WO2014095066A1 - Method for assembling a diode laser module - Google Patents

Abstract

The invention relates to a method for assembling a diode laser module (1), comprising the following steps: a) providing a laser diode element (10) having a p-side connection surface and an n-side connection surface, b) providing a first heat sink (20) having at least one first joining surface, c) providing a second heat sink (30) having at least one second joining surface, d) applying a solidifiable electrically insulating joining agent (40) to the first and/or the second joining surface, e) joining the first and second heat sinks in such a way that the second joining surface comes to at least partially face the first joining surface at a predetermined minimum distance for electrical isolation and the electrically insulating joining agent at least partially wets both joining surfaces so as to bridge the distance of the heat sinks. The laser diode element is arranged between the first and the second heat sink, the n-side connection surface of the laser diode element is thermally connected to the first heat sink, and the p-side connection surface of the laser diode element is thermally connected to the second heat sink. The method is characterized in that, before the solidification of the joining agent, at least one electrically insulating spring element (60) is attached to the first and second heat sinks in such a way that the heats sinks are fixed in relation to each other by a clamping force.

Description

VERFAHREN ZUR MONTAGE EINES DIODENLASERMODULS Beschreibung  METHOD OF ASSEMBLING A DIODE LASER MODULE Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Diodenlasermoduls mit einem Laserdiodenelement und zwei Kühlkörpern, mit denen die Abwärme der Laserdiode beidseitig abgeführt werden kann nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Diodenlasermodul. The present invention relates to a method for producing a diode laser module with a laser diode element and two heat sinks, with which the waste heat of the laser diode can be dissipated on both sides according to the preamble of claim 1, as well as a diode laser module produced by this method.

In DE 102010042087 A1 ist ein Diodenlasermodul beschrieben, das eine Laserdiode enthält, die beidseitig mit jeweils einem Wärmespreizkörper verbunden ist. An jedem dieser In DE 102010042087 A1, a diode laser module is described, which contains a laser diode, which is connected on both sides with a respective heat spreader. At each of these

Wärmespreizkörper ist jeweils ein Kühlkörper angeschlossen. Die Kühlkörper sind mit jeweils einer Seite der Laserdiode elektrisch verbunden. Im Betrieb des 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. Heat spreader is connected in each case a heat sink. The heat sinks are electrically connected to one side of the laser diode. During operation of the diode laser module, a voltage difference occurs 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.

Solche Diodenlasermodule werden während der Montage mit einer wieder verwendbaren Klemmvorrichtung versehen, die die Kühlkörper während des Aushärtens des Klebers zusammendrückt. Die Aushärtung des Klebers wird bevorzugt in einem Ofen oder auf einer Heizplatte vorgenommen. Such diode laser modules are provided with a reusable clamping device during assembly, which compresses the heat sinks during the curing of the adhesive. The curing of the adhesive is preferably carried out in an oven or on a hot plate.

Nachteilig ist, dass zur parallelen Bearbeitung von Diodenlasermodulen viele solcher The disadvantage is that for the parallel processing of diode laser modules many such

Klemmvorrichtungen erforderlich sind, die jeweils für die Dauer der Aushärtung des Klebers belegt sind. Da die wieder verwendbaren Klemmvorrichtungen viel Platz beanspruchen, ist eine optimale Nutzung beispielsweise eines Ofenvolumens zur Kleberaushärtung nicht möglich. Diese Vorrichtungen müssen zudem nach der Verklebung den Kühlkörper wieder abgenommen und gereinigt werden. Dazu sind weitere Handhabungsschritte mit den Diodenlasermodulen zu verrichten. Wird beispielsweise ein Behältnis zur Aufnahme mehrerer Diodenlasermodule verwendet, in welchem die halbfertigen Diodenlasermodule während der Kleberaushärtung eingelegt sind, müssen die Diodenlasermodule zum Abnehmen der Klemmvorrichtung nach dem Aushärten des Klebers einzeln wieder entnommen werden. Das Abnehmen der Klemmvorrichtungen ist deshalb vor allem in der Massenfertigung hinderlich. Clamping devices are required, which are each occupied for the duration of curing of the adhesive. Since the reusable clamping devices take up a lot of space, an optimal use of, for example, a furnace volume for adhesive curing is not possible. These devices must also be removed after gluing the heat sink again and cleaned. For this purpose, further handling steps are to be performed with the diode laser modules. If, for example, a container is used to hold a plurality of diode laser modules in which the half-finished diode laser modules are inserted during the curing of the adhesive, the diode laser modules for removing the clamping device must be removed individually after the adhesive has cured. The removal of the clamping devices is therefore a hindrance, especially in mass production.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Kühlkörper nicht zu verkleben, sondern lediglich zu klemmen. Eine Anordnung zur Verbindung von zwei Kühlkörpern mit zwei Federelementen ist aus US3566958 bekannt. Die beiden Kühlkörper sind hier allerdings nicht durch eine Another possibility is not to glue the heat sink, but only to pinch. An arrangement for connecting two heat sinks with two spring elements is known from US3566958. The two heat sinks are not here by a

Kleberschicht miteinander verbunden. Diese Anordnung ist für Komponenten der Adhesive layer bonded together. This arrangement is for components of the

Leistungselektronik geeignet. Mit Federklemmen allein erreicht man allerdings nicht die Power electronics suitable. With spring clips alone but you can not reach the

BESTÄTIGUNGSKOPIE erforderliche Festigkeit und Stabilität für Diodenlasermodule. Außerdem erfordert die metallische Federklemme eine elektrische Isolationsschicht, die bei der Montage leicht beschädigt werden könnte. Eine Federklemme aus Kunststoff wäre nicht ausreichend, da die Klemmkraft zu gering ist. Für Diodenlasermodule sind anstelle der oben erwähnten Klebverbindungen auch CONFIRMATION COPY required strength and stability for diode laser modules. In addition, the metallic spring clip requires an electrical insulation layer that could easily be damaged during assembly. A spring clip made of plastic would not be sufficient because the clamping force is too low. For diode laser modules, instead of the above-mentioned adhesive bonds as well

Schraubverbindungen üblich. Eine solche Anordnung ist in US 4393393 A beschrieben. Auch aus der Offenlegungsschrift EP 1341275 A2 ist eine Anordnung bekannt bei der die  Screw connections usual. Such an arrangement is described in US 4393393 A. Also from the published patent EP 1341275 A2 an arrangement is known in which the

Laserdiode mit einer Klemmvorrichtung thermisch und elektrisch kontaktiert wird. Die Klemmkraft wird hierbei mittels Schrauben erzeugt. Die Verbindung erfolgt kraftschlüssig, ein Verkleben beider Kühlkörper ist nicht vorgesehen. Schraubverbindungen haben aber mehrere Nachteile. Zum einen sind Bohrungen in den Kühlkörpern erforderlich, die den Laser diode is thermally and electrically contacted with a clamping device. The clamping force is generated by means of screws. The connection is force-fitting, gluing both heatsink is not provided. But screwed connections have several disadvantages. On the one hand holes in the heat sinks are required, the

Herstellungsaufwand erhöhen und außerdem einen Platz beanspruchen, der nicht effektiv für den Wärmetransfer genutzt werden kann. Außerdem müssen die Schraubverbindungen elektrisch isoliert werden. Die Klemmkraft der Schrauben kann mit der Zeit nachlassen, so dass die thermische Kontaktierung schlechter wird. Increase manufacturing costs and also take a place that can not be effectively used for heat transfer. In addition, the screw must be electrically isolated. The clamping force of the screws can decrease over time, so that the thermal contact is worse.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen und zuverlässigen Verfahrens zum Aufbau solcher Diodenlasermodule mit doppelseitiger Kühlung, bei denen zwei Kühlkörper zum Einsatz kommen, zwischen denen im Betrieb des Diodenlasermoduls eine elektrische Spannungsdifferenz auftritt. Die Kühlkörper sollen mit einem elektrisch isolierenden The object of the invention is to provide a simple and reliable method for constructing such diode laser modules with double-sided cooling, in which two heat sinks are used, between which an electrical voltage difference occurs during operation of the diode laser module. The heatsink should be with an electrically insulating

