TW202013839A - 二極體雷射器配置以及製造二極體雷射器配置之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種二極體雷射器配置(1)，具有至少一個發射器(4)、第一冷卻裝置(13)、第二冷卻裝置(15)及第一連接層(17、17')，其中該至少一個發射器(4)被構建為用於發射雷射束，其中該至少一個發射器(4)佈置於該第一冷卻裝置(13)與該第二冷卻裝置(15)之間，其中該第一冷卻裝置(13)及該第二冷卻裝置(15)分別被構建為用於冷卻該至少一個發射器(4)，其中該至少一個發射器(4)透過該第一連接層(17、17')與該第一冷卻裝置(13)連接，且其中該第一連接層(17、17')具有連接材料或者由連接材料構成，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。

Description

二極體雷射器配置以及製造二極體雷射器配置之方法
本發明係有關於一種二極體雷射器配置以及一種製造二極體雷射器配置之方法。
發射器(特別是大功率範圍之發射器，例如大功率二極體雷射條)工作時會產生損耗熱，為了在確保長使用壽命、高射束品質以及預期的恆定射束參數(例如均勻的高偏振度)的同時達到高輸出功率，必須從一個或數個發射器中排出損耗熱。一般而言，具有此種發射器之二極體雷射器配置具有冷卻裝置，該冷卻裝置與一個/數個發射器熱耦合且被構建為用於排出損耗熱。習知技術係將至少一個發射器佈置於兩個此種冷卻裝置之間，以便提高冷卻效率並實現熱機械對稱結構。為了將此冷卻裝置與至少一個發射器連接，通常使用由於彈性模數比接合配合件高而會促進或導致特別是至少一個發射器之雷射活性材料中產生機械應力之材料，例如硬焊料。此類應力特別是取決於接合材料(例如硬焊料)與接合配合件之熱膨脹係數差，以及取決於焊料結構中之金屬間相的膨脹差。此類應力會對使用壽命、射束品質及偏振產生很大程度的不良影響且會嚴重限制二極體雷射器配置之適用性。
本發明之目的在於提供一種二極體雷射器配置以及一種製造二極體雷射器配置之方法，其中特別是在以下方面實現相對於習知二極體雷射器配置之優點：在確保長使用壽命、高射束品質及預期射束參數的同時達到高輸出功率。
該目的係藉由提供各獨立請求項之主題而達成。有利技術方案產生於附屬請求項。
特定言之，本發明用以達成該目的之解決方案為提供一種具有至少一個發射器、第一冷卻裝置、第二冷卻裝置及第一連接層之二極體雷射器配置。該至少一個發射器被構建為用於發射雷射束。其中，該雷射束亦可由數個分雷射束組成。例如當該至少一個發射器被構建成二極體雷射條時，即為此種情況。該至少一個發射器佈置於該第一冷卻裝置與該第二冷卻裝置之間。該第一冷卻裝置及該第二冷卻裝置分別被構建為用於冷卻該至少一個發射器。其中，該至少一個發射器透過該第一連接層與該第一冷卻裝置連接。該第一連接層具有連接材料或者由連接材料構成，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。錫合金或鉛合金可例如包含鉛錫。
本發明之二極體雷射器配置較之先前技術具有其優勢。用於將至少一個發射器與第一冷卻裝置連接起來的第一連接層具有連接材料或者由連接材料構成，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組，藉此可在二極體雷射器配置工作時，特別是在至少一個發射器之高工作溫度下，顯著減小甚或避免應力。舉例而言，可顯著減小甚或避免被構建成二極體雷射條之至少一個發射器的熱致變形。可顯著延長二極體雷射器配置之使用壽命，特別是至少一個發射器之使用壽命。此外更可在確保長使用壽命及高射束品質的同時實現高輸出功率或更高之輸出功率。另外，可使得所發射之雷射束的光譜特性及幾何特性(例如偏振度、波長或發射角)在較窄範圍內保持恆定。進一步地，可提高偏振度。此外，二極體雷射器配置亦可在更高溫度下正常工作。
