सेमीकंडक्टर लेजर पैकेजिंग तकनीक

1. तकनीकी परिचय

सेमीकंडक्टर लेजर पैकेजिंग तकनीक ज्यादातर असतत डिवाइस पैकेजिंग तकनीक के आधार पर विकसित और विकसित की गई है, लेकिन इसमें बहुत विशिष्टता है। सामान्य तौर पर, असतत उपकरणों के मरने को पैकेज में सील कर दिया जाता है। पैकेज का मुख्य कार्य मरने की रक्षा करना और विद्युत इंटरकनेक्शन को पूरा करना है। सेमीकंडक्टर लेजर पैकेजिंग विद्युत संकेतों के उत्पादन को पूरा करने के लिए है, मरने के सामान्य संचालन की रक्षा करना, आउटपुट: दृश्य प्रकाश कार्य, दोनों विद्युत पैरामीटर और डिजाइन और तकनीकी आवश्यकताओं के ऑप्टिकल पैरामीटर, असतत उपकरणों की पैकेजिंग का उपयोग करना असंभव है अर्धचालक लेजर के लिए।

2 प्रकाश उत्सर्जक भाग

सेमीकंडक्टर लेजर का मुख्य प्रकाश उत्सर्जक हिस्सा पी-टाइप और एन-टाइप सेमीकंडक्टर्स से बना एक पीएन जंक्शन कोर है। जब पीएन जंक्शन में इंजेक्ट किए गए अल्पसंख्यक वाहक बहुसंख्यक वाहक के साथ जुड़ जाते हैं, तो यह दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी प्रकाश या निकट-अवरक्त प्रकाश का उत्सर्जन करेगा। हालांकि, पीएन जंक्शन क्षेत्र से उत्सर्जित फोटॉन गैर-दिशात्मक हैं, यानी सभी दिशाओं में उत्सर्जित होने की समान संभावना है। इसलिए, मरने से उत्पन्न सभी प्रकाश को जारी नहीं किया जा सकता है, जो मुख्य रूप से अर्धचालक सामग्री, मरने की संरचना और ज्यामिति, आंतरिक संरचना और पैकेजिंग सामग्री की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। एप्लिकेशन को सेमीकंडक्टर लेज़रों की आंतरिक और बाहरी क्वांटम दक्षता में सुधार करने की आवश्यकता है। रूटीन 5 मिमी सेमीकंडक्टर लेजर पैकेज एक वर्गाकार ट्यूब कोर को बंध या सिंटर के लिए लेड फ्रेम पर 0.25 मिमी की लंबाई के साथ है। ट्यूब कोर के सकारात्मक ध्रुव को एक पिन के साथ आंतरिक लीड को जोड़ने के लिए गोलाकार संपर्क बिंदु के माध्यम से सोने के तार से बंधे होते हैं, और नकारात्मक ध्रुव प्रतिबिंब कप के माध्यम से लीड फ्रेम के दूसरे पिन से जुड़ा होता है, और फिर इसका शीर्ष एपॉक्सी राल के साथ समझाया गया है। परावर्तक कप का कार्य ट्यूब कोर के किनारे और इंटरफेस से उत्सर्जित प्रकाश को इकट्ठा करना और इसे वांछित दिशा कोण पर उत्सर्जित करना है। शीर्ष पर समझाया गया एपॉक्सी राल एक निश्चित आकार में बनाया गया है, जिसमें कई कार्य हैं: बाहरी क्षरण से पाइप कोर की रक्षा करना; विभिन्न आकृतियों और भौतिक गुणों को अपनाना (फैलाने के साथ या बिना), एक लेंस या फैलाना लेंस के रूप में कार्य करना, और प्रकाश के विचलन कोण को नियंत्रित करना; ट्यूब कोर के अपवर्तनांक और हवा के अपवर्तनांक के बीच संबंध बहुत बड़ा है, जिससे ट्यूब कोर के अंदर कुल प्रतिबिंब का महत्वपूर्ण कोण बहुत छोटा है। सक्रिय परत द्वारा उत्पन्न प्रकाश का केवल एक छोटा सा हिस्सा ही बाहर निकाला जाता है, और इसमें से अधिकांश को ट्यूब कोर के अंदर कई प्रतिबिंबों के माध्यम से अवशोषित करना आसान होता है, जिससे अत्यधिक प्रकाश हानि हो सकती है। संबंधित अपवर्तक सूचकांक के साथ एपॉक्सी राल को ट्यूब कोर की प्रकाश उत्सर्जन दक्षता में सुधार के लिए संक्रमण के रूप में चुना जाता है। पाइप खोल बनाने के लिए प्रयुक्त एपॉक्सी राल में नमी प्रतिरोध, इन्सुलेशन, यांत्रिक शक्ति, उच्च अपवर्तक सूचकांक और पाइप कोर को उत्सर्जित प्रकाश का संप्रेषण होना चाहिए। जब विभिन्न अपवर्तक सूचकांक वाली पैकेजिंग सामग्री का चयन किया जाता है, तो फोटॉन एस्केप दक्षता पर पैकेजिंग ज्यामिति का प्रभाव अलग होता है। चमकदार तीव्रता का कोणीय वितरण डाई संरचना, प्रकाश आउटपुट मोड, सामग्री और पैकेजिंग लेंस के आकार से भी संबंधित है। यदि नुकीले राल लेंस का उपयोग किया जाता है, तो प्रकाश को अर्धचालक लेजर की धुरी दिशा में केंद्रित किया जा सकता है, और संबंधित देखने का कोण छोटा होता है; यदि शीर्ष पर स्थित राल लेंस गोलाकार या समतल है, तो इसके संगत देखने के कोण में वृद्धि होगी।

