Félvezető lézeres csomagolástechnika

1. Műszaki bevezetés

A félvezető lézeres csomagolási technológiát többnyire a diszkrét eszközcsomagolási technológia alapján fejlesztik és fejlesztik, de nagy sajátossága van. Általában a különálló eszközök matricája a csomagolásban van lezárva. A csomag fő funkciója a szerszám védelme és az elektromos összekapcsolás befejezése. A félvezető lézeres csomagolás kiegészíti az elektromos jelek kimenetét, védi a szerszám normál működését, kimenet: látható fény funkció, mind az elektromos paraméterek, mind a tervezési és műszaki követelmények optikai paraméterei, lehetetlen egyszerűen használni a különálló eszközök csomagolását félvezető lézerekhez.

2 fénykibocsátó rész

A félvezető lézer mag fénykibocsátó része egy p-típusú és n-típusú félvezetőkből álló PN átmeneti mag. Ha a PN csomópontba injektált kisebbségi hordozókat kombinálják a többségi hordozókkal, látható fényt, ultraibolya fényt vagy közeli infravörös fényt bocsátanak ki. A PN csatlakozási tartományból kibocsátott fotonok azonban nem irányítottak, vagyis minden irányban azonos valószínűséggel bocsátanak ki. Emiatt nem szabadulhat fel minden, a szerszám által generált fény, ami elsősorban a félvezető anyagok minőségétől, a szerszám szerkezetétől és geometriájától, a belső szerkezettől és a csomagolóanyagoktól függ. Az alkalmazás a félvezető lézerek belső és külső kvantumhatékonyságának javítását igényli. rutin Φ 5 mm-es félvezető lézercsomag egy 0,25 mm oldalhosszúságú négyzet alakú csőmag ragasztására vagy szinterezésére szolgál a vezetékkereten. A csőmag pozitív pólusa a gömb alakú érintkezési ponton keresztül az aranyhuzalhoz van kötve, hogy a belső vezetéket az egyik tűvel csatlakoztassa, a negatív pólust pedig a visszaverő csészén keresztül a vezetékkeret másik érintkezőjével, majd annak tetejével. epoxigyantával van kapszulázva. A fényvisszaverő csésze feladata, hogy a csőmag oldaláról és felületéről kibocsátott fényt összegyűjtse és a kívánt irányszögben kibocsássa. A tetején kapszulázott epoxigyanta egy bizonyos formát hoz létre, amelynek több funkciója van: védi a csőmagot a külső eróziótól; Különböző formák és anyagtulajdonságok (diszpergálószerrel vagy anélkül), lencseként vagy diffúz lencseként működnek, és szabályozzák a fény divergenciájának szögét; A csőmag törésmutatója és a levegő törésmutatója közötti korreláció túl nagy, így a teljes visszaverődés kritikus szöge a csőmagon belül nagyon kicsi. Az aktív réteg által keltett fénynek csak egy kis része kerül ki, és ennek nagy része könnyen elnyelődik a csőmagon belüli többszörös visszaverődés révén, ami könnyen túlzott fényveszteséget okoz. A megfelelő törésmutatóval rendelkező epoxigyantát választották átmenetként, hogy javítsák a csőmag fénykibocsátási hatékonyságát. A csőhéj kialakításához használt epoxigyantának nedvességállósággal, szigeteléssel, mechanikai szilárdsággal, magas törésmutatóval és a csőmagba kibocsátott fényáteresztő képességgel kell rendelkeznie. Ha különböző törésmutatójú csomagolóanyagokat választunk, a csomagolás geometriája eltérő hatással van a fotonszökési hatékonyságra. A fényerősség szögeloszlása ​​összefügg a szerszám szerkezetével, a fénykibocsátási móddal, a csomagolólencse anyagával és alakjával is. Ha hegyes gyantalencsét használunk, a fény a félvezető lézer tengelyirányára koncentrálható, és a megfelelő látószög kicsi; Ha a műgyanta lencse felül kör alakú vagy sík, a megfelelő látószög megnő.

3 meghajtó áram

Általában a félvezető lézer emissziós hullámhossza 0.2-0,3 nm/fok között változik a hőmérséklet függvényében, a spektrum szélessége pedig növekszik, ami befolyásolja a színek fényességét. Ezen túlmenően, amikor az előremenő áram átfolyik a PN átmeneten, a fűtési veszteség a csatlakozási tartományban hőmérséklet-emelkedést okoz. A szobahőmérséklet közelében a félvezető lézer fényereje körülbelül 1 százalékkal csökken minden 1 fokos hőmérséklet-növekedés esetén, hogy a hőt csomagolja és eloszlassa; Nagyon fontos a színtisztaság és a fényerősség megőrzése. A múltban gyakran használták a hajtóáram csökkentésének módszerét a csatlakozási hőmérséklet csökkentésére. A legtöbb félvezető lézer meghajtó árama körülbelül 20 mA-re korlátozódik. A félvezető lézerek optikai kimenete azonban az áram növekedésével nő. Számos nagy teljesítményű félvezető lézer hajtóárama elérheti a 70 ma-t, a 100 mA-t vagy akár az 1a-t is. Javítani kell a csomagolás szerkezetét, az új félvezető lézeres csomagolás tervezési koncepcióját és az alacsony hőellenállású csomagolási szerkezetet és technológiát a termikus jellemzők javítása érdekében. Például a nagy felületű flip chip szerkezetet alkalmazzák, a jó hővezető képességű ezüst ragasztót választják, megnövelik a fémtartó felületét, és a forrasztódúc szilíciumhordozóját közvetlenül a hűtőbordára szerelik fel. Ezen túlmenően az alkalmazás tervezésénél a NYÁK hőtervezése és hővezető képessége is nagyon fontos.

A 21. századba lépés után a félvezető lézerek hatékonyságát, ultra-nagy fényerejét és pankromatikusságát folyamatosan fejlesztették és újították. A vörös és narancssárga félvezető lézerek fényhatékonysága elérte a 100im/W-ot, a zöld félvezetőlézereké az 50lm/W-ot, és egyetlen félvezető lézer fényárama is elérte a több tíz IM-et. A félvezető lézerchipek és -csomagok már nem követik a Gong hagyományos tervezési koncepcióját és gyártási módját. A chip fénykibocsátásának növelése szempontjából a K+F nem korlátozódik a szennyeződések, a rácshibák és az anyagban lévő elmozdulások számának megváltoztatására a belső hatékonyság javítása érdekében. Ugyanakkor hogyan lehet javítani a szerszám és a csomagolás belső szerkezetét, növelni a fotonkibocsátás valószínűségét a félvezető lézerben, javítani a fényhatékonyságot, és megoldani a hőelvezetés, a fényelvonás és a hűtőborda optimális tervezését. Az optikai teljesítmény és a felületi szerelés SMD-folyamatának felgyorsítása a kutatás és fejlesztés fő iránya az iparágban.