化时，因加热器表面温度梯度很小，导致玻璃焊料易于流动和蔓延扩展，严重时甚至蔓延到薄膜加热电阻表面使其受损甚至失效；从生产工艺角度看，耦合对准常需复熔玻璃焊料以微调光纤位置，可能导致包裹、固定光纤的玻璃焊料堆外形不一，不利于保持焊接工艺和产品一致性。
39.本发明采用掩埋型薄膜电阻表面加热器设计，如图3-4所示，掩埋型薄膜电阻表面加热器20包括下层基板22，上层基板23以及薄膜电阻24，所述薄膜电阻24置于两层陶瓷或绝缘材料基板之间，下层基板21采用低导热陶瓷 (或其它绝缘材料)、上层基板22采用高导热陶瓷 (或其他绝缘材料)。为保证实际应用精密耦合对准的要求，所选择陶瓷 (或绝缘材
料) 的热膨胀系数要求在10-6
量级。
40.本发明低导热陶瓷 (或绝缘材料) 可选微晶玻璃陶瓷、氧化锆陶瓷、以及四元系y-si-o-n陶瓷等材料，热导率低至1w/(m*k) 以下，不超过20w/(m*k)；高导热陶瓷 (或绝缘材料) 可选择氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷或氧化铍陶瓷等，其热导率覆盖范围很宽，从20 至约300w/(m*k)，方便本发明掩埋型薄膜电阻表面加热器的结构和性能优化设计。所述薄膜电阻可选为镍铬（ni-cr）薄膜、镍钴（ni-co）薄膜、金铬（au-cr）薄膜或氮化钽（tan）薄膜。所述薄膜电阻两端镀有钛-铂-金（ti-pt-au）或钛-钨-金（ti-w-au）薄膜电极。
41.本发明采用掩埋型薄膜电阻表面加热器设计，其性能可通过调节高低两层陶瓷材料（或绝缘材料）的热导率及厚度得到优化。所述下层基板22较厚，以利于芯片隔热，所述上层基板23较薄，以利于迅速热传导，进行光纤焊接。本发明所述上层基板23热导率范围从20至300w/(m*k)、厚度可选范围0.1至1毫米，达到实现其上表面形成较大温度梯度分布、确保玻璃焊料熔化成形不再蔓延扩展，提升玻璃焊接的稳定性和一致性，对于提升光纤耦合定位工艺良率和一致性具有实际价值。
42.所述上层基板对应薄膜电阻的区域具有光纤定位区。为了方便光纤定位，所述光纤定位区可设计为平面、弧形槽或v型槽。
43.本发明所述加热器的下层基板和半导体激光芯片cos对位焊接在热沉上表面。所述热沉为钨铜热沉，下表面直接焊接半导体制冷器。本实施例热沉优选钨铜热沉。
44.在以上的掩埋型结构设计中，下层低导热材料起热隔离作用，使得薄膜电阻加热完成玻璃焊料(或合金焊料) 焊接不会影响钨铜热沉上表面金锡焊接的cos定位，也不影响钨铜热沉下表面与半导体制冷器之间的铋锡焊接；掩埋型结构的上层采用高热导材料，其上表面玻璃焊料熔化后将耦合对准的光纤包裹并固定位置，玻璃焊料熔化完全与薄膜电阻区域隔离，规避因直接接触导致薄膜电阻失效之隐患。
45.本发明掩埋型薄膜电阻表面加热器，在其他实施例中，所述加热器的下层基板可以沉积在氮化铝热沉上，用于半导体激光及超辐射发光芯片与光纤的耦合焊接光学定位；所述加热器的下层基板也可以沉积在半导体硅片上，用于硅基光子集成中的光纤耦合焊接光学定位，或用于光纤功能模块（例如光放大器、光开关阵列、光纤陀螺等）光纤耦合焊接光学定位，也用于光纤传感器的输入输出光纤焊接定位。
46.掩埋型薄膜电阻表面加热器之制备
47.本发明另一实施例提供一种掩埋型薄膜电阻表面加热器的制备方法，流程图参见图5所示，包括：
48.s10.采用溅射镀膜工艺在低导热陶瓷基板上制备氮化钽（tan）薄膜电阻；
49.s20.在薄膜电阻两端镀钛-铂-金（ti-pt-au）或钛-钨-金（ti-w-au）薄膜电极；
50.s30.在低导热陶瓷基板上覆盖较薄的、高导热陶瓷基板，使得所述薄膜电阻被包夹于高低导热两层陶瓷基板之间，形成掩埋型结构的薄膜电阻加热器。
51.s40.将所述薄膜电阻加热器焊接在钨铜热沉上表面，所述钨铜热沉上表面可直接焊接半导体激光芯片cos。
52.s50.所述钨铜热沉下表面与半导体制冷器之间铋锡焊接。
53.所述低导热陶瓷为微晶玻璃陶瓷、氧化锆陶瓷、y-si-o-n陶瓷或氧化硅沉积层，所
