EP3704770A1 - Diodenlaser - Google Patents

Diodenlaser

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Publication number
EP3704770A1
EP3704770A1 EP18796655.1A EP18796655A EP3704770A1 EP 3704770 A1 EP3704770 A1 EP 3704770A1 EP 18796655 A EP18796655 A EP 18796655A EP 3704770 A1 EP3704770 A1 EP 3704770A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nanowires
contact
nanotubes
metal layer
heat sink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18796655.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nikolas VON FREYHOLD
Jürgen Wolf
Petra Hennig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik Optical Systems GmbH
Original Assignee
Jenoptik Optical Systems GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Jenoptik Optical Systems GmbH filed Critical Jenoptik Optical Systems GmbH
Publication of EP3704770A1 publication Critical patent/EP3704770A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01S5/405—Two-dimensional arrays

Definitions

  • the invention relates to a laser radiation source with high power density.
  • laser radiation sources can be produced on the basis of diode laser elements, in particular laser bars.
  • WO2011029846 discloses a method for producing a diode laser without involving a soldering process, in which a first metallic layer between the first contact surface of the laser bar and the first heat conducting body and a second metallic layer between the second contact surface of the laser bar and the second heat conducting body are used , These layers, which may consist of indium, for example, cause a deadlock in the clamping.
  • the disadvantage is that very high demands must be placed on the flatness of the laser bar and on the flatness of the pads of the two heat conducting body and on compliance with the parallelism of the surfaces during assembly. Deviations in the ⁇ range can already lead to large-scale voids where there is no material bond. In particular, a poorly formed material bond on the p-side contact surface of the laser bar can lead to overheating and even burnup of the laser bar. In addition, a migration of material of the indium layers can occur. This can lead to the failure of the laser.
  • a housing with nanotubes for cooling semiconductor chips is known.
  • From US 6891724 B2 it is known to produce an array of carbon nanotubes on a semiconductor chip in order to improve the heat transfer at the thermal interface of the chip to the heat sink.
  • From US 7784531 B1 it is known to fill up the interstices between carbon nanotubes with a filling material.
  • From WO 2008036571 it is known to fill up the interspaces between carbon nanotubes with a thermally conductive filling material.
  • US 8093715 B2 a manufacturing method for carbon nanotubes as a thermal interface is known.
  • From WO 2007137097 and WO 2008121970 methods are known for producing carbon nanotubes on a copper substrate. From US
  • 20120299175 A1 a method is known to produce carbon nanotubes on a wafer.
  • the object of the invention is to provide a simply constructed diode laser high power.
  • the object is achieved by a diode laser arrangement according to claim 1, a diode laser arrangement according to claim 16 and the manufacturing method according to claim 19 and claim 20.
  • the laser beam source according to the invention can be produced easily and has a high power and is suitable for pulse operation.
  • the diode laser according to the invention comprises a diode laser bar.
  • the diode laser bar can also be referred to as a laser bar.
  • a laser bar can be designed in a known manner as an edge-emitting component and comprise one or preferably a plurality of emitters, which can be arranged offset to one another in each case in an x-direction.
  • a laser bar may preferably have a width between 3 mm and 12 mm in the x-direction.
  • a laser bar may comprise a plurality of emitters each arranged offset in a direction x relative to one another, each having a light exit facet. The emitters can emit laser radiation in a main radiation direction z.
  • a laser bar may preferably have between 3 and 100 emitters; commercially available are, in particular, laser bars with 5, 7, 19 or 49 emitters.
  • the center distance of adjacent emitters may preferably be between 0.1 mm and 1 mm.
  • the thickness of the laser bar may preferably be between 0.05 mm and 0.2 mm in a y-direction.
  • the resonator length of the emitter of a laser bar in a z-direction may preferably be between 0.5 mm and 6 mm.
  • the direction of the central rays of the emitted laser radiation may be the z-direction.
  • the directions x, y and z may be perpendicular to each other.
  • the laser bar can have a known epitaxially produced layer sequence as a pn junction with a quantum well.
  • the individual emitters may be formed, for example, as wide-band emitter or as a ridge waveguide. It is also possible for there to be a plurality of layer sequences each having at least one quantum well, ie a plurality of pn junctions lying electrically in series. Such bars are also called nanostack. Then several emitters are stacked in the y direction.
  • a laser bar can be pumped by an electric current. For current input, N contact and a P contact may be provided on the laser bar, which may be formed as parallel surfaces on the top or bottom of the laser bar and may be arranged in xz planes. The laser bar can be arranged in an xz-plane with respect to the above-mentioned coordinate system.
  • the laser arrangement according to the invention comprises at least one diode laser bar, at least one heat sink with a first connection area and at least one lid with a second connection area, wherein the diode laser bar has one or more emitters, at least one P contact and at least one N contact and the P contact has one has first metal layer and the N-contact has a second metal layer,
  • first and / or the second pad is covered with nanowires or nanotubes.
  • the heat sink may be made of a metal such as copper, silver, aluminum, molybdenum-copper or tungsten-copper or a composite material such as diamond-copper or diamond-silver.
  • the cover may be made of a metal, for example of copper, silver, aluminum, molybdenum-copper or tungsten-copper or of a composite material such as diamond-copper or diamond-silver.
  • the P contact may be the anode terminal of the laser bar, the N contact the cathode terminal of the laser bar.
  • the lid may be joined to the heat sink via an electrically insulating layer.
  • the heat sink may be provided for dissipating the waste heat of the diode laser bar.
  • the lid may also have the function of a (second) heat sink and be designed to dissipate waste heat from the laser bar.
  • the N contact on the second connection surface may additionally be thermally connected to the cover.
  • the heat sink may also have cooling channels for a coolant.
  • the electrically insulating layer can, for example, be an adhesive layer, advantageously a heat-conducting adhesive, with which the cover is fastened to the heat sink.
  • the first metal layer may have a thickness of 1 ⁇ to 10 ⁇ .
  • the first metal layer may be formed as a thick gold layer or include such.
  • the first metal layer may comprise, for example, a galvanically produced layer.
  • the first metal layer can serve for heat spreading.
  • the second metal layer may have a thickness of less than 500 nm.
  • Layer can be produced for example by sputtering. It can be a thin gold layer.
  • Nanowires are also referred to as nanowires or nanorods.
  • the term nanowires is also intended to include whiskers.
  • the nanowires may consist of a metal or a semi-metal.
  • the nanotubes can be made of carbon. They are also referred to as CNT (English carbon nanotubes).
  • CNT English carbon nanotubes
  • it can be single-walled tubes.
  • Nanowires can be produced by means of a galvanic process.
  • a nanoporous filter film can be used, which can first be applied to the surface to be coated. Subsequently, the nanowires can be deposited by the galvanic process, after which the nanoporous foil and all unnecessary structures can be removed by stripping from the surface.
  • the nanowires can be made of electrodepositable metals, such as copper, silver, gold.
  • the nanowires may have diameters between 30 nm and 2 ⁇ m and lengths of up to about 20 ⁇ m.
  • the coverage of the nanowires or nanotubes on the surface can be between 5% and about 80%.
  • Occupancy density can be understood as the ratio of the sum of the cross-sectional areas of the nanowires to the wired base area.
  • the calculation of the cross-sectional area can be based on the outer diameters of the tubes, while the hollow interior can remain insignificant. Too low or too high coverage may be detrimental to the beneficial effect.
  • a suitable manufacturing process for nanowires is described in http://www.nanowired.de/technology/.
  • carbon nanotubes are known which are formed perpendicular to a base, for example from Ryu, J.-H .; Lee, G.-J .; Kim, W.-S .; Lim, H.-E .; Mativenga, M .; Park, K.-C; Park, H.-K. All-Carbon Electrode Consisting of Carbon Nanotubes on Graphite Foil for Flexible Electrochemical Applications. Materials 2014, 7, 1975-1983 and US7710709.
  • the nanowires and / or the nanotubes may be aligned in a preferred direction normal to the first and second pad, respectively. They can advantageously be firmly connected to the respective surface.
  • the first pad can be covered with nanotubes and / or nanowires, and the first metal layer has a thickness of 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, and the nanotubes / and / or nanowires have a greater hardness than the first metal layer. Then, the nanotubes or the nanowires may be at least partially embedded in the first metal layer. As a result, a mechanically low-voltage electrically and thermally good conductive connection of the laser bar to the heat sink can be produced.
  • the second connection surface can be covered with nanotubes and / or nanowires, and the nanotubes and / or nanowires can have a greater hardness than the second metal layer and can be at least partially penetrated therein.
  • the second connection surface can be covered with nanotubes and / or nanowires, and the nanotubes / and / or nanowires can be elastically or plastically deformed.
  • the nanotubes and / or nanowires can be compressed, bent or bent. This can have the advantage that the pressure force of the laser bar to the heat sink can be maintained, for example, with respect to the aging of the component, during load changes in pulse mode and thermal cycling.
  • the first pad may include an indium layer or a gold layer.
  • the first pad can have an indium layer
  • the P-contact of the laser bar can have a first metal layer which comprises a thick gold layer with a thickness between 1 ⁇ m and 10 ⁇ m
  • the second pad of the lid can be made with nanowires or Be occupied nanotubes.
  • a diffusion barrier layer may be provided, for example a palladium-nickel or platinum layer. This diffusion barrier layer may be formed as part of the first metal layer.
  • the first connection area may comprise a tin layer or an indium-tin layer. In the case of an indium-tin layer, this may have a eutectic composition.