至少一個發射器可被構建成單發射器。此種發射器較佳被構建成邊緣發射器。此種發射器較佳被構建成大功率發射器。至少一個發射器尤佳被構建成包含數個發射器之二極體雷射條，該等發射器較佳佈置在一維行列(陣列)中。此種二極體雷射條較佳被構建成邊緣發射器。此種二極體雷射條尤佳被構建成大功率二極體雷射條。
第一冷卻裝置及/或第二冷卻裝置特定言之分別被構建成熱沉。第一冷卻裝置及/或第二冷卻裝置較佳分別被構建為可被主動冷卻。第一冷卻裝置及/或第二冷卻裝置尤佳被構建為可通冷卻流體，從而可實現散熱。
較佳地，第一冷卻裝置及/或第二冷卻裝置之冷卻流體供給及/或冷卻流體排出並非透過第一冷卻裝置及/或第二冷卻裝置之連接面而完成。所述類型之連接面特定言之係指第一冷卻裝置及/或第二冷卻裝置之設有第一連接層或第二連接層的表面，且指面向至少一個發射器之表面。在第一冷卻裝置及/或第二冷卻裝置側面較佳分別設有分別用於供給且/或排出冷卻流體之接頭。如此一來，第一冷卻裝置及/或第二冷卻裝置可獨立於彼此地通冷卻流體。藉此可有利地減小甚或避免至少一個發射器之n側(n-Seite)及p側(p-Seite)上的溫差。
特定言之，第一冷卻裝置及第二冷卻裝置分別佈置於至少一個發射器之相反兩側。舉例而言，第一冷卻裝置可鄰近於至少一個發射器之第一側佈置，並且第二冷卻裝置可鄰近於至少一個發射器之相反於第一側的第二側佈置。例如，至少一個發射器之p側可佈置於第一側區域內，並且至少一個發射器之n側可佈置於第二側區域內。
在該二極體雷射器配置之一種較佳實施方式中，第一連接層被構建為用於將至少一個發射器與第一冷卻裝置固定連接。可在至少一個發射器與第一冷卻裝置之間設置基座(Submount)，其中至少一個發射器透過第一連接層與基座固定連接，或者基座透過第一連接層與第一冷卻裝置固定連接。下文將以二極體雷射器配置之較佳實施方式的形式對此(第一)基座進行說明。此外，第一連接層可被構建為由多個部分組成。特定言之，在此情況下，至少一個發射器可透過第一連接層與基座固定連接，並且基座可透過其他第一連接層與第一冷卻裝置固定連接。此種連接特定言之被構建成透過第一連接層而實現之材料接合連接及/或形狀配合連接。此種連接特定言之係藉由擴散、黏合或微嚙合(Mikroverzahnung)而實現。
該二極體雷射器配置之一種較佳實施方式，其特徵在於：該二極體雷射器配置具有第二連接層。該至少一個發射器較佳透過該第二連接層與該第二冷卻裝置連接。此連接亦可藉由設於至少一個發射器與第二冷卻裝置之間的基座而實現。該第二連接層特定言之具有連接材料或者由連接材料構成，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。錫合金或鉛合金可例如包含鉛錫。藉由第二連接層可在至少一個發射器與第二冷卻裝置之間有利地形成低應力甚或無應力連接，特別是在二極體雷射器配置工作時。
第二連接層特定言之被構建為用於將至少一個發射器與第二冷卻裝置固定連接。可在至少一個發射器與第二冷卻裝置之間設置基座，其中特定言之，至少一個發射器透過第二連接層與此基座固定連接，或者此基座透過第二連接層與第二冷卻裝置固定連接。下文將以二極體雷射器配置之較佳實施方式的形式對此(第二)基座進行說明。此外，第二連接層可被構建為由多個部分組成。特定言之，在此情況下，至少一個發射器可透過第二連接層與此基座固定連接，並且此基座可透過其他第二連接層與第二冷卻裝置固定連接。此種連接特定言之被構建成透過第二連接層而實現之材料接合連接及/或形狀配合連接。此種連接特定言之係藉由擴散、黏合或微嚙合而實現。
