基于C-Mount热沉封装不同激光器芯片尺寸热分析

摘要

随着半导体激光器工艺技术的不断提高，输出功率的不断增加，热效应成为制约大功率半导体激光器发展主要障碍。其半导体激光器的散热能力常用热阻表示。本文制作了条宽为150μm，腔长为1000gm的半导体激光器，并用In焊料烧结在C-Mount热沉上，并进行TO-3封装。用波长漂移法对基于C-Mount封装类型的多只3W激光器的热阻进行了测量，得出其热阻为5.3℃/W-5.9℃/W之间。并用ANSYS有限元热分析软件在理想条件下对其进行了模拟，从其实测和模拟结果的差异引入了由于焊料层空洞增加的接触热阻。并用ANSYS有限元热分析软件模拟引入接触热阻后的热阻，其值和实测的结果基本吻合，所以我们用同样的方法对C-Mount热沉封装的不同芯片尺寸进行了模拟。本文又对3W激光器在不同的占空比下测量了其温升值，结果发现其在不同的占空比下的温升是不同的，其中在0.5％占空比条件下其温升情况为连续条件的19.6％。并用ANSYS有限元热分析软件对100％占空比下的温升情况进行了模拟，从模拟结果中可以看出脉冲的特点是激光器在1ms内温升就能达到稳态时候的36％，激光器在0.1s就能达到稳态温度的95％以上。所以即便激光器在0.5％占空比条件下工作时，其温升也是不能忽略的。