專利名稱：用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率半導(dǎo)體激光器列陣，具體涉及一種熱沉。
背景技術(shù)：
大功率半導(dǎo)體激光器列陣在工作時(shí)，工作電流很大，功率很高。目前大功率半導(dǎo)體激光器列陣的電光轉(zhuǎn)換效率大約50%，產(chǎn)生的熱量很多，管芯和熱沉溫度很高，管芯和熱沉材料熱膨脹系數(shù)的匹配是非常關(guān)鍵的問題。如果它們之間熱膨脹系數(shù)差別大，由于熱膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力可能把管芯拉斷，或者使管芯產(chǎn)生裂隙，嚴(yán)重影響器件壽命。所以熱沉材料要有很好的導(dǎo)熱性，把器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量從熱沉傳導(dǎo)出去。并且要求熱沉材料的熱膨脹系數(shù)和砷化鎵(GaAs)的要接近，以盡量避免應(yīng)力損傷。大功率半導(dǎo)體激光器列陣的襯底材料為砷化鎵(GaAs)，其熱膨脹系數(shù)為6.0X 10_6/k，
AlN陶瓷導(dǎo)熱性 能好，在25°C熱傳導(dǎo)率為270W/m*K。線膨脹系數(shù)與硅接近，線膨脹系數(shù)25-200°C時(shí)為4.03X10_6 / K。低介電常數(shù)和介電損耗小、無毒、耐高溫和腐蝕、力學(xué)性能良好，其綜合性能優(yōu)于氧化鋁和氧化鈹，是半導(dǎo)體基片和電子器件封裝的理想材料，在電子工業(yè)中的應(yīng)用前景十分廣闊。大功率半導(dǎo)體激光器列陣的襯底材料為砷化鎵(GaAs)，其熱膨脹系數(shù)為6.0X 10_6/K，從數(shù)據(jù)上看，它們的熱膨脹系數(shù)還有差距。若能減小AlN的熱膨脹系數(shù)，使之接近砷化鎵的熱膨脹系數(shù)，將非常適用于作為熱沉材料使用。負(fù)熱膨脹材料(NTE)是指在一定的溫度范圍內(nèi)其線膨脹系數(shù)或體膨脹系數(shù)為負(fù)值。因熱膨脹系數(shù)具有可加性，使該材料可與其他材料制成可控?zé)崤蛎浬踔亮闩蛎洸牧?，因此。?fù)熱膨脹材料在通信、電子、精密機(jī)械和燃料電池等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。負(fù)熱膨脹ZrW208粉體和陶瓷室溫至600 °C范圍內(nèi)的平均熱膨脹系數(shù)為-5.605X 10_6 K'

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是大功率半導(dǎo)體激光器列陣中熱沉的膨脹系數(shù)不合適，提供一種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，其熱膨脹系數(shù)和砷化鎵的熱膨脹系數(shù)匹配，且能減少工作時(shí)熱沉產(chǎn)生的應(yīng)力對管芯的損傷。本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方式實(shí)現(xiàn)的:一種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，它的步驟如下:將AlN和ZrW2O8按照質(zhì)量比為1: Γ20:1混合后放入球磨機(jī)中混合均勻，將混合料在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保壓I 60min壓制成型。所述球磨機(jī)是臥式行星球磨機(jī)，AlN和ZrW2O8在500 650r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2 5h。所述AlN和ZrW2O8的質(zhì)量比為10:1。本發(fā)明將AlN和ZrW2O8按一定的比例結(jié)合起來，由于ZrW2O8是負(fù)熱膨脹材料，當(dāng)與AlN結(jié)合的時(shí)候，能夠降低AlN的熱膨脹系數(shù)，最終制備出來的材料的熱膨脹系數(shù)接近砷化鎵，適宜于大功率半導(dǎo)體激光器陣列。另外，本發(fā)明只需要采用球磨機(jī)球磨、并采用普通熱壓法即可生產(chǎn)出相應(yīng)材料，其制備工藝簡單、操作性強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1:一種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，它的步驟如下:將AlN和ZrW2O8按照質(zhì)量比為1:1混合后放入臥式行星球磨機(jī)中、在50(T650r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2飛h，使原材料混合均勻，將均勻的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保壓f60min壓制成型。在加壓的過程中，可以將物料壓制成需要的形狀。本發(fā)明中用到AlN是高純粉體，其純度為99%，Zrff2O8也是高純粉體，其純度為99%。本發(fā)明將AlN和ZrW2O8按比例混合制備，將AlN的熱膨脹系數(shù)降低，與砷化鎵的熱膨脹系數(shù)匹配，減小了大功率半導(dǎo)體激光器列陣在工作時(shí)應(yīng)力對管芯的損傷。