WO2014095065A1 - Diode laser module and method for producing a diode laser module - Google Patents

Diode laser module and method for producing a diode laser module Download PDF

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WO2014095065A1
WO2014095065A1 PCT/EP2013/003856 EP2013003856W WO2014095065A1 WO 2014095065 A1 WO2014095065 A1 WO 2014095065A1 EP 2013003856 W EP2013003856 W EP 2013003856W WO 2014095065 A1 WO2014095065 A1 WO 2014095065A1
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WO
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heat sink
joining
laser
diode element
laser module
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PCT/EP2013/003856
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Ulrich RÖLLIG
Petra Hennig
Matthias Schröder
Dalibor Dadic
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Jenoptik Laser Gmbh
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    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031Edge-emitting structures

Definitions

  • Diode laser module and method of making a diode laser module are Diode laser module and method of making a diode laser module
  • the present invention relates to a diode laser module having a laser diode element and two heat sinks, with which the waste heat of the laser diode element can be dissipated on both sides according to the preamble of claim 1.
  • DE 102010042087 A1 describes a diode laser module which contains a laser diode element. This in turn consists of a laser bar located at the p-side, i. the anode, and the n-side, i. the cathode is connected to a respective heat spreader. At each of these heat spreader each a heat sink is connected. The heat sinks are electrically connected to one side of the laser diode element.
  • Diode laser module occurs a voltage difference between the two heat sinks. Therefore, a short circuit between the two heatsinks should be avoided.
  • the heat sinks are therefore connected to each other according to DE 102010042087 A1 by means of an electrically insulating adhesive.
  • two evenly thick joining gaps left and right take the laser diode element used.
  • the joining gaps lie in a plane parallel to the waveguide of the laser bar, which is shown horizontally in FIG. 1 of DE 102010042087 A1.
  • This arrangement has several disadvantages.
  • the two heat sinks can slip during assembly due to tolerances against each other.
  • the horizontal joint gaps do not represent a self-aligning geometry.
  • the distribution of the liquid adhesive during assembly is indefinite, since the joint gap is the same thickness everywhere and the capillary force in the joint gap has no gradient. Since the capillary forces on the liquid joining agent in the joint gap are the same everywhere, there may be a random distribution of the joining agent during assembly. If the joining agent is underdosed, individual voids may occur over the length of the joining gap, causing the diode laser module to leak. In addition, the joining agent can even flow away from the joint, in particular when the joining agent is cured at elevated temperature. Namely, if the preassembled diode laser module is brought to an elevated temperature with the still liquid adhesive, the viscosity of the joining agent may temporarily decrease, which favors the passage of the adhesive from the joint.
  • Heat sinks are about the same size and have almost the same cooling capacity. Because the
  • inexpensive structural adhesive with good mechanical properties can not be used because of their low thermal conductivity.
  • the joint gap must be relatively thick in order to avoid short circuits between the two heat sinks, especially on the outside. Since the air flow for cooling carries particles that can settle at the joint gap, the joint gap must be selected thick accordingly. However, a thick joint gap has mechanical tension and tends to crack in the cured joining agent. As a result, the reliability of the diode laser module can be impaired.
  • the object of the invention is to provide a reliable, inexpensive, easy to install
  • the distribution of the joining agent in the joint gap should be reproducible, the joining agent must be tolerant to dosing, a joining agent without special requirements for thermal conductivity be used, and the alignment of the heat sink to each other and the laser diode element should be easy to accomplish.
  • the probability of failure due to short circuit should be minimized, in particular in the case of air cooling.
  • a diode laser module comprising a laser diode element, a first with the p-side (anode) of the laser diode element thermally connected heat sink, a second thermally connected to the n-side (cathode) of the laser diode element heat sink, wherein the second Heatsink is connected to the first heat sink by means of an electrically insulating joining means and the connection of the second heat sink with the first heat sink at least two joining gaps, characterized in that in a plane perpendicular to an optical axis of the laser diode element cutting plane each of the two joining gaps at least partially a taper of outside inwards.
  • the laser diode element may, for example, be a diode laser bar.
  • a laser bar is a semiconductor chip that contains a number of individual edge emitting emitters arranged in parallel. If the laser chip contains only one emitter, it is also used as a single emitter designated. In the following, the term laser bars should also include single emitters.
  • An emitter is a laser-emitting region of the laser diode element.
  • the width of a commercially available laser bar can be about 10 mm, the length 1 mm to 6 mm and the height 0.05 mm to 0.2 mm. In the case of a laser bar with only one emitter (single emitter), the width can be only 0.4 mm to 1 mm.
  • the laser bar is electrically contacted on the p-side and the n-side contact surface. These contact surfaces are the two largest surfaces of the laser bar, which are arranged opposite one another.
  • the p-side contact surface is the anode of the laser diode element, while the n-side contact surface is the cathode of the laser diode element.
  • Laser bar as well as connected to the p-side of the laser diode element first heat spreader and / or connected to the n-side of the laser diode element second heat spreader.
  • connection here is an electrical and thermal connection to understand.
  • the electrical connection must be able to carry the operating current of the laser bar.
  • the thermal connection must be able to dissipate the waste heat of the laser bar.
  • the second can be
  • Heat spreader be connected to the first heat spreader by means of an insulating layer.
  • This compound can be a mechanical and / or a thermal
  • the heat spreaders should have a high thermal conductivity and be electrically conductive. In a preferred embodiment, they may for example consist of copper or of a metal-diamond composite material. For some applications, an expansion-adapted material such as tungsten-copper or molybdenum-copper should be used. Ceramic heat conducting bodies are also possible if the required electrical conductivity is produced by means of a metallic coating. At the edges of the heat spreader burrs can be present to improve the electrical contact with the heat sinks. The two heat spreader are electrically isolated from each other. For this purpose, for example, an insulating layer between the
  • the p-side contact surface of the laser diode element is the laser bar side facing away from the first heat spreader, which is attached to the anode of the laser bar.
  • the n-side contact surface of the laser diode element is the laser bar side facing away from the second heat spreader, which is attached to the cathode of the laser bar.
  • the laser diode element but also consist of a laser diode bar, which is provided with only a heat spreader on the p-side or on the n-side.
  • a laser bar may contain a number of individual emitters designed as edge emitters.
  • the waveguides are formed as a flat epitaxially produced structure and lie in one plane.
  • the p-side of the laser bar is the epitaxial side while the n-side is the substrate side. The waveguides and thus the exit aperture of the
  • Laser beams are thus close to the p-side (anode) of the laser bar. Since most of the heat loss occurs in the epitaxial plane, it is advantageous to be on the p-side of the
  • Laser diode element to install a first heat sink having a higher cooling capacity than the attached to the n-side second heat sink.
  • the main beam directions of the laser radiation of the emitter are parallel.
  • the optical axis defines the emission direction of the emitter closest to the center of the laser bar.
  • the optical axis can lie in the waveguide plane and run perpendicular to the front facet of the laser bar.
  • the laser bar can not just one, but several
  • the central plane of the individual waveguide planes is considered as the reference plane (waveguide plane).
  • the laser diode element may also comprise a stack of individual laser bars.
  • the central plane of the waveguide planes of the individual laser bars is considered as a reference plane (waveguide plane).
  • the two heat sinks may preferably be used as air cooling bodies, i. be designed as a heat sink, which are operated with air as the cooling medium.
  • they can each be equipped with a plurality of cooling fins or cooling fingers. Cooling bodies with cooling fins can be produced, for example, using extrusion processes, for example, of aluminum or of an aluminum-based alloy.
  • cooling fins are corrugated. In some cases, however, smooth cooling fins can be sufficient, which are less expensive to produce.
  • the airflow for cooling is preferably driven by a fan. For small power losses of the diode laser module, convection cooling without a fan can alternatively suffice.
  • the first and / or the second heat sink may have a groove, which includes a first contact surface and side surfaces for receiving the laser diode element. It is particularly advantageous if the side surfaces are inclined in such a way that they have the smallest distance from one another at the cutting edges of the contact surface. The groove is then extended upwards. In particular, the spacing of the side surfaces on the abutment surface can be selected such that the laser diode element is fixed in position in at least one direction such that an active alignment (adjustment) can be dispensed with.
  • Such grooves are not necessarily required according to the invention, but such grooves are particularly advantageous when the laser diode element one or more
  • Heat spreader comprises.
  • the heat sink can also have channels through which they are cooled with a liquid or a gaseous cooling medium.
  • Such heatsink can be made for example of aluminum or preferably of copper.
  • the first heat sink has at least two first joining surfaces and the second heat sink has at least two second joining surfaces.
  • the joining means is located in at least two joining gaps, which are delimited by a respective first joining surface and a second joining surface.
  • a first joining surface of the first heat sink faces a second joining surface of the second heat sink, wherein the distance between the two surfaces is at least partially bridged by the joining means.
  • the two joining gaps each have a taper at least in sections from outside to inside. The inside is characterized by being closer to the optical axis than the outside.
  • the inventive taper of the joining gap from outside to inside is defined by the fact that in a section perpendicular to the optical axis, the distance of the first joining surface to the second joining surface is smaller at a first location than at a second location, which is farther from the optical axis as the first place.
  • the first joining surfaces and the second joining surfaces are each designed as flat surfaces. Then the taper can each extend over the entire width of the gap.
  • the taper may be wedge-shaped.
  • the first position can be chosen at the inner end of the joining gap and the second position at the outer end of the joining gap.
  • the joint surfaces do not necessarily have to be flat Be formed surfaces. Curved surfaces or stepped surfaces are also possible.
  • the taper of the joint gap from outside to inside. It is sufficient if the joining gaps are tapered in sections in cross section. In a further preferred embodiment, for example, at least the first or the second joining surfaces may have a bend in the considered section. Then the taper can be present only over a certain portion of the gap. This section may have a wedge-shaped taper.
  • the joint gap may be formed as a parallel gap or even have an extension from the outside to the inside.
  • the joining gaps may lie in the plane of the waveguides of the laser diode element.
  • the first heat sink is to be dimensioned in a simple manner by an enlarged surface with a higher cooling capacity than the second heat sink. It is particularly advantageous if, in addition, the joint gaps have a larger distance to the reference plane (waveguide plane) than inside. This manifests itself, for example, in the fact that the outer joining surfaces are further away from the reference plane (waveguide plane)
  • Waveguide plane are removed as the inner joint surfaces. If the joining surfaces are at least partially planar, it can be achieved that an angle between two first joining surfaces is less than 180 °. Advantageously, angles between 60 ° and 120 °, particularly advantageously provided between 80 ° and 100 °. As a result, the joining gaps are each formed neither mirror-symmetrically to the waveguide plane, nor to a plane parallel to the waveguide plane. The middle planes of the individual joining gaps are therefore arranged inclined in this advantageous embodiment considered against the waveguide plane.
  • the first and / or the second heat sink may preferably be designed to be translationally symmetrical.
  • the symmetry direction. the translation symmetry may be in the direction of the optical axis of the diode laser module.
  • the joining gaps may also preferably be translationally symmetrical with respect to the optical axis of the diode laser module.
  • the tapering of the joint gap according to the invention from outside to inside can be achieved in a preferred embodiment by providing an angle between two second planar joining surfaces which is smaller than the angle between the first two even joining surfaces.
  • the angle between the second joining surfaces is selected to be smaller by 2 ° to 20 ° than the angle between the first joining surfaces.
  • Sectionally tapered joining gaps this consideration applies accordingly for the corresponding sections of the joining surfaces, which limit the taper of the adhesive gap.
  • Two joining gaps can be arranged mirror-symmetrically with respect to a plane that is perpendicular to the waveguide plane and parallel to the optical axis of the laser radiation.
  • the optical axis represents a straight line which lies in the middle of the middle emitter of the laser bar and can run in the resonator direction.
  • the joining gaps are then located to the left and right of the laser diode element. It is advantageous to also choose the distance of the joining gap inside larger than the width of the laser diode element.
  • the first heat sink attached to the p-side of the laser diode element may be dimensioned to have a higher cooling power than the second heat sink attached to the n-side of the laser diode element. Since the laser diode element emits more heat at the p-side than at the n-side, the heat flow between the two heat sinks is reduced by this advantageous dimensioning of the heat sink. Ideally, no or only a small heat flow occurs between the two heat sinks. Therefore, a low-cost joining agent can be used, to which no requirements for high thermal conductivity must be made.
  • the thermal conductivity can be less than 0.3W / (m * K) or even less than 0.1 W / (m * K).
  • Said heat sink dimensioning can be carried out such that the first heat sink has a larger surface for heat exchange than the second heat sink.
  • the first heat sink can be equipped for this purpose with more cooling fins and / or with overall larger cooling fins.
  • the laser diode element may for example be shorter than the first and / or the second heat sink, wherein the length dimension is in this case considered in the direction of the optical axis. It is also possible that the laser diode element protrudes in the direction of the optical axis relative to the front edge of the first and second heat sink or is set back.
  • a return offset has the advantage that the laser diode element against mechanical
  • a method for producing a diode laser module according to the invention may comprise the following steps:
  • connection of the second heat sink to the first heat sink comprises at least two joining gaps, wherein each of the two joining gaps in a section plane perpendicular to an optical axis in each case at least partially has a taper from outside to inside.
  • the joining means may preferably be an adhesive, more preferably one
  • Epoxy resin adhesive which can be thermally cured at elevated temperature, at room temperature or chemically.
  • the joining agent can also be of an inorganic nature, for example a cement or a silicate-based joining agent.
  • the joining agent may be viscous before curing and have a high strength after curing. It is therefore a solidified joining agent. It is possible to produce the diode laser module in such a way that the joining surfaces of the first and / or the second heat sink before the
  • the joining agent can be applied in the viscous state, preferably as a bead, for example as a bead of adhesive.
  • the height of the applied joining means, such as the bead may be greater than the predetermined average thickness of the joint gap.
  • the two heat sinks are joined together with the laser diode element, which is arranged at least partially between the two heat sinks.
  • the joining gaps, which are in each case between two opposite joining surfaces, are bridged by the joining agent.
  • Joining means are essentially pushed outwards. Essentially means here that although joining means can be pressed inwards, but this flows inside because of the tapering of the joint gap smaller hydraulic diameter inside slower than outside, so that the joining means preferably escapes to the outside. This means that the joining agent in an adhesive gap, if the movement of the joining agent over the
  • Mean volume of agent mediates, is pushed outward. This advantageous effect is particularly pronounced when a medium or high viscosity compounding agent is used, ie the viscosity of the joining agent is greater than 1000 cP. Particularly advantageous may be thixotropic joining agent. The thixotropy of the joining agent may cause the
  • the outer joint surface can form after joining either in the joint gap itself or in a cavity adjacent to the outside of the joint gap.
  • the heat sink with the laser diode element also initially without
  • Joining means are assembled.
  • the joining agent can in this case after the
  • Assembly be introduced from the outside into the joint gap.
  • it may be sufficient to meter the joining agent into a cavity provided on the outside of the joint gap, from which it penetrates into the joint gap as a result of the capillary forces.
  • This type of filling of the joint gap is particularly advantageous to accomplish, as described by the invention described below tapering of the joint gap from outside to inside
  • liquid joining agent preferably spreads to the inside of the joint gap and achieves a reproducible distribution of the joining agent, which does not depend on random factors.
  • the joining gap according to the invention has the effect that the joining means can not flow away from the joint, in particular not even when the viscosity of the joining agent temporarily decreases during a curing process at elevated temperature.
  • On the inside of the joint gap can be in a preferred
  • a space for receiving excess adhesive may be provided, which has at least one extension in cross-section.
  • the liquid joining agent does not continue to be capped in the direction of the laser bar.
  • This space can also absorb a small amount of excess joining agent, so that a certain overdose of the joining agent is not critical. Since the respective opposite joining surfaces of both
  • Heat sink form a joint gap can form inside and outside each free surfaces of the joining agent.
  • the inner joint surface may either be in the joint gap, i. lie between the joint surfaces or outside of the joint gap, for example, o.g.
  • the joining agent reaches as far as the laser diode element and then forms no free joint surface on the inside. This may be the case, in particular, if, in a further embodiment, no inner cavity is provided, but the joining gaps extend as far as the laser diode element.
