激光二极管设备制造技术

描述一种激光二极管设备(1)，所述激光二极管设备具有能导热的衬底(2)并且具有多个激光二极管(3)，所述能导热的衬底具有用于导散周围环境热量的平坦表面，所述激光二极管布置在所述能导热的衬底上，所述激光二极管分别具有至少一个外延层(4)，其中，所述至少一个外延层(4)布置在所述激光二极管(3)的面向所述衬底(2)的侧上，其中，通过布置在所述至少一个外延层(4)与所述衬底(2)之间的能导电的层分别对所述激光二极管(3)进行电操控，其中，所述衬底(2)具有多个金属化的腔，所述金属化的腔容纳所述多个激光二极管(3)，使得所述多个激光二极管(3)在所述衬底(2)上方具有基本上一致的高度。

Laser diode equipment

【技术实现步骤摘要】
激光二极管设备
本专利技术涉及一种具有能导热的衬底和多个激光二极管的激光二极管设备，该能导热的衬底具有用于导散周围环境热量的平坦表面，所述激光二极管布置在该能导热的衬底上并且分别具有至少一个外延层，其中，至少一个外延层布置在激光二极管的面向衬底的一侧上，其中，通过布置在至少一个外延层与该衬底之间的能导电的层分别对激光二极管进行电操控。
技术介绍
这样的激光二极管是已知的。在此，激光二极管可以具有多个——优选在一个与五个之间的——外延层。在此，在现有技术中还已知，为了提高激光二极管设备的发射光学功率，部分地需要并行地运行多个半导体芯片。如果为此使用各个激光二极管，则仅能够将这些激光二极管彼此进行有限精确的调整，并且激光二极管本身的尺寸也受到公差的影响。各个激光二极管的偏差在激光二极管设备中导致像差(Abbildungsfehler)，并且因此在其中集成有激光二极管设备的光学系统(例如激光雷达系统)中导致像差。因此，最终也引起系统性能变差。此外，必须彼此靠近地放置激光二极管，以获得所期望的光束特性。所有这些都造成激光器在运行过程中自身强烈地发热，并且然后脱离预给定的温度规格。通常，各个激光二极管从下方通过与能导热的衬底(例如陶瓷)的连接部进行排热。此外，激光器条(彼此连接的激光二极管)也借助端子从上方进行排热。然而，这在多个单独操控的激光二极管是不可能的，因为激光二极管通常需要在上侧和下侧电接通，而借助端子仅可以使用贯穿的能导电的端子结构。在单个激光二极管的离散结构的情况下，通常使用线键合(Drahtbond)用于电接通。然而，由于小的横截面，这不允许对构件进行显著地排热。
技术实现思路
根据本专利技术，提供一种激光设备，在该激光设备的情况下衬底具有多个金属化的腔，该金属化的腔容纳多个激光二极管，使得多个激光二极管在衬底上方具有基本上一致的高度。本专利技术具有以下优点。激光二极管以高的空间精度以确定的间距放置在能导热的衬底上。一方面，通过将具有至少一个外延层(有源层(aktiveSchicht))的激光二极管放置在该衬底的方向上可以通过能导热的衬底快速地导散热量。这能够在激光二极管的至少一个外延层上直接进行高排热，这显著地改善总的排热。该能导热的衬底可以是能高导热的衬底。在本专利技术的范畴中，“能高导热的衬底”应理解为具有1W/mK至200W/mK的导热能力的衬底。另一方面，可以非常精确地定义激光二极管垂直于衬底表面的位置。为此，一方面对至少一个外延层在其厚度的方面进行非常精确地制造。通过这种基本上在衬底上具有一致的高度的平坦的构造技术还能够实现最小的信号路径，以使激光回路中的电感保持得尽可能低。将激光二极管安装在共同的衬底上同样能够更简单地实现所需的精度，因为由于激光二极管设备的尺寸较小，所以可以更容易地使用可能更昂贵、但精确制造的衬底，例如AlN陶瓷。平坦表面可以是高度平坦的表面。在本专利技术的范畴中，“衬底的高度平坦的表面”应理解成具有以下特性的表面：小于3μm的粗糙度(Ra)，以及沿着衬底的长棱边(即沿着激光器阵列)的小于5μm的翘曲度(Warpage)。衬底可以涉及硅衬底。腔构造在激光二极管的位置。该腔容纳具有可微机械精确调节的高度公差的激光二极管，并且因此得出非常平面的构造技术。替代地，衬底也可以涉及具有两个金属化平面的陶瓷。因为所有激光二极管都安装在共同的衬底上，所以可以对这些激光二极管单独地进行测试。这提高成效，因为激光二极管的每个单个故障不再导致操控电路板的完全故障。在使用可重新处理的接通材料(例如焊料、银导粘合剂)时，甚至可以更换激光二极管。最后，在根据本专利技术的结构中也可以省去线键合。这简化共同的衬底上的工艺控制，因为键合线-盘-表面(Bonddraht-Pad-)不再需要保持清洁。由此，例如可以更容易地使用焊料。在从属权利要求中说明本专利技术的有利的扩展方案并在说明书中描述。在此同样有利的是，在衬底上在两个激光二极管之间布置有能导电的补偿结构(Ausgleichsstruktur)，所述能导电的补偿结构优选具有与激光二极管相等的高度。