Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Diodenlasers und einen Diodenlaser. Der Diodenlaser umfasst einen Laserbarren, der zwischen einem Wärmeleitkörper und einem Deckel angeordnet ist. Der Wärmeleitkörper und der Deckel dienen als elektrische Kontakte, durch die der Betriebsstrom zum Laserbarren geleitet wird.

Stand der Technik

Seit langer Zeit bekannt sind Verfahren zum Herstellen eines Diodenlasers, bei welchen ein Laserbarren p-seitig auf eine Wärmesenke gelötet wird und n-seitig eine Kontaktierung über Bonddrähte erfolgt, z.B. aus US5105429A und US4716568A. Nachteilig ist die begrenzte Stromtragfähigkeit der Bonddrähte.

Eine höhere Stromtragfähigkeit des n-seitigen Stromanschlusses kann durch die Verwendung eines massiven Deckels, der als zweiter Wärmeleitkörper ausgebildet sein kann, erreicht werden. Aus WO2009143835 und aus WO2009146683 ist bekannt, den Laserbarren zwischen zwei Wärmeleitkörpern anzulöten. Der Lötprozess kann zu Verspannungen im Laserbarren führen, welche die elektrooptischen Eigenschaften beeinträchtigen können. Aus WO2011029846 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Diodenlasers ohne Beteiligung eines Lötprozesses bekannt, bei dem eine erste metallische Schicht zwischen der ersten Kontaktfläche des Laserbarrens und dem ersten Wärmeleitkörper und eine zweite metallische Schicht zwischen der zweiten Kontaktfläche des Laserbarrens und dem zweiten Wärmeleitkörper verwendet werden. Diese Schichten, die beispielsweise aus Indium bestehen können, bewirken bei der Klemmung einen Stoffschluß. Nachteilig ist, dass sehr hohe Anforderungen an die Ebenheit des Laserbarrens und an die Ebenheit der Anschlußflächen der beiden Wärmeleitkörper und an die Einhaltung der Parallelität der Flächen bei der Montage gestellt werden müssen. Abweichungen im pm-Bereich können bereits zu großflächigen Hohlstellen führen, an denen kein Stoffschluß vorhanden ist. Insbesondere kann ein mangelhaft ausgebildeter Stoffschluß an der p-seitigen Kontaktfläche des Laserbarrens zu einer Überhitzung und sogar zum Abbrand des Laserbarrens führen. Außerdem kann eine Migration von Material der Indiumschichten auftreten. Dadurch kann es zum Ausfall des Lasers kommen.

Aus DE102015002176A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Diodenlasers bekannt, bei dem die n-Seite des Laserbarrens mit Noppenstrukturen kontaktiert wird. Im gepulsten Langzeitbetrieb des Laserbarrens kann es zu einem Kriechen dieser Noppenstrukturen kommen. Dadurch kann die Langzeitstabilität beim Pulsbetrieb des Lasers beeinträchtigt sein. Die vorliegende Erfindung kann als eine Verbesserung der Lehre der DE102015002176A1 , veröffentlicht auch als US20180138664 A1 , welche hiermit ausdrücklich einbezogen wird, verstan- den werden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Diodenlasers anzugeben, das für einen hohen Betriebsstrom ausgelegt ist. Der Diodenlaser soll im Langzeit- Pulsbetrieb betreibbar sein. Dazu ist eine Hemmung des Kriechens von weichmetallischen Schichten im Diodenlaser erforderlich. Der Laserbarren soll bei der Montage und im Betrieb möglichst keine unerwünschten mechanischen Verspannungen erfahren, welche die elektrooptischen Eigenschaften beeinträchtigen könnten. Das Verfahren soll tolerant gegen Unebenheiten des Laserbarrens und/oder der Kontaktflächen des Wärmeleitkörpers bzw. des Deckels sein. Die p-seitige Kontaktfläche des Laserbarrens (Epitaxieseite), die dem Wärmeleitkörper zugewandt ist, soll nach der Montage eine bestmögliche Ebenheit aufweisen. Für den Laserbarren soll dadurch ein möglichst geringer smile-Wert erreicht werden. Die Ausfallwahrscheinlichkeit des Diodenlasers soll gering sein. Neben dem Verfahren zur Herstellung soll ein derart vorteilhafter Diodenlaser angegeben werden.

Außerdem wird eine hohe Ausbeute beim Herstellen des Diodenlasers angestrebt.

Lösung der Aufgabe

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Diodenlasers, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a. Bereitstellen wenigstens eines Laserbarrens mit mehreren Emittern, der auf einer ersten Seite eine erste Kontaktfläche aufweist, die als wenigstens ein p-Kontakt ausgebildet ist, und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite zweiten Seite eine zweite Kontaktfläche aufweist, die als wenigstens ein n-Kontakt ausgebildet ist, b. Bereitstellen eines Wärmeleitkörpers mit einer ersten Anschlußfläche, c. Bereitstellen eines Deckels mit einer zweiten Anschlußfläche d. Herstellen wenigstens eines Füllmittelkanals in dem Deckel, wobei der Füllmittelkanal eine Einfüllöffnung, einen Vorratsabschnitt und einem bezüglich des Vorratsabschnitts verjüngtem Kapillarabschnitt aufweist und der Kapillarabschnitt in der zweiten Anschlußfläche endet, e. Bereitstellen einer zweiten metallischen Schicht mit einer Noppenstruktur, welche in einer Schnittebene mehrere als diskrete erhabene Stellen ausgebildete Noppen aufweist, f. Anordnen des Laserbarrens zwischen dem Wärmeleitkörper und dem Deckel, wobei die erste Kontaktfläche der ersten Anschlußfläche des Wärmeleitkörpers zugewandt ist und die zweite Kontaktfläche der zweiten Anschlußfläche des Deckels zugewandt ist und die zweite metallische Schicht zumindest abschnittsweise zwischen der zweiten Anschlußfläche und der zweiten Kontaktfläche angeordnet ist, g. Erzeugen wenigstens einer Kraft, die eine Komponente aufweist, welche den Deckel in Richtung des Wärmeleitkörpers drückt, wobei unter der Einwirkung der Kraft die erste Kontaktfläche flächig auf die erste Anschlußfläche gedrückt wird, wobei die zweite metallische Schicht zumindest abschnittsweise im Bereich der erhabenen Stellen eine Verformung erfährt und wobei zwischen der zweiten Kontaktfläche und der zweiten Anschlußfläche zwischen den Noppen ein Kapillarspalt ausgebildet wird, wobei der Kapillarspalt einen kleineren hydraulischen Durchmesser aufweist als der Kapillarabschnitt, h. Einrichten einer mechanischen Verbindung des Deckels zum Wärmeleitkörper, i. Befüllen des Vorratsabschnitts mit einem viskosen aushärtbaren Füllmittel, j. Durchleiten des Füllmittels durch den Kapillarabschnitt, k. Ausbreiten des Füllmittels in dem Kapillarspalt durch eine Kapillarkraft, l. Aushärten des Füllmittels, insbesondere durch thermisches und/oder chemisches Aushärten.

Die Schritte f bis i können bezüglich des Beginns des jeweiligen Schrittes vorteilhaft in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Vorteilhaft kann das Befüllen zeitlich kürzer dauern als das Ausbreiten des Füllmittels im Kapillarspalt. Die Zeit für das Befüllen kann weniger als ein Zehntel der Zeit des Ausbreitens des Füllmittels im Kapillarspalt betragen. Das Ausbreiten des Füllmittels im Kapillarspalt kann als beendet betrachtet werden, wenn das Füllmittel nicht mehr weiter fließt. Dazu kann der Kapillarspalt wenigstens teilweise durch Kanten begrenzt sein, die als Abrisskanten wirken und ein Überströmen verhindern. Dann kommt gleichzeitig auch das Durchleiten des Füllmittels durch den Kapillarabschnitt zum Erliegen.

