GaN基激光器的广泛应用，很大程度上取决于其尺寸和功率。更小的尺寸和更高的功率，必定是其拓展应用市场的重要优势。功率更高的同时，产生了大量的焦耳热，而尺寸更小的激光器芯片又造成更大的功率密度，产生更严重的热积聚。热积聚一方面降低了激光器本身的可靠性，一方面又降低了激光器的光电转换效率。因此，具有更好的封装散热结构，是提高激光器性能的重要途径。

热沉是激光器向外部环境散热的大门，而焊料是连接激光器芯片与热沉的通道。焊料热阻的大小很大程度上决定了激光器整个散热系统的好坏。Au80Sn20合金是一种热学、电学性能优异的焊料，广泛应用于半导体器件封装工艺。

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所刘建平研究员等基于正向电压法测量材料瞬时温变，对TO56封装方式封装的激光器热阻进行了测量。运用两种不同焊接工艺的激光器表现出不同热阻。同时，利用扫描电子显微镜和能量色散X射线谱对激光器焊料层的微观结构进行了分析。

图1. E09、Y00样品的Au80Sn20-1焊料层的时间分辨电压变化曲线。

通过分析焊料的微观结构，解释了焊料热阻差异的原因。分析发现，焊料中富Au相的含量增加，以及焊料与过渡热沉界面位置(Au,Ni)Sn相含量的减少，有益于焊料热阻的改善。这个发现，对封装工艺中解决热阻过大问题起到了很大的帮助。

Effect of microstructure of Au80Sn20 solder on the thermal resistance TO56 packaged GaN-based laser diodes

Hao Lin, Deyao Li, Liqun Zhang, Pengyan Wen, Shuming Zhang, Jianping Liu, Hui Yang

J. Semicond. 2020, 41(10): 102104

doi: 10.1088/1674-4926/41/10/102104

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