[發(fā)明專利]具有至少一個(gè)半導(dǎo)體元件特別是激光或發(fā)光二極管元件的傳熱裝置及其組裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980120438.0
• 申請(qǐng)日: 2009-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102067395A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬提亞·施羅德;德克·洛倫岑
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 詹諾普蒂克激光有限公司
• 主分類號(hào): H01S5/024
• 分類號(hào): H01S5/024;H01S5/40
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 謝順星

本專利申請(qǐng)要求德國(guó)專利申請(qǐng)10?2008?026?801.1的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)的內(nèi)容在此以參考的方式并入本申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的傳熱裝置，其具有至少一個(gè)半導(dǎo)體部件，特別是激光或發(fā)光二極管元件并且涉及一種用于組裝其的方法。

背景技術(shù)

為了減少支持激光二極管棒冷卻的傳熱裝置的熱阻，已知例如將導(dǎo)熱體貼附至激光棒相對(duì)側(cè)的專利和未審查的專利申請(qǐng)US?5,325,384、WO?2006?098?897?A1和WO?2007?082?508?A1。如果導(dǎo)熱體的排熱能力不同，例如，因?yàn)檫B接至導(dǎo)熱體的熱沉的熱阻明顯不同，可以通過(guò)將兩個(gè)導(dǎo)熱體在激光二極管棒附近的傳熱部分處相互熱連接，從而減小傳熱裝置的熱阻，結(jié)果是冷卻較差的導(dǎo)熱體的熱量部分由冷卻較好的一個(gè)所吸收。在極端情況中，只有一個(gè)導(dǎo)熱體連接至熱沉并且必須基本完全吸收另一個(gè)導(dǎo)熱體所吸收的激光二極管棒的熱量。這種設(shè)置可由2008年P(guān)roc.SPIE卷6876第68760Q的公開(kāi)獲知，其中，為了獲得導(dǎo)熱體之間的良好熱連接，高導(dǎo)熱的電絕緣氮化鋁陶瓷平板借助于兩個(gè)金屬焊接層，焊接至外延側(cè)金屬熱排出體和基底側(cè)金屬導(dǎo)熱體之間的遠(yuǎn)離光發(fā)射的激光二極管側(cè)面上。

對(duì)于這種和類似的設(shè)置，存在的問(wèn)題是：設(shè)置于導(dǎo)熱體的傳熱部分之間的高導(dǎo)熱中間元件，具有的厚度應(yīng)該優(yōu)選與其兩側(cè)之間的激光二極管棒的厚度相同，高導(dǎo)熱中間元件兩側(cè)通過(guò)用于散熱的導(dǎo)熱體的熱吸收部分連接，從而一方面激光棒和導(dǎo)熱體的吸熱部分之間的接合區(qū)厚度并且另一方面中間元件和導(dǎo)熱體的傳熱部分之間的接合區(qū)厚度，可以一方面保持相同并且另一方面每個(gè)接合區(qū)的所有延伸范圍保持恒定。

恒定的、均勻的并且特別是小的接合區(qū)厚度特別地對(duì)于激光二極管棒的連接是必不可少的，以確保高熱，并且高電和高光負(fù)載的二極管激光器的穩(wěn)定質(zhì)量和可靠性。激光二極管棒的厚度不僅在一個(gè)批次內(nèi)不同而且在幾個(gè)批次之間是不同的。所以適合于中間元件。激光二極管棒和中間元件的厚度差小于2μm的可重復(fù)匹配或者在制造技術(shù)上昂貴或者伴隨著浪費(fèi)時(shí)間的選擇和分配過(guò)程。

因此，本發(fā)明的目的是描述一種消除了上述缺點(diǎn)的具有半導(dǎo)體部件的傳熱裝置。

本發(fā)明的目的特別在于，在連續(xù)生產(chǎn)二極管激光器的過(guò)程中，確保激光二極管棒和熱吸收導(dǎo)熱體之間接合區(qū)的均勻并基本恒定的厚度。同時(shí)本發(fā)明的目的是使從一個(gè)導(dǎo)熱體至另一個(gè)導(dǎo)熱體的良好傳熱成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

實(shí)現(xiàn)目的通過(guò)，具有權(quán)利要求1特征的具有至少一個(gè)半導(dǎo)體部件特別是激光或發(fā)光二極管元件的傳熱裝置和根據(jù)權(quán)利要求15的組裝其的方法。

從半導(dǎo)體元件可見(jiàn)，設(shè)置于支撐部分之間的間隔子根據(jù)本發(fā)明位于傳熱部分另一側(cè)。當(dāng)導(dǎo)熱體連接至另一個(gè)和/或至少一個(gè)導(dǎo)熱體與半導(dǎo)體部件連接，間隔子吸收在組裝過(guò)程中由一個(gè)導(dǎo)熱體對(duì)另一個(gè)導(dǎo)熱體施加的部分壓力，并且間隔子設(shè)置了支撐部分之間的導(dǎo)熱體至另一個(gè)導(dǎo)熱體的距離。因?yàn)槠鋬?yōu)選到半導(dǎo)體部件的距離是大的，所以該距離不必精確地相應(yīng)于包括第一和第二接合區(qū)的半導(dǎo)體部件的厚度并且通過(guò)相應(yīng)的偏差引起的角度誤差保持得如此小，使得角度誤差引起的第一和第二接合區(qū)的厚度變化在可忽略的范圍中。

間隔子的厚度或更確切地說(shuō)為支撐點(diǎn)之間的距離，根據(jù)熱進(jìn)入表面和半導(dǎo)體部件的厚度優(yōu)選匹配于支撐部分的相對(duì)支撐表面的位置，使得第一和第二接合區(qū)的厚度變化不能大于+/-50％。應(yīng)用于支撐和熱進(jìn)入表面(其在優(yōu)選方向定向的共軸上的兩個(gè)導(dǎo)熱體的每一個(gè)上相互共平面設(shè)置)、平行六面體半導(dǎo)體部件以及平均厚度d的兩個(gè)相等厚度的第一和第二接合區(qū)，兩個(gè)支撐點(diǎn)之間的距離(間隔子的厚度)優(yōu)選不同，在優(yōu)選方向距半導(dǎo)體部件中心的距離相應(yīng)于在優(yōu)選方向半導(dǎo)體部件的延伸范圍的p倍，至多為半導(dǎo)體部件厚度的+/-2d·(p-1)倍。

如果支撐和熱進(jìn)入表面是互相平行的而不是共面的，并且是互相偏移的，那么通過(guò)精確這種偏移允許提高或降低每個(gè)這樣的導(dǎo)熱體的偏離。

只有這種事實(shí)，即在傳熱部分之間的第三接合區(qū)的厚度大于第一或第二接合區(qū)的厚度，使得間隔子的支持作用是可能的，因?yàn)榉駝t支撐作用位于傳熱部分之間的區(qū)域中，這一方面眾所周知地導(dǎo)致上述問(wèn)題并且另一方面不期望地導(dǎo)致，第三接合區(qū)的厚度確定第一和第二接合區(qū)中的至少一個(gè)的厚度。

然而對(duì)于激光二極管棒的可靠連接，實(shí)際期望：第一和第二接合區(qū)的厚度確定具有較小重要性的一個(gè)(即第三接合區(qū))的厚度，這通過(guò)間隔子的支撐作用而影響，在組裝過(guò)程中第三接合區(qū)的厚度相對(duì)大于第一和第二接合區(qū)的厚度。