  • the first pad can have a gold layer
  • the P-contact of the laser bar can have a first metal layer comprising a thick gold layer with a thickness of between 1 ⁇ m and 10 ⁇ m
  • the second pad of the lid can be made with nanowires or nanotubes are occupied.
  • the gold layer of the first pad can be brought into direct contact with the thick gold layer on the P-contact of the laser bar. It may, but need not, come to a cold welding of the two gold layers mentioned.
  • the second connection surface can be covered with nanotubes and / or nanowires and the second metal layer can have a thickness of less than 500 nm. Then, the nanotubes or nanowires can not significantly spit into the second metal layer. As a result, the deformation of the nanotubes or nanowires can be more effective.
  • the deformation can be so large that the coating with nanotubes or nanowires is compressed by a factor of at least 2. It can be used as a measure of the volume of occupancy before and after deformation.
  • the nanotubes or nanowires have an outer diameter of less than 5 ⁇ , particularly advantageous of less than 2 ⁇ and most particularly advantageous of less than 1 ⁇ and have a length of more than 2 ⁇ , more preferably more than 10 ⁇ .
  • the length of the nanotubes or nanowires can exceed twice, advantageously five times, and more preferably ten times, the outer diameter thereof. In order to compensate for unevenness of the laser bar and / or the heat sink or the lid in ⁇ - ⁇ .
  • the first metal layer on the outside can be covered with nanotubes and / or nanowires. Then the nanotubes or nanowires can be produced immediately on the wafer before the laser bars are separated.
  • the nanowires can be made of gold. Then, a particularly good electrical connection of the laser bar with the heat sink or the lid can be made.
  • the nanowires may consist of silver, nickel, chromium, platinum, tin, silicon, germanium or copper. Such nanowires may be suitable for penetrating into a thick gold layer.
  • the first connection surface can be covered with first nanotubes or nanowires and the first metal layer can be covered with third nanotubes or nanowires. Then, the first and third nanowires or nanotubes intermesh and produce a particularly good electrical and thermal connection.
  • the third nanotubes or nanowires may be made of a different material than the first nanotubes or nanowires. Then diffusion can take place at the interfaces of the materials, which can lead to an even better connection.
  • An advantageous laser arrangement can comprise a carrier, at least one diode laser bar, at least one heat sink with a first connection area and at least one lid with a second connection area, the diode laser bar having one or more emitters, at least one P contact and at least one N contact, and P-contact has a first metal layer and the N-contact has a second metal layer, and the heat sink is electrically and thermally connected to the first pad with the P-contact and the N-contact on the second pad with the lid is electrically connected,
  • first and / or the second pad is covered with nanowires or nanotubes
  • the heat sink has a third pad occupied by fourth nanowires and the carrier is filled with fifth nanowires and the fourth nanowires engage the fifth nanowires, and the heat sink is connected to the carrier by this engagement.
  • each diode laser bar may each have a P-contact and an N-contact, and each P-contact may include a first metal layer and each N-contact a second metal layer.
  • the first metal layers may be of similar construction, as well as the second metal layers.
  • Several diode laser bars can be similar.
  • the fourth and fifth nanowires can form a hook-and-loop fastener which ensures a permanent connection of the heat sink to the wearer.
  • This can be done, for example, the KlettWelding method, which is described in http://www.nanowired.de/.
  • a cold welding effect may be present, such as described in Lu, Yang; Huang, Jian Yu; Wang, Chao; Sun, Shouheng; Lou, Jun (2010). "Cold welding of ultrathin gold nanowires". Nature Nanotechnology. 5 (3): 218-24.
  • the lid may have a fourth pad occupied by sixth nanowires and the carrier loaded with seventh nanowires, the seventh nanowires on the carrier being electrically isolated from the fifth nanowires, and the sixth nanowires engaging the seventh nanowires and by this engagement, the lid is connected to the carrier.
  • the carrier may comprise an example plate-shaped ceramic.
  • a first metallic layer region and a second metallic layer region, which are electrically insulated from one another, can be present on this ceramic.
  • the fifth nanowires may be attached to the first layer region and the seventh nanowires to the second layer region. Thereby, the electrical insulation can be provided.
  • the lid can be provided simultaneously for heat conduction.
  • the lid may be simultaneously provided as a second heat sink for a second laser bar.
  • the lid of the second laser bar can simultaneously be a heat sink for a third laser bar etc. In this way, several laser bars in the y-direction with each intermediate elements, which are simultaneously cover and heat sinks, be stacked in parallel.
  • the third and the fourth connection surfaces can be provided perpendicular to the first connection surface. They can be in an xy plane. They can be located on the heat sinks or lids.
  • the fourth and fifth and, if provided, the sixth and seventh nanowires may advantageously consist of gold. Then the cold welding effect can be particularly pronounced.
  • a method of making a laser array comprises: providing at least one diode laser bar, at least one heat sink having a first pad and at least one lid having a second pad, the diode laser bar having one or more emitters, at least one P-contact and at least one N-contact and the P-contact has a first metal layer and the N-contact has a second metal layer, ⁇ covering the first and / or the second pad with nanowires or nanotubes,
  • the preparation may include the curing of a joining agent, which subsequently forms an electrically insulating layer which connects the lid to the heat sink.
  • a clamping force can be generated, which holds the laser bar clamped between the first and the second pad.
  • the nanowires or nanotubes can also be poked into the first or second metal layer and / or deformed.
  • a post-curing can be provided.
  • the postcuring may be annealing in which the laser array is exposed once or repeatedly to a temperature elevated from room temperature over a certain period of time.
  • the connection of the P-contact and / or the N-contact with the nanowires or the nanotubes can be improved.
  • the electrical and / or the thermal conductivity of this compound can be improved.
  • Another method of making a laser array includes:
  • At least one diode laser bar at least one heat sink having a first pad and a third pad and at least one
  • Lid having a second pad, the diode laser bar having one or more emitters, at least one P-contact and at least one N-contact and the P-contact has a first metal layer and the N-contact has a second metal layer,
  • the laser bar and the heat sink or heat sinks and covers may form a stack, which may have a stacking direction y.
  • the y-force may be a clamping force holding the stack together.
  • the y-force may be an external force that holds the stack together substantially non-positively. It can work in the y direction. Alternatively, you can can be achieved by deforming the nanotubes or nanowires and / or penetration into the first and second metal layers, a form or material bond, by which the stack can be held together even after a shutdown of the clamping force.
  • the z-force may be an external force that pushes the stack onto the carrier. It can work in -z direction. It can act on the heat sinks or the cover so that they are pressed with a uniform pressure on the carrier. As a result, the mechanical load on the laser bars can be minimized. Due to the z-force, the fourth nanowires can be pressed with the fifth nanowires, so that they form a permanent connection, which is retained even if the z-force is switched off after pressing. This compound can function similarly to a hook and loop fastener, wherein the nanowires can be plastically deformed during compression. At the same time, the sixth nanowires and the seventh ones can be pressed in the same way.
  • the clamping force can be maintained in the stack, so that after pressing and the y-force can be switched off. Because of the first nanowires or nanotubes, the composite in the stack may be somewhat yielding. As a result, too great a shear stress on the laser bars during pressing and / or afterwards during operation of the laser can be avoided.
  • Fig. 1 shows a first embodiment in front view.
  • Fig. 2 shows the first embodiment in side view.
  • Fig. 3 shows a second embodiment.
  • Fig. 4 shows the second embodiment in side view.
  • Fig. 5 shows a third embodiment.
  • Fig. 6 shows the third embodiment in side view.
  • Fig. 7 shows a fourth embodiment.
  • Fig. 8 shows the fourth embodiment in side view.
  • Fig. 9 shows a fifth embodiment in side view.
  • Fig. 10 shows a sixth embodiment.
  • Fig. 11 shows the manufacture of the sixth embodiment.
  • Fig. 12 shows a seventh embodiment. embodiments
  • Fig. 1 shows a first embodiment in front view.
  • the laser arrangement 1 of the first exemplary embodiment comprises a diode laser bar 2, a heat sink 4 with a first connection area 6 and a cover 7 with a second connection area 8, wherein the diode laser bar has a plurality of emitters 9, a P-contact 11 and an N-contact 12 and the P-type contact has a first metal layer 13 that is thicker than the second metal layer 14, and the N-type contact has a second metal layer 14,
  • the second pad 8 is covered with nanowires or nanotubes 16.
  • the lid 7 is joined to the heat sink 4 via an electrically insulating layer 15.
  • the waste heat of the laser bar 2 can be derived via the first and the second connection surface 6, 8. From the cover 7, waste heat can be conducted via the electrically insulating layer 15 to the heat sink 4.
  • the N-contact 12 is additionally thermally connected to the lid 7 at the second connection surface 8.
  • the electrically insulating layer 15 is an adhesive layer, advantageously a thermal adhesive, with which the lid is attached to the heat sink.
  • the first metal layer 13 has a thickness of 1 ⁇ to 10 ⁇ .
  • the first metal layer may be formed as a thick gold layer or include such.
  • the first metal layer may comprise, for example, a galvanically produced layer.
  • the first metal layer can serve for heat spreading. In a modification of the embodiment, the first metal layer may be made thinner.
  • the second metal layer has a thickness of less than 500 nm. Such a layer can be produced, for example, by sputtering. It is a thin gold layer.
  • Fig. 2 shows the first embodiment in side view.
  • the laser radiation 10 is emitted in the z direction.
  • the direction of the central ray is shown, whereby the ray bundle can be divergent.
  • Fig. 3 shows a second embodiment.
  • the nanowires or nanotubes 16 are arranged on the first connection surface 6.