Mit diesem Verfahren kann ein erfindungsgemäßer Diodenlaser hergestellt werden, umfassend wenigstens einen kantenemittierenden Laserbarren, welcher mehrere Emitter umfasst, mit einer ersten Kontaktfläche, die als ein p-Kontakt ausgebildet ist, und einer zweite Kontaktfläche, die als n-Kontakt ausgebildet ist und eine Normale n und einen Flächeninhalt A aufweist, einen Wärmeleitkörper mit einer ersten Anschlußfläche, einen Deckel mit einer zweiten Anschlußfläche und eine zweite metallische Schicht, wobei der Laserbarren zwischen dem Wärmeleitkörper und dem Deckel angeordnet ist und die zweite metallische Schicht zumindest abschnittsweise zwischen der zweiten Anschlußfläche und der zweiten Kontaktfläche angeordnet ist, wobei der Deckel mit dem Wärmeleitkörper mechanisch verbunden ist und die erste Kontaktfläche mit der ersten Anschlußfläche flächig thermisch und elektrisch verbunden ist und die zweite Kontaktfläche mit der zweiten Anschlußfläche mittels der zweiten metallischen Schicht elektrisch verbunden ist, wobei die zweite metallische Schicht verbundene Stellen aufweist, an denen die zweite Kontaktfläche mit der zweiten Anschlußfläche in Richtung der Normalen n durchgängig verbunden ist und außerdem unterbrochene Stellen aufweist, an denen die zweite Kontaktfläche mit der zweiten Anschlußfläche in Richtung der Normalen n nicht durchgängig verbunden ist, wobei die unterbrochenen Stellen eine Gesamtfläche aufweisen, die wenigstens 50% des Flächeninhalts A beträgt und die unterbrochenen Stellen einen Spalt bilden und der Spalt zu wenigstens 80% mit einem ausgehärteten Füllmittel gefüllt ist und der Deckel wenigstens einen Füllmittelkanal aufweist, wobei der Füllmittelkanal eine Einfüllöffnung, einen Vorratsabschnitt und einen bezüglich des Vorratsabschnitts verjüngten Kapillarabschnitt aufweist und der Kapillarabschnitt in der zweiten Anschlußfläche endet.

Vorteilhaft kann die Gesamtfläche der unterbrochenen Stellen weniger als 85% des Flächeninhalts A betragen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Herstellen eines Diodenlasers vorteilhaft verwendet werden, welcher für einen hohen Betriebsstrom ausgelegt ist. Das Verfahren ist tolerant gegen Unebenheiten des Laserbarrens und/oder der Kontaktflächen des Wärmeleitkörpers bzw. des Deckels. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet, dass die Frontfacette des Laserbarrens, insbesondere die Emitter des Laserbarrens zuverlässig frei von Füllmittel bleiben. Füllmittel, welches versehentlich in die Nähe der Emitter gelangt, kann nämlich den Laserbarren irreversibel beschädigen. Da das beim erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden kann, kann eine hohe Ausbeute bei der Herstellung der Laser erreicht werden. Die p-Kontaktfläche des Laserbarrens, die dem Wärmeleitkörper zugewandt ist, weist nach der Montage eine besonders gute Ebenheit auf. Der Laserbarren kann dadurch einen möglichst geringen smile-Wert aufweisen, so dass er hervorragend zur Strahlformung geeignet ist. Weiterhin kann das Problem von Migration von Lotmaterial einer p-seitigen metallischen Schicht und eine Migration von Material der Noppenstruktur der n-seitigen zweiten metallischen Schicht vermieden werden. Die Montage des Laserbarrens ist mechanisch spannungsarm. Daher können hervorragende elektrooptische Eigenschaften erreicht werden, beispielsweise ein hoher Polarisationsgrad, eine gleichmäßige Nahfeldverteilung der Laserstrahlung und eine hohe Steilheit der Leistungs- Strom- Kennlinie. Außerdem kann der p-seitige Stromeintrag verbessert werden. Diese vorteilhaften Eigenschaften des Diodenlasers werden durch das Füllmittel langfristig gewährleistet. Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet eine zuverlässige und reproduzierbare Montage des Diodenlasers.

Beschreibung

Der erfindungsgemäße Diodenlaser ist eine Vorrichtung zur Emission von Laserstrahlung, welche einen Laserbarren als Strahlquelle aufweist. Der Laserbarren kann in bekannter Weise als kantenemittierender Diodenlaserbarren ausgebildet sein und einen oder bevorzugt mehrere Emitter umfassen, welche in einer y-Richtung jeweils versetzt zueinander angeordnet sein können. Der Laserbarren kann bevorzugt in y-Richtung eine Breite zwischen 0,3 mm und 12 mm haben. Er kann bevorzugt 1 bis 49 Emitter aufweisen. Die Dicke des Laserbarrens kann in einer z-Richtung bevorzugt zwischen 0,05 mm und 0,2 mm betragen. Die Länge der Emitter des Laserbarrens in einer x-Richtung kann bevorzugt zwischen 0,5 mm und 6 mm liegen. Die Richtung der Zentralstrahlen der emittierten Laserstrahlung kann die x-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 oder mehreren Quantengräben aufweisen. Die Epitaxieschicht kann erheblich dünner sein, als das Substrat. Die Epitaxieschicht kann beispielsweise zwischen 3pm und 20pm dick sein. Das Substrat kann beispielsweise zwischen 50pm und 200pm dick sein. Die einzelnen Emitter können bevorzugt als Breitstreifenemitter oder als Stegwellenleiter oder als Trapezlaser ausgebildet sein. Es können auch mehrere Schichtfolgen, d. h. mehrere elektrisch in Serie liegende p-n Übergänge vorhanden sein. Solche Barren werden auch als Nanostack bezeichnet. In diesem Fall können mehrere Emitter in z- Richtung übereinander gestapelt sein.

Die Facetten des Laserbarrens können mit Spiegeln versehen sein, beispielweise kann an der rückwärtigen Facette des Laserelements eine hochreflektierende Spiegelschicht angebracht sein und an der gegenüberliegenden austrittsseitigen Facette, welche die Austrittsapertur enthält, eine niedrig reflektierende Spiegelschicht mit einem Refelxionsgrad von beispielsweise 0,1% bis 10%. Die Spiegel können einen Laserresonator definieren, der einen Laserbetrieb ermöglicht. Der Laserbarren kann aber auch als Gewinnelement ausgebildet sein, welches erst im Zusammenwirken mit einem externen Resonator zum Laserbetrieb vorgesehen ist. Dabei kann beispielsweise eine wellenlängenabhängige Rückkopplung durch den externen Resonator vorgesehen sein, die zur Festlegung der Wellenlänge des Lasers dient. Auch ein solches elektrooptisches Gewinnelement ist als Laserbarren im Sinne der Erfindung zu verstehen.

Der Laserbarren wird durch einen elektrischen Strom gepumpt. Der Betriebsstrom kann beispielsweise 1A bis 1000A betragen. Zum Stromeintrag sind eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche am Laserbarren vorgesehen. Die p seitige Kontaktfläche kann als erste Kontaktfläche bezeichnet werden. Die erste Kontaktfläche kann die Anode des Diodenlaserbarrens sein. Die n-seitige Kontaktfläche des Laserbarrens kann als zweite Kontaktfläche bezeichnet werden. Die zweite Kontaktfläche kann die Kathode des Laserbarrens sein. Die erste und die zweite Kontaktfläche können jeweils in einer xy-Ebene liegen. Die erste Kontaktfläche kann auf der Epitaxieseite des Laserbarrens, die als erste Seite bezeichnet werden kann, angeordnet sein, während die zweite Kontaktfläche auf der Substratseite des Laserbarrens, die als zweite Seite bezeichnet werden kann, angeordnet sein kann.

Der Laserbarren kann im Betrieb Abwärme entwickeln, welche abgeführt werden muss. Dazu ist ein Wärmeleitkörper mit einer ersten Anschlussfläche vorgesehen. Da sich der pn-Übergang des Diodenlasers in der Epitaxieschicht (d.h. nahe der ersten Seite) befinden kann und der überwiegende Teil der Abwärme im pn-Übergang entstehen kann, kann der Wärmeleitkörper bevorzugt an die erste Seite des Laserbarrens angeschlossen werden. Die erste Kontaktfläche kann elektrisch und thermisch mit der ersten Anschlussfläche verbunden werden und die zweite Kontaktfläche kann elektrisch mit der zweiten Anschlussfläche verbunden werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Herstellen eines Diodenlasers. Dazu wird ein Laserbarren bereitgestellt, der auf einer ersten Seite eine erste Kontaktfläche aufweist, die als wenigstens ein p-Kontakt ausgebildet ist, und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite zweiten Seite eine zweite Kontaktfläche aufweist, die als wenigstens ein n-Kontakt ausgebildet ist. Die erste Kontaktfläche kann als eine Kontaktfläche für alle Emitter ausgebildet sein. Sie kann aber auch aus mehreren einzelnen Teilflächen bestehen, die voneinander getrennt sein können, beispielsweise eine Teilfläche für jeden Emitter. Die erste Kontaktfläche kann beispielsweise eine Metallisierung sein, die äußere Schicht kann beispielsweise eine Goldschicht sein. Bevorzugt kann dabei eine galvanisch verstärkte Goldschicht mit einer Dicke bevorzugt größer als 0,5 pm, besonders bevorzugt zwischen 1 pm und 10 pm, verwendet werden. Die zweite Kontaktfläche kann als eine Kontaktfläche für alle Emitter ausgebildet sein. Sie kann aber auch aus mehreren einzelnen Teilflächen bestehen, beispielsweise eine Teilfläche für jeden Emitter. Die zweite Kontaktfläche kann beispielsweise eine Metallisierung sein, die äußere Schicht kann beispielsweise eine Goldschicht sein.

Es können auch mehrere Laserbarren bereitgestellt werden, die beispielsweise nebeneinander oder übereinander auf der Wärmesenke angeordnet sein können.

