1. Αρχή της συσκευασίας με ράβδο λέιζερ
Η συσκευασία ράβδων λέιζερ είναι μια διαδικασία ενσωμάτωσης πολλαπλών ράβδων διόδου λέιζερ σε μία συσκευασία. Αυτή η δομή συσκευασίας χρησιμοποιείται συνήθως για λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος, όπως κάθετη στοίβαξη (V-stack) και οριζόντια διάταξη (H-array). Ο κύριος σκοπός της συσκευασίας είναι να αυξήσει την ισχύ εξόδου του λέιζερ διατηρώντας παράλληλα την ποιότητα και τη σταθερότητα της δέσμης.
Κατά τη διαδικασία συσκευασίας, οι ράβδοι διόδου λέιζερ είναι τοποθετημένες με ακρίβεια και στερεώνονται σε μια ψύκτρα. Η λειτουργία της ψύκτρας είναι να διαχέει τη θερμότητα που παράγεται από τις ράβδους διόδου λέιζερ για να διατηρεί τη σταθερή θερμοκρασία λειτουργίας της. Επιπλέον, η δομή συσκευασίας περιλαμβάνει επίσης εξαρτήματα όπως ηλεκτρόδια, οπτικά στοιχεία και συνδέσμους για την έξοδο του λέιζερ σε εξωτερικές συσκευές.
2. Προκλήσεις στη διαδικασία συσκευασίας
Οι βασικές προκλήσεις στη διαδικασία συσκευασίας περιλαμβάνουν έλεγχο θέσης υψηλής ακρίβειας, έλεγχο ευτηκτικής ποιότητας και έλεγχο των καμπυλών θερμοκρασίας. Αυτές οι προκλήσεις απαιτούν εξοπλισμό και τεχνολογία υψηλής ακρίβειας για να επιλυθούν για να διασφαλιστεί η ποιότητα και η αξιοπιστία του πακέτου.
Όσον αφορά τον έλεγχο θέσης, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι η θέση και η γωνία κάθε ράβδου διόδου λέιζερ είναι πολύ ακριβείς για να διασφαλιστεί η ποιότητα και η σταθερότητα της δέσμης. Όσον αφορά τον ευτηκτικό ποιοτικό έλεγχο, είναι απαραίτητος ο έλεγχος της ευτηκτικής θερμοκρασίας και του χρόνου για να διασφαλιστεί ότι η ευτηκτική ποιότητα μεταξύ της ράβδου διόδου λέιζερ και της ψύκτρας είναι η βέλτιστη. Όσον αφορά τον έλεγχο της καμπύλης θερμοκρασίας, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι η αλλαγή θερμοκρασίας της ράβδου διόδου λέιζερ κατά τη διάρκεια της διαδικασίας συσκευασίας πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού για να αποφευχθεί η επίδραση της απόδοσης του λέιζερ.
Η διαδικασία συγκόλλησης είναι το πιο κρίσιμο βήμα συσκευασίας στην κατασκευή διόδων λέιζερ. Σε αυτή τη διαδικασία, η διαδικασία ευτηκτικής συγκόλλησης χρυσού-κασσιτέρου χρησιμοποιείται για τη σύνδεση του τσιπ ενός σωλήνα ή ράβδου με το υπόστρωμα της ψύκτρας. Ο δεσμός μεταξύ του τσιπ και του υποστρώματος της ψύκτρας είναι συνήθως συγκόλληση χρυσού κασσίτερου (AuSn) που χρησιμοποιεί τεχνολογία ευτηκτικής συγκόλλησης. Τα τσιπ HPLD μπορεί να είναι τσιπ λέιζερ ενός σωλήνα ή τσιπ λέιζερ ράβδων πολλαπλών σωλήνων. Η διαδικασία συγκόλλησης είναι κρίσιμη για την οπτική απόδοση και την αξιοπιστία πεδίου των προϊόντων HPLD. Μερικές προκλήσεις αυτής της κρίσιμης διαδικασίας επισημαίνονται παρακάτω:
Υψηλή ακρίβεια
Η δίοδος λέιζερ έχει απαιτήσεις θέσης υψηλής ακρίβειας μεταξύ της επιφάνειας εκπομπής φωτός του τσιπ μονού σωλήνα ή ράβδου και της άκρης του υποστρώματος της ψύκτρας. Γενικά, το αποτέλεσμα μετά τη συγκόλληση δεν πρέπει να έχει υποβάθμιση από την επιφάνεια εκπομπής φωτός στην άκρη του υποστρώματος και η προεξοχή της επιφάνειας εκπομπής φωτός πρέπει να είναι μικρότερη από 5-10μm. Για το σκοπό αυτό, η ακρίβεια συγκόλλησης της μηχανής συγκόλλησης θα πρέπει συνήθως να είναι<±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.
Ευτηκτική Ποιότητα
Εκτός από την ακρίβεια θέσης, το προφίλ θερμοκρασίας στη διαδικασία επαναροής είναι επίσης πολύ κρίσιμο για τη διαδικασία συγκόλλησης διόδου λέιζερ. Κατά τη διάρκεια της ευτηκτικής διαδικασίας, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή για να επιτευχθεί μια λεπτή, ομοιόμορφη και χωρίς κενά ευτηκτική διεπαφή μεταξύ του τσιπ και του υποστρώματος απαγωγής θερμότητας για αποτελεσματική και ομοιόμορφη απαγωγή θερμότητας. Αυτό απαιτεί από τη μηχανή συγκόλλησης να έχει ακριβή και ομοιόμορφο έλεγχο θερμοκρασίας ευτηκτικής επαναροής σε ολόκληρη την περιοχή συγκόλλησης. Η διαδικασία σύνδεσης HPLD απαιτεί ένα προγραμματιζόμενο ομοιόμορφο στάδιο θέρμανσης με γρήγορη θέρμανση/ψύξη και η θερμοκρασία κατά τη διάρκεια της ευτηκτικής πρέπει να παραμένει σταθερή. Το στάδιο θέρμανσης πρέπει επίσης να έχει ένα προστατευτικό κάλυμμα αερίου για να αποτρέπεται η οξείδωση της ευτηκτικής επιφάνειας, επιτυγχάνοντας έτσι καλή διαβρεξιμότητα και σχηματίζοντας μια διαχωριστική επιφάνεια χωρίς κενά κατά την ψύξη.