Fügemittel miteinander verbunden werden. Insbesondere für die Massenfertigung ist ein kostengünstiges Verfahren zu verwenden, welches mit einem geringen Zeitaufwand realisiert werden kann. Das Verfahren muss reproduzierbar sein und eine einfache Qualitätskontrolle der Fertigteile ermöglichen. Insbesondere soll das Verfahren zur Montage luftgekühlter Diodenlasermodule geeignet sein. Die Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung wenigstens eines elektrisch isolierenden Federelements, das die Kühlkörper während des Fügeprozesses gegeneinander drückt. Das Federelement übt nur eine schwache Klemmkraft aus. Die Klemmkraft wird durch das Schrumpfen des Fügemittels beim Aushärten verstärkt. Das Federelement kann nach der Montage am Diodenlasermodul verbleiben, da es den Betrieb des Moduls nicht behindert. Das Verfahren zur Montage eines Diodenlasermoduls umfasst folgende Schritte: Joining means are interconnected. In particular, for mass production, a cost-effective method is to be used, which can be realized with a small amount of time. The process must be reproducible and allow easy quality control of the finished parts. In particular, the method should be suitable for mounting air-cooled diode laser modules. The object is achieved by the use of at least one electrically insulating spring element which presses the heat sinks against one another during the joining process. The spring element exerts only a weak clamping force. The clamping force is increased by the shrinkage of the joining agent during curing. The spring element may remain on the diode laser module after mounting because it does not hinder the operation of the module. The method for mounting a diode laser module comprises the following steps:

a) Bereitstellen eines Laserdiodenelements mit einer p-seitigen Anschlussfläche und einer n- seitigen Anschlussfläche, a) providing a laser diode element having a p-side pad and an n-side pad,

b) Bereitstellen eines ersten Kühlkörpers mit wenigstens einer ersten Fügefläche b) providing a first heat sink with at least a first joining surface

c) Bereitstellen eines zweiten Kühlkörpers mit wenigstens einer zweiten Fügefläche, d) Aufbringen eines verfestigbaren elektrisch isolierenden Fügemittels auf die erste und/oder die zweite Fügefläche, c) providing a second heat sink with at least one second joining surface, d) applying a solidifiable electrically insulating joining agent to the first and / or the second joining surface,

e) Zusammenfügen des ersten und zweiten Kühlkörpers in der Weise, dass die zweite e) joining the first and second heat sink in such a way that the second

Fügefläche der ersten Fügefläche mit einem vorbestimmten minimalen Abstand zur elektrischen Isolation wenigstens teilweise gegenüber zu liegen kommt und das elektrisch isolierende Fügemittel den Abstand der Kühlkörper überbrückend beide Fügeflächen wenigstens teilweise benetzt, Joining surface of the first joining surface comes to lie at least partially opposite to a predetermined minimum distance from the electrical insulation and the electrically insulating joining means at least partially wets the distance between the cooling bodies both joining surfaces,

wobei das Laserdiodenelement zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlkörper angeordnet wird und die p-seitige Anschlussfläche des Laserdiodenelements thermisch mit dem ersten Kühlkörper verbunden wird und die n-seitige Anschlussfläche des wherein the laser diode element is disposed between the first and the second heat sink and the p-side pad of the laser diode element is thermally connected to the first heat sink and the n-side pad of the

Laserdiodenelements mit dem zweiten Kühlkörper thermisch verbunden wird. Das Laser diode element is thermally connected to the second heat sink. The

erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein elektrisch isolierendes Federelement vor der Verfestigung des Fügemittels derart am ersten und zweiten Kühlkörper angebracht wird, dass die Kühlkörper durch eine Klemmkraft zueinander fixiert sind. A method according to the invention is characterized in that at least one electrically insulating spring element is attached to the first and second heat sink prior to the solidification of the joining means such that the heat sinks are fixed to one another by a clamping force.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Laserdiodenelement, welches eine p-seitige und eine n-seitige Anschlussfläche aufweist, zwischen einen ersten Kühlkörper und einen zweiten Kühlkörper gebracht. Der erste Kühlkörper und der zweite Kühlkörper können identisch bzw. spiegelsymmetrisch ausgebildet sein. Alternativ kann es ebenfalls vorteilhaft sein, asymmetrische Ausführungsformen zu verwenden, bei denen der erste und zweite Kühlkörper unterschiedlich groß sind. In the method according to the invention, a laser diode element which has a p-side and an n-side connection surface is brought between a first heat sink and a second heat sink. The first heat sink and the second heat sink may be identical or mirror-symmetrical. Alternatively, it may also be advantageous to use asymmetric embodiments in which the first and second heat sinks are different in size.

Das Laserdiodenelement kann beispielsweise ein Diodenlaserbärren sein. Dieser The laser diode element may, for example, be a diode laser beam. This

Diodenlaserbarren ist ein Halbleiterchip, der eine Anzahl von parallel angeordneten Diode laser bar is a semiconductor chip having a number of parallel arranged

Breitstreifenemittern enthalten kann. Üblicherweise kann die Breite des Chips ca. 10mm, die Länge 1 mm bis 6 mm und die Höhe 0.05 mm bis 0.2 mm betragen. Der Diodenlaserbarren wird auf einer p-seitigen und einer n-seitigen Kontaktfläche elektrisch kontaktiert. Die Broadband emitters may contain. Typically, the width of the chip about 10mm, the length 1 mm to 6 mm and the height 0.05 mm to 0.2 mm. The diode laser bar is electrically contacted on a p-side and an n-side contact surface. The

Kontaktflächen sind die beiden größten Flächen des Halbleiterchips, die gegenüberliegend angeordnet sind. Contact surfaces are the two largest surfaces of the semiconductor chip, which are arranged opposite one another.

Das Laserdiodenelement kann aber auch eine Laserdiodeneinheit sein, welche einen mit der p- Seite eines Laserbarrens elektrisch und thermisch verbundenen ersten Wärmespreizkörper und/oder einen mit der n-Seite des Laserbarrens elektrisch und thermisch verbundenen zweiten Wärmespreizkörper umfasst. In diesem Fall können der erste und/oder der zweite Wärmespreizkörper einen Wärmetransferabschnitt aufweisen, der sich über den Bereich der Fügestelle zwischen Laserbarren und Wärmespreizkörper hinaus erstreckt. Der erste und der zweite Wärmespreizkörper können mit einem elektrisch isolierenden Fügemittel miteinander verbunden sein. Die Wärmespreizkörper sollten eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. 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 bevorzugen. An den Kanten der Wärmespreizkörper können beispielsweise Grate zur Verbesserung des elektrischen Kontakts zu den Kühlkörpern vorhanden sein. However, the laser diode element may also be a laser diode unit which comprises a first heat spreader electrically and thermally connected to the p side of a laser bar and / or a second heat spreader electrically and thermally connected to the n side of the laser bar. In this case, the first and / or the second heat spreader may have a heat transfer section that extends beyond the region of the joint between the laser bar and the heat spreader. The first and the second heat spreader can with each other with an electrically insulating joining means be connected. The heat spreaders should have a high thermal conductivity. 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 is preferable. For example, burrs for improving the electrical contact with the heat sinks may be present at the edges of the heat spreaders.