  • the outer joint surface can either lie in the joint gap, ie between the joint surfaces or outside of the joint gap, for example in the adjacent outer cavity. Even with an underdosing of the joining agent, this spreads, promoted by the taper of the joint gap, on the entire length of the joint gap evenly. Due to the gradient of the capillary force in the joint gap turns
  • the joint gap is practically uniformly and reproducibly filled from the inside.
  • a heat conduction as well as between the n-side pad of the laser diode element and the corresponding contact surface of the second heat sink.
  • a heat conducting means may be formed, for example, as a metal foil, for example made of tin, lead, indium, cadmium or an alloy of two or more of these metals.
  • a heat-conducting foil for example a carbon foil.
  • such a heat conduction agent can also be formed as a metallic coating, for example made of tin, lead, indium, cadmium or gold, which is at least on the contact surface of the first and / or the second
  • Heat sink is applied. Such a coating may additionally or alternatively be applied to the n-side and / or the p-side contact surface of the laser diode element.
  • a heat conducting agent can also be a further joining agent, for example a
  • Thermal adhesive be. If the contact surfaces and contact surfaces are made sufficiently flat, can also be dispensed with a heat conduction.
  • the first heat sink may thus be thermally connected to the p-side of the laser diode element and the second heat sink to the n-side of the laser diode element either with a heat conduction or without a heat conduction.
  • the first heat sink may additionally be connected to the p side of
  • a mechanical connection can be positive, cohesive or non-positive, whereby a combination of several of these types of connection is possible.
  • Another joining means for example, represents a cohesive mechanical connection, while a contact force, which may for example arise from the fact that the laser diode element is clamped between the first and the second heat sink, realizes a non-positive mechanical connection.
  • Both types of mechanical connection can also be present at the same time.
  • This distance can be determined by the laser diode element, this then has the function of a spacer due to its fixed thickness.
  • further spacers made of an electrically insulating material as a spacer between the heat sinks may be introduced.
  • the use of at least one spacer is advantageous if the laser diode element in the direction of the optical axis has a shorter length than the heat sink, the laser diode element is thus shorter than the heat sink.
  • the laser diode element comprises no heat spreader, but only a laser bar, which is usually not longer than 5 millimeters, a spacer may be required.
  • the laser diode module can advantageously be electrically contacted to the first and / or the second heat sink, for example by screw contacts, plug contacts, welded contacts or spring contacts.
  • the first heat sink must be electrically connected to the p side of the laser diode element and / or the second heat sink must be electrically connected to the n side of the laser diode element. Then, the first and / or the second heat sink can serve as a connection contact to the power supply to the laser diode element.
  • the diode laser module in a tube, which can serve as an outer jacket for guiding a cooling air flow.
  • the envelope may also have a flattening (D-shape) and / or be oval or rectangular. Other shapes are possible.
  • a flattening has the advantage that the
  • Diode laser module can be turned off during assembly or storage.
  • the diode laser module may further comprise an outer sheath which surrounds the heat sink at least in sections.
  • This outer jacket causes the air flow for cooling the diode laser module in the surrounding portion can not escape radially, but is guided in the interstices of the cooling fins or cooling fingers. This is advantageous since the cooling of the diode laser module is thereby improved.
  • an air flow can be generated, which simultaneously cools optical elements in the laser beam path and / or the target area of the laser beam. This air flow may be partially parallel to the optical axis and be performed either blowing or sucking on the exit side of the laser beam.
  • the outer jacket may advantageously be adapted to the envelope of the outer edges of the cooling fins, so that it surrounds the diode laser module in a certain distance in cross section.
  • the outer sheath may be circular or oval in cross-section, with or without a lateral flattening, or rectangular.
  • the diode laser module according to the invention has a reliable electrical insulation between the heat sinks.
  • a low-cost joining agent can be used.
  • the demands on the manufacturing tolerances are less demanding than the prior art, so that the production of the module is less expensive.
  • the inventive design of the joint gap is a particularly reliable and accurate positioning of the heat sink to each other even without consuming
  • the heat sinks can passively position themselves in the correct position during assembly.
  • the joint gap is filled evenly over the entire length with a joining agent, so that even with underdosing of the joining agent, no voids in the joint gap occur.
  • Forming of the joint gap can also be achieved that before joining the heat sink applied to the joining surfaces joining agent is preferably pressed in the joint gap during assembly, so that it can not come to contamination of the laser bar with joining agent. This can even overdose of the
  • Another advantage of the diode laser module is that the cooling air is effectively guided. This can reduce the flow rate of the cooling air, so that fewer particles are carried along, which are at the outer
  • FIG. 1 shows a diode laser module according to the invention in a front view
  • Fig. 2 shows the marked in Fig. 1 section in an enlarged view
  • Fig. 4 shows a first heat sink, a second heat sink and a laser diode element in front view to illustrate the designation of the individual surfaces
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a diode laser module according to the invention in front view
  • Fig. 6 shows an adhesive gap, in which the taper is formed in sections
  • FIGS. 1, 2 and 3 A first embodiment is shown in FIGS. 1, 2 and 3. 1 shows a view in the direction opposite to the laser beam direction on the front side of the diode laser module 1.
  • the joining means 40) is shown hatched in FIG. This merely serves to emphasize that the marked surfaces 40 in FIG. 1 represent viewing surfaces, not cutting surfaces.
  • FIG. 2 shows a section of FIG. 1 in order to reveal the first joining gap 41 in an enlarged view.
  • 3 shows the diode laser module 1 in cross section.
  • the cutting plane is perpendicular to the waveguide plane along the optical axis.
  • the laser diode element 10 comprises a laser bar 1 1, a first heat spreader 12 and a second heat spreader 13, wherein the laser bar 1 1 is arranged between the first and the second heat spreader.
  • the heat spreaders 12, 13 are formed longer in the direction of the optical axis 16 than the laser bar 1 first The leading edges of the
  • Heat spreaders are flush with the beam exit aperture of the laser bar while extending rearwardly beyond the back facet of the laser bar.
  • Heat spreader 12, 13 have a high thermal conductivity.
  • they can be made of copper or of a metal-diamond composite material.
  • an expansion-adapted material such as
  • Tungsten-copper or molybdenum-copper advantageous to use. At the edges of the heat spreader burrs can be used to improve the electrical contact with the
  • Heat sinks may be present.
  • the p-side contact surface 14 of the laser diode element 10 is the side facing away from the laser bar 1 1 of the first heat spreader 12, which at the Anode of the laser bar 1 1 is mounted.
  • the n-side contact surface 15 of the laser diode element is the side of the second side facing away from the laser bar
  • the laser bar 1 1 contains here, for example, 49 individual emitters (not shown), which are formed as edge emitter and distributed uniformly over the width of the laser bar 1 1.
  • the waveguides are designed as a flat epitaxially produced structure and lie in a plane 80.
  • the p-side of the laser bar is the epitaxial side, while the n-side is the substrate side.
  • the waveguides and thus also the exit aperture of the laser beams are thus close to the p-side.
  • first heat sink 20 to the p-side of the laser diode element 10, which has a higher cooling power than the second heat sink 30 attached to the n side 15 Has.
  • the main beam directions of the laser radiation 16 of the emitter are parallel.
  • the plane of the waveguides 80 will be used hereinafter as reference plane for illustration.
  • the laser diode element 10 is arranged between the heat sinks 20, 30.
  • the laser diode element is shorter in the direction of the optical axis 16 than the heat sinks (20, 30).
  • the length of the laser diode element here corresponds to the length of the heat spreader 12, 13.
  • the distance of the heat sink 20, 30 is determined on the one hand by the laser diode element 10 itself, as well as by an additionally introduced spacer 60.
  • This spacer 60 is electrically insulating and ensures compliance with the joint gap thickness over the entire heat sink length, even if the
  • Heat spreader 12, 13 of the laser diode element 10 are formed shorter than the heat sink. Also, the laser diode element is recessed in the direction of the optical axis with respect to the leading edges of the heat sinks (20, 30). The return offset has the advantage that the laser diode element is protected against mechanical damage.
  • the second heat sink 30 is connected to the first heat sink 20 by means of an electrically insulating
  • Joining agent 40 connected.
  • the joining means is located in two joining gaps 41, 42, which are delimited by a respective first joining face 22a, 22b and a second joining face 33a, 33b.
  • the thus defined first joint gap 41 is completely filled in Fig. 1 with joining means 40 and has from the outside to the inside a taper, which is wedge-shaped.
  • the surface 22b of the first heat sink is the surface 33b of the second heat sink opposite, wherein the distance between the two surfaces is bridged by the joining means 40.
  • the thus defined second joint gap 42 also has from the outside to the inside
  • the tapering according to the invention is characterized, as shown in FIG. 2 for the first joining gap, by the fact that in a section perpendicular to the optical axis the distance of the first joining surface 22a to the second joining surface 32a is smaller at one point 47 than at another Point 48, which is farther away from the laser diode element than the point 47.
  • the joining gaps 40, 41 are above the waveguide plane, i. in the half-space, in which there is also the n-side contact surface 1 5 of the laser diode element.
  • the distances between the joining gaps and the reference plane 80 are greater than the inside. This makes it possible to provide a larger number of cooling fins 27 on the first heat sink 20 than on the second
  • Heat sink 30 which contains a smaller number of cooling fins 37.
  • the heat sinks 20, 30 are translationally symmetrical with respect to the main beam direction (optical axis) 16, as well as the joining gaps 41, 42.
  • the tapering of the joining gap from outside to inside is effected by the wedge-shaped construction of the joining gaps 41, 42 shown in FIGS. 1, 2.
  • the components of the first heat sink 20, second heat sink 30 and laser diode element 10 are shown individually superimposed to represent the location of the designated areas and to illustrate the emergence of the wedge shape of the adhesive gap.
  • an angle 23 of 90 ° is provided between the first joining surfaces 22a and 22b, while the angle between the second joining surfaces 32a and 32b is an angle 33 of 75 °
  • the joint gap has a thickness 41 of 0.05 mm on the inside, while it has a thickness 42 of 0.5 mm on the outside. In Fig. 1 and 2, however, it is shown for illustrative purposes thicker overall. It is particularly advantageous to choose the thickness of the joining gap inside between 0.02mm and 0.2mm and outside between 0.1mm and 2mm.
  • the first heat sink 20 includes a groove for receiving the laser diode element 10, which is formed from the first contact surface 21 and two side surfaces 25. The side surfaces 25 are inclined so that they have at the cutting edges of the contact surface 21 the smallest distance from each other. The groove is then extended upwards.
  • the width of the groove is only slightly wider on the contact surface 25, than the first heat spreader 12, namely so wide that it reliably fits into the groove, taking into account the tolerances. This is the result set horizontal position of the laser diode element to the first heat sink, so that an active alignment (adjustment) can be omitted.
  • the second heat sink 30 also includes a groove for receiving the laser diode element 10, which is formed from the first contact surface 31 and two side surfaces 35.
  • the width of the groove is only slightly wider on the contact surface 35 than the second heat spreader 13, namely so wide that it reliably fits into the groove, taking into account the tolerances.
  • Laser diode element 10 to the second heat sink 30 and thus also the horizontal
  • Alignment of the second heat sink 30 to the first 20 set is not necessarily required according to the invention, but such grooves are particularly advantageous when the laser diode element 10 comprises one or more heat spreader.
  • the two heat sinks 20, 30 are formed as air cooling body. For this purpose, they are each equipped with a plurality of cooling fins 27, 37. To be a particularly good
  • the cooling fins 27, 37 are designed wavy. In some cases, however, smooth cooling fins can be sufficient, which are less expensive to produce.
  • the airflow 70 is preferably driven by a fan. In small
  • the diode laser module additionally includes an outer sheath 50 having a circular cross-section surrounding the heatsinks 23, 30 at a distance from the outer edges of the cooling fins that is on the order of the distance of the cooling fins.
  • the air flow 70 is, as shown in Fig. 3, parallel and in the same direction as the laser beam 16 out. Alternatively, it would also be possible the air flow antiparallel, ie in
  • Air flow is driven by a fan, not shown. This can be mounted behind the module on the side facing away from the laser bar and operated by blowing or sucking. The air is guided inside the outer jacket 50. It is sufficient if the outer jacket surrounds the heat sink in sections.
  • the heatsink are a piece over the outer shell, as shown in this first embodiment.
  • the laser diode element 10 consists of only one laser bar 1 1. Heat spreaders are not available.
  • the laser bar 1 1 is arranged here directly between the first heat sink 20 and the second heat sink 30.
  • the p-side contact surface 14 of the laser bar is applied the first contact surface 21, which was previously coated with indium to.
  • the first and second joining surfaces 22, 32 are not embodied as flat, but as curved surfaces.
  • the tapering of the joining gaps from outside to inside can be achieved, for example, by means of different radii of curvature and / or by means of different curvature center lines of the first 22 and second 33 joining surfaces.
  • the diode laser module has a round outer contour with a flattening on the upper side of the second heat sink 30. It can be seen in the illustration in Figure 4 that the outer edges of some cooling fins lie in a plane. This allows you to put the module on this flattening, without it tipping. Another advantage is that it can not be twisted, if you put the module in a corresponding
  • adapted outer jacket 50 introduces.
  • the taper can extend over the entire width of the gap or even over a certain portion of the gap.
  • a further inventive design of a joint gap is shown in Fig. 6.
  • the first joining surface 22 is a flat surface.
  • the second joining surface 32 is not a flat surface, but consists of two flat partial surfaces. If the two joining faces 22, 32 face each other in this third exemplary embodiment, the illustrated joining gap results with a section-wise tapering from outside to inside.
  • This taper is located in section 81, while the joint gap has another section 82 that does not taper.
  • the taper is to be determined here only in the tapered section 81.
  • Rejuvenation is shown in FIG. 6 as arrows pointing from outside to inside.
  • the tapering according to the invention is characterized, as shown in FIG. 6 for the first joint gap, by the fact that in a section perpendicular to the optical axis the distance of the first joining surface 22 to the second joining surface 32 is smaller at a point 47 than at another point 48, which is farther from the laser diode element than the location 47.
  • the laser diode element 10 may consist of a laser diode bar 1 1, which is provided with only one heat spreader 12 or 1 3.
  • the laser bar may have not one but a plurality of epitaxial structures stacked on top of each other that form a stack of parallel waveguide planes.
  • the central plane of the individual waveguide planes is considered to be the reference plane (waveguide plane 80).
  • the laser diode element may also comprise a stack of individual laser bars. In such a structure, the central plane of the waveguide planes of the individual laser bars is considered as a reference plane (waveguide plane 80).

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Abstract

The present invention relates to a diode laser module (1) comprising a laser diode element (10) and two heat sinks (20, 30), which can be used to dissipate the waste heat from the laser diode element on both sides. The first heat sink is thermally connected to the p‑side of the laser diode element, and the second heat sink to the n‑side. The second heat sink is additionally connected to the first heat sink by means of an electrically insulating joining medium. The connection of the second heat sink to the first heat sink comprises at least two joining gaps (41, 42) having at least in sections a tapering from the outer region inwards. Furthermore, a method for producing the diode laser module is specified.

Description

Diodenlasermodul und Verfahren zur Herstellung eines Diodenlasermoduls  Diode laser module and method of making a diode laser module
Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Diodenlasermodul mit einem Laserdiodenelement und zwei Kühlkörpern, mit denen die Abwärme des Laserdiodenelements beidseitig abgeführt werden kann nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .  The present invention relates to a diode laser module having a laser diode element and two heat sinks, with which the waste heat of the laser diode element can be dissipated on both sides according to the preamble of claim 1.