在根据本专利技术的激光二极管设备的制造过程中，在将激光二极管施加在衬底上后，可以将能导电的补偿结构施加在衬底上。所述能导电的补偿结构可以由硅、金属、半导体或特定的SMD构件(电容、电阻)构成并且优选具有与激光二极管相等的高度。在此优选地，借助焊料或能导电的粘合剂将能导电的补偿结构固定在衬底上。补偿结构同样可以以焊料或能导电的粘合剂——但是优选以较小的高度变化——来施加，从而不需要对高度差进行补偿。替代地，在此有利的是，在衬底上在两个激光二极管之间布置有电容结构，该电容结构优选具有与激光二极管相同的高度。替代地，可以通过激光发射回路(Laserschusskreis)所需的电容结构(“硅电容器”)来代替补偿结构，所述电容结构可以通过焊接/粘合竖直地集成。在此，与在补偿结构的情况下相同，需要注意这些组件的高度分布。总之有利的是，将多个激光二极管和能导电的补偿结构以其背向衬底的一侧固定在基衬底上，或将多个激光二极管和电容结构以其背向衬底的一侧固定在基衬底上。具有多个激光二极管和必要时附加地存在的构件(能导电的补偿结构、电容结构)的衬底可以通过简单的倒装芯片工艺(Flip-Chip-Prozess)集成在基衬底上。在此，由于激光二极管已经展开的排热，基衬底可以由导热能力较差的材料构成，因为通过能高导热的衬底已经实现离开激光二极管所需的温度分布。因此，例如也可以使用PCB、Al2O3、玻璃或AlN作为基衬底。基衬底和衬底的热膨胀系数彼此设置得越接近，由基衬底和衬底所形成的结构就越不容易发生热变形(Verzug)。最后有利的是，借助能导热的粘合层如此地实施固定，使得该固定对多个激光二极管、能导电的补偿结构或电容结构之间的高度差进行补偿。尽管所使用的各种构件(激光二极管、能导电的补偿结构、电容结构)的高度基本上彼此一致并且设置成相同。然而不能够完全避免由于制造公差引起的微小的高度差。然而，可以通过将衬底“颠倒地”(“kopfüber”)粘合到基衬底上来补偿这些高度差。在此，通过经由能高导热的衬底以及彼此并排的能导电的结构和电容结构而强烈提高的排热可以对较厚粘合剂的增大的热电阻进行补偿。此外，紧凑的构造方式能够在激光回路中实现非常小的电感，以便实现尽可能短的脉冲时间和尽可能高的效率。附图说明根据附图和以下描述更详细地阐述本专利技术的实施例。附图示出：图1示出具有多个激光二极管的根据本专利技术的激光二极管设备；图2示出具有多个能导电的结构的根据本专利技术的激光二极管设备，所述能导电的结构布置在多个激光二极管之间；图3示出具有多个电容结构的根据本专利技术的激光二极管设备，所述电容结构布置在多个激光二极管之间；图4示出具有基衬底的根据本专利技术的激光二极管设备。具体实施方式在图1中示出激光二极管设备1。激光二极管设备1具有能导热的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光二极管设备(1)，所述激光二极管设备具有能导热的衬底(2)并且具有多个激光二极管(3)，所述能导热的衬底具有用于导散周围环境热量的平坦表面，所述激光二极管布置在所述能导热的衬底上，所述激光二极管分别具有至少一个外延层(4)，其中，所述至少一个外延层(4)布置在所述激光二极管(3)的面向所述衬底(2)的一侧上，其中，通过布置在所述至少一个外延层(4)与所述衬底(2)之间的能导电的层分别对所述激光二极管(3)进行电操控，其特征在于，所述衬底(2)具有多个金属化的腔，所述金属化的腔容纳所述多个激光二极管(3)，使得所述多个激光二极管(3)在所述衬底(2)上方具有基本上一致的高度。/n

【技术特征摘要】
20181114 DE 102018219421.11.一种激光二极管设备(1)，所述激光二极管设备具有能导热的衬底(2)并且具有多个激光二极管(3)，所述能导热的衬底具有用于导散周围环境热量的平坦表面，所述激光二极管布置在所述能导热的衬底上，所述激光二极管分别具有至少一个外延层(4)，其中，所述至少一个外延层(4)布置在所述激光二极管(3)的面向所述衬底(2)的一侧上，其中，通过布置在所述至少一个外延层(4)与所述衬底(2)之间的能导电的层分别对所述激光二极管(3)进行电操控，其特征在于，所述衬底(2)具有多个金属化的腔，所述金属化的腔容纳所述多个激光二极管(3)，使得所述多个激光二极管(3)在所述衬底(2)上方具有基本上一致的高度。


2.根据权利要求1所述的激光二极管设备(1)，其特征在于，在所述衬底(2)上，在两个激光二极管(3)之间布置有能导电的补偿结构(6)，所述能导电的补偿结构优选具有与所述激光二极...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·安贝格尔，G·布林克斯，T·措勒尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE