Технология за полупроводникови лазерни опаковки

1. Техническо въведение

Технологията за полупроводникови лазерни опаковки е предимно разработена и еволюира на базата на технологията за дискретно опаковане на устройства, но има голяма особеност. Като цяло, смъртта на дискретни устройства се запечатва в опаковката. Основната функция на опаковката е да защити умирането и да завърши електрическата взаимосвързаност. Полупроводникови лазерни опаковки е да завърши изхода на електрически сигнали, защита на нормалната работа на умира, изход: видим светлина функция, както електрически параметри и оптични параметри на дизайна и техническите изисквания, че е невъзможно просто да се използва опаковката на дискретни устройства за полупроводникови лазери.

2 светлинна излъчваща част

Основната светлинно излъчваща част на полупроводниковия лазер е PN кръстовищно ядро, съставено от полупроводник тип P и n. Когато миноритарните превозвачи, инжектирани в pN кръстовището, се комбинират с мажоритарните носители, той ще излъчва видима светлина, ултравиолетова светлина или почти инфрачервена светлина. Въпреки това, фотоните, излъчвани от pN разклонения регион, са ненасочени, т.е. има една и съща вероятност да се излъчват във всички посоки. Ето защо не цялата светлина, генерирана от умирането, може да бъде освободена, което зависи главно от качеството на полупроводниковите материали, умре структура и геометрия, вътрешна структура и опаковъчни материали. Приложението изисква да се подобри вътрешната и външната квантовата ефективност на полупроводникови лазери. рутинна Φ 5mm полупроводников лазерен пакет е да се обвърже или синтер квадратна тръба сърцевина със странична дължина 0.25mm на оловната рамка. Положителният полюс на тръбното ядро е свързан със златния проводник през сферическата контактна точка, за да свърже вътрешния олово с един щифт, а отрицателният полюс е свързан с другия щифт на оловната рамка през чашата за размисъл, а след това горната му част се капсулира с епоксидна смола. Функцията на отразяващата чаша е да събира излъчваната светлина отстрани и интерфейса на тръбното ядро и да я излъчва до желания ъгъл на посока. Епоксидната смола, капсулирани на върха, се прави в определена форма, която има няколко функции: защита на тръбното ядро от външна ерозия; Приемайте различни форми и свойства на материала (със или без дисперсант), функционирайте като обектив или дифузна леща, и контролирайте ъгъла на дивергенция на светлината; Корелацията между индекса на пречупване на тръбното ядро и индекса на пречупване на въздуха е твърде голяма, така че критичният ъгъл на общото отражение вътре в тръбното ядро да е много малък. Само малка част от светлината, генерирана от активния слой, е извадена и по-голямата част от нея е лесно да се абсорбира чрез множество ответни реакции вътре в тръбното ядро, което е лесно да предизвика прекомерна загуба на светлина. Епоксидна смола със съответен индекс на пречупване се избира като преход за подобряване на ефективността на светлинните емисии на тръбното ядро. Епоксидната смола, използвана за образуване на обвивката на тръбата, трябва да има устойчивост на влага, изолация, механична якост, висок индекс на пречупване и предавателност на светлината, излъчвана към тръбното ядро. Когато са избрани опаковъчни материали с различен индекс на пречупване, влиянието на геометрията на опаковката върху ефективността на фотонното бягство е различно. Ъгловото разпределение на светлинната интензивност също е свързано със структурата на умиране, режима на светлинен изход, материала и формата на опаковъчния обектив. Ако се използва заострящата смола леща, светлината може да бъде концентрирана към посоката на оста на полупроводниковия лазер, а съответният зрителен ъгъл е малък; Ако лещата на смола в горната част е кръгова или планарна, съответният му зрителен ъгъл ще се увеличи.

3 ток на задвижване

По принцип дължината на емисионната вълна на полупроводниковия лазер варира от 0.2-0.3nm / °C с температура, а спектралната ширина се увеличава, което влияе на яркостта на цвета. Освен това, когато форуърдният ток тече през pN кръстопътя, загубата на отопление кара региона на кръстопътя да произведе покачване на температурата. В близост до стайната температура светлинната интензивност на полупроводниковия лазер ще бъде намалена с около 1% за всеки 1 °C повишаване на температурата, така че да се пакетира и разсейва топлината; Много е важно да се поддържа чистотата на цвета и светлинната интензивност. В миналото методът за намаляване на задвижващия ток често се използва за намаляване на температурата на кръстовището. Задвижващия ток на повечето полупроводникови лазери е ограничен до около 20mA. Оптичният изход на полупроводниковите лазери обаче ще се увеличи с увеличаването на тока. Задвижващия ток на много мощност полупроводникови лазери може да достигне 70ma, 100mA или дори 1a. Необходимо е да се подобри структурата на опаковката, нова полупроводникови лазерна опаковка дизайн концепция и ниска топлоустойчивост опаковъчна структура и технология за подобряване на термичните характеристики. Например се приема конструкцията на флип чипа с голяма площ, избрано е сребристото лепило с добра топлопроводимост, увеличена е повърхностната площ на металната опора, а силициевият носител на подутината на спойката е директно монтиран на топлинната мивка. В допълнение, в дизайна на приложението, термичният дизайн и топлопроводимостта на PCB също са много важни.

След влизането си в 21-ви век, ефективността, свръхвисоката яркост и панхроматичните на полупроводникови лазери са непрекъснато развити и иновирани. Светлинната ефективност на червените и оранжевите полупроводникови лазери е достигнала 100im / W, тази на зелените полупроводникови лазери е 50lm / W, а светлинният поток на един-единствен полупроводникови лазер също е достигнал десетки IM. Полупроводниковите лазерни чипове и пакети вече не следват традиционната концепция и производствен режим на Gong. По отношение на увеличаване на светлинния изход на чипа, R & D не се ограничава до промяна на броя на примеси, решетъчни дефекти и размествания в материала за подобряване на вътрешната ефективност. В същото време, как да се подобри вътрешната структура на умирането и пакета, Засилване на вероятността от фотонна емисия в полупроводниковия лазер, подобряване на ефективността на светлината и решаване на оптималния дизайн на разсейване на топлината, извличане на светлина и топлопоглътителка, Подобряване на оптичните показатели и ускоряване на SMD процеса на повърхностно монтиране е основната посока на научноизследователска и развойна дейност в индустрията.