En plus du chauffage traditionnel dans les emballages de matrices microélectroniques, des applications plus exigeantes apparaissent pour les composites à matrice métallique en cuivre / tungstène (WCu) comme supports et supports pour les diodes laser à semiconducteurs. À l'heure actuelle, la majorité des diodes laser semi-conductrices sont montées sur une monture ou une sous-construction en WCu. La combinaison améliorée de la dilatation thermique entre le dissipateur de chaleur et la matrice, associée à la tendance actuelle de l'augmentation de la taille et des exigences de dissipation de puissance, a fait de WCu le matériau choisi pour l'emballage des diodes laser. Ceci est particulièrement vrai pour mourir plus de 1000 μm dans n'importe quelle direction. Le cuivre / tungstène fournit la dissipation thermique nécessaire et une bonne compatibilité thermique. Certaines diodes laser sont montées directement sur un cuivre de haute pureté sans oxygène, sur un substrat en céramique à base de nitrure d'aluminium ou de béryllium ou même sur un substrat de diamant.

La majorité des diodes laser à semiconducteur de puissance fabriquées pour des longueurs d'ondes dans la gamme de 800 à 1550 nm ont bénéficié des performances améliorées des nouvelles bases de dissipateurs de chaleur WCu. Les applications comprennent des réseaux de communication médicaux, scientifiques et à base de fibre optique, entre autres.

Montages de tungstène en cuivre Modification des conventions

Les bases conventionnelles de dissipateur de chaleur au tungstène de cuivre fournissent une conductivité thermique entre 170 et 220 W / mK et un coefficient de dilatation thermique réduit qui correspond aux matrices semi-conductrices pour la fabrication de diodes (5,6-9,0 ppm / ° C). Les matrices laser sont généralement construites sur des substrats d'arséniure de gallium (GaAs) en utilisant des procédés tels que l'épitaxie par faisceau moléculaire ou le dépôt chimique-vapeur métal-organique. La composition chimique finale peut inclure l'arséniure d'indium gallium (InGaAs), l'arséniure d'indium aluminium gallium (InAlGaAs), l'arséniure d'aluminium gallium (AlGaAs), le phosphure d'arséniure d'indium gallium (InGaAsP) ou le phosphure d'indium gallium (InGaP). Récemment, les lasers au nitrure d'indium gallium (InGaN) ont été fabriqués sur un substrat saphir à l'aide d'une couche de GaN épitaxialement latéralement bordée pour correspondre à l'énergie de réseau entre le saphir et le semi-conducteur.

Différents Supports de cuivre en tungstène ont été modélisés à l'aide de la technique de solution de limite limite finie. La performance a été comparée en utilisant le matériau 160-W / mK WCu comme ligne de base et de haute pureté en cuivre (conductivité thermique = 398 W / mK) pour les performances supérieures. Sur la base de la réduction de la résistance thermique, une amélioration de 19,1% a été obtenue pour le matériau 200 W / mK. Le matériel de 320 W / mK fonctionnellement gradué était d'environ 47,54% de mieux, avec un matériau haut de gamme offrant une amélioration de 56,88% par rapport à la norme. La réduction correspondante de la température de jonction est également indiquée.

Les développements techniques utilisant des matériaux à gradient fonctionnel (FGM) poussent l'enveloppe de performance du cuivre / tungstène à des niveaux de conductivité thermique d'environ 320 W / mK. Ce niveau de performance est comparable à la performance thermique fournie par le cuivre. Ces solutions de gestion thermique sont recherchées à l'aide de matériaux communs facilement disponibles tels que le cuivre et le tungstène.

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