  • Fig. 4 shows the second embodiment in side view.
  • Fig. 5 shows a third embodiment.
  • additional second nanowires or nanotubes 17 are additionally provided on the second connection area.
  • Fig. 6 shows the third embodiment in side view.
  • Fig. 7 shows a fourth embodiment.
  • third nanowires or nanotubes 18, which engage in the first nanowires or nanotubes 16 are additionally provided on the first metal layer 13.
  • Fig. 8 shows the fourth embodiment in side view.
  • Fig. 9 shows a fifth embodiment in side view.
  • the first metal layer is designed as a thin layer with a thickness of less than 500 nm.
  • a non-illustrated embodiment of the method for producing a laser arrangement 1, comprising:
  • the preparation may include the curing of a joining agent, which subsequently forms an electrically insulating layer 15, which connects the lid with the heat sink. Thereby, a clamping force can be generated, which holds the laser bar clamped between the first and the second pad.
  • the nanowires or nanotubes can also be stuck into the first or second metal layer.
  • Fig. 10 shows a sixth embodiment.
  • Fig. 1 1 shows the production of the sixth embodiment.
  • the advantageous laser arrangement 1 of the sixth exemplary embodiment comprises a carrier 23, at least a plurality of diode laser bars 2, 3, a plurality of heat sinks 4, 5 with a first connection area 6 and at least one lid 7 with a second connection area 8.
  • the diode laser bars have one or more emitters 9 (Not shown here, analogous to the representation in FIG. 1), at least one P-contact 11 and at least one N-contact 12.
  • the P-type contact has a first metal layer 13 and the N-type contact a second metal layer 14.
  • the heat sink is electrically and thermally connected to the P-pad at the first pad and the N-pad at the second pad is electrically connected to the lid ,
  • the first and / or the second pad are covered with nanowires or nanotubes 16.
  • the heat sink has a third pad, which is covered with fourth nanowires 19.
  • the carrier is covered with fifth nanowires 20. The fourth nanowires engage the fifth nanowires and through this engagement the heat sink is connected to the carrier.
  • the cover 7 of the first laser bar is here simultaneously the second heat sink 5 of the second laser bar 3.
  • the fourth and fifth nanowires form a hook-and-loop fastener, which ensures a permanent connection of the heat sink to the wearer.
  • the lid may have a fourth pad occupied by sixth nanowires 21 and the carrier loaded with seventh nanowires 22, the seventh nanowires on the carrier being electrically isolated from the fifth nanowires, and the sixth nanowires engaging the seventh nanowires and by this engagement, the lid is connected to the carrier.
  • the carrier 23 comprises an example plate-shaped ceramic. On this ceramic, a first metallic layer region 24 and a second metallic layer region 25 are present, which are electrically insulated from one another. The fifth nanowires are attached to the first layer region and the seventh nanowires to the second layer region. As a result, the electrical insulation is given.
  • the lid is simultaneously intended for heat conduction.
  • the lid 7 is simultaneously provided as a second heat sink 5 for a second laser bar 3.
  • a plurality of laser bars in the y-direction with each intermediate heat sinks are stacked in parallel.
  • the third and fourth pads are provided perpendicular to the first pad. They are in an xy plane.
  • the fourth and fifth and, if provided, the sixth and seventh nanowires may advantageously consist of gold. Then the cold welding effect can be particularly pronounced. In modifications of the embodiment, these are made of other metals.
  • Another method according to Fig. 1 1 for the production of a laser arrangement 1 of the sixth and in an analogous manner of the seventh embodiment comprises
  • the diode laser bar having one or more emitters 9, at least one P-contact 11 and at least one has an N-contact 12 and the P-contact has a first metal layer 13 and the N-contact has a second metal layer 14,
  • the laser bar or bars and the heat sink or heat sinks and covers form a stack which has a stacking direction y.
  • the y-force is a clamping force that holds the stack together.
  • the y-force is an external force that holds the stack together substantially non-positively. It acts in the y-direction.
  • a shaping or material connection is achieved by deforming the nanotubes or nanowires and / or penetrating into the metal layers, by means of which the stack is held together even after the clamping force has been switched off.
  • the z force is an external force that pushes the stack onto the carrier. It works in the -z direction. It can act on the heat sinks or the cover so that they are pressed with a uniform pressure on the carrier. This minimizes the mechanical load on the laser bars.
  • the z-force compresses the fourth nanowires with the fifth nanowires so that they form a permanent connection, which is maintained even when the z-force is switched off after compression. This compound can function similarly to a hook and loop fastener, wherein the nanowires can be plastically deformed during compression. At the same time, the sixth nanowires and the seventh ones can be pressed in the same way.
  • the clamping force is maintained in the stack, so that after pressing and the y-force can be switched off. Because of the first nanowires or nanotubes, the composite in the stack is somewhat yielding. As a result, too great a shear stress on the laser bars during pressing and / or afterwards during operation of the laser can be avoided.
  • Fig. 12 shows a seventh embodiment.
  • a plurality of stacks each comprising a heat sink 4, a diode laser bar 2 and a lid 7 are arranged on a common carrier 23.
  • the electric current flow from the cover 7 of the first stack to the second heat sink 4 of the second stack is guided here via the second layer region 25.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Laseranordnung (1), umfassend einen Diodenlaserbarren (2), eine Wärmesenke (4) und wenigstens einen Deckel (7). Der Laserbarren ist zwischen der Wärmesenke und dem Deckel angeordnet. Die Wärmesenke und/oder der Deckel ist mit Nanodrähten (16) oder Nanoröhren belegt, durch welche der Kontakt zwischen dem Laserbarren und der Wärmesenke bzw. dem Deckel hergestellt wird.

Description

Diodenlaser
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Laserstrahlungsquelle mit hoher Leistungsdichte. Solche Laserstrah- lungsquellen können auf Basis von Diodenlaserelementen, insbesondere Laserbarren, hergestellt werden.
Stand der Technik
Seit einiger Zeit bekannt sind Verfahren zum Herstellen eines Diodenlasers, bei welchen ein Laserbarren p-seitig auf eine Wärmesenke gelötet wird und n-seitig eine Kontaktierung über Bond- drähte erfolgt, z.B. aus US5105429A und US4716568A. Nachteilig ist die begrenzte Stromtragfähigkeit der Bonddrähte. Eine höhere Stromtragfähigkeit des n-seitigen Stromanschlusses kann durch die Verwendung eines massiven Deckels, der als zweiter Wärmeleitkörper ausgebildet sein kann, erreicht werden. Aus WO2009143835 und aus WO2009146683 ist bekannt, den Laserbarren zwischen zwei Wärmeleitkörpern anzulöten. Der Lötprozess kann zu Verspannun- gen im Laserbarren führen, welche die elektrooptischen Eigenschaften beeinträchtigen können. Aus WO2011029846 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Diodenlasers ohne Beteiligung eines Lötprozesses bekannt, bei dem eine erste metallische Schicht zwischen der ersten Kontaktfläche des Laserbarrens und dem ersten Wärmeleitkörper und eine zweite metallische Schicht zwischen der zweiten Kontaktfläche des Laserbarrens und dem zweiten Wärmeleitkörper ver- wendet werden. Diese Schichten, die beispielsweise aus Indium bestehen können, bewirken bei der Klemmung einen Stoffschluss. Nachteilig ist, dass sehr hohe Anforderungen an die Ebenheit des Laserbarrens und an die Ebenheit der Anschlussflächen der beiden Wärmeleitkörper und an die Einhaltung der Parallelität der Flächen bei der Montage gestellt werden müssen. Abweichungen im μΓΤΐ-Bereich können bereits zu großflächigen Hohlstellen führen, an denen kein Stoffschluss vorhanden ist. Insbesondere kann ein mangelhaft ausgebildeter Stoffschluss an der p-seitigen Kontaktfläche des Laserbarrens zu einer Überhitzung und sogar zum Abbrand des Laserbarrens führen. Außerdem kann eine Migration von Material der Indiumschichten auftreten. Dadurch kann es zum Ausfall des Lasers kommen.
Aus DE102015013511 B3 ist Laserstrahlungsquelle mit hoher Leistungsdichte bekannt, bei der Laserbarren mit zwischenliegenden Wärmeleitkörpern auf ein Keramiksubstrat aufgelötet sind. Nachteilig ist, dass infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der Bauteile mechanische Spannungen auf die Laserbarren einwirken können. Insbesondere beim Pulsbetrieb des Lasers können mechanische Wechselbelastungen auftreten, welche die Lebensdauer des Diodenlasers begrenzen können.
Aus EP 1518271 ist ein Gehäuse mit Nanoröhrchen zum Kühlen von Halbleiterchips bekannt. Aus US 6891724 B2 ist bekannt, ein Array von Kohlenstoffnanoröhrchen auf einem Halbleiter- chip herzustellen, um den Wärmeübergang an der thermischen Grenzfläche des Chips zum Kühlkörper zu verbessern. Aus US 7784531 B1 ist bekannt, die Zwischenräume zwischen Kohlenstoffnanoröhrchen mit einem Füllmaterial aufzufüllen. Aus WO 2008036571 ist bekannt, die Zwischenräume zwischen Kohlenstoffnanoröhrchen mit einem wärmeleitenden Füllmaterial aufzufüllen. Aus US 8093715 B2 ist ein Herstellungsverfahren für Kohlenstoffnanoröhrchen als thermische Grenzfläche bekannt. Aus WO 2007137097 und WO 2008121970 sind Verfahren bekannt, um Kohlenstoffnanoröhrchen auf einem Kupfersubstrat herzustellen. Aus US
20120299175 A1 ist ein Verfahren bekannt, Kohlenstoffnanoröhrchen auf einem Wafer herzustellen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines einfach aufgebauten Diodenlasers hoher Leistung.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Diodenlaseranordnung nach Anspruch 1 , eine Diodenlaser- anordnung nach Anspruch 16 sowie den Herstellungsverfahren nach Anspruch 19 und Anspruch 20.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Laserstrahlquelle lässt sich einfach herstellen und hat eine hohe Leis- tung und ist für den Pulsbetrieb geeignet.
