레이저 칩

마운트되지 않은 다이오드 레이저 바라고도 하는 레이저 칩은 단일 방사체 레이저 칩 또는 단일 바 레이저 칩으로, 방열판에 장착되지 않고 외부 포장이 없습니다. GaAs, InP 및 GaSb 반도체 재료 중에서 선택하여 450 nm ~ 2 µm의 파장을 얻으면 탁월한 신뢰성과 성능을 제공합니다.

레이저 칩은 레이저와 기타 광전자 부품을 통합한 소형 칩입니다. 레이저 칩의 핵심 부품은 반도체 레이저로, 반도체 소재의 전자와 정공의 재결합 과정을 이용해 레이저를 발생시킨다. 레이저 칩은 기존 가스 레이저나 고체 레이저보다 작고 가벼워서 다양한 휴대용 및 내장형 장치에 통합하는 데 적합합니다.

단일 이미터

단일 바

VCSEL 칩

단일 이미터 EEL 칩

단일 바 EEL 칩

단일 방출기 레이저 칩과 단일 막대 레이저 칩의 주요 차이점은 구조와 적용입니다. 단일 방사체 레이저 칩은 일반적으로 단일 레이저 칩을 의미하는 반면 단일 막대 레이저 칩은 여러 레이저 칩으로 구성된 스트립 모양 구조입니다.

단일 방사체 레이저 칩은 단일 레이저 칩으로 구성되며 일반적으로 크기가 더 작고 출력도 더 낮습니다. 일반적으로 광섬유 통신 및 레이저 포인터와 같이 빔의 정밀한 제어가 필요한 응용 분야에 사용됩니다. 단일 방출기 레이저 칩의 특징은 높은 빔 품질이며 높은 지향성과 높은 밝기가 필요한 응용 분야에 적합합니다.

단일 막대 레이저 칩은 여러 개의 레이저 칩으로 구성된 스트립 모양의 구조이며 일반적으로 크기가 더 크고 출력도 더 높습니다. 단일 막대 레이저 칩은 재료 가공, 의료 장비 및 과학 연구 장비와 같이 높은 출력이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 단일 바 레이저 칩의 특징은 높은 출력 전력이며 넓은 면적의 조사 또는 높은 에너지가 필요한 응용 분야에 적합합니다.

기술적 세부 사항 및 응용 측면에서 단일 방사체 레이저 칩과 단일 막대 레이저 칩은 준비 방법과 재료 선택도 다릅니다. 단일 방사체 레이저 칩은 일반적으로 금속 유기 화학 기상 증착 기술을 사용하여 제조되며 빔 품질과 효율성이 높습니다. 단일 바 레이저 칩은 에피층과 격리 홈 설계를 통해 측면 레이징을 방지하고 장치의 신뢰성과 내구성을 향상시킵니다.

장착되지 않은 레이저 바는 다음 단계를 포함하여 단일 방출기 레이저 칩으로 절단될 수 있습니다.

스크라이빙: 절단할 장착되지 않은 각 레이저 바에서 인접한 두 칩 사이에 스크라이빙이 수행됩니다.

필름 확장: 레이저 바가 부착된 접착 필름을 필름 확장기로 이송하여 1차 필름 확장을 수행합니다. 필름 팽창이 완료된 후 접착 필름은 1차 팽창 상태가 되며 이 상태를 유지하게 됩니다.

분할: 1차 팽창 상태의 접착 필름을 분할기로 이송하고 레이저 바를 스크라이빙 라인을 따라 분할하여 레이저 바의 칩을 서로 분리합니다. 절단 전 레이저바에 부착된 접착필름을 확장시켜 스크라이브 라인 양쪽의 칩에 프리스트레스를 부여함으로써 절단 시 칩이 스크라이빙 방향을 따라 자연스럽게 깨끗하게 분리되어 칩끼리 서로 충돌하는 것을 방지합니다. 기타 쪼개지고 손상되는 동안.

이 방법의 핵심은 필름 확장에 의한 프리스트레스를 제공하여 분할 시 스크라이빙 방향을 따라 칩이 자연스럽게 분리될 수 있도록 하여 칩의 수율과 품질을 향상시키는 것입니다.

