大功率半導體激光器封裝熱應力研究

摘要：利用多物理場仿真軟件COMSOL Multiphysics分別對不同厚度焊料以及不同厚度WCu次熱沉封裝的大功率半導體激光器巴條進行模擬。結果表明:無論是In焊料還是AuSn焊料,其最大熱應力均產生于WCu次熱沉與Cu熱沉界面處;相同厚度In焊料和AuSn焊料封裝的激光器管芯熱應力分別為3.57 GPa和3.83 GPa,光譜峰值處波長分別為800.5 nm和798 nm;降低焊料的厚度,有利于減小激光器管芯內部的熱應力和溫度,但焊料厚度過薄,則可能會導致激光器管芯焊接不牢或焊料分布不均勻、焊料層內部出現空洞等現象,因此焊料厚度的選擇應從整體進行考慮;隨著WCu次熱沉厚度的增加,激光器芯片受到的熱應力變小,但管芯溫度升高,WCu次熱沉的最優厚度為380μm。本研究結果為優化設計大功率半導體激光器巴條的封裝提供了依據,對實際生產具有指導意義。