In DE 102010042087 A1 ist ein Diodenlasermodul beschrieben, das ein Laserdiodenelement enthält. Dieses wiederum besteht aus einem Laserbarren, der an der p-Seite, d.h. der Anode, und der n-Seite, d.h. der Kathode mit jeweils einem Wärmespreizkörper verbunden ist. An jedem dieser Wärmespreizkörper ist jeweils ein Kühlkörper angeschlossen. Die Kühlkörper sind mit jeweils einer Seite des Laserdiodenelements elektrisch verbunden. Im Betrieb des  DE 102010042087 A1 describes a diode laser module which contains a laser diode element. This in turn consists of a laser bar located at the p-side, i. the anode, and the n-side, i. the cathode is connected to a respective heat spreader. At each of these heat spreader each a heat sink is connected. The heat sinks are electrically connected to one side of the laser diode element. In operation of the
Diodenlasermoduls tritt eine Spannungsdifferenz zwischen den beiden Kühlkörpern auf. Deshalb ist ein Kurzschluss zwischen beiden Kühlkörpern zu vermeiden. Die Kühlkörper sind deshalb nach der DE 102010042087 A1 mittels eines elektrisch isolierenden Klebers miteinander verbunden. Hier werden zwei gleichmäßig dicke Fügespalte links und rechts nehmen dem Laserdiodenelement verwendet. Die Fügespalte liegen in einer zum Wellenleiter des Laserbarrens parallelen Ebene, die in Fig.1 der DE 102010042087 A1 horizontal dargestellt ist. Diese Anordnung hat verschiedene Nachteile. Die beiden Kühlkörper können während der Montage infolge von Toleranzen gegeneinander verrutschen. Die horizontalen Fügespalte stellen keine selbstausrichtende Geometrie dar. Weiterhin ist die Verteilung des flüssigen Klebers während der Montage unbestimmt, da der Fügespalt überall gleich dick ist und die Kapillarkraft im Fügespalt keinen Gradienten aufweist. Da die Kapillarkräfte auf das flüssige Fügemittel im Fügespalt überall gleich groß sind, kann es zu einer zufallsbedingten Verteilung des Fügemittels während der Montage kommen. Bei einer Unterdosierung des Fügemittels kann es über die Länge des Fügespalts zu einzelnen Hohlstellen kommen, wodurch das Diodenlasermodul undicht wird. Außerdem kann das Fügemittel sogar von der Fügestelle wegfließen, insbesondere dann, wenn das Fügemittel bei erhöhter Temperatur ausgehärtet wird. Wenn nämlich das vormontierte Diodenlasermodul mit dem noch flüssigen Kleber auf eine erhöhte Temperatur gebracht wird, kann die Viskosität des Fügemittels zeitweilig abnehmen, was das Wegfließen des Klebers von der Fügestelle begünstigt. Diode laser module occurs a voltage difference between the two heat sinks. Therefore, a short circuit between the two heatsinks should be avoided. The heat sinks are therefore connected to each other according to DE 102010042087 A1 by means of an electrically insulating adhesive. Here are two evenly thick joining gaps left and right take the laser diode element used. The joining gaps lie in a plane parallel to the waveguide of the laser bar, which is shown horizontally in FIG. 1 of DE 102010042087 A1. This arrangement has several disadvantages. The two heat sinks can slip during assembly due to tolerances against each other. The horizontal joint gaps do not represent a self-aligning geometry. Furthermore, the distribution of the liquid adhesive during assembly is indefinite, since the joint gap is the same thickness everywhere and the capillary force in the joint gap has no gradient. Since the capillary forces on the liquid joining agent in the joint gap are the same everywhere, there may be a random distribution of the joining agent during assembly. If the joining agent is underdosed, individual voids may occur over the length of the joining gap, causing the diode laser module to leak. In addition, the joining agent can even flow away from the joint, in particular when the joining agent is cured at elevated temperature. Namely, if the preassembled diode laser module is brought to an elevated temperature with the still liquid adhesive, the viscosity of the joining agent may temporarily decrease, which favors the passage of the adhesive from the joint.
Die Anordnung der Fügespalte nahe der Ebene des Laserbarrens bewirkt, dass beide The arrangement of the joint gap near the plane of the laser bar causes both
Kühlkörper ungefähr gleich groß sind und nahezu die gleiche Kühlleistung haben. Da die Heat sinks are about the same size and have almost the same cooling capacity. Because the
BESTÄTiGÜNGS OPtE Abwärme des Laserbarrens zum größeren Teil an der p-Seite des Laserbarrens anfällt, ist ein Wärmestrom zwischen beiden Kühlkörpern notwendig. Deshalb muss ein Wärmeleitkleber verwendet werden, beispielsweise ein keramikgefüllter Epoxidharzkleber mit einer BESTÄTiGÜNGS OPtE Waste heat of the laser bar for the greater part on the p-side of the laser bar is obtained, a heat flow between the two heat sinks is necessary. Therefore, a Wärmeleitkleber must be used, for example, a ceramic-filled epoxy adhesive with a
Wärmeleitfähigkeit von über 0.5 W/(m*K). Nachteilig ist, dass preisgünstige Strukturkleber mit guten mechanischen Eigenschaften wegen ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit nicht eingesetzt werden können. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Fügespalt relativ dick sein muss, um Kurzschlüsse zwischen beiden Kühlkörpern, insbesondere an der Außenseite, zu vermeiden. Da der Luftstrom zur Kühlung Partikel trägt, die sich am Fügespalt absetzen können, muss der Fügespalt entsprechend dick gewählt werden. Ein dicker Fügespalt weist aber mechanische Verspannungen auf und neigt zu Rissbildung im ausgehärteten Fügemittel. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Diodenlasermoduls beeinträchtigt sein. Thermal conductivity of over 0.5 W / (m * K). The disadvantage is that inexpensive structural adhesive with good mechanical properties can not be used because of their low thermal conductivity. Another disadvantage is that the joint gap must be relatively thick in order to avoid short circuits between the two heat sinks, especially on the outside. Since the air flow for cooling carries particles that can settle at the joint gap, the joint gap must be selected thick accordingly. However, a thick joint gap has mechanical tension and tends to crack in the cured joining agent. As a result, the reliability of the diode laser module can be impaired.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein zuverlässiges, preisgünstiges, montagefreundliches The object of the invention is to provide a reliable, inexpensive, easy to install
Diodenlasermodul mit doppelseitiger Kühlung bereitzustellen, bei dem zwei Kühlkörper zum Einsatz kommen, zwischen denen im Betrieb des Lasermoduls eine elektrische To provide diode laser module with double-sided cooling, in which two heat sinks are used, between which an electrical
Spannungsdifferenz auftritt. Insbesondere soll die Verteilung des Fügemittels im Fügespalt reproduzierbar sein, das Fügemittel toleranzunkritisch zu dosieren sein, ein Fügemittel ohne spezielle Anforderungen an die Wärmeleitfähigkeit einsetzbar sein, und die Ausrichtung der Kühlkörper zueinander und zum Laserdiodenelement soll einfach zu bewerkstelligen sein. Beim Betrieb des Diodenlasermoduls soll die Ausfallwahrscheinlichkeit durch Kurzschluss minimiert sein, insbesondere für den Fall einer Luftkühlung.  Voltage difference occurs. In particular, the distribution of the joining agent in the joint gap should be reproducible, the joining agent must be tolerant to dosing, a joining agent without special requirements for thermal conductivity be used, and the alignment of the heat sink to each other and the laser diode element should be easy to accomplish. During operation of the diode laser module, the probability of failure due to short circuit should be minimized, in particular in the case of air cooling.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Diodenlasermodul nach Anspruch 1 , umfassend ein Laserdiodenelement, einen ersten mit der p-Seite (Anode) des Laserdiodenelements thermisch verbundenen Kühlkörper, einen zweiten mit der n-Seite (Kathode) des Laserdiodenelements thermisch verbundenen Kühlkörper, wobei der zweite Kühlkörper mit dem ersten Kühlkörper mittels eines elektrisch isolierenden Fügemittels verbunden ist und die Verbindung des zweiten Kühlkörpers mit dem ersten Kühlkörper wenigstens zwei Fügespalte umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zu einer optischen Achse des Laserdiodenelements senkrechten Schnittebene jeder der zwei Fügespalte wenigstens abschnittsweise eine Verjüngung von außen nach innen aufweist. The object is achieved by a diode laser module according to claim 1, comprising a laser diode element, a first with the p-side (anode) of the laser diode element thermally connected heat sink, a second thermally connected to the n-side (cathode) of the laser diode element heat sink, wherein the second Heatsink is connected to the first heat sink by means of an electrically insulating joining means and the connection of the second heat sink with the first heat sink at least two joining gaps, characterized in that in a plane perpendicular to an optical axis of the laser diode element cutting plane each of the two joining gaps at least partially a taper of outside inwards.
Das Laserdiodenelement kann beispielsweise ein Diodenlaserbarren sein. Ein Laserbarren ist ein Halbleiterchip, der eine Anzahl von parallel angeordneten einzelnen kantenemittierenden Emittern enthält. Enthält der Laserchip nur einen Emitter, wird er auch als Einzelemitter bezeichnet. Im Folgenden soll der Begriff Laserbarren auch Einzelemitter mit einschließen. Als Emitter wird ein Laserstrahlung emittierender Bereich des Laserdiodenelements bezeichnet. Üblicherweise kann die Breite eines handelsüblichen Laserbarrens ca. 10 mm betragen, die Länge 1 mm bis 6 mm und die Höhe 0.05 mm bis 0.2 mm. Im Falle eines Laserbarrens mit nur einem Emitter (Einzelemitter) kann die Breite auch nur 0.4 mm bis 1 mm betragen. Der Laserbarren wird auf der p-seitigen und der n-seitigen Kontaktfläche elektrisch kontaktiert. Diese Kontaktflächen sind die beiden größten Flächen des Laserbarrens, die gegenüberliegend angeordnet sind. Die p-seitige Kontaktfläche ist die Anode des Laserdiodenelements, während die n-seitige Kontaktfläche die Kathode des Laserdiodenelements ist. The laser diode element may, for example, be a diode laser bar. A laser bar is a semiconductor chip that contains a number of individual edge emitting emitters arranged in parallel. If the laser chip contains only one emitter, it is also used as a single emitter designated. In the following, the term laser bars should also include single emitters. An emitter is a laser-emitting region of the laser diode element. Usually, the width of a commercially available laser bar can be about 10 mm, the length 1 mm to 6 mm and the height 0.05 mm to 0.2 mm. In the case of a laser bar with only one emitter (single emitter), the width can be only 0.4 mm to 1 mm. The laser bar is electrically contacted on the p-side and the n-side contact surface. These contact surfaces are the two largest surfaces of the laser bar, which are arranged opposite one another. The p-side contact surface is the anode of the laser diode element, while the n-side contact surface is the cathode of the laser diode element.
Das Laserdiodenelement kann in einer anderen bevorzugten Ausführungsform einen The laser diode element may in another preferred embodiment a
Laserbarren sowie einen mit der p-Seite des Laserdiodenelements verbundenen ersten Wärmespreizkörper und/oder einen mit der n-Seite des Laserdiodenelements verbundenen zweiten Wärmespreizkörper umfassen. Unter Verbindung ist hier eine elektrische und thermische Verbindung zu verstehen. Die elektrische Verbindung muss in der Lage sein, den Betriebsstrom des Laserbarrens zu tragen. Die thermische Verbindung muss die Abwärme des Laserbarrens abführen können. Zudem kann, muss aber nicht, zusätzlich der zweite Laser bar as well as connected to the p-side of the laser diode element first heat spreader and / or connected to the n-side of the laser diode element second heat spreader. Under connection here is an electrical and thermal connection to understand. The electrical connection must be able to carry the operating current of the laser bar. The thermal connection must be able to dissipate the waste heat of the laser bar. In addition, but not necessarily, the second can
Wärmespreizkörper mit dem ersten Wärmespreizkörper mittels einer Isolationsschicht verbunden sein. Diese Verbindung kann eine mechanische und/oder eine thermische Heat spreader be connected to the first heat spreader by means of an insulating layer. This compound can be a mechanical and / or a thermal
Verbindung sein. Be connected.
Die Wärmespreizkörper sollten eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen und elektrisch leitfähig sein. In einer bevorzugten Ausführung können sie beispielsweise aus Kupfer bestehen oder aus einem Metall-Diamant Verbundwerkstoff. Für manche Applikationen ist ein ausdehnungsangepasster Werkstoff wie beispielsweise Wolfram-Kupfer oder Molybdän- Kupfer zu verwenden. Auch keramische Wärmeleitkörper sind möglich, wenn die erforderliche elektrische Leitfähigkeit mittels einer metallischen Beschichtung hergestellt wird. An den Kanten der Wärmespreizkörper können Grate zur Verbesserung des elektrischen Kontakts zu den Kühlkörpern vorhanden sein. Die beiden Wärmespreizkörper sind gegeneinander elektrisch isoliert. Dazu kann beispielsweise eine Isolationsschicht zwischen den The heat spreaders should have a high thermal conductivity and be electrically conductive. In a preferred embodiment, they may for example consist of copper or of a metal-diamond composite material. For some applications, an expansion-adapted material such as tungsten-copper or molybdenum-copper should be used. Ceramic heat conducting bodies are also possible if the required electrical conductivity is produced by means of a metallic coating. At the edges of the heat spreader burrs can be present to improve the electrical contact with the heat sinks. The two heat spreader are electrically isolated from each other. For this purpose, for example, an insulating layer between the
Wärmespreizkörpern vorgesehen sein. Die p-seitige Kontaktfläche des Laserdiodenelements ist die dem Laserbarren abgewandte Seite des ersten Wärmespreizkörpers, der an der Anode des Laserbarrens angebracht ist. Die n-seitige Kontaktfläche des Laserdiodenelements ist die dem Laserbarren abgewandte Seite des zweiten Wärmespreizkörpers, der an der Kathode des Laserbarrens angebracht ist. Alternativ kann das Laserdiodenelement aber auch aus einem Laserdiodenbarren bestehen, der mit nur einem Wärmespreizkörper an der p-Seite oder an der n-Seite versehen ist. Heat spreader be provided. The p-side contact surface of the laser diode element is the laser bar side facing away from the first heat spreader, which is attached to the anode of the laser bar. The n-side contact surface of the laser diode element is the laser bar side facing away from the second heat spreader, which is attached to the cathode of the laser bar. Alternatively, the laser diode element but also consist of a laser diode bar, which is provided with only a heat spreader on the p-side or on the n-side.