‌장착되지 않은 레이저 바의 이미터 사이의 간격은 성능에 큰 영향을 미칩니다. 균일한 이미터 간격은 장착되지 않은 레이저 바의 더 나은 방열 효과를 보장하여 장착되지 않은 레이저 바의 수명과 안정성을 향상시킵니다.

장착되지 않은 레이저 바의 이미터 사이의 거리는 열 방출 효과에 영향을 미칩니다. 이미터의 간격이 고르지 않으면 일부 이미터의 온도가 너무 높아져 레이저의 성능과 수명에 영향을 줄 수 있습니다. 바의 각 이미터의 폭을 조정함으로써 바 전체의 방열을 보다 균일하게 할 수 있으며, 중간 이미터의 온도가 가장자리 이미터의 온도보다 크게 높아지는 것을 방지하여 문제를 줄일 수 있습니다. 파장 이동 및 펄스 폭 감소.

이미터 사이의 간격은 장착되지 않은 레이저 막대의 밝기에도 영향을 미칩니다. 이미터 사이의 거리가 너무 멀면 밝기가 고르지 않아 디스플레이 효과에 영향을 줄 수 있습니다. 이미터 사이의 적절한 간격은 다양한 응용 시나리오에서 장착되지 않은 레이저 바의 디스플레이 효과와 성능을 보장할 수 있습니다.

레이저 칩 패키징에 사용되는 방열판에는 주로 열 전도성, 열팽창 계수 매칭, 열 응력 완화 기능 및 표면 처리를 포함하여 여러 가지 요구 사항이 있습니다. ‌

첫째, 열전도도는 방열판 재료의 중요한 매개변수 중 하나입니다. 레이저 칩은 작동 중에 많은 열을 발생시킵니다. 열이 제때에 방출되지 않으면 레이저의 성능과 수명에 영향을 미칩니다. 따라서 방열판 소재는 열을 효과적으로 전도하기 위해 높은 열전도율을 가져야 합니다. 질화알루미늄, 탄화규소, 다이아몬드 등과 같은 일반적인 방열판 재료는 열전도율이 높습니다.

둘째, 열팽창 계수 매칭‌도 매우 중요합니다. 온도 변화로 인한 응력을 줄이고 재료 간의 균열이나 변형을 방지하려면 레이저 칩과 방열판 재료의 열팽창 계수를 일치시켜야 합니다. 예를 들어 질화알루미늄의 열팽창계수는 4.6×10^-6/K로 레이저 칩의 열팽창계수에 가깝기 때문에 전이 방열판 재료로 자주 사용된다.

또한 열 응력 완화 능력‌도 핵심 요소입니다. 작동 중 레이저에서 발생하는 열은 칩과 방열판 사이에 열 응력을 유발합니다. 방열판 재료가 이러한 응력을 효과적으로 방출할 수 없으면 레이저 성능이 저하되거나 실패할 수 있습니다. 따라서 방열판 소재는 우수한 열 응력 완화 기능을 갖추어야 합니다.

마지막으로 표면 처리도 방열판 성능에 영향을 미칩니다. 방열판 재료의 표면 처리는 실제 응용 분야에서 신뢰성과 내구성을 보장하기 위해 특정 외관과 물리적, 화학적 테스트 요구 사항을 충족해야 합니다.

요약하면, 패키지 레이저 칩에 사용되는 방열판은 레이저의 안정성과 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 높은 열 전도성을 갖고, 칩의 열팽창 계수와 일치하며, 우수한 열 응력 완화 기능과 적절한 표면 처리가 필요합니다.

‌미장착형 레이저 칩 바 포장의 핵심 단계에는 적절한 포장 재료 선택, 포장 구조 설계, 용접 및 본딩 수행, 열 관리 최적화가 포함됩니다.

우선, 비장착형 레이저 칩 바의 성능을 보장하려면 적절한 포장재를 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어 금-주석 경질 솔더를 사용하여 고전력 질화 갈륨(GaN) 청색 반도체 레이저 바를 패키징할 수 있으며, 구리-텅스텐 전이 방열판을 버퍼층으로 사용하여 패키징 잔류 응력을 억제할 수 있습니다. 또한 InGaAs/AlGaAs 에피택셜 재료 시스템은 고출력 테이퍼형 반도체 레이저 바 어레이를 설계하는 데에도 사용할 수 있습니다.

