Oltre all'affondamento calore tradizionale nel confezionamento di stampi microelettronici, applicazioni più impegnative stanno emergendo per compositi rame / tungsteno (WCu) a matrice metallica (MMC) come supporti e submounts per diodi laser a semiconduttore. Attualmente, la maggior parte dei diodi laser a semiconduttore sono montati su un supporto o da un morsetto composto da WCu. Migliorata partita dilatazione termica tra il dissipatore di calore e la matrice, accoppiato con l'attuale tendenza di crescenti requisiti di dimensione e potenza die-dissipazione, ha reso WCu il materiale di scelta per il confezionamento di diodi laser. Ciò è particolarmente vero per i die più grandi di 1000 μm in qualsiasi direzione. Il rame / tungsteno fornisce la dissipazione termica necessaria e una buona corrispondenza di espansione termica. Alcuni diodi laser sono montati direttamente su rame ad alta purezza senza ossigeno, su un substrato in ceramica di nitruro di berylia o in alluminio o anche su un substrato di diamanti.

La maggior parte dei diodi laser a semiconduttore di potenza fabbricati per lunghezze d'onda da 800 a 1550 nm hanno beneficiato del miglioramento delle prestazioni delle nuove basi dissipatore WCu. Le applicazioni comprendono, tra le altre, reti di comunicazione mediche, scientifiche e fibre ottiche.

Montaggio del tungsteno di rame Convenzioni cambianti

tungsteno rame basi dissipatori convenzionali offrono la conducibilità termica tra 170 e 220 W / mK e un ridotto coefficiente di dilatazione termica che corrisponde semiconduttore stampi per la produzione di diodi (5,6-9,0 ppm / ° C). I stampi laser sono tipicamente costruiti su substrati di arsenide di gallio (GaAs) utilizzando processi come epitaxy a fascio molecolare o deposizione chimico-vapore metallico-organico. La composizione chimica finale può includere arseniuro di indio gallio (InGaAs), indio gallio alluminio gallio (InAlGaAs), gallio alluminio gallio (AlGaAs), indio fosfuro arseniuro di gallio (InGaAsP), o indio fosfuro di gallio (InGaP). Recentemente, indio nitruro di gallio (InGaN) laser sono stati fabbricati su un substrato di zaffiro utilizzando uno strato di epitassialmente lateralmente invaso GaN per abbinare l'energia reticolare tra lo zaffiro e il semiconduttore.

Diversi supporti in tungsteno di rame sono stati modellati utilizzando la tecnica di soluzione del valore limite limitato. La performance è stata confrontata utilizzando il materiale WCu da 160 W / mK come base di base e rame ad alta purezza (conducibilità termica = 398 W / mK) per prestazioni superiori. Sulla base della riduzione della resistenza termica, si è ottenuto un miglioramento del 19,1% per il materiale da 200 W / mK. Il materiale a 320 W / mK, funzionalmente classificato, è stato circa il 47,54% migliore, con il materiale superiore fornendo un miglioramento del 56,88% rispetto allo standard. Viene inoltre mostrata una riduzione corrispondente della temperatura di giunzione.

Gli sviluppi tecnici che utilizzano materiali funzionalmente classificati (FGM) spingono la busta di rendimento del rame / tungsteno a livelli di conducibilità termica intorno a 320 W / mK. Questo livello di prestazione è paragonabile alle prestazioni termiche fornite dal rame. Queste soluzioni di gestione termica sono perseguite utilizzando comuni materiali facilmente accessibili come rame e tungsteno.

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