Die Kühlkörper können als Luftkühlkörper ausgeführt sein. Zu diesem Zwecke weisen sie vorteilhaft Kühlrippen auf, die glatt oder gewellt sein können. Kühlkörper aus einer The heatsink can be designed as air cooling body. For this purpose, they advantageously have cooling fins, which may be smooth or wavy. Heat sink from a

Aluminiumlegierung sind besonders vorteilhaft. 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 Kupfer herstellen. Der erste Aluminum alloys are particularly advantageous. However, the heat sink can also have channels through which they are cooled with a liquid or a gaseous cooling medium. Such heat sink can be made for example of copper. The first

Kühlkörper weist eine erste Fügefläche auf und der zweite Kühlkörper eine zweite Fügefläche. Die erste und/ oder die zweite Fügefläche können als zusammenhängende Fläche ausgebildet sein oder aber aus mehreren nicht zusammenhängenden Teilflächen bestehen. Auf wenigstens eine der Fügeflächen des ersten und/oder des zweiten Kühlkörpers kann vor dem Zusammenfügen der beiden Kühlkörper ein elektrisch isolierendes Fügemittel aufgebracht werden. Die beiden Kühlkörper werden mit dem Laserdiodenelement, das zwischen beiden Kühlkörpern angeordnet wird, zusammengesetzt. Zwischen der n-seitigen Anschlussfläche des Laserdiodenelements und der entsprechende Anlagefläche des ersten Kühlkörpers kann vorteilhafterweise ein Wärmeleitmittel eingebracht sein, ebenso zwischen der p-seitigen Anschlussfläche des Laserdiodenelements und der entsprechenden Anlagefläche des zweiten Kühlkörpers. Das dient der Verbesserung der thermischen Verbindung. Ein solches Heat sink has a first joining surface and the second heat sink has a second joining surface. The first and / or the second joining surface may be formed as a continuous surface or consist of several non-contiguous partial surfaces. On at least one of the joining surfaces of the first and / or the second heat sink, an electrically insulating joining agent can be applied before joining the two heat sink. The two heat sinks are assembled with the laser diode element which is arranged between the two heat sinks. A heat conducting means can advantageously be introduced between the n-side connection surface of the laser diode element and the corresponding contact surface of the first heat sink, as well as between the p-side connection surface of the laser diode element and the corresponding contact surface of the second heat sink. This serves to improve the thermal connection. Such

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 wenigstens auf die Thermal conduction can be formed, for example, as a metal foil, for example 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 of tin, lead, indium, cadmium or gold, which is at least on

Anlagefläche des ersten und/oder des zweiten 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 solches Wärmeleitmittel kann aber auch ein weiteres Fügemittel, beispielsweise ein Wärmeleitkleber, sein. Wenn die Kontaktflächen und Anlageflächen hinreichend eben ausgeführt sind, kann auch auf ein Wärmeleitmittel verzichtet werden. 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. However, such a heat conducting means can also be a further joining means, for example a thermal adhesive. If the contact surfaces and contact surfaces are made sufficiently flat, can also be dispensed with a heat conduction.

Der erste Kühlkörper kann eine erste Aufnahmenut mit einem Boden und zwei Seitenwänden aufweisen und der zweite Kühlkörper kann eine der ersten Nut gegenüberliegende zweite Aufnahmenut mit einem Boden und zwei Seitenwänden aufweisen. Das Laserdiodenelement kann in die erste und zweite Aufnahmenut eingebracht sein. The first heat sink may have a first receiving groove with a bottom and two side walls, and the second heat sink may have a second groove opposite the first groove Receiving groove having a bottom and two side walls. The laser diode element may be incorporated in the first and second receiving grooves.

Beim Zusammenfügen der Kühlkörper kommen die erste und zweite Fügefläche gegenüber zu liegen und das Fügemittel überbrückt nun den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fügefläche und benetzt dabei beide Fügeflächen. 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. Zur elektrischen Isolation ist ein bestimmter Mindestabstand zwischen dem ersten Kühlkörper und dem zweiten Kühlkörper erforderlich. Bevorzugt sind die Kühlkörper so ausgebildet, dass der Abstand zueinander außerhalb der Fügestellen größer ist als zwischen der ersten und der zweiten Fügefläche. Der Abstand der ersten zur zweiten Fügefläche stellt dann diesen Mindestabstand dar. Dieser Abstand kann durch das Laserdiodenelement bestimmt sein, dieses hat dann aufgrund seiner festgelegten Dicke die Funktion eines Abstandshalters. Der Abstand der ersten zur zweiten Fügefläche kann also vorteilhaft durch das When assembling the heat sink, the first and second joining surfaces come to lie opposite each other and the joining means now bridges the distance between the first and the second joining surface and thereby wets both joining surfaces. 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. For electrical isolation, a certain minimum distance between the first heat sink and the second heat sink is required. Preferably, the heat sinks are formed so that the distance to each other outside the joints is greater than between the first and the second joining surface. The distance of the first to the second joining surface then represents this minimum distance. This distance can be determined by the laser diode element, this then has the function of a spacer due to its fixed thickness. The distance of the first to the second joining surface can therefore be advantageous by the

Laserdiodenelement selbst festgelegt werden. Zusätzlich können, müssen aber nicht, weitere Distanzstücke aus einem elektrisch isolierenden Material als Abstandshalter zwischen den Kühlkörpern eingebracht sein. Laser diode element itself be set. In addition, but may not be, further spacers made of an electrically insulating material as a spacer between the heat sinks may be introduced.

Nun wird wenigstens ein elektrisch isolierendes Federelement am ersten und zweiten Kühlkörper angebracht, welches die Kühlkörper zueinander fixiert. Das Federelement kann bevorzugt aus einem Kunststoff bestehen. Now, at least one electrically insulating spring element is attached to the first and second heat sink, which fixes the heat sink to each other. The spring element may preferably consist of a plastic.

Unter elektrisch isolierend wird hier verstanden, dass kein Strom oder ein unbeachtlicher Strom beim Betrieb des Laserdiodenelements durch das Federelement fließt. Eine geringe elektrische Leitfähigkeit des Federelements kann sogar vorteilhaft sein, um elektrostatische Aufladungen der Kühlkörper schon während des Fertigungsprozesses zu vermeiden. Der elektrische Widerstand des Federelements sollte vorzugsweise größer als 50 Ohm betragen, vorteilhaft sind Werte zwischen 100 Ohm und 10 kOhm. Das kann beispielsweise durch Kunststoffe, die durch Zusatzstoffe mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit ausgestattet worden sind, erreicht werden. Alternativ wäre auch eine Beschichtung eines Federelements aus nichtleitfähigem Kunststoff mit einer dünnen metallischen Schicht möglich, um eine definierte geringe Leitfähigkeit herzustellen. Wird beispielsweise ein Federelement mit einem Widerstand von 1 kOhm eingesetzt, fließt beispielsweise bei einer Laserdiodenspannung von 2V ein Strom von 2mA durch das Federelement. Der Nennstromstrom, der durch den Laserbarren fließt liegt hingegen typischerweise zwischen 20A und 200A. Da der Stromfluss durch das Federelement beispielsweise weniger als ein Tausendstel des Laserstromes beträgt, ist er unbeachtlich. Neben nicht leitfähigen Federelementen werden auch solche Federelemente mit geringer elektrischer Leitfähigkeit ebenfalls als elektrisch isolierend im Sinne der Erfindung betrachtet. Bevorzugt können wenigstens zwei Federelemente verwendet werden, es können aber auch drei oder vier oder mehr sein. Das Federelement kann einen elastisch streckbaren Mittelabschnitt aufweisen und an jeder Seite einen Endabschnitt (erster und zweiter Einhängeabschnitt) zum Einhängen des Federelements in die Ansatzpunkte der Kühlkörper. Der elastisch streckbare Abschnitt kann der Erzeugung der Klemmkraft dienen und die Einhängeabschnitte zum Einhängen des Federelements in vorgesehene Ansatzpunkte an den Kühlkörpern. Alternativ oder zusätzlich können die Endabschnitte federnd ausgeführt sein, so dass die Klemm kraft wenigstens teilweise durch die Endabschnitte aufgebracht wird. In diesem Fall kann der Mittelabschnitt starr ausgebildet sein. Solche Federelemente lassen sich als Kunststoffteile in Massenfertigung preisgünstig herstellen. Under electrically insulating is understood here that no current or a negligible current during operation of the laser diode element flows through the spring element. A low electrical conductivity of the spring element may even be advantageous in order to avoid electrostatic charging of the heat sink during the manufacturing process. The electrical resistance of the spring element should preferably be greater than 50 ohms, advantageously values between 100 ohms and 10 k ohms. This can be achieved for example by plastics which have been equipped by additives with a low electrical conductivity. Alternatively, a coating of a spring element made of non-conductive plastic with a thin metallic layer would be possible to produce a defined low conductivity. If, for example, a spring element with a resistance of 1 kOhm is used, for example at a laser diode voltage of 2V, a current of 2 mA flows through the spring element. The nominal current flowing through the laser bar, however, is typically between 20A and 200A. Since the current flow through the spring element, for example, is less than one-thousandth of the laser current, it is irrelevant. In addition to non-conductive spring elements are also such Spring elements with low electrical conductivity also considered as electrically insulating in the context of the invention. Preferably, at least two spring elements can be used, but it can also be three or four or more. The spring element may have an elastically stretchable central portion and on each side an end portion (first and second Einhängeabschnitt) for suspending the spring element in the starting points of the heat sink. The elastically stretchable portion may serve the generation of the clamping force and the Einhängeabschnitte for suspending the spring element in provided starting points on the heat sinks. Alternatively or additionally, the end portions may be resilient, so that the clamping force is applied at least partially through the end portions. In this case, the central portion may be rigid. Such spring elements can be produced inexpensively as plastic parts in mass production.