Außerdem wird ein Wärmeleitkörper mit einer ersten Anschlußfläche bereitgestellt. Der Wärmeleitkörper kann beispielsweise wenigstens zum Teil aus Kupfer, Aluminium oder aus einem Kupfer-Diamant Aluminium-Diamant oder Silber-Diamant-Verbundwerkstoff bestehen oder ein solches Material umfassen. Er kann beispielsweise als Kupferkörper mit einem Inlay aus einem Verbundwerkstoff ausgeführt sein. Er kann aber beispielsweise auch ganz aus Kupfer gefertigt sein. Der Wärmeleitkörper kann eine Metallisierung aufweisen, beispielsweise Ag/Au, oder Ni/Au oder Ti/Pt/Au, wobei die Goldschicht vorzugsweise außen vorgesehen ist. Die erste Anschlußfläche kann mit einer besonders guten Ebenheit ausgeführt sein, um hernach einen geringen smile-Wert (Abweichung der einzelnen Emitter von einer geraden Linie) zu erreichen. Es können noch weitere erste Anschlußflächen für weitere Laserbarren vorgesehen sein.

Außerdem wird wenigstens ein Deckel mit einer zweiten Anschlußfläche bereitgestellt. Der Deckel kann zur elektrischen Kontaktierung des n-Kontakts des Laserbarrens vorgesehen sein. Er kann, muß aber nicht, ebenfalls zur Wärmeableitung vorgesehen sein. Er kann aus einem elektrisch gut leitfähigen Material, beispielsweise wenigstens zum Teil aus Kupfer, Aluminium oder aus einem Kupfer-Diamant Aluminium-Diamant oder Silber-Diamant-Verbundwerkstoff bestehen oder ein solches Material umfassen. Er kann beispielsweise als Kupferkörper mit einem Inlay aus einem Verbundwerkstoff ausgeführt sein. Er kann aber beispielsweise auch ganz aus Kupfer gefertigt sein. Der Deckel kann eine Metallisierung aufweisen, beispielsweise Ag/Au, oder Ni/Au oder Ti/Pt/Au, wobei die Goldschicht vorzugsweise außen vorgesehen ist.

In dem Deckel wird wenigstens ein Füllmittelkanal hergestellt, wobei der Füllmittelkanal eine Einfüllöffnung, einen Vorratsabschnitt und einem bezüglich des Vorratsabschnitts verjüngtem Kapillarabschnitt aufweist und der Kapillarabschnitt in der zweiten Anschlußfläche endet. Der Füllmittelkanal kann als eine Stufenbohrung ausgeführt sein.

Erfindungsgemäß wird eine zweite metallische Schicht bereitgestellt, welche in einer Schnittebene mehrere erhabene Stellen und mehrere abgesenkte Stellen aufweist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann die Schichtdicke der zweiten metallischen Schicht ortsabhängig sein. Es können mehrere erhabene Stellen und/oder mehrere abgesenkte Stellen vorhanden sein. Als erhabene Stellen werden solche Stellen der zweiten metallischen Schicht bezeichnet, die ein Maximum der Schichtdicke aufweisen. Eine erhabene Stelle ist also eine solche Stelle, die weiter über die Oberfläche hinausragt als umgebende Stellen. Eine erhabene Stelle kann bei topografischer Betrachtung als Kuppe, als Plateau oder als Rücken ausgebildet sein. Als abgesenkte Stellen einer Schicht werden solche Stellen bezeichnet, die jeweils ein Minimum der Schichtdicke aufweisen. Eine abgesenkte Stelle kann bei topografischer Betrachtung prinzipiell als Kessel, als Mulde oder als Becken ausgebildet sein. Eine Ausbildung als Kessel oder Mulde kann ungünstig sein. Die Schichtdicke an den abgesenkten Stellen kann größer oder gleich Null sein. Im zweiteren Fall kann an den abgesenkten Stellen kein Schichtmaterial vorhanden sein, die Schicht kann also Unterbrechungen aufweisen. An den erhabenen Stellen kann die Schichtdicke gleich sein und einen Wert D haben. Die erhabenen Stellen können besonders vorteilhaft als topologisch unzusammenhängende Fläche, d.h. als mehrere Teilflächen ausgebildet sein. Diese erhabenen Stellen können als Noppen bezeichnet werden. Die abgesenkten Stellen können besonders vorteilhaft als topologisch zusammenhängende Fläche, d.h. als Becken (Tiefebene) ausgebildet sein. Dann kann die Ausbreitung des Füllmittels im Kapillarspalt optimal sein. In einer Schnittebene, welche senkrecht zur Schichtebene sein kann, können mehrere erhabene und mehrere abgesenkte Stellen angeschnitten sein. Die Schnittebene kann also so gewählt werden, dass sie eine Normale der Schichtebene enthält. In einer solchen Schnittdarstellung können beispielsweise mehrere abgesenkte Stellen sichtbar sein. Auch wenn diese Stellen bei dreidimensionaler Betrachtung als eine zusammenhängende Fläche ausgebildet sein können, kann die Schnittebene dennoch im erfindungsgemäßen Sinne die mehreren abgesenkten Stellen aufweisen. Gleiches gilt für die erhabenen Stellen. Es sei noch darauf hingewiesen, dass nicht in jeder beliebigen Schnittebene, die senkrecht zur Schichtebene ist, mehrere erhabene und mehrere abgesenkte Stellen vorhanden sein müssen. Beispielsweise können die mehreren erhabenen und abgesenkten Stellen in einem Querschnitt sichtbar sein, während sie in einem Längsschnitt nicht sichtbar sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine zweite metallische Schicht, welche in einer Schnittebene mehrere erhabene Stellen und mehrere abgesenkte Stellen aufweist, dadurch bereitgestellt, dass die zweite metallische Schicht als Noppenstruktur auf die zweite Kontaktfläche oder auf die zweite Anschlußfläche aufgebracht wird. Dabei können die erhabenen Stellen als kreisförmige Plateaus der Höhe D ausgebildet sein, die man sich beispielsweise als zylinderförmige Noppen vorstellen kann, wobei zwischen den Noppen kein Schichtmaterial vorhanden ist. Eine solche Schicht kann beispielsweise durch einen Beschichtungsprozeß unter Verwendung einer Lochmaske hergestellt werden. Die abgesenkten Stellen der Schicht können dann bei dreidimensionaler topologischer Betrachtung eine zusammenhängende Fläche sein. Diese Fläche könnte man als eine Tiefebene (Becken) betrachten. Dabei kann die zweite metallische Schicht im erfindungsgemäßen Sinne in einer yz-Schnittebene (Querschnitt) mehrere erhabene und mehrere abgesenkte Stellen aufweisen. Vorteilhaft kann es sein, die Noppenstruktur mit einer Belegungsdichte von wenigstens einer Noppe je Quadratmillimeter Schichtfläche auszubilden, besonders vorteilhaft wenigstens 5 Noppen je Quadratmillimeter. Der Abstand benachbarter Noppen sollte nicht zu groß gewählt werden, ein maximaler Abstand von 1mm gemessen von Rand zu Rand benachbarter Noppen kann vorteilhaft sein. Die zweite metallische Schicht kann sich von herkömmlichen Lotbumps insbesondere durch die feinere Struktur und die geringere Schichtdicke unterscheiden.

Erfindungsgemäß wird der Laserbarren zwischen dem Wärmeleitkörper und dem Deckel angeordnet, wobei die erste Kontaktfläche der ersten Anschlußfläche des ersten Wärmeleitkörpers zugewandt ist und die zweite Kontaktfläche der zweiten Anschlußfläche des Deckels zugewandt ist und die zweite metallische Schicht zumindest abschnittsweise zwischen der zweiten Anschlußfläche und der zweiten Kontaktfläche angeordnet ist,

Erfindungsgemäß wird wenigstens eine Kraft erzeugt, die eine Komponente aufweist, welche den Deckel in Richtung des Wärmeleitkörpers drückt. Das kann die Richtung -z sein. Unter der Einwirkung der Kraft wird die erste Kontaktfläche flächig auf die erste Anschlußfläche gedrückt. Das kann zu einer Klemmverbindung führen. Bei diesem Andruck können Unebenheiten der zweiten Kontaktfläche ausgeglichen werden. Dabei kann der Laserbarren elastisch verformt werden. Die zweite metallische Schicht kann dabei zumindest abschnittsweise im Bereich der erhabenen Stellen eine plastische Verformung erfahren. An diesen Stellen kann die Fließgrenze des Schichtmaterials (Quetschgrenze) überschritten werden. Die zweite Kontaktfläche kann nun mit der zweiten Anschlußfläche mittels der zweiten metallischen Schicht elektrisch verbunden ist sein. An den abgesenkten Stellen kann die zweite metallische Schicht Hohlräume aufweisen. Somit kann die zweite metallische Schicht sowohl verbundene Stellen aufweisen, an denen die zweite Kontaktfläche mit der zweiten Anschlußfläche in Richtung der Normalen n durchgängig verbunden ist, und außerdem unterbrochene Stellen, an denen die zweite Kontaktfläche mit der zweiten Anschlußfläche in Richtung der Normalen n nicht durchgängig verbunden ist. Die Schichtnormale n kann die Normale der zweiten Kontaktfläche, also die z-Richtung sein. Man kann daher die verbundenen Stellen und die unterbrochenen Stellen auf eine xy-Ebene projizieren. Dabei können die unterbrochenen Stellen vorteilhaft eine Gesamtfläche aufweisen, die wenigstens 50% des Flächeninhalts der zweiten Kontaktfläche beträgt. Einzeln betrachten, sollten die unterbrochenen Stellen nicht zu groß gewählt werden, um einen ungleichmäßigen Stromeintrag in die zweite Kontaktfläche zu vermeiden. In der Projektion auf die xy Ebene sollte für jeden Punkte, der zu einer unterbrochenen Stelle gehört, der Abstand zum nächstgelegenen Punkt, der zu einer verbundenen Stelle gehört, nicht mehr als 0,5mm betragen, vorteilhaft nicht mehr als 0,25mm.