二極體雷射器配置可具有夾緊裝置，該夾緊裝置被構建為用於使至少一個發射器與第一冷卻裝置及/或至少一個發射器與第二冷卻裝置相對於彼此地保持在預定位置上且/或彼此連接，例如以相向壓緊之方式。特定言之，所述類型之基座(若設置)以及至少一個發射器及/或冷卻裝置相對於彼此地保持在預定位置上且/或彼此連接。特定言之，此夾緊裝置使得第一連接層及第二連接層、即「至少一個發射器與第一冷卻裝置透過第一連接層而彼此連接且/或至少一個發射器與第二冷卻裝置透過第二連接層而彼此連接」並非為以預期方式將至少一個發射器與第一冷卻裝置及第二冷卻裝置保持在一起的唯一手段。特定言之，在此情況下，二極體雷射器配置之上述組件可鬆散地彼此貼靠，其中藉由夾緊裝置實現固定連接。
上文聯繫第一連接層及/或第二連接層所述及之連接材料「金」特定言之係為軟金(Weichgold)。軟金特定言之係指特別純的金或包含軟組分之金合金。所述類型之金合金較佳包含金錫或者由金錫構成。所述類型之銀燒結材料作為原料可例如以漿料、預型體或箔之形式獲得。例如，可藉由樹脂分散體系將漿料狀銀燒結材料施覆於第一冷卻裝置及/或第二冷卻裝置及/或至少一個發射器上以形成第一及第二連接層。同樣地，亦可施覆於前文及下文所述類型之第一基座及/或第二基座上。
該二極體雷射器配置之一種較佳實施方式，其特徵在於：該二極體雷射器配置具有二極體雷射裝置，該二極體雷射裝置包含該至少一個發射器，其中該二極體雷射裝置進一步具有第一基座或第二基座，或者作為替代方案，具有第一基座及第二基座。其中，第一連接層及/或第二連接層可分別被構建為由多個部分組成，特別是由兩部分組成。該至少一個發射器較佳透過該第一連接層與該第一基座連接且/或透過該第二連接層與該第二基座連接。作為替代方案或補充方案，該第一基座較佳透過該第一連接層或者透過其他第一連接層與該第一冷卻裝置連接，特別是固定連接。尤其在至少一個發射器透過所述類型之第一連接層與第一基座連接之情況下，設有此種其他第一連接層。在此情況下，特定言之係設有兩個採用相似設計之第一連接層。作為替代方案或補充方案，該第二基座較佳透過該第二連接層或者透過其他第二連接層與該第二冷卻裝置連接，特別是固定連接。尤其在至少一個發射器透過所述類型之第二連接層與第二基座連接之情況下，設有此種其他第二連接層。在此情況下，特定言之係設有兩個採用相似設計之第二連接層。
作為藉由第一及第二連接層在至少一個發射器與第一及第二基座之間形成連接之替代方案，亦可藉由焊接或者藉由接觸箔來實現連接。亦可在第一及第二基座與第一及第二冷卻裝置之間設置此種替代性連接方式。作為替代方案或補充方案，亦可藉由前述類型之夾緊裝置將至少一個發射器與第一基座及/或第二基座固定在一起。
所述類型之基座特別是被構建成散熱器(Wärmespreizer)，其中至少一個發射器之餘熱能夠特別有效地被傳遞至第一冷卻裝置及第二冷卻裝置。此外，藉由此種基座可對由於至少一個發射器以及第一及第二冷卻裝置具有不同熱膨脹係數而產生之機械應力進行補償。
該二極體雷射器配置之一種較佳實施方式，其特徵在於：該第一連接層或該第二連接層分別被構建成連續層，或者作為替代方案，該第一連接層及該第二連接層分別被構建成連續層。連續層特定言之係指在一個或數個方向上連續的層，該層係藉由相關的連接材料製成，具有相關的連接材料或者由相關的連接材料構成。
第一連接層及/或第二連接層特定言之被構建成厚金層，該厚金層具有較佳最小為1 µm且最大為100 µm之厚度。
第一連接層及/或第二連接層特定言之被構建成厚銀層，該厚銀層具有較佳最小為3 µm且最大為100 µm之厚度。
第一連接層及/或第二連接層特定言之被構建成接觸箔，特別是接觸銀箔。此種接觸箔特定言之具有導電材料或者採用導電設計。藉由此種連續層可確保至少一個發射器與第一及第二冷卻裝置之間有利地存在預期連接及/或良好的電流流動。