Das zwischen den Kühlkörpern befindliche Laserdiodenelement wird infolge des Einhängens der Federelemente ebenfalls fixiert. Das erfindungemäße Verfahren kann alternativ auch derart ausgeführt werden, dass das Laserdiodenelement bereits vor dem Zusammenfügen des ersten und zweiten Kühlkörpers (Schritt e) mit dem ersten oder dem zweiten Kühlkörper verbunden wird. Diese Verbindung kann beispielsweise durch einen Lötprozess oder durch Kleben mit einem elektrisch und thermisch leitfähigen Kleber erfolgen. The located between the heat sinks laser diode element is also fixed due to the suspension of the spring elements. Alternatively, the method according to the invention can also be embodied such that the laser diode element is already connected to the first or the second heat sink before the first and second heat sinks are joined together (step e). This connection can be done for example by a soldering process or by gluing with an electrically and thermally conductive adhesive.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Federelemente lediglich eine Montagehilfe darstellen, damit die Kühlkörper und das Laserdiodenelement während der Montage nicht verrutschen können. Für den störungsfreien Betrieb des Diodenlasermoduls ist eine stärkere Fixierung der Kühlkörper notwendig. Nach dem Einhängen der Federelemente sind die halbfertigen Diodenlasermodule für den weiteren Herstellungsprozess hinreichend stabilisiert. Die It should be noted that the spring elements represent only a mounting aid, so that the heat sink and the laser diode element can not slip during assembly. For the trouble-free operation of the diode laser module, a stronger fixation of the heat sink is necessary. After mounting the spring elements, the semi-finished diode laser modules are sufficiently stabilized for the further manufacturing process. The

Klemmung durch die Federelemente lässt beispielsweise ein Umstapeln der halbfertigen Diodenlasermodule vor dem Aushärten des Fügemittels zu. Die Diodenlasermodule können so in einen Behälter platzsparend eingelegt werden, um sie beispielsweise in diesem Behälter im Ofen weiterzubehandeln. Clamping by the spring elements allows, for example, a restacking of the semi-finished diode laser modules before the curing of the joining agent. The diode laser modules can be placed in a space-saving container so as to further treat them, for example, in this container in the oven.

Das Fügemittel kann beispielsweise ein Klebstoff, beispielsweise ein Acrylatklebstoff oder bevorzugt ein Epoxidharzklebstoff sein. Das Fügemittel kann aber auch anorganischer Natur sein, beispielsweise ein Zement oder ein silikatbasiertes Fügemittel. Zum Aushärten des Fügemittels sind beispielsweise bekannte Aushärtungsverfahren für Klebstoffe geeignet, beispielsweise die Aushärtung bei Raumtemperatur, die Aushärtung bei einer erhöhten Temperatur oder die Aushärtung durch Licht. Durch das Aushärten des Fügemittels wird die zum störungsfreien Betrieb des Diodenlasermoduls erforderliche Fixierung der Kühlkörper erreicht. Bevorzugt kann ein Schrumpfen des Fügemittels beim Aushärten auftreten. Dadurch wird die Klemmkraft verstärkt. Der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlkörper ist durch das elektrisch isolierende Fügemittel isoliert. Der erste Kühlkörper steht mit dem Laserdiodenelement über die p-seitige Anschlussfläche im thermischen Kontakt. Der elektrische Kontakt kann ebenfalls über diese Anschlussfläche ausgebildet sein. Der zweite Kühlkörper steht mit dem Laserdiodenelement über die n-seitige Anschlussfläche im thermischen Kontakt. Der elektrische Kontakt kann ebenfalls über diese Anschlussfläche ausgebildet sein. Die p-seitige Anschlussfläche des Laserdiodenelements kann elektrisch mit dem ersten Kühlkörper verbunden sein, was besonders vorteilhaft ist. Die n-seitige The joining agent may, for example, be an adhesive, for example an acrylate adhesive or preferably an epoxy resin adhesive. However, the joining agent can also be of an inorganic nature, for example a cement or a silicate-based joining agent. For curing the joining agent known curing methods for adhesives are suitable, for example, curing at room temperature, curing at an elevated temperature or curing by light. By curing the joining agent required for trouble-free operation of the diode laser module fixation of the heat sink is achieved. Preferably, shrinkage of the joining agent during curing may occur. This increases the clamping force. The distance between the first and the second heat sink is isolated by the electrically insulating joining means. The first heat sink is in thermal contact with the laser diode element via the p-side pad. The electrical contact can likewise be formed via this connection surface. The second heat sink is in thermal contact with the laser diode element via the n-side pad. The electrical contact can likewise be formed via this connection surface. The p-side pad of the laser diode element may be electrically connected to the first heat sink, which is particularly advantageous. The n-side

Anschlussfläche des Laserdiodenelements kann elektrisch mit dem zweiten Kühlkörper verbunden sein, was besonders vorteilhaft ist. Die Vorteile der genannten elektrischen Verbindung bestehen darin, dass keine elektrische Isolation zwischen den Anschlussflächen des Laserdiodenelements und den Kühlkörpern erforderlich ist, und dass die Kontaktierung des Diodenlasermoduls über die Kühlkörper erfolgen kann. Eine elektrische Isolation an dieser Stelle könnte nämlich sogar nachteiligerweise den Wärmeübergang behindern. Pad of the laser diode element may be electrically connected to the second heat sink, which is particularly advantageous. The advantages of said electrical connection are that no electrical insulation between the pads of the laser diode element and the heat sinks is required, and that the contacting of the diode laser module can be done via the heat sink. In fact, an electrical insulation at this point could even disadvantageously hinder the heat transfer.

