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产品详细

产品名称: 应用于大功率激光器单管和Bar条芯片封装的贴片

发布日期: 2020-05-21 04:12

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二维码:

简述:  高功率激光二极管(HPLD)是当今增进最疾的激光器类型之一,要紧是由于跟着光纤激光器已渐渐成为质料加工利用的首选东西,用于光纤激光的泵浦光源需求不时增进。 HPLD还普遍地利用

产品详情

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  高功率激光二极管(HPLD)是当今增进最疾的激光器类型之一,要紧是由于跟着光纤激光器已渐渐成为质料加工利用的首选东西,用于光纤激光的泵浦光源需求不时增进。 HPLD还普遍地利用于医疗规模,激光器的基本结构图比方光动力疗法,激光美容和外科手术,以及包罗涂覆,3D打印,切割和焊接正在内的直接半导体激光工具料加工。518彩网登录 HPLD的另一个利用规模是邦防工业,其增进由定向能量军械驱动。 HPLD供应的波长畛域是400nm至2000nm,光输出功率畛域为1W至300 + W是任何其他激光器所无法比较的, [1],其正在最小的体积内具有最高的电光(EO)转换服从(高达65%)。因为这些特别的职能,HPLD可能顺应其疾捷增进的各样利用。凭据剖释师Nilushi Wijeyasinghe博士“2019-2029年激光二极管和直接二极管激光器:工夫,墟市&预测的陈说显示,到2029年,激光二极管和直接二极管激光器的环球墟市范畴将抵达139.85亿美元,个中激光二极管占119.52亿美元,直接二极管激光器占20.33亿美元。

  贴片工艺是HPLD缔制中最症结的封装程序。 正在此历程中,采用金-锡共晶贴片工艺将单管或Bar条芯片接连到散热基板。芯片和散热基板之间的接合寻常是利用共晶贴片工夫的金锡(AuSn)焊料。 HPLD芯片可能是单管激光芯片,也可能是众管的bar条激光芯片。 贴片工艺对付HPLD产物的光学服从和现场牢靠性至闭厉重。 下面核心先容此症结历程的少许挑衅:

  HPLD正在单管或bar条芯片的发光面与散热器基板边沿之间具有高精度的位子央求。 寻常,打印机激光器贴片后结果从发光面到基板边沿应当没有凹陷,而且发光面的特出一面应小于5-10μm。 为此,激光器的工作原理贴片机的贴片精度寻常应±2.5μm。 而激光管芯和衬底的边沿也能够具有1μm的公差。 是以,机械的精度务必±1.5μm。

  除了位子精度外,回流工艺中的温度弧线对付HPLD贴片工艺也额外症结。 正在共晶历程中,需求稀少提神正在芯片和散热基板之间告竣轻微,匀称且无空虚的共晶界面,以便有用且匀称地散热。 这就央求贴片机对一切贴片区域具有正确而匀称的共晶回流温度节制。HPLD贴片历程需求具有火速升温/降温的可编程匀称共晶加热台,而且共晶时期的温度务必维持牢固。 加热阶段还务必具有爱护气体遮盖,以防备共晶外外氧化,从而得到优秀的锓润性,并正在冷却时酿成无空虚的界面。

  跟着HPLD芯片功率的增进,单管芯片变得更长,某些芯片尺寸长宽比也变得越来越大,比方长宽比10。Bar条类的HPLD是极具挑衅性的,由于它的勾结外外积大,放大了键合后的性情缺陷,如空虚率%和Bar条倾斜角度。。 HPLD单管或bar条芯片与散热基板之间切实凿共面性也额外症结,由于它会影响空虚率和惹起应力。 是以,518彩网登录缺乏确凿共面性会影响HPLD产物的职能和牢靠性。 即使没有优秀的共面性节制,因为共晶后正在bar条中酿成的剩余应力,bar条能够会爆发翘曲,寻常被称为“微乐”弧线]。 长芯片能够会爆发散热不均的状况,从而沿单管芯片长度偏向爆发热应力。 正在共晶回流时期,各样尺寸的单管芯片或激光bar芯片需求差异的贴协力和正确的受力节制。

  而今,HPLD行业处于火速成长过渡形态,因为缺乏准绳化,坐褥厂家务必应对需求增进和庞大众样的产物封装事势。 由差异供应商打算的工业HPLD-单管芯片到基板(CoS),和Bar条到基板(BoS)有许众改观。 HPLD封装打算具有更众的封装阵势以适合差异的利用。是以,高羼杂坐褥是HPLD缔制的又一巨大挑衅。

  为了应对HPLD利用中的这些贴片工艺的挑衅,坐褥商需求一种超高精度,高速,高度敏捷的全主动贴片机。 机械央求包罗精度±1.5μm,可编程力节制,共晶阶段的摩擦运动(正在受控力的用意下沿X,Y,Z的细小运动)等性情。 是以,贴片机供应商试图供应更好的设置来知足这些央求。 正在这里,MRSI-H-LD 1.5μm全主动贴片机供应了很好的管理计划。

  MRSI打算的针对HPLD贴片工艺利用的MRSI-H-LD 1.5μm全主动贴片机, 机械精度正在3Sigma下为±1.5μm。 由于有少许并行历程可能缩短机械的轮回时期,CoS的 UPH寻常大于150(取决于利用步调)。

  MRSI-H-LD供应了特别的脉冲加热火速起落温共晶台,该加热台有90-95%的氮-氢羼杂气体动作爱护气,可用于防备勾结外外的氧化。采用化合共晶质料使贴片历程的温度最低化,该样板温度寻常约为315℃。 加热台可编程至最高400°C,共晶面板上温度匀称。MRSI-H-LD打算的是漫长而牢固的加热台。

