레이저 다이오드 바용 솔더 재료: 성능과 신뢰성 간의 중요한 연결

고출력 반도체 레이저의 설계 및 제조에서 레이저 다이오드 바는 핵심 발광 장치 역할을 합니다. 레이저 다이오드 바의 성능은 레이저 칩의 고유 품질뿐만 아니라 패키징 공정에도 크게 좌우됩니다. 패키징에 관련된 다양한 부품 중 솔더 소재는 칩과 방열판 사이의 열 및 전기적 인터페이스로서 중요한 역할을 합니다.

1. 레이저 다이오드 바에서 솔더의 역할

레이저 다이오드 바는 일반적으로 여러 개의 이미터를 통합하여 높은 전력 밀도와 엄격한 열 관리 요건을 충족합니다. 효율적인 방열과 구조적 안정성을 확보하기 위해 솔더 소재는 다음 기준을 충족해야 합니다.

① 높은 열전도도 :

레이저 칩으로부터 효율적인 열 전달을 보장합니다.

② 젖음성이 좋음:

칩과 기판 사이에 단단한 접합을 제공합니다.

③ 적정 녹는점 :

이후 처리나 작업 중에 리플로우나 저하를 방지합니다.

④ 호환 열팽창계수(CTE):

칩의 열응력을 최소화합니다.

⑤ 우수한 피로 저항성:

장치의 수명을 연장합니다.

2. 레이저 바 패키징을 위한 일반적인 솔더 유형

레이저 다이오드 바의 포장에 일반적으로 사용되는 세 가지 주요 솔더 재료 유형은 다음과 같습니다.

①금-주석 합금(AuSn)

속성:

융점이 280°C인 80Au/20Sn의 공융 조성; ​​높은 열전도도와 기계적 강도.

장점:

우수한 고온 안정성, 긴 열 피로 수명, 유기 오염 없음, 높은 신뢰성

응용 프로그램:

군사, 항공우주 및 고급 산업용 레이저 시스템.

②순수 인듐(In)

속성:

녹는점은 157°C이고, 부드럽고 가공성이 뛰어납니다.

장점:

뛰어난 열 사이클 성능, 칩에 가해지는 응력이 낮아 취약한 구조물을 보호하는 데 이상적이며 저온 접합 요구 사항에 적합합니다.

제한 사항:

산화되기 쉬움; 가공 중 불활성 분위기가 필요함, 기계적 강도 낮음; 고부하 응용 분야에 적합하지 않음

③복합 솔더 시스템(예: AuSn + In)

구조:

일반적으로 AuSn은 칩 아래에 견고한 부착을 위해 사용되고, In은 열 완충 기능을 향상시키기 위해 칩 위에 적용됩니다.

장점:

높은 신뢰성과 스트레스 해소를 결합하여 전반적인 패키징 내구성을 향상시키고 다양한 운영 환경에 잘 적응합니다.

3. 솔더 품질이 장치 성능에 미치는 영향

솔더 재료 선택 및 공정 제어는 레이저 장치의 전기 광학 성능과 장기 안정성에 상당한 영향을 미칩니다.

고출력 연속 작동 시에는 납땜 시 사소한 결함이라도 열 축적으로 이어져 성능 저하 또는 장치 고장을 초래할 수 있습니다. 따라서 고품질 솔더를 선택하고 정밀한 납땜 공정을 구현하는 것은 고신뢰성 레이저 패키징을 달성하는 데 필수적입니다.

4. 미래 동향 및 개발

레이저 기술이 산업 가공, 의료 수술, LiDAR 및 기타 분야에 지속적으로 침투함에 따라 레이저 패키징용 솔더 재료는 다음과 같은 방향으로 발전하고 있습니다.

①저온 납땜:

열에 민감한 재료와의 통합을 위해

②무연 솔더:

RoHS 및 기타 환경 규정을 준수하기 위해

③고성능 열 인터페이스 재료(TIM):

열 저항을 더욱 줄이기 위해

④마이크로 솔더링 기술:

소형화 및 고밀도 집적을 지원하기 위해

5. 결론

솔더 소재는 비록 양은 적지만 고출력 레이저 소자의 성능과 신뢰성을 보장하는 핵심 커넥터입니다. 레이저 다이오드 바 패키징 시, 적절한 솔더를 선택하고 접합 공정을 최적화하는 것은 장기적이고 안정적인 작동을 보장하는 데 필수적입니다.

6. 회사 소개

루미스팟은 고객에게 전문적이고 신뢰할 수 있는 레이저 부품 및 패키징 솔루션을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 솔더 소재 선정, 열 관리 설계, 신뢰성 평가 분야에서 풍부한 경험을 바탕으로, 모든 세부적인 개선을 통해 최고의 제품을 만들어낼 수 있다고 확신합니다. 고출력 레이저 패키징 기술에 대한 자세한 내용은 언제든지 문의해 주십시오.