該二極體雷射器配置之一種較佳實施方式，其特徵在於：該第一連接層或該第二連接層分別具有數個可被幾何定界之分區，或者作為替代方案，該第一連接層及該第二連接層分別具有數個可被幾何定界之分區。亦即，第一連接層及第二連接層並非分別被構建成連續層，而是分別具有特別是彼此間隔開之分區。以下為可行的：在組裝二極體雷射器配置之前，例如在將至少一個發射器與冷卻裝置或基座連接之前，或者在將基座與冷卻裝置連接之前，第一連接層及/或第二連接層分別具有數個可被幾何定界之分區，其中在組裝之後，第一連接層及/或第二連接層分別至少部分地被構建成連續層。
透過第一連接層及/或第二連接層而形成之連接特定言之係透過第一連接層及第二連接層之相應分區而實現。
特定言之，第一連接層及第二連接層之分區可分別地基本呈凸塊形、滴形或半球形。相應的連接材料尤佳包含金或者由金構成。此類由金或金合金構成之分區亦被稱作金凸塊。所述分區(尤指被構建成金凸塊之分區)較佳具有最小為5 µm且最大為30 µm之厚度。以此方式可在二極體雷射器配置工作時，在相關聯之組件之間實現低機械應力甚或無應力連接。
該二極體雷射器配置之一種較佳實施方式，其特徵在於：該第一連接層之連接材料或該第二連接層之連接材料分別至少部分地採用奈米多孔設計，或者作為替代方案，該第一連接層之連接材料及該第二連接層之連接材料分別至少部分地採用奈米多孔設計。特定言之，相關連接材料在此具有直徑處於最小1 nm至最大100 nm之範圍的孔隙。
特定言之，第一連接層之連接材料及/或第二連接層之連接材料分別具有奈米多孔金、奈米多孔銀或奈米多孔鉑或者由奈米多孔金、奈米多孔銀或奈米多孔鉑構成。此類貴金屬因其抗氧化性及延展性而特別有利。舉例而言，可用金銀材料製造奈米多孔金，其中例如用酸溶解掉稀有度較低之銀，以在一定程度上實現金海綿(Goldschwamm)。以類似方式可用銀銅材料製造奈米多孔銀。以此方式形成之第一或第二連接層例如具有最小為20 µm且最大為50 µm之厚度。第一連接層及第二連接層之此種形成方式確保在二極體雷射器配置工作時，在相關聯之組件之間實現機械應力特別低甚或無應力之連接。
該二極體雷射器配置之一種較佳實施方式，其特徵在於：該第一連接層之連接材料或該第二連接層之連接材料分別具有少於5%之縮孔，或者作為替代方案，該第一連接層之連接材料及該第二連接層之連接材料分別具有少於5%之縮孔。此縮孔率特定言之係與第一連接層及/或第二連接層之總材料體積有關。若第一連接層及/或第二連接層分別具有數個可被幾何定界之分區，則此縮孔率係與此等分區之總材料體積有關。第一連接層及第二連接層之此種結構能夠在二極體雷射器配置工作時，在相關聯之組件之間實現機械應力特別低甚或無應力之連接。
該二極體雷射器配置之一種較佳實施方式，其特徵在於：該第一冷卻裝置或該第二冷卻裝置分別被構建為用於對該至少一個發射器進行電接觸，或者作為替代方案，該第一冷卻裝置及該第二冷卻裝置分別被構建為用於對該至少一個發射器進行電接觸。第一連接層及/或第二連接層或者說其各自的材料較佳採用導電設計，從而可透過第一冷卻裝置及第一連接層且/或透過第二冷卻裝置及第二連接層特定言之對至少一個發射器進行電接觸。特定言之，所述類型之第一基座及/或第二基座亦採用導電設計，以便使冷卻裝置與至少一個發射器之間較佳有電流流動。藉由本發明之二極體雷射器配置可實現對至少一個發射器之特別可靠的電接觸。
特定言之，本發明用以達成該目的之另一解決方案為提供一種製造二極體雷射器配置之方法。在該方法範圍內，尤佳製造一種如前述實施方式中任一項所述之二極體雷射器配置。在該方法範圍內，將至少一個發射器佈置在第一冷卻裝置與第二冷卻裝置之間。其中，將該至少一個發射器透過第一連接層與該第一冷卻裝置連接。其中，用連接材料製造該第一連接層，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。在該方法範圍內特別是產生前文已聯繫二極體雷射器配置所闡述之優點。