述高导热陶瓷为氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷或氧化铍陶瓷。所述薄膜电阻为镍铬（ni-cr）薄膜、镍钴（ni-co）薄膜、金铬（au-cr）薄膜或氮化钽（tan）薄膜。所述低导热陶瓷热导率小于20w/(m*k) ，所述高导热陶瓷热导率为20~300w/(m*k)。
54.本实施例掩埋型薄膜电阻表面加热器采用溅射镀膜工艺制备，要求所选用材料满足：1）可以在空气中经受较长时间高温，以满足精密耦合对准焊接定位的需要；2）薄膜电阻阻值范围一般选在100~140欧姆上下，也可适当放宽至80~200欧姆，但需保持电阻加热器电压降不过高以免对电源有特殊要求；符合以上要求的有几类薄膜电阻材料，包括镍铬（ni-cr）薄膜、镍钴（ni-co）薄膜、金铬（au-cr）薄膜或氮化钽（tan）薄膜等。
55.在以上的掩埋型结构设计中，下层低导热材料起热隔离作用，使得薄膜电阻加热完成玻璃焊料(或合金焊料)焊接不会影响钨铜热沉上表面金锡焊接的cos定位，也不影响钨铜热沉下表面与半导体制冷器之间的铋锡焊接；掩埋型结构的上层采用高热导材料，其上表面玻璃焊料熔化后将耦合对准的光纤包裹并固定位置，玻璃焊料熔化完全与薄膜电阻区域隔离，规避因直接接触导致电阻薄膜失效之隐患；或在其上表面合金焊料熔化后将耦合对准的金属化光纤包裹并固定位置。
56.本发明掩埋型薄膜电阻表面加热器的制备方法的另一实施例中，将薄膜电阻镀在高导热陶瓷基板上并面朝下与低导热基板密接，而低导热陶瓷基板仅仅用作热隔离层，同样可以构成薄膜加热器掩埋型结构，起到相同作用、有相同使用效果，允许低导热陶瓷基板材料适度降低材质要求并降低成本，对批量生产也有一定价值。
57.本发明掩埋型薄膜电阻表面加热器的制备方法的另一实施例中，掩埋型陶瓷薄膜加热器制造工艺，还可以在半导体硅片上沉积低导热绝缘材料层，如四元系y-si-o-n材料或氧化硅材料，而后在其上沉积电阻薄膜并覆盖适当厚度的高导热绝缘材料薄膜（如氧化铝或氮化硅薄膜），即形成掩埋型结构，可实现硅片上局部区域微小型薄膜电阻加热器，此项制备工艺可在硅基光子集成技术中得到应用。
58.掩埋型薄膜电阻表面加热器之应用
59.本发明另一实施例提供一种基于上述的掩埋型薄膜电阻表面加热器的光纤焊接方法，参见图3所示加热器结构设计，加热器20沉积在钨铜热沉21上，薄膜电阻24掩埋于两层基板之间，下层基板22采用低导热绝缘材料，上层基板23采用高导热绝缘材料，光纤焊接方法包括：将带有u型玻璃焊料的光纤放置在所述光纤定位区，与所述半导体激光芯片cos耦合对准；通过所述薄膜电阻加热使玻璃焊料熔化后将耦合对准的光纤包裹并固定位置。所述光纤定位区为平面、弧形槽或v型槽。
60.本发明掩埋型薄膜电阻表面加热器的光纤焊接方法，与一体化氮化铝薄膜电阻加热器相比，加热电功率可降低几十倍至上百倍，从一体化设计（图2）需要上百瓦降至只需2~3瓦；同时加热器工作电压也大幅降低，有益于半导体激光芯片组装操作，同时也降低了对所需加热电源规格的要求、直接降低了电源设备单价。
61.优化掩埋型结构，可调节上层高导热陶瓷基板（或绝缘材料层）的热导率及厚度。依据数值模拟及实验检验，热导率范围从20至300w/(m*k)、厚度可选范围0.1至1毫米，达到实现其上表面形成较大温度梯度分布、确保玻璃焊料（或合金焊料）熔化成形不再蔓延扩
展，提升玻璃焊接（或合金焊接）的稳定性和一致性，对于提升光纤耦合定位工艺良率和一致性具有实际价值。
62.本实施例薄膜加热器设计匹配，已优选合格供应商供应低温玻璃焊料，其成分类似美国notelnetworkslimited公司专利us6,777,358b29中所描述，主要包含：氧化铅71%，氧化铋6%，氧化硼6%，氧化铌4%，氧化钛8%，氧化锌3%，氧化铁2%，其熔点在250
°
c-350
°
c，具有低转换温度和熔化温度、低热膨胀系数、低热导率，以及高的热稳定性、无存储效应、对于表面脏污有很高的容忍度、化学稳定性高等特性。目前已有几家低熔点玻璃焊料供应商，玻璃焊料性能大同小异，通过对光纤耦合对准后的激光模块进行温度循环试验，证明这几款玻璃焊料符合要求。