實(shí)施例2:—種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，它的步驟如下:將AlN和ZrW2O8按照質(zhì)量比為4:1混合后放入臥式行星球磨機(jī)中、在50(T650r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2飛h，使原材料混合均勻，將均勻的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保壓I 60min壓制成型。實(shí)施例3:—種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，它的步驟如下:將AlN和ZrW2O8按照質(zhì)量比為8:1混合后放入臥式行星球磨機(jī)中、在50(T650r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2飛h，使原材料混合均勻，將均勻的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保壓I 60min壓制成型。實(shí)施例4:一種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，它的步驟如下:將AlN和ZrW2O8按照質(zhì)量比為10:1混合后放入臥式行星球磨機(jī)中、在50(T650r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2飛h，使原材料混合均勻，將均勻的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保壓I 60min壓制成型。實(shí)施例5:—種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，它的步驟如下:將AlN和ZrW2O8按照質(zhì)量比為12:1混合后放入臥式行星球磨機(jī)中、在50(T650r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2飛h，使原材料混合均勻，將均勻的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保壓I 60min壓制成型。實(shí)施例6:—種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，它的步驟如下:將AlN和ZrW2O8按照質(zhì)量比為16:1混合后放入臥式行星球磨機(jī)中、在50(T650r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2飛h，使原材料混合均勻，將均勻的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保壓I 60min壓制成型。實(shí)施例7:—種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，它的步驟如下:將AlN和ZrW2O8按照質(zhì)量比為20:1混合后放入臥式行星球磨機(jī)中、在50(T650r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2飛h，使原材料混合均勻，將均勻的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保壓I 60min壓制成型。
權(quán)利要求
1.一種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，其特征在于它的步驟如下:將AlN和ZrW2O8按照質(zhì)量比為1: f 20:1混合后放入球磨機(jī)中混合均勻，將混合料在 5(Tl00MPa、120(ri70(rC保壓 I 60min 壓制成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，其特征在于:所述球磨機(jī)是臥式行星球磨機(jī)，AlN和ZrW2O8在50(T650r/min的轉(zhuǎn)速下球磨2 5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，其特征在于:所述AlN和ZrW2O8的質(zhì)量比為10:1。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于大功率半導(dǎo)體激光器列陣的熱膨脹系數(shù)可調(diào)節(jié)熱沉，它的步驟如下將AlN和ZrW2O8按照質(zhì)量比為1:1~20:1混合后放入球磨機(jī)中混合均勻，將混合料在50~100MPa、1200~1700℃保壓1~60min壓制成型。本發(fā)明將AlN和ZrW2O8按一定的比例結(jié)合起來，由于ZrW2O8是負(fù)熱膨脹材料，當(dāng)與AlN結(jié)合的時(shí)候，能夠降低AlN的熱膨脹系數(shù)，最終制備出來的材料的熱膨脹系數(shù)接近砷化鎵，適宜于大功率半導(dǎo)體激光器陣列。另外，本發(fā)明只需要采用球磨機(jī)球磨、并采用普通熱壓法即可生產(chǎn)出相應(yīng)材料，其制備工藝簡單、操作性強(qiáng)。
文檔編號H01S5/024GK103208735SQ20121000751
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者程東明 申請人:鄭州大學(xué)