تکنولوژی بسته بندی لیزری نیمه هادی

1. مقدمه فنی

فناوری بسته بندی لیزری نیمه هادی بیشتر بر اساس فناوری بسته بندی دستگاه های گسسته توسعه یافته و تکامل یافته است، اما از ویژگی های خاصی برخوردار است. به طور کلی قالب دستگاه های گسسته در بسته بندی آب بندی می شود. وظیفه اصلی بسته محافظت از قالب و تکمیل اتصال الکتریکی است. بسته بندی لیزر نیمه هادی برای تکمیل خروجی سیگنال های الکتریکی، محافظت از عملکرد طبیعی قالب، خروجی: عملکرد نور مرئی، پارامترهای الکتریکی و پارامترهای نوری طراحی و الزامات فنی است، استفاده از بسته بندی دستگاه های گسسته غیرممکن است. برای لیزرهای نیمه هادی

2 بخش ساطع کننده نور

بخش ساطع کننده نور هسته لیزر نیمه هادی یک هسته اتصال PN است که از نیمه هادی های نوع p و n تشکیل شده است. هنگامی که حامل های اقلیت تزریق شده به اتصال PN با حامل های اکثریت ترکیب می شوند، نور مرئی، نور ماوراء بنفش یا نور نزدیک به مادون قرمز ساطع می کنند. با این حال، فوتون های ساطع شده از ناحیه اتصال PN غیر جهت دار هستند، یعنی احتمال انتشار یکسانی در همه جهات وجود دارد. بنابراین، تمام نور تولید شده توسط قالب نمی تواند آزاد شود، که عمدتا به کیفیت مواد نیمه هادی، ساختار و هندسه قالب، ساختار داخلی و مواد بسته بندی بستگی دارد. این برنامه نیازمند بهبود بازده کوانتومی داخلی و خارجی لیزرهای نیمه هادی است. پکیج معمولی لیزر نیمه هادی Φ 5 میلی متری برای اتصال یا تف جوشی یک هسته لوله مربعی با طول ضلع 0.25 میلی متر بر روی قاب سرب است. قطب مثبت هسته لوله از طریق نقطه تماس کروی به سیم طلایی متصل می شود تا سرب داخلی را با یک پین وصل کند و قطب منفی از طریق فنجان بازتابی به پین ​​دیگر قاب سرب و سپس بالای آن متصل می شود. با رزین اپوکسی محصور شده است. عملکرد کاپ انعکاسی این است که نور ساطع شده از کنار و رابط هسته لوله را جمع آوری کرده و آن را تا زاویه جهت دلخواه ساطع می کند. رزین اپوکسی محصور شده در قسمت بالایی به شکل خاصی ساخته شده است که چندین عملکرد دارد: محافظت از هسته لوله در برابر فرسایش خارجی. شکل ها و خواص مواد مختلف (با یا بدون پخش کننده) را بپذیرید، به عنوان یک عدسی یا عدسی منتشر عمل کنید و زاویه واگرایی نور را کنترل کنید. همبستگی بین ضریب شکست هسته لوله و ضریب شکست هوا بسیار زیاد است، به طوری که زاویه بحرانی بازتاب کلی در داخل هسته لوله بسیار کوچک است. تنها بخش کوچکی از نور تولید شده توسط لایه فعال خارج می شود و بیشتر آن به راحتی از طریق بازتاب های متعدد در داخل هسته لوله جذب می شود، که به راحتی باعث از دست دادن نور بیش از حد می شود. رزین اپوکسی با ضریب شکست متناظر به عنوان انتقال برای بهبود راندمان انتشار نور از هسته لوله انتخاب شده است. رزین اپوکسی مورد استفاده برای تشکیل پوسته لوله باید دارای مقاومت در برابر رطوبت، عایق، استحکام مکانیکی، ضریب شکست بالا و عبور نور ساطع شده به هسته لوله باشد. هنگامی که مواد بسته بندی با ضریب شکست متفاوت انتخاب می شوند، تأثیر هندسه بسته بندی بر بازده فرار فوتون متفاوت است. توزیع زاویه ای شدت نور نیز به ساختار قالب، حالت خروجی نور، مواد و شکل لنز بسته بندی مربوط می شود. اگر از لنز رزین نوک تیز استفاده شود، می توان نور را در جهت محور لیزر نیمه هادی متمرکز کرد و زاویه دید مربوطه کوچک است. اگر عدسی رزین در بالا دایره ای یا مسطح باشد، زاویه دید مربوطه آن افزایش می یابد.