63.本发明还提供一种基于上述的掩埋型薄膜电阻表面加热器的光纤焊接方法，包括：通过真空溅射钛-铂-金（ti-pt-au）或钛-钨-金（ti-w-au）将光纤外表面金属化，然后将低温合金焊料与金属化光纤放置于光纤定位区，与所述半导体激光芯片cos耦合对准；通过所述薄膜电阻加热使焊料熔化后将耦合对准的光纤包裹并固定位置。
64.所述低温合金焊料为金锡（au-sn）、锡-银-铜（sn-ag-cu）、铅-锡（pb-sn）、铋-锡（bi-sn）。
65.本发明掩埋型陶瓷（或绝缘材料）薄膜电阻表面加热器已实现结构优化并实际应用于生产工艺，取得了如下有益效果：实验证实玻璃焊料熔化所需电功率可直接设定为2瓦再作微调，同时加热器工作电压也大幅降低，有益于半导体激光芯片组装操作，同时也降低了对所需加热电源规格的要求、直接降低了电源设备单价。
66.上层高导热陶瓷基板中心温度360
°
c时，周边约约0.5毫米范围温度就降低至320
°
c或焊料熔化温度之下，而高导热基板边缘温度已降至150
°
c以下，实现了很大的表面温度梯度，使得焊料熔化时的蔓延局域化。焊料熔化冷却后呈光滑钟形小包状并将光纤包裹于其中，外观一致性有很大改进。
67.由于玻璃焊料与薄膜加热器之间为一高导热陶瓷基板、二者被空间隔离，玻璃焊料不可能接触到薄膜电阻表面，也就消除了薄膜电阻损坏或失效的任何风险。
68.薄膜电阻加热器下方为低导热陶瓷基板，因此钨铜热沉被热隔离，其整体温度不受薄膜加热器影响、始终处于环境温度之下，因而耦合对准和加热焊接是不需要启动钨铜热沉下方的半导体致冷器加电降温保护。
69.本发明掩埋型陶瓷（或绝缘材料）薄膜电阻表面加热器可应用于单芯蝶形、双芯蝶形、无致冷蝶形等半导体激光器封装工艺，也可应用于硅基光子系统集成。
70.1、可满足光纤接入网及光纤传感对激光模块微小型化和低功耗的要求；2、因无致冷蝶形管壳很小，玻璃焊接比传统使用ω型光纤支架激光焊接工艺更适合生产要求；3、同样，修改掩埋型陶瓷薄膜表面加热器设计，可以适用于双芯激光模块生产工艺；4、对于产品使用时的环境温度极低至极高、有很大变化的场合，可采用合金焊料焊接经表面金属化处理的光纤，可经受温度冲击及温度变化之考验。这里极低温度可达-55
°
c甚至更低，极高温度可达100
°
c；5、硅基光子集成输入和/或输出端同样需要光纤耦合。利用本发明提供的玻璃焊
接方法，可以改进光纤耦合环节采用胶水固定位置存在的温度及环境因素影响，提高硅基光子集成系统的稳定性与一致性。
71.应注意，附图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。
72.实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
73.实施例中涉及的方法步骤并不限于其描述的顺序，各步骤的顺序根据实际需要的来进行调整。
74.需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
75.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种掩埋型薄膜电阻表面加热器，其特征在于，包括：薄膜电阻掩埋于两层基板之间，下层基板采用低导热绝缘材料，上层基板采用高导热绝缘材料。2.根据权利要求1所述的表面加热器，其特征在于，所述低导热绝缘材料热导率小于20w/(m*k) ，所述高导热绝缘材料热导率为20~300w/(m*k)。3.根据权利要求1所述的表面加热器，其特征在于，所述低导热绝缘材料和高导热绝缘材料均为陶瓷。4.根据权利要求3所述的表面加热器，其特征在于，低导热陶瓷为微晶玻璃陶瓷、氧化锆陶瓷、y-si-o-n陶瓷或氧化硅沉积层，高导热陶瓷为氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷或氧化铍陶瓷。5.根据权利要求1所述的表面加热器，其特征在于，所述绝缘材料的热膨胀系数在10-6
