DE102014012855A1

DE102014012855A1 - Diode laser and manufacturing method for a diode laser

Info

Publication number: DE102014012855A1
Application number: DE102014012855.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Klug; Denny Jankowski
Original assignee: Jenoptik Laser GmbH
Current assignee: Jenoptik Optical Systems GmbH
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Diodenlaser mit einem Laserbarren, an den zwei Wärmeleitkörper angeschlossen sind, welche mittels eines Fügemittels mechanisch miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß wird eine Benetzung der Rückfacette des Laserbarrens mit dem Fügemittel vermieden. Außerdem wird ein Herstellungsverfahren angegeben.The invention relates to a diode laser with a laser bar, to which two heat conducting bodies are connected, which are mechanically connected to one another by means of a joining means. According to the invention, wetting of the back facet of the laser bar with the joining agent is avoided. In addition, a manufacturing process is specified.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft einen Diodenlaser mit zwei elektrischen Kontakten, welcher einen Laserbarren umfasst. Der Laserbarren ist zwischen zwei Wärmeleitkörpern angeordnet. Die Wärmeleitkörper dienen gleichzeitig zur Wärmeableitung und als elektrische Kontakte, durch die der Betriebsstrom zum Laserbarren geleitet wird. Die Wärmeleitkörper sind mittels eines elektrisch isolierenden verfestigbaren Fügemittels miteinander verbunden. Die Erfindung betrifft auch ein Herstellungsverfahren eines solchen Diodenlasers.The invention relates to a diode laser with two electrical contacts, which comprises a laser bar. The laser bar is arranged between two heat conducting bodies. The Wärmeleitkörper serve both for heat dissipation and as electrical contacts through which the operating current is passed to the laser bar. The heat-conducting body are connected to one another by means of an electrically insulating, solidifying joining agent. The invention also relates to a manufacturing method of such a diode laser.

Stand der TechnikState of the art

Aus DE 10 2008 026 229 ist ein Diodenlaser mit zwei Wärmeleitkörpern bekannt, welche über eine Fügemittelschicht verbunden sind. Die Wärmeleitkörper weisen unstrukturierte Fügeflächen auf. Aus DE 10 2008 026 801 ist ein Verfahren zur Montage eines Diodenlasers mit zwei Wärmeleitkörpern bekannt, bei welchem die beiden Wärmeleitkörper mittels einer Fügemittelschicht verbunden werden. Die Wärmeleitkörper weisen unstrukturierte Fügeflächen auf. Aus DE 10 2009 040 835 ist ein weiterer Diodenlaser mit zwei Wärmeleitkörpern bekannt, welche unstrukturierte Fügeflächen aufweisen. Die in den drei vorgenannten Veröffentlichungen beschriebenen Gegenstände haben den gemeinsamen Nachteil, dass sich das Fügemittel beim Zusammenfügen der Wärmeleitkörper und/oder beim Verfestigen des Fügemittels unkontrolliert zwischen den Fügeflächen ausbreiten kann. Dabei kann es sogar zu einer Benetzung der Rückfacette des Laserbarrens kommen. Diese Rückfacette ist zwar üblicherweise hochreflektierend verspiegelt, jedoch können der transmittierte Anteil der Laserstrahlung sowie evaneszente Wellen der Laserstrahlung in eventuell auf der Rückfacette befindliches Fügemittel eindringen und zu einer lokalen Erwärmung an der Rückfacette führen. Versuche haben gezeigt, dass sich dadurch das Spektrum des Laserbarrens verändern kann, dass außerdem der zum Erreichen der Nennleistung erforderliche Betriebsstrom ansteigen kann und dass die Lebensdauer des Diodenlasers herabgesetzt sein kann. Daher ist eine Benetzung der Rückfacette des Laserbarrens mit Fügemittel unerwünscht. Andererseits ist es von Vorteil, das Fügemittel möglichst nahe an die Rückfacette heranzuführen, um eine möglichst hohe mechanische Stabilität des Diodenlasers zu erreichen. Um aber ein Benetzen der Rückfacette sicher zu vermeiden, ist bei den bekannten Diodenlasern eine Unterdosierung des Fügemittels angeraten, in deren Folge ein unvorteilhaft großer Zwischenraum zwischen der Rückfacette und der Fügezone entsteht.Out DE 10 2008 026 229 is a diode laser with two Wärmeleitkörpern known, which are connected via a joint layer. The Wärmeleitkörper have unstructured joining surfaces. Out DE 10 2008 026 801 a method for assembling a diode laser with two heat conducting bodies is known, in which the two heat conducting bodies are connected by means of a joining agent layer. The Wärmeleitkörper have unstructured joining surfaces. Out DE 10 2009 040 835 is another diode laser with two heat conduction known, which have unstructured joining surfaces. The objects described in the three aforementioned publications have the common disadvantage that the joining agent can spread uncontrollably between the joining surfaces when joining the heat-conducting body and / or when solidifying the joining agent. This can even lead to a wetting of the back facet of the laser bar. Although this back facet is usually mirrored with a high degree of reflection, the transmitted portion of the laser radiation as well as evanescent waves of the laser radiation can penetrate into any joining means located on the back facet and lead to local heating at the back facet. Experiments have shown that this can change the spectrum of the laser bar, that in addition the operating current required to reach the rated power can increase and that the lifetime of the diode laser can be reduced. Therefore, wetting the back facet of the laser bar with joining agent is undesirable. On the other hand, it is advantageous to bring the joining means as close as possible to the rear facet in order to achieve the highest possible mechanical stability of the diode laser. However, in order to reliably avoid wetting of the back facet, an underdosing of the joining agent is recommended in the known diode lasers, as a result of which an unfavorably large gap is created between the back facet and the joining zone.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein mit zwei Wärmeleitkörpern ausgestatteten und über diese thermisch und elektrisch kontaktierten Diodenlaser reproduzierbar montiert werden kann. Ein verfestigbares Fügemittel soll dabei die beiden Wärmeleitkörper flächig miteinander verbinden und die Fügezone soll sich möglichst nahe an den Laserbarren erstrecken, ohne dass das Fügemittel den Laserbarren benetzen kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform soll zusätzlich das Fügemittel in bestimmten Bereichen eine höhere Feststoffkonzentration aufweisen um beispielsweise eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit zu erreichen.The object of the invention is therefore to provide a method with which a equipped with two Wärmeleitkörpern and thermally and electrically contacted via these diode laser can be reproducibly mounted. A solidified joining agent is intended to connect the two heat-conducting body surface and the joining zone should extend as close to the laser bar, without the joining agent can wet the laser bar. In an advantageous embodiment, in addition, the joining agent in certain areas should have a higher solids concentration in order to achieve, for example, increased thermal conductivity.

Weitere Aufgabe ist es, einen reproduzierbar herstellbaren Diodenlaser mit zwei Wärmeleitkörpern, über welche ein Laserbarren thermisch und elektrisch kontaktiert ist, zu entwerfen.Another object is to design a reproducible producible diode laser with two Wärmeleitkörpern over which a laser bar is thermally and electrically contacted.

Lösung der Aufgabe:Solution of the task:

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Emission von Laserstrahlung, umfassend wenigstens einen Laserbarren mit einer ersten Kontaktfläche und einer zweiten Kontaktfläche, einen ersten Wärmeleitkörper mit einer ersten Anschlussfläche und einer ersten Fügefläche, einen zweiten Wärmeleitkörper mit einer zweiten Anschlussfläche und einer zweiten Fügefläche und ein elektrisch isolierendes Fügemittel. Das Fügemittel füllt eine Fügezone, die sich zwischen der ersten und der zweiten Fügefläche befindet, wenigstens teilweise aus. Der erste Wärmeleitkörper ist mit dem zweiten Wärmeleitkörper über die Fügezone verbunden. Die erste Kontaktfläche ist elektrisch und thermisch mit der ersten Anschlussfläche verbunden und die zweite Kontaktfläche ist elektrisch und thermisch mit der zweiten Anschlussfläche verbunden. Der erste Wärmeleitkörper weist eine erste Begrenzungsnut auf, welche die erste Fügefläche wenigstens abschnittsweise begrenzt.The object is achieved by a device for emitting laser radiation, comprising at least one laser bar having a first contact surface and a second contact surface, a first heat conducting body having a first connection surface and a first joining surface, a second heat conducting body having a second connection surface and a second joining surface and a electrically insulating joining agent. The joining means fills a joining zone, which is located between the first and the second joining surface, at least partially. The first heat-conducting body is connected to the second heat-conducting body via the joining zone. The first contact surface is electrically and thermally connected to the first connection surface and the second contact surface is electrically and thermally connected to the second connection surface. The first heat-conducting body has a first limiting groove which limits the first joining surface at least in sections.