Außerdem ist das Einrichten einer mechanischen Verbindung des Deckels zum Wärmeleitkörper vorgesehen. Vorteilhaft kann eine elektrisch isolierende Verbindung vorgesehen werden, damit der Laserbarren nicht kurzgeschlossen wird. Die Verbindung kann mittels eines Fügemittels erfolgen. Als Fügemittel kann beispielsweise ein Klebstoff verwendet werden. Besonders vorteilhaft kann eine flächige Verklebung mit einem Wärmeleitklebstoff verwendet werden. Zwischen dem Laserbarren und der Fügefläche kann ein Abstand oder ein Trenngraben vorgesehen sein, um eine Benetzung des Laserbarrens mit Klebstoff zu vermeiden. Das Einrichten der mechanischen Verbindung kann mit einem Volumenschrumpf des Fügemittels einhergehen. Die mechanische Verbindung kann zum Erzeugen und/oder zur Aufrecherhaltung der Kraft vorgesehen sein. Dadurch kann auch die Klemmverbindung des Laserbarrens zwischen dem Wärmeleitkörper und dem Deckel aufrechterhalten werden.

Die zweite metallische Schicht kann als Relief ausgebildet sein. Die Schichtdicke kann ortsabhängig sein. Die Topografie der Schichtdicke kann so beschaffen sein, dass sie in einer Eintafelprojektion dargestellt werden kann. Die minimale Längendimension erhabener stellen kann als Strukturgröße (feature size) betrachtet werden. Das kann beispielsweise der Durchmesser kreisförmiger Plateaus sein oder die Breite streifenförmiger Plateaus. Zur Bestimmung einer minimalen Strukturgröße im allgemeinen Fall können die Höhenlinien einer mittleren Höhe zwischen dem Niveau der abgesenkten Stellen und der erhabenen Stellen herangezogen werden. Die Strukturgröße kann beispielsweise der Kuppendurchmesser auf halber Kuppenhöhe bzw. die Rückenbreite auf halber Rückenhöhe sein. Die minimale Strukturgröße kann vorteilhafterweise zwischen 10pm und 1000pm liegen. Die mittlere Höhenlinie kann eine Gesamtlänge haben. Im Falle einer nicht zusammenhängenden mittleren Höhenlinie ist unter der Gesamtlänge die Summe der Längen der einzelnen Segmente der mittleren Höhenlinie zu verstehen. Anders ausgedrückt kann unter der Gesamtlänge der mittleren Höhenlinie auch die Summe der Umfänge der an der mittleren Höhenlinie geschnittenen Schnittflächen betrachtet werden. Die Gesamtlänge L der mittleren Höhenlinie innerhalb einer bestimmten Grundfläche A kann ins Verhältnis zu dieser Grundfläche, beispielsweise die Gesamtfläche der zweiten metallischen Schicht gesetzt werden. Vorteilhaft kann dieses Verhältnis, d.h. der Quotient L/A zwischen 1000m/m ² und 100000m/m ² liegen. Ist das Relief zu grob strukturiert, das heißt, das Verhältnis L/A zu klein, kann die plastische Deformation der zweiten metallischen Schicht beeinträchtigt sein. Ist das Relief zu fein strukturiert, das heißt, das Verhältnis L/A zu groß, kann es passieren, dass die thermische und elektrische Anbindung des Laserbarrens an den Wärmeleitkörper bzw. den Deckel mit der Zeit schlechter wird.

Die zweite metallische Schicht kann aus einem weichen Metall bestehen, das vorzugsweise eine Fließgrenze unter Druckbelastung (Quetschgrenze) von weniger als 50MPa, besonders bevorzugt weniger als 20MPa oder ganz besonders bevorzugt weniger als 10MPa. aufweist. Die zweite metallische Schicht kann aus einem Schwermetall, wie beispielsweise Zinn, Blei, Indium oder Cadmium bestehen oder ein solches umfassen. Bevorzugt können Indium und/oder Zinn zu verwenden sein, da Blei und Cadmium weniger umweltverträglich sind.

Die plastische Verformung der zweiten metallischen Schicht kann ohne Erwärmung bei Zimmertemperatur erfolgen. Es kann aber auch eine Erwärmung vorgesehen sein, so dass die plastische Verformung bei einer erhöhten Temperatur stattfinden kann. Vorteilhaft kann die Temperatur unterhalb der Liquidustemperatur und/oder unterhalb der Solidustemperatur der zweiten metallischen Schicht liegen. Dadurch kann ein Aufschmelzen der zweiten metallischen Schicht vermieden werden. Es hat sich herausgestellt, dass eine vorteilhafte gleichmäßigere Leistungsverteilung der Laserstrahlung über die einzelnen Emitter eines Laserbarrens erreicht werden kann, wenn die zweite metallische Schicht nicht aufgeschmolzen wird.

Die plastische Verformung der zweiten metallischen Schicht kann ohne Volumenkompression erfolgen. Bei der Verformung kann die Dicke der zweiten metallischen Schicht zumindest abschnittsweise an den erhabenen Stellen verringert werden. Überschüssiges Material kann in Richtung der abgesenkten Stellen gedrückt werden, ohne dass das Gesamtvolumen des Materials eine merkliche Änderung erfährt. Das wäre bei einer gleichmäßig dicken Schicht nicht möglich.

Nach der plastischen Verformung der zweiten metallischen Schicht können sich an den erhabenen Stellen der zweiten metallischen Schicht intermetallische Phasen ausbilden, die eine weitere plastische Verformung einschränken oder verhindern. Solche intermetallischen Phasen können durch Diffusion beispielsweise bei Zimmertemperatur oder bei einem Temperprozeß unterhalb der jeweiligen Schmelztemperatur (Solidustemperatur) des Materials der zweiten Schicht und der intermetallischen Phasen erfolgen. Ein solcher Diffusionsprozeß kann sehr langsam vonstattengehen, beispielsweise kann er mehrere Minuten, Stunden, Tage, Wochen oder Monate dauern. Beispielweise können die zweite Anschlußfläche und/oder die zweite Kontaktfläche oberflächlich vergoldet ausgeführt sein. Dann kann Gold wenigstens teilweise in die beispielsweise aus Zinn und/oder Indium bestehende zweite metallische Schicht eindiffundieren. Dabei können gegenüber dem Zinn bzw. Indium sehr harte Gold-Zinn bzw. Gold-Indium Phase entstehen, die sich dann nicht mehr plastisch verformen lassen. Da die Bildung intermetallischer Phasen sehr lange dauern kann, wird die erfindungsgemäße plastische Verformung der zweiten metallischen Schicht durch die Einwirkung der Kraft nicht behindert.

Vorteilhaft kann außerdem eine erste metallische Schicht bereitgestellt werden. Beim Anordnen des Laserbarrens kann die erste metallische Schicht zumindest abschnittsweise zwischen der ersten Anschlußfläche und der ersten Kontaktfläche angeordnet ist. Die erste metallische Schicht kann eine gleichmäßige Schichtdicke aufweisen. Das kann vorteilhaft sein, weil dann eine bessere Ebenheit der p-Seite des Laserbarrens erreich werden kann. Die erste metallische Schicht kann aus einem weichen Schwermetall, wie beispielsweise Zinn, Blei, Indium oder Cadmium bestehen oder ein solches umfassen. Bevorzugt sind Indium und/oder Zinn zu verwenden, da Blei und Cadmium weniger umweltverträglich sind.

Die erste bzw. die zweite metallische Schicht kann auch über die erste bzw. zweite Kontaktfläche hinausragen.