量级。6.根据权利要求1所述的表面加热器，其特征在于，所述薄膜电阻为镍铬（ni-cr）薄膜、镍钴（ni-co）薄膜、金铬（au-cr）薄膜或氮化钽（tan）薄膜。7.根据权利要求1所述的表面加热器，其特征在于，所述薄膜电阻两端镀有钛-铂-金（ti-pt-au）或钛-钨-金（ti-w-au）薄膜电极。8.根据权利要求1所述的表面加热器，其特征在于，所述下层基板较厚，以利于芯片隔热，所述上层基板较薄，以利于光纤焊接。9.根据权利要求1所述的表面加热器，其特征在于，所述加热器的下层基板焊接或沉积在钨铜热沉、氮化铝热沉或半导体硅片上。10.根据权利要求9所述的表面加热器，其特征在于，所述热沉为钨铜热沉，所述加热器的下层基板和半导体激光芯片cos对位焊接在热沉上表面。11.根据权利要求10所述的表面加热器，其特征在于，所述热沉下表面直接焊接半导体制冷器。12.根据权利要求10所述的表面加热器，其特征在于，所述上层基板对应薄膜电阻的区域具有光纤定位区。13.根据权利要求12所述的表面加热器，其特征在于，所述光纤定位区为平面、弧形槽或v型槽。14.一种掩埋型薄膜电阻表面加热器的制备方法，包括：s10.采用溅射镀膜工艺在低导热陶瓷基板上制备氮化钽（tan）薄膜电阻；s20.在薄膜电阻两端镀钛-铂-金（ti-pt-au）或钛-钨-金（ti-w-au）薄膜电极；s30.在低导热陶瓷基板上覆盖较薄的、高导热陶瓷基板，使得所述薄膜电阻被包夹于高低导热两层陶瓷基板之间，形成掩埋型结构的薄膜电阻表面加热器。15.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，还包括：s40.将所述薄膜电阻表面加热器焊接在钨铜热沉上表面，所述钨铜热沉上表面可直接焊接半导体激光芯片cos。16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，还包括：s50.所述钨铜热沉下表面与半导体制冷器之间铋锡焊接。17.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述低导热陶瓷热导率小于20w/(m*k) ，所述高导热陶瓷热导率为20~300w/(m*k)。
18.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述低导热陶瓷为微晶玻璃陶瓷、氧化锆陶瓷、y-si-o-n陶瓷或氧化硅沉积层，所述高导热陶瓷为氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷或氧化铍陶瓷。19.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述薄膜电阻为镍铬（ni-cr）薄膜、镍钴（ni-co）薄膜、金铬（au-cr）薄膜或氮化钽（tan）薄膜。20.一种基于权利要求12所述的掩埋型薄膜电阻表面加热器的光纤焊接方法，包括：将u形玻璃焊料跨置于光纤之上再放置在所述光纤定位区，与所述半导体激光芯片cos耦合对准；通过所述薄膜电阻加热使玻璃焊料熔化后将耦合对准的光纤包裹并固定位置。21.一种基于权利要求12所述的掩埋型薄膜电阻表面加热器的光纤焊接方法，包括：通过真空溅射钛-铂-金（ti-pt-au）或钛-钨-金（ti-w-au）将光纤外表面金属化，然后将低温合金焊料与金属化光纤放置于光纤定位区，与所述半导体激光芯片cos耦合对准；通过所述薄膜电阻加热使焊料熔化后将耦合对准的光纤包裹并固定位置。22.根据权利要求21所述的掩埋型薄膜电阻表面加热器的光纤焊接方法，其特征在于，所述低温合金焊料为金锡（au-sn）、锡-银-铜（sn-ag-cu）、铅-锡（pb-sn）或铋-锡（bi-sn）。

技术总结
本发明提供一种掩埋型薄膜电阻表面加热器，包括：薄膜电阻掩埋于两层基板之间，下层基板采用低导热绝缘材料，上层基板采用高导热绝缘材料，使得薄膜电阻被包夹于高低导热两层基板之间，形成掩埋型结构。本发明还提供一种掩埋型薄膜电阻表面加热器的制备方法以及光纤焊接方法。焊接方法。焊接方法。


技术研发人员：刘可立
受保护的技术使用者：深圳浦华激光技术有限公司
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/7/12