Beschreibungdescription

Der erfindungsgemäße Diodenlaser ist eine Vorrichtung zur Emission von Laserstrahlung, welche einen Laserbarren als Strahlquelle aufweist. Der Laserbarren kann in bekannter Weise als kantenemittierendes Bauteil ausgebildet sein und einen oder bevorzugt mehrere Emitter umfassen, welche in einer x-Richtung jeweils versetzt zueinander angeordnet sein können. Der Laserbarren kann bevorzugt in x-Richtung eine Breite zwischen 3 mm und 12 mm haben. Er kann bevorzugt zwischen 3 und 49 Emitter aufweisen, besonders bevorzugt 5, 7 oder 19 Emitter. Der Mittenabstand benachbarter Emitter kann bevorzugt zwischen 0.15 mm und 1 mm betragen. Die Dicke des Laserbarrens kann in einer z-Richtung bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,2 mm betragen. Die Resonatorlänge der Emitter des Laserbarrens in einer y-Richtung kann bevorzugt zwischen 0,5 mm und 6 mm liegen. Die Richtung der Zentralstrahlen der emittierten Laserstrahlung kann die y-Richtung sein. Die Richtungen x, y und z können rechtwinklig zueinander sein. Der Laserbarren kann eine bekannte epitaktisch hergestellte Schichtfolge als p-n-Übergang mit einem Quantengraben aufweisen. Die einzelnen Emitter können als Breitstreifenemitter ausgebildet sein. Es können auch mehrere Schichtfolgen mit jeweils wenigstens einem Quantengraben, d. h. mehrere elektrisch in Serie liegende p-n Übergänge vorhanden sein. Solche Barren werden auch als Nanostack bezeichnet. Dann sind mehrere Emitter in z-Richtung übereinander gestapelt.The diode laser according to the invention is a device for emitting laser radiation, which has a laser bar as the beam source. The laser bar may be formed in a known manner as an edge-emitting component and comprise one or preferably a plurality of emitters, which may each be arranged offset to one another in an x-direction. The laser bar may preferably have a width between 3 mm and 12 mm in the x-direction. It may preferably have between 3 and 49 emitters, more preferably 5, 7 or 19 emitters. The center distance of adjacent emitters may preferably be between 0.15 mm and 1 mm. The thickness of the laser bar may preferably be between 0.05 mm and 0.2 mm in a z-direction. The Resonator length of the emitter of the laser bar in a y-direction may preferably be between 0.5 mm and 6 mm. The direction of the central rays of the emitted laser radiation may be the y-direction. The directions x, y and z may be perpendicular to each other. The laser bar can have a known epitaxially produced layer sequence as a pn junction with a quantum well. The individual emitters can be designed as broad-band emitters. It is also possible for there to be a plurality of layer sequences each having at least one quantum well, ie a plurality of pn junctions lying electrically in series. Such bars are also called nanostack. Then several emitters are stacked in z-direction.

Der Laserbarren wird durch einen elektrischen Strom gepumpt. Zum Stromeintrag sind eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche am Laserbarren vorgesehen.The laser bar is pumped by an electric current. For current input, a first contact surface and a second contact surface are provided on the laser bar.

Der Laserbarren kann im Betrieb Abwärme entwickeln, welche abgeführt werden muss. Dazu sind ein erster Wärmeleitkörper mit einer ersten Anschlussfläche und einer ersten Fügefläche und eine zweiter Wärmeleitkörper mit einer zweiten Anschlussfläche und einer zweiten Fügefläche vorgesehen.The laser bar can develop waste heat during operation, which must be dissipated. For this purpose, a first heat conducting body with a first connection surface and a first joining surface and a second heat conducting body with a second connecting surface and a second joining surface are provided.

Die erste Kontaktfläche ist elektrisch und thermisch mit der ersten Anschlussfläche verbunden und die zweite Kontaktfläche ist elektrisch und thermisch mit der zweiten Anschlussfläche verbunden. Diese Verbindungen können als Lötverbindung ausgeführt sein mit einem metallischen Lot, beispielsweise ein Gold-Zinn Lot oder ein Weichlot, welches Zinn und/oder Indium enthält. Die Verbindungen können aber auch mit einer Zwischenschicht beispielsweise aus Indium durch Andrücken hergestellt werden, ohne dass die Indiumschicht zum Aufschmelzen gebracht wird. In diesem Fall kann es sich um eine Klemmverbindung handeln. Anstelle einer Indiumschicht kann bei einer Klemmverbindung beispielsweise auch eine Karbonfolie verwendet werden.The first contact surface is electrically and thermally connected to the first connection surface and the second contact surface is electrically and thermally connected to the second connection surface. These compounds can be designed as a solder joint with a metallic solder, for example a gold-tin solder or a solder, which contains tin and / or indium. However, the compounds can also be produced with an intermediate layer, for example of indium, by pressing, without the indium layer being brought to melt. In this case, it may be a clamp connection. Instead of an indium layer, for example, a carbon foil may also be used in the case of a clamping connection.

Der erste Wärmeleitkörper ist mit dem zweiten Wärmeleitkörper über die Fügezone mechanisch verbunden. Die Fügezone entsteht dadurch, dass der Spalt zwischen der ersten Fügefläche und der zweiten Fügefläche mit einem elektrisch isolierenden Fügemittel ganz oder zumindest teilweise ausgefüllt ist. Bevorzugt wird ein Füllgrad von mehr als 50%. Unter Füllgrad ist das fügemittelgefüllte Volumen im Verhältnis zum Gesamtvolumen des Spalts (d. h. der Fügezone) zu verstehen. Die Fügezone kann auch derart ausgebildet sein, dass ein Wärmeübergang zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmeleitkörper möglich ist.The first heat conducting body is mechanically connected to the second heat conducting body via the joining zone. The joining zone arises because the gap between the first joining surface and the second joining surface is completely or at least partially filled with an electrically insulating joining agent. A degree of filling of more than 50% is preferred. Filling level means the volume filled with the filler in relation to the total volume of the gap (that is to say the joining zone). The joining zone can also be designed such that a heat transfer between the first and the second heat conducting body is possible.

Der erste Wärmeleitkörper weist eine erste Begrenzungsnut auf, welche die erste Fügefläche wenigstens abschnittsweise begrenzt.The first heat-conducting body has a first limiting groove which limits the first joining surface at least in sections.