Die erfindungsgemäßen Federelemente können an dem fertigen Diodenlasermodul verbleiben. Eine einzelne Entnahme der Diodenlasermodule aus dem Behälter Zwecks Abnahme der Klemmvorrichtung und ein erneutes Einlegen der Diodenlasermodule in diesen oder einen anderen Behälter können somit entfallen. Im Betrieb des Diodenlasermoduls wird ein elektrischer Strom durch das Laserdiodenelement geleitet, wobei eine Spannungsdifferenz zwischen beiden Kühlkörpern auftritt. Die Betriebsbereitschaft wird hierdurch nicht beeinträchtigt, da die Federelemente elektrisch isolierend ausgebildet sind und somit keinen Kurzschluss verursachen. The spring elements according to the invention can remain on the finished diode laser module. A single removal of the diode laser modules from the container for the purpose of removing the clamping device and reinserting the diode laser modules in this or another container can thus be dispensed with. During operation of the diode laser module, an electrical current is conducted through the laser diode element, wherein a voltage difference between the two heat sinks occurs. The operational readiness is thereby not impaired, since the spring elements are electrically insulating and thus do not cause a short circuit.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Diodenlaser mit doppelseitiger Kühlung kostengünstig und zuverlässig in hoher gut kontrollierbarer Qualität aufbauen. Durch dieWith the method according to the invention, diode lasers with double-sided cooling can be constructed inexpensively and reliably in a high, easily controllable quality. By the

Verwendung des Federelements ist keine wiederverwendbare Klemmvorrichtung zur Montage erforderlich. Der Arbeitsschritt der Entfernung der Klemmvorrichtung nach der Montage einschließlich der Entnahme aus und dem Einlegen in einen Behälter entfällt dadurch. Use of the spring element is no reusable clamp required for installation. The step of removing the clamping device after assembly including the removal from and insertion into a container is thereby eliminated.

Vorteilhafte erfindungsgemäße Weiterbildungen werden durch die Unteransprüche näher definiert. Advantageous developments of the invention are further defined by the subclaims.

Weitere wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und Figuren. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verfahrens und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben und mittels der Figuren näher erläutert. Zur Veranschaulichung zeigen: Fig.1 einen ersten Kühlkörper Further important features of the present invention will become apparent from the following detailed description in conjunction with the claims and figures. Hereinafter, preferred embodiments of a method according to the invention and a device according to the invention are described and explained in more detail by means of the figures. To illustrate: Figure 1 shows a first heat sink

Fig.2 einen ersten Kühlkörper und ein Laserdiodenelement Fig.3 einen ersten Kühlkörper, ein Laserdiodenelement und einen zweiten Kühlkörper 2 a first heat sink and a laser diode element FIG. 3 a first heat sink, a laser diode element and a second heat sink

Fig.4 einen ersten Kühlkörper, ein Laserdiodenelement und einen zweiten Kühlkörper vor dem Einhängen der Federelemente 4 shows a first heat sink, a laser diode element and a second heat sink before hanging the spring elements

Fig.5 einen ersten Kühlkörper, ein Laserdiodenelement, einen zweiten Kühlkörper nach dem Einhängen der Federelemente Fig.6 einen ersten Kühlkörper in einem zweiten Ausführungsbeispiel 5 shows a first heat sink, a laser diode element, a second heat sink after suspension of the spring elements Fig.6 a first heat sink in a second embodiment

Fig.7 einen ersten Kühlkörper, ein Laserdiodenelement und das auf die erste Fügefläche applizierte Fügemittel in dem zweiten Ausführungsbeispiel 7 shows a first heat sink, a laser diode element and the joining means applied to the first joining surface in the second embodiment

Fig.8 einen zweiten Kühlkörper in dem zweiten Ausführungsbeispiel 8 shows a second heat sink in the second embodiment

Fig.9 einen ersten Kühlkörper, ein Laserdiodenelement und einen zweiten Kühlkörper nach dem Einhängen der Federelemente im zweiten Ausführungsbeispiel 9 shows a first heat sink, a laser diode element and a second heat sink after hanging the spring elements in the second embodiment

Fig.10 ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem die Federelemente zwischen der seitlichen Kühlrippenstruktur angeordnet sind 10 shows a third embodiment in which the spring elements are arranged between the lateral cooling fin structure

Fig.1 1 verschiedene Ausführungsbeispiele für Federelemente 1 different embodiments for spring elements

Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Fig.1 bis Fig.5 dargestellt. In diesem Beispiel wird ein Laserdiodenelement 10, welches eine p-seitige und eine n-seitige Anschlussfläche aufweist, zwischen einen ersten Kühlkörper 20 und einen zweiten Kühlkörper 30 gebracht. A first exemplary embodiment of the method according to the invention is shown in FIGS. 1 to 5. In this example, a laser diode element 10 having a p-side and an n-side pad is interposed between a first heat sink 20 and a second heat sink 30.

Die Kühlkörper 20, 30 sind als Luftkühlkörper ausgeführt. Zu diesem Zwecke weisen sie Kühlrippen 27 auf und bestehen aus einer Aluminiumlegierung. Zunächst werden der erste Kühlkörper 20 und der zweite Kühlkörper 30 im Bereich der ersten und der zweite Anlagefläche 21 , 31 mit einer Indiumschicht versehen, die als Wärmeleitmittel 50 dient. Dann wird ein vorgefertigtes Laserdiodenelement 10 bereitgestellt. Dieses Laserdiodenelement besteht aus einem Laserbarren 1 1 , sowie einem p-seitigen und einem n- seitigen Wärmespreizkörper 12, 13, die mittels eines zweiten elektrisch isolierenden The heat sinks 20, 30 are designed as air cooling body. For this purpose they have cooling ribs 27 and consist of an aluminum alloy. First, the first heat sink 20 and the second heat sink 30 are provided in the region of the first and the second contact surface 21, 31 with an indium layer, which serves as a heat conducting means 50. Then, a prefabricated laser diode element 10 is provided. This laser diode element consists of a laser bar 1 1, and a p-side and an n-side heat spreader 12, 13, which by means of a second electrically insulating

Fügemittels (nicht dargestellt) miteinander verbunden sind. Vorteilhaft wird hier ein Joining means (not shown) are interconnected. It is advantageous here

Laserdiodenelement eingesetzt, bei dem die Wärmespreizkörper 12, 13 großflächiger ausgebildet sind als der Laserbarren 1 1 , so dass sie sich bis hinter die Ebene der rückwärtigen Facette des Laserbarrens erstrecken. Das bedeutet, dass die Wärmespreizkörper länger ausgebildet sind als die Resonatorlänge des Laserbarrens. Beide Wärmespreizkörper weisen also jeweils einen Wärmetransferabschnitt auf, der sich über den Bereich der Fügestelle zwischen Laserbarren und Wärmespreizkörper hinaus erstreckt. Laser diode element used in which the heat spreader 12, 13 are formed over a larger area than the laser bar 1 1, so that they extend beyond the plane of the rear facet of the laser bar. This means that the heat spreaders are made longer than the resonator length of the laser bar. Thus, each heat spreader has a heat transfer section, which extends beyond the region of the joint between the laser bar and the heat spreader.