Συνεπίπεδη και χωρίς κενά
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. Οι δίοδοι λέιζερ τύπου bar είναι εξαιρετικά προκλητικές λόγω της μεγάλης επιφάνειας συγκόλλησης, η οποία ενισχύει τα χαρακτηριστικά ελαττώματα μετά τη συγκόλληση, όπως το ποσοστό κενού % και τη γωνία κλίσης της ράβδου. Η ακριβής ομοεπίπεδη σύνδεση μεταξύ του τσιπ της διόδου λέιζερ ενός ή ενός τσιπ ράβδου και του υποστρώματος της ψύκτρας είναι επίσης κρίσιμη επειδή επηρεάζει τον ρυθμό κενών και προκαλεί καταπόνηση. Επομένως, η έλλειψη ακριβούς ομοεπίπεδου μπορεί να επηρεάσει την απόδοση και την αξιοπιστία των προϊόντων διόδων λέιζερ. Χωρίς καλό έλεγχο συνεπίπεδης, η ράβδος μπορεί να παραμορφωθεί λόγω της υπολειπόμενης τάσης που σχηματίζεται στη ράβδο μετά τον ευτηκτικό σχηματισμό, η οποία συχνά αναφέρεται ως καμπύλη "χαμόγελου" [3]. Τα μακριά τσιπ μπορεί να προκαλέσουν ανομοιόμορφη απαγωγή θερμότητας, με αποτέλεσμα τη θερμική καταπόνηση σε όλο το μήκος του μεμονωμένου τσιπ. Κατά τη διάρκεια της ευτηκτικής επαναροής, διαφορετικά μεγέθη τσιπ με μονή ή ράβδο λέιζερ απαιτούν διαφορετικές δυνάμεις συγκόλλησης και ακριβή έλεγχο της δύναμης.
Υψηλή Μίξη & Γρήγορη Παραγωγή
Η βιομηχανία διόδων λέιζερ βρίσκεται επί του παρόντος σε μια κατάσταση ταχείας ανάπτυξης και μετάβασης. Λόγω της έλλειψης τυποποίησης, οι κατασκευαστές πρέπει να αντιμετωπίσουν την αυξανόμενη ζήτηση και τις περίπλοκες και ποικίλες καταστάσεις συσκευασίας προϊόντων. Υπάρχουν πολλές παραλλαγές στα σχέδια βιομηχανικών διόδων λέιζερ με ένα τσιπ σε υπόστρωμα (CoS) και από ράβδο σε υπόστρωμα (BoS) από διαφορετικούς προμηθευτές. Τα σχέδια πακέτων διόδων λέιζερ έχουν περισσότερες μορφές συσκευασίας για να ταιριάζουν σε διαφορετικές εφαρμογές. Ως εκ τούτου, η υψηλή παραγωγή μίγματος είναι μια άλλη σημαντική πρόκληση στην κατασκευή διόδων λέιζερ.
Σχέδιο τσιπ
Προκειμένου να ανταποκριθούν στις προκλήσεις αυτών των διαδικασιών τοποθέτησης τσιπ σε εφαρμογές διόδων λέιζερ, οι κατασκευαστές χρειάζονται μια εξαιρετικά υψηλής ακρίβειας, υψηλής ταχύτητας, εξαιρετικά ευέλικτη πλήρως αυτόματη μηχανή τοποθέτησης τσιπ. Οι απαιτήσεις του μηχανήματος περιλαμβάνουν την ακρίβεια<±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. Η σημασία της συσκευασίας με ράβδο λέιζερ
Η συσκευασία με ράβδο λέιζερ είναι μία από τις βασικές τεχνολογίες για την επίτευξη λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος, υψηλής απόδοσης και υψηλής σταθερότητας. Με την ενσωμάτωση πολλαπλών ράβδων διόδου λέιζερ σε ένα πακέτο, η ισχύς εξόδου του λέιζερ μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά, διατηρώντας παράλληλα την ποιότητα και τη σταθερότητα της δέσμης. Αυτή η δομή συσκευασίας χρησιμοποιείται ευρέως στην κοπή με λέιζερ, τη συγκόλληση με λέιζερ, τη σήμανση με λέιζερ και άλλους τομείς, παρέχοντας ισχυρή υποστήριξη για τη βιομηχανική παραγωγή και την επιστημονική έρευνα.
Γενικά, η συσκευασία με ράβδο λέιζερ είναι μια πολύπλοκη και κρίσιμη τεχνολογία, η οποία έχει μεγάλη σημασία για την επίτευξη λέιζερ ημιαγωγών υψηλής ισχύος, υψηλής απόδοσης και υψηλής σταθερότητας. Με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας, η τεχνολογία συσκευασίας με λέιζερ θα συνεχίσει να αναπτύσσεται και να βελτιώνεται, παρέχοντας προϊόντα λέιζερ καλύτερης ποιότητας για ένα ευρύτερο φάσμα εφαρμογών.
Η διεύθυνσή μας
B-1507 Ruiding Mansion, No. 200 Zhenhua Rd, Xihu District
Αριθμός τηλεφώνου
0086 181 5840 0345
Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο
info@brandnew-china.com
