封装对大功率半导体激光器阵列热应力及Smile的影响

• 作者: 吴的海 张宏友 张普 彭勃 陈天奇
• 来源期刊: 光子学报
• 学科: 工学
• 关键词: 大功率半导体激光器 封装 有限元分析 热应力 Smile
• 年，卷（期）: 2018,（6）
• 所属期刊栏目: 激光与激光光学
• 页码范围: 123-133
• 页数: 11页
• 分类号: TN248.4
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20184706.0614001

摘要

提出一种采用双铜-金刚石的“三明治”封装结构,利用有限元分析方法研究了其与传统的Cu+CuW硬焊料封装结构激光器的热应力与Smile.对比模拟结果发现新封装结构热应力降低43.8％,Smile值增加95％.在次热沉热膨胀系数与芯片材料匹配的情况下,使用弹性模量更大的次热沉材料,可对芯片层热应力起到更好的缓冲作用.以硬焊料封装结构为例,分析了负极和次热沉厚度对器件Smile的影响.结果表明负极片厚度从50μm增加到300μm,器件工作结温降低2.26℃,Smile减小0.027 μm,芯片的热应力增加22.95 MPa.当次热沉与热沉的厚度比小于29％时,Smile随次热沉厚度增加而增加;而当次热沉厚度超过临界点后,Smile随次热沉厚度增加而减小.当次热沉厚度达到临界点(2300 μ.m)时,硬焊料封装的半导体激光器具有最大的Smile值3.876μm.制备了CuW厚度分别为300 μm和400 μm的硬焊料封装976 nm激光器,并测量了其发光光谱.通过对比峰值波长漂移量,发现CuW厚度增加了100 μm,波长红移增加了1.25 nm,根据温度和应力对波长的影响率可知应力减小了18.05 MPa.测得两组器件的平均Smile值分别为0.904 μm和1.292 μm.实验证明增加CuW厚度可减小芯片所受应力,增大Smile值.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张普	中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术重点实验室	8	66	5.0	8.0
2	彭勃	中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术重点实验室	13	115	5.0	10.0
6	陈天奇	中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术重点实验室	1	2	1.0	1.0
10	张宏友	中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术重点实验室	1	2	1.0	1.0