該方法之一種較佳實施方式，其特徵在於：將該至少一個發射器透過第二連接層與該第二冷卻裝置連接。其中，較佳用連接材料製造該第二連接層，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。第一連接層及第二連接層較佳分別具有相同之連接材料。以此方式可特別經濟地製造二極體雷射器配置。作為替代方案，第一連接層及第二連接層亦可分別具有採用不同設計之連接材料。藉此可根據不同要求調整連接層之特性，例如熱膨脹係數。尤其是可更好地補償接合配合件之膨脹差或者說不同熱膨脹係數之差。此外，藉由實現具有不同熔點之連接層，例如可對二極體雷射器配置進行逐步組裝。藉此可避免已有連接被後續連接過程之熱輸入損壞。由此在方法步驟及材料上有利地獲得更大的選擇餘地。
該方法之一種較佳實施方式，其特徵在於：藉由結合方法(結合)製造該第一連接層或該第二連接層，或者作為替代方案，藉由結合方法(結合)製造該第一連接層及該第二連接層。特定言之，根據所用之連接材料及結合方法之設計來選擇實施結合方法時之溫度與壓力。
該方法之一種較佳實施方式，其特徵在於：該結合方法為一種選自熱壓縮法(特別是熱壓縮焊接)、燒結及真空釺焊所組成之群組的方法。就製造方法而言，尤佳以類似於第二連接層之方式實現第一連接層。以此方式可特別經濟地製造二極體雷射器配置。
關於二極體雷射器配置之說明以及關於二極體雷射器配置之製造方法的說明可互為補充地加以理解。聯繫方法以明示或隱含方式所闡述之二極體雷射器配置的特徵，較佳單獨地或相互組合地構成二極體雷射器配置之較佳實施方式的特徵。聯繫二極體雷射器配置以明示或隱含方式所闡述之方法步驟，較佳單獨地或相互組合地構成方法之較佳實施方式的步驟。該方法之特色較佳在於至少一個方法步驟，該至少一個方法步驟以該二極體雷射器配置之根據本發明的實施方式或較佳實施方式之至少一項特徵為條件。該二極體雷射器配置之特色較佳在於至少一項特徵，該至少一項特徵以該方法之根據本發明的實施方式或較佳實施方式之至少一個步驟為條件。
圖1以縱剖面示意圖示出二極體雷射器配置1之第一實施例。二極體雷射器配置1具有二極體雷射裝置3。二極體雷射裝置3具有至少一個被構建成邊緣發射器之發射器4，例如大功率二極體雷射條。至少一個發射器4被構建為用於發射雷射束。雷射束之雷射束軸示意性地以箭頭P標示。根據圖1及圖2至圖5之縱剖面係沿此雷射束軸P延伸。
二極體雷射裝置3進一步具有第一基座5。第一基座5佈置於至少一個發射器4之第一側7。特定言之，第一基座5例如以焊接方式與至少一個發射器4固定連接。舉例而言，至少一個發射器4之p側可佈置於第一側7區域內。此外，二極體雷射裝置3具有第二基座9。第二基座9佈置於至少一個發射器4之第二側11。特定言之，第二基座9例如以焊接方式與至少一個發射器4固定連接。舉例而言，至少一個發射器4之n側可佈置於第二側11區域內。亦即，至少一個發射器4在此如三文治般佈置於第一基座5與第二基座9之間。第一基座5及第二基座9在此分別呈板形。
二極體雷射器配置1進一步具有第一冷卻裝置13及第二冷卻裝置15。至少一個發射器4及二極體雷射裝置3佈置於第一冷卻裝置13與第二冷卻裝置15之間。第一冷卻裝置13及第二冷卻裝置15分別被構建為用於冷卻至少一個發射器4。
藉由第一基座5及第二基座9可將至少一個發射器4之餘熱特別是以熱分散(Wärmespreizung)之方式特別有效地傳遞至第一冷卻裝置13及第二冷卻裝置15。此外，藉由第一基座5及第二基座9可對特別是由於至少一個發射器4以及第一冷卻裝置13及第二冷卻裝置15具有不同熱膨脹係數而產生之機械應力進行補償。此種實施方案特別適合至少一個發射器4被構建成大功率發射器之情形。
二極體雷射器配置1進一步具有第一連接層17。至少一個發射器4透過第一連接層17與第一冷卻裝置13連接。在此實施例中，至少一個發射器4透過第一基座5及第一連接層17與第一冷卻裝置13連接。亦即，第一基座5在此係透過第一連接層17與第一冷卻裝置13連接。
