高功率半导体激光器互连界面可靠性研究

摘要：

随着高功率半导体激光器(HPLD)在极端环境中的应用越来越广泛,互连界面的可靠性已成为制约其性能和寿命的关键瓶颈之一.文中利用有限元方法(FEM)对传导冷却(CS)高功率半导体激光器巴条互连界面在-55～125℃热冲击条件下的失效行为和寿命进行了模拟与分析.基于粘塑性Anand本构模型和Darveaux能量积累理论,对比了热冲击后界面层边缘及中心位置铟互连界面的可靠性,发现互连界面边缘的应力最大,达到0.042 5 GPa;相应的边缘位置的寿命最短,只有3006个周期,即边缘位置为互连界面的“最危险单元”.预测了采用铟、金锡合金和纳米银焊膏封装的半导体激光器巴条的寿命,计算出铟、金锡合金和纳米银焊膏三种不同键合材料在边缘位置的寿命分别为3 006、4808和4911次循环,表明纳米银焊膏和金锡合金在热冲击条件下具有更长的寿命,更适合于用于极端环境的高功率半导体激光器封装.

关键词：可靠性、高功率半导体激光器、互连界面、寿命、有限元

所属期刊栏目：47

分类号：TN248.4(光电子技术、激光技术)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2019-01-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：101-108