3 ड्राइव करंट

आम तौर पर, सेमीकंडक्टर लेजर का उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य तापमान के साथ 0.2-0.3nm/डिग्री से भिन्न होता है, और वर्णक्रमीय चौड़ाई बढ़ जाती है, जो रंग की चमक को प्रभावित करती है। इसके अलावा, जब पीएन जंक्शन के माध्यम से आगे की धारा प्रवाहित होती है, तो ताप हानि के कारण जंक्शन क्षेत्र में तापमान में वृद्धि होती है। कमरे के तापमान के पास, तापमान में प्रत्येक 1 डिग्री की वृद्धि के लिए सेमीकंडक्टर लेजर की चमकदार तीव्रता लगभग 1 प्रतिशत कम हो जाएगी, ताकि गर्मी को पैकेज और नष्ट किया जा सके; रंग की शुद्धता और चमकदार तीव्रता को बनाए रखना बहुत महत्वपूर्ण है। अतीत में, जंक्शन तापमान को कम करने के लिए अक्सर ड्राइविंग करंट को कम करने की विधि का उपयोग किया जाता है। अधिकांश सेमीकंडक्टर लेज़रों का ड्राइविंग करंट लगभग 20mA तक सीमित होता है। हालाँकि, सेमीकंडक्टर लेज़रों का ऑप्टिकल आउटपुट करंट की वृद्धि के साथ बढ़ेगा। कई पावर सेमीकंडक्टर लेज़रों का ड्राइविंग करंट 70ma, 100mA या यहां तक ​​कि 1a तक पहुंच सकता है। थर्मल विशेषताओं में सुधार के लिए पैकेजिंग संरचना, नई अर्धचालक लेजर पैकेजिंग डिजाइन अवधारणा और कम थर्मल प्रतिरोध पैकेजिंग संरचना और प्रौद्योगिकी में सुधार करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, बड़े क्षेत्र के साथ फ्लिप चिप संरचना को अपनाया जाता है, अच्छी तापीय चालकता के साथ चांदी के गोंद का चयन किया जाता है, धातु के समर्थन का सतह क्षेत्र बढ़ाया जाता है, और सोल्डर बम्प का सिलिकॉन वाहक सीधे हीट सिंक पर स्थापित होता है। इसके अलावा, अनुप्रयोग डिजाइन में, पीसीबी की थर्मल डिजाइन और थर्मल चालकता भी बहुत महत्वपूर्ण है।

21वीं सदी में प्रवेश करने के बाद, सेमीकंडक्टर लेज़रों की दक्षता, अल्ट्रा-हाई ब्राइटनेस और पंचक्रोमैटिक लगातार विकसित और नवाचार किए गए हैं। लाल और नारंगी सेमीकंडक्टर लेज़रों की प्रकाश दक्षता 100im / W तक पहुँच गई है, जो कि हरे सेमीकंडक्टर लेज़रों की 50lm / W है, और एकल सेमीकंडक्टर लेज़र का चमकदार प्रवाह भी IM के दसियों तक पहुँच गया है। सेमीकंडक्टर लेजर चिप्स और पैकेज अब गोंग की पारंपरिक डिजाइन अवधारणा और निर्माण मोड का पालन नहीं करते हैं। चिप के प्रकाश उत्पादन को बढ़ाने के संदर्भ में, आर एंड डी आंतरिक दक्षता में सुधार के लिए सामग्री में अशुद्धियों, जाली दोषों और अव्यवस्थाओं की संख्या को बदलने तक सीमित नहीं है। साथ ही, मरने और पैकेज की आंतरिक संरचना में सुधार कैसे करें, अर्धचालक लेजर में फोटॉन उत्सर्जन की संभावना को बढ़ाएं, प्रकाश दक्षता में सुधार करें, और गर्मी अपव्यय, प्रकाश निष्कर्षण और गर्मी सिंक के इष्टतम डिजाइन को हल करें, सुधार करें ऑप्टिकल प्रदर्शन और सतह माउंट की एसएमडी प्रक्रिया को तेज करना उद्योग में अनुसंधान और विकास की मुख्यधारा की दिशा है।