浅谈大功率半导体激光器列阵封装技术

徐萌萌+尉洁

摘 要：现如今，科学和信息技术高速发展，大功率半导体激光器列阵在工业、军事、医疗等诸多领域都有重要的应用。大功率半导体激光器阵列可广泛用于激光加工、激光测距、激光存储、激光显示、激光照明、激光医疗等。半导体激光芯片外延生长技术大功率半导体激光器的发展与其外延芯片结构的研究设计紧密相关。近年来，美、德等国家在此方面投入巨大，并取得了重大进展。对大功率半导体激光器阵列封装技术的研究，可以增大器件性能和转换效率，具有重大意义。

关键字：“大功率”；“半导体激光器”；“列阵”；“激光”；“芯片”

1 管芯（bar）封装

在半导体激光器列阵的封装过程中，管芯封装管芯封装的好坏直接关系到管芯的导电、导热、焊接强度等。这个封装过程对半导体激光器列阵寿命和可靠性有巨大影响。在封装过程中，焊料与其它金属层生成的金属间化合物、焊料烧结过程中产生的空洞等对焊料性能有很大影响，焊料是管芯的导电导热通道，焊料性能的好坏直接影响到管芯的工作，影响半导体激光器列阵的寿命和可靠性。

在半导体激光器列阵的制作过程中，管芯上要制作Ti/Pt/Au、Au/Ge/Ni等欧姆接触层，无氧铜上要镀Ni和Au。金属之间会生成复杂的金属间化合物（IMC），对bar的封装有较大影响。半导体激光器列阵在工作时，热沉提供良好的散热条件。但大功率半导体激光器列阵产生的热量很大，管芯温度仍然很高。这种情况下合金焊料各成分之间、焊料和芯片上的金属层之间存在扩散现象，产生IMC，由于IMC在列阵存放和工作时的过度生长和热疲劳，会对焊料结的可靠性产生不利的影响。……