專利名稱：用于大功率半導體激光器列陣的熱膨脹系數可調節熱沉的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種大功率半導體激光器列陣，具體涉及一種熱沉。
背景技術：
大功率半導體激光器列陣在工作時，工作電流很大，功率很高。目前大功率半導體激光器列陣的電光轉換效率大約50%，產生的熱量很多，管芯和熱沉溫度很高，管芯和熱沉材料熱膨脹系數的匹配是非常關鍵的問題。如果它們之間熱膨脹系數差別大，由于熱膨脹產生的應力可能把管芯拉斷，或者使管芯產生裂隙，嚴重影響器件壽命。所以熱沉材料要有很好的導熱性，把器件工作時產生的熱量從熱沉傳導出去。并且要求熱沉材料的熱膨脹系數和砷化鎵(GaAs)的要接近，以盡量避免應力損傷。大功率半導體激光器列陣的襯底材料為砷化鎵(GaAs)，其熱膨脹系數為6.0X 10_6/k，
AlN陶瓷導熱性 能好，在25°C熱傳導率為270W/m*K。線膨脹系數與硅接近，線膨脹系數25-200°C時為4.03X10_6 / K。低介電常數和介電損耗小、無毒、耐高溫和腐蝕、力學性能良好，其綜合性能優于氧化鋁和氧化鈹，是半導體基片和電子器件封裝的理想材料，在電子工業中的應用前景十分廣闊。大功率半導體激光器列陣的襯底材料為砷化鎵(GaAs)，其熱膨脹系數為6.0X 10_6/K，從數據上看，它們的熱膨脹系數還有差距。若能減小AlN的熱膨脹系數，使之接近砷化鎵的熱膨脹系數，將非常適用于作為熱沉材料使用。負熱膨脹材料(NTE)是指在一定的溫度范圍內其線膨脹系數或體膨脹系數為負值。因熱膨脹系數具有可加性，使該材料可與其他材料制成可控熱膨脹甚至零膨脹材料，因此。負熱膨脹材料在通信、電子、精密機械和燃料電池等領域具有廣泛的應用前景。負熱膨脹ZrW208粉體和陶瓷室溫至600 °C范圍內的平均熱膨脹系數為-5.605X 10_6 K'

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