Ein Laserbarren kann eine Anzahl einzelner Emitter enthalten, die als Kantenemitter ausgebildet sind. Die Wellenleiter sind als flache epitaktisch hergestellte Struktur ausgebildet und liegen in einer Ebene. Die p-Seite des Laserbarrens ist die Epitaxieseite, während die n- Seite die Substratseite ist. Die Wellenleiter und damit auch die Austrittsapertur der A laser bar may contain a number of individual emitters designed as edge emitters. The waveguides are formed as a flat epitaxially produced structure and lie in one plane. The p-side of the laser bar is the epitaxial side while the n-side is the substrate side. The waveguides and thus the exit aperture of the
Laserstrahlen liegen also nahe der p-Seite (Anode) des Laserbarrens. Da der größte Teil der Verlustwärme in der Epitaxieebene entsteht, ist es vorteilhaft, an der p-Seite des Laser beams are thus close to the p-side (anode) of the laser bar. Since most of the heat loss occurs in the epitaxial plane, it is advantageous to be on the p-side of the
Laserdiodenelements einen ersten Kühlkörper anzubringen, der eine höhere Kühlleistung als der an der n-Seite angebrachte zweite Kühlkörper hat. Die Hauptstrahlrichtungen der Laserstrahlung der Emitter sind parallel. Die gemeinsame Ebene der Wellenleiter Laser diode element to install a first heat sink having a higher cooling capacity than the attached to the n-side second heat sink. The main beam directions of the laser radiation of the emitter are parallel. The common plane of the waveguides
(Wellenleiterebene) wird im Folgenden als Bezugsebene zur Veranschaulichung vorteilhafter Anordnungen der Fügespalte verwendet. Als optische Achse wird die Abstrahlungsrichtung des am nächsten zur Mitte des Laserbarrens liegenden Emitters definiert. Die optische Achse kann in der Wellenleiterebene liegen und senkrecht zur Frontfacette des Laserbarrens verlaufen. Nun kann der Laserbarren beispielsweise nicht nur eine, sondern mehrere (Waveguide plane) is used in the following as a reference plane for illustrating advantageous arrangements of the joining gap. The optical axis defines the emission direction of the emitter closest to the center of the laser bar. The optical axis can lie in the waveguide plane and run perpendicular to the front facet of the laser bar. Now, for example, the laser bar can not just one, but several
Epitaxiestrukturen übereinander aufweisen, die einen Stapel von parallelen Epitaxy structures on top of each other, which is a stack of parallel
Wellenleiterebenen bilden. Bei einer solchen Struktur wird die mittlere Ebene der einzelnen Wellenleiterebenen als Bezugsebene (Wellenleiterebene) betrachtet. Außerdem kann das Laserdiodenelement auch einen Stapel einzelner Laserbarren aufweisen. Bei einer solchen Struktur wird die mittlere Ebene der Wellenleiterebenen der einzelnen Laserbarren als Bezugsebene (Wellenleiterebene) betrachtet. Die beiden Kühlkörper können vorzugsweise als Luftkühlkörper, d.h. als Kühlkörper, die mit Luft als Kühlmedium betrieben werden, ausgebildet sein. Zu diesem Zweck können sie jeweils mit mehreren Kühlrippen oder Kühlfingern ausgestattet sein. Kühlkörper mit Kühlrippen können beispielsweise mit Strangpressverfahren beispielsweise aus Aluminium bzw. einer aluminiumbasierten Legierung hergestellt werden. Eine besonders gute Wärmeableitung erreicht man, wenn die Kühlrippen gewellt ausgeführt sind. In manchen Fällen können aber auch glatte Kühlrippen ausreichen, die kostengünstiger herstellbar sind. Der Luftstrom zur Kühlung wird vorzugsweise durch einen Lüfter angetrieben. Bei kleinen Verlustleistungen des Diodenlasermoduls kann alternativ eine Konvektionskühlung ohne Lüfter ausreichen. Form waveguide planes. In such a structure, the central plane of the individual waveguide planes is considered as the reference plane (waveguide plane). In addition, the laser diode element may also comprise a stack of individual laser bars. In such a structure, the central plane of the waveguide planes of the individual laser bars is considered as a reference plane (waveguide plane). The two heat sinks may preferably be used as air cooling bodies, i. be designed as a heat sink, which are operated with air as the cooling medium. For this purpose, they can each be equipped with a plurality of cooling fins or cooling fingers. Cooling bodies with cooling fins can be produced, for example, using extrusion processes, for example, of aluminum or of an aluminum-based alloy. A particularly good heat dissipation can be achieved if the cooling fins are corrugated. In some cases, however, smooth cooling fins can be sufficient, which are less expensive to produce. The airflow for cooling is preferably driven by a fan. For small power losses of the diode laser module, convection cooling without a fan can alternatively suffice.
Vorteilhaft ist es, den Luftstrom parallel zum Laserstrahl zu führen. Ebenfalls vorteilhaft kann es sein, den Luftstrom antiparallel zum Laserstrahl zu führen, also in entgegengesetzter Richtung. Es ist aber auch möglich, den Luftstrom mit einer radialen It is advantageous to guide the air flow parallel to the laser beam. It may also be advantageous to guide the air flow antiparallel to the laser beam, ie in opposite directions Direction. But it is also possible, the air flow with a radial
Geschwindigkeitskomponente vorzusehen. Provide speed component.
Der erste und/oder der zweite Kühlkörper können eine Nut, die eine erste Anlagefläche und Seitenflächen umfasst, zur Aufnahme des Laserdiodenelements aufweisen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Seitenflächen derart geneigt sind, dass sie an den Schnittkanten der Anlagefläche den geringsten Abstand zueinander haben. Die Nut ist dann nach oben erweitert. Insbesondere kann der Abstand der Seitenflächen auf der Anlagefläche derart gewählt sein, dass das Laserdiodenelement in seiner Position zumindest in einer Richtung derart festgelegt wird, dass eine aktive Ausrichtung (Justage) entfallen kann. Solche Nuten sind erfindungsgemäß nicht unbedingt erforderlich, allerdings sind derartige Nuten insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Laserdiodenelement einen oder mehrere The first and / or the second heat sink may have a groove, which includes a first contact surface and side surfaces for receiving the laser diode element. It is particularly advantageous if the side surfaces are inclined in such a way that they have the smallest distance from one another at the cutting edges of the contact surface. The groove is then extended upwards. In particular, the spacing of the side surfaces on the abutment surface can be selected such that the laser diode element is fixed in position in at least one direction such that an active alignment (adjustment) can be dispensed with. Such grooves are not necessarily required according to the invention, but such grooves are particularly advantageous when the laser diode element one or more
Wärmespreizkörper umfasst. Die Kühlkörper können aber auch Kanäle aufweisen, durch die sie mit einem flüssigen oder einem gasförmigen Kühlmedium gekühlt werden. Solche Kühlkörper kann man beispielsweise aus Aluminium oder bevorzugt aus Kupfer herstellen. Heat spreader comprises. However, the heat sink can also have channels through which they are cooled with a liquid or a gaseous cooling medium. Such heatsink can be made for example of aluminum or preferably of copper.
Der erste Kühlkörper weist wenigstens zwei erste Fügeflächen und der zweite Kühlkörper wenigstens zwei zweite Fügeflächen auf. Das Fügemittel befindet sich in wenigstens zwei Fügespalten, die durch jeweils eine erste Fügefläche und eine zweite Fügefläche begrenzt werden. Dabei liegt jeweils eine erste Fügefläche des ersten Kühlkörpers einer zweiten Fügefläche des zweiten Kühlkörpers gegenüber, wobei der Abstand beider Flächen wenigstens teilweise durch das Fügemittel überbrückt wird. Die beiden Fügespalte weisen jeweils wenigstens abschnittsweise von außen nach innen eine Verjüngung auf. Die Innenseite zeichnet sich dadurch aus, dass sie näher an der optischen Achse liegt als die Außenseite. Die erfindungsgemäße Verjüngung des Fügespalts von außen nach innen sei dadurch definiert, dass in einem senkrecht zur optischen Achse liegenden Schnitt der Abstand der ersten Fügefläche zur zweiten Fügefläche an einer ersten Stelle kleiner ist als an einer zweiten Stelle, die weiter von der optischen Achse entfernt ist als die erste Stelle. In einer bevorzugtenThe first heat sink has at least two first joining surfaces and the second heat sink has at least two second joining surfaces. The joining means is located in at least two joining gaps, which are delimited by a respective first joining surface and a second joining surface. In each case, a first joining surface of the first heat sink faces a second joining surface of the second heat sink, wherein the distance between the two surfaces is at least partially bridged by the joining means. The two joining gaps each have a taper at least in sections from outside to inside. The inside is characterized by being closer to the optical axis than the outside. The inventive taper of the joining gap from outside to inside is defined by the fact that in a section perpendicular to the optical axis, the distance of the first joining surface to the second joining surface is smaller at a first location than at a second location, which is farther from the optical axis as the first place. In a preferred
Ausführungsform sind die ersten Fügeflächen sowie die zweiten Fügeflächen jeweils als ebene Flächen ausgeführt. Dann kann sich die Verjüngung jeweils über die gesamte Breite des Spaltes erstrecken. Die Verjüngung kann keilförmig ausgebildet sein. Die erste Stelle kann in diesem Fall am inneren Ende des Fügespalts und die zweite Stelle am äußeren Ende des Fügespalts gewählt werden. Die Fügeflächen müssen nicht notwendigerweise als ebene Flächen ausgebildet sein. Es sind auch gekrümmte Flächen oder abgestufte Flächen möglich. Erfindungswesentlich ist jedoch in jedem Fall die Verjüngung der Fügespalte von außen nach innen. Dabei reicht es aus, wenn die Fügespalte im Querschnitt abschnittsweise verjüngt sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können beispielsweise wenigstens die ersten oder die zweiten Fügeflächen im betrachteten Schnitt einen Knick aufweisen. Dann kann die Verjüngung nur über einen bestimmten Abschnitt des Spaltes vorhanden sein. In diesem Abschnitt kann eine keilförmige Verjüngung vorliegen. In einem anderen Abschnitt kann der Fügespalt als Parallelspalt ausgebildet sein oder sogar eine Erweiterung von außen nach innen aufweisen. Embodiment, the first joining surfaces and the second joining surfaces are each designed as flat surfaces. Then the taper can each extend over the entire width of the gap. The taper may be wedge-shaped. In this case, the first position can be chosen at the inner end of the joining gap and the second position at the outer end of the joining gap. The joint surfaces do not necessarily have to be flat Be formed surfaces. Curved surfaces or stepped surfaces are also possible. Essential to the invention, however, in any case, the taper of the joint gap from outside to inside. It is sufficient if the joining gaps are tapered in sections in cross section. In a further preferred embodiment, for example, at least the first or the second joining surfaces may have a bend in the considered section. Then the taper can be present only over a certain portion of the gap. This section may have a wedge-shaped taper. In another section, the joint gap may be formed as a parallel gap or even have an extension from the outside to the inside.
Die Fügespalte können in der Ebene der Wellenleiter des Laserdiodenelements liegen. The joining gaps may lie in the plane of the waveguides of the laser diode element.
Vorteilhafter ist es allerdings, wenn die Fügespalte nicht in dieser Ebene liegen, sondern zur Wellenleiterebene beabstandet sind und sich im Halbraum der n-Seite des It is more advantageous, however, if the joining gaps are not in this plane, but are spaced from the waveguide plane and in the half-space of the n-side of the
Laserdiodenelements befinden. Dann ist nämlich der erste Kühlkörper auf einfache Weise durch eine vergrößerte Oberfläche mit einer höheren Kühlleistung als der zweite Kühlkörper zu dimensionieren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn außerdem die Fügespalte außen einen größeren Abstand zur Bezugsebene (Wellenleiterebene) aufweisen, als innen. Das äußert sich beispielsweise darin, dass die äußeren Fügemitteloberflächen weiter von der Laser diode element are located. Then, namely, the first heat sink is to be dimensioned in a simple manner by an enlarged surface with a higher cooling capacity than the second heat sink. It is particularly advantageous if, in addition, the joint gaps have a larger distance to the reference plane (waveguide plane) than inside. This manifests itself, for example, in the fact that the outer joining surfaces are further away from the
Wellenleiterebene entfernt sind als die inneren Fügemitteloberflächen. Wenn die Fügeflächen wenigstens abschnittsweise eben ausgebildet sind, kann dadurch erreicht werden, dass ein Winkel zwischen zwei ersten Fügeflächen kleiner als 180° ist. Vorteilhaft sind Winkel zwischen 60° und 120°, besonders vorteilhaft zwischen 80° und 100° vorgesehen. Dadurch sind die Fügespalte jeweils weder spiegelsymmetrisch zur Wellenleiterebene, noch zu einer zur Wellenleiterebene parallelen Ebene ausgebildet. Die Mittelebenen der einzelnen Fügespalte sind also in dieser betrachteten vorteilhaften Ausführungsform gegen die Wellenleiterebene geneigt angeordnet. Waveguide plane are removed as the inner joint surfaces. If the joining surfaces are at least partially planar, it can be achieved that an angle between two first joining surfaces is less than 180 °. Advantageously, angles between 60 ° and 120 °, particularly advantageously provided between 80 ° and 100 °. As a result, the joining gaps are each formed neither mirror-symmetrically to the waveguide plane, nor to a plane parallel to the waveguide plane. The middle planes of the individual joining gaps are therefore arranged inclined in this advantageous embodiment considered against the waveguide plane.
Der erste und/oder der zweite Kühlkörper können bevorzugt translationssymmetrisch ausgebildet sein. Die Symmetrierichtung. der Translationssymmetrie kann in Richtung der optischen Achse des Diodenlasermoduls liegen. Die Fügespalte können ebenfalls bevorzugt translationssymmetrisch bezüglich der optischen Achse des Diodenlasermoduls sein. The first and / or the second heat sink may preferably be designed to be translationally symmetrical. The symmetry direction. the translation symmetry may be in the direction of the optical axis of the diode laser module. The joining gaps may also preferably be translationally symmetrical with respect to the optical axis of the diode laser module.
Die erfindungsgemäße Verjüngung der Fügespalte von außen nach innen kann in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch erreicht werden, dass zwischen zwei zweiten ebenen Fügeflächen ein Winkel vorgesehen wird, der kleiner ist als der Winkel zwischen zwei ersten ebenen Fügeflächen. Vorzugsweise wird der Winkel zwischen den zweiten Fügeflächen um 2° bis 20° kleiner gewählt, als der Winkel zwischen den ersten Fügeflächen. Bei nur The tapering of the joint gap according to the invention from outside to inside can be achieved in a preferred embodiment by providing an angle between two second planar joining surfaces which is smaller than the angle between the first two even joining surfaces. Preferably, the angle between the second joining surfaces is selected to be smaller by 2 ° to 20 ° than the angle between the first joining surfaces. At only
abschnittsweise verjüngten Fügespalten gilt diese Betrachtung entsprechend für die entsprechenden Abschnitte der Fügeflächen, die die Verjüngung der Klebspalte begrenzen. Zwei Fügespalte können spiegelsymmetrisch bezüglich einer Ebene angeordnet sein, die senkrecht zur Wellenleiterebene und parallel zur optischen Achse der Laserstrahlung ist. Die optische Achse stellt eine Gerade dar, die in der Mitte des mittleren Emitters des Laserbarrens liegt und in Resonatorrichtung verlaufen kann. Die Fügespalte liegen dann seitlich links und rechts neben dem Laserdiodenelement. Vorteilhaft ist es, den Abstand der Fügespalte auch innen größer als die Breite des Laserdiodenelements zu wählen. Sectionally tapered joining gaps, this consideration applies accordingly for the corresponding sections of the joining surfaces, which limit the taper of the adhesive gap. Two joining gaps can be arranged mirror-symmetrically with respect to a plane that is perpendicular to the waveguide plane and parallel to the optical axis of the laser radiation. The optical axis represents a straight line which lies in the middle of the middle emitter of the laser bar and can run in the resonator direction. The joining gaps are then located to the left and right of the laser diode element. It is advantageous to also choose the distance of the joining gap inside larger than the width of the laser diode element.
Der erste Kühlkörper, der an der p-Seite des Laserdiodenelements angebracht ist, kann so dimensioniert werden, dass er eine höhere Kühlleistung als der zweite Kühlkörper hat, der an der n-Seite des Laserdiodenelements angebracht ist. Da das Laserdiodenelement an der p- Seite mehr Abwärme abgibt als an der n-Seite, ist durch diese vorteilhafte Dimensionierung der Kühlkörper der Wärmefluss zwischen beiden Kühlkörpern vermindert. Im Idealfall tritt kein oder nur ein geringer Wärmefluss zwischen beiden Kühlkörpern auf. Deshalb kann ein preisgünstiges Fügemittel verwendet werden, an das keine Anforderungen hinsichtlich hoher Wärmeleitfähigkeit gestellt werden muss. Die Wärmeleitfähigkeit kann kleiner als 0.3W/(m*K) oder sogar kleiner als 0.1 W/(m*K) sein. Die genannte Kühlkörperdimensionierung kann derart ausgeführt sein, dass der erste Kühlkörper eine größere Oberfläche zum Wärmetausch hat als der zweite Kühlkörper. Der erste Kühlkörper kann dafür mit mehr Kühlrippen und/oder mit in Summe großflächigeren Kühlrippen ausgestattet sein. Das Laserdiodenelement kann beispielsweise kürzer sein als der erste und /oder der zweite Kühlkörper, wobei die Längendimension hierbei in Richtung der optischen Achse betrachtet wird. Auch ist es möglich, dass das Laserdiodenelement in Richtung der optischen Achse gegenüber der Vorderkante des ersten bzw. zweiten Kühlkörpers vorsteht oder zurückversetzt ist. Ein Rückversatz hat den Vorteil, dass das Laserdiodenelement gegen mechanische The first heat sink attached to the p-side of the laser diode element may be dimensioned to have a higher cooling power than the second heat sink attached to the n-side of the laser diode element. Since the laser diode element emits more heat at the p-side than at the n-side, the heat flow between the two heat sinks is reduced by this advantageous dimensioning of the heat sink. Ideally, no or only a small heat flow occurs between the two heat sinks. Therefore, a low-cost joining agent can be used, to which no requirements for high thermal conductivity must be made. The thermal conductivity can be less than 0.3W / (m * K) or even less than 0.1 W / (m * K). Said heat sink dimensioning can be carried out such that the first heat sink has a larger surface for heat exchange than the second heat sink. The first heat sink can be equipped for this purpose with more cooling fins and / or with overall larger cooling fins. The laser diode element may for example be shorter than the first and / or the second heat sink, wherein the length dimension is in this case considered in the direction of the optical axis. It is also possible that the laser diode element protrudes in the direction of the optical axis relative to the front edge of the first and second heat sink or is set back. A return offset has the advantage that the laser diode element against mechanical
Beschädigungen besser geschützt ist. Damage is better protected.
Ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßem Diodenlasermoduls kann folgende Schritte umfassen: A method for producing a diode laser module according to the invention may comprise the following steps:
a) Bereitstellen eines Laserdiodenelements, eines ersten Kühlkörpers und eines zweiten Kühlkörpers, b) Verbinden des ersten Kühlkörpers mit der p-Seite des Laserdiodenelements, c) Verbinden des zweiten Kühlkörpers mit der n-Seite des Laserdiodenelements, a) providing a laser diode element, a first heat sink and a second heat sink, b) connecting the first heat sink to the p-side of the laser diode element, c) connecting the second heat sink to the n-side of the laser diode element,
d) Verbinden des zweiten Kühlkörpers mit dem ersten Kühlkörper mittels eines elektrisch isolierenden Fügemittels. d) connecting the second heat sink to the first heat sink by means of an electrically insulating joining means.
Dabei umfasst die Verbindung des zweiten Kühlkörpers mit dem ersten Kühlkörper wenigstens zwei Fügespalte, wobei jeder der zwei Fügespalte in einer zu einer optischen Achse senkrechten Schnittebene jeweils wenigstens abschnittsweise eine Verjüngung von außen nach innen aufweist. In this case, the connection of the second heat sink to the first heat sink comprises at least two joining gaps, wherein each of the two joining gaps in a section plane perpendicular to an optical axis in each case at least partially has a taper from outside to inside.
Das Fügemittel kann vorzugsweise ein Klebstoff sein, besonders bevorzugt ein The joining means may preferably be an adhesive, more preferably one
Epoxidharzkleber, der thermisch bei erhöhter Temperatur, bei Raumtemperatur oder chemisch ausgehärtet werden kann. Das Fügemittel kann aber auch anorganischer Natur sein, beispielsweise ein Zement oder ein silikatbasiertes Fügemittel. Das Fügemittel kann vor dem Aushärten viskos sein und nach dem Aushärten eine hohe Festigkeit aufweisen. Es handelt sich also um ein verfestigbares Fügemittel. Man kann das Diodenlasermodul derart herstellen, dass auf die Fügeflächen des ersten und/oder des zweiten Kühlkörpers vor dem Epoxy resin adhesive, which can be thermally cured at elevated temperature, at room temperature or chemically. However, the joining agent can also be of an inorganic nature, for example a cement or a silicate-based joining agent. The joining agent may be viscous before curing and have a high strength after curing. It is therefore a solidified joining agent. It is possible to produce the diode laser module in such a way that the joining surfaces of the first and / or the second heat sink before the
Zusammenfügen der beiden Kühlkörper ein elektrisch isolierendes Fügemittel aufgebracht wird. Das Fügemittel kann im viskosen Zustand bevorzugt als Raupe, beispielsweise als Kleberraupe, aufgebracht werden. Die Höhe des aufgebrachten Fügemittels, beispielsweise der Raupe, kann größer sein, als die vorbestimmte mittlere Dicke des Fügespaltes. Die beiden Kühlkörper werden mit dem Laserdiodenelement, das wenigstens teilweise zwischen beiden Kühlkörpern angeordnet wird, zusammengefügt. Dabei werden die Fügespalte, die sich jeweils zwischen zwei gegenüberliegenden Fügeflächen befinden, vom Fügemittel überbrückt. Beim Zusammenfügen der Kühlkörper kann ein Druck auf das vorher aufgebrachte Fügemittel ausgeübt werden. Durch kann beim Zusammenfügen der Kühlkörper infolge der Assembling the two heat sink an electrically insulating compound is applied. The joining agent can be applied in the viscous state, preferably as a bead, for example as a bead of adhesive. The height of the applied joining means, such as the bead, may be greater than the predetermined average thickness of the joint gap. The two heat sinks are joined together with the laser diode element, which is arranged at least partially between the two heat sinks. The joining gaps, which are in each case between two opposite joining surfaces, are bridged by the joining agent. When assembling the heat sink, a pressure on the previously applied joining agent can be exercised. By can when joining the heat sink due to
erfindungsgemäßen Verjüngung des Fügespaltes, die von außen nach innen verläuft, according to the invention tapering of the joint gap, which runs from outside to inside,
Fügemittel im Wesentlichen nach außen gedrückt werden. Im Wesentlichen heißt hier, dass zwar auch Fügemittel nach innen gedrückt werden kann, dieses aber wegen des durch die Verjüngung des Fügespalts bedingten kleineren hydraulischen Durchmessers innen langsamer fließt als außen, so dass das Fügemittel bevorzugt nach außen ausweicht. Das heißt, dass das Fügemittel in einem Klebspalt, wenn man die Bewegung des Fügemittels über das Joining means are essentially pushed outwards. Essentially means here that although joining means can be pressed inwards, but this flows inside because of the tapering of the joint gap smaller hydraulic diameter inside slower than outside, so that the joining means preferably escapes to the outside. This means that the joining agent in an adhesive gap, if the movement of the joining agent over the
Fügemittelvolumen mittelt, nach außen gedrückt wird. Diese vorteilhafte Wirkung ist besonders ausgeprägt, wenn ein mittel- oder hochviskoses Fügemittel verwendet wird, d.h. die Viskosität des Fügemittels größer als 1000 cP ist. Besonders vorteilhaft kann ein thixotropes Fügemittel sein. Die Thixotropie des Fügemittels kann ein Verlaufen des Mean volume of agent mediates, is pushed outward. This advantageous effect is particularly pronounced when a medium or high viscosity compounding agent is used, ie the viscosity of the joining agent is greater than 1000 cP. Particularly advantageous may be thixotropic joining agent. The thixotropy of the joining agent may cause the
Fügemittels vor dem Zusammenfügen der Kühlkörper verhindern und das vorteilhafte Prevent jointing before joining the heat sink and the beneficial
Ausweichen des Fügemittels nach außen beim Zusammenfügen zusätzlich befördern. Dabei kann sich die äußere Fügemitteloberfläche nach dem Zusammenfügen entweder im Fügespalt selbst oder in einen außen an den Fügespalt angrenzenden Hohlraum ausbilden. Dodge the joining agent to the outside when assembling additionally convey. In this case, the outer joint surface can form after joining either in the joint gap itself or in a cavity adjacent to the outside of the joint gap.
Alternativ können die Kühlkörper mit dem Laserdiodenelement auch zunächst ohne Alternatively, the heat sink with the laser diode element also initially without
Fügemittel zusammengesetzt werden. Das Fügemittel kann in diesem Falle nach dem Joining means are assembled. The joining agent can in this case after the
Zusammensetzen von außen in den Fügespalt eingebracht werden. Dazu kann es genügen, das Fügemittel in einen außen am Fügespalt vorgesehenen Hohlraum zu dosieren, von dem aus es infolge der Kapillarkräfte in den Fügespalt eindringt. Diese Art der Befüllung des Fügespalts ist besonders vorteilhaft zu bewerkstelligen, da durch die erfindungsgemäße untenstehend beschriebene Verjüngung des Fügespalts von außen nach innen die Assembly be introduced from the outside into the joint gap. For this purpose, it may be sufficient to meter the joining agent into a cavity provided on the outside of the joint gap, from which it penetrates into the joint gap as a result of the capillary forces. This type of filling of the joint gap is particularly advantageous to accomplish, as described by the invention described below tapering of the joint gap from outside to inside
Kapillarkräfte auf das flüssige Fügemittel von außen nach innen zunehmen. Dadurch verteilt sich das flüssige Fügemittel bevorzugt zur Innenseite des Fügespalts und man erreicht eine reproduzierbare Verteilung des Fügemittels, die nicht von zufälligen Faktoren abhängt. Capillary forces on the liquid joining agent increase from the outside inwards. As a result, the liquid joining agent preferably spreads to the inside of the joint gap and achieves a reproducible distribution of the joining agent, which does not depend on random factors.
Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Geometrie der Fügespalte bewirkt, dass das Fügemittel von der Fügestelle nicht wegfließen kann, insbesondere auch dann nicht, wenn die Viskosität des Fügemittels während eines Aushärteprozesses bei erhöhter Temperatur zeitweilig abnimmt. Auf der Innenseite des Fügespalts kann in einer bevorzugten In addition, the joining gap according to the invention has the effect that the joining means can not flow away from the joint, in particular not even when the viscosity of the joining agent temporarily decreases during a curing process at elevated temperature. On the inside of the joint gap can be in a preferred
Ausführungsform ein Raum zur Aufnahme überschüssigen Klebers vorgesehen sein, der im Querschnitt wenigstens eine Erweiterung aufweist. Dadurch kann man erreichen, dass das flüssige Fügemittel nicht weiter in Richtung Laserbarren kapilliert. Dieser Raum kann auch eine geringe Menge überschüssigen Fügemittels aufnehmen, so dass eine gewisse Überdosierung des Fügemittels unkritisch ist. Da die jeweils gegenüberliegenden Fügeflächen beider Embodiment, a space for receiving excess adhesive may be provided, which has at least one extension in cross-section. As a result, it can be achieved that the liquid joining agent does not continue to be capped in the direction of the laser bar. This space can also absorb a small amount of excess joining agent, so that a certain overdose of the joining agent is not critical. Since the respective opposite joining surfaces of both
Kühlkörper einen Fügespalt bilden, können sich innen und außen jeweils freie Oberflächen des Fügemittels ausbilden. Die innere Fügemitteloberfläche kann entweder im Fügespalt, d.h. zwischen den Fügeflächen liegen oder außerhalb des Fügespaltes beispielsweise im o.g. Heat sink form a joint gap, can form inside and outside each free surfaces of the joining agent. The inner joint surface may either be in the joint gap, i. lie between the joint surfaces or outside of the joint gap, for example, o.g.
angrenzenden inneren Hohlraum. Es ist sogar möglich, dass das Fügemittel bis an das Laserdiodenelement heranreicht und sich dann innen keine freie Fügemitteloberfläche ausbildet. Das kann insbesondere dann der Fall sein, wenn in einer weiteren Ausführungsform kein innerer Hohlraum vorgesehen ist, sondern die Fügespalte bis an das Laserdiodenelement heranreichen. Die äußere Fügemitteloberfläche kann entweder im Fügespalt, d.h. zwischen den Fügeflächen liegen oder außerhalb des Fügespaltes beispielsweise im angrenzenden äußeren Hohlraum. Auch bei einer Unterdosierung des Fügemittels verteilt sich dieses, befördert durch die Verjüngung des Fügespaltes, auf der gesamten Länge des Fügespaltes gleichmäßig. Wegen des Gradienten der Kapillarkraft im Fügespalt stellt sich ein adjacent inner cavity. It is even possible that the joining agent reaches as far as the laser diode element and then forms no free joint surface on the inside. This may be the case, in particular, if, in a further embodiment, no inner cavity is provided, but the joining gaps extend as far as the laser diode element. The outer joint surface can either lie in the joint gap, ie between the joint surfaces or outside of the joint gap, for example in the adjacent outer cavity. Even with an underdosing of the joining agent, this spreads, promoted by the taper of the joint gap, on the entire length of the joint gap evenly. Due to the gradient of the capillary force in the joint gap turns
gleichmäßiger Abstand zwischen innerer und äußerer Fügemitteloberfläche ein, der Fügespalt wird praktisch von der Innenseite her gleichmäßig und reproduzierbar aufgefüllt. uniform distance between the inner and outer joint surface, the joint gap is practically uniformly and reproducibly filled from the inside.
Zwischen der p-seitigen Anschlussfläche des Laserdiodenelements und der entsprechenden Anlagefläche des ersten Kühlkörpers kann vorteilhafterweise ein Wärmeleitmittel eingebracht sein, ebenso zwischen der n-seitigen Anschlussfläche des Laserdiodenelements und der entsprechenden Anlagefläche des zweiten Kühlkörpers. Das dient der Verbesserung der thermischen Verbindung. Ein solches Wärmeleitmittel kann beispielsweise als Metallfolie, beispielsweise aus Zinn, Blei, Indium, Cadmium oder einer Legierung aus zwei oder mehreren dieser Metalle ausgebildet sein. Es kann aber auch eine Wärmeleitfolie, beispielsweise eine Karbonfolie verwendet werden. Alternativ kann ein solches Wärmeleitmittel auch als metallische Beschichtung beispielsweise aus Zinn, Blei, Indium, Cadmium oder Gold ausgebildet sein, die zumindest auf die Anlagefläche des ersten und/oder des zweiten Between the p-side pad of the laser diode element and the corresponding contact surface of the first heat sink can advantageously be introduced a heat conduction, as well as between the n-side pad of the laser diode element and the corresponding contact surface of the second heat sink. This serves to improve the thermal connection. Such a heat conducting means may be formed, for example, as a metal foil, for example made of tin, lead, indium, cadmium or an alloy of two or more of these metals. However, it is also possible to use a heat-conducting foil, for example a carbon foil. Alternatively, such a heat conduction agent can also be formed as a metallic coating, for example made of tin, lead, indium, cadmium or gold, which is at least on the contact surface of the first and / or the second
Kühlkörpers aufgebracht ist. Eine solche Beschichtung kann zusätzlich oder alternativ auf der n-seitigen und/oder der p-seitigen Kontaktfläche des Laserdiodenelements aufgebracht sein. Ein Wärmeleitmittel kann aber auch ein weiteres Fügemittel, beispielsweise ein Heat sink is applied. Such a coating may additionally or alternatively be applied to the n-side and / or the p-side contact surface of the laser diode element. However, a heat conducting agent can also be a further joining agent, for example a
Wärmeleitkleber, sein. Wenn die Kontaktflächen und Anlageflächen hinreichend eben ausgeführt sind, kann auch auf ein Wärmeleitmittel verzichtet werden. Der erste Kühlkörper kann also mit der p-Seite des Laserdiodenelements und der zweite Kühlkörper mit der n-Seite des Laserdiodenelements entweder mit einem Wärmeleitmittel oder ohne ein Wärmeleitmittel thermisch verbunden sein. Der erste Kühlkörper kann zusätzlich mit der p-Seite des Thermal adhesive, be. If the contact surfaces and contact surfaces are made sufficiently flat, can also be dispensed with a heat conduction. The first heat sink may thus be thermally connected to the p-side of the laser diode element and the second heat sink to the n-side of the laser diode element either with a heat conduction or without a heat conduction. The first heat sink may additionally be connected to the p side of
Laserdiodenelements und/oder der zweite Kühlkörper mit der n-Seite des Laser diode element and / or the second heat sink with the n-side of
Laserdiodenelements mechanisch verbunden sein. Eine mechanische Verbindung kann formschlüssig, stoffschlüssig oder kraftschlüssig erfolgen, wobei auch eine Kombination mehrerer dieser Verbindungsarten möglich ist. Der Einsatz des o.g. weiteren Fügemittels stellt beispielsweise eine stoffschlüssige mechanische Verbindung dar, während eine Anpresskraft, die beispielsweise dadurch entstehen kann, dass das Laserdiodenelement zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlkörper eingeklemmt wird, eine kraftschlüssige mechanische Verbindung realisiert. Beide mechanische Verbindungsarten können auch gleichzeitig vorliegen. Durch die o.g. Ausbildung einer Nut in einem oder beider Kühlkörpern kann zudem eine formschlüssige Verbindung hergestellt werden. Be connected mechanically laser diode element. A mechanical connection can be positive, cohesive or non-positive, whereby a combination of several of these types of connection is possible. The use of the o.g. Another joining means, for example, represents a cohesive mechanical connection, while a contact force, which may for example arise from the fact that the laser diode element is clamped between the first and the second heat sink, realizes a non-positive mechanical connection. Both types of mechanical connection can also be present at the same time. By the o.g. Forming a groove in one or both heat sinks can also be made a positive connection.