Beschreibung
Der erfindungsgemäße Diodenlaser umfasst einen Diodenlaserbarren. Der Diodenlaserbarren kann auch als Laserbarren bezeichnet werden. Ein Laserbarren kann in bekannter Weise als kantenemittierendes Bauteil ausgebildet sein und einen oder bevorzugt mehrere Emitter umfas- sen, welche in einer x-Richtung jeweils versetzt zueinander angeordnet sein können. Ein Laserbarren kann bevorzugt in x-Richtung eine Breite zwischen 3 mm und 12 mm haben. Ein Laserbarren kann mehrere in einer Richtung x zueinander versetzt angeordnete Emitter mit jeweils einer Lichtaustrittsfacette umfassen. Die Emitter können in einer Hauptstrahlrichtung z eine Laserstrahlung emittieren. Ein Laserbarren kann bevorzugt zwischen 3 und 100 Emitter aufwei- sen, handelsüblich sind insbesondere Laserbarren mit 5, 7, 19 oder 49 Emittern. Der Mittenabstand benachbarter Emitter kann bevorzugt zwischen 0.1 mm und 1 mm betragen. Die Dicke des Laserbarrens kann in einer y-Richtung bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,2 mm betragen. Die Resonatorlänge der Emitter eines Laserbarrens in einer z-Richtung kann bevorzugt zwischen 0,5 mm und 6 mm liegen. Die Richtung der Zentralstrahlen der emittierten Laserstrahlung kann die z-Richtung sein. Die Richtungen x,y und z können rechtwinklig zueinander sein. Der Laserbarren kann eine bekannte epitaktisch hergestellte Schichtfolge als p-n-Übergang mit einem Quantengraben aufweisen. Die einzelnen Emitter können beispielsweise als Breitstreifenemitter oder als Stegwellenleiter ausgebildet sein. Es können auch mehrere Schichtfolgen mit jeweils wenigstens einem Quantengraben, d. h. mehrere elektrisch in Serie liegende p-n Übergänge vorhanden sein. Solche Barren werden auch als Nanostack bezeichnet. Dann sind mehrere Emitter in y-Richtung übereinander gestapelt. Ein Laserbarren kann durch einen elektrischen Strom gepumpt werden. Zum Stromeintrag können N-Kontakt und ein P-Kontakt am Laserbarren vorgesehen sein, die als parallele Flächen auf der Ober- bzw. Unterseite des Laserbarrens ausgebildet sein können und in xz Ebenen angeordnet sein können. Der Laserbarren kann bezüglich des o.g. Koordinatensystems in einer xz-Ebene angeordnet sein.
Die erfindungsgemäße Laseranordnung umfasst wenigstens einen Diodenlaserbarren, wenigstens eine Wärmesenke mit einer ersten Anschlussfläche und wenigstens einen Deckel mit einer zweiten Anschlussfläche, wobei der Diodenlaserbarren einen oder mehrere Emitter, wenigstens einen P-Kontakt und wenigstens einen N-Kontakt aufweist und der P-Kontakt eine erste Metallschicht aufweist und der N-Kontakt eine zweite Metallschicht aufweist,
und die Wärmesenke an der ersten Anschlussfläche mit dem P-Kontakt elektrisch und thermisch verbunden ist und der N-Kontakt an der zweiten Anschlussfläche mit dem Deckel elektrisch verbunden ist,
und die erste und/oder die zweite Anschlussfläche mit Nanodrähten oder Nanoröhren belegt ist.
Die Wärmesenke kann aus einem Metall hergestellt sein, beispielsweise aus Kupfer, Silber, Aluminium, Molybdän-Kupfer oder Wolfram-Kupfer oder aus einem Verbundwerkstoff wie Diamant-Kupfer oder Diamant-Silber.
Der Deckel kann aus einem Metall hergestellt sein, beispielsweise aus Kupfer, Silber, Alumi- nium, Molybdän-Kupfer oder Wolfram-Kupfer oder aus einem Verbundwerkstoff wie Diamant- Kupfer oder Diamant-Silber.
Der P-Kontakt kann der Anodenanschluss des Laserbarrens sein, der N-Kontakt der Kathoden- anschluss des Laserbarrens.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Deckel mit der Wärmesenke über eine elektrisch isolierende Schicht zusammengefügt sein. Die Wärmesenke kann zur Ableitung der Abwärme des Diodenlaserbarrens vorgesehen sein. Der Deckel kann ebenfalls die Funktion einer (zweiten) Wärmesenke haben und dafür vorgesehen sein, Abwärme vom Laserbarren abzuführen. Dann kann der N-Kontakt an der zweiten Anschlussfläche zusätzlich auch thermisch mit dem Deckel verbunden sein. Die Wärmesenke kann auch Kühlkanäle für ein Kühlmittel aufweisen.
Unter„elektrisch verbunden" kann verstanden werden, dass der Betriebsstrom des Lasers über diese Verbindung geführt werden kann. Unter„thermisch verbunden" kann verstanden werden, dass Abwärme vom Laserbarren über diese Verbindung abgeführt werden kann.
Die elektrisch isolierende Schicht kann beispielsweise eine Klebstoffschicht, vorteilhaft ein Wär- meleitklebstoff, sein, mit der der Deckel an der Wärmesenke befestigt ist.
Die erste Metallschicht kann eine Dicke von 1 μηι bis 10μηι aufweisen. Beispielsweise kann die erste Metallschicht als eine Dickgoldschicht ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Die erste Metallschicht kann beispielsweise eine galvanisch hergestellte Schicht umfassen. Die erste Metallschicht kann zur Wärmespreizung dienen. Die zweite Metallschicht kann eine Dicke von weniger als 500nm aufweisen. Eine solche
Schicht kann beispielsweise durch Sputtern hergestellt werden. Es kann sich um eine Dünngoldschicht handeln.
Nanodrähte werden auch als Nanowires oder Nanorods bezeichnet. Der Begriff Nanodrähte soll auch Whisker einschließen. Die Nanodrähte können aus einem Metall oder einem Halbmetall bestehen. Die Nanoröhren können aus Kohlenstoff bestehen. Sie sind auch als CNT (englisch carbon nanotubes) bezeichnet. Vorteilhaft kann es sich um einwandige Röhren handeln.
Nanodrähte können mittels eines galvanischen Prozesses hergestellt werden. Zur Strukturerzeugung kann eine nanoporöse Filterfolie genutzt werden, die zunächst auf die zu belegende Fläche aufgetragen werden kann. Anschließend können die Nanodrähte mit dem galvanischen Prozess abgeschieden werden, danach können die nanoporöse Folie und alle nicht benötigten Strukturen durch Strippen von der Oberfläche entfernt werden. Die Nanodrähte können aus galvanisch abscheidbaren Metallen hergestellt werden, z.B. Kupfer, Silber, Gold. Die Nanodrähte können Durchmesser zwischen 30 nm und 2 μηι sowie Längen bis ca. 20 μηι aufweisen.
Die Belegungsdichte der Nanodrähte oder Nanoröhren auf der Oberfläche kann zwischen 5% und ca. 80 % betragen. Unter Belegungsdichte kann das Verhältnis der Summe der Querschnittsflächen der Nanodrähte zur bedrahteten Grundfläche verstanden werden. Bei Nanoröhr- chen kann bei der Berechnung der Querschnittsfläche der Außendurchmesser der Röhrchen zugrunde gelegt werden, während der hohle Innenraum unbeachtlich bleiben kann. Eine zu geringe oder zu hohe Belegungsdichte kann für die vorteilhafte Wirkung abträglich sein. Ein geeignetes Herstellungsverfahren für Nanodrähte ist in http://www.nanowired.de/technolo- gie/ beschrieben.
Die Herstellung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen ist ebenfalls bekannt. Insbesondere für Elektroden sind Kohlenstoff Nanoröhrchen bekannt, die senkrecht auf einer Grundfläche gebildet sind, beispielsweise aus Ryu, J.-H.; Lee, G.-J.; Kim, W.-S.; Lim, H.-E.; Mativenga, M.; Park, K.-C; Park, H.-K. All-Carbon Electrode Consisting of Carbon Nanotubes on Graphite Foil for Flexible Electrochemical Applications. Materials 2014, 7, 1975-1983 und US7710709.
Die Nanodrähte und/oder die Nanoröhren können in einer Vorzugsrichtung normal zur ersten bzw. zweiten Anschlussfläche ausgerichtet sein. Sie können vorteilhaft mit der jeweiligen Fläche fest verbunden sein. Besonders vorteilhaft kann die erste Anschlussfläche mit Nanoröhren und/oder Nanodrähten belegt sein und die erste Metallschicht eine Dicke von 1 μηι bis 10μηι aufweisen und die Nano- röhren/und oder Nanodrähte eine größere Härte als die erste Metallschicht aufweisen. Dann können die Nanoröhren bzw. die Nanodrähte in die erste Metallschicht wenigstens teilweise hineingespießt sein. Dadurch kann eine mechanisch spannungsarme elektrisch und thermisch gut leitende Verbindung des Laserbarrens mit der Wärmesenke hergestellt werden.