둘째, 비장착형 레이저 칩 바의 성능을 향상하려면 적절하게 설계된 패키징 구조가 중요합니다. 예를 들어, 마이크로채널 방열판, 절연 필름 및 구리 테이프와 같은 구성 요소를 사용하여 패키지 구조를 구축하여 우수한 열 관리 및 전류 분배를 달성할 수 있습니다.

다음은 납땜 및 접합 공정입니다. 고정밀 배치 기계를 사용하여 칩을 구리-텅스텐 전이 방열판에 공융 결합하고 용접 온도, 압력 및 시간을 엄격하게 제어하여 용접 품질을 보장합니다. 실험에 따르면 적절한 용접 매개변수는 열 저항과 임계 전류를 크게 줄여 출력 광전력과 광전 변환 효율을 향상시킬 수 있습니다.

마지막으로, 열 관리 최적화는 비장착형 레이저 칩 바의 장기간 안정적인 작동을 보장하는 중요한 조치입니다. 방열판 구조를 합리적으로 설계하고 적절한 재료를 선택함으로써 열 저항을 효과적으로 줄이고 방열 효율을 향상시키며 비장착형 레이저 칩 바의 수명을 연장할 수 있습니다.

1. 오염 방지: 마운트되지 않은 레이저 바는 입자 및 미생물의 침입을 방지하기 위해 먼지가 없고 멸균된 환경에 포장되어야 합니다. 이러한 오염 물질은 장착되지 않은 레이저 바의 성능과 수명에 영향을 미칠 수 있으며 심지어 포장 실패를 일으킬 수도 있습니다.

2. 포장 품질 향상: 클린룸의 환경 제어를 통해 포장 공정 중 온도, 습도 및 공기 흐름을 최상의 상태로 유지하여 포장 품질과 일관성을 향상시킬 수 있습니다. 이는 포장 결함을 줄이고 적격 제품 비율을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

3. 수명 연장: 깨끗한 환경에서 포장하면 장착되지 않은 레이저 바가 외부 요인에 의해 손상되는 것을 줄여 서비스 수명을 연장할 수 있습니다. 클린룸은 환경 조건을 엄격하게 제어하여 포장 과정에서 발생할 수 있는 오염 문제를 줄이고, 마운트되지 않은 레이저 바의 안정성과 신뢰성을 보호합니다.

4. 생산 효율성 향상: 효율적인 여과 시스템과 엄격하게 통제되는 클린룸의 환경 조건은 오염으로 인한 생산 중단 및 재작업을 줄여 전반적인 생산 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 클린룸은 생산 공정의 연속성과 안정성을 보장하여 생산 효율성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

‌구조적 차이점‌:

‌EEL(Edge Emitting Laser): EEL은 축 방향을 따라 방사선 방출을 사용합니다. 즉, 빛은 일반적으로 원통형 구조로 장치의 평면 방향을 따라 방출되고, 빛은 측면에서 레이저 빔을 방출합니다.

‌VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser): VCSEL의 구조는 수직 즉, 빛이 장치에 수직이며 빛이 주로 위쪽에서 방출되어 원형 점을 형성합니다.

방출 모드‌:

‌EEL: 레이저 빔이 원통형 구조를 통해 측면에서 방출됩니다.

‌VCSEL: 표면 방출 레이저로 빛이 주로 위에서 방출됩니다.

‌점 모양‌:

‌EEL: 방출된 지점은 타원형입니다.

‌VCSEL: 방출되는 지점은 원형입니다.

‌성능 차이‌:

‌EEL: 단일 레이저의 출력 전력과 에너지가 더 높아 에너지 요구 사항이 높은 응용 분야에 적합합니다.

‌VCSEL‌: 내부 양자 효율이 높고 열 안정성이 향상되었으며 고속, 저전력 소비 및 넓은 온도 범위를 달성할 수 있습니다.

‌적용 분야‌:

‌EEL‌: 광섬유 통신, 레이저 프린팅, 광디스크, 광학 측정 및 감지 등 고속 통신에 주로 사용됩니다.

‌VCSEL‌: 데이터 센터 광학 상호 연결, LiDAR, 얼굴 인식, 3D 스캐닝 및 기타 애플리케이션에 일반적으로 사용됩니다.