Das Laserdiodenelement 10 wird mit der p-seitigen Kontaktfläche auf der ersten Anlagefläche 21 des ersten Kühlkörpers 20 platziert. Die Indiumschicht gewährleistet hernach einen guten Wärmeübergang, der im fertigen Diodenlasermodul erforderlich ist. Anstelle der The laser diode element 10 is placed with the p-side contact surface on the first contact surface 21 of the first heat sink 20. The indium layer subsequently ensures good heat transfer, which is required in the finished diode laser module. Instead of

Indiumschicht kann aber auch ein anderes Wärmeleitmittel Verwendung finden, Indium layer can also find another heat conducting use,

beispielsweise ein Wärmeleitkleber, der als zweites Fügemittel vor dem Aufsetzen desFor example, a thermal adhesive that can be used as a second joining agent before placing the

Laserdiodenelements auf die Anlagefläche appliziert wird. Die erste Anlagefläche ist in einer Aufnahmenut 24 angeordnet, welche durch zwei Seitenflächen 25 und einer Bodenfläche, die gleichzeitig die Anlagefläche 21 ist, gebildet. Der zweite Kühlkörper ist in gleicher Weise mit einer Aufnahmenut 34 ausgebildet, die Seitenflächen 35 aufweist. Diese Aufnahmenuten wurden in den ersten und zweiten Kühlkörper eingebracht, damit der Abstand der ersten und zweiten Fügefläche geringer ist als die Höhe des Laserdiodenelements 10. Beispielsweise kann das Laserdiodenelement eine Höhe von 5 mm aufweisen, während der Abstand der Laser diode element is applied to the contact surface. The first contact surface is arranged in a receiving groove 24 which is formed by two side surfaces 25 and a bottom surface, which is simultaneously the contact surface 21. The second heat sink is formed in the same way with a receiving groove 34 having side surfaces 35. These receiving grooves were introduced into the first and second heat sink, so that the distance of the first and second joining surface is less than the height of the laser diode element 10. For example, the laser diode element may have a height of 5 mm, while the distance of the

Fügeflächen, d.h. die Fügespaltdicke, nur 0,5 mm betragen soll. Ebenso ist es in einem weiteren nicht bildlich dargestellten Ausführungsbeispiel möglich, eine Aufnahmenut nur in einen der Kühlkörper einzubringen, während der andere Kühlkörper keine Aufnahmenut enthält. Joining surfaces, i. the joint gap thickness should be only 0.5 mm. Likewise, it is possible in another embodiment, not shown, to introduce a receiving groove only in one of the heat sink, while the other heat sink contains no receiving groove.

Die erste und die zweite Fügefläche bestehen jeweils aus zwei Teilflächen 23a und 23b bzw. 33a und 33b. Nun wird die erste Fügefläche 23 (bestehend aus den Teilflächen 23a und 23b) mit einer Kleberraupe eines Epoxidharzklebers versehen, indem jeweils eine Kleberraupe auf jede der beiden Teilflächen 23a und 23b der ersten Fügefläche appliziert wird. Dann wird der zweite Kühlkörper 30 derart aufgesetzt, dass die zweite Anlagefläche 31 auf der n-seitigen Kontaktfläche 15 des Laserdiodenelements zu liegen kommt (siehe Fig. 2, 3). Die The first and the second joining surfaces each consist of two partial surfaces 23a and 23b or 33a and 33b. Now, the first joint surface 23 (consisting of the sub-surfaces 23a and 23b) is provided with a bead of epoxy resin adhesive by applying a bead of adhesive on each of the two faces 23a and 23b of the first joint surface. Then, the second heat sink 30 is placed such that the second contact surface 31 comes to rest on the n-side contact surface 15 of the laser diode element (see Fig. 2, 3). The

Indiumschicht auf der zweiten Anlagefläche 31 gewährleistet hernach einen guten Indium layer on the second contact surface 31 ensures afterwards a good

Wärmeübergang, der im fertigen Diodenlasermodul erforderlich ist. Anstelle der Heat transfer, which is required in the finished diode laser module. Instead of

Indiumschicht kann aber auch ein anderes Wärmeleitmittel Verwendung finden, beispielsweise ein Wärmeleitkleber, der als zweites Fügemittel vor dem Aufsetzen des zweiten Kühlkörpers auf die Kontaktfläche 15 und/oder die Anlagefläche 31 appliziert wird. Indium layer can also find another heat conducting use, For example, a thermal adhesive that is applied as a second joining means before placing the second heat sink on the contact surface 15 and / or the contact surface 31.

Die beiden Kühlkörper werden mit dem Laserdiodenelement 10, das zwischen beiden Kühlkörpern angeordnet wird, zusammengesetzt, wie in Fig. 2 und Fig.3 dargestellt. Beim Zusammenfügen kommen die erste 23 und zweite Fügefläche 33 gegenüber zu liegen und das Fügemittel 40 überbrückt nun den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fügefläche und benetzt dabei beide Fügeflächen. Beim Aufsetzen des zweiten Kühlkörpers 30 mit seiner Anlagefläche 31 auf die n-seitige Kontaktfläche 15 des Laserdiodenelements 10 nimmt also die zweite Fügefläche 33 ihren vorbestimmten Abstand zur ersten Fügefläche 23 ein. Da die Kleberraupe dicker ist als dieser Abstand gewählt wurde, werden nun beideThe two heat sinks are combined with the laser diode element 10, which is arranged between the two heat sinks, as shown in Fig. 2 and Fig.3. When joining, the first 23 and second joining surface 33 come to lie opposite each other and the joining means 40 now bridges the distance between the first and the second joining surface and wets both joining surfaces. When placing the second heat sink 30 with its contact surface 31 on the n-side contact surface 15 of the laser diode element 10 so the second joining surface 33 takes its predetermined distance to the first joining surface 23 a. Since the glue bead is thicker than this distance, both are now

Fügeflächen vom flüssigen Fügemittel benetzt. Die Kühlkörper sind so ausgebildet, dass sie im Bereich der Fügeflächen den geringsten Abstand zueinander haben. Dieser Abstand wird dadurch festgelegt, dass die Kühlkörper mit ihren Anlageflächen 21 , 31 auf den Wets joining surfaces of the liquid joining agent. The heat sinks are designed so that they have the smallest distance from one another in the area of the joining surfaces. This distance is determined by the fact that the heat sink with their contact surfaces 21, 31 on the

Kontaktflächen des Laserdiodenelements flächig aufliegen. Dieser Abstand zwischen der ersten und zweiten Fügefläche wird durch den applizierten Epoxydharzkleber überbrückt. Contact surfaces of the laser diode element lie flat. This distance between the first and second joint surface is bridged by the applied Epoxydharzkleber.

Dann werden zwei elektrisch isolierende Federelemente 60 aus einem Kunststoff mit ihren Einhängeabschnitten 62, 63 in die vorgesehenen Ansatzpunkte 26, 36 der Kühlkörper eingehängt (siehe Fig. 4, 5). Then, two electrically insulating spring elements 60 made of a plastic with their suspension sections 62, 63 in the intended attachment points 26, 36 of the heat sink mounted (see Fig. 4, 5).

Diese weisen einen elastisch streckbaren gewölbten Mittelabschnitt 61 auf. Bei der Streckung des Federelements wird der Biegeradius des Mittelabschnitts größer und dadurch die Strecke zwischen den Endabschnitten. Das zwischen den Kühlkörpern befindliche Laserdiodenelement 10 wird infolge des Einhängens der Federelemente ebenfalls fixiert. These have an elastically stretchable arched central portion 61. When stretching the spring element of the bending radius of the central portion is larger and thereby the distance between the end portions. The located between the heat sinks laser diode element 10 is also fixed due to the suspension of the spring elements.

Durch das Einhängen der Federelemente wird ein Verrutschen der Kühlkörper während der weiteren Montage verhindert. Nun wird der Kleber, beispielsweise in einem Ofen bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei 60°C, ausgehärtet. Beim Aushärten schrumpft der Kleber und erzeugt eine weitere Klemmkraft, die die Kontaktflächen des Laserdiodenelements noch stärker gegen die Anlageflächen der Kühlkörper drückt. Diese durch den Kleber erzeugte Klemmkraft ist erheblich größer als die durch die Federelemente aufgebrachte Klemmkraft. Nach dem Aushärten des Klebers verbleiben die Federelemente am Diodenlasermodul, obwohl sie nun keine Funktion mehr haben, weil der ausgehärtete Kleber die dauerhafte Fixierung der Kühlkörper gewährleistet. Die Betriebsbereitschaft des Diodenlasermoduls wird hierdurch nicht beeinträchtigt, da die Federelemente elektrisch isolierend ausgebildet sind und somit keinen Kurzschluss verursachen. Das erfindungemäße Verfahren kann auch derart ausgeführt werden, dass das By hanging the spring elements slipping of the heat sink during further assembly is prevented. Now, the adhesive, for example, in an oven at elevated temperature, for example at 60 ° C, cured. During curing, the adhesive shrinks and generates a further clamping force which presses the contact surfaces of the laser diode element even more strongly against the contact surfaces of the heat sink. This clamping force generated by the adhesive is considerably greater than the clamping force applied by the spring elements. After curing of the adhesive, the spring elements remain on the diode laser module, although they no longer have any function, because the cured adhesive ensures the permanent fixation of the heat sink. The operational readiness of the diode laser module is thereby not affected, since the spring elements are electrically insulating and thus do not cause a short circuit. The inventive method can also be carried out such that the

Laserdiodenelement bereits vor dem Zusammenfügen des ersten und zweiten Kühlkörpers mit dem ersten oder dem zweiten Kühlkörper verbunden wird. Diese Verbindung kann beispielsweise durch einen Lötprozess oder durch Kleben mit einem elektrisch und thermisch leitfähigen Kleber erfolgen. Laser diode element is connected before the joining of the first and second heat sink with the first or the second heat sink. This connection can be done for example by a soldering process or by gluing with an electrically and thermally conductive adhesive.

