HIGH-POWER LASER DIODE PACKAGING METHOD AND LASER DIODE MODULE

• Main Authors: TRUBENKO, PAVEL, BERISHEV, IGOR, STRUGOV, NIKOLAI, KOMISSAROV, ALEXEY, MIFTAKHUTDINOV, DMITRIY
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 08.10.2015
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; DEVICES USING STIMULATED EMISSION; ELECTRICITY

A multi-layer laser diode mount is configured with a submount made from thermo- and electro- conductive material. One of the opposite surfaces of the submount supports a laser diode. The other surface of the submount faces and is spaced from a heatsinlc. The submount and heatsink are configured with respective thermal expansion coefficients ("TEC") which are different from one another. The opposite surfaces of the submount are electroplated with respective metal layers one of which is bonded to a soft solder layer. In one aspect of the disclosure, the mount is further configured with a spacer having the same TEC as that of the submount and bonded to the soft solder layer. A layer of hard solder bonds the spacer and heatsink to one another. In a further aspect of the disclosure, the electroplated metal layer in contact with the other surface of the submount is hundred- or more micron thick. The soft solder is directly bonded to the heatsink. In both aspects of the disclosure, a temperature of a p-n junction of the laser diode remains substantially constant within a 0 to 2 °C temperature range through a predetermined amount of several hundred of repeated thermo-cycles which is indicative of uncompromised integrity of the soft solder. L'invention concerne un support de diode laser multicouche qui est configuré avec une embase réalisée en un matériau thermoconducteur et électroconducteur. L'une des surfaces opposées de l'embase supporte une diode laser. L'autre surface de l'embase est orientée vers un dissipateur thermique et est espacée de ce dernier. L'embase et le dissipateur thermique sont configurés avec des coefficients de dilatation thermique (TEC pour Thermal Expansion Coefficient) respectifs qui sont différents les uns des autres. Les surfaces opposées de l'embase sont galvanisées avec des couches métalliques respectives dont l'une est liée à une couche de métal d'apport de brasage tendre. Selon un aspect de l'invention, le support est en outre configuré avec une pièce d'écartement présentant le même coefficient TEC que celui de l'embase et est lié à la couche de métal d'apport de brasage tendre. Une couche d'un métal d'apport de brasage fort lie la pièce d'écartement et le dissipateur thermique l'un à l'autre. Selon un autre aspect de l'invention, la couche métallique à revêtement électrolytique en contact avec l'autre surface de l'embase présente une épaisseur égale ou supérieure à cent microns. Le métal d'apport de brasure tendre est directement lié au dissipateur thermique. Selon les deux aspects de l'invention, une température d'une jonction p-n de la diode laser reste sensiblement constante dans une plage de température allant de 0 à 2 °C grâce à une quantité prédéterminée de plusieurs centaines de cycles thermiques répétés qui indiquent une intégrité du métal d'apport de brasure tendre qui n'est pas compromise.