1. Prinsip pengemasan batang laser
Pengemasan batang laser adalah proses mengintegrasikan beberapa batang dioda laser ke dalam satu paket. Struktur pengemasan ini biasanya digunakan untuk laser semikonduktor berdaya tinggi, seperti susunan vertikal (V-stack) dan susunan horizontal (H-array). Tujuan utama pengemasan adalah untuk meningkatkan daya keluaran laser dengan tetap menjaga kualitas dan stabilitas sinar.
Selama proses pengemasan, batang dioda laser disusun secara presisi dan dipasang pada unit pendingin. Fungsi heat sink adalah untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh batang dioda laser untuk menjaga suhu pengoperasian tetap stabil. Selain itu, struktur kemasan juga mencakup komponen seperti elektroda, elemen optik, dan konektor untuk mengeluarkan laser ke perangkat eksternal.
2. Tantangan dalam proses pengemasan
Tantangan utama dalam proses pengemasan meliputi pengendalian posisi presisi tinggi, pengendalian kualitas eutektik, dan pengendalian kurva suhu. Tantangan-tantangan ini memerlukan penyelesaian peralatan dan teknologi presisi tinggi guna memastikan kualitas dan keandalan paket.
Dalam hal kontrol posisi, perlu dipastikan bahwa posisi dan sudut setiap batang dioda laser sangat tepat untuk menjamin kualitas dan stabilitas sinar. Dalam hal pengendalian kualitas eutektik, perlu dilakukan pengendalian suhu dan waktu eutektik untuk memastikan kualitas eutektik antara batang dioda laser dan heat sink optimal. Dalam hal kontrol kurva suhu, penting untuk memastikan bahwa perubahan suhu batang dioda laser selama proses pengemasan memenuhi persyaratan desain untuk menghindari mempengaruhi kinerja laser.
Proses pengikatan adalah langkah pengemasan paling penting dalam pembuatan dioda laser. Dalam proses ini, proses ikatan eutektik emas-timah digunakan untuk menghubungkan chip tabung tunggal atau batangan ke substrat unit pendingin. Ikatan antara chip dan substrat heat sink biasanya berupa solder timah emas (AuSn) menggunakan teknologi ikatan eutektik. Chip HPLD dapat berupa chip laser tabung tunggal atau chip laser bar-bar multi-tabung. Proses pengikatan sangat penting untuk efisiensi optik dan keandalan produk HPLD di lapangan. Beberapa tantangan dalam proses penting ini diuraikan di bawah ini:
Presisi tinggi
Dioda laser memiliki persyaratan posisi presisi tinggi antara permukaan pemancar cahaya dari chip tabung tunggal atau batangan dan tepi substrat unit pendingin. Umumnya, hasil setelah pengikatan tidak boleh mengalami depresi dari permukaan pemancar cahaya ke tepi media, dan tonjolan permukaan pemancar cahaya harus kurang dari 5-10μm. Untuk tujuan ini, akurasi pengikatan dari mesin pengikat biasanya harus diperhatikan<±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.
Kualitas Eutektik
Selain akurasi posisi, profil suhu dalam proses reflow juga sangat penting untuk proses pengikatan dioda laser. Selama proses eutektik, perhatian khusus perlu diberikan untuk mencapai antarmuka eutektik yang halus, seragam, dan bebas rongga antara chip dan substrat pembuangan panas untuk pembuangan panas yang efektif dan seragam. Hal ini memerlukan mesin pengikat untuk memiliki kontrol suhu reflow eutektik yang tepat dan seragam di seluruh area pengikatan. Proses pengikatan HPLD memerlukan tahap pemanasan eutektik seragam yang dapat diprogram dengan pemanasan/pendinginan cepat, dan suhu selama eutektik harus tetap stabil. Tahap pemanasan juga harus memiliki penutup gas pelindung untuk mencegah oksidasi permukaan eutektik, sehingga memperoleh keterbasahan yang baik dan membentuk antarmuka bebas rongga saat pendinginan.
Koplanaritas & Bebas Kekosongan
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. Dioda laser tipe batang sangat menantang karena luas permukaan ikatannya yang besar, yang memperkuat cacat karakteristik setelah ikatan, seperti% laju kekosongan dan sudut kemiringan batang. Koplanaritas yang akurat antara chip tunggal atau batang dioda laser dan substrat unit pendingin juga penting karena mempengaruhi laju kekosongan dan menginduksi stres. Oleh karena itu, kurangnya koplanaritas yang akurat dapat mempengaruhi kinerja dan keandalan produk dioda laser. Tanpa kontrol koplanaritas yang baik, batang dapat melengkung karena tegangan sisa yang terbentuk pada batang setelah pembentukan eutektik, yang sering disebut sebagai kurva “senyum” [3]. Keripik yang panjang dapat menyebabkan pembuangan panas yang tidak merata, yang mengakibatkan tekanan termal di sepanjang keping tunggal. Selama reflow eutektik, ukuran chip batang tunggal atau laser yang berbeda memerlukan gaya ikatan yang berbeda dan kontrol gaya yang tepat.
Campuran Tinggi & Produksi Cepat
Industri dioda laser saat ini sedang dalam perkembangan dan transisi yang pesat. Karena kurangnya standarisasi, produsen harus mengatasi meningkatnya permintaan dan situasi pengemasan produk yang kompleks dan beragam. Ada banyak variasi dalam desain chip-to-substrat (CoS) dan bar-to-substrat (BoS) dioda laser industri oleh pemasok yang berbeda. Desain paket dioda laser memiliki lebih banyak bentuk kemasan untuk disesuaikan dengan aplikasi yang berbeda. Oleh karena itu, produksi campuran yang tinggi merupakan tantangan besar lainnya dalam pembuatan dioda laser.
Skema Chip
Untuk memenuhi tantangan proses penempatan chip ini dalam aplikasi dioda laser, produsen memerlukan mesin penempatan chip otomatis yang sangat presisi, berkecepatan tinggi, dan sangat fleksibel. Persyaratan mesin mencakup akurasi<±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. Pentingnya pengemasan batang laser
Pengemasan batang laser adalah salah satu teknologi utama untuk mencapai laser semikonduktor berdaya tinggi, berefisiensi tinggi, dan berstabilitas tinggi. Dengan mengintegrasikan beberapa batang dioda laser ke dalam satu paket, daya keluaran laser dapat ditingkatkan secara signifikan dengan tetap menjaga kualitas dan stabilitas sinar. Struktur pengemasan ini banyak digunakan dalam pemotongan laser, pengelasan laser, penandaan laser, dan bidang lainnya, memberikan dukungan kuat untuk produksi industri dan penelitian ilmiah.
Secara umum, pengemasan batang laser adalah teknologi yang kompleks dan penting, yang sangat penting untuk mencapai laser semikonduktor berdaya tinggi, berefisiensi tinggi, dan berstabilitas tinggi. Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan, teknologi pengemasan batang laser akan terus berkembang dan ditingkatkan, menyediakan produk laser berkualitas lebih baik untuk jangkauan aplikasi yang lebih luas.
Alamat kami
B-1507 Ruiding Mansion, No.200 Zhenhua Rd, Distrik Xihu
Nomor telepon
0086 181 5840 0345
info@brandnew-china.com