Vorteilhaft kann die zweite Anschlussfläche mit Nanoröhren und/oder Nanodrähten belegt sein und die Nanoröhren/und oder Nanodrähte eine größere Härte als die zweite Metallschicht aufweisen und in diese wenigstens teilweise hineingespießt sein. Vorteilhaft kann die zweite Anschlussfläche mit Nanoröhren und/oder Nanodrähten belegt sein und die Nanoröhren/und oder Nanodrähte elastisch oder plastisch verformt sein. Dabei können die Nanoröhren und/oder Nanodrähte gestaucht, geknickt oder gebogen sein. Das kann den Vorteil haben, dass die Andruckkraft des Laserbarrens an die Wärmesenke aufrechterhalten werden kann, beispielsweise hinsichtlich der Alterung des Bauteils, bei Lastwechsel im Pulsbetrieb sowie bei thermischer Wechselbelastung.
Die erste Anschlussfläche kann eine Indiumschicht oder eine Goldschicht aufweisen. Vorteilhaft kann folgende Kombination sein: Die erste Anschlussfläche kann eine Indiumschicht aufweisen, der P-Kontakt des Laserbarrens kann eine erste Metallschicht aufweisen, die eine Dickgold- schicht mit einer Dicke zwischen 1 μηι und 10μηι umfasst, die zweite Anschlussfläche des Deckels kann mit Nanodrähten oder Nanoröhren belegt sein. Zwischen der Dickgoldschicht und der Indiumschicht kann eine Diffusionsbarriereschicht vorgesehen sein, beispielsweise eine Palladium- Nickel- oder Platinschicht. Diese Diffusionsbarriereschicht kann als Bestandteil der ersten Metallschicht ausgebildet sein. Alternativ zu der genannten Indiumschicht kann die erste Anschlussfläche eine Zinnschicht oder eine Indium-Zinn-Schicht aufweisen. Im Falle einer Indium-Zinn-Schicht kann diese eine eutektische Zusammensetzung aufweisen.
Besonders vorteilhaft kann folgende Kombination sein: Die erste Anschlussfläche kann eine Goldschicht aufweisen, der P-Kontakt des Laserbarrens kann eine erste Metallschicht aufweisen, die eine Dickgoldschicht mit einer Dicke zwischen 1 μηι und 10μηι umfasst, die zweite An- schlussfläche des Deckels kann mit Nanodrähten oder Nanoröhren belegt sein. Die Goldschicht der ersten Anschlussfläche kann mit der Dickgoldschicht auf dem P-Kontakt des Laserbarrens direkt iN-Kontakt gebracht werden. Dabei kann es, muss aber nicht, zu einem Kaltverschweißen der beiden genannten Goldschichten kommen.
Die zweite Anschlussfläche kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführung mit Nanoröhren und/oder Nanodrähten belegt sein und die zweite Metallschicht kann eine Dicke von weniger als 500nm aufweisen. Dann können die Nanoröhren bzw. Nanodrähte nicht wesentlich in die zweite Metallschicht hineinspießen. Dadurch kann die Verformung der Nanoröhren bzw. Nanodrähte effektiver sein. Vorteilhaft kann die Verformung so groß sein, dass die Belegung mit Nanoröhren bzw. Nanodrähten um einen Faktor von wenigstens 2 komprimiert wird. Dabei kann als Maß das Volumen der Belegung vor und nach dem Verformen herangezogen werden. Vorteilhaft können die Nanoröhren bzw. Nanodrähte einen Außendurchmesser von weniger als 5μηι, besonders vorteilhaft von weniger als 2μηι und ganz besonders vorteilhaft von weniger als 1 μηι aufweisen und eine Länge von mehr als 2μηι, besonders vorteilhaft von mehr als 10μηι aufweisen. Die Länge der Nanoröhren bzw. Nanodrähte kann das Zweifache, vorteilhaft das Fünffache und besonders vorteilhaft das Zehnfache deren Außendurchmessers überschreiten. Damit können Unebenheiten des Laserbarrens und/oder der Wärmesenke bzw. des Deckels im μηι-ΒβΓβίθΓΐ ausgeglichen werden.
Vorteilhaft kann die erste Metallschicht auf der Außenseite mit Nanoröhren und/oder Nanodrähten belegt sein. Dann können die Nanoröhren bzw. Nanodrähte gleich auf dem Wafer herge- stellt werden, bevor die Laserbarren vereinzelt werden.
Die Nanodrähte können aus Gold bestehen. Dann kann eine besonders gute elektrische Verbindung des Laserbarrens mit der Wärmesenke bzw. dem Deckel hergestellt werden.
Die Nanodrähte können aus Silber, Nickel, Chrom, Platin, Zinn, Silizium, Germanium oder Kupfer bestehen. Solche Nanodrähte können geeignet sein, in eine Dickgoldschicht hineinzuspie- ßen.
Vorteilhaft kann die erste Anschlussfläche mit ersten Nanoröhren oder Nanodrähten belegt sein und die erste Metallschicht mit dritten Nanoröhren oder Nanodrähten belegt sein. Dann können die ersten und dritten Nanodrähte bzw. Nanoröhren ineinander eingreifen und eine besonders gute elektrische und thermische Verbindung herstellen. Vorteilhaft können die dritten Nanoröhren bzw. Nanodrähte aus einem anderen Material bestehen, als die ersten Nanoröhren oder Nanodrähte. Dann kann an den Grenzflächen der Materialien eine Diffusion stattfinden, die zu einer noch besseren Verbindung führen kann.
Eine vorteilhafte Laseranordnung kann einen Träger, wenigstens einen Diodenlaserbarren, wenigstens eine Wärmesenke mit einer ersten Anschlussfläche und wenigstens einen Deckel mit einer zweiten Anschlussfläche umfassen, wobei der Diodenlaserbarren einen oder mehrere Emitter, wenigstens einen P-Kontakt und wenigstens einen N-Kontakt aufweist und der P-Kon- takt eine erste Metallschicht aufweist und der N-Kontakt eine zweite Metallschicht aufweist, und die Wärmesenke an der ersten Anschlussfläche mit dem P-Kontakt elektrisch und thermisch verbunden ist und der N-Kontakt an der zweiten Anschlussfläche mit dem Deckel elektrisch verbunden ist,
und die erste und/oder die zweite Anschlussfläche mit Nanodrähten oder Nanoröhren belegt ist und
die Wärmesenke eine dritte Anschlussfläche aufweist, die mit vierten Nanodrähten belegt ist und der Träger mit fünften Nanodrähten belegt ist und die vierten Nanodrähte in die fünften Na- nodrähte eingreifen und durch diesen Eingriff die Wärmesenke mit dem Träger verbunden ist.
Wenn mehrere Diodenlaserbarren vorhanden sind, kann jeder Diodenlaserbarren jeweils einen P-Kontakt und einen N-Kontakt aufweisen und jeder P-Kontakt kann eine erste Metallschicht und jeder N-Kontakt eine zweite Metallschicht aufweisen. Die ersten Metallschichten können gleichartig aufgebaut sein, ebenso die zweiten Metallschichten. Mehrere Diodenlaserbarren können gleichartig sein.
Die vierten und fünften Nanodrähte können einen Klettverschluss bilden, der eine dauerhafte Verbindung der Wärmesenke mit dem Träger gewährleistet. Dafür kann beispielsweise das als KlettWelding bezeichnete Verfahren dienen, welches in http://www.nanowired.de/ beschrieben ist. Außerdem kann ein Kaltschweißeffekt vorhanden sein, wie beispielsweise beschrieben in Lu, Yang; Huang, Jian Yu; Wang, Chao; Sun, Shouheng; Lou, Jun (2010). "Cold welding of ultrathin gold nanowires". Nature Nanotechnology. 5 (3): 218-24.
Vorteilhaft kann der Deckel eine vierte Anschlussfläche aufweisen, die mit sechsten Nanodrähten belegt ist und der Träger mit siebenten Nanodrähten belegt ist, wobei die siebenten Nano- drähte auf dem Träger von den fünften Nanodrähten elektrisch isoliert sind, und die sechsten Nanodrähte in die siebenten Nanodrähte eingreifen und durch diesen Eingriff der Deckel mit dem Träger verbunden ist.
Der Träger kann eine beispielsweise plattenförmig ausgebildete Keramik umfassen. Auf dieser Keramik können ein erster metallischer Schichtbereich und ein zweiter metallischer Schichtbe- reich vorhanden sein, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Auf dem ersten Schichtbereich können die fünften Nanodrähte angebracht sein und auf dem zweiten Schichtbereich die siebenten Nanodrähte. Dadurch kann die elektrische Isolierung bereitgestellt werden.
Der Deckel kann gleichzeitig zur Wärmeleitung vorgesehen sein. Der Deckel kann gleichzeitig als eine zweite Wärmesenke für einen zweiten Laserbarren vorgesehen sein. Der Deckel des zweiten Laserbarrens kann gleichzeitig eine Wärmesenke für einen dritten Laserbarren sein usw. Auf diese Weise können mehrere Laserbarren in y-Richtung mit jeweils zwischenliegenden Elementen, die gleichzeitig Deckel und Wärmesenken sind, parallel übereinander gestapelt sein.
Vorteilhaft können die dritte und die vierte Anschlussflächen senkrecht zu der ersten Anschluss- fläche vorgesehen sein. Sie können in einer xy-Ebene liegen. Sie können sich an den Wärmesenken bzw. Deckeln befinden.
