1. Princip pakovanja laserske šipke
Pakovanje laserskih traka je proces integracije više laserskih dioda u jedan paket. Ova struktura pakovanja se obično koristi za poluvodičke lasere velike snage, kao što su vertikalno slaganje (V-slagač) i horizontalni niz (H-niz). Glavna svrha pakiranja je povećanje izlazne snage lasera uz održavanje kvalitete i stabilnosti zraka.
Tokom procesa pakovanja, šipke laserske diode su precizno raspoređene i fiksirane na hladnjaku. Funkcija hladnjaka je da rasprši toplinu koju stvaraju šipke laserske diode kako bi se održala njegova stabilna radna temperatura. Osim toga, struktura pakovanja također uključuje komponente kao što su elektrode, optički elementi i konektori za izlaz lasera na vanjske uređaje.
2. Izazovi u procesu pakovanja
Ključni izazovi u procesu pakovanja uključuju preciznu kontrolu položaja, kontrolu eutektičkog kvaliteta i kontrolu temperaturnih krivulja. Ovi izazovi zahtijevaju visoko preciznu opremu i tehnologiju za rješavanje kako bi se osigurala kvaliteta i pouzdanost paketa.
Što se tiče kontrole položaja, potrebno je osigurati da pozicija i kut svake laserske diode budu vrlo precizni kako bi se osigurala kvaliteta i stabilnost zraka. U smislu kontrole eutektičke kvalitete, potrebno je kontrolirati eutektičku temperaturu i vrijeme kako bi se osiguralo da je eutektički kvalitet između šipke laserske diode i hladnjaka optimalan. Što se tiče kontrole temperaturne krive, potrebno je osigurati da promjena temperature laserske diode tokom procesa pakiranja ispunjava zahtjeve dizajna kako bi se izbjeglo utjecanje na performanse lasera.
Proces lijepljenja je najkritičniji korak pakovanja u proizvodnji laserskih dioda. U ovom procesu, postupak eutektičkog vezivanja zlato-kalaj koristi se za povezivanje čipa od jedne cijevi ili šipke na podlogu hladnjaka. Veza između čipa i supstrata hladnjaka je obično zlato-kalaj (AuSn) lem pomoću tehnologije eutektičkog povezivanja. HPLD čipovi mogu biti laserski čipovi s jednom cijevi ili laserski čipovi sa više cijevi. Proces vezivanja je kritičan za optičku efikasnost i pouzdanost na terenu HPLD proizvoda. Neki izazovi ovog kritičnog procesa su istaknuti u nastavku:
Visoka preciznost
Laserska dioda ima zahtjeve za pozicioniranje visoke preciznosti između površine koja emituje svjetlost jednocijevnog ili šipkastog čipa i ruba podloge hladnjaka. Općenito, rezultat nakon lijepljenja ne bi trebao imati depresiju od površine koja emituje svjetlost do ivice podloge, a izbočenje površine koja emituje svjetlost treba biti manje od 5-10 μm. U tom cilju, tačnost vezivanja mašine za lepljenje obično bi trebala biti<±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.
Eutektički kvalitet
Osim preciznosti položaja, profil temperature u procesu reflow je također vrlo kritičan za proces spajanja laserske diode. Tokom eutektičkog procesa, posebnu pažnju treba posvetiti postizanju suptilnog, ujednačenog eutektičkog sučelja bez praznina između čipa i podloge za rasipanje toplote za efikasno i ujednačeno odvođenje toplote. To zahtijeva da mašina za vezivanje ima preciznu i ujednačenu kontrolu temperature eutektičkog povratnog toka u cijelom području vezivanja. HPLD proces vezivanja zahteva programibilno jednolično eutektičko grejanje sa brzim zagrevanjem/hlađenjem, a temperatura tokom eutektike mora ostati stabilna. Stupanj grijanja također mora imati zaštitni plinski poklopac kako bi se spriječila oksidacija eutektičke površine, čime se postiže dobra kvašenje i formira međuprostor bez šupljina pri hlađenju.
Koplanarnost i bez praznina
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. Laserske diode tipa šipke su izuzetno izazovne zbog svoje velike površine spajanja, koja pojačava karakteristične defekte nakon spajanja, kao što su procenat praznine i ugao nagiba šipke. Precizna koplanarnost između laserske diode ili čipa u obliku šipke i supstrata hladnjaka je također kritična jer utječe na brzinu praznina i izaziva stres. Stoga nedostatak precizne koplanarnosti može utjecati na performanse i pouzdanost proizvoda laserskih dioda. Bez dobre kontrole komplanarnosti, šipka se može iskriviti zbog preostalog naprezanja formiranog u šipki nakon formiranja eutektike, što se često naziva krivulja "osmijeha" [3]. Dugi čipovi mogu uzrokovati neravnomjerno rasipanje topline, što rezultira toplinskim naprezanjem duž dužine jednog čipa. Tokom eutektičkog reflow, različite veličine pojedinačnih ili laserskih čipova zahtijevaju različite sile vezivanja i preciznu kontrolu sile.
Visoka mješavina i brza proizvodnja
Industrija laserskih dioda trenutno je u stanju brzog razvoja i tranzicije. Zbog nedostatka standardizacije, proizvođači se moraju nositi sa rastućom potražnjom i složenim i raznolikim situacijama pakovanja proizvoda. Postoje mnoge varijacije u dizajnu industrijskih laserskih dioda od jednog čipa do supstrata (CoS) i od šipke do supstrata (BoS) od strane različitih dobavljača. Dizajni paketa laserskih dioda imaju više oblika pakiranja koji odgovaraju različitim primjenama. Stoga je proizvodnja visoke mješavine još jedan veliki izazov u proizvodnji laserskih dioda.
Chip Scheme
Kako bi odgovorili na izazove ovih procesa postavljanja čipova u primjenama laserskih dioda, proizvođačima je potrebna ultra-visoka preciznost, velika brzina, vrlo fleksibilna, potpuno automatska mašina za postavljanje čipova. Zahtjevi za mašinu uključuju tačnost<±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. Važnost pakovanja laserskih šipki
Pakovanje laserskih šipki jedna je od ključnih tehnologija za postizanje poluvodičkih lasera velike snage, visoke efikasnosti i visoke stabilnosti. Integracijom više laserskih diodnih šipki u jedan paket, izlazna snaga lasera može se znatno poboljšati uz održavanje kvalitete i stabilnosti zraka. Ova struktura pakovanja se široko koristi u laserskom rezanju, laserskom zavarivanju, laserskom obeležavanju i drugim poljima, pružajući snažnu podršku industrijskoj proizvodnji i naučnim istraživanjima.
Općenito, pakovanje laserskih šipki je složena i kritična tehnologija, koja je od velikog značaja za postizanje velike snage, visoke efikasnosti i visoke stabilnosti poluvodičkih lasera. Uz kontinuirani napredak nauke i tehnologije, tehnologija pakovanja laserskih šipki nastavit će se razvijati i poboljšavati, pružajući kvalitetnije laserske proizvode za širi spektar primjena.
Naša adresa
B{0}} Ruiding Mansion, br. 200 Zhenhua Rd, Xihu District
Broj telefona
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
