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半导体激光器模组的设计研究

2013-02-25 14:56
棒棒书香
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  半导体激光器的光学系统

  因半导体激光器的出射光斑不能满足半导体激光器用于激光定位、激光标线、激光水平、激光垂准等领域的应用需求, 因此, 需设计光学系统对激光器进行准直。用ZEMAX光学设计软件进行光学准直系统的设计。设计的准直系统由一个双胶合透镜和一个正透镜组合而成, 两块透镜的口径分别为6mm和5mm, 双胶合透镜的焦距为15.66mm, 正透镜的焦距为26.18mm。

  半导体激光器的驱动电路

  半导体激光器的驱动电源在3V-5V之间,采用635nm的波长, 功率在2mV左右。电路中使用一个XC9225同步整流型降压转换器。其消耗的电流为15mA, 只需单个线圈和两个外部连接电容即可实现稳定的电源和高达500mA的输出电流。其输出纹波为10mV, 固定输出电压在0.9V到4.0V范围内, 以100mV的步阶在内部编程设定。该原件采用微型USP-6B封装(2*1.8*0.8mm), 只需6m㎡的电路板安装面积。产品的最小工作电压为2.0V, 交换频率可在600KHz到1.2MHz之间进行选择。

  元件的封装和“ 邦定” 技术

  封装, 就是指把硅片上的电路管脚, 用导线接引到外部接头处, 以便与其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用, 而且还把苏片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上, 这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接,从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离, 以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。另一方面, 封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的印制电路板(PCB)的设计和制造,因此它是至关重要的。

  “ 邦定” 是芯片生产工艺中一种打线的方式, 一般用于封装前将芯片内部电路用金线与封装管脚连接。这种工艺的流程是将已经测试好的晶圆植入到特制的电路板上, 然后用金线将晶圆电路连接到电路板上, 再将融化后具有特殊保护功能的有机材料覆盖到晶圆上来完成芯片的后期封装。

  半导体激光器模组要求激光器电路体积小、性能稳定, 因此, 电路设计时采用“ 邦定”工艺。“ 邦定” 工艺流程如图1所示。

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