Die vierten und fünften und, falls vorgesehen, die sechsten und siebenten Nanodrähte können vorteilhaft aus Gold bestehen. Dann kann der Kaltschweißeffekt besonders ausgeprägt sein.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Laseranordnung umfasst: · Bereitstellen wenigstens eines Diodenlaserbarrens, wenigstens einer Wärmesenke mit einer ersten Anschlussfläche und wenigstens eines Deckels mit einer zweiten Anschlussfläche, wobei der Diodenlaserbarren einen oder mehrere Emitter, wenigstens einen P-Kontakt und wenigstens einen N-Kontakt aufweist und der P-Kontakt eine erste Metallschicht aufweist und der N-Kontakt eine zweite Metallschicht aufweist, · Belegen der ersten und/oder der zweite Anschlussfläche mit Nanodrähten oder Nano- röhren,
• Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung des P-Kontakts mit der Wärmesenke an der ersten Anschlussfläche,
• Herstellen einer elektrischen Verbindung des N-Kontakts mit dem Deckel an der zweiten Anschlussfläche.
Die Herstellung kann das Aushärten eines Fügemittels beinhalten, welches hernach eine elektrisch isolierende Schicht bildet, welche den Deckel mit der Wärmesenke verbindet.
Dadurch kann eine Klemmkraft erzeugt werden, die den Laserbarren zwischen der ersten und der zweiten Anschlussfläche geklemmt festhält. Vorteilhaft können durch diese Klemmkraft auch die Nanodrähte bzw. Nanoröhren in die erste bzw. zweite Metallschicht hineinspießen und/oder verformt werden. Vorteilhaft kann ein Nachhärten vorgesehen sein. Das Nachhärten kann ein Tempern sein, bei dem die Laseranaordnung über einen bestimmten Zeitraum einmalig oder wiederholt einer gegenüber der Raumtemperatur erhöhten Temperatur ausgesetzt wird. Dadurch kann die Verbindung des P-Kontakts und/oder des N-Kontakts mit den Nanodrähten oder den Nanoröhren ver- bessert werden. Dadurch kann die elektrische und/oder die thermische Leitfähigkeit dieser Verbindung verbessert werden.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Laseranordnung, umfasst:
• Bereitstellen eines Trägers,
• Bereitstellen wenigstens eines Diodenlaserbarrens, wenigstens einer Wärmesenke mit einer ersten Anschlussfläche und einer dritten Anschlussfläche und wenigstens eines
Deckels mit einer zweiten Anschlussfläche, wobei der Diodenlaserbarren einen oder mehrere Emitter, wenigstens einen P-Kontakt und wenigstens einen N-Kontakt aufweist und der P-Kontakt eine erste Metallschicht aufweist und der N-Kontakt eine zweite Metallschicht aufweist,
· Belegen der ersten und/oder der zweite Anschlussfläche mit Nanodrähten oder Nanoröhren,
• Belegen der dritten Anschlussfläche mit vierten Nanodrähten oder Nanoröhren,
• Belegen des Trägers mit fünften Nanodrähten oder Nanoröhren,
• Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung des P-Kontakts mit der Wär- mesenke an der ersten Anschlussfläche und einer elektrischen Verbindung des N-Kontakts mit dem Deckel an der zweiten Anschlussfläche durch eine y-Kraft,
• Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung des P-Kontakts mit der Wärmesenke an der ersten Anschlussfläche und einer elektrischen Verbindung des N-Kontakts mit dem Deckel an der zweiten Anschlussfläche durch die y-Kraft,
· Verbinden der Wärmesenke mit dem Träger durch Anpressen der vierten Nanodrähte an die fünften Nanodrähte mittels einer z-Kraft .
Der bzw. die Laserbarren und die Wärmesenke bzw. Wärmesenken und Deckel können einen Stapel bilden, der eine Stapelrichtung y aufweisen kann. Die y-Kraft kann eine Klemmkraft sein, welche den Stapel zusammenhält. Die y-Kraft kann eine externe Kraft sein, die den Stapel im Wesentlichen kraftschlüssig zusammenhält. Sie kann in y-Richtung wirken. Alternativ kann durch ein Verformen der Nanoröhrchen bzw. Nanodrähte und/oder Eindringen in die ersten und zweiten Metallschichten ein Form- oder Stoffschluss erreicht werden, durch den der Stapel auch nach einem Abschalten der Klemmkraft zusammengehalten werden kann.
Die z-Kraft kann eine externe Kraft sein, die den Stapel auf den Träger drückt. Sie kann in -z Richtung wirken. Sie kann derart auf die Wärmesenken bzw. die Deckel wirken, dass diese mit einem gleichmäßigen Druck an den Träger angedrückt werden. Dadurch kann die mechanische Belastung der Laserbarren minimiert werden. Durch die z-Kraft können die vierten Nanodrähte mit den fünften Nanodrähten verpresst werden, so dass sie eine dauerhafte Verbindung eingehen, die auch dann erhalten bleibt, wenn die z-Kraft nach dem Verpressen abgeschaltet wird. Diese Verbindung kann ähnlich einem Klettverschluss funktionieren, wobei die Nanodrähte beim Verpressen plastisch verformt werden können. Gleichzeitig können auf die gleich Weise die sechsten Nanodrähte mit den siebenten verpresst werden. Durch diese Verbindungen der Wärmesenke und des Deckels mit dem Träger kann die Klemmkraft im Stapel aufrechterhalten werden, so dass nach dem Verpressen auch die y-Kraft abgeschaltet werden kann. Wegen der ersten Nanodrähte bzw. Nanoröhrchen kann der Verbund im Stapel etwas nachgiebig sein. Dadurch können eine zu große Scherspannung auf die Laserbarren beim Verpressen und /oder hernach beim Betrieb des Lasers vermieden werden.
Die Figuren zeigen Folgendes:
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in Vorderansicht.
Fig. 2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in Seitenansicht.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel in Seitenansicht.
Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel.
Fig. 6 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel in Seitenansicht.
Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel.
Fig. 8 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel in Seitenansicht.
Fig. 9 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel in Seitenansicht.
Fig. 10 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel.
Fig. 11 zeigt die Herstellung des sechsten Ausführungsbeispiels.
Fig. 12 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel. Ausführungsbeispiele
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen erläutert.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in Vorderansicht. Die Laseranordnung 1 des ersten Ausführungsbeispiels umfasst einen Diodenlaserbarren 2, eine Wärmesenke 4 mit einer ersten Anschlussfläche 6 und einen Deckel 7 mit einer zweiten Anschlussfläche 8, wobei der Diodenlaserbarren mehrere Emitter 9, einen P-Kontakt 1 1 und einen N-Kontakt 12 aufweist und der P- Kontakt eine erste Metallschicht 13, die dicker ist als die zweite Metallschicht 14, aufweist und der N-Kontakt eine zweite Metallschicht 14 aufweist,
und die Wärmesenke 4 an der ersten Anschlussfläche 6 mit dem P-Kontakt 1 1 elektrisch und thermisch verbunden ist und der N-Kontakt 12 an der zweiten Anschlussfläche 8 mit dem Deckel 7 elektrisch verbunden ist,
und die zweite Anschlussfläche 8 mit Nanodrähten oder Nanoröhren 16 belegt ist.
Der Deckel 7 ist mit der Wärmesenke 4 über eine elektrisch isolierende Schicht 15 zusammengefügt. Dabei kann die Abwärme des Laserbarrens 2 über die erste und die zweite Anschluss- fläche 6, 8 abgeleitet werden. Von dem Deckel 7 kann Abwärme über die elektrisch isolierende Schicht 15 zur Wärmesenke 4 geleitet werden. Der N-Kontakt 12 ist an der zweiten Anschlussfläche 8 zusätzlich auch thermisch mit dem Deckel 7 verbunden.
Die elektrisch isolierende Schicht 15 ist eine Klebstoffschicht, vorteilhaft ein Wärmeleitklebstoff, mit der der Deckel an der Wärmesenke befestigt ist. Die erste Metallschicht 13 weist eine Dicke von 1 μηι bis 10μηι auf. Beispielsweise kann die erste Metallschicht als eine Dickgoldschicht ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Die erste Metallschicht kann beispielsweise eine galvanisch hergestellte Schicht umfassen. Die erste Metallschicht kann zur Wärmespreizung dienen. In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels kann die erste Metallschicht dünner ausgebildet sein. Die zweite Metallschicht weist eine Dicke von weniger als 500nm auf. Eine solche Schicht kann beispielsweise durch Sputtern hergestellt werden. Es handelt sich um eine Dünngoldschicht.
Fig. 2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in Seitenansicht. Die Laserstrahlung 10 wird in z Richtung emittiert. Hier ist die Richtung des Zentralstrahls dargestellt, wobei das Strahlenbündel divergent sein kann. Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Hier sind im Unterschied zum ersten Ausführungs- beispiel die Nanodrähte bzw. Nanoröhrchen 16 auf der ersten Anschlussfläche 6 angeordnet. Fig. 4 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel in Seitenansicht.
Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Hier sind im Unterschied zum zweiten Ausführungs- beispiel zusätzlich zweite Nanodrähte bzw. Nanoröhrchen 17 auf der zweiten Anschlussfläche vorgesehen. Fig. 6 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel in Seitenansicht.
Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel. Hier sind im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel zusätzlich auf der ersten Metallschicht 13 dritte Nanodrähte bzw. Nanoröhrchen 18 vorgesehen, die in die ersten Nanodrähte bzw. Nanoröhrchen 16 eingreifen. Fig. 8 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel in Seitenansicht.
