高功率激光二极管列阵的微通道冷却封装组件

摘要

本发明与高功率激光二极管列阵有效冷却方式有关。该组件由硅片－玻璃片－硅片粘合而成,13mm×13mm×1mm。硅片内侧有化学蚀刻的200条微通道,二极管条粘附在微通道背面。泵送高压冷却液从中流过,实现冷却。本发明提出更有效的方法,在一次工艺中完成夹心层的粘合。本发明是将硅片,玻璃片,硅片三层材料叠好,放在恒温炉中两电极间实现,用于玻璃与金属(单晶)之间的粘合。

主权项

1.高功率激光二极管列阵的微通道冷却封装组件制作过程中，夹心层电场粘合(SandwichElectric-Field bonding)工艺是将硅片(上)-玻璃片-硅片(下)未粘合组件放在两电极之间，用一定的压力使硅片(上)，玻璃片和硅片(下)的四个超净光学表面，在硅片(上)-玻璃片和玻璃片-硅片(下)两个界面间紧密接触。但电极间绝缘。然后置于恒温炉中以每小时50～100℃的速率升温到550℃。在此过程中，将静电场正负极加在两电极上，比如硅片(下)为正极，硅片(上)为负极。电压从低到高缓慢调节，其最大值视夹心层厚度而定，比如，玻璃片厚0.5mm时，最大电压为～800v。恒温恒压维持2小时后，温度保持不变，静电场缓降为零。利用电路中已经接入的双刀双掷开关使电极反向，即硅片(下)为负极，硅片(上)为正极。再缓慢增加静电场电压，达到～800v。恒温恒压2小时后，以每小时50～100℃速率将温度降到室温，便可得到微通道组件的坯件。此工艺过程可在空气中进行，也可在真空中或惰性气体的气氛中进行。该夹心层电场粘合工艺的特征是：硅片(下)-玻璃片粘合之后，不缓慢降温，也不取出双层结构重新清洗后再进行玻璃片-硅片(上)两个界面的粘合过程。而是一次工艺中分两个步骤完成硅片(下)-玻璃片和玻璃片-硅片(上)两个界面的粘合。这不仅缩短了工艺时间，更重要的是防止了玻璃片光学表面在第一次高温粘合中损伤，致使第二次与硅片(上)粘合十分困难。工艺结果已证明，夹心层电场粘合工艺不仅缩短了工艺，而且提高了粘合强度。