마이크로 일렉트로닉 다이 패키징의 전통적인 히트 싱크 외에도 반도체 레이저 다이오드 용 마운트 및 서브 마운트로서 구리 / 텅스텐 (WCu) 금속 - 매트릭스 복합체 (MMC)에 대한 요구가 증가하고있다. 현재 대부분의 반도체 레이저 다이오드는 WCu로 만들어진 마운트 또는 서브 마운트에 장착됩니다. 히트 싱크와 다이 사이의 개선 된 열팽창 일치와 다이 크기 및 전력 손실 요건의 증가 추세와 더불어 WCu는 패키징 레이저 다이오드의 선택 재료가되었습니다. 이것은 어떤 방향으로 1000 μm보다 큰 다이에 특히 해당됩니다. 구리 / 텅스텐은 필요한 열 발산 및 우수한 열팽창 일치를 제공합니다. 일부 레이저 다이오드는 무산소 고순도 구리, 베릴 리아 또는 질화 알루미늄 세라믹 기판 또는 다이아몬드 기판에 직접 장착됩니다.

800 ~ 1550nm 범위의 파장을 위해 제조 된 대부분의 전력 반도체 레이저 다이오드는 새로운 WCu 방열기베이스의 향상된 성능의 이점을 얻었습니다. 응용 분야에는 의학, 과학 및 광섬유 기반 통신 네트워크가 포함됩니다.

구리 텅스텐 마운트 협약 변경

기존의 구리 텅스텐 히트 싱크베이스는 열전도도가 170 ~ 220W / mK이고 다이오드 제조 (5.6-9.0ppm / ° C)를위한 반도체 다이와 일치하는 열팽창 계수가 낮습니다. 레이저 다이는 전형적으로 분자 빔 에피 택시 또는 금속 유기 화학 증착과 같은 공정을 사용하여 갈륨 비소 (GaAs) 기판 상에 제조된다. 최종 화학 조성은 인듐 갈륨 비소 (InGaAs), 인듐 알루미늄 갈륨 비소 (InAlGaAs), 알루미늄 갈륨 비소 (AlGaAs), 인듐 갈륨 비소 인화물 (InGaAsP) 또는 인듐 갈륨 인화물 (InGaP)을 포함 할 수있다. 최근, 사파이어 기판 상에 에피 택셜 측면 성장 된 GaN 층을 사용하여 사파이어 기판과 반도체 사이의 격자 에너지를 맞추기 위해 인듐 갈륨 질화물 (InGaN) 레이저가 제조되었다.

서로 다른 텅스텐 구리 마운트는 유한 경계 값 솔루션 기법을 사용하여 모델링되었습니다. 성능은 160-W / mK WCu 재료를 기준선으로 사용하고 최고급 구리 (열전도도 = 398W / mK)를 사용하여 최고급 성능을 비교했습니다. 열 저항 감소를 기반으로하여 200W / mK 재료의 경우 19.1 %의 향상이 얻어졌습니다. 기능적으로 등급이 매겨진 320-W / mK 소재는 약 47.54 % 우수했으며, 최고급 소재는 표준보다 56.88 % 개선되었습니다. 접합부 온도의 상응하는 감소도 보여줍니다.

기능적으로 등급이 매겨진 재료 (FGM)를 이용한 기술 개발은 구리 / 텅스텐의 성능 범위를 약 320W / mK의 열전도율 수준으로 밀어 낸다. 이 성능 수준은 구리가 제공하는 열 성능과 유사합니다. 이러한 열 관리 솔루션은 구리 및 텅스텐과 같이 일반적으로 쉽게 사용할 수있는 재료를 사용하여 추구합니다.

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