Fig. 9 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel in Seitenansicht. Hier ist im Unterschied zum vierten Ausführungsbeispiel die erste Metallschicht als dünne Schicht mit einer Dicke von weniger als 500nm ausgeführt.
Ein nicht bildlich dargestelltes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung einer Laser- anordnung 1 , umfasst:
• Bereitstellen wenigstens eines Diodenlaserbarrens 2, wenigstens einer Wärmesenke 4 mit einer ersten Anschlussfläche 6 und wenigstens eines Deckels 7 mit einer zweiten Anschlussfläche 8, wobei der Diodenlaserbarren einen oder mehrere Emitter 9, wenigstens einen P-Kontakt 11 und wenigstens einen N-Kontakt 12 aufweist und der P-Kontakt eine erste Metallschicht 13 aufweist und der N-Kontakt eine zweite Metallschicht 14 aufweist,
• Belegen der ersten und/oder der zweite Anschlussfläche mit Nanodrähten oder Nano- röhren 16,
• Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung des P-Kontakts mit der Wär- mesenke an der ersten Anschlussfläche,
• Herstellen einer elektrischen Verbindung an des N-Kontakts mit dem Deckel an der zweiten Anschlussfläche. Die Herstellung kann das Aushärten eines Fügemittels beinhalten, welches hernach eine elektrisch isolierende Schicht 15 bildet, welche den Deckel mit der Wärmesenke verbindet. Dadurch kann eine Klemmkraft erzeugt werden, die den Laserbarren zwischen der ersten und der zweiten Anschlußfläche geklemmt festhält. Vorteilhaft können durch diese Klemmkraft auch die Nanodrähte bzw. Nanoröhren in die erste bzw. zweite Metallschicht hineinspießen. Obwohl das Verfahren nicht bildlich dargestellt ist, können die Bezugszeichen den Figuren Fig. 1 bis Fig. 9 entnommen werden, welche Ausführungsbeispiele der Laseranordnung zeigen.
Fig. 10 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel. Fig. 1 1 zeigt die Herstellung des sechsten Ausführungsbeispiels. Die vorteilhafte Laseranordnung 1 des sechsten Ausführungsbeispiels um- fasst einen Träger 23, wenigstens mehrere Diodenlaserbarren 2, 3, mehrere Wärmesenken 4, 5 mit einer ersten Anschlussfläche 6 und wenigstens einen Deckel 7 mit einer zweiten Anschlussfläche 8. Die Diodenlaserbarren weisen einen oder mehrere Emitter 9 (hier nicht dargestellt, analog zur Darstellung in Fig. 1 ), wenigstens einen P-Kontakt 11 und wenigstens einen N-Kontakt 12 auf. Der P-Kontakt weist eine erste Metallschicht 13 auf und der N-Kontakt eine zweite Metallschicht 14. Die Wärmesenke ist an der ersten Anschlussfläche mit dem P-Kontakt elektrisch und thermisch verbunden und der N-Kontakt an der zweiten Anschlussfläche mit dem Deckel elektrisch verbunden. Die erste und/oder die zweite Anschlussfläche sind mit Nanodräh- ten oder Nanoröhren 16 belegt. Die Wärmesenke weist eine dritte Anschlussfläche auf, die mit vierten Nanodrähten 19 belegt ist. Der Träger ist mit fünften Nanodrähten 20 belegt. Die vierten Nanodrähte greifen in die fünften Nanodrähte ein und durch diesen Eingriff ist die Wärmesenke mit dem Träger verbunden.
Der Deckel 7 des ersten Laserbarrens ist hier gleichzeitig die zweite Wärmesenke 5 des zweiten Laserbarrens 3.
Die vierten und fünften Nanodrähte bilden einen Klettverschluss, der eine dauerhafte Verbin- dung der Wärmesenke mit dem Träger gewährleistet.
Vorteilhaft kann der Deckel eine vierte Anschlussfläche aufweisen, die mit sechsten Nanodrähten 21 belegt ist und der Träger mit siebenten Nanodrähten 22 belegt ist, wobei die siebenten Nanodrähte auf dem Träger von den fünften Nanodrähten elektrisch isoliert sind, und die sechsten Nanodrähte in die siebenten Nanodrähte eingreifen und durch diesen Eingriff der Deckel mit dem Träger verbunden ist. Der Träger 23 umfasst eine beispielsweise plattenförmig ausgebildete Keramik. Auf dieser Keramik sind ein erster metallischer Schichtbereich 24 und ein zweiter metallischer Schichtbereich 25 vorhanden, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Auf dem ersten Schichtbereich sind die fünften Nanodrähte angebracht und auf dem zweiten Schichtbereich die siebenten Nano- drähte. Dadurch ist die elektrische Isolierung gegeben.
Der Deckel ist gleichzeitig zur Wärmeleitung vorgesehen. Der Deckel 7 ist gleichzeitig als eine zweite Wärmesenke 5 für einen zweiten Laserbarren 3 vorgesehen. Gleiches gilt für weitere Laserbarren. Auf diese Weise sind mehrere Laserbarren in y-Richtung mit jeweils zwischenliegenden Wärmesenken parallel übereinander gestapelt. Die dritte und die vierte Anschlussflächen sind senkrecht zu der ersten Anschlussfläche vorgesehen. Sie liegen in einer xy-Ebene.
Die vierten und fünften und, falls vorgesehen, die sechsten und siebenten Nanodrähte können vorteilhaft aus Gold bestehen. Dann kann der Kaltschweißeffekt besonders ausgeprägt sein. In Abwandlungen des Ausführungsbeispiels sind diese aus anderen Metallen hergestellt. Ein weiteres Verfahren nach Fig. 1 1 zur Herstellung einer Laseranordnung 1 des sechsten und in analoger Weise des siebenten Ausführungsbeispiels, umfasst
Bereitstellen eines Trägers 23,
Bereitstellen wenigstens eines Diodenlaserbarrens 2, wenigstens einer Wärmesenke 4 mit einer ersten Anschlussfläche 6 und einer dritten Anschlussfläche und wenigstens ei- nes Deckels 7 mit einer zweiten Anschlussfläche 8, wobei der Diodenlaserbarren einen oder mehrere Emitter 9, wenigstens einen P-Kontakt 1 1 und wenigstens einen N-Kon- takt 12 aufweist und der P-Kontakt eine erste Metallschicht 13 aufweist und der N-Kon- takt eine zweite Metallschicht 14 aufweist,
Belegen der ersten und/oder der zweite Anschlussfläche mit Nanodrähten oder Nano- röhren 16, 17,
Belegen der dritten Anschlussfläche mit vierten Nanodrähten oder Nanoröhren 19 , • Belegen des Trägers mit fünften Nanodrähten oder Nanoröhren 20 ,
• Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung des P-Kontakts mit der Wärmesenke an der ersten Anschlussfläche und einer elektrischen Verbindung des N-Kon- takts mit dem Deckel an der zweiten Anschlussfläche durch eine y-Kraft 26,
• Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung des P-Kontakts mit der Wärmesenke an der ersten Anschlussfläche und einer elektrischen Verbindung des N-Kon- takts mit dem Deckel an der zweiten Anschlussfläche durch die y-Kraft 26,
• Verbinden der Wärmesenke mit dem Träger durch Anpressen der vierten Nanodrähte an die fünften Nanodrähte mittels einer z-Kraft 27.
Der bzw. die Laserbarren und die Wärmesenke bzw. Wärmesenken und Deckel bilden einen Stapel, der eine Stapelrichtung y aufweist. Die y-Kraft ist eine Klemmkraft, welche den Stapel zusammenhält. Die y-Kraft ist eine externe Kraft, die den Stapel im Wesentlichen kraftschlüssig zusammenhält. Sie wirkt in y-Richtung. In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels wird durch ein Verformen der Nanoröhrchen bzw. Nanodrähte und/oder Eindringen in die Metallschichten ein Form- oder Stoffschluss erreicht, durch den der Stapel auch nach einem Abschalten der Klemmkraft zusammengehalten wird.
Die z-Kraft ist eine externe Kraft, die den Stapel auf den Träger drückt. Sie wirkt in -z Richtung. Sie kann derart auf die Wärmesenken bzw. die Deckel wirken, dass diese mit einem gleichmäßigen Druck an den Träger angedrückt werden. Dadurch wird die mechanische Belastung der Laserbarren minimiert. Durch die z-Kraft werden die vierten Nanodrähte mit den fünften Nanodrähten verpresst, so dass sie eine dauerhafte Verbindung eingehen, die auch dann erhalten bleibt, wenn die z-Kraft nach dem Verpressen abgeschaltet wird. Diese Verbindung kann ähnlich einem Klettverschluss funktionieren, wobei die Nanodrähte beim Verpressen plastisch verformt werden können. Gleichzeitig können auf die gleich Weise die sechsten Nanodrähte mit den siebenten verpresst werden. Durch diese Verbindungen der Wärmesenke und des Deckels mit dem Träger wird die Klemmkraft im Stapel aufrechterhalten, so dass nach dem Verpressen auch die y-Kraft abgeschaltet werden kann. Wegen der ersten Nanodrähte bzw. Nanoröhrchen ist der Verbund im Stapel etwas nachgiebig. Dadurch können eine zu große Scherspannung auf die Laserbarren beim Verpressen und /oder hernach beim Betrieb des Lasers vermieden werden.
