1. Principi d'embalatge de barres làser
L'embalatge de barres làser és un procés d'integració de diverses barres de díode làser en un sol paquet. Aquesta estructura d'embalatge s'utilitza habitualment per a làsers de semiconductors d'alta potència, com ara l'apilament vertical (V-stack) i la matriu horitzontal (H-array). L'objectiu principal de l'embalatge és augmentar la potència de sortida del làser mantenint la qualitat i l'estabilitat del feix.
Durant el procés d'embalatge, les barres de díode làser es disposen i es fixen amb precisió en un dissipador de calor. La funció del dissipador de calor és dissipar la calor generada per les barres de díode làser per mantenir la seva temperatura de funcionament estable. A més, l'estructura d'embalatge també inclou components com ara elèctrodes, elements òptics i connectors per enviar el làser a dispositius externs.
2. Reptes en el procés d'embalatge
Els reptes clau en el procés d'embalatge inclouen el control de posició d'alta precisió, el control de la qualitat eutèctica i el control de les corbes de temperatura. Aquests reptes requereixen equips i tecnologia d'alta precisió per resoldre per garantir la qualitat i la fiabilitat del paquet.
Pel que fa al control de posició, cal assegurar-se que la posició i l'angle de cada barra de díode làser són molt precisos per garantir la qualitat i l'estabilitat del feix. Pel que fa al control de qualitat eutèctica, cal controlar la temperatura i el temps eutèctics per garantir que la qualitat eutèctica entre la barra de díode làser i el dissipador de calor sigui òptima. Pel que fa al control de la corba de temperatura, cal assegurar-se que el canvi de temperatura de la barra de díode làser durant el procés d'embalatge compleix els requisits de disseny per evitar afectar el rendiment del làser.
El procés d'unió és l'etapa d'embalatge més crítica en la fabricació de díodes làser. En aquest procés, s'utilitza el procés d'unió eutèctica d'or-estany per connectar el xip d'un sol tub o de barra al substrat del dissipador de calor. L'enllaç entre el xip i el substrat del dissipador de calor sol ser una soldadura d'or-estany (AuSn) mitjançant tecnologia d'enllaç eutèctic. Els xips HPLD poden ser xips làser d'un sol tub o xips làser de barra multitub. El procés d'enllaç és fonamental per a l'eficiència òptica i la fiabilitat de camp dels productes HPLD. Alguns reptes d'aquest procés crític es destaquen a continuació:
Alta precisió
El díode làser té requisits de posició d'alta precisió entre la superfície d'emissió de llum del xip d'un sol tub o barra i la vora del substrat del dissipador de calor. En general, el resultat després de l'enllaç no hauria de tenir cap depressió des de la superfície emissora de llum fins a la vora del substrat, i la protuberància de la superfície emissora de llum hauria de ser inferior a 5-10 μm. Amb aquesta finalitat, la precisió d'unió de la màquina d'enllaç normalment hauria de ser<±2.5μm. The edges of the laser tube die and the substrate may also have a tolerance of <1μm. Therefore, the accuracy of the machine must be <±1.5μm.
Qualitat eutèctica
A més de la precisió de la posició, el perfil de temperatura en el procés de reflux també és molt crític per al procés d'unió del díode làser. Durant el procés eutèctic, cal prestar especial atenció per aconseguir una interfície eutèctica subtil, uniforme i lliure de buits entre el xip i el substrat de dissipació de calor per a una dissipació de calor eficaç i uniforme. Això requereix que la màquina d'enllaç tingui un control de temperatura de refluig eutèctic precís i uniforme sobre tota l'àrea d'enllaç. El procés d'unió HPLD requereix una etapa d'escalfament eutèctic uniforme programable amb escalfament / refredament ràpid, i la temperatura durant l'eutèctic ha de romandre estable. L'etapa d'escalfament també ha de tenir una coberta de gas protectora per evitar l'oxidació de la superfície eutèctica, obtenint així una bona humectabilitat i formant una interfície lliure de buits en refredar.
Coplanarietat i lliure de buits
As the power of laser diode chips increases, single-tube chips become longer, and the aspect ratio of certain chip sizes becomes larger, such as aspect ratio>10. Els díodes làser de tipus barra són extremadament difícils a causa de la seva gran superfície d'enllaç, que amplifica els defectes característics després de l'enllaç, com ara el percentatge de buits i l'angle d'inclinació de la barra. La coplanaritat precisa entre el xip d'un díode làser o de barra i el substrat del dissipador de calor també és crítica perquè afecta la taxa de buit i indueix estrès. Per tant, la manca de coplanaritat precisa pot afectar el rendiment i la fiabilitat dels productes de díode làser. Sense un bon control de la coplanaritat, la barra es pot deformar a causa de la tensió residual formada a la barra després de la formació eutèctica, que sovint es coneix com la corba del "somriure" [3]. Els xips llargs poden provocar una dissipació de calor desigual, donant lloc a estrès tèrmic al llarg de la longitud del xip únic. Durant el reflux eutèctic, diferents mides de xips de barres làser o individuals requereixen diferents forces d'unió i un control precís de la força.
Alta mescla i producció ràpida
La indústria del díode làser es troba actualment en un estat de ràpid desenvolupament i transició. A causa de la manca d'estandardització, els fabricants han d'afrontar una demanda creixent i situacions complexes i diverses d'embalatge de productes. Hi ha moltes variacions en els dissenys de díodes làser industrials de xip a substrat (CoS) i de barra a substrat (BoS) de diferents proveïdors. Els dissenys de paquets de díodes làser tenen més formes d'embalatge per adaptar-se a diferents aplicacions. Per tant, la producció d'alta mescla és un altre repte important en la fabricació de díodes làser.
Esquema de xips
Per fer front als reptes d'aquests processos de col·locació de xips en aplicacions de díodes làser, els fabricants necessiten una màquina de col·locació de xips totalment automàtica, d'alta precisió i alta velocitat. Els requisits de la màquina inclouen la precisió<±1.5μm, programmable force control, friction movement in the eutectic phase (micro-movement along X, Y, Z under the action of controlled force) and other features.
3. La importància de l'embalatge de barres làser
L'embalatge de barres làser és una de les tecnologies clau per aconseguir làsers de semiconductors d'alta potència, alta eficiència i alta estabilitat. Mitjançant la integració de diverses barres de díode làser en un sol paquet, la potència de sortida del làser es pot millorar considerablement mantenint la qualitat i l'estabilitat del feix. Aquesta estructura d'embalatge s'utilitza àmpliament en el tall per làser, la soldadura per làser, el marcatge làser i altres camps, proporcionant un fort suport per a la producció industrial i la investigació científica.
En general, l'embalatge de barres làser és una tecnologia complexa i crítica, que és de gran importància per aconseguir làsers semiconductors d'alta potència, alta eficiència i alta estabilitat. Amb l'avenç continu de la ciència i la tecnologia, la tecnologia d'embalatge de barres làser continuarà desenvolupant-se i millorant, proporcionant productes làser de millor qualitat per a una gamma més àmplia d'aplicacions.
La nostra adreça
B-1507 Mansió Ruiding, núm. 200 Zhenhua Rd, districte de Xihu
Número de telèfon
0086 181 5840 0345
Correu electrònic
info@brandnew-china.com