Insbesondere kann die erste Begrenzungsnut die erste Fügefläche wenigstens abschnittsweise von der ersten Anschlussfläche abgrenzen. Die erste Begrenzungsnut kann natürlich auch die erste Fügefläche vollständig von der ersten Anschlussfläche abgrenzen. Die erste Begrenzungsnut kann die erste Fügefläche linienförmig mit einer ersten Begrenzungslinie begrenzen. Die Begrenzungsnut kann vorteilhaft dazu vorgesehen sein, eine Benetzung der Rückfacette des Laserbarrens mit Fügemittel zu vermeiden. Die Begrenzungsnut kann geradlinig verlaufen. Die Begrenzungsnut kann einen Abschnitt aufweisen, der parallel zu einer Rückfacette des Laserbarrens verläuft. Die letztgenannte vorteilhafte Ausbildung schließt auch den Fall ein, dass die Begrenzungsnut nur einen parallel zur Rückfacette verlaufenden Abschnitt aufweist, sie also geradlinig und parallel zur Rückfacette des Laserbarrens verläuft. Die erste Begrenzungsnut kann, wie im Querschnitt, beispielsweise in der yz-Ebene sichtbar, scharfkantig ausgebildet sein. Eine erste scharfe Kante kann beispielsweise an der Stelle vorhanden sein, an der die Begrenzungsnut die erste Fügefläche begrenzt. Diese erste Kante kann bezüglich der ersten Wärmesenke konvex ausgebildet sein. Der Kantenradius kann bevorzugt kleiner als 20 μm sein. Eine oder mehrere, vorzugsweise zwei, weitere scharfe Kanten können am Fuße der Begrenzungsnut vorhanden sein. Diese weiteren Kanten können bezüglich der ersten Wärmesenke konkav ausgebildet sein. Die Begrenzungsnut kann beispielweise durch Fräsen oder durch Ritzen hergestellt werden. Die erste Begrenzungsnut kann alternativ auch durch eine Umformtechnologie hergestellt werden, beispielsweise durch Prägen oder Rollen. Die erste Kante kann einen Grat aufweisen, der über die erste Fügefläche übersteht, wobei der Überstand kleiner ist, als die Dicke der Fügezone entlang der ersten Kante. Mit Dicke der Fügezone ist hier die Ausdehnung in z-Richtung gemeint, d. h. die Erstreckung in Richtung des zweiten Wärmeleitkörpers.In particular, the first delimiting groove can delimit the first joining surface at least in sections from the first connection surface. Of course, the first boundary groove can also completely delimit the first joining surface from the first connection surface. The first boundary groove can delimit the first joining surface in a line with a first boundary line. The limiting groove can advantageously be provided to prevent wetting of the back facet of the laser bar with joining agent. The boundary groove can be straight. The boundary groove may have a portion that is parallel to a back facet of the laser bar. The last-mentioned advantageous embodiment also includes the case in which the limiting groove has only one section running parallel to the rear facet, ie it runs in a straight line and parallel to the rear facet of the laser bar. The first boundary groove, as in cross section, for example, in the yz plane visible, be sharp-edged. A first sharp edge may be present, for example, at the point at which the boundary groove defines the first joining surface. This first edge may be convex with respect to the first heat sink. The edge radius may preferably be less than 20 microns. One or more, preferably two, more sharp edges may be present at the foot of the limiting groove. These further edges may be concave relative to the first heat sink. The boundary groove can be produced for example by milling or by scribing. Alternatively, the first boundary groove can also be produced by a forming technology, for example by embossing or rolling. The first edge may have a ridge that projects beyond the first joining surface, the projection being smaller than the thickness of the joining zone along the first edge. By thickness of the joining zone is meant here the expansion in the z-direction, d. H. the extension in the direction of the second Wärmeleitkörpers.

Der zweite Wärmeleitkörper kann eine zweite Begrenzungsnut aufweisen, welche die zweite Fügefläche wenigstens abschnittsweise begrenzt. Die zweite Begrenzungsnut kann die zweite Fügefläche linienförmig mit einer zweiten Begrenzungslinie begrenzen. Die zweite Begrenzungsnut kann gegenüber der ersten Begrenzungsnut versetzt angeordnet sein. Der Versatz kann so ausgebildet sein, dass in einer yz-Schnittebene die zweite Begrenzungslinie zwischen der zweiten Begrenzungsnut und der zweiten Fügefläche eine andere y-Koordinate hat als die erste Begrenzungslinie zwischen der ersten Begrenzungsnut und der ersten Fügefläche. Durch einen Versatz der zweiten Begrenzungsnut gegenüber der ersten kann das Fließen des Fügemittels beeinflusst werden, so dass eine Benetzung der Rückfacette des Laserbarrens noch sicherer vermieden werden kann.The second heat-conducting body may have a second limiting groove which limits the second joining surface at least in sections. The second delimiting groove can delimit the second joining surface in a line with a second delimiting line. The second Begrenzungsnut may be arranged offset from the first Begrenzungsnut. The offset may be formed such that in a yz-sectional plane, the second boundary line between the second boundary groove and the second joint surface has a different y-coordinate than the first boundary line between the first boundary groove and the first joint surface. By an offset of the second Begrenzungsnut opposite the first, the flow of the joining agent can be influenced, so that a wetting of the back facet of the laser bar can be avoided even more secure.

Der Diodenlaser kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, welches folgende Schritte umfasst:

a. Bereitstellen wenigstens eines Laserbarrens mit einer ersten Kontaktfläche und einer zweiten Kontaktfläche,
b. Bereitstellen eines ersten Wärmeleitkörpers mit einer ersten Anschlussfläche nd einer ersten Fügefläche,
c. Bereitstellen eines zweiten Wärmeleitkörper mit einer zweiten Anschlussfläche und einer zweiten Fügefläche,
d. Auftragen eines fließfähigen elektrisch isolierenden Fügemittels auf die erste und/oder die zweite Fügefläche,
e. Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung der ersten Kontaktfläche mit der ersten Anschlussfläche,
f. Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung der zweiten Kontaktfläche mit der zweiten Anschlussfläche,
g. Herstellen einer Verbindung des ersten Wärmeleitkörpers mit dem zweiten Wärmeleitkörper durch ein Verfestigen des Fügemittels, wobei der erste Wärmeleitkörper eine erste Begrenzungsnut aufweist, welche eine Ausbreitung des fließfähigen Fügemittels senkrecht zur Richtung der ersten Begrenzungsnut vor und/oder während der Durchführung von Schritt g hemmt.

The diode laser can be produced by the process according to the invention, which comprises the following steps:

a. Providing at least one laser bar having a first contact surface and a second contact surface,
b. Providing a first heat conducting body with a first connection surface and a first joining surface,
c. Providing a second heat conducting body with a second connection surface and a second joining surface,
d. Applying a flowable electrically insulating joining agent to the first and / or the second joining surface,
e. Establishing an electrical and thermal connection of the first contact surface with the first connection surface,
f. Establishing an electrical and thermal connection of the second contact surface with the second connection surface,
G. Producing a connection of the first heat conducting body with the second heat conducting body by solidifying the joining means, wherein the first heat conducting body has a first Begrenzungsnut which inhibits propagation of the flowable joining agent perpendicular to the direction of the first Begrenzungsnut before and / or during the implementation of step g.

Das elektrisch isolierende Fügemittel kann zum Zeitpunkt der Verarbeitung fließfähig sein. Bevorzugt kann ein Klebstoff verwendet werden, beispielsweise ein Epoxidharzklebstoff. Unter fließfähig wird verstanden, dass das Fügemittel nicht ausgehärtet ist, sondern viskos. Das fließfähige Fügemittel kann thixotrop sein. Es kann sich um ein nichtnewtonsches Fluid handeln.The electrically insulating joining agent may be flowable at the time of processing. Preferably, an adhesive may be used, for example an epoxy resin adhesive. Under flowable is understood that the joining agent is not cured, but viscous. The flowable joining agent may be thixotropic. It may be a non-Newtonian fluid.