  MRSI-H-LD贴片机供应的是具有及时闭环力反应和具有可调治效力的可编程焊头,可告竣对III-V族半导体器件的周密化惩罚,按器件类型对贴协力举办编程,这意味着每个大尺寸高功率激光芯片可能通过其独有的编程和节制力来接收和安顿。

  MRSI-H-LD贴片机还供应格外打算的自平均调治吸头东西,该东西可维持优秀匀称的粘结力,而且排出气氛,裁减空虚。该利用正在一切芯片外外上施加匀称的粘结力,从而爆发具有高芯片剪切强度的无空虚共晶贴片。这是告竣确凿共面的绝佳工夫。

  MRSI-H-LD贴片机独有的摩擦共晶管理计划,可能告竣粘接面无空虚,管理共面困难。摩擦共晶是正在将芯片安顿到基板上的历程中同时对其施加笔直和横向力的运动。可编程的摩擦共晶计划具有一个利用步调库用于客户化定制XYZ和θ的运动参数,可凭据差异的芯片和基板条目完整地共面。正在任何条目下都可能告竣完整的无空虚的共晶工艺。

  正在一台机械上敏捷无切换的完工单管及Bar条芯片的贴片

  MRSI-H-LD贴片机具有绝无仅有的特别效力,可正在运动中更调吸头,以惩罚差异形态和尺寸的部件,而无需举办设置更调或停机。该体系供应行业领先的产出量和卓异的敏捷性,不妨正在一台机械上完工单管芯片对基板的CoS,Bar条对基板的BoS, C-mount封装,以及其他品种HPLD的封装。

  以下先容利用MRSI-H-LD贴片机的实践和结果。以玻璃芯片查验机械的稹密职能。试验完工了芯片对基板CoS,Bar条对基板BoS, C-mount封装的贴片工艺。并丈量了芯片键合症结位子精度结果,以及测试了空虚率的%结果和HPLD bar条芯片的平面度轮廓。

  该实践先容了验证设置精度的样板手段。玻璃芯片实践结果是基于15个数据点的样本量。 X和Y偏向上的贴放反复性差别为1 μm和0.5 μm(@3σ)。

  MRSI-H-LD贴片机还具有芯片倒装效力,而且可能完工腔面朝上和腔面朝下的工艺。 本节先容了腔面朝上的CoS贴片手段,以下是样板的工艺央求。 正在图2中,CoS尺寸从A(激光光发射面)到C(AuSn层外外边沿)是激光芯片悬伸,这对付HPLD贴片额外症结。 10个CoS贴片结果显示,共晶贴片后精度为±3 μm @3σ,无凹陷,特出量4 μm。

  除了几何位子剖释除外,咱们还对样品举办了超声扫描显微镜(SAM)测试,以检测焊接界面中的空虚百分比。图3描画了对单管激光芯片(4mm x500μmx120μm)AuSn共晶贴片到AlN基板正在Sonoscan D-9000系列C-SAM机械上拍摄的图像。

  左图是过程惩罚的图像,右图是利用Sonoscan D-9000 C-SAM机械丈量的原始图像,该外显示了空虚率百分比的结果。 如外中所示,贴片后的空虚率凌驾了MIL-STD 883K手段2030.2模范,而且还通过了更厉峻的HPLD空虚率目标。

  贴片封装的可反复性,确凿性和空虚率是HPLD芯片贴片的症结职能目标,正在这些职能知足的根源上,还务必告竣火速交付。 正在此示例中,采用了样板的共晶贴片工艺温度弧线UPH的畛域内。

  除了贴片的精度,咱们也利用SAM和Sonoscan D-9000系列丈量东西丈量了焊接界面中的空虚百分比。 图4显示了从机械拍摄的图像。 左边是过程惩罚的图像,右边是原始图像,下外是空虚百分比的丈量。

  空虚百分比的结果总结呈现正在外4中。贴片后空虚百分比凌驾了MIL-STD 883K手段2030.2模范,抵达了更厉峻的HPLD目标。

  MRSI-H-LD打算了一种自平均的吸头,通过正在一切贴片外外上施加匀称的压力来降“低贱”乐弧线效率,从而维持了激光芯片与基板切实凿共面。图5显示了已封装的激光bar条的平面度轮廓。正在发出激光出射的前端面边沿处,平整度正在130μm±1μm的畛域内,机器“微乐”弧线μm畛域内,这对付AuSn共晶贴片是可领受的。低贱乐弧线可供应更高的光束质地,是以是通盘高功率利用的症结目标[4]。

  正在LD bar的一切长度上的线性偏移或偏邪是一个厉重的参数目标,由于LD bar 的聚焦光束巨细将因该偏移而改观[4]。 寻常,laser bar的边沿到边沿的线μm。 凭据实践结果,线σ),十足正在规则畛域内。

  实践结果证据,MRSI-H-LD贴片机为管理HPLD的通盘管芯贴片工艺困难供应了一个很好的管理计划。机械玻璃芯片精度为1 μm @ 3 sigma,优于规格的1.5 μm @ 3 sigma,COS和 C-mount贴片的悬伸差别小于4和4.3 μm,并且Bar条的线 μm (优于5 μm规格)。空虚率%结果证据,MRSI-H-LD贴片机可能告竣无空虚的共晶工艺。 CoS,COC,BoS的通盘封装都可能正在一台机械上完工。 样板的单管激光芯片到基板(CoS)的UPH 150。 MRSI-H-LD贴片机特别的效力组合为大宗量和高羼杂HPLD封装坐褥供应了完整的贴片管理计划。

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