Die erste bzw. die zweite metallische Schicht können durch Beschichten hergestellt werden. Unter Beschichten (englisch coating) wird in der Fertigungstechnik eine Hauptgruppe der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 verstanden, die zum Aufbringen einer haftenden Schicht aus formlosem Stoff auf die Oberfläche eines Werkstückes genutzt werden. Der entsprechende Vorgang sowie die aufgetragene Schicht selbst wird auch als Beschichtung bezeichnet. Bei einer Beschichtung kann es sich um eine dünne Schicht oder eine dicke Schicht sowie um mehrere in sich zusammenhängende Schichten handeln, die Unterscheidung ist nicht genau definiert und orientiert sich am Beschichtungsverfahren und Anwendungszweck. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird auch eine Beschichtung mit ortsabhängiger Schichtdicke als Schicht bezeichnet.

Die zweite metallische Schicht kann durch Beschichten der zweiten Anschlußfläche hergestellt werden. Dazu können galvanische oder physikalische (z.B. Bedampfen, Sputtern) Beschichtungsverfahren verwendet werden. Das Beschichten kann mit einer Maske erfolgen, um die abgesenkten und erhabenen Stellen herzustellen. Alternativ kann auch eine gleichmäßig dicke Schicht beschichtet werden, und die abgesenkten und erhabenen Stellen werden hernach beispielsweise durch Prägen, Ritzen oder Ätzen hergestellt. Die zweite metallische Schicht kann auch durch Beschichten der zweiten Kontaktfläche des Laserbarrens hergestellt sein.

Die zweite metallische Schicht kann auch als freitragende Schicht ausgeführt sein, die beispielsweise durch Prägen einer Metallfolie hergestellt werden kann.

Die zweite metallische Schicht kann, bezogen auf die erhabenen Stellen, dicker ausgeführt sein als die erste metallische Schicht. Die zweite metallische Schicht kann an den erhabenen Stellen bevorzugt eine Dicke von 3pm bis 100pm, besonders bevorzugt zwischen 5pm und 15pm aufweisen. Die erste metallische Schicht kann bevorzugt eine gleichmäßige Dicke von weniger als 5pm, besonders bevorzugt weniger als 3pm aufweisen.

Die zweite metallische Schicht kann auf die zweite Anschlußfläche aufgetragen sein. Die erste metallische Schicht kann, falls vorgesehen, auf die erste Anschlußfläche aufgetragen sein. Die zweite metallische Schicht kann auf die zweite Kontaktfläche aufgetragen sein. Die erste metallische Schicht kann, falls vorgesehen, auf die erste Kontaktfläche aufgetragen sein. Außerdem können zwischen der zweiten Kontaktfläche und der zweiten Anschlußfläche noch weitere metallische Schichten vorgesehen sein.

Die zweite metallische Schicht kann einen Volumenfüllgrad aufweisen, der bevorzugt zwischen 10% und 60% und/oder besonders bevorzugt zwischen 10% und 30% beträgt. Unter dem Volumenfüllgrad ist das Verhältnis des Materialvolumens zu dem Produkt aus Grundfläche D und Schichtdicke D der jungfräulichen (noch nicht deformierten) Schicht zu verstehen. Die Schichtdicke D ist bei dieser Berechnung die Schichtdicke an den erhabenen Stellen. Davon zu unterscheiden wäre ein zweiter Volumenfüllgrad im montierten Zustand mit deformierter zweiter metallischer Schicht. Der zweite Volumenfüllgrad kann nach Schritt h gemessen werden. Aufgrund einer verringerten Schichtdicke und isochorer Kompression der Noppen kann der zweite Volumenfüllgrad größer sein, beispielsweise um Faktor 1,2 bis 5 größer als der erste Volumenfüllgrad. Allerdings kann der zweite Volumenfüllgrad vorteilhafterweise kleiner als 70% sein, besonders vorteilhaft höchstens 50% betragen. Die Erfindung beinhaltet weiterhin einen Diodenlaser. Der erfindungsgemäße Diodenlaser umfasst wenigstens einen kantenemittierenden Laserbarren mit einer ersten Kontaktfläche, die als ein p-Kontakt ausgebildet ist, und einer zweite Kontaktfläche, die als n-Kontakt ausgebildet ist, einen Wärmeleitkörper mit einer ersten Anschlußfläche, einen Deckels mit einer zweiten Anschlußfläche, eine zweite metallische Schicht. Der Laserbarren ist zwischen dem Wärmeleitkörper und dem Deckel angeordnet. Die zweite metallische Schicht ist zumindest abschnittsweise zwischen der zweiten Anschlußfläche und der zweiten Kontaktfläche angeordnet. Der Deckel ist mit dem Wärmeleitkörper mechanisch verbunden. Die erste Kontaktfläche ist mit der ersten Anschlußfläche des ersten Wärmeleitkörpers flächig thermisch und elektrisch verbunden. Das bedeutet, dass über diese Verbindung eine möglichst gute Wärmeableitung der Abwärme vom Laserbarren zum Wärmeleitkörper möglich ist und gleichzeitig eine möglichst niederohmige elektrische Verbindung für die Zuführung des Betriebsstromes zum Laserbarren ermöglicht wird. Die zweite Kontaktfläche ist mit der zweiten Anschlußfläche mittels der zweiten metallischen Schicht elektrisch verbunden. Das bedeutet, dass auch diese Verbindung möglichst niederohmig ausgebildet sein soll. Die zweite metallische Schicht weist verbundene Stellen auf, an denen die zweite Kontaktfläche mit der zweiten Anschlußfläche in Richtung der Normalen n, d.h der z-Richtung, durchgängig verbunden ist. Außerdem weist die zweite metallische Schicht unterbrochene Stellen auf, an denen die zweite Kontaktfläche mit der zweiten Anschlußfläche in Richtung der Normalen n nicht durchgängig verbunden ist. Maßgeblich, ob ein Punkt der schichtebene einer verbundenen Stelle oder einer unterbrochenen Stelle zuzuordnen ist, ist dabei, ob an diesem Punkt in Normalenrichtung n ein durchgängiger Stoffschluß vorhanden ist, oder ob in Normalenrichtung n wenigstens eine Hohlstelle vorhanden ist. Die Schichtnormale n kann die Normale der zweiten Kontaktfläche, also die z-Richtung sein. Man kann daher die verbundenen Stellen und die unterbrochenen Stellen auf eine xy-Ebene projizieren. Dabei können die unterbrochenen Stellen vorteilhaft eine Gesamtfläche aufweisen, die wenigstens 30% des Flächeninhalts der zweiten Kontaktfläche beträgt, besonders vorteilhaft wenigstens 50%. Einzeln betrachten, sollten die unterbrochenen Stellen nicht zu groß gewählt werden, um einen ungleichmäßigen Stromeintrag in die zweite Kontaktfläche zu vermeiden. In der Projektion auf die xy Ebene sollte für jeden Punkte, der zu einer unterbrochenen Stelle gehört, der Abstand zum nächstgelegenen Punkt, der zu einer verbundenen Stelle gehört, nicht mehr als 0,5mm betragen, vorteilhaft nicht mehr als 0,25mm.

Vorteilhaft kann der Deckel einen Beitrag zur Wärmeableitung von der zweiten Kontaktfläche leistend vorgesehen sein. Die Hohlstellen in der zweiten metallischen Schicht, d.h. die unterbrochenen Stellen werden in erfindungsgemäßer Weise verfüllt. Dadurch kann eine Migration von weichmetallischem Material der Noppen vermieden werden. Außerdem kann die Wärmeleitfähigkeit erhöht werden, indem die Hohlstellen zwischen den Noppen zur Wärmeleitung mit beitragen können. Der Deckel kann mittels eines elektrisch isolierenden Fügemittels mit dem Wärmeleitkörper thermisch und mechanisch verbunden sein.

Als Füllmittel kann beispielsweise ein Polyurethan, ein Epoxidharz, ein Polyesterharz, ein Ac- rylat, ein Elastomer, ein Silikon oder eine Mischung mehrerer dieser Substanzen verwendet werden. Alternativ können schmelzbare Vergussmassen (auch als Hotmelt bezeichnet), beispielsweise solche auf Basis von Polyamidharzen, gesättigte Polyestern, Ethylen-Vinylacetat- Copolymerisaten (EVA), Blockcopolymeren (z.B. Styrol-Butadien-Styrol oder Styrol-Isopren-Sty- rol), Polyimiden, Polyamiden, Polyestern, Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren, Vinylpyrrolidon/Vi- nylacetat-Copolymeren, Polyolefinen, Schellack oder Birkenpech verwendet werden. Als schmelzbare Füllmittel können solche mit einem niedrigen Schmelzpunkt unter 150°C besonders vorteilhaft sein, beispielsweise Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymere oder Polyethlen. Das Füllmittel kann vorteilhaft ungefüllt oder ebenfalls vorteilhaft mit Füllstoffen versehen verwendet werden.