第一連接層17具有連接材料或者由連接材料構成，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。
二極體雷射器配置1進一步具有第二連接層19，其中至少一個發射器4透過第二連接層19(在此係透過第二基座9及第二連接層19)與第二冷卻裝置15連接。亦即，第二基座9在此係透過第二連接層19與第二冷卻裝置15連接。
第二連接層19特定言之具有連接材料或者由連接材料構成，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。
為清楚起見，圖1係示意性地示出第一連接層17及第二連接層19，特別是其厚度，其中在實際實施二極體雷射器配置1時，該厚度可遠小於二極體雷射裝置3。
二極體雷射器配置1具有與二極體雷射裝置3相對佈置之間隔元件21。間隔元件21特定言之被構建為用於在第一冷卻裝置13與第二冷卻裝置15之間設定明確距離。
可選地，第一冷卻裝置13及/或第二冷卻裝置15分別被構建為可通冷卻流體，從而可排出至少一個發射器4之餘熱。較佳地，第一冷卻裝置13之冷卻流體供給及/或冷卻流體排出並非透過第一冷卻裝置13之第一連接面23而完成，第一連接層17佈置於該第一連接面上，且該第一連接面面向至少一個發射器4。同樣地，第二冷卻裝置15之冷卻流體供給及/或冷卻流體排出較佳並非透過第二冷卻裝置15之第二連接面25而完成，第二連接層19佈置於該第二連接面上，且該第二連接面面向至少一個發射器4。在第一冷卻裝置13及/或第二冷卻裝置15側面較佳設有分別用於供給且/或排出冷卻流體之一個接頭或數個接頭。此種側面佈置特定言之係指佈置於第一冷卻裝置13之鄰接第一連接層23的表面或側面上，以及指佈置於第二冷卻裝置15之鄰接第二連接面25的表面或側面上。此種接頭亦可分別佈置在第一冷卻裝置13之相反於第一連接面23的表面上及/或第二冷卻裝置15之相反於第二連接面25的側面上。如此一來，第一冷卻裝置13及/或第二冷卻裝置15可獨立於彼此地通冷卻流體。
可選地，如圖1所示，第一連接層17及/或第二連接層19分別被構建成連續層。第一連接層17及/或第二連接層19特定言之可被構建成厚金層、厚銀層或接觸箔。
作為替代方案(圖1中未示出)，第一連接層17及/或第二連接層19可分別具有數個可被幾何定界(特別是彼此間隔開)之分區。此等分區例如可被構建成金凸塊。
可選地，第一連接層17之連接材料及/或第二連接層19之連接材料分別至少部分地採用奈米多孔設計。舉例而言，該連接材料具有奈米多孔金、銀或鉑或者由奈米多孔金、銀或鉑構成。
可選地，第一連接層17之連接材料及/或第二連接層19之連接材料分別具有少於5%之縮孔。
可選地，第一冷卻裝置13及/或第二冷卻裝置15分別被構建為用於對至少一個發射器4進行電接觸。第一連接層17及/或第二連接層19特定言之採用導電設計，從而能藉此實現對至少一個發射器4之電接觸。
圖2以縱剖面示意圖示出二極體雷射器配置1之第二實施例。相同元件及功能相同之元件以相同符號標示，故相關內容請參閱前述說明。不同於圖1地，根據此實施例之二極體雷射裝置3不具有第一基座5及第二基座9。確切而言，至少一個發射器4在第一側7上直接透過第一連接層17而佈置於第一冷卻裝置13上。同樣地，至少一個發射器4在第二側11上直接透過第二連接層19而佈置於第二冷卻裝置15上。此種實施方案之實現成本特別低。
圖3以縱剖面示意圖示出二極體雷射器配置1之第三實施例。相同元件及功能相同之元件以相同符號標示，故相關內容請參閱前述說明。二極體雷射裝置3在此具有所述類型之第一基座5，而未設置所述類型之第二基座9。此種實施方案特別適合在第一側7(該第一側例如位於至少一個發射器4之p側區域內)附近發射雷射束之情形。在此情況下，第一側7區域內所產生之餘熱多於第二側11區域，其中，透過第一基座5可將此餘熱特別是以分散之方式排出。
