Estudo sobre a supressão do estresse térmico em barras LD de alta potência com embalagem em temperatura ambiente baseada em metal líquido Ga-Diamond

MENG Qingkai ,  

ZHANG Jiachen ,  

WU Shunhua ,  

ZHANG Junyue ,  

LIU Jiachen ,  

HUANG Weizhou ,  

LING Lei ,  

CHEN Lang ,  

WANG Zhenfu ,  

LI Te ,  

摘要

Na embalagem de barras de lasers semicondutores de alta potência, as tensões térmicas residuais causadas pelo desajuste dos coeficientes de expansão térmica entre o chip e o dissipador de calor são um problema crítico que limita o desempenho e a confiabilidade do dispositivo. Essas tensões podem causar a deformação do chip e desencadear o efeito SMILE, degradando a consistência óptica do laser. Para abordar esse problema, este artigo propõe uma solução de embalagem em temperatura ambiente baseada em uma camada de conexão composta de metal líquido Ga-Diamond, que evita gradientes de temperatura e restrições rígidas na interface durante o processo de refluxo, suprimindo efetivamente as tensões térmicas do ponto de vista do mecanismo. Os resultados da simulação mostram que, com essa solução, a tensão máxima no chip pode ser reduzida para cerca de 0,9 MPa, com deformações próximas de zero. Os resultados experimentais confirmam que o valor do SMILE diminuiu significativamente de 1,40 μm para 0,17 μm. Sob corrente de condução de 50 A, a potência óptica de saída do dispositivo aumentou de 58,5 W para 63,5 W, e a eficiência de conversão eletro-óptica aumentou de 58,5% para 64,8%. O estudo mostra que a camada de conexão de metal líquido Ga-Diamond oferece uma interface flexível e um processo de embalagem em temperatura ambiente que possibilitam a liberação eficaz da deformação por desajuste térmico, proporcionando um caminho tecnológico promissor para a realização de barras de laser semicondutores de baixa tensão e alta luminosidade.

关键词

laser semicondutor;barra de laser;embalagem;estresse térmico;efeito smile

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