Besonders geeignet können anorganische Füllstoffe als Beimengung zum Füllmittel zur Festigkeitserhöhung und gegen Schwund beim Aushärten verwendet werden, beispielsweise Ruß, Titanoxid, Kreide, Keramikpulver oder Quarzglasmehl. Die Zugabe von Aluminiumnitrid-, Diamant- oder Berylliumoxidpulver kann gleichzeitig die Wärmeleitfähigkeit des Füllmittels erhöhen. Zum Stabilisieren des Füllmittels gegen die Laserstrahlung vom Laserbarren können dem Füllmittel vorteilhaft Metalldesaktivatoren zugesetzt werden.

Das Aushärten des Füllmittels kann durch chemisches Aushärten bewerkstelligt werden. Dazu kann beispielsweise die chemische Aushärtereaktion eines vorgemischten zweikomponentigen Füllmittels verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein thermisches Aushärten erfolgen. Beispielsweise kann eine Epoxidharz- oder PU Vergussmasse durch Erwärmen auf eine spezifizierte Aushärtetemperatur ausgehärtet werden. Das thermische Aushärten kann auch durch Abkühlen erfolgen, wenn beispielsweise ein geschmolzenes Füllmittel -beispielsweise auf Basis von Polyethylen oder Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymer- in einen erwärmten Diodenlaser eingebracht und hernach der Diodenlaser abgekühlt wird, wobei das Füllmittel erstarrt. Vorteilhaft kann die Einfüllöffnung einen bezüglich des Vorratsabschnitts erweiterten Einfüllhilfsabschnitt ausfweisen. Dieser kann als eine Fase ausgeführt sein. Dadurch kann das Befüllen mit dem Füllmittel erleichtert sein.

Vorteilhaft kann der Füllmittelkanal (16) in einem Winkel zwischen 5° und 45° bezüglich der Normale der zweiten Anschlussfläche aufweisen. Dadurch kann die Reproduzierbarkeit des Befüllens des Vorratsabschnitts verbessert werden.

Vorteilhaft kann beim Befüllen des Vorratsabschnitts die Einfüllöffnung gegenüber dem Kapillarabschnitt bezüglich der Erdanziehungskraft oberhalb angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Vorratsabschnitt vom Übergang zum Kapillarabschnitt aus beginnend befüllt werden. Wenn das Befüllen an Luft oder unter einer Schutzgasatmosphäre ausgeführt wird, können Gasblasen im Füllmittel vermieden werden. Dazu kann das Füllmittel von der Einfüllöffnung ausgehend an einer Innenwand des Vorratsabschnitts ablaufend eingebracht werden, beispielsweise durch das Anlegen einer Füllmitteldosiernadel an einer Stelle der Innenwand. Alternativ kann das Füllmittel als ein Einzeltropfen je Vorratsabschnitt eingetropft werden. Ein fallender Einzeltropfen kann sofort bis zur Verjüngung durchdringen, ohne dabei Gasblasen einzuschließen.

Vorteilhaft kann der Schritt des Befüllens des Vorratsabschnitts und /oder der Schritt des Ausbreitens des Füllmittels wenigstens zeitweise im Vakuum durchgeführt werden. Dadurch können Gasblasen besonders wirkungsvoll vermieden werden.

Die Verjüngung zwischen dem Vorratsabschnitt und dem Kapillarabschnitt kann sprunghaft, beispielsweise als Stufenbohrung ausgebildet sein Sie kann auch stetig als Kegelstumpfmantel ausgebildet sein. Letzteres kann man erreichen, indem der Vorratsabschnitt mit einem Bohrer mit Kegelanschliff hergestellt wird.

Vorteilhaft können beim Schritt des Ausbreitens des Füllmittels wenigstens zeitweise die Emitter obenliegend und/oder die Einfüllöffnung unterhalb des Kapillarabschnitts bezüglich der Erdanziehungskraft angeordnet sein. Dazu kann Diodenlaser nach dem Befüllen entsprechend gedreht werden. Dadurch kann ein Überströmen der Vorderkante des Laserbarrens verhindert werden und somit kein Füllmittel in den Emitterbereich gelangen. Vorteilhaft kann der Diodenlaser beim Schritt des Ausbreitens des Füllmittels wenigstens zeitweise einer Zentrifugalkraft ausgesetzt werden, insbesondere einer solchen Zentrifugalkraft, welche von den Emittern weg in Richtung einer Rückfacette des Laserbarrens gerichtet ist. Dadurch kann ein Überströmen der Vorderkante des Laserbarrens zuverlässig verhindert werden und somit kein Füllmittel in den Emitterbereich gelangen.

Vorteilhaft kann der Schritt des Ausbreitens des Füllmittels wenigstens zeitweise mit einer Rüttelbewegung und/oder mittels Einwirkung von Ultraschall auf den Diodenlaser und/oder mittels Erwärmung des Diodenlasers unterstützt werden.

Vorteilhaft kann die Viskosität des Füllmittels so gewählt werden, dass die Reynoldszahl im Kapillarspalt zwischen 0,005 und 0,1 beträgt. Dadurch kann eine gleichmäßige Ausbreitung im Kapillarspalt bewirkt werden.

Vorteilhaft kann die Strömungsgeschwindigkeit des Füllmittels im Kapillarspalt zwischen 0,1 mm/min und 5 mm/min betragen.

Vorteilhaft kann der Vorratsabschnitt gleichlang wie oder länger als der Kapillarabschnitt sein.

Vorteilhaft kann der Vorratsabschnitt mit wenigstens dem dreifachen Volumen Füllmittel befüllt wird im Vergleich zum Volumen des Kapillarspalts .

Vorteilhaft kann der Schritt des Befüllens des Vorratsabschnitts mit dem viskosen aushärtbaren Füllmittel nach dem Einrichten der mechanischen Verbindung des Deckels zum Wärmeleitkörper erfolgen. Dann kann der Diodenlaser schon vor dem Befüllen seine mechanische Festigkeit erreicht haben.

Vorteilhaft können genau zwei Füllmittelkanäle im Deckel vorhanden sein. Beim Ausfall eines Kanals durch Verstopfen kann der Diodenlaser dennoch erfolgreich hergestellt werden.

Vorteilhaft kann der Füllmittelkanal oder können die Füllmittelkanäle außerhalb der Mitte des Laserbarrens angeordnet sein. Dann kann die in der Barrenmitte anfallende höchste Wärmeleistung unbeeinträchtigt abgeleitet werden. Vorteilhaft kann es sein, den Füllmittelkanal bzw. die Füllmittelkanäle am Rand des Laserbarrens anzuordnen. Durch die Asymmetrie kann die am weitesten von der Einfüllöffnung beabstandete Stelle des Kapillarspalts beobachtet werden, um die vollständige Ausfüllung des Kapillarspalts zu prüfen.

Vorteilhaft kann der hydraulische Durchmesser des Kapillarabschnitts zwischen 0,1mm und 0,4mm betragen. Vorteilhaft kann der Durchmesser des Vorratsabschnitts zwischen 0,5mm und 3mm betragen.

Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Verwendung einer unter Beteiligung eines Beschichtungsprozesses hergestellten zweiten metallischen Schicht, welche eine Noppenstruktur aufweist, wobei die Noppenstruktur eine Belegungsdichte mit wenigstens einer Noppe je Quadratmillimeter Schichtfläche aufweist, zur Herstellung einer Klemmverbindung für einen Diodenlaser sein, wobei die zweite metallische Schicht zwischen einer zweiten n-seitigen Kontaktfläche eines Laserbarrens und einer zweiten Anschlußfläche eines Deckels angeordnet ist und die zweite metallische Schicht auf der zweiten Kontaktfläche oder auf der zweiten Anschlußfläche angebracht ist.

Die Figuren zeigen Folgendes:

Fig. 1 zeigt das Wirkungsprinzip an einem ersten Ausführungsbeispiel vor dem Zusammenbau Fig. 2 zeigt das Wirkungsprinzip am ersten Ausführungsbeispiel nach dem Zusammenbau;

Fig. 3 zeigt das Einfüllen des Füllmittels;

Fig. 4 zeigt das erste Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht

Fig. 5 zeigt das Einfüllen des Füllmittels in der Seitenansicht

Fig. 6 zeigt das Ende des Ausbreitens des Füllmittels in der Seitenansicht

Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 8 zeigt den Deckel eines dritten Ausführungsbeispiels

Fig. 9 zeigt den Deckel eines vierten Ausführungsbeispiels

Fig. 10 zeigt einen Längsschnitt des dritten Ausführungsbeispiels

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt des dritten Ausführungsbeispiels

Fig. 12 zeigt einen Längsschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels

Fig. 13 zeigt einen Querschnitt des vierten Ausführungsbeispiels

Fig. 14 zeigt eine Eintafelprojektion der zweiten metallischen Schicht als fünftes Beispiel Fig. 15 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel

Fig. 16 zeigt ein siebentes Ausführungsbeispiel Es sei darauf hingewiesen, dass die Figuren nicht maßstäblich gezeichnet sind. Zur Veranschaulichung der Erfindung sind übertriebene Darstellungen zweckmäßig.