Im fließfähigen Zustand kann das Fügemittel gemäß Schritt d auf die erste oder auf die zweite Fügefläche oder auf beide Fügeflächen aufgetragen werden. Der Auftrag kann flächig erfolgen. Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass Verfahrensschritt d ein Aufbringen des Fügemittels auf die erste und/oder zweite Fügefläche in einem vorbestimmten Muster umfasst. Das Muster kann sowohl wenigstens eine fügemittelbenetzte Teilfläche als auch wenigstens eine fügemittelfreie Teilfläche, auf der sich unmittelbar nach Abschluss von Verfahrensschritt d kein Fügemittel befindet, umfassen. Das Muster kann als eine oder mehrere Linien ausgebildet sein, die eine bestimmte Breite haben. Das Muster kann also eine oder mehrere Klebstoffraupen umfassen. Solche Klebstoffraupen können mit einer Dosiervorrichtung aufgetragen werden. Die Dosiervorrichtung kann eine Kanüle umfassen, aus der der Klebstoff austritt. Ebenfalls vorteilhaft kann es sein, wenn das Muster Klebstoffpunkte, d. h. einzelne Klebstofftropfen umfasst.In the flowable state, the joining agent can be applied according to step d on the first or on the second joining surface or on both joining surfaces. The order can be made areally. However, it can also be advantageous that method step d comprises applying the joining agent to the first and / or second joining surface in a predetermined pattern. The pattern may comprise both at least one wetted part surface and at least one non-joining part surface on which there is no joining agent immediately after completion of method step d. The pattern may be formed as one or more lines having a certain width. The pattern may thus comprise one or more adhesive beads. Such adhesive beads can be applied with a metering device. The metering device may comprise a cannula from which the adhesive emerges. It may also be advantageous if the pattern of adhesive dots, d. H. includes individual drops of adhesive.

Beim Zusammenfügen des ersten und zweiten Wärmeleitkörpers kann der Klebstoff die erste und die zweite Fügefläche jeweils wenigstens teilweise benetzen und dabei den Fügespalt überbrücken. Eine Benetzung von wenigstens 50% der ersten und der zweiten Fügefläche kann vorteilhaft sein. Wenn die Dicke des Fügemittelmusters an wenigstens einer Stelle die Dicke der Fügezone übersteigt, kann das fließfähige Fügemittel seitlich, d. h in der xy-Ebene weggedrückt werden und in Bereiche geringerer Fügemitteldicke ausweichen, wenn die Wärmeleitkörper zusammengesetzt werden. Auf diese Weise kann sich das Fügemittel auf den Fügeflächen ausbreiten. Außerdem kann sich das fließfähige Fügemittel ausbreiten, indem es infolge von Adhäsionskräften auf den Fügeflächen kriecht. Der erste Wärmeleitkörper weist eine erste Begrenzungsnut auf, welche eine Ausbreitung des fließfähigen Fügemittels senkrecht zur Richtung der ersten Begrenzungsnut vor und/oder während der Durchführung von Schritt g hemmt. Das bedeutet, dass sich das Fügemittel in einer bestimmten Zeitspanne in Richtung der Begrenzungsnut schneller ausbreiten kann als in einer Richtung senkrecht zu der Begrenzungsnut. Dadurch kann verhindert werden, dass das Fügemittel die Rückfacette des Laserbarrens erreicht. Das Fügemittel kann also die Rückfacette des Laserbarrens nicht benetzen. Überschüssiges Fügemittel kann sich in der Begrenzungsnut sammeln und/oder entlang der Begrenzungsnut beispielsweise in x-Richtung bevorzugt nach außen abfließen.When joining the first and second Wärmeleitkörpers the adhesive can at least partially wet the first and the second joining surface and thereby bridge the joint gap. Wetting of at least 50% of the first and second joining surfaces may be advantageous. If the thickness of the joining fabric pattern exceeds the thickness of the joining zone at at least one location, the flowable joining agent may be laterally, i. h are pushed away in the xy plane and dodge in areas of lower joint thickness when the Wärmeleitkörper are assembled. In this way, the joining agent can spread on the joint surfaces. In addition, the flowable joining agent can spread by creeping due to adhesion forces on the joining surfaces. The first heat conducting body has a first limiting groove which inhibits propagation of the flowable joining means perpendicular to the direction of the first limiting groove before and / or during the execution of step g. This means that the joining means can spread faster in the direction of the limiting groove over a certain period of time than in a direction perpendicular to the limiting groove. This can prevent the joining means from reaching the rear facet of the laser bar. The joining means can not wet the back facet of the laser bar. Excessive joining agent can collect in the boundary groove and / or preferably flow outward along the boundary groove, for example in the x direction.

Der erste Wärmeleitkörper wird mit dem zweiten Wärmeleitkörper in Schritt g durch ein Verfestigen des Fügemittels verbunden. Die Verbindung kann bei Raumtemperatur oder bei einer erhöhten Temperatur erfolgen. Beim Verfestigen verliert das Fügemittel seine Fließfähigkeit.The first heat conducting body is connected to the second heat conducting body in step g by solidifying the joining agent. The compound may be at room temperature or at an elevated temperature. During solidification, the joining agent loses its fluidity.

Die Schritte e und/oder f können gleichzeitig mit Schritt g erfolgen. Das Fügemittel kann beim Verfestigen schrumpfen und dadurch beide Wärmeleitkörper zusammenpressen, so dass der Laserbarren zwischen der ersten und zweiten Anschlussfläche festgeklemmt wird. Es ist ebenso möglich, bei Schritt g eine Erwärmung des zu montierenden Diodenlasers vorzusehen, um die Aushärtung des Fügemittels zu befördern. Dabei kann die Temperatur auch so hoch gewählt werden, dass die erste Kontaktfläche mit der ersten Anschlussfläche und/oder die zweite Kontaktfläche mit der zweiten Anschlussfläche verlötet werden.The steps e and / or f can be performed simultaneously with step g. The joining agent can shrink during solidification and thereby compress both heat conducting bodies, so that the laser bar is clamped between the first and second connection surfaces. It is also possible to provide heating of the diode laser to be mounted at step g to promote the curing of the joining agent. In this case, the temperature can also be selected to be so high that the first contact surface with the first connection surface and / or the second contact surface with the second connection surface are soldered.

Schritt e kann auch vor Schritt g ausgeführt werden. Der Laserbarren kann mit seiner ersten Kontaktfläche auf die erste Anschlussfläche gelötet werden, bevor in Schritt g der zweite Wärmeleitkörper mit dem ersten Wärmeleitkörper verbunden wird. Step e can also be performed before step g. The laser bar can be soldered with its first contact surface on the first connection surface before the second heat-conducting body is connected to the first heat-conducting body in step g.

Die erste Fügefläche und/oder die zweite Fügefläche können Rillen aufweisen. Das fließfähige Fügemittel kann sich vor und/oder während der Durchführung von Schritt g bevorzugt entlang der weiteren Rillen ausbreiten. Das bedeutet, dass das Fügemittel innerhalb einer bestimmten Zeitspanne in Richtung der Rillen weiter ausbreiten kann als in einer Richtung senkrecht zu den Rillen. Die Rillen können, müssen aber nicht parallel zueinander angeordnet sein. Die Rillen können senkrecht zu der Begrenzungsnut verlaufen. Sie können in die Begrenzungsnut münden.The first joining surface and / or the second joining surface may have grooves. The flowable joining agent may preferably spread along the further grooves before and / or during the performance of step g. This means that the joining means can spread further in the direction of the grooves within a certain period of time than in a direction perpendicular to the grooves. The grooves can, but need not be arranged parallel to each other. The grooves may be perpendicular to the boundary groove. You can open in the boundary groove.

Die Rillen können in einer weiteren bevorzugten Ausführung parallel zur Begrenzungsnut verlaufen. In diesem Fall können sie nicht in die Begrenzungsnut münden. Die Rillen können, müssen aber nicht, dieselbe Geometrie aufweisen, wie die Begrenzungsnut. Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die Rillen eine geringere Breite und/oder eine geringere Tiefe aufweisen können, als die Begrenzungsnut.The grooves may extend in a further preferred embodiment parallel to the boundary groove. In this case, they can not open into the limiting groove. The grooves may, but need not, have the same geometry as the boundary groove. Further preferred is an embodiment in which the grooves may have a smaller width and / or a smaller depth than the limiting groove.