Beim Zusammensetzen der mit Fügemittel versehenen Kühlkörper kommt jeweils eine erste Fügefläche einer zweiten Fügefläche gegenüber zu liegen und das Fügemittel überbrückt nun jeweils den Abstand zwischen der ersten und der gegenüberliegenden zweiten Fügefläche und benetzt dabei beide Fügeflächen. Das gleiche Ergebnis erhält man, wenn das Fügemittel wie oben beschrieben erst nach dem Zusammensetzen der Kühlkörper appliziert wird. Die Benetzung der Fügeflächen muss nicht vollflächig erfolgen, sondern das Fügemittel kann auch leicht unterdosiert werden, so dass nicht die gesamte erste und zweite Fügefläche vollflächig benetzt sind. Es ist auch eine Überdosierung möglich, das Fügemittel kann sich dann in den o. g. dafür vorgesehenen Hohlräumen sammeln, die sich innen an die Fügespalte anschließen. Zur zuverlässigen elektrischen Isolation ist besonders außen eine bestimmte Fügespaltdicke zwischen dem ersten Kühlkörper und dem zweiten Kühlkörper erforderlich. Dieser Abstand kann durch das Laserdiodenelement bestimmt sein, dieses hat dann aufgrund seiner festgelegten Dicke die Funktion eines Abstandshalters. Zusätzlich können, müssen aber nicht, weitere Distanzstücke aus einem elektrisch isolierenden Material als Abstandshalter zwischen den Kühlkörpern eingebracht sein. Die Verwendung wenigstens eines Distanzstücks ist vorteilhaft, wenn das Laserdiodenelement in Richtung der optischen Achse eine geringere Länge aufweist, als die Kühlkörper, das Laserdiodenelement also kürzer ist als die Kühlkörper. Insbesondere wenn das Laserdiodenelement keine Wärmespreizkörper, sondern lediglich einen Laserbarren umfasst, der meist nicht länger als 5 Millimeter ist, kann ein Distanzstück erforderlich sein. When assembling the cooling body provided with joining means, in each case a first joining surface of a second joining surface comes to lie opposite and the joining means now bridges the distance between the first and the opposite second joining surface and wets both joining surfaces. The same result is obtained if the joining means as described above is applied only after the assembly of the heat sink. The wetting of the joining surfaces does not have to take place over the entire surface, but the joining agent can also be easily underdosed, so that not the entire first and second joining surfaces are wetted over the entire surface. It is also an overdose possible, the joining agent can then collect in the above-mentioned cavities, which connect to the inside of the joining gaps. For reliable electrical insulation, a specific joint gap thickness between the first heat sink and the second heat sink is required especially outside. This distance can be determined by the laser diode element, this then has the function of a spacer due to its fixed thickness. In addition, but may not be, further spacers made of an electrically insulating material as a spacer between the heat sinks may be introduced. The use of at least one spacer is advantageous if the laser diode element in the direction of the optical axis has a shorter length than the heat sink, the laser diode element is thus shorter than the heat sink. In particular, if the laser diode element comprises no heat spreader, but only a laser bar, which is usually not longer than 5 millimeters, a spacer may be required.
Das Laserdiodenmodul kann vorteilhaft an dem ersten und/oder dem zweiten Kühlkörper elektrisch kontaktiert werden, beispielsweise durch Schraubkontakte, Steckkontakte, angeschweißte Kontakte oder Federkontakte. Zu diesem Zweck muss der erste Kühlkörper elektrisch mit der p- Seite des Laserdiodenelements verbunden sein und/ oder der zweite Kühlkörper elektrisch mit der n- Seite des Laserdiodenelements verbunden sein. Dann kann der erste und/ oder der zweite Kühlkörper als Anschlusskontakt zur Stromzuführung zum Laserdiodenelement dienen. The laser diode module can advantageously be electrically contacted to the first and / or the second heat sink, for example by screw contacts, plug contacts, welded contacts or spring contacts. For this purpose, the first heat sink must be electrically connected to the p side of the laser diode element and / or the second heat sink must be electrically connected to the n side of the laser diode element. Then, the first and / or the second heat sink can serve as a connection contact to the power supply to the laser diode element.
Die Umhüllende der Außenkanten der Kühlrippen der Kühlkörper kann vorteilhaft im The envelope of the outer edges of the cooling fins of the heat sink can be advantageous in
Querschnitt kreisförmig sein. Dann kann man das Diodenlasermodul in einem Rohr anordnen, welches als Außenmantel zur Führung eines Kühlluftstromes dienen kann. Alternativ kann die Umhüllende auch eine Abflachung (D-Form) aufweisen und/oder oval oder rechteckig sein. Auch andere Formen sind möglich. Eine Abflachung hat den Vorteil, dass das Cross-section be circular. Then you can arrange the diode laser module in a tube, which can serve as an outer jacket for guiding a cooling air flow. Alternatively, the envelope may also have a flattening (D-shape) and / or be oval or rectangular. Other shapes are possible. A flattening has the advantage that the
Diodenlasermodul während der Montage oder zur Lagerung kippsicher darauf abgestellt werden kann. Das Diodenlasermodul kann weiterhin einen Außenmantel umfassen, der die Kühlkörper wenigstens abschnittsweise umgibt. Dieser Außenmantel bewirkt, dass der Luftstrom zur Kühlung des Diodenlasermoduls in dem umgebenden Abschnitt nicht radial entweichen kann, sondern in den Zwischenräumen der Kühlrippen bzw. Kühlfinger geführt wird. Das ist vorteilhaft, da die Kühlung des Diodenlasermoduls dadurch verbessert wird. Außerdem kann zusätzlich an der Austrittsseite des Laserstrahls ein Luftstrom erzeugt werden, der gleichzeitig optische Elemente im Laserstrahlengang und/oder den Targetbereich des Laserstrahls kühlt. Dieser Luftstrom kann teilweise parallel zur optischen Achse liegen und an der Austrittsseite des Laserstrahls entweder blasend oder saugend ausgeführt sein. Der Außenmantel kann vorteilhafterweise an die umhüllende der äußeren Kanten der Kühlrippen angepasst sein, so dass er im Querschnitt das Diodenlasermodul in einem bestimmten Abstand umgibt. Diode laser module can be turned off during assembly or storage. The diode laser module may further comprise an outer sheath which surrounds the heat sink at least in sections. This outer jacket causes the air flow for cooling the diode laser module in the surrounding portion can not escape radially, but is guided in the interstices of the cooling fins or cooling fingers. This is advantageous since the cooling of the diode laser module is thereby improved. In addition, in addition to the output side of the laser beam, an air flow can be generated, which simultaneously cools optical elements in the laser beam path and / or the target area of the laser beam. This air flow may be partially parallel to the optical axis and be performed either blowing or sucking on the exit side of the laser beam. The outer jacket may advantageously be adapted to the envelope of the outer edges of the cooling fins, so that it surrounds the diode laser module in a certain distance in cross section.
Besonders vorteilhaft ist ein Abstand des Außenmantels zu den Außenkanten der Kühlrippen, der in der den mittleren hydraulischen Durchmesser der Luftkanäle zwischen den Kühlrippen nicht übersteigt. Insbesondere kann der Außenmantel im Querschnitt kreisförmig oder oval, mit oder ohne seitliche Abflachung, oder rechteckig ausgebildet sein. Particularly advantageous is a distance of the outer jacket to the outer edges of the cooling fins, which does not exceed in the mean hydraulic diameter of the air channels between the cooling fins. In particular, the outer sheath may be circular or oval in cross-section, with or without a lateral flattening, or rectangular.
Das erfindungsgemäße Diodenlasermodul weist eine zuverlässige elektrische Isolation zwischen den Kühlkörpern auf. Zur Herstellung kann ein preisgünstiges Fügemittel verwendet werden. Die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen sind gegenüber dem Stand der Technik weniger anspruchsvoll, so dass die Herstellung des Moduls kostengünstiger ist. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Fügespaltes ist eine besonders zuverlässige und genaue Positionierung der Kühlkörper zueinander selbst ohne aufwändige The diode laser module according to the invention has a reliable electrical insulation between the heat sinks. For production, a low-cost joining agent can be used. The demands on the manufacturing tolerances are less demanding than the prior art, so that the production of the module is less expensive. The inventive design of the joint gap is a particularly reliable and accurate positioning of the heat sink to each other even without consuming
Positionierungsvorrichtungen möglich. Die Kühlkörper können sich während der Montage passiv in die korrekte Lage zueinander positionieren. Der Fügespalt wird über die gesamte Länge gleichmäßig mit Fügemittel aufgefüllt, so dass es selbst bei einer Unterdosierung des Fügemittels nicht zu Hohlstellen im Fügespalt kommt. Durch die erfindungsgemäße Positioning devices possible. The heat sinks can passively position themselves in the correct position during assembly. The joint gap is filled evenly over the entire length with a joining agent, so that even with underdosing of the joining agent, no voids in the joint gap occur. By the invention
Ausbildung des Fügespaltes kann außerdem erreicht werden, dass vor dem Zusammenfügen der Kühlkörper auf die Fügeflächen aufgebrachtes Fügemittel beim Zusammenfügen bevorzugt im Fügespalt nach außen gedrückt wird, so dass es nicht zur Kontamination des Laserbarrens mit Fügemittel kommen kann. Dadurch kann sogar eine Überdosierung desForming of the joint gap can also be achieved that before joining the heat sink applied to the joining surfaces joining agent is preferably pressed in the joint gap during assembly, so that it can not come to contamination of the laser bar with joining agent. This can even overdose of the
Fügemittels tolerierbar sein. Ein weiterer Vorteil des Diodenlasermoduls besteht darin, dass die Kühlluft effektiv geführt wird. Dadurch kann man die Durchflussmenge der Kühlluft verringern, so dass weniger Partikel mitgeführt werden, die sich an der äußeren Fügemittel be tolerable. Another advantage of the diode laser module is that the cooling air is effectively guided. This can reduce the flow rate of the cooling air, so that fewer particles are carried along, which are at the outer
Fügemitteloberfläche des Fügespalts absetzen können. Dadurch wird in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Fügespalt die Kurzschlusswahrscheinlichkeit noch weiter vermindert. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Settling surface of the joining gap. As a result, the short circuit probability is further reduced in connection with the joint gap according to the invention. Further advantageous embodiments are the subject of the respective subclaims.
Die Erfindung wird anhand der Figuren im Folgenden näher beschrieben. Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Diodenlasermodul in der Vorderansicht The invention will be described in more detail below with reference to the figures. 1 shows a diode laser module according to the invention in a front view
Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 gekennzeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung  Fig. 2 shows the marked in Fig. 1 section in an enlarged view
Fig. 3 zeigt das Diodenlasermodul in seitlicher Schnittdarstellung 3 shows the diode laser module in a lateral sectional view
Fig. 4 zeigt einen ersten Kühlkörper, einen zweiten Kühlkörper und ein Laserdiodenelement in Vorderansicht zur Veranschaulichung der Bezeichnung der einzelnen Flächen  Fig. 4 shows a first heat sink, a second heat sink and a laser diode element in front view to illustrate the designation of the individual surfaces
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Diodenlasermoduls in Vorderansicht 5 shows a further embodiment of a diode laser module according to the invention in front view
Fig. 6 zeigt einen Klebspalt, bei dem die Verjüngung abschnittsweise ausgebildet ist  Fig. 6 shows an adhesive gap, in which the taper is formed in sections
Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 1 , 2 und 3 dargestellt. Fig.1 zeigt eine Ansicht mit Blickrichtung entgegen der Laserstrahlrichtung auf die Vorderseite des Diodenlasermoduls 1 . Das Fügemittel 40)ist Fig. 1 schraffiert dargestellt. Das dient lediglich der Hervorhebung, die gekennzeichneten Flächen 40 in Fig. 1 stellen Ansichtsflächen, keine Schnittflächen, dar. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Fig. 1 , um den ersten Fügespalt 41 in vergrößerter Darstellung zu offenbaren. Fig.3 zeigt das Diodenlasermodul 1 im Querschnitt. Die Schnittebene verläuft senkrecht zur Wellenleiterebene entlang der optischen Achse. Das Laserdiodenelement 10 umfasst einen Laserbarren 1 1 , einen ersten Wärmespreizkörper 12 und einen zweiten Wärmespreizkörper 13, wobei der Laserbarren 1 1 zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmespreizkörper angeordnet ist. Die Wärmespreizkörper 12, 13 sind in Richtung der optischen Achse 16 länger ausgebildet als der Laserbarren 1 1 . Die Vorderkanten der A first embodiment is shown in FIGS. 1, 2 and 3. 1 shows a view in the direction opposite to the laser beam direction on the front side of the diode laser module 1. The joining means 40) is shown hatched in FIG. This merely serves to emphasize that the marked surfaces 40 in FIG. 1 represent viewing surfaces, not cutting surfaces. FIG. 2 shows a section of FIG. 1 in order to reveal the first joining gap 41 in an enlarged view. 3 shows the diode laser module 1 in cross section. The cutting plane is perpendicular to the waveguide plane along the optical axis. The laser diode element 10 comprises a laser bar 1 1, a first heat spreader 12 and a second heat spreader 13, wherein the laser bar 1 1 is arranged between the first and the second heat spreader. The heat spreaders 12, 13 are formed longer in the direction of the optical axis 16 than the laser bar 1 first The leading edges of the
Wärmespreizkörper sind mit der Strahlaustrittsapertur des Laserbarrens bündig angeordnet, während sie sich nach hinten über die Rückfacette des Laserbarrens hinaus erstrecken. Heat spreaders are flush with the beam exit aperture of the laser bar while extending rearwardly beyond the back facet of the laser bar.
Zwischen den beiden Wärmespreizkörpern 12, 13 besteht kein direkter elektrischer Kontakt, da eine (nicht gezeigte) Isolationsschicht zwischen ihnen vorgesehen ist. Die There is no direct electrical contact between the two heat spreaders 12, 13 since an insulating layer (not shown) is provided between them. The
Wärmespreizkörper 12, 13 weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Sie können sie beispielsweise aus Kupfer bestehen oder aus einem Metall-Diamant Verbundwerkstoff. Für manche Applikationen ist ein ausdehnungsangepasster Werkstoff wie beispielsweise Heat spreader 12, 13 have a high thermal conductivity. For example, they can be made of copper or of a metal-diamond composite material. For some applications, an expansion-adapted material such as
Wolfram-Kupfer oder Molybdän-Kupfer vorteilhaft zu verwenden. An den Kanten der Wärmespreizkörper können Grate zur Verbesserung des elektrischen Kontakts zu den Tungsten-copper or molybdenum-copper advantageous to use. At the edges of the heat spreader burrs can be used to improve the electrical contact with the
Kühlkörpern vorhanden sein. Die p-seitige Kontaktfläche 14 des Laserdiodenelements 10 ist die dem Laserbarren 1 1 abgewandte Seite des ersten Wärmespreizkörpers 12, der an der Anode des Laserbarrens 1 1 angebracht ist. Die n-seitige Kontaktfläche 15 des Laserdiodenelements ist die dem Laserbarren abgewandte Seite des zweiten Heat sinks may be present. The p-side contact surface 14 of the laser diode element 10 is the side facing away from the laser bar 1 1 of the first heat spreader 12, which at the Anode of the laser bar 1 1 is mounted. The n-side contact surface 15 of the laser diode element is the side of the second side facing away from the laser bar
Wärmespreizkörpers 13, der an der Kathode des Laserbarrens 1 1 angebracht ist. Der Laserbarren 1 1 enthält hier beispielsweise 49 einzelner Emitter (nicht dargestellt), die als Kantenemitter ausgebildet und über die Breite des Laserbarrens 1 1 gleichmäßig verteilt sind. Die Wellenleiter sind als flache epitaktisch hergestellte Struktur ausgebildet sein und liegen in einer Ebene 80. Die p-Seite des Laserbarrens ist die Epitaxieseite, während die n-Seite die Substartseite ist. Die Wellenleiter und damit auch die Austrittsapertur der Laserstrahlen liegen also nahe der p-Seite. Da der größte Teil der Verlustwärme in der Epitaxieebene entsteht, ist es wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, vorteilhaft, an der p-Seite des Laserdiodenelement 10 einen ersten Kühlkörper 20 anzubringen, der eine höhere Kühlleistung als der an der n- Seite 15 angebrachte zweite Kühlkörper 30 hat. Die Hauptstrahlrichtungen der Laserstrahlung 16 der Emitter sind parallel. Die Ebene der Wellenleiter 80 wird im Folgenden als Bezugsebene zur Veranschaulichung verwendet. Heat spreader 13, which is attached to the cathode of the laser bar 1 1. The laser bar 1 1 contains here, for example, 49 individual emitters (not shown), which are formed as edge emitter and distributed uniformly over the width of the laser bar 1 1. The waveguides are designed as a flat epitaxially produced structure and lie in a plane 80. The p-side of the laser bar is the epitaxial side, while the n-side is the substrate side. The waveguides and thus also the exit aperture of the laser beams are thus close to the p-side. Since most of the heat loss occurs in the epitaxial plane, it is advantageous, as shown in the exemplary embodiment, to attach a first heat sink 20 to the p-side of the laser diode element 10, which has a higher cooling power than the second heat sink 30 attached to the n side 15 Has. The main beam directions of the laser radiation 16 of the emitter are parallel. The plane of the waveguides 80 will be used hereinafter as reference plane for illustration.