Ausführungsbeispiele:

Die Erfindung soll anhand eines ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 , bis Fig. 6 illustriert werden.

Das erste Ausführungsbeispiel umfasst folgende Verfahrensschritte: a. Bereitstellen wenigstens eines Laserbarrens 3 mit mehreren Emittern, der auf einer ersten Seite eine erste Kontaktfläche 9 aufweist, die als wenigstens ein p- Kontakt ausgebildet ist, und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite zweiten Seite eine zweite Kontaktfläche 11 aufweist, die als wenigstens ein n- Kontakt ausgebildet ist, b. Bereitstellen eines Wärmeleitkörpers 12 mit einer ersten Anschlußfläche 13, c. Bereitstellen eines Deckels 15 mit einer zweiten Anschlußfläche 16 d. Herstellen wenigstens eines Füllmittelkanals 17 in dem Deckel 15, wobei der Füllmittelkanal 17 eine Einfüllöffnung 18, einen Vorratsabschnitt 20 und einem bezüglich des Vorratsabschnitts 20 verjüngtem 21 Kapillarabschnitt 22 aufweist und der Kapillarabschnitt 22 in der zweiten Anschlußfläche 16 endet, e. Bereitstellen einer zweiten metallischen Schicht 24 mit einer Noppenstruktur, welche in einer Schnittebene mehrere als diskrete erhabene Stellen 26 ausgebildete Noppen 33 aufweist, f. Anordnen des Laserbarrens zwischen dem Wärmeleitkörper 12 und dem Deckel 15, wobei die erste Kontaktfläche 9 der ersten Anschlußfläche 13 des Wärmeleitkörpers zugewandt ist und die zweite Kontaktfläche 11 der zweiten Anschlußfläche 16 des Deckels 15 zugewandt ist und die zweite metallische Schicht 24 zumindest abschnittsweise zwischen der zweiten Anschlußfläche 16 und der zweiten Kontaktfläche 11 angeordnet ist, g. Erzeugen wenigstens einer Kraft 32, die eine Komponente aufweist, welche den Deckel 15 in Richtung des Wärmeleitkörpers 12 drückt, wobei unter der Einwirkung der Kraft die erste Kontaktfläche 9 flächig auf die erste Anschlußfläche 13 gedrückt wird, wobei die zweite metallische Schicht 24 zumindest abschnittsweise im Bereich der erhabenen Stellen 26 eine Verformung erfährt und wobei zwischen der zweiten Kontaktfläche 11 und der zweiten Anschlußfläche 16 zwischen den Noppen 33 ein Kapillarspalt 27 ausgebildet wird, wobei der Kapillarspalt 27 einen kleineren hydraulischen Durchmesser aufweist als der Kapillarabschnitt 22, h. Einrichten einer mechanischen Verbindung des Deckels 15 zum Wärmeleitkörper 12, i. Befüllen des Vorratsabschnitts 20 mit einem viskosen aushärtbaren Füllmittel 39. j. Durchleiten des Füllmittels 39 durch den Kapillarabschnitt 22, k. Ausbreiten des Füllmittels 39 in dem Kapillarspalt 27 durch eine Kapillarkraft, l. Aushärten des Füllmittels 39, insbesondere durch thermisches und/oder chemisches Aushärten.

Fig. 1 zeigt das Wirkungsprinzip an einem ersten Ausführungsbeispiel vor dem Zusammenbau des Diodenlasers 1 in einer Vorderansicht. Dargestellt ist ein bereitgestellter Laserbarren 3 mit mehreren Emittern 6, der auf einer ersten Seite 8 eine erste Kontaktfläche 9 aufweist, die als p- Kontakt (Anode) ausgebildet ist, und auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden Seite zweiten Seite 10 eine zweite Kontaktfläche 11 aufweist, die als n-Kontakt (Kathode) ausgebildet ist. Der Laserbarren weist Dickenschwankungen und eine Krümmung auf. Diese Merkmale sind stark übertrieben dargestellt, um das Wirkungsprinzip der Erfindung zu verdeutlichen. Weiterhin ist ein bereitgestellter Wärmeleitkörper 12 mit einer ersten Anschlußfläche 13 dargestellt. Die erste Anschlußfläche ist mit einer ersten metallischen Schicht 23 (mit karierter Schraffur dargestellt) aus Indium beschichtet. Weiterhin ist ein bereitgestellter Deckel 15 mit einer zweiten Anschlußfläche 16 dargestellt. Diese Fläche weist eine leichte Unebenheit auf, die übertrieben dargestellt ist. Auf der zweiten Anschlußfläche ist eine zweite metallische Schicht 24 aus Indium (mit karierter Schraffur dargestellt) aufgetragen, welche mehrere erhabene Stellen 26 und mehrere abgesenkte Stellen 28 aufweist. Die zweite metallische Schicht kann somit zusammen mit dem Deckel bereitgestellt werden. An den abgesenkten Stellen 28 ist kein Schichtmaterial vorhanden. Der Laserbarrens wird zwischen dem Wärmeleitkörper 12 und dem Deckel 15 angeordnet, wobei die erste Kontaktfläche 9 der ersten Anschlußfläche 13 des Wärmeleitkörpers zugewandt ist und die zweite Kontaktfläche 11 der zweiten Anschlußfläche 16 des Deckels zugewandt ist und die zweite metallische Schicht 24 wenigstens abschnittsweise zwischen der zweiten Anschlußfläche 16 und der zweiten Kontaktfläche 11 angeordnet ist. Die zweite metallische Schicht ist in diesem Beispiel so vorgesehen, dass sie in y-Richtung nicht über die zweite Kontaktfläche hinausragt. Allerdings ragt sie in einem Abschnitt in -x Richtung über die Kontaktfläche hinaus, wie der nachfolgend beschriebenen Fig. 4 zu entnehmen ist.

Eines Füllmittelkanal 17 ist in dem Deckel 15 vorhanden, wobei der Füllmittelkanal 17 eine Einfüllöffnung 18, einen Vorratsabschnitt 20 und einem bezüglich des Vorratsabschnitts 20 verjüngtem 21 Kapillarabschnitt 22 aufweist und der Kapillarabschnitt 22 in der zweiten Anschlußfläche 16 endet. Der Füllmittelkanal 17 ist gestrichelt dargestellt. Er befindet sich an einer x-Po- sition, wie in Fig. 4 angedeutet, im Inneren des Deckels.

Fig. 2 zeigt den Diodenlasers 1 während bzw. nach dem mechanischen Zusammenbau. Es wird wenigstens eine Kraft 32 erzeugt, die eine Komponente aufweist, welche den Deckel 15 in Richtung des Wärmeleitkörpers 12 drückt. Unter der Einwirkung der Kraft wird die erste Kontaktfläche 9 flächig auf die erste Anschlußfläche 13 gedrückt wird, wobei die zweite metallische Schicht 24 zumindest abschnittsweise im Bereich der erhabenen Stellen 26 eine plastische Verformung erfährt. Das Volumen des Schichtmaterials bleibt erhalten, wobei überschüssiges Ma- terisl in die abgesenkten Stellen gedrückt werden kann. Wie man erkennt, werden die o.g Unebenheiten, Dickenschwankungen und Krümmungen ausgeglichen und die Emitter 6 liegen hernach in einer Linie. Der Laserbarren kann dabei elastisch verformt werden. Die erste metallische Schicht wird nicht, bzw. kaum zusammengedrückt, da sie mit einer gleichmäßigen Dicke ausgeführt ist. Wie man sieht stellt die zweite metallische Schicht 24 an den erhabenen Stellen in Normalenrichtung, d.h. in z-Richtung eine Verbindung der zweiten Kontaktfläche zur zweiten Anschlußfläche her. An den abgesenkten Stellen besteht in Normalenrichtung keine durchgängige Verbindung der zweiten Kontaktfläche zur zweiten Anschlußfläche, dort sind unterbrochene Stellen 31 vorhanden, an welchen kein Stoffschluß vorliegt. Eine durchgängige Verbindung in Normalenrichtung besteht nur an den verbundenen Stellen 30. Dazwischen ist ein Kapillarspalt 27 vorhanden.