Fig. 12 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel. Hier sind mehrere Stapel, jeweils umfassend eine Wärmesenke 4, einen Diodenlaserbarren 2 und einen Deckel 7 auf einem gemeinsamen Träger 23 angeordnet. Der elektrische Stromfluss vom Deckel 7 des ersten Stapels zur zweiten Wärmesenke 4 des zweiten Stapels wird hier über den zweiten Schichtbereich 25 geführt.
Vorsorglich sei darauf hingewiesen, dass die Figuren nicht maßstäblich gezeichnet sind.
Bezugszeichen
1. Laseranordnung
2. Diodenlaserbarren; erster Diodenlaserbarren
3. Zweiter Diodenlaserbarren
4. Wärmesenke; erste Wärmesenke
5. Zweite Wärmesenke
6. Erste Anschlussfläche
7. Deckel
8. zweite Anschlussfläche
9. Emitter
10. Laserstrahlung
1 1. P-Kontakt
12. N-Kontakt
13. erste Metall Schicht
14. zweite Metallschicht
15. elektrisch isolierende Schicht
16. Nanodrähte; Nanoröhren
17. Zweite Nanodrähte; zweite Nanoröhren
18. dritte Nanodrähte; dritte Nanoröhren 19. vierte Nanodrähte
20. fünfte Nanodrähte
21. sechste Nanodrähte
22. siebente Nanodrähte
23. Träger
24. Erster Schichtbereich
25. Zweiter Schichtbereich
26. y-Kraft
27. z-Kraft

Claims

Patentansprüche
1. Laseranordnung (1 ), umfassend wenigstens einen Diodenlaserbarren (2), wenigstens eine Wärmesenke (4) mit einer ersten Anschlussfläche (6) und wenigstens einen Deckel (7) mit einer zweiten Anschlussfläche (8), wobei der Diodenlaserbarren einen oder mehrere Emitter (9), wenigstens einen P-Kontakt (1 1 ) und wenigstens einen N-Kontakt (12) aufweist und der P-Kontakt eine erste Metallschicht (13) aufweist und der N-Kontakt eine zweite Metallschicht (14) aufweist,
und die Wärmesenke (4) an der ersten Anschlussfläche (6) mit dem P-Kontakt (1 1 ) elektrisch und thermisch verbunden ist und der N-Kontakt (12) an der zweiten Anschlussfläche (8) mit dem Deckel (7) elektrisch verbunden ist,
und die erste und/oder die zweite Anschlussfläche (6, 8) mit Nanodrähten oder Nanoröh- ren (16, 17) belegt ist.
2. Laseranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) mit der Wärmesenke (4) über eine elektrisch isolierende Schicht (15) zusammengefügt ist.
3. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Metallschicht (13) eine Dicke von 1 μιη bis 10μηι aufweist.
4. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Metallschicht (14) eine Dicke von weniger als 500nm aufweist.
5. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanodrähte (16) aus einem Metall bestehen und/oder die Nanoröhren aus Kohlenstoff bestehen
6. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanodrähte und/oder die Nanoröhren (16, 17) in einer Vorzugsrichtung normal zur ersten bzw. zweiten Anschlussfläche (6, 8) ausgerichtet sind.
7. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlussfläche (6) mit Nanoröhren und/oder Nanodrähten (16) belegt ist und die erste Metallschicht (13) eine Dicke von 1 μηι bis 10μηι aufweist und die Nanoröh- ren/und oder Nanodrähte (16) eine größere Härte als die erste Metallschicht (13) aufweisen und in diese wenigstens teilweise hineingespießt sind.
8. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlussfläche (8) mit Nanoröhren und/oder Nanodrähten (16, 17) belegt ist und die Nanoröhren/und oder Nanodrähte (16, 17) eine größere Härte als die zweite Metallschicht (14) aufweisen und in diese wenigstens teilweise hineingespießt sind.
9. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlussfläche (8) mit Nanoröhren und/oder Nanodrähten (16) belegt ist und die Nanoröhren/und oder Nanodrähte (16) elastisch oder plastisch verformt sind.
10. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anschlussfläche (8) mit Nanoröhren und/oder Nanodrähten (16) belegt ist und die zweite Metallschicht eine Dicke von weniger als 500nm aufweist.
1 1. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanoröhren bzw. Nanodrähte (16) einen Außendurchmesser von weniger als
1 μηι aufweisen und eine Länge von mehr als 2μηι aufweisen.
12. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Metallschicht (13) auf der Außenseite mit Nanoröhren und/oder Nanodrähten (16, 18) belegt ist.
13. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanodrähte (16) aus Gold, Silber, Nickel, Chrom oder Kupfer bestehen.
14. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlussfläche (6) mit ersten Nanoröhren oder Nanodrähten (16) belegt ist und die erste Metallschicht (13) mit dritten Nanoröhren oder Nanodrähten (18) belegt ist.
15. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Nanoröhren bzw. Nanodrähte (18) aus einem anderen Material bestehen, als die ersten Nanoröhren oder Nanodrähte (16).
16. Laseranordnung (1 ), umfassend einen Träger (23), wenigstens einen Diodenlaserbarren (2), wenigstens eine Wärmesenke (4) mit einer ersten Anschlussfläche (6) und wenigstens einen Deckel (7) mit einer zweiten Anschlussfläche (8), wobei der Diodenlaserbarren einen oder mehrere Emitter (9), wenigstens einen P-Kontakt (1 1 ) und wenigstens einen N-Kontakt (12) aufweist und der P-Kontakt eine erste Metallschicht (13) aufweist und der N-Kontakt eine zweite Metallschicht (14) aufweist,
und die Wärmesenke (4) an der ersten Anschlussfläche (6) mit dem P-Kontakt (1 1 ) elektrisch und thermisch verbunden ist und der N-Kontakt (12) an der zweiten Anschlussfläche (8) mit dem Deckel (7) elektrisch verbunden ist,
und die erste und/oder die zweite Anschlussfläche (8) mit Nanodrähten oder Nanoröhren (16, 17) belegt ist und
die Wärmesenke (4) eine dritte Anschlussfläche aufweist, die mit vierten Nanodrähten (19) belegt ist und der Träger (23) mit fünften Nanodrähten (20) belegt ist und die vierten Nano- drähte (19) in die fünften Nanodrähte (20) eingreifen und durch diesen Eingriff die Wärmesenke (4) mit dem Träger (23) verbunden ist.
17. Laseranordnung (1 ) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) eine vierte Anschlussfläche aufweist, die mit sechsten Nanodrähten (21 ) belegt ist und der Träger mit siebenten Nanodrähten (22) belegt ist, wobei die siebenten Nanodrähte (22) auf dem Träger von den fünften Nanodrähten (20) elektrisch isoliert sind, und die sechsten Nanodrähte (21 ) in die siebenten Nanodrähte (22) eingreifen und durch diesen Eingriff der Deckel (7) mit dem Träger (23) verbunden ist.
18. Laseranordnung (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte und vierte Anschlussflächen senkrecht zu der ersten Anschlussfläche (6) vorgesehen sind.
19. Verfahren zur Herstellung einer Laseranordnung (1 ), umfassend
Bereitstellen wenigstens eines Diodenlaserbarrens (2), wenigstens einer Wärmesenke (4) mit einer ersten Anschlussfläche (6) und wenigstens eines Deckels (7) mit einer zweiten Anschlussfläche (8), wobei der Diodenlaserbarren einen oder mehrere Emitter (9), wenigstens einen P-Kontakt (11 ) und wenigstens einen N-Kontakt (12) aufweist und der P-Kontakt (1 1 ) eine erste Metallschicht (13) aufweist und der N-Kontakt eine zweite Metallschicht (14) aufweist,
Belegen der ersten und/oder der zweite Anschlussfläche mit Nanodrähten oder Nanoröh- ren (16, 17),
Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung des P-Kontakts (1 1 ) mit der Wärmesenke (4) an der ersten Anschlussfläche (6), Herstellen einer elektrischen Verbindung des N-Kontakts (12) mit dem Deckel (7) an der zweiten Anschlussfläche (8).
20. Verfahren zur Herstellung einer Laseranordnung (1 ), umfassend
Bereitstellen eines Trägers (23),
Bereitstellen wenigstens eines Diodenlaserbarrens (2), wenigstens einer Wärmesenke (4) mit einer ersten Anschlussfläche (6) und einer dritten Anschlussfläche und wenigstens eines Deckels (7) mit einer zweiten Anschlussfläche (8), wobei der Diodenlaserbarren einen oder mehrere Emitter (9), wenigstens einen P-Kontakt (1 1 ) und wenigstens einen N-Kon- takt (12) aufweist und der P-Kontakt eine erste Metallschicht (13) aufweist und der N-Kon- takt eine zweite Metallschicht (14) aufweist,
Belegen der ersten und/oder der zweite Anschlussfläche mit Nanodrähten oder Nanoröh- ren (16, 17),
Belegen der dritten Anschlussfläche mit vierten Nanodrähten oder Nanoröhren (19), Belegen des Trägers mit fünften Nanodrähten oder Nanoröhren (20) ,
Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung des P-Kontakts mit der Wärmesenke an der ersten Anschlussfläche und einer elektrischen Verbindung des N-Kontakts mit dem Deckel an der zweiten Anschlussfläche durch eine y-Kraft (26),
Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung des P-Kontakts mit der Wärmesenke an der ersten Anschlussfläche und einer elektrischen Verbindung des N-Kontakts mit dem Deckel an der zweiten Anschlussfläche durch die y-Kraft (26),
Verbinden der Wärmesenke mit dem Träger durch Anpressen der vierten Nanodrähte an die fünften Nanodrähte mittels einer z-Kraft (27).
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