Die Rillen können beispielweise durch Fräsen oder durch Ritzen hergestellt werden. Beispielsweise können die Rillen dadurch entstehen, dass beim Planfräßen der Fügefläche ein entsprechend hoher Vorschub eingestellt wird, so dass eine regelmäßige Oberflächenrauhigkeit entsteht, die in Form von Rillen vorliegt. Die Rillen können alternativ auch durch eine Umformtechnologie hergestellt werden, beispielsweise durch Prägen oder Rollen.The grooves can be made for example by milling or by scratches. For example, the grooves may be created by setting a correspondingly high feed rate during plan milling of the joining surface so that a regular surface roughness is obtained, which is in the form of grooves. Alternatively, the grooves may be made by a forming technology, such as embossing or rolling.

Durch die Rillen kann die Grenzfläche des Wärmeleitkörpers zum Fügemittel vergrößert werden, wodurch eine höhere Festigkeit des Bauteils erreicht werden kann. Es kann aber auch vorteilhaft sein, auf Rillen zu verzichten, um den Herstellungsaufwand zu minimieren.By the grooves, the interface of the heat-conducting body can be increased to the joining means, whereby a higher strength of the component can be achieved. But it may also be advantageous to dispense with grooves in order to minimize the production cost.

Das Fügemittel kann vor der Durchführung von Schritt g, d. h. im noch nicht ausgehärteten Zustand, eine Suspension sein, welche eine erste viskose Komponente umfasst. In dieser ersten Komponente kann eine zweite Komponente, welche Feststoffpartikel umfasst, suspergiert sein. Nach dem Auftragen des Fügemittels auf eine oder beide Fügflächen (Schritt d) kann eine Ausbreitung des Fügemittels entlang der Begrenzungsnut und/oder der Rillen auftreten. Mit dem Fließen des Fügemittels kann eine Sedimentation einhergehen, bei welcher sich in der Fügezone örtliche Bereiche mit erhöhter Konzentration der zweiten Komponente im Fügemittel ausbilden. Die erhöhte Konzentration kann bezüglich der durchschnittlichen Konzentration der zweiten Komponente im Fügemittel festgestellt werden. Wenn in einem örtlichen Bereich der Fügezone eine erhöhte Konzentration der zweiten Komponente vorhanden ist, kann an einer anderen Stelle Fügemittel mit abgesenkter Konzentration der zweiten Komponente vorhanden sein. Die durchschnittliche Zusammensetzung des Fügemittels kann somit bei der Sedimentation erhalten bleiben.The joining means may, before performing step g, d. H. in the uncured state, be a suspension comprising a first viscous component. In this first component, a second component comprising solid particles may be dispersed. After the application of the joining agent to one or both joining surfaces (step d), a propagation of the joining agent along the limiting groove and / or the grooves may occur. The flow of the joining agent may be accompanied by sedimentation, in which local areas with increased concentration of the second component in the joining agent form in the joining zone. The increased concentration can be determined in terms of the average concentration of the second component in the joining agent. If there is an increased concentration of the second component in a local region of the joint zone, there may be another compound having a reduced concentration of the second component. The average composition of the joining agent can thus be maintained during sedimentation.

Die Sedimentation kann auf verschiedene Weise erfolgen. Die Sedimentation kann derart erfolgen, dass sich die zweite Komponente bevorzugt an einer Grenzfläche zwischen der Fügefläche und dem Fügemittel ablagert.The sedimentation can be done in different ways. The sedimentation can take place in such a way that the second component preferably deposits on an interface between the joining surface and the joining agent.

Die Sedimentation kann derart erfolgen, dass beim Fließen des Fügemittels von der Fügefläche in die erste bzw. zweite Begrenzungsnut die erste Komponente bevorzugt in die Nut abfließt, so dass in der Nut Fügemittel mit abgesenkter Konzentration der zweiten Komponente gesammelt werden kann, während sich in der Nähe der Kante zwischen der Begrenzungsnut und der Fügefläche ein Bereich mit höherer Konzentration der zweiten Komponente im Fügemittel ausbildet. Beim Überfließen der Kante der Begrenzungsnut kann also die zweite Komponente teilweise zurückgehalten werden, so dass diese sich zwischen den Fügeflächen aufkonzentriert.The sedimentation can be carried out in such a way that during the flow of the joining agent from the joining surface into the first or second delimiting groove, the first component preferably flows into the groove, so that in the groove joining agent can be collected with the concentration of the second component lowered, while in the groove Near the edge between the boundary groove and the joining surface forms a region of higher concentration of the second component in the joining means. When overflowing the edge of the Begrenzungsnut so the second component can be partially retained, so that it is concentrated between the joining surfaces.

Die Sedimentation kann derart erfolgen, dass sich beim Fließen des Fügemittels über die erste und/oder die zweite Fügefläche die erste Komponente bevorzugt ausbreitet, beispielweise infolge einer gegenüber der zweiten Komponente höheren Oberflächenenergie. Dabei können an den Stellen, auf welche das Fügemittel in einem vorbestimmten Muster auf wenigstens eine der Fügeflächen aufgebracht wurde, örtliche Bereiche mit einer erhöhten Konzentration der zweiten Komponente im Fügemittel entstehen. An andere Stellen der Fügezone außerhalb des vorbestimmten Musters kann sich das Fügemittel durch Fließen ausbreiten. An diesen Stellen können sich Bereiche geringerer Konzentration der zweiten Komponente in der Fügezone ausbilden.The sedimentation can take place in such a way that the first component preferably spreads during the flow of the joining agent over the first and / or the second joining surface, for example as a result of a higher surface energy compared to the second component. In this case, local areas with an increased concentration of the second component in the joining agent can occur at the locations where the joining agent has been applied in a predetermined pattern on at least one of the joining surfaces. At other locations of the joining zone outside the predetermined pattern, the joining agent may spread by flowing. At these locations, areas of lower concentration of the second component may form in the joint zone.

Die Sedimentation des Fügemittels kann vorteilhaft sein. Die Bereiche höherer Konzentration der zweiten Komponente können nämlich beispielsweise eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen, als die Bereiche geringerer Konzentration der zweiten Komponente. Die erste Komponente kann beispielsweise ein Epoxidharz sein, die zweite Komponente kann hoch wärmeleitfähiger Füllstoff sein, welcher beispielsweise Bornitrid oder Aluminiumnitrid als feste Partikel enthalten oder aus diesen bestehen kann. Durch die Nutzung der Sedimentation kann man nämlich beispielsweise unmittelbar anschließend an die Begrenzungsnut zwischen den Fügeflächen einen Bereich der Fügezone mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit herstellen, während überschüssiges Epoxidharz (erste Komponente) bevorzugt in die Begrenzungsnut abfließen kann.The sedimentation of the joining agent may be advantageous. Namely, the regions of higher concentration of the second component may, for example, have a higher thermal conductivity than the regions of lower concentration of the second component. The first component may, for example, be an epoxy resin, the second component may be a highly thermally conductive filler, which may comprise or consist of boron nitride or aluminum nitride as solid particles, for example. By using the sedimentation one can namely, for example, immediately after the boundary groove between the joining surfaces, a region of the joining zone with increased Produce thermal conductivity, while excess epoxy resin (first component) can preferably flow into the Begrenzungsnut.

Die Sedimentation kann vor und/oder während der Durchführung von Schritt g erfolgen. Das Fügemittel kann beispielsweise bei erhöhter Temperatur ausgehärtet werden. Dabei kann zeitweise die Viskosität des Fügemittels herabgesetzt sein. Dadurch wiederum kann das Fließen des Fügemittels und/oder eine Sedimentation des Fügemittels begünstigt oder ermöglicht werden. Nach dem Aushärten des Fügemittels kann selbstverständlich keine weitere Sedimentation erfolgen, da das ausgehärtete Fügemittel dann nicht mehr fließfähig ist.Sedimentation may occur before and / or during the performance of step g. The joining agent can be cured, for example, at elevated temperature. At times, the viscosity of the joining agent may be reduced. In turn, the flow of the joining agent and / or a sedimentation of the joining agent can be favored or made possible. After curing of the joining agent of course no further sedimentation can take place, since the cured joining agent is then no longer flowable.