3 جریان درایو

به طور کلی، طول موج انتشار لیزر نیمه هادی از 0.2-0.3 نانومتر / درجه با دما تغییر می کند و عرض طیفی افزایش می یابد که بر روشنایی رنگ تأثیر می گذارد. علاوه بر این، هنگامی که جریان رو به جلو از طریق اتصال PN جریان می‌یابد، تلفات حرارتی باعث افزایش دما در ناحیه اتصال می‌شود. در نزدیکی دمای اتاق، شدت نور لیزر نیمه هادی به ازای هر 1 درجه افزایش دما حدود 1 درصد کاهش می یابد تا گرما بسته بندی و دفع شود. حفظ خلوص رنگ و شدت نور بسیار مهم است. در گذشته اغلب از روش کاهش جریان محرک برای کاهش دمای محل اتصال استفاده می شد. جریان محرکه اکثر لیزرهای نیمه هادی به حدود 20 میلی آمپر محدود می شود. با این حال، خروجی نوری لیزرهای نیمه هادی با افزایش جریان افزایش می یابد. جریان محرکه بسیاری از لیزرهای نیمه هادی قدرت می تواند به 70 میلی آمپر، 100 میلی آمپر یا حتی 1 آمپر برسد. بهبود ساختار بسته بندی، مفهوم طراحی بسته بندی لیزری نیمه هادی جدید و ساختار بسته بندی با مقاومت حرارتی کم و فناوری برای بهبود ویژگی های حرارتی ضروری است. به عنوان مثال، ساختار فلیپ تراشه با مساحت بزرگ پذیرفته می شود، چسب نقره با هدایت حرارتی خوب انتخاب می شود، سطح تکیه گاه فلزی افزایش می یابد و حامل سیلیکونی برآمدگی لحیم کاری مستقیماً روی سینک حرارتی نصب می شود. علاوه بر این، در طراحی برنامه، طراحی حرارتی و هدایت حرارتی PCB نیز بسیار مهم است.

پس از ورود به قرن بیست و یکم، کارایی، روشنایی فوق العاده بالا و پانکروماتیک لیزرهای نیمه هادی به طور مداوم توسعه یافته و نوآوری شده است. راندمان نور لیزرهای نیمه هادی قرمز و نارنجی به 100 میلی متر / وات، لیزرهای نیمه هادی سبز 50 لیتر بر وات رسیده است و شار نوری یک لیزر نیمه هادی تک نیز به ده ها IM رسیده است. تراشه ها و بسته های لیزر نیمه هادی دیگر از مفهوم طراحی سنتی گونگ و حالت ساخت پیروی نمی کنند. از نظر افزایش نور خروجی تراشه، تحقیق و توسعه محدود به تغییر تعداد ناخالصی ها، عیوب شبکه و جابجایی در مواد برای بهبود بازده داخلی نیست. در عین حال، چگونگی بهبود ساختار داخلی قالب و بسته، افزایش احتمال انتشار فوتون در لیزر نیمه هادی، بهبود بازده نور و حل طراحی بهینه اتلاف گرما، استخراج نور و سینک حرارتی، بهبود عملکرد نوری و تسریع فرآیند SMD نصب سطحی، جهت اصلی تحقیق و توسعه در صنعت است.