Das Laserdiodenelement 10 ist zwischen den Kühlkörpern 20, 30 angeordnet. Das The laser diode element 10 is arranged between the heat sinks 20, 30. The
Laserdiodenelement ist, wie in Fig. 3 dargestellt, in Richtung der optischen Achse 16 betrachtet kürzer als die Kühlkörper (20, 30). Die Länge des Laserdiodenelements entspricht hier der Länge der Wärmespreizkörper 12, 13. Der Abstand der Kühlkörper 20, 30 wird einerseits durch das Laserdiodenelement 10 selbst, als auch durch ein zusätzlich eingebrachtes Distanzstück 60 bestimmt. Dieses Distanzstück 60 ist elektrisch isolierend und gewährleistet die Einhaltung der Fügespaltdicke über die gesamte Kühlkörperlänge, auch wenn die As shown in FIG. 3, the laser diode element is shorter in the direction of the optical axis 16 than the heat sinks (20, 30). The length of the laser diode element here corresponds to the length of the heat spreader 12, 13. The distance of the heat sink 20, 30 is determined on the one hand by the laser diode element 10 itself, as well as by an additionally introduced spacer 60. This spacer 60 is electrically insulating and ensures compliance with the joint gap thickness over the entire heat sink length, even if the
Wärmespreizkörper 12, 13 des Laserdiodenelements 10 kürzer ausgebildet sind als die Kühlkörper. Auch ist das Laserdiodenelement in Richtung der optischen Achse gegenüber den Vorderkanten der Kühlkörper (20, 30) zurückversetzt. Der Rückversatz hat den Vorteil, dass das Laserdiodenelement gegen mechanische Beschädigungen geschützt ist. Der zweite Kühlkörper 30 ist mit dem ersten Kühlkörper 20 mittels eines elektrisch isolierenden Heat spreader 12, 13 of the laser diode element 10 are formed shorter than the heat sink. Also, the laser diode element is recessed in the direction of the optical axis with respect to the leading edges of the heat sinks (20, 30). The return offset has the advantage that the laser diode element is protected against mechanical damage. The second heat sink 30 is connected to the first heat sink 20 by means of an electrically insulating
Fügemittels 40 verbunden. Das Fügemittel befindet sich in zwei Fügespalten 41 , 42, die durch jeweils eine erste Fügefläche 22a, 22b und eine zweite Fügefläche 33a, 33b begrenzt werden. Dabei liegt die Flächen 22a des ersten Kühlkörpers 20 der Fläche 33a des zweiten Kühlkörpers 30 gegenüber, wobei der Abstand beider Flächen durch das Fügemittel 40 überbrückt wird. Der dadurch definierte erste Fügespalt 41 ist in Fig. 1 vollständig mit Fügemittel 40 gefüllt und weist von außen nach innen eine Verjüngung auf, die keilförmig ausgebildet ist. Weiterhin liegt die Fläche 22b des ersten Kühlkörpers der Fläche 33b des zweiten Kühlkörpers gegenüber, wobei der Abstand beider Flächen durch das Fügemittel 40 überbrückt wird. Der dadurch definierte zweite Fügespalt 42 weist ebenfalls von außen nach innen eine Joining agent 40 connected. The joining means is located in two joining gaps 41, 42, which are delimited by a respective first joining face 22a, 22b and a second joining face 33a, 33b. Here, the surfaces 22a of the first heat sink 20 of the surface 33a of the second heat sink 30 opposite, wherein the distance between the two surfaces is bridged by the joining means 40. The thus defined first joint gap 41 is completely filled in Fig. 1 with joining means 40 and has from the outside to the inside a taper, which is wedge-shaped. Furthermore, the surface 22b of the first heat sink is the surface 33b of the second heat sink opposite, wherein the distance between the two surfaces is bridged by the joining means 40. The thus defined second joint gap 42 also has from the outside to the inside
Verjüngung auf. Die erfindungsgemäße Verjüngung zeichnet sich, wie in Fig. 2 für den ersten Fügespalt dargestellt ist, dadurch aus, dass in einem senkrecht zur optischen Achse liegenden Schnitt der Abstand der ersten Fügefläche 22a zur zweiten Fügefläche 32a an einer Stelle 47 kleiner ist als an einer anderen Stelle 48, die weiter vom Laserdiodenelement entfernt ist als die Stelle 47. Gleiches gilt auch für den Abstand der ersten Fügefläche 22b zur zweiten Fügefläche 32b. Die Fügespalte 40, 41 liegen oberhalb der Wellenleiterebene, d.h. in dem Halbraum, in dem sich auch die n-seitige Kontaktfläche 1 5 des Laserdiodenelements befindet. Außen sind die Abstände der Fügespalte zur Bezugsebene 80 größer als innen. Dadurch ist es möglich, am ersten Kühlkörper 20 eine größere Anzahl Kühlrippen 27 vorzusehen als am zweiten Rejuvenation on. The tapering according to the invention is characterized, as shown in FIG. 2 for the first joining gap, by the fact that in a section perpendicular to the optical axis the distance of the first joining surface 22a to the second joining surface 32a is smaller at one point 47 than at another Point 48, which is farther away from the laser diode element than the point 47. The same applies to the distance of the first joining surface 22b to the second joining surface 32b. The joining gaps 40, 41 are above the waveguide plane, i. in the half-space, in which there is also the n-side contact surface 1 5 of the laser diode element. On the outside, the distances between the joining gaps and the reference plane 80 are greater than the inside. This makes it possible to provide a larger number of cooling fins 27 on the first heat sink 20 than on the second
Kühlkörper 30, der eine geringere Anzahl Kühlrippen 37 enthält. Die Kühlkörper 20, 30 sind translationssymmetrisch bezüglich der Hauptstrahlrichtung (optischen Achse) 16 ausgebildet, ebenso die Fügespalte 41 , 42. Heat sink 30, which contains a smaller number of cooling fins 37. The heat sinks 20, 30 are translationally symmetrical with respect to the main beam direction (optical axis) 16, as well as the joining gaps 41, 42.
Die Verjüngung der Fügespalte von außen nach innen wird durch die in Fig. 1 , 2 dargestellte keilförmige Konstruktion der Fügespalte 41 , 42 bewirkt. In Fig. 4 sind die Bauteile erster Kühlkörper 20, zweiter Kühlkörper 30 und Laserdiodenelement 10 einzeln übereinander dargestellt, um die Lage der bezeichneten Flächen darzustellen und das Zustandekommen der Keilform der Klebspalte zu verdeutlichen. Zur Ausbildung der keilförmigen Klebspalte ist zwischen den ersten Fügeflächen 22a und 22b ein Winkel 23 von 90° vorgesehen, während der Winkel zwischen den zweiten Fügeflächen 32a und 32b ein Winkel 33 von 75° The tapering of the joining gap from outside to inside is effected by the wedge-shaped construction of the joining gaps 41, 42 shown in FIGS. 1, 2. In Fig. 4, the components of the first heat sink 20, second heat sink 30 and laser diode element 10 are shown individually superimposed to represent the location of the designated areas and to illustrate the emergence of the wedge shape of the adhesive gap. To form the wedge-shaped adhesive gaps, an angle 23 of 90 ° is provided between the first joining surfaces 22a and 22b, while the angle between the second joining surfaces 32a and 32b is an angle 33 of 75 °
vorgesehen ist. Der Fügespalt weist innen eine Dicke 41 von 0.05mm auf, während er außen eine Dicke 42 von 0.5mm aufweist. In Fig. 1 und 2 ist er jedoch zur Veranschaulichung insgesamt dicker dargestellt. Es ist besonders vorteilhaft, die Dicke des Fügespalts innen zwischen 0.02mm und 0.2mm zu wählen und außen zwischen 0.1 mm und 2mm. Der erste Kühlkörper 20 enthält eine Nut zur Aufnahme des Laserdiodenelements 10, der aus der ersten Anlagefläche 21 und zwei Seitenflächen 25 gebildet wird. Die Seitenflächen 25 sind derart geneigt, dass sie an den Schnittkanten der Anlagefläche 21 den geringsten Abstand zueinander haben. Die Nut ist dann nach oben erweitert. Die Breite der Nut ist auf der Anlagefläche 25 nur geringfügig breiter, als der erste Wärmespreizkörper 12, nämlich so breit, dass er unter Beachtung der Toleranzen zuverlässig in die Nut passt. Dadurch ist die horizontale Lage des Laserdiodenelements zum ersten Kühlkörper festgelegt, so dass eine aktive Ausrichtung (Justage) entfallen kann. Der zweite Kühlkörper 30 enthält ebenfalls eine Nut zur Aufnahme des Laserdiodenelements 10, der aus der ersten Anlagefläche 31 und zwei Seitenflächen 35 gebildet wird. Die Breite der Nut ist auf der Anlagefläche 35 nur geringfügig breiter, als der zweite Wärmespreizkörper 13, nämlich so breit, dass er unter Beachtung der Toleranzen zuverlässig in die Nut passt. Dadurch sind die horizontale Lage des is provided. The joint gap has a thickness 41 of 0.05 mm on the inside, while it has a thickness 42 of 0.5 mm on the outside. In Fig. 1 and 2, however, it is shown for illustrative purposes thicker overall. It is particularly advantageous to choose the thickness of the joining gap inside between 0.02mm and 0.2mm and outside between 0.1mm and 2mm. The first heat sink 20 includes a groove for receiving the laser diode element 10, which is formed from the first contact surface 21 and two side surfaces 25. The side surfaces 25 are inclined so that they have at the cutting edges of the contact surface 21 the smallest distance from each other. The groove is then extended upwards. The width of the groove is only slightly wider on the contact surface 25, than the first heat spreader 12, namely so wide that it reliably fits into the groove, taking into account the tolerances. This is the result set horizontal position of the laser diode element to the first heat sink, so that an active alignment (adjustment) can be omitted. The second heat sink 30 also includes a groove for receiving the laser diode element 10, which is formed from the first contact surface 31 and two side surfaces 35. The width of the groove is only slightly wider on the contact surface 35 than the second heat spreader 13, namely so wide that it reliably fits into the groove, taking into account the tolerances. As a result, the horizontal position of the
Laserdiodenelements 10 zum zweiten Kühlkörper 30 und damit auch die horizontale Laser diode element 10 to the second heat sink 30 and thus also the horizontal
Ausrichtung des zweiten Kühlkörpers 30 zum ersten 20 festgelegt. Solche Nuten sind erfindungsgemäß nicht unbedingt erforderlich, allerdings sind derartige Nuten insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Laserdiodenelement 10 einen oder mehrere Wärmespreizkörper umfasst. Alignment of the second heat sink 30 to the first 20 set. Such grooves are not necessarily required according to the invention, but such grooves are particularly advantageous when the laser diode element 10 comprises one or more heat spreader.
Die beiden Kühlkörper 20, 30 sind als Luftkühlkörper ausgebildet. Zu diesem Zweck sind sie jeweils mit mehreren Kühlrippen 27, 37 ausgestattet. Um eine besonders gute The two heat sinks 20, 30 are formed as air cooling body. For this purpose, they are each equipped with a plurality of cooling fins 27, 37. To be a particularly good
Wärmeableitung zu erreichen, sind die Kühlrippen 27, 37 gewellt ausgeführt. In manchen Fällen können aber auch glatte Kühlrippen ausreichen, die kostengünstiger herstellbar sind. Der Luftstrom 70 wird vorzugsweise durch einen Lüfter angetrieben. Bei kleinen To achieve heat dissipation, the cooling fins 27, 37 are designed wavy. In some cases, however, smooth cooling fins can be sufficient, which are less expensive to produce. The airflow 70 is preferably driven by a fan. In small
Verlustleistungen des Diodenlasermoduls kann alternativ eine Konvektionskühlung ohne Lüfter ausreichen. Das Diodenlasermodul umfasst zusätzlich einen Außenmantel 50 mit einem kreisförmigen Querschnitt, der die Kühlkörper 23, 30 in einem Abstand zu den Außenkanten der Kühlrippen umgibt, der in der Größenordnung des Abstandes der Kühlrippen liegt. Der Luftstrom 70 ist, wie in Fig. 3 dargestellt, parallel und in gleicher Richtung wie der Laserstrahl 16 geführt. Alternativ wäre es auch möglich den Luftstrom antiparallel, also in Power losses of the diode laser module can alternatively be sufficient convection cooling without fan. The diode laser module additionally includes an outer sheath 50 having a circular cross-section surrounding the heatsinks 23, 30 at a distance from the outer edges of the cooling fins that is on the order of the distance of the cooling fins. The air flow 70 is, as shown in Fig. 3, parallel and in the same direction as the laser beam 16 out. Alternatively, it would also be possible the air flow antiparallel, ie in
entgegengesetzter Richtung im Vergleich zur Darstellung nach Fig. 3, zu führen. Der opposite direction compared to the illustration of FIG. 3, lead. Of the
Luftstrom wird von einem nicht dargestellten Lüfter angetrieben. Dieser kann hinter dem Modul auf der dem Laserbarren abgewandten Seite angebracht sein und blasend oder saugend betrieben werden. Die Luft wird innerhalb des Außenmantels 50 geführt. Dabei ist es ausreichend, wenn der Außenmantel die Kühlkörper abschnittsweise umgibt. Die Kühlkörper stehen gegenüber dem Außenmantel ein Stück vor, wie in diesem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Air flow is driven by a fan, not shown. This can be mounted behind the module on the side facing away from the laser bar and operated by blowing or sucking. The air is guided inside the outer jacket 50. It is sufficient if the outer jacket surrounds the heat sink in sections. The heatsink are a piece over the outer shell, as shown in this first embodiment.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. In diesem Beispiel besteht das Laserdiodenelement 10 nur aus einem Laserbarren 1 1 . Wärmespreizkörper sind nicht vorhanden. Der Laserbarren 1 1 wird hier direkt zwischen dem ersten Kühlkörper 20 und dem zweiten Kühlkörper 30 angeordnet. Die p-seitige Kontaktfläche 14 des Laserbarrens liegt an der ersten Anlagefläche 21 , die zuvor mit Indium beschichtet wurde, an. Die n-seitige Another embodiment is shown in Fig. 4. In this example, the laser diode element 10 consists of only one laser bar 1 1. Heat spreaders are not available. The laser bar 1 1 is arranged here directly between the first heat sink 20 and the second heat sink 30. The p-side contact surface 14 of the laser bar is applied the first contact surface 21, which was previously coated with indium to. The n-side
Kontaktfläche 15 des Laserbarrens liegt an der zweiten Anlagefläche 31, die zuvor mit Indium beschichtet wurde, an. Die ersten und zweiten Fügeflächen 22, 32 sind hier nicht als ebene, sondern als gekrümmte Flächen ausgeführt. Die Verjüngung der Fügespalte von außen nach innen kann beispielsweise durch verschiedene Krümmungsradien und/oder durch verschiedene Krümmungsmittellinien der ersten 22 und zweiten 33 Fügeflächen erreicht werden. Das Diodenlasermodul weist eine runde Außenkontur mit einer Abflachung an der Oberseite des zweiten Kühlkörpers 30 auf. Man sieht das in der Darstellung in Fig.4 daran, dass die Außenkanten einiger Kühlrippen in einer Ebene liegen. Dadurch kann man das Modul auf dieser Abflachung ablegen, ohne dass es kippelt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass es zu keiner Verdrehung kommen kann, wenn man das Modul in einen entsprechend Contact surface 15 of the laser bar is located on the second contact surface 31, which was previously coated with indium to. The first and second joining surfaces 22, 32 are not embodied as flat, but as curved surfaces. The tapering of the joining gaps from outside to inside can be achieved, for example, by means of different radii of curvature and / or by means of different curvature center lines of the first 22 and second 33 joining surfaces. The diode laser module has a round outer contour with a flattening on the upper side of the second heat sink 30. It can be seen in the illustration in Figure 4 that the outer edges of some cooling fins lie in a plane. This allows you to put the module on this flattening, without it tipping. Another advantage is that it can not be twisted, if you put the module in a corresponding
formangepassten Außenmantel 50 einführt. adapted outer jacket 50 introduces.
