Tehnologija polprevodniškega laserskega pakiranja
1. Tehnični uvod
Tehnologija polprevodniškega laserskega pakiranja se večinoma razvija in razvija na podlagi tehnologije pakiranja diskretnih naprav, vendar ima veliko posebnost. Na splošno je matrica diskretnih naprav zaprta v embalaži. Glavna funkcija paketa je zaščita matrice in dokončanje električne povezave. Polprevodniška laserska embalaža je namenjena dokončanju izhoda električnih signalov, zaščiti normalnega delovanja matrice, izhodu: funkcija vidne svetlobe, električni parametri in optični parametri zasnove in tehnične zahteve, nemogoče je preprosto uporabljati embalažo diskretnih naprav za polprevodniške laserje.
2 del, ki oddaja svetlobo
Svetlobni del jedra polprevodniškega laserja je PN spojno jedro, sestavljeno iz polprevodnikov p-tipa in n-tipa. Ko se manjšinski nosilci, vbrizgani v PN stičišče, združijo z večinskimi nosilci, bo oddajal vidno svetlobo, ultravijolično ali skoraj infrardečo svetlobo. Vendar pa fotoni, ki se oddajajo iz območja PN stičišča, niso usmerjeni, to pomeni, da obstaja enaka verjetnost oddajanja v vse smeri. Zato se ne more sprostiti vsa svetloba, ki jo ustvari matrica, kar je predvsem odvisno od kakovosti polprevodniških materialov, strukture in geometrije matrice, notranje strukture in embalažnih materialov. Aplikacija zahteva izboljšanje notranje in zunanje kvantne učinkovitosti polprevodniških laserjev. rutinski Φ 5 mm polprevodniški laserski paket je za lepljenje ali sintranje jedra kvadratne cevi s stransko dolžino 0, 25 mm na vodilni okvir. Pozitivni pol cevnega jedra je povezan z zlato žico skozi sferično kontaktno točko, da poveže notranji vodnik z enim zatičem, negativni pol pa je povezan z drugim zatičem svinčenega okvirja skozi odsevno skodelico in nato njen vrh je inkapsuliran z epoksidno smolo. Funkcija odsevne skodelice je zbiranje svetlobe, ki se oddaja s strani in vmesnika cevnega jedra, in jo oddaja v želeni smerni kot. Epoksidna smola, inkapsulirana na vrhu, je izdelana v določeno obliko, ki ima več funkcij: ščiti jedro cevi pred zunanjo erozijo; Sprejmijo različne oblike in lastnosti materiala (z ali brez disperzantov), delujejo kot leče ali razpršene leče in nadzorujejo kot razhajanja svetlobe; Korelacija med lomnim količnikom cevnega jedra in lomnim količnikom zraka je prevelika, tako da je kritični kot celotnega odboja znotraj jedra cevi zelo majhen. Le majhen del svetlobe, ki jo ustvari aktivna plast, se odstrani, večina pa se zlahka absorbira z večkratnimi odboji znotraj jedra cevi, kar lahko povzroči prekomerno izgubo svetlobe. Epoksidna smola z ustreznim lomnim indeksom je izbrana kot prehod za izboljšanje učinkovitosti oddajanja svetlobe jedra cevi. Epoksidna smola, ki se uporablja za oblikovanje ovoja cevi, mora imeti odpornost na vlago, izolacijo, mehansko trdnost, visok lomni količnik in prepustnost svetlobe, ki se oddaja v jedro cevi. Pri izbiri embalažnih materialov z različnim lomnim količnikom je vpliv geometrije embalaže na učinkovitost ubežanja fotonov drugačen. Kotna porazdelitev svetlobne jakosti je povezana tudi s strukturo matrice, načinom svetlobnega izhoda, materialom in obliko embalažne leče. Če se uporablja koničasta smolna leča, se lahko svetloba koncentrira v smeri osi polprevodniškega laserja, ustrezen vidni kot pa je majhen; Če je smolna leča na vrhu krožna ali ravna, se bo njen ustrezen vidni kot povečal.
3 pogonski tok
Na splošno se valovna dolžina emisije polprevodniškega laserja spreminja od 0.2-0.3 nm/stopnjo s temperaturo, širina spektra pa se poveča, kar vpliva na svetlost barve. Poleg tega, ko naprej tok teče skozi PN spoj, izguba ogrevanja povzroči, da območje stičišča povzroči dvig temperature. Blizu sobne temperature se bo svetlobna jakost polprevodniškega laserja zmanjšala za približno 1 odstotek za vsako povišanje temperature za 1 stopinjo, da se zapakira in odvaja toplota; Zelo pomembno je ohraniti čistost barve in jakost svetlobe. V preteklosti se je metoda zmanjševanja pogonskega toka pogosto uporabljala za znižanje temperature spoja. Pogonski tok večine polprevodniških laserjev je omejen na približno 20 mA. Vendar se bo optična moč polprevodniških laserjev povečala s povečanjem toka. Pogonski tok številnih močnih polprevodniških laserjev lahko doseže 70ma, 100mA ali celo 1a. Za izboljšanje toplotnih lastnosti je treba izboljšati strukturo embalaže, nov koncept zasnove polprevodniške laserske embalaže ter strukturo in tehnologijo embalaže z nizko toplotno odpornostjo. Na primer, sprejeta je struktura flip čipa z veliko površino, izbrano je srebrno lepilo z dobro toplotno prevodnostjo, površina kovinskega nosilca se poveča, silikonski nosilec spajkalne izbokline pa je nameščen neposredno na hladilno telo. Poleg tega sta pri načrtovanju aplikacije zelo pomembna tudi toplotna zasnova in toplotna prevodnost PCB.
Po vstopu v 21. stoletje se učinkovitost, ultra visoka svetlost in pankromatičnost polprevodniških laserjev nenehno razvijajo in inovirajo. Svetlobna učinkovitost rdečih in oranžnih polprevodniških laserjev je dosegla 100 im / W, zelenih polprevodniških laserjev je 50 lm / W, svetlobni tok enega samega polprevodniškega laserja pa je dosegel tudi desetine IM. Polprevodniški laserski čipi in paketi ne sledijo več Gongovemu tradicionalnemu konceptu oblikovanja in načinu izdelave. V smislu povečanja svetlobne moči čipa raziskave in razvoj niso omejeni na spreminjanje števila nečistoč, napak rešetke in dislokacij v materialu za izboljšanje notranje učinkovitosti. Hkrati, kako izboljšati notranjo strukturo matrice in paketa, povečati verjetnost emisije fotonov v polprevodniškem laserju, izboljšati učinkovitost svetlobe in rešiti optimalno zasnovo odvajanja toplote, odvzema svetlobe in hladilnega telesa, izboljšanje optična zmogljivost in pospeševanje postopka površinske namestitve SMD je glavna smer raziskav in razvoja v industriji.