Es kann selbstverständlich auch ein homogenes Fügemittel, beispielsweise ein ungefüllter Klebstoff, verwendet werden. Dann kann keine Sedimentation auftreten.Of course, it is also possible to use a homogeneous joining agent, for example an unfilled adhesive. Then no sedimentation can occur.

Falls die Begrenzungsnut geradlinig und durchgängig verläuft, ist eine einfache optische Kontrolle möglich, um sicherzustellen, dass das Fügemittel nicht eine der Anschlussflächen erreicht hat.If the boundary groove is rectilinear and continuous, a simple visual inspection is possible to ensure that the joining means has not reached any of the pads.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Vorteil der Erfindung ist eine reproduzierbar herstellbare Fügezone zwischen den beiden Wärmeleitkörpern, bei welcher eine Benetzung der Rückfacette des Laserbarrens mit Fügemittel sicher vermieden werden kann. Eine durch Benetzung der Rückfacette verursachte Wellenlängenverschiebung sowie Erhöhung des Betriebsstromes zur Erreichung der Nennleistung können vermieden werden. Fertigungstechnisch betrachtet ergibt sich eine geringere Ausschussrate bei der Herstellung der Diodenlaser.Advantage of the invention is a reproducible producible joining zone between the two heat conducting bodies, in which a wetting of the back facet of the laser bar with joining agent can be safely avoided. A wavelength shift caused by wetting the back facet and increasing the operating current to achieve the rated power can be avoided. From a production point of view, a lower reject rate results in the production of the diode lasers.

Die Figuren zeigen Folgendes:The figures show the following:

1 zeigt einen ersten Wärmeleitkörper; 1 shows a first heat conducting body;

2 zeigt den Diodenlaser eines ersten Ausführungsbeispiels vor dem Zusammenbau; 2 shows the diode laser of a first embodiment prior to assembly;

3 zeigt den Diodenlaser des ersten Ausführungsbeispiels nach dem Zusammenbau; 3 shows the diode laser of the first embodiment after assembly;

4 zeigt den Diodenlaser des ersten Ausführungsbeispiels vor dem Zusammenbau in Seitenansicht; 4 shows the diode laser of the first embodiment prior to assembly in side view;

5 zeigt den Diodenlaser des ersten Ausführungsbeispiels nach dem Zusammenbau in Seitenansicht; 5 shows the diode laser of the first embodiment after assembly in side view;

6 zeigt einen Ausschnitt A aus 5; 6 shows a section A from 5 ;

7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel; 7 shows a second embodiment;

8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel. 8th shows a fourth embodiment.

Die Erfindung wird an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in 1 bis 5 nebst der Ausschnittdarstellung in 6 dargestellt.The invention will be explained in more detail by exemplary embodiments. A first embodiment is in 1 to 5 together with the detail view in 6 shown.

1 zeigt den ersten Wärmeleitkörper 6 mit der ersten Anschlussfläche 18 und der ersten Fügefläche 11, wobei die erste Begrenzungsnut 20 beide Flächen voneinander abgrenzt. Die erste Fügefläche enthält Rillen 24. 1 shows the first heat-conducting body 6 with the first interface 18 and the first joining surface 11 , wherein the first boundary groove 20 delimits both surfaces. The first joint surface contains grooves 24 ,

In 2 ist der Diodenlaser vor dem Zusammenbau dargestellt. Als elektrisch isolierendes Fügemittel 8 wird ein keramikgefüllter Epoxidharzklebestoff in einem Muster auf die erste Fügefläche aufgebracht. Die Epoxidharzkomponente ist viskos, während die Keramikpartikel als Festkörper vorliegen. Das Muster umfasst zwei separate Klebstoffraupen 8, die beispielsweise mit einer Dosiernadel hergestellt werden können. Die Klebstoffraupen sind so vorgesehen, dass sie im mittleren Bereich einen geringeren Abstand zueinander haben, als im Randbereich. Dadurch kann hernach bei der Ausbreitung des Klebstoffs über die Fügeflächen 11, 12 die Entstehung von Hohlräumen in der Fügezone vermieden werden.In 2 the diode laser is shown before assembly. As an electrically insulating joining agent 8th a ceramic-filled Epoxidharzklebestoff is applied in a pattern on the first joining surface. The epoxy resin component is viscous while the ceramic particles are solid. The pattern includes two separate beads of adhesive 8th , which can be made for example with a dispensing needle. The adhesive beads are provided so that they have a smaller distance to each other in the central region, than in the edge region. As a result, afterwards the adhesive spreads over the joining surfaces 11 . 12 the formation of cavities in the joint zone are avoided.

4 zeigt den Diodenlaser vor dem Zusammenbau in einer Seitenansicht. Ein Laserbarren 2 wird zwischen der ersten Anschlussfläche 18 und der zweiten Anschlussfläche 19 des zweiten Wärmeleitkörpers 7 angeordnet, so dass die erste Kontaktfläche 16 auf der ersten Anschlussfläche 18 und die zweite Kontaktfläche 17 auf der zweiten Anschlussfläche 19 zu liegen kommen. Die Frontfacette 4, die zur Emission der Laserstrahlung vorgesehen ist, liegt nahe der Vorderkante des Diodenlasers 1, während die Rückfacette 3 des Laserbarrens in Richtung y im Inneren des Diodenlasers liegt. Die Emissionsrichtung der Laserstrahlung 5 liegt in Richtung –y. Weiterhin ist ein Abstandshalter 25 vorgesehen, der einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem ersten und zweiten Wärmeleitkörper verhindert, welcher dadurch entstehen könnte, dass der Klebstoff soweit aus der Fügezone herausgedrückt werden könnte, dass sich die Wärmeleitkörper an einer Stelle berühren. Um eine möglichst dünne Fügezone 10 herzustellen, sind eine zweite Stufe 23, eine erste Abstandshalterstufe 26 und eine zweite Abstandshalterstufe 27 vorgesehen. Beim Auftragen des Fügemittels werden nur bestimmte Teilfächen 30 der ersten Fügefläche mit Fügemittel benetzt, während andere Teilflächen 31 zunächst frei von Fügemittel sind. Beim Absenken des zweiten Wärmeleitkörpers gegenüber dem ersten Wärmeleitkörper benetzt das Fügemittel auch die zweite Fügefläche und breitet sich über beide Fügeflächen 11, 12 aus. Die entstehende Fügezone 10 hat eine geringere Dicke als die Klebstoffraupen. Daher muss sich der Klebstoff spätestens beim Absenken des zweiten Wärmeleitkörpers über die Fügeflächen ausbreiten. Eine Ausbreitung über die erste Fügefläche, auf die der Klebstoff aufgetragen wurde, kann natürlich auch schon vorher erfolgen, insbesondere, wenn es sich um einen niedrigviskosen und/oder oberflächenaktiven Klebstoff handelt. 4 shows the diode laser before assembly in a side view. A laser bar 2 will be between the first pad 18 and the second pad 19 the second Wärmeleitkörpers 7 arranged so that the first contact surface 16 on the first connection surface 18 and the second contact surface 17 on the second interface 19 to come to rest. The front facet 4 , which is intended to emit the laser radiation, is located near the leading edge of the diode laser 1 while the back facet 3 of the laser bar is in the direction y in the interior of the diode laser. The emission direction of the laser radiation 5 lies in the direction of -y. Furthermore, a spacer 25 provided, which prevents an electrical short circuit between the first and second heat conducting body, which could be caused by the fact that the adhesive could be pushed out of the joining zone far enough that touch the heat conducting body at one point. To create a thin joining zone 10 are a second stage 23 , a first spacer stage 26 and a second spacer stage 27 intended. When applying the joining agent only certain Teilfächen 30 the first joining surface wetted with a joining agent, while other partial surfaces 31 initially free of joining agents. When lowering the second heat-conducting body relative to the first heat-conducting body, the joining agent also wets the second joining surface and spreads over both joining surfaces 11 . 12 out. The resulting joining zone 10 has a smaller thickness than the adhesive beads. Therefore, the adhesive must be at the latest when lowering the second Wärmeleitkörpers spread over the joint surfaces. Of course, a spread over the first joint surface to which the adhesive has been applied can also be effected beforehand, in particular if it is a low-viscosity and / or surface-active adhesive.