In einem in den Fig. 6-9 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die Kühlkörper ohne Aufnahmenut ausgeführt. Die Fügefläche 23 und die Anlagefläche 21 des ersten Kühlkörpers 20 liegen in einer Ebene und können als zusammenhängende Fläche ausgebildet sein. In a second embodiment shown in FIGS. 6-9, the heat sink without receiving groove are executed. The joining surface 23 and the contact surface 21 of the first heat sink 20 lie in one plane and can be formed as a continuous surface.

Gleiches gilt für den zweiten Kühlkörper. Der zweite Kühlkörper kann derart vorbereitet sein, dass auf dessen Anlagefläche 31 ein Wärmeleitmittel 50, beispielsweise eine Indiumschicht aufgebracht wird. The same applies to the second heat sink. The second heat sink may be prepared in such a way that a heat conducting means 50, for example an indium layer, is applied to its contact surface 31.

Das Laserdiodenelement ist in diesem Beispiel ein Laserbarren 1 1 , der auf der p-seitigen Kontaktfläche und auf der n-seitigen Kontaktfläche eine Metallisierung aufweist. Dieser Laserbarren wird mit der p-seitigen Kontaktfläche auf die vorbelotete Anlagefläche 21 des ersten Kühlkörpers gelötet. Dazu ist beispielsweise ein indiumhaltiges Lot geeignet. Außerdem wird in der Nähe der dem Laserdiodenelement abgewandten Kante des ersten Kühlkörpers ein Distanzstück 70 vorgesehen, mit dem der Abstand der ersten und zweiten Fügefläche aufrechterhalten wird. Nach dem Auflöten des Laserbarrens 1 1 auf die Fläche 21 wird die erste Fügefläche 23 mit einer Raupe eines Fügemittels 40 versehen (Fig. 7). Als Fügemittel wird hier ein bekannter Epoxidharzkleber verwendet. In gleicher Weise könnte prinzipiell natürlich auch die zweite Fügefläche auf dem zweiten Kühlkörper mit Fügemittel versehen werden. Es ist allerdings, wie hier im zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, vorteilhaft möglich, die gesamte erforderliche Fügemittelmenge auf die erste Fügefläche zu bringen und die zweite Fügefläche 33 auf dem zweiten Kühlkörper 30, wie in Fig. 8 dargestellt, nicht mit Fügemittel zu versehen. Danach werden die Kühlkörper zusammengesetzt, so dass die Anlagefläche 31 des zweiten Kühlkörpers 30 auf der n-seitigen Kontaktfläche des The laser diode element is in this example a laser bar 1 1, which has a metallization on the p-side contact surface and on the n-side contact surface. This laser bar is soldered with the p-side contact surface on the preloaded contact surface 21 of the first heat sink. For this example, an indium-containing solder is suitable. In addition, a spacer 70 is provided in the vicinity of the side remote from the laser diode element edge of the first heat sink, with which the distance of the first and second joining surface is maintained. After soldering the laser bar 1 1 on the surface 21, the first joining surface 23 is provided with a bead of a joining agent 40 (Fig. 7). As a joining agent, a known epoxy resin adhesive is used here. In principle, the second joining surface on the second heat sink could in principle also be provided with joining means. However, it is, as shown here in the second embodiment, advantageously possible to bring the total required amount of jointing agent on the first joining surface and the second joining surface 33 on the second heat sink 30, as shown in Fig. 8, not to be provided with joining agent. Thereafter, the heat sinks are assembled so that the abutment surface 31 of the second heat sink 30 on the n-side contact surface of the

Laserdiodenelements aufliegt und die obere Fläche des Distanzstücks auf der zweiten Laser diode element rests and the upper surface of the spacer on the second

Fügefläche 33 zu liegen kommt (siehe Fig. 7-9). Dabei berührt die Fügemittelraupe 40 auf der ersten Fügefläche 23 die nicht mit Fügemittel versehene gegenüberliegende zweite Joining surface 33 comes to rest (see Fig. 7-9). In this case, the joining middle bead 40 on the first joining surface 23 touches the opposite second not provided with joining means

Fügefläche 33. Falls beide Fügeflächen mit Fügemittelraupen versehen worden wären, würden sich die aufgetragenen Fügemittelraupen beider Fügeflächen berühren. In beiden Fällen wird der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fügefläche wenigstens abschnittsweise vom Fügemittel überbrückt. Die Fügemittelraupen werden dabei etwas breitgedrückt. Vorteilhafterweise wird die Fügemittelmenge so dosiert, dass um das Joining surface 33. If both joining surfaces had been provided with joining compound beads, the applied joining compound beads of both joining surfaces would touch each other. In both cases, the distance between the first and the second joining surface is at least partially bridged by the joining agent. The compound beads are pressed a little bit wide. Advantageously, the amount of joining agent is metered so that the

Laserdiodenelement herum ein Freiraum verbleibt, in den kein Fügemittel gelangen kann. Eine Benetzung des Laserdiodenelements 1 1 mit Fügemittel würde nämlich das Laserdiodenelement beschädigen. Eine nicht gezeigte vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass um die Anlageflächen herum eine Vertiefung vorgesehen wird, die ein Kriechen des Fügemittels zum Laserdiodenelement verhindert. Nach dem Zusammenfügen der Kühlkörper werden vier erfindungsgemäße Federelemente eingehängt. Danach wird das Fügemittel beispielsweise innerhalb von 24h bei Raumtemperatur ausgehärtet. Laser diode element remains around a space in which no joining agent can get. A Wetting of the laser diode element 1 1 with joining agent would namely damage the laser diode element. An advantageous development, not shown, is that around the contact surfaces around a depression is provided which prevents creep of the joining means to the laser diode element. After joining the heat sink four spring elements according to the invention are mounted. Thereafter, the joining agent is cured, for example, within 24 hours at room temperature.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 können die Kühlkörper 20, 30 so ausgebildet sein, dass die Federelemente 60 nicht über die Kühlrippen vorstehen, sondern platzsparend innerhalb der Rippenstruktur angeordnet sind. In Fig. 1 1 sind weitere Beispiele für Federelemente dargestellt. Das Federelement kann beispielsweise ein starres Mittelstück 64 aufweisen, wenn elastisch verformbare Endabschnitte 62, 63 vorhanden sind. Auch kann das Federelement mit elastisch streckbarem Mittelteil konkav gestaltet sein. In a further exemplary embodiment according to FIG. 10, the heat sinks 20, 30 may be designed such that the spring elements 60 do not protrude beyond the cooling ribs, but are arranged in a space-saving manner within the rib structure. In Fig. 1 1 further examples of spring elements are shown. For example, the spring element may have a rigid center 64 when elastically deformable end portions 62, 63 are present. Also, the spring element may be designed concavely with elastically stretchable middle part.