圖4以縱剖面示意圖示出二極體雷射器配置1之第四實施例。相同元件及功能相同之元件以相同符號標示，故相關內容請參閱前述說明。二極體雷射器配置1採用與圖1基本相似之設計，但具有兩個第一連接層17、17'及兩個第二連接層19、19'。其中，至少一個發射器4透過第一連接層17與第一基座5連接並且透過第二連接層19與第二基座9連接。此外，第一基座5透過其他第一連接層17'與第一冷卻裝置13連接。第二基座9透過其他第二連接層19'與第二冷卻裝置15連接。
在另一未圖示之實施例中，二極體雷射器配置1被構建成根據圖1及圖4之實施例的組合。其中，二極體雷射器配置1在至少一個發射器4與第一基座5之間具有第一連接層17並且在第一基座5與第一冷卻裝置13之間具有其他第一連接層17'。此外，二極體雷射器配置1在第二基座9與第二冷卻裝置15之間具有恰好一個第二連接層19。至少一個發射器4與第二基座9之間的連接係以其他方式(例如藉由焊接或接觸箔)實現。作為替代方案，亦可設置恰好一個根據圖1之第一連接層17以及兩個根據圖4之第二連接層19、19'。
圖5以縱剖面示意圖示出二極體雷射器配置1之第五實施例。相同元件及功能相同之元件以相同符號標示，故相關內容請參閱前述說明。二極體雷射器配置1在此採用與圖3相似之設計，但在至少一個發射器4與第一基座5之間設有第一連接層17並且在第一基座5與第一冷卻裝置13之間設有其他第一連接層17'。
當然，前述特徵可相互組合而形成其他實施例，但為了清楚起見未予圖示。
下面對二極體雷射器配置1(特別是根據任一前述實施例之二極體雷射器配置1)之製造方法進行說明。在該方法範圍內，將至少一個發射器4佈置在第一冷卻裝置13與第二冷卻裝置15之間。其中，將至少一個發射器4透過第一連接層17、17'與第一冷卻裝置13連接。在此用連接材料製造第一連接層17、17'，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。
可選地，將至少一個發射器4透過第二連接層19、19'與第二冷卻裝置15連接。特定言之用連接材料製造第二連接層19、19'，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。
可選地，藉由結合方法製造第一連接層17、17'及/或第二連接層19、19'。該結合方法為一種選自熱壓縮法(特別是熱壓縮焊接)、燒結及真空釺焊所組成之群組的方法。
總體而言，藉由本發明之二極體雷射器配置1以及二極體雷射器配置1之該製造方法，可在至少一個發射器4與第一冷卻裝置13及第二冷卻裝置15之間經濟地實現低機械應力甚或無應力連接。
1:二極體雷射器配置 3:二極體雷射裝置 4:發射器 5:第一基座 7:第一側 9:第二基座 11:第二側 13:第一冷卻裝置 15:第二冷卻裝置 17:第一連接層 17':第一連接層 19:第二連接層 19':第二連接層 21:間隔元件 23:第一連接面 25:第二連接面 P:箭頭，雷射束軸
下面參考圖式對本發明進行詳細闡述。其中： 圖1為二極體雷射器配置之第一實施例的縱剖面示意圖， 圖2為二極體雷射器配置之第二實施例的縱剖面示意圖， 圖3為二極體雷射器配置之第三實施例的縱剖面示意圖， 圖4為二極體雷射器配置之第四實施例的縱剖面示意圖，及 圖5為二極體雷射器配置之第五實施例的縱剖面示意圖。
1:二極體雷射器配置
3:二極體雷射裝置
4:發射器
5:第一基座
7:第一側
9:第二基座
11:第二側
13:第一冷卻裝置
15:第二冷卻裝置
17:第一連接層
19:第二連接層
21:間隔元件
23:第一連接面
25:第二連接面
P:箭頭，雷射束軸

Claims (12)