요약하면 EEL과 VCSEL은 구조, 방출 모드, 스폿 모양, 성능 및 응용 분야에서 상당한 차이가 있습니다. 사용자는 특정 요구에 따라 적절한 레이저 칩을 선택할 수 있습니다.

EEL Edge Emitting Laser 칩의 작업에는 주로 다음 단계가 포함됩니다.

1. 캐리어 주입: 순방향 바이어스를 인가함으로써 N형 영역에서 활성층으로 전자가 주입되고, P형 영역에서 활성층으로 정공이 주입됩니다. 활성층에서는 전자와 정공이 재결합하여 광자를 생성합니다. 이 과정은 발광 다이오드(LED)와 유사하지만 EEL은 일반 빛 대신 레이저를 구현하는 것입니다.

2. 자극 방사선 및 광 증폭: 활성층에서 생성된 광자는 다른 여기 전자와 상호 작용하여 이러한 전자가 낮은 에너지 상태로 전환되고 초기 광자와 동일한 위상, 주파수 및 방향으로 더 많은 광자를 방출합니다. 이것은 자극 방사선입니다. 광자가 이러한 거울 사이에서 앞뒤로 반사되면 활성층에서 더 많은 자극을 받은 방사선 광자가 생성되어 공진 공동에 광 증폭 메커니즘이 형성됩니다.

3. 공진 공동 및 광 증폭: EEL의 활성층은 두 개의 평행 거울(끝면) 사이에 내장되어 있으므로 이러한 거울은 일부 광자를 활성층으로 다시 반사합니다. 광자가 두 거울 사이에서 앞뒤로 반사되면 활성층에서 더 많은 자극을 받은 방사선 광자가 생성됩니다. 이러한 반복적인 광 증폭 과정은 공진 공동에서 광 증폭 메커니즘을 형성합니다.

4. 레이저 출력‌: 공진 공동의 광자 수가 특정 임계값에 도달하면 일부 광자는 반사율이 낮은 끝면을 통해 방출되어 레이저 출력을 형성합니다. EEL의 레이저 빔의 방향은 칩 표면과 평행하므로 에지 방출 레이저라고 합니다.

4가지 냉각 방법

자연대류 방열판 냉각‌ : 열전도율이 높은 소재를 사용하여 발생된 열을 제거하고 자연대류를 통해 열을 방출하는 방식입니다. 또한 핀은 열을 분산시키고 냉각 시스템의 열 전달 속도를 향상시키는 데도 도움이 될 수 있습니다.

‌열전도성 소재‌: 레이저의 온도를 낮추기 위해 열전도율이 높은 소재를 사용합니다. 이러한 재료는 효과적으로 열을 전도하여 레이저의 안정적인 작동을 유지할 수 있습니다.

BrandNew는 업계 최고의 반도체 기술을 기반으로 다양한 레이저 칩 옵션을 제공합니다. 이러한 옵션 중 일부에는 450nm~2100nm 범위의 파장, 최대 20W 출력 전력의 단일 방출기 레이저 칩, 최대 600W 출력 전력의 단일 막대 레이저 칩, 연속파(CW) 및 준연속파(QCW)가 포함됩니다. ) 옵션. 레이저 칩과 바는 다양한 충진율, 스트라이프 폭, 바 폭, 캐비티 길이로 제공되며, 고객의 고유한 요구 사항을 충족하도록 맞춤형 옵션을 개발할 수 있습니다.

레이저 칩은 가장 엄격한 품질 관리하에 생산됩니다. 우리는 최첨단 에피택시, 가공, 패싯 코팅 기술만을 사용하여 작업합니다. 레이저 칩 조립에는 표준 납땜 방법이 사용됩니다. 이 소재는 연납(인듐)과 경납(금/주석)을 모두 지원합니다. 레이저 칩의 표준 구성은 p측이 분리된 이미터 구조입니다. 요청 시 외부 공진기 조립을 위해 낮은 AR 코팅을 사용하여 연속적인 p측 금속화 및 개조된 패싯 코팅이 적용된 레이저 칩을 사용할 수 있습니다.

중국의 주요 다이오드 레이저 제조업체 및 공급업체 중 하나인 Brandnew Technology는 고품질 레이저 칩을 제조하고 경쟁력 있는 가격에 판매하는 전문 공장을 보유하고 있습니다. 중국산 제품 도매에 오신 것을 환영합니다.