Fig. 3 zeigt das Durchleiten des Füllmittels 39 durch den Kapillarabschnitt 22 und das Ausbreiten des Füllmittels 39 in dem Kapillarspalt 27 durch eine Kapillarkraft. Dem vorausgegangen ist das Befüllen des Vorratsabschnitts 20 mit dem viskosen aushärtbaren Füllmittel 39. Dieses wurde von oben eingebracht und zwar so, dass der Vorratsabschnitts 20 durch Ablaufen des Füllmittels 39 an der Innenwand (rechts dargestellte Seite des Vorratsabschnitts 20) von der Verjüngung 21 ausgehend nach oben blasenfrei aufgefüllt wurde. Der Kapillarspalt ist hier übertrieben dick dargestellt. Das Volumen des Vorratsabschnitts sollte erheblich größer gewählt werden, als das Volumen des Kapillarspalts. Fig. 4 zeigt das Einrichten einer mechanischen Verbindung des Deckels 15 zum Wärmeleitkörper 12 in einer Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels. Die mechanische Verbindung erfolgt mittels eines elektrisch isolierenden Fügemittels 38. Der fertige Diodenlaser emittiert Laserstrahlung 2 in Richtung x. Es ist ebenfalls die Lage der Epitaxieschichtstruktur 5 nahe der ersten Kontaktfläche des Laserbarrens durch eine punktierte Linie angedeutet.

Es sei vorsorglich darauf hingewiesen, dass die Schraffuren in Fig. 1 bis Fig. 9 lediglich die metallischen Schichten hervorheben sollen, sie stellen keine Schnittflächen dar.

In einer Abwandlung (nicht dargestellt) des ersten Ausführungsbeispiels ist keine erste metallische Schicht vorhanden. Die erste Kontaktfläche wird direkt auf die erste Anschlußfläche aufgesetzt.

Fig. 5 zeigt in der Seitenansicht zeigt das Durchleiten des Füllmittels 39 durch den Kapillarabschnitt 22 und das Ausbreiten des Füllmittels 39 in dem Kapillarspalt 27 durch eine Kapillarkraft. An den dargestellten Vorderkanten 40 stoppt das Fließen des Füllmittels 39, ebenso an der Oberkante 41 der Rückfacette es Laserbarrens. Diese Kanten wirken als Abrisskanten für das Füllmittel 39.

Fig. 6 zeigt den vollständig ausgefüllten Kapillarspalt. In diesem Stadium hat das Fügemittel die Füllmittelabrisskanten 40, 41 erreicht und das Ausbreiten des Fügemittels ist beendet.

Fig. 7 zeigt die Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiel vor dem Zusammenbau des Diodenlasers 1. Die zweite metallische Schicht 24 ist auf die zweite Seite des Laserbarrens aufgetragen und wird zusammen mit dem Laserbarren bereitgestellt.

Fig. 8 zeigt eine Draufsicht (Unteransicht) mit Blickrichtung z auf den Deckel 15 eines dritten Ausführungsbeispiels mit einer Noppenstruktur. Die erhabenen Stellen 26 der zweiten metallischen Schicht sind als kreisförmige Plateaus ausgeführt. In der Darstellung sind die erhabenen Stellen durch eine karierte Schraffur hervorgehoben. Diese Plateaus kann man auch als zylinderförmige Noppen bezeichnen. Diese Noppenstruktur ist auf einer Grundfläche A 25 vorhanden. Die abgesenkten Stellen bilden eine zusammenhängende Fläche, die man sich als Becken (Tiefebene 37) vorstellen kann, während die erhabenen Stellen einzelne nicht zusammenhängende Plateauflächen sind. Im topologischen Sinne ist die Tiefebene eine mehrfach zusammenhängende Fläche. Fig. 9 zeigt eine Draufsicht (Unteransicht) mit Blickrichtung z auf den Deckel 15 eines vierten Ausführungsbeispiels. Die erhabenen Stellen 26 der zweiten metallischen Schicht sind als kreisförmige Plateaus unterschiedlicher Größe ausgeführt. Die Noppenstruktur ist auf einer Grundfläche 25 vorhanden und über diese Fläche ungleichmäßig verteilt. Dadurch kann man einen zu hohen Druck auf den Laserbarren beispielsweise im Randbereich vermeiden.

Fig. 10 zeigt einen Längsschnitt C-C des dritten Ausführungsbeispiels. Die erhabenen Stellen 26 sind als kreisförmige Plateaus 36 auf der zweiten Anschlußfläche 16 ausgebildet. Es handelt sich also dabei um zylinderförmige Noppen. In dieser xz-Schnittebene (Längsschnitt) sind mehrere erhabene Stellen 26 und mehrere abgesenkte Stellen 28 sichtbar.

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt D-D des dritten Ausführungsbeispiels. Bei diesem Beispiel sind auch in der dargestellten yz-Schnittebene (Querschnitt) mehrere erhabene Stellen 26 und mehrere abgesenkte Stellen 28 sichtbar.

Fig. 12 zeigt einen Längsschnitt C-C eines vierten Ausführungsbeispiels. Hier sind die erhabenen Stellen 26 der zweiten metallischen Schicht als Kuppen 34 ausgeführt. Die zweite metallische Schicht ist hier als Noppensrtuktur ausgebildet. Die Lage der Schnittebenen C-C und D-D kann denen des vorgenannten dritten Ausführungsbeispiels entsprechen.

Fig. 13 zeigt einen Querschnitt des vierten Ausführungsbeispiels.

Fig. 14 zeigt eine Eintafelprojektion der zweiten metallischen Schicht 24 als fünftes Beispiel. Hier sind die erhabenen Stellen 26 der zweiten metallischen Schicht als Kuppen 34 ausgeführt, die in einer Matrix angeordnet sind. An diesem Beispiel soll die Bestimmung der Höhenlinien veranschaulicht werden. Man kann eine Grundfläche A 25 mit mehreren erhabenen Stellen wählen. Das kann auch die gesamte Grundfläche der zweiten metallischen Schicht sein. Jede einzelne Kuppe weist eine mittlere Höhenlinie 29 auf, die eine bestimmte Länge hat. Die Summe aller Längen der mittleren Höhenlinie ergibt eine Gesamtlänge L. Daraus kann man das Verhältnis L/A bestimmen.

In Abwandlung (nicht dargestellt) des ersten bis fünften Ausführungsbeispiels wird die zweite metallische Schicht durch Beschichten der zweiten Seite des Laserbarrens hergestellt. Die genannten Ausführungsbeispiele sind im Rahmen der Erfindung durch fachmännisches Handeln in vielfältiger Weise miteinander kombinierbar. Fig. 15 zeigt einen Diodenlaser 1 eines sechsten Ausführungsbeispiels. Der Deckel 15 ist mit einem Ausbruch (Schraffur) dargestellt. Dargestellt ist ein Laserbarren 3 mit mehreren Emittern. Weiterhin ist ein Wärmeleitkörper 12 dargestellt. Auf der zweiten Anschlußfläche ist eine zweite metallische Schicht aus Indium aufgetragen, welche mehrere erhabene als Noppen 33 ausge- bildete Stellen 26 aufweist. Die zweite metallische Schicht kann somit zusammen mit dem Deckel bereitgestellt werden. Zwischen den Noppen ist kein Schichtmaterial vorhanden. Der Laserbarrens wird zwischen dem Wärmeleitkörper 12 und dem Deckel 15 angeordnet.

Eines Füllmittelkanal 17 ist in dem Deckel 15 vorhanden, wobei der Füllmittelkanal 17 eine Einfüllöffnung 18, einen Einfüllhilfsabschnitt 19, einen Vorratsabschnitt 20 und einem bezüglich des Vorratsabschnitts 20 verjüngtem 21 Kapillarabschnitt 22 aufweist und der Kapillarabschnitt 22 in der zweiten Anschlußfläche endet. Hier sind zwei Füllmittelkanäle vorhanden. Diese sind senkrecht zur zweiten Anschlußfläche ausgeführt.

Fig. 16 zeigt einen Diodenlaser 1 eines siebenten Ausführungsbeispiels. Der Füllmittelkanal 17 ist in einem Winkel zwischen 5° und 45° bezüglich der Normale der zweiten Anschlussfläche ausgebildet. Dadurch kann das Füllmittel einfacher eingefüllt werden.

Bezugszeichen:

1. Diodenlaser

2. Laserstrahlung

3. Laserbarren

4. Substrat

5. Epitaxieschicht

6. Emitter

7. Rückfacette

8. erste Seite

9. erste Kontaktfläche

10. zweite Seite

11. zweite Kontaktfläche

12. Wärmeleitkörper

13. erste Anschlußfläche

14. Faserkern (core)

15. Deckel

16. zweite Anschlußfläche

17. Füllmittelkanal

18. Einfüllöffnung

19. Einfüllhilfsabschnitt

20. Vorratsabschnitt

21. Verjüngung

22. Kapillarabschnitt

23. erste metallische Schicht

24. zweite metallische Schicht

25. Grundfläche

26. erhabene Stelle

27. Kapillarspalt

28. abgesenkte Stelle

29. mittlere Höhenlinie

30. in Normalenrichtung verbundene Stelle

31. in Normalenrichtung unterbrochene Stelle

32. Kraft

33. Noppe

34. Kuppe 35. Rücken

36. Plateau

37. Becken

38. Fügemittel 39. Füllmittel

40. Füllmittelabrisskante Barren- Frontseite

41. Füllmittelabrisskante Barren- Rückseite