  1. 一種二極體雷射器配置(1)，具有： 至少一個發射器(4)， 第一冷卻裝置(13)， 第二冷卻裝置(15)，及 第一連接層(17、17')，其中， 該至少一個發射器(4)被構建為用於發射雷射束，其中， 該至少一個發射器(4)佈置於該第一冷卻裝置(13)與該第二冷卻裝置(15)之間，其中， 該第一冷卻裝置(13)及該第二冷卻裝置(15)分別被構建為用於冷卻該至少一個發射器(4)，其中， 該至少一個發射器(4)透過該第一連接層(17、17')與該第一冷卻裝置(13)連接，且其中， 該第一連接層(17、17')具有連接材料或者由連接材料構成，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。
  2. 如請求項1之二極體雷射器配置(1)，具有第二連接層(19、19')，其中該至少一個發射器(4)透過該第二連接層(19、19')與該第二冷卻裝置(15)連接，且其中該第二連接層(19、19')具有連接材料或者由連接材料構成，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。
  3. 如前述請求項中任一項之二極體雷射器配置(1)，具有二極體雷射裝置(3)，該二極體雷射裝置包含該至少一個發射器(4)，其中該二極體雷射裝置(3)具有第一基座(5)及/或第二基座(9)，其中該至少一個發射器(4)透過該第一連接層(17)與該第一基座(5)連接且/或透過該第二連接層(19)與該第二基座(9)連接，且/或，其中該第一基座(5)透過該第一連接層(17)或者透過其他第一連接層(17')與該第一冷卻裝置(13)連接，且/或，該第二基座(9)透過該第二連接層(19)或者透過其他第二連接層(19')與該第二冷卻裝置(15)連接。
  4. 如前述請求項中任一項之二極體雷射器配置(1)，其中，該第一連接層(17、17')及/或該第二連接層(19、19')分別被構建成連續層。
  5. 如前述請求項中任一項之二極體雷射器配置(1)，其中，該第一連接層(17、17')及/或該第二連接層(19、19')分別具有數個可被幾何定界之分區。
  6. 如前述請求項中任一項之二極體雷射器配置(1)，其中，該第一連接層(17、17')之連接材料及/或該第二連接層(19、19')之連接材料分別至少部分地採用奈米多孔設計。
  7. 如前述請求項中任一項之二極體雷射器配置(1)，其中，該第一連接層(17、17')之連接材料及/或該第二連接層(19、19')之連接材料分別具有少於5%之縮孔。
  8. 如前述請求項中任一項之二極體雷射器配置(1)，其中，該第一冷卻裝置(13)及/或該第二冷卻裝置(15)分別被構建為用於對該至少一個發射器(4)進行電接觸。
  9. 一種製造二極體雷射器配置(1)、特別是如請求項1至8中任一項之二極體雷射器配置(1)的方法，其中，將至少一個發射器(4)佈置在第一冷卻裝置(13)與第二冷卻裝置(15)之間，其中將該至少一個發射器(4)透過第一連接層(17、17')與該第一冷卻裝置(13)連接，且其中用連接材料製造該第一連接層(17、17')，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。
  10. 如請求項9之方法，其中，將該至少一個發射器(4)透過第二連接層(19、19')與該第二冷卻裝置(15)連接，且其中用連接材料製造該第二連接層(19、19')，該連接材料選自金、金合金、銀、銀合金、銀燒結材料、銅、銅合金、鎳、鎳合金、鈀、鈀合金、鉑、鉑合金、銠、銠合金、銥、銥合金、鍺、鍺合金、錫、錫合金、鋁、鋁合金、銦、銦合金、鉛及鉛合金所組成之群組。
  11. 如請求項9及10中任一項之方法，其中，藉由結合方法製造該第一連接層(17、17')及/或該第二連接層(19、19')。
  12. 如請求項9至11中任一項之方法，其中，該結合方法為一種選自熱壓縮法、燒結及真空釺焊所組成之群組的方法。
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