Die Ausbreitung des Fügemittels wird durch Rillen 24 beeinflusst. Das Fügemittel breitet sich bevorzugt entlang der Rillen aus, während die Fließbewegung quer zu den Rillen gehemmt ist, so dass quer zu den Rillen zwar ebenfalls eine Ausbreitung des Fügemittels möglich ist, diese aber langsamer erfolgt, als längs der Rillen. Die Rillen 24 sind in dem Ausführungsbeispiel so angeordnet, dass sie in die Begrenzungsnut 20 münden.The propagation of the joining agent is by grooves 24 affected. The joining means preferably spreads along the grooves, while the flow movement is inhibited transversely to the grooves, so that although a spreading of the joining means is also possible transverse to the grooves, but this is slower than along the grooves. The grooves 24 are arranged in the embodiment so that they are in the Begrenzungsnut 20 lead.

3 zeigt den Diodenlaser des ersten Ausführungsbeispiels nach dem Zusammenbau. Der dargestellte Ausbruch im zweiten Wärmeleitkörper 7 dient dazu, die Fügezone 10 im Inneren des Diodenlasers in der Darstellung sichtbar zu machen. Tatsächlich ist natürlich kein Ausbruch vorhanden. Der Diodenlaser weist außerdem Befestigungslöcher 28 auf, die ein Anschrauben an eine Wärmesenke (nicht dargestellt) ermöglichen. Nach dem Zusammenbau bildet sich eine gleichmäßig dicke Fügezone aus, wie in 3 und in einer Seitenansicht in 5 dargestellt ist. Ein Ausschnitt A, dessen Lage in 5 verzeichnet ist, ist in 6 vergrößert dargestellt. Infolge einer Sedimentation ist ein Bereich 34 mit erhöhter Konzentration der zweiten Komponente 33 (Keramikpartikel) im Fügemittel vorhanden, während sich Fügemittel mit abgesenkter Konzentration 35 der zweiten Komponente in der Begrenzungsnut 20 angesammelt hat. An letztgenannter Stelle ist also der Anteil der ehemals viskosen Komponente (Epoxidharz) 32 höher. Nach dem Aushärten des Epoxidharzklebstoffs sind dann die Keramikpartikel 33 in eine nun nicht mehr fließfähige Epoxidharzmatrix 32 eingebettet. 6 ist eine Schnittdarstellung in einer yz Ebene im Inneren des Diodenlasers, welche die Sedimentation veranschaulichen soll. Der Übersichtlichkeit halber wurde auf die in einer Schnittdarstellung üblichen Schraffuren verzichtet. 3 shows the diode laser of the first embodiment after assembly. The illustrated outbreak in the second heat-conducting body 7 serves to the joining zone 10 visible in the interior of the diode laser in the representation. In fact, of course, no outbreak is present. The diode laser also has mounting holes 28 on, which allow a screwing to a heat sink (not shown). After assembly, a uniformly thick joint zone forms, as in 3 and in a side view in 5 is shown. A section A, whose location in 5 is listed in 6 shown enlarged. As a result of sedimentation is an area 34 with increased concentration of the second component 33 (Ceramic particles) in the joining agent, while joining agent with lowered concentration 35 the second component in the Begrenzungsnut 20 has accumulated. At the latter point, therefore, the proportion of the formerly viscous component (epoxy resin) 32 higher. After curing of the Epoxidharzklebstoffs are then the ceramic particles 33 in a now no longer flowable epoxy resin matrix 32 embedded. 6 is a sectional view in a yz plane inside the diode laser, which is intended to illustrate the sedimentation. For the sake of clarity, the usual hatching in a sectional view has been dispensed with.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in 7 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Epoxidharzklebstoff 8 in einem Muster 29 aus drei zusammenhängenden Raupen auf die zweite Fügefläche 12 des zweiten Wärmeleitkörpers 7 aufgetragen. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Fügeflächen 11, 12 keine Rillen auf.A second embodiment is in 7 shown. In this embodiment, an epoxy resin adhesive 8th in a pattern 29 from three connected caterpillars to the second joining surface 12 the second Wärmeleitkörpers 7 applied. In this embodiment, the joining surfaces 11 . 12 no grooves on.

In einem dritten Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) wird Fügemittel auf beide Fügeflächen aufgetragen. Dieses Ausführungsbeispiel kann man leicht nachvollziehen, wenn man das erste und das zweite Ausführungsbeispiel kombiniert.In a third embodiment (not shown) joining agent is applied to both joining surfaces. This embodiment can be easily understood by combining the first and second embodiments.

In einem vierten Ausführungsbeispiel nach 8 weist der zweite Wärmeleitkörper 7 eine zweite Begrenzungsnut 21 auf. Die zweite Begrenzungsnut kann gegenüber der ersten Begrenzungsnut 20 in y-Richtung versetzt angeordnet sein. Der Versatz bedeutet, dass die zweite Kante 15 gegenüber der ersten Kante 13 in y-Richtung versetzt angeordnet ist. In einem fünften Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) ist die zweite Begrenzungsnut gegenüber der ersten Begrenzungsnut ohne Versatz in y-Richtung angeordnet.In a fourth embodiment according to 8th has the second heat-conducting body 7 a second boundary groove 21 on. The second Begrenzungsnut can with respect to the first Begrenzungsnut 20 be arranged offset in the y direction. The offset means that the second edge 15 opposite the first edge 13 arranged offset in the y-direction. In a fifth exemplary embodiment (not illustrated), the second limiting groove is arranged opposite the first limiting groove without offset in the y-direction.

In einem sechsten Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) wird das Fügemittel nicht in einer Klebstoffraupe, sondern flächig auf eine der Fügeflächen aufgetragen.In a sixth embodiment (not shown), the joining agent is not applied in an adhesive bead, but flat on one of the joining surfaces.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Vorrichtung zur Emission von Laserstrahlung (Diodenlaser)Device for emitting laser radiation (diode laser)
22: Laserbarrenlaser bars
33: Rückfacette des LaserbarrensRear facet of the laser bar
44: Frontfacettefront facet
55: Laserstrahlunglaser radiation
66: erster Wärmeleitkörperfirst heat-conducting body
77: zweiter Wärmeleitkörpersecond heat-conducting body
88th: Fügemitteljoining means
99: überschüssiges Fügemittelexcess joining agent
1010: Fügezonejoint zone
1111: erste Fügeflächefirst joining surface
1212: zweite Fügeflächesecond joint surface
1313: erste Kantefirst edge
1414: Gratridge
1515: zweite Kantesecond edge
1616: erste Kontaktflächefirst contact surface
1717: zweite Kontaktflächesecond contact surface
1818: erste Anschlussflächefirst connection surface
1919: zweite Anschlussflächesecond connection surface
2020: erste Begrenzungsnutfirst boundary groove
2121: zweite Begrenzungsnutsecond boundary groove
2222: erste Stufefirst stage
2323: zweite Stufesecond step
2424: Rillengrooves
2525: Abstandshalterspacer
2626: Erste AbstandshalterstufeFirst spacer stage
2727: Zweite AbstandshalterstufeSecond spacer stage
2828: Befestigungslochmounting hole
2929: Mustertemplate
3030: Fügemittelbenetzte TeilflächeJoining wetted part surface
3131: Fügemittelfreie TeilflächeJoining agent-free partial surface
3232: Epoxidharzmatrix (erste Komponente des Fügemittels)Epoxy resin matrix (first component of the joining agent)
3333: Feststoffpartikel (zweite Komponente des Fügemittels)Solid particles (second component of the joining agent)
3434: Bereich der Fügezone mit erhöhter FeststoffpartikelkonzentrationArea of the joining zone with increased solid particle concentration
3535: Fügemittel mit abgesenkter FeststoffpartikelkonzentrationJoining agent with lowered solid particle concentration

