Estudio sobre la supresión del estrés térmico en barras LD de alta potencia con empaquetado a temperatura ambiente basado en 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

En el empaquetado de tiras de láseres semiconductores de alta potencia, el estrés térmico residual causado por la desajuste en los coeficientes de expansión térmica entre el chip y el disipador de calor es un problema clave que limita el rendimiento y la fiabilidad del dispositivo. Este estrés puede causar deformación del chip e inducir el efecto SMILE, deteriorando la consistencia óptica del láser. Para abordar este problema, este artículo propone un esquema de empaquetado a temperatura ambiente basado en una capa compuesta de conexión con metal líquido Ga-Diamond, que logra a nivel mecanicista una supresión efectiva del estrés térmico evitando gradientes de temperatura y restricciones rígidas en la interfaz durante el proceso de reflujo. Los resultados de simulación muestran que el estrés máximo en el chip puede reducirse a aproximadamente 0.9 MPa, con deformación cercana a cero, utilizando este esquema. Los resultados experimentales confirman además que el valor SMILE disminuyó significativamente de 1.40 μm a 0.17 μm. Bajo una corriente de conducción de 50 A, la potencia de salida óptica del dispositivo aumentó de 58.5 W a 63.5 W, y la eficiencia de conversión electro-óptica mejoró de 58.5% a 64.8%. El estudio muestra que la interfaz flexible proporcionada por la capa de conexión de metal líquido Ga-Diamond y el proceso de empaquetado a temperatura ambiente permiten una liberación efectiva de la deformación por desajuste térmico, ofreciendo una ruta técnica prometedora para la realización de tiras de láseres semiconductores de baja tensión y alta luminosidad.

关键词

láser semiconductor;tiras láser;empaquetado;estrés térmico;efecto SMILE

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