Technologie balení polovodičových laserů
1. Technický úvod
Technologie balení polovodičových laserů je většinou vyvinuta a vyvíjena na základě technologie balení diskrétních zařízení, ale má velkou zvláštnost. Obecně platí, že matrice diskrétních zařízení je uzavřena v obalu. Hlavní funkcí balení je ochrana matrice a dokončení elektrického propojení. Balení polovodičového laseru má dokončit výstup elektrických signálů, chránit normální provoz matrice, výstup: funkce viditelného světla, elektrické parametry i optické parametry konstrukce a technické požadavky, není možné jednoduše použít balení diskrétních zařízení pro polovodičové lasery.
2 část vyzařující světlo
Jádro světlo emitující část polovodičového laseru je jádro PN přechodu složené z polovodičů typu p a n. Když se minoritní nosiče vstřikované do PN přechodu zkombinují s většinovými nosiči, bude emitovat viditelné světlo, ultrafialové světlo nebo blízké infračervené světlo. Fotony emitované z oblasti PN přechodu však nejsou směrové, to znamená, že existuje stejná pravděpodobnost, že budou emitovat ve všech směrech. Proto nemůže být uvolněno všechno světlo generované matricí, což závisí především na kvalitě polovodičových materiálů, struktuře a geometrii matrice, vnitřní struktuře a obalových materiálech. Aplikace vyžaduje zlepšení vnitřní a vnější kvantové účinnosti polovodičových laserů. rutina Φ 5mm polovodičový laserový balíček je slepení nebo spékání čtvercového trubkového jádra s délkou strany 0,25 mm na olověném rámu. Kladný pól jádra trubice je spojen se zlatým drátem přes kulový kontaktní bod, aby se vnitřní vodič spojil s jedním kolíkem, a záporný pól je spojen s druhým kolíkem rámu olova přes reflexní misku a potom jeho horní část. je zalitý epoxidovou pryskyřicí. Funkcí odrazného pohárku je shromažďovat světlo vyzařované ze strany a rozhraní jádra trubice a emitovat je do požadovaného úhlu směru. Epoxidová pryskyřice zapouzdřená na vrchní straně je vyrobena do určitého tvaru, který má několik funkcí: chrání jádro trubky před vnější erozí; Přijměte různé tvary a vlastnosti materiálu (s disperzantem nebo bez něj), fungujte jako čočka nebo difuzní čočka a řiďte úhel divergence světla; Korelace mezi indexem lomu jádra trubky a indexem lomu vzduchu je příliš velká, takže kritický úhel totálního odrazu uvnitř jádra trubky je velmi malý. Pouze malá část světla generovaného aktivní vrstvou je odváděna ven a většinu z něj lze snadno absorbovat vícenásobnými odrazy uvnitř jádra trubice, což snadno způsobí nadměrné ztráty světla. Epoxidová pryskyřice s odpovídajícím indexem lomu je vybrána jako přechod pro zlepšení účinnosti vyzařování světla jádra trubky. Epoxidová pryskyřice použitá k vytvoření pláště trubky musí mít odolnost proti vlhkosti, izolaci, mechanickou pevnost, vysoký index lomu a propustnost světla vyzařovaného do jádra trubky. Při výběru obalových materiálů s různým indexem lomu je vliv geometrie obalu na účinnost úniku fotonů odlišný. Úhlové rozložení svítivosti také souvisí se strukturou matrice, režimem světelného výkonu, materiálem a tvarem obalové čočky. Pokud se použije zašpičatělá pryskyřičná čočka, může být světlo soustředěno do směru osy polovodičového laseru a odpovídající úhel pohledu je malý; Pokud je pryskyřičná čočka nahoře kruhová nebo rovinná, zvýší se její odpovídající pozorovací úhel.
3 hnací proud
Obecně se vlnová délka emise polovodičového laseru mění od 0.2-0.3nm/stupeň s teplotou a spektrální šířka se zvyšuje, což ovlivňuje jas barev. Navíc, když propustný proud protéká PN přechodem, tepelná ztráta způsobí, že oblast přechodu vyvolá nárůst teploty. V blízkosti pokojové teploty se svítivost polovodičového laseru sníží asi o 1 procento na každý 1 stupeň zvýšení teploty, aby se sbalilo a rozptýlilo teplo; Je velmi důležité zachovat čistotu barev a intenzitu svítivosti. V minulosti se ke snížení teploty přechodu často používala metoda snižování budícího proudu. Řídicí proud většiny polovodičových laserů je omezen na asi 20 mA. Optický výkon polovodičových laserů se však bude zvyšovat s rostoucím proudem. Řídicí proud mnoha výkonových polovodičových laserů může dosáhnout 70 ma, 100 mA nebo dokonce 1a. Pro zlepšení tepelných charakteristik je nutné zlepšit obalovou strukturu, nový koncept obalového designu pro polovodičový laser a obalovou strukturu s nízkým tepelným odporem a technologii. Například je přijata struktura flip čipu s velkou plochou, je vybráno stříbrné lepidlo s dobrou tepelnou vodivostí, je zvětšena povrchová plocha kovového nosiče a křemíkový nosič pájecího hrbolu je přímo instalován na chladič. Kromě toho je při návrhu aplikace velmi důležitý také tepelný návrh a tepelná vodivost DPS.
Po vstupu do 21. století byla účinnost, ultra vysoká svítivost a panchromatika polovodičových laserů neustále vyvíjena a inovována. Světelná účinnost červených a oranžových polovodičových laserů dosáhla 100 m/W, zelených polovodičových laserů 50 lm/W a světelný tok jednoho polovodičového laseru dosáhl také desítek IM. Polovodičové laserové čipy a pouzdra již nenásledují tradiční koncept designu a výrobní režim Gong. Pokud jde o zvýšení světelného výkonu čipu, výzkum a vývoj se neomezuje na změnu počtu nečistot, mřížkových defektů a dislokací v materiálu za účelem zlepšení vnitřní účinnosti. Současně, jak zlepšit vnitřní strukturu matrice a obalu, zvýšit pravděpodobnost emise fotonů v polovodičovém laseru, zlepšit světelnou účinnost a vyřešit optimální návrh odvodu tepla, extrakce světla a chladiče, zlepšení optický výkon a urychlení procesu SMD povrchové montáže je hlavním směrem výzkumu a vývoje v tomto odvětví.