Bezeichnungen 1 Diodenlasermodul Designations 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 15 n-seitige Kontaktfläche (Kathode) 13 second heat spreader 15 n-side contact surface (cathode)

20 erster Kühlkörper 20 first heat sink

21 erste Anlagefläche 21 first contact surface

23 erste Fügefläche 23 first joint surface

23a erste Teilfläche der ersten Fügefläche 23b zweite Teilfläche der ersten Fügefläche 23a first partial surface of the first joining surface 23b second partial surface of the first joining surface

24 erste Aufnahmenut 25 Seitenfläche der ersten Aufnahmenut 24 first receiving groove 25 side surface of the first receiving groove

26 erster Ansatzpunkt des Federelements  26 first approach point of the spring element

27 Kühlrippen  27 cooling fins

30 zweiter Kühlkörper  30 second heat sink

31 zweite Anlagefläche 31 second contact surface

33 zweite Fügefläche  33 second joint surface

33a erste Teilfläche der zweiten Fügefläche  33a first partial surface of the second joining surface

33b zweite Teilfläche der zweiten Fügefläche 33b second partial surface of the second joining surface

34 zweite Aufnahmenut  34 second receiving groove

35 Seitenfläche der zweiten Aufnahmenut 35 side surface of the second receiving groove

36 zweiter Ansatzpunkt des Federelements  36 second approach point of the spring element

40 Fügemittel 40 joining agents

50 Wärmeleitmittel bzw. zweites Fügemittel  50 heat transfer medium or second joining agent

60 elektrisch isolierendes Federelement 60 electrically insulating spring element

61 elastisch streckbarer Abschnitt des Federelements 61 elastically stretchable portion of the spring element

62 erster Einhängeabschnitt des Federelements  62 first Einhängeabschnitt the spring element

63 zweiter Einhängeabschnitt des Federelements  63 second Einhängeabschnitt the spring element

64 Starrer Abschnitt einer weiteren Ausführungsform des Federelements 70 Distanzstück  64 Rigid section of another embodiment of the spring element 70 spacer

Claims

Patentansprüche claims

1 . Verfahren zur Montage eines Diodenlasermoduls (1) mit folgenden Schritten 1 . Method for mounting a diode laser module (1) with the following steps

a) Bereitstellen eines Laserdiodenelements (10) mit einer p-seitigen Anschlussfläche und einer n-seitigen Anschlußfläche,  a) providing a laser diode element (10) having a p-side pad and an n-side pad,

b) Bereitstellen eines ersten Kühlkörpers (20) mit wenigstens einer ersten Fügefläche c) Bereitstellen eines zweiten Kühlkörpers (30) mit wenigstens einer zweiten  b) providing a first heat sink (20) with at least one first joining surface c) providing a second cooling body (30) with at least one second heat sink

Fügefläche,  Joining surface,

d) Aufbringen eines verfestigbaren elektrisch isolierenden Fügemittels (40) auf die erste und/oder die zweite Fügefläche,  d) applying a solidifiable electrically insulating joining means (40) to the first and / or the second joining surface,

e) Zusammenfügen des ersten und zweiten Kühlkörpers in der Weise, dass die zweite Fügefläche der ersten Fügefläche mit einem vorbestimmten minimalen Abstand zur elektrischen Isolation wenigstens teilweise gegenüber zu liegen kommt und das elektrisch isolierende Fügemittel den Abstand der Kühlkörper überbrückend beide Fügeflächen wenigstens teilweise benetzt,  e) assembling the first and second heat sink in such a way that the second joining surface of the first joining surface comes at least partially opposite to the electrical insulation at a predetermined minimum distance and the electrically insulating joining medium at least partially wets the distance of the heat sink both joining surfaces,

wobei das Laserdiodenelement zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlkörper angeordnet wird und die p-seitige Anschlussfläche des Laserdiodenelements thermisch mit dem ersten Kühlkörper verbunden wird und die n-seitige  wherein the laser diode element is disposed between the first and the second heat sink and the p-side pad of the laser diode element is thermally connected to the first heat sink and the n-side

Anschlussfläche des Laserdiodenelements mit dem zweiten Kühlkörper thermisch verbunden wird,  Terminal surface of the laser diode element is thermally connected to the second heat sink,

dadurch gekennzeichnet,  characterized,

dass wenigstens ein elektrisch isolierendes Federelement (60) vor der Verfestigung des Fügemittels derart am ersten und zweiten Kühlkörper angebracht wird, dass die Kühlkörper durch eine Klemmkraft zueinander fixiert sind.  in that at least one electrically insulating spring element (60) is attached to the first and second heat sink before solidification of the joining means such that the heat sinks are fixed to one another by a clamping force.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (60) nach dem Verfestigen des Fügemittels (40) an der Vorrichtung verbleibt. 2. The method according to claim 1, characterized in that the spring element (60) remains after the solidification of the joining means (40) on the device.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the

Laserdiodenelement vor Schritt e) mit dem ersten oder dem zweiten Kühlkörper verbunden wird.  Laser diode element before step e) is connected to the first or the second heat sink.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserdiodenelement bei Schritt e) zwischen dem ersten und dem zweiten 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the laser diode element in step e) between the first and the second

Kühlkörper eingebracht wird.  Heat sink is introduced.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der ersten und zweiten Fügefläche durch das Laserdiodenelement festgelegt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the distance of the first and second joining surface is determined by the laser diode element.

6. Verfahren nach einem der einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized

gekennzeichnet, dass das elektrisch isolierende Fügemittel beim Verfestigen schrumpft und dadurch eine zusätzliche Klemmkraft aufgebaut wird und dass die zusätzliche Klemmkraft die Klemmkraft des Federelements übersteigt.  characterized in that the electrically insulating joining agent shrinks during solidification and thereby an additional clamping force is built up and that the additional clamping force exceeds the clamping force of the spring element.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (60) einen elastisch streckbaren Abschnitt (61) und wenigstens zwei Einhängeabschnitte (62, 63) aufweist. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spring element (60) has an elastically stretchable portion (61) and at least two Einhängeabschnitte (62, 63).

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement aus einem Kunststoff besteht. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spring element consists of a plastic.

9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement einen elektrischen Widerstand zwischen 50 Ohm und 10 Kiloohm aufweist. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the spring element has an electrical resistance between 50 ohms and 10 kilohms.

10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kühlkörper eine erste Aufnahmenut (24) mit einem Boden und zwei Seitenwänden aufweist und der zweite Kühlkörper eine der ersten Nut 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first heat sink has a first receiving groove (24) having a bottom and two side walls and the second heat sink of the first groove

gegenüberliegende zweite Aufnahmenut mit einem Boden und zwei Seitenwänden aufweist und das Laserdiodenelement in die erste und zweite Aufnahmenut eingebracht ist.  opposite second receiving groove having a bottom and two side walls and the laser diode element is introduced into the first and second receiving groove.

1 1 . Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laserdiodenelement einen mit der p-Seite der Laserdiode verbundenen ersten Wärmespreizkörper umfasst und/oder einen mit der n-Seite der Laserdiode verbundenen zweiten Wärmespreizkörper umfasst. 1 1. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser diode element comprises a first heat spreader connected to the p-side of the laser diode and / or comprises a second heat spreader connected to the n-side of the laser diode.

12. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Wärmespreizkörper einen Wärmetransferabschnitt aufweist, der sich über den Bereich der Fügestelle zwischen Laserdiodenelement und Wärmespreizkörper hinaus erstreckt. 12. The method according to claim 1, characterized in that the first and / or the second heat spreader has a heat transfer section which extends beyond the region of the joint between the laser diode element and heat spreader also.

13. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Wärmespreizkörper mit einem elektrisch isolierenden Fügemittel miteinander verbunden sind. 13. The method of claim 1 1, characterized in that the first and the second heat spreader are connected to each other with an electrically insulating joining means.