供稿/秦占陽（廣東(dong) 粵港澳大灣區硬科技創新研究院）

隨著高功率半導體(ti) 激光器器件封裝技術朝多芯片組和表麵貼裝技術發展，現有的封裝材料已經不能滿足日益發展的激光器封裝襯底需求，需要高導熱率，熱膨脹係數與(yu) SI或GaAs芯片匹配的封裝襯底，避免芯片熱應力損傷(shang) ，要有足夠的輕度，目前已投入使用的陶瓷封裝材料有AL2O3，ALN、BeO、SiC等，相比之下，性能更優(you) 異的金屬複合材料能很好的解決(jue) 高功率、高亮度激光器的封裝問題，例如CUW，金剛石銅等，開發更好的封裝襯底材料顯得尤為(wei) 重要。

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inkMacSystemFont, " text-align:justify;background-color:#ffffff;"=""> 目前封裝工藝主要是用焊料片和襯底焊接芯片，容易造成焊料溢出，空洞等問題，導致激光器由於(yu) 焊接不良失效；表麵功能薄膜技術解決(jue) 芯片與(yu) 襯底的焊接問題，降低了封裝難度，提高激光器的電光轉換效率，從(cong) 而提高激光器的成品率和可靠性。

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inkMacSystemFont, " text-align:justify;background-color:#ffffff;"=""> 常見的高功率激光器封裝中的submount/heat spreader是芯片下麵重要的封裝材料（圖1 高功率半導體(ti) 激光器器件封裝結構）。一般對於(yu) submount/heat spreader 來說，典型的尺寸大小為(wei) 11x2x0.3除卻其表麵的粗糙度要求一般小於(yu) 0.05微米，平行度小於(yu) 5微米。而最難的還是緊挨芯片發光麵的棱邊R小於(yu) 1微米，且棱邊上不能有任何凸起（圖2 金錫膜層銅鎢）。眾(zhong) 所周知，一般散熱材料一般為(wei) 銅、cuw等軟質材料，這個(ge) 看起來簡單的材料不是一般的精密加工技術所能解決(jue) ，目前中科源升團隊對此已有相應的超精密加工方案來解決(jue) ，但後續還需要提升效率。

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圖2：金錫膜層銅鎢

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inkMacSystemFont, " text-align:justify;background-color:#ffffff;"=""> 由於(yu) 現在電子係統集成度越來越高，隨之帶來的就是電子封裝中出現的熱匹配、熱應力、熱疲勞、熱失效等問題。對此，中科源升技術團隊有相應成熟的熱管理技術解決(jue) 方案。由於(yu) 各種電子材料的熱膨脹係數（CTE）不同（圖3 材料特性參數），從(cong) 而根據數值分析仿真根據客戶的應用定製不同的複合功能膜層，以滿足高功率半導體(ti) 激光器器件封裝的需求。

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inkMacSystemFont, " text-align:justify;background-color:