Die Verjüngung kann sich über die gesamte Breite des Spaltes erstrecken oder auch nur über einen bestimmten Abschnitt des Spaltes. Eine solche weitere erfindungsgemäße Ausbildung eines Fügespaltes ist in Fig. 6 dargestellt. Die erste Fügefläche 22 ist eine ebene Fläche. Die zweite Fügefläche 32 ist keine ebene Fläche, sondern sie besteht aus zwei ebenen Teilflächen. Liegen die beiden Fügeflächen 22, 32 in diesem dritten Ausführungsbeispiel gegenüber, ergibt sich der dargestellte Fügespalt mit einer abschnittsweise ausgebildeten Verjüngung von außen nach innen. Diese Verjüngung befindet sich im Abschnitt 81 , während der Fügespalt einen weiteren Abschnitt 82 aufweist, der keine Verjüngung aufweist. Die Verjüngung ist hier nur im verjüngten Abschnitt 81 zu bestimmen. Die Abschnitte mit 81 bzw. ohne 82 The taper can extend over the entire width of the gap or even over a certain portion of the gap. Such a further inventive design of a joint gap is shown in Fig. 6. The first joining surface 22 is a flat surface. The second joining surface 32 is not a flat surface, but consists of two flat partial surfaces. If the two joining faces 22, 32 face each other in this third exemplary embodiment, the illustrated joining gap results with a section-wise tapering from outside to inside. This taper is located in section 81, while the joint gap has another section 82 that does not taper. The taper is to be determined here only in the tapered section 81. The sections with 81 or without 82
Verjüngung sind in Fig. 6 als Pfeile dargestellt, die von außen nach innen zeigen. Die erfindungsgemäße Verjüngung zeichnet sich wie in Fig. 6 für den ersten Fügespalt dargestellt ist, dadurch aus, dass in einem senkrecht zur optischen Achse liegenden Schnitt der Abstand der ersten Fügefläche 22 zur zweiten Fügefläche 32 an einer Stelle 47 kleiner ist als an einer anderen Stelle 48, die weiter vom Laserdiodenelement entfernt ist als die Stelle 47. Rejuvenation is shown in FIG. 6 as arrows pointing from outside to inside. The tapering according to the invention is characterized, as shown in FIG. 6 for the first joint gap, by the fact that in a section perpendicular to the optical axis the distance of the first joining surface 22 to the second joining surface 32 is smaller at a point 47 than at another point 48, which is farther from the laser diode element than the location 47.
In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Laserdiodenelement 10 aus einem Laserdiodenbarren 1 1 bestehen, der mit nur einem Wärmespreizkörper 12 oder 1 3 versehen ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Laserbarren beispielsweise nicht nur eine, sondern mehrere Epitaxiestrukturen übereinander aufweisen, die einen Stapel von parallelen Wellenleiterebenen bilden. Bei einer solchen Struktur wird die mittlere Ebene der einzelnen Wellenleiterebenen als Bezugsebene (Wellenleiterebene 80) betrachtet. Außerdem kann das Laserdiodenelement auch einen Stapel einzelner Laserbarren aufweisen. Bei einer solchen Struktur wird die mittlere Ebene der Wellenleiterebenen der einzelnen Laserbarren als Bezugsebene (Wellenleiterebene 80) betrachtet. In a further embodiment, not shown, the laser diode element 10 may consist of a laser diode bar 1 1, which is provided with only one heat spreader 12 or 1 3. For example, in another embodiment, the laser bar may have not one but a plurality of epitaxial structures stacked on top of each other that form a stack of parallel waveguide planes. In such a structure, the central plane of the individual waveguide planes is considered to be the reference plane (waveguide plane 80). In addition, the laser diode element may also comprise a stack of individual laser bars. In such a structure, the central plane of the waveguide planes of the individual laser bars is considered as a reference plane (waveguide plane 80).
Bezeichnungen designations
1 Diodenlasermodul 1 diode laser module
10 Laserdiodenelement  10 laser diode element
1 1 Laserbarren  1 1 laser bar
12 erster Wärmespreizkörper  12 first heat spreader
13 zweiter Wärmespreizkörper  13 second heat spreader
14 p-seitige Kontaktfläche (Anode) 14 p-side contact surface (anode)
15 n-seitige Kontaktfläche (Kathode)  15 n-side contact surface (cathode)
16 Laserstrahl (Hauptstrahlrichtung); optische Achse  16 laser beam (main beam direction); optical axis
20 erster Kühlkörper  20 first heat sink
21 erste Anlagefläche  21 first contact surface
22 erste Fügefläche 22 first joining surface
23 Winkel zwischen zwei ersten Fügeflächen  23 angle between two first joining surfaces
25 Seitenfläche der ersten Aufnahmenut 25 side surface of the first receiving groove
27 Kühlrippen 27 cooling fins
30 zweiter Kühlkörper 30 second heat sink
31 zweite Anlagefläche 31 second contact surface
32 zweite Fügefläche  32 second joint surface
33 Winkel zwischen zwei zweiten Fügeflächen  33 angle between two second joining surfaces
34 zweite Aufnahmenut  34 second receiving groove
35 Seitenfläche der zweiten Aufnahmenut  35 side surface of the second receiving groove
40 Fügemittel 40 joining agents
41 erster Fügespalt  41 first joint gap
42 zweiter Fügespalt  42 second joint gap
43 innere Fügemitteloberfläche  43 inner joint surface
44 äußere Fügemitteloberfläche  44 outer joint surface
45 innerer Hohlraum zur Aufnahme überschüssigen Fügemittels äußerer Hohlraum 45 inner cavity for holding excess joining agent outer cavity
erste Stelle zur Messung der Dicke des Fügespaltes first place to measure the thickness of the joint gap
zweite Stelle zur Messung der Dicke des Fügespaltes second point for measuring the thickness of the joint gap
Außenmantel outer sheath
Distanzstück spacer
Luftstrom airflow
Wellenleiterebene des Laserdiodenelements Waveguide plane of the laser diode element
Verjüngung von außen nach innen, Abschnitt des Klebspalts mit Verjüngung Abschnitt des Klebspalts ohne Verjüngung Rejuvenation from outside to inside, section of the gluing gap with rejuvenation section of the gluing gap without rejuvenation

Claims

Patentansprüche claims
1. Diodenlasermodul (1 ) umfassend ein Laserdiodenelement (10), einen ersten mit der p- Seite (14) des Laserdiodenelements thermisch verbundenen Kühlkörper (20), einen zweiten mit der n-Seite (15) des Laserdiodenelements thermisch verbundenen A diode laser module (1) comprising a laser diode element (10), a first heat sink (20) thermally connected to the p side (14) of the laser diode element, a second thermally connected to the n side (15) of the laser diode element
Kühlkörper (30), wobei der zweite Kühlkörper mit dem ersten Kühlkörper mittels eines elektrisch isolierenden Fügemittels (40) verbunden ist und die Verbindung des zweiten Kühlkörpers mit dem ersten Kühlkörper wenigstens zwei Fügespalte (41 , 42) umfasst, dadurch gekennzeichnet,  Heat sink (30), wherein the second heat sink is connected to the first heat sink by means of an electrically insulating joining means (40) and the connection of the second heat sink to the first heat sink at least two joining gaps (41, 42), characterized
dass in einer zu einer optischen Achse (16) senkrechten Schnittebene jeder der zwei Fügespalte wenigstens abschnittsweise eine Verjüngung von außen nach innen aufweist.  in that, in a sectional plane perpendicular to an optical axis (16), each of the two joining gaps has, at least in sections, a taper from outside to inside.
2. Diodenlasermodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste  2. diode laser module according to claim 1, characterized in that the first
Kühlkörper (20) eine höhere Kühlleistung als der zweite Kühlkörper (30) hat.  Heatsink (20) has a higher cooling capacity than the second heat sink (30).
3. Diodenlasermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei  3. diode laser module according to claim 2, characterized in that the two
Fügespalte (41 , 42) jeweils asymmetrisch bezüglich der Wellenleiterebene (80) des Laserdiodenelements ausgebildet und/oder außerhalb dieser Wellenleiterebene angeordnet sind.  Joining gaps (41, 42) are each formed asymmetrically with respect to the waveguide plane (80) of the laser diode element and / or are arranged outside this waveguide plane.
4. Diodenlasermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zur optischen Achse (16) senkrechten Schnittebene die zwei Fügespalte (41 , 42) wenigstens abschnittsweise keilförmig ausgebildet sind.  4. diode laser module according to claim 1 or 2, characterized in that in a plane perpendicular to the optical axis (16) cutting plane, the two joining gaps (41, 42) are at least partially wedge-shaped.
5. Diodenlasermodul nach Anspruch 1 , 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die  5. diode laser module according to claim 1, 2 or 4, characterized in that the
Fügespalte (42, 43) innen jeweils wenigstens abschnittsweise in einen Hohlraum (45) münden, der wenigstens teilweise zur Aufnahme überschüssigen Fügemittels vorgesehen ist.  Joining gap (42, 43) inside at least partially into a cavity (45) open, which is at least partially provided for receiving excess joining agent.
6. Diodenlasermodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch  6. diode laser module according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die zwei Fügespalte (41 , 42) spiegelsymmetrisch bezüglich einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zur Wellenleiterebene und parallel zur optischen Achse der Laserstrahlung ist.  characterized in that the two joining gaps (41, 42) are arranged mirror-symmetrically with respect to a plane which is perpendicular to the waveguide plane and parallel to the optical axis of the laser radiation.
7. Diodenlasermodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch  7. diode laser module according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der erste Kühlkörper (20) elektrisch mit der p- Seite (Anode) des Laserdiodenelements (10) verbunden ist und/ oder der zweite Kühlkörper (30) elektrisch mit der n- Seite (Kathode) des Laserdiodenelements (10) verbunden ist. characterized in that the first heat sink (20) is electrically connected to the p-side (anode) of the laser diode element (10) and / or the second heat sink (30) is electrically connected to the n-side (cathode) of the laser diode element (10) ,
8. Diodenlasermodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/ oder der zweite Kühlkörper als Anschlußkontakt zur Stromzuführung zum 8. diode laser module according to claim 7, characterized in that the first and / or the second heat sink as a terminal contact to the power supply to
Laserdiodenelement (10) dient.  Laser diode element (10) is used.
9. Diodenlasermodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch  9. diode laser module according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass das Laserdiodenelement einen Laserbarren (1 1) sowie einen mit der p-Seite der Laserdiode verbundenen ersten Wärmespreizkörper (12) und/oder einen mit der n-Seite der Laserdiode verbundenen zweiten Wärmespreizkörper (13) umfasst.  in that the laser diode element comprises a laser bar (1 1) and a first heat spreader (12) connected to the p side of the laser diode and / or a second heat spreader (13) connected to the n side of the laser diode.
10. Diodenlasermodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite  10. diode laser module according to claim 9, characterized in that the second
Wärmespreizkörper mit dem ersten Wärmespreizkörper mittels einer Isolationsschicht verbunden ist.  Heat spreader is connected to the first heat spreader by means of an insulating layer.
1 1 . Diodenlasermodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch  1 1. Diode laser module according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass das Fügemittel (40) eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,3 W/(m*K) aufweist.  characterized in that the joining means (40) has a thermal conductivity of less than 0.3 W / (m * K).
12. Diodenlasermodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch  12. diode laser module according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass das Laserdiodenelement (10) als Abstandshalter zur Einstellung der Dicke der Fügespalte (41 , 42) dient.  in that the laser diode element (10) serves as a spacer for adjusting the thickness of the joining gaps (41, 42).
13. Diodenlasermodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch  13. diode laser module according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Kühlkörper (20, 30) als Luftkühlkörper ausgebildet sind.  characterized in that the first and the second cooling body (20, 30) are formed as air cooling body.
14. Diodenlasermodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Kühlkörper mit glatten oder gewellten Kühlrippen (27, 37) versehen sind. 14. diode laser module according to claim 13, characterized in that the first and the second heat sink with smooth or corrugated cooling fins (27, 37) are provided.
15. Diodenlasermodul nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Außenmantel (50) umfasst, welcher den ersten und zweiten Kühlkörper (20, 30) wenigstens abschnittsweise umgibt. 15. diode laser module according to claim 14, characterized in that it further comprises an outer jacket (50) which surrounds the first and second heat sink (20, 30) at least in sections.
16. Diodenlasermodul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Außenmantels (50) zu den Außenkanten der Kühlrippen (27, 37) kleiner ist als der mittlere hydraulische Durchmesser der Luftkanäle zwischen den Kühlrippen.  16, diode laser module according to claim 15, characterized in that the distance of the outer jacket (50) to the outer edges of the cooling fins (27, 37) is smaller than the average hydraulic diameter of the air ducts between the cooling fins.
17. Verfahren zur Herstellung eines Diodenlasermoduls (1 ) umfassend  17. A method for producing a diode laser module (1) comprising
a) Bereitstellen eines Laserdiodenelements (10), eines ersten Kühlkörpers (20) und eines zweiten Kühlkörpers (30)  a) providing a laser diode element (10), a first heat sink (20) and a second heat sink (30)
b) Verbinden des ersten Kühlkörpers (20) mit der p-Seite (14) des Laserdiodenelements c) Verbinden des zweiten Kühlkörpers (30) mit der n-Seite (15) des  b) connecting the first heat sink (20) to the p-side (14) of the laser diode element c) connecting the second heat sink (30) to the n-side (15) of the
Laserdiodenelements  laser diode element
d) Verbinden des zweiten Kühlkörpers mit dem ersten Kühlkörper mittels eines elektrisch isolierenden Fügemittels (40), d) connecting the second heat sink with the first heat sink by means of a electrically insulating joining means (40),
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des zweiten Kühlkörpers mit dem ersten Kühlkörper wenigstens zwei Fügespalte (41 , 42) umfasst,  characterized in that the connection of the second heat sink to the first heat sink comprises at least two joining gaps (41, 42),
und jeder der zwei Fügespalte in einer zu einer optischen Achse (16) senkrechten Schnittebene jeweils wenigstens abschnittsweise eine Verjüngung von außen nach innen aufweist.  and each of the two joining gaps in a section plane perpendicular to an optical axis (16) has at least in sections a tapering from outside to inside.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Zusammenfügen der beiden Kühlkörper das elektrisch isolierende Fügemittel (40) auf die Fügeflächen des ersten und/oder des zweiten Kühlkörpers aufgebracht wird.  18. The method according to claim 17, characterized in that before the joining of the two heat sink, the electrically insulating joining means (40) is applied to the joining surfaces of the first and / or the second heat sink.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügemittel (40) beim Zusammenfügen der Kühlkörper (20,30) in den Fügespalten jeweils im Wesentlichen nach außen gedrückt wird.  19. The method according to claim 18, characterized in that the joining means (40) during assembly of the heat sink (20,30) is pressed in the joining gaps in each case substantially to the outside.
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Fügemittel (40) nach dem Zusammenfügen der beiden Kühlkörper von außen in den Fügespalt eingebracht wird.  20. The method according to claim 17, characterized in that the electrically insulating joining means (40) is introduced after the joining of the two heat sink from the outside into the joint gap.
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