1. Principiul ambalării barelor laser
Ambalarea barelor laser este un proces de integrare a mai multor bare de diode laser într-un singur pachet. Această structură de ambalare este utilizată în mod obișnuit pentru laserele semiconductoare de mare putere, cum ar fi stivuirea verticală (V-stack) și matricea orizontală (H-array). Scopul principal al ambalării este de a crește puterea de ieșire a laserului, menținând în același timp calitatea și stabilitatea fasciculului.
În timpul procesului de ambalare, barele cu diode laser sunt aranjate și fixate cu precizie pe un radiator. Funcția radiatorului este de a disipa căldura generată de barele diodelor laser pentru a-și menține temperatura de funcționare stabilă. În plus, structura de ambalare include și componente precum electrozi, elemente optice și conectori pentru a scoate laserul către dispozitive externe.
2. Provocări în procesul de ambalare
Provocările cheie în procesul de ambalare includ controlul de înaltă precizie a poziției, controlul calității eutectice și controlul curbelor de temperatură. Aceste provocări necesită echipamente și tehnologie de înaltă precizie de rezolvat pentru a asigura calitatea și fiabilitatea pachetului.
În ceea ce privește controlul poziției, este necesar să se asigure că poziția și unghiul fiecărei bare de diode laser sunt foarte precise pentru a asigura calitatea și stabilitatea fasciculului. În ceea ce privește controlul calității eutectice, este necesar să se controleze temperatura și timpul eutectic pentru a se asigura că calitatea eutectică dintre bara diodei laser și radiatorul este optimă. În ceea ce privește controlul curbei de temperatură, este necesar să se asigure că schimbarea temperaturii barei cu diode laser în timpul procesului de ambalare îndeplinește cerințele de proiectare pentru a evita afectarea performanței laserului.
Procesul de lipire este cel mai critic pas de ambalare în fabricarea diodelor laser. În acest proces, procesul de legare eutectică aur-staniu este utilizat pentru a conecta cip cu un singur tub sau bar-bar la substratul radiatorului. Legătura dintre cip și substratul radiatorului este de obicei lipire cu aur-staniu (AuSn) folosind tehnologia de lipire eutectică. Chipurile HPLD pot fi cipuri laser cu un singur tub sau cipuri laser cu bare cu mai multe tuburi. Procesul de lipire este esențial pentru eficiența optică și fiabilitatea în câmp a produselor HPLD. Unele provocări ale acestui proces critic sunt evidențiate mai jos:
Precizie mare
Dioda laser are cerințe de poziție de înaltă precizie între suprafața emițătoare de lumină a cipului cu un singur tub sau bar-bar și marginea substratului radiatorului. În general, rezultatul după lipire nu ar trebui să aibă nicio depresiune de la suprafața emițătoare de lumină până la marginea substratului, iar proeminența suprafeței care emite lumină ar trebui să fie mai mică de 5-10μm. În acest scop, precizia de lipire a mașinii de lipire ar trebui să fie de obicei<±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.
Calitate eutectică
Pe lângă precizia poziției, profilul de temperatură în procesul de reflow este, de asemenea, foarte critic pentru procesul de lipire a diodei laser. În timpul procesului eutectic, trebuie acordată o atenție deosebită pentru a obține o interfață eutectică subtilă, uniformă și fără goluri între cip și substratul de disipare a căldurii pentru o disipare eficientă și uniformă a căldurii. Acest lucru necesită ca mașina de lipire să aibă un control precis și uniform al temperaturii de reflux eutectic pe întreaga zonă de lipire. Procesul de lipire HPLD necesită o etapă de încălzire eutectică uniformă programabilă cu încălzire/răcire rapidă, iar temperatura în timpul eutecticii trebuie să rămână stabilă. Etapa de încălzire trebuie să aibă, de asemenea, un înveliș de gaz de protecție pentru a preveni oxidarea suprafeței eutectice, obținând astfel o bună umectabilitate și formând o interfață fără goluri la răcire.
Coplanaritate și fără vid
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. Diodele laser de tip bar sunt extrem de dificile din cauza suprafeței lor mari de legare, care amplifică defectele caracteristice după lipire, cum ar fi rata de goluri % și unghiul de înclinare a barei. Coplanaritatea precisă între cipul cu diodă laser unică sau bară și substratul radiatorului este, de asemenea, critică, deoarece afectează rata de goluri și induce stres. Prin urmare, lipsa coplanarității exacte poate afecta performanța și fiabilitatea produselor cu diode laser. Fără un control bun al coplanarității, bara se poate deforma din cauza tensiunii reziduale formate în bară după formarea eutectică, care este adesea denumită curba „zâmbetului” [3]. Cipsele lungi pot provoca o disipare neuniformă a căldurii, rezultând stres termic pe lungimea unui singur cip. În timpul refluxării eutectice, diferitele dimensiuni ale cipurilor simple sau cu bare laser necesită forțe diferite de lipire și un control precis al forței.
Mix mare și producție rapidă
Industria diodelor laser se află în prezent într-o stare de dezvoltare și tranziție rapidă. Din cauza lipsei de standardizare, producătorii trebuie să facă față cererii în creștere și situațiilor complexe și diverse de ambalare a produselor. Există multe variații în design-ul cu diodă laser industrială single-chip-to-substrat (CoS) și bar-to-substrat (BoS) de la diferiți furnizori. Modelele de pachete cu diode laser au mai multe forme de ambalare pentru a se potrivi diferitelor aplicații. Prin urmare, producția de amestecuri mari este o altă provocare majoră în fabricarea diodelor laser.
Schema de cipuri
Pentru a face față provocărilor acestor procese de plasare a cipurilor în aplicațiile cu diode laser, producătorii au nevoie de o mașină de plasare complet automată a cipurilor de foarte mare precizie, viteză mare, foarte flexibilă. Cerințele mașinii includ precizia<±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. Importanța ambalării barelor cu laser
Ambalarea barelor cu laser este una dintre tehnologiile cheie pentru a obține lasere semiconductoare de mare putere, eficiență ridicată și stabilitate ridicată. Prin integrarea mai multor bare de diode laser într-un singur pachet, puterea de ieșire a laserului poate fi mult îmbunătățită, menținând în același timp calitatea și stabilitatea fasciculului. Această structură de ambalare este utilizată pe scară largă în tăierea cu laser, sudarea cu laser, marcarea cu laser și alte domenii, oferind un sprijin puternic pentru producția industrială și cercetarea științifică.
În general, ambalarea barelor cu laser este o tehnologie complexă și critică, care este de mare importanță pentru obținerea laserelor semiconductoare de mare putere, eficiență ridicată și stabilitate ridicată. Odată cu progresul continuu al științei și tehnologiei, tehnologia de ambalare cu bare laser va continua să se dezvolte și să se îmbunătățească, oferind produse laser de mai bună calitate pentru o gamă mai largă de aplicații.
Adresa noastră
B-1507 Conacul Ruiding, nr.200 Zhenhua Rd, districtul Xihu
Număr de telefon
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
