专利名称：用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种大功率半导体激光器列阵，具体涉及一种热沉。
背景技术：
大功率半导体激光器列阵在工作时，工作电流很大，功率很高。目前大功率半导体激光器列阵的电光转换效率大约50%，产生的热量很多，管芯和热沉温度很高，管芯和热沉材料热膨胀系数的匹配是非常关键的问题。如果它们之间热膨胀系数差别大，由于热膨胀产生的应力可能把管芯拉断，或者使管芯产生裂隙，严重影响器件寿命。所以热沉材料要有很好的导热性，把器件工作时产生的热量从热沉传导出去。并且要求热沉材料的热膨胀系数和砷化镓(GaAs)的要接近，以尽量避免应力损伤。大功率半导体激光器列阵的衬底材料为砷化镓(GaAs)，其热膨胀系数为6.0X 10_6/k，
AlN陶瓷导热性 能好，在25°C热传导率为270W/m*K。线膨胀系数与硅接近，线膨胀系数25-200°C时为4.03X10_6 / K。低介电常数和介电损耗小、无毒、耐高温和腐蚀、力学性能良好，其综合性能优于氧化铝和氧化铍，是半导体基片和电子器件封装的理想材料，在电子工业中的应用前景十分广阔。大功率半导体激光器列阵的衬底材料为砷化镓(GaAs)，其热膨胀系数为6.0X 10_6/K，从数据上看，它们的热膨胀系数还有差距。若能减小AlN的热膨胀系数，使之接近砷化镓的热膨胀系数，将非常适用于作为热沉材料使用。负热膨胀材料(NTE)是指在一定的温度范围内其线膨胀系数或体膨胀系数为负值。因热膨胀系数具有可加性，使该材料可与其他材料制成可控热膨胀甚至零膨胀材料，因此。负热膨胀材料在通信、电子、精密机械和燃料电池等领域具有广泛的应用前景。负热膨胀ZrW208粉体和陶瓷室温至600 °C范围内的平均热膨胀系数为-5.605X 10_6 K'
发明内容
本发明要解决的技术问题是大功率半导体激光器列阵中热沉的膨胀系数不合适，提供一种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，其热膨胀系数和砷化镓的热膨胀系数匹配，且能减少工作时热沉产生的应力对管芯的损伤。本发明的技术方案是以下述方式实现的:一种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，它的步骤如下:将AlN和ZrW2O8按照质量比为1: Γ20:1混合后放入球磨机中混合均匀，将混合料在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保压I 60min压制成型。所述球磨机是卧式行星球磨机，AlN和ZrW2O8在500 650r/min的转速下球磨2 5h。所述AlN和ZrW2O8的质量比为10:1。本发明将AlN和ZrW2O8按一定的比例结合起来，由于ZrW2O8是负热膨胀材料，当与AlN结合的时候，能够降低AlN的热膨胀系数，最终制备出来的材料的热膨胀系数接近砷化镓，适宜于大功率半导体激光器阵列。另外，本发明只需要采用球磨机球磨、并采用普通热压法即可生产出相应材料，其制备工艺简单、操作性强。
具体实施例方式实施例1:一种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，它的步骤如下:将AlN和ZrW2O8按照质量比为1:1混合后放入卧式行星球磨机中、在50(T650r/min的转速下球磨2飞h，使原材料混合均匀，将均匀的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保压f60min压制成型。在加压的过程中，可以将物料压制成需要的形状。本发明中用到AlN是高纯粉体，其纯度为99%，Zrff2O8也是高纯粉体，其纯度为99%。本发明将AlN和ZrW2O8按比例混合制备，将AlN的热膨胀系数降低，与砷化镓的热膨胀系数匹配，减小了大功率半导体激光器列阵在工作时应力对管芯的损伤。实施例2:—种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，它的步骤如下:将AlN和ZrW2O8按照质量比为4:1混合后放入卧式行星球磨机中、在50(T650r/min的转速下球磨2飞h，使原材料混合均匀，将均匀的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保压I 60min压制成型。实施例3:—种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，它的步骤如下:将AlN和ZrW2O8按照质量比为8:1混合后放入卧式行星球磨机中、在50(T650r/min的转速下球磨2飞h，使原材料混合均匀，将均匀的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保压I 60min压制成型。实施例4:一种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，它的步骤如下:将AlN和ZrW2O8按照质量比为10:1混合后放入卧式行星球磨机中、在50(T650r/min的转速下球磨2飞h，使原材料混合均匀，将均匀的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保压I 60min压制成型。实施例5:—种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，它的步骤如下:将AlN和ZrW2O8按照质量比为12:1混合后放入卧式行星球磨机中、在50(T650r/min的转速下球磨2飞h，使原材料混合均匀，将均匀的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保压I 60min压制成型。实施例6:—种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，它的步骤如下:将AlN和ZrW2O8按照质量比为16:1混合后放入卧式行星球磨机中、在50(T650r/min的转速下球磨2飞h，使原材料混合均匀，将均匀的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保压I 60min压制成型。实施例7:—种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，它的步骤如下:将AlN和ZrW2O8按照质量比为20:1混合后放入卧式行星球磨机中、在50(T650r/min的转速下球磨2飞h，使原材料混合均匀，将均匀的混合料取出，之后在5(Tl00MPa、120(Tl70(rC保压I 60min压制成型。
权利要求
1.一种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，其特征在于它的步骤如下:将AlN和ZrW2O8按照质量比为1: f 20:1混合后放入球磨机中混合均匀，将混合料在 5(Tl00MPa、120(ri70(rC保压 I 60min 压制成型。
2.根据权利要求1所述的用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，其特征在于:所述球磨机是卧式行星球磨机，AlN和ZrW2O8在50(T650r/min的转速下球磨2 5h。
3.根据权利要求1所述的用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，其特征在于:所述AlN和ZrW2O8的质量比为10:1。
全文摘要
本发明公开一种用于大功率半导体激光器列阵的热膨胀系数可调节热沉，它的步骤如下将AlN和ZrW2O8按照质量比为1:1~20:1混合后放入球磨机中混合均匀，将混合料在50~100MPa、1200~1700℃保压1~60min压制成型。本发明将AlN和ZrW2O8按一定的比例结合起来，由于ZrW2O8是负热膨胀材料，当与AlN结合的时候，能够降低AlN的热膨胀系数，最终制备出来的材料的热膨胀系数接近砷化镓，适宜于大功率半导体激光器阵列。另外，本发明只需要采用球磨机球磨、并采用普通热压法即可生产出相应材料，其制备工艺简单、操作性强。
文档编号H01S5/024GK103208735SQ20121000751
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者程东明 申请人:郑州大学