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008026229 [0002] DE 102008026229 [0002]
DE 102008026801 [0002] DE 102008026801 [0002]
DE 102009040835 [0002] DE 102009040835 [0002]

Claims

Vorrichtung (1) zur Emission von Laserstrahlung umfassend wenigstens einen Laserbarren (2) mit einer ersten Kontaktfläche (16) und einer zweiten Kontaktfläche (17), einen ersten Wärmeleitkörper (6) mit einer ersten Anschlussfläche (18) und einer ersten Fügefläche (11), einen zweiten Wärmeleitkörper (7) mit einer zweiten Anschlussfläche (19) und einer zweiten Fügefläche (12) und ein elektrisch isolierendes Fügemittel (8), wobei das Fügemittel eine Fügezone (10), die sich zwischen der ersten und der zweiten Fügefläche befindet, wenigstens teilweise ausfüllt und der erste Wärmeleitkörper mit dem zweiten Wärmeleitkörper über die Fügezone verbunden ist und die erste Kontaktfläche elektrisch und thermisch mit der ersten Anschlussfläche verbunden ist und die zweite Kontaktfläche elektrisch und thermisch mit der zweiten Anschlussfläche verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmeleitkörper eine erste Begrenzungsnut (20) aufweist, welche die erste Fügefläche (11) wenigstens abschnittsweise begrenzt.Contraption ( 1 ) for emitting laser radiation comprising at least one laser bar ( 2 ) with a first contact surface ( 16 ) and a second contact surface ( 17 ), a first heat conducting body ( 6 ) with a first connection surface ( 18 ) and a first joint surface ( 11 ), a second heat conducting body ( 7 ) with a second pad ( 19 ) and a second joint surface ( 12 ) and an electrically insulating joining agent ( 8th ), wherein the joining means a joining zone ( 10 ), which is located between the first and the second joining surface, at least partially fills and the first heat conducting body is connected to the second heat conducting body via the joining zone and the first contact surface is electrically and thermally connected to the first connection surface and the second contact surface electrically and thermally the second connection surface is connected, characterized in that the first heat-conducting body a first Begrenzungsnut ( 20 ), which the first joining surface ( 11 ) at least partially limited.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsnut (20) einen Abschnitt aufweist, der parallel zu einer Rückfacette (3) des Laserbarrens (2) verläuft.Apparatus according to claim 1, characterized in that the limiting groove ( 20 ) has a section parallel to a rear facet ( 3 ) of the laser bar ( 2 ) runs.

Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fügefläche Rillen (24) aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first joining surface grooves ( 24 ) having.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen wenigstens abschnittsweise parallel zur Begrenzungsnut (20) verlaufen.Apparatus according to claim 3, characterized in that the grooves at least partially parallel to the boundary groove ( 20 ).

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen in die Begrenzungsnut (20) münden.Apparatus according to claim 3, characterized in that the grooves in the boundary groove ( 20 ).

Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmeleitkörper eine zweite Begrenzungsnut (21) aufweist, welche die zweite Fügefläche (12) wenigstens abschnittsweise begrenzt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second heat-conducting body a second Begrenzungsnut ( 21 ), which the second joint surface ( 12 ) at least partially limited.

Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Begrenzungsnut gegenüber der ersten Begrenzungsnut (20) versetzt angeordnet ist.Apparatus according to claim 6, characterized in that the second limiting groove relative to the first limiting groove ( 20 ) is arranged offset.

Verfahren zur Montage eines Diodenlasers (1), umfassend a. Bereitstellen wenigstens eines Laserbarrens mit einer ersten Kontaktfläche (16) und einer zweiten Kontaktfläche (17), b. Bereitstellen eines ersten Wärmeleitkörpers (6) mit einer ersten Anschlussfläche (18) und einer ersten Fügefläche (11), c. Bereitstellen eines zweiten Wärmeleitkörpers (7) mit einer zweiten Anschlussfläche (19) und einer zweiten Fügefläche (12), d. Auftragen eines fließfähigen elektrisch isolierenden Fügemittels (8) auf die erste und/oder die zweite Fügefläche, e. Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung der ersten Kontaktfläche mit der ersten Anschlussfläche, f. Herstellen einer elektrischen und thermischen Verbindung der zweiten Kontaktfläche mit der zweiten Anschlussfläche, g. Herstellen einer Verbindung des ersten Wärmeleitkörpers mit dem zweiten Wärmeleitkörper durch ein Verfestigen des Fügemittels (8), wobei der erste Wärmeleitkörper eine erste Begrenzungsnut (20) aufweist, welche eine Ausbreitung des fließfähigen Fügemittels (8), senkrecht zur Richtung der ersten Begrenzungsnut (20) vor und/oder während der Durchführung von Schritt g hemmt.Method for mounting a diode laser ( 1 ), comprising a. Providing at least one laser bar with a first contact surface ( 16 ) and a second contact surface ( 17 b. Providing a first heat conducting body ( 6 ) with a first connection surface ( 18 ) and a first joint surface ( 11 c. Providing a second heat conducting body ( 7 ) with a second pad ( 19 ) and a second joint surface ( 12 ), d. Application of a flowable electrically insulating joining agent ( 8th ) on the first and / or the second joining surface, e. Establishing an electrical and thermal connection of the first contact surface with the first connection surface, f. Establishing an electrical and thermal connection of the second contact surface with the second connection surface, g. Establishing a connection of the first heat-conducting body with the second heat-conducting body by solidifying the joining agent ( 8th ), wherein the first heat conducting body a first Begrenzungsnut ( 20 ), which is a propagation of the flowable joining agent ( 8th ), perpendicular to the direction of the first limiting groove ( 20 ) before and / or during the performance of step g.

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt d ein Aufbringen des Fügemittels auf die erste und/oder zweite Fügefläche in einem vorbestimmten Muster (29) umfasst wobei das Muster sowohl wenigstens eine fügemittelbenetzte Teilfläche (30) als auch wenigstens eine fügemittelfreie Teilfläche (31), auf der sich unmittelbar nach Abschluss von Verfahrensschritt d kein Fügemittel befindet, umfasst.A method according to claim 8, characterized in that method step d applying the joining agent to the first and / or second joining surface in a predetermined pattern ( 29 ) wherein the pattern comprises both at least one wetted surface ( 30 ) as well as at least one joint-free partial surface ( 31 ), on which there is no joining agent immediately after completion of method step d.

Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fügefläche Rillen (24) aufweist, und sich das fließfähige Fügemittel vor und/oder während der Durchführung von Schritt g bevorzugt entlang der weiteren Rillen ausbreitet.Method according to one of claims 8 to 9, characterized in that the first joining surface grooves ( 24 ), and the flowable joining agent preferably spreads along the further grooves before and / or during the performance of step g.

Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügemittel vor der Durchführung von Schritt g eine Suspension ist, welche eine erste viskose Komponente (32) umfasst, in welcher eine zweite Komponente (33), welche Feststoffpartikel umfasst, suspergiert ist und vor und/oder während der Durchführung von Schritt g eine Ausbreitung des Fügemittels entlang der Begrenzungsnut und/oder der Rillen auftritt und bei der Ausbreitung des Fügemittels eine Sedimentation eintritt, bei welcher sich in der Fügezone örtliche Bereiche (34) mit erhöhter Konzentration der zweiten Komponente im Fügemittel ausbilden.Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that the joining agent before carrying out step g is a suspension, which is a first viscous component ( 32 ) in which a second component ( 33 ), which comprises solid particles, is dispersed, and before and / or during the performance of step g, a propagation of the joining agent along the boundary groove and / or the grooves occurs and sedimentation occurs in the propagation of the joining agent, in which local areas in the joint zone ( 34 ) with increased concentration of the second component in the joining agent.