In der Gehäuseverpackung von Hochleistungshalbleiterlaser-Streifen stellt die durch die Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Chip und Kühlkörper verursachte Restwärmespannung ein zentrales Problem dar, das die Leistung und Zuverlässigkeit des Geräts einschränkt. Diese Spannung kann zu einer Verformung des Chips führen und den SMILE-Effekt auslösen, wodurch die optische Homogenität des Lasers verschlechtert wird. Zur Lösung dieses Problems wird in diesem Artikel ein Raumtemperatur-Verpackungskonzept auf Basis einer Ga-Diamond-Flüssigmetall-Verbindungsschicht vorgeschlagen, das mechanisch eine effektive Unterdrückung der Wärmespannungen durch Vermeidung von Temperaturgradienten und starren Grenzflächenzwängen im Reflow-Prozess ermöglicht. Simulationsresultate zeigen, dass die maximale Spannung im Chip auf etwa 0,9 MPa reduziert werden kann und die Verformung nahezu null ist. Experimentelle Ergebnisse bestätigen zudem, dass der SMILE-Wert signifikant von 1,40 μm auf 0,17 μm gesenkt wurde. Bei einem Antriebsstrom von 50 A stieg die optische Ausgangsleistung des Geräts von 58,5 W auf 63,5 W, und der elektro-optische Wirkungsgrad verbesserte sich von 58,5 % auf 64,8 %. Die Studie zeigt, dass die flexible Schnittstelle, die durch die Ga-Diamond-Flüssigmetall-Verbindungsschicht bereitgestellt wird, und das Raumtemperatur-Verpackungsverfahren eine effektive Freisetzung der thermischen Fehlanpassungsverformung ermöglichen und somit einen vielversprechenden technischen Weg für die Realisierung spannungsarmer, hochheller Halbleiterlaserstreifen bieten.

Halbleiterlaser;Laserstreifen;Verpackung;thermische Spannungen;SMILE-Effekt