Pooljuhtlaserpakendi tehnoloogia

1. Tehniline sissejuhatus

Pooljuhtlaserpakendi tehnoloogia on enamasti välja töötatud ja arendatud diskreetse seadme pakendamise tehnoloogia alusel, kuid sellel on suur eripära. Üldiselt on pakendis suletud diskreetsete seadmete die. Pakendi peamine ülesanne on kaitsta stantsi ja viia lõpule elektriühendus. Pooljuhtlaserpakend on elektriliste signaalide väljundi lõpuleviimine, stantsi normaalse toimimise kaitsmine, väljund: nähtav valgusfunktsioon, nii projekteerimise elektrilised parameetrid kui ka optilised parameetrid ning tehnilised nõuded, pooljuhtlaserite jaoks ei ole võimalik lihtsalt kasutada diskreetsete seadmete pakendeid.

2 valgust kiirgav osa

Pooljuhtlasereri põhivalgust kiirgav osa on PN-ühendussüdamik, mis koosneb p-tüüpi ja n-tüüpi pooljuhtidest. Kui PN ristmikku süstitud vähemuskandjad on ühendatud enamiku kandjatega, kiirgab see nähtavat valgust, ultraviolettvalgust või infrapunavalgust. PN-ristmiku piirkonnast eralduvad footonid on siiski mittesuunalised, see tähendab, et on sama tõenäosus kiirgada kõigis suundades. Seetõttu ei saa vabastada kogu die tekitatud valgust, mis sõltub peamiselt pooljuhtmaterjalide kvaliteedist, stantsistruktuurist ja geomeetriast, sisemisest struktuurist ja pakkematerjalidest. Rakendus nõuab pooljuhtide laserite sisemise ja välise kvantefektiivsuse parandamist. rutiinne Φ 5mm pooljuhtlaseerpakett on ühendada või paagutada ruudukujuline toru südamik küljepikkusega 0,25 mm juhtraamil. Toru südamiku positiivne poolus seotakse kuldtraadiga läbi sfäärilise kontaktpunkti, et ühendada sisemine plii ühe tihvtiga, ja negatiivne poolus on ühendatud juhtraami teise tihvtiga läbi peegeldustopsi ja seejärel kapseldatakse selle ülemine osa epoksüvaiguga. Peegeldava tassi funktsioon on koguda toru südamiku küljelt ja liidesest eralduv valgus ning kiirgada see soovitud suunanurga alla. Pealt kapseldatud epoksüvaik on valmistatud teatud kujust, millel on mitmeid funktsioone: toru südamiku kaitsmine välise erosiooni eest; Võtta vastu erinevad kujundid ja materiaalsed omadused (dispersandiga või ilma), toimida objektiivina või hajutatud objektiivina ja juhtida valguse lahknevuse nurka; Toru südamiku murdumisnäitaja ja õhu murdumisnäitaja vaheline korrelatsioon on liiga suur, nii et toru südamiku sees oleva kogu peegelduse kriitiline nurk on väga väike. Ainult väike osa aktiivse kihi tekitatud valgusest eemaldatakse ja enamikku sellest on lihtne absorbeerida toru südamiku sees olevate mitme peegelduse kaudu, mida on lihtne põhjustada liigset valguskadu. Vastava murdumisnäitajaga epoksüvaik valitakse üleminekuks, et parandada toru südamiku valguse emissiooni efektiivsust. Torukesta moodustamiseks kasutataval epoksüvaigul peab olema niiskuskindlus, isolatsioon, mehaaniline tugevus, kõrge murdumisnäitaja ja torusüdamikku eralduva valguse edastamine. Kui valitakse erineva murdumisnäitajaga pakkematerjalid, on pakendi geomeetria mõju footoni põgenemise efektiivsusele erinev. Valgustugevuse nurkjaotus on seotud ka pakkeläätsede stantsistruktuuri, valgusväljundi režiimi, materjali ja kujuga. Kui kasutatakse terava vaigu objektiivi, saab valgust kontsentreerida pooljuhtlaseri telje suunas ja vastav vaatenurk on väike; Kui üleval olev vaigu objektiiv on ümmargune või tasapinnaline, suureneb selle vastav vaatenurk.

3 ajamivool

Üldiselt varieerub pooljuhtlaseri emissiooni lainepikkus temperatuuriga 0,2-0,3nm / °C ja spektraalne laius suureneb, mis mõjutab värvi heledust. Lisaks sellele, kui edasivool voolab läbi PN ristmiku, põhjustab küttekadu ristmiku piirkonna temperatuuri tõusu. Toatemperatuuri lähedal väheneb pooljuhtlaseri valgustugevus umbes 1% iga 1 °C temperatuuri tõusu kohta, et soojust pakendada ja hajutada; On väga oluline säilitada värvi puhtus ja helendav intensiivsus. Varem kasutatakse ühendustemperatuuri vähendamiseks sageli sõiduvoolu vähendamise meetodit. Enamiku pooljuhtlaserite sõiduvool on piiratud umbes 20mA-ga. Kuid pooljuhtlaserite optiline väljund suureneb voolu suurenemisega. Paljude võimsus-pooljuhtlaserite sõiduvool võib ulatuda 70ma, 100mA või isegi 1a-ni. Termiliste omaduste parandamiseks on vaja parandada pakendi struktuuri, uut pooljuhtlaserpakendi disaini kontseptsiooni ning madala soojuskindlusega pakendi struktuuri ja tehnoloogiat. Näiteks võetakse vastu suure pindalaga flip-kiibi struktuur, valitakse hea soojusjuhtivusega hõbeliim, suurendatakse metallitoe pindala ja joote muhke räni kandja paigaldatakse otse jahutusradiaatorile. Lisaks on rakenduse projekteerimisel väga oluline ka PCB soojuskonstruktsioon ja soojusjuhtivus.

Pärast 21. sajandisse sisenemist on pooljuhtlaserite efektiivsus, ülikõrge heledus ja pankromaatiline pidevalt välja töötatud ja uuenduslik. Punaste ja oranžide pooljuhtide laserite valgusefektiivsus on jõudnud 100im / W-ni, roheliste pooljuhtlaserite oma on 50lm / W ja ühe pooljuhtlaseri valgusvoog on jõudnud ka kümnetesse IM-idesse. Pooljuhtlaserkiibid ja -pakendid ei järgi enam Gongi traditsioonilist disainikontseptsiooni ja tootmisrežiimi. Kiibi valgustugevuse suurendamise osas ei piirdu teadus- ja arendustegevus materjali lisandite, võre defektide ja nihestuste arvu muutmisega, et parandada sisemist efektiivsust. Samal ajal, kuidas parandada stantsi ja pakendi sisemist struktuuri, suurendada pooljuhtlaseris footoni emissiooni tõenäosust, parandada valguse efektiivsust ja lahendada soojuse hajumise, valguse ekstraheerimise ja jahutusradiaatori optimaalne disain, optilise jõudluse parandamine ja pinnakinnituse SMD protsessi kiirendamine on tööstuse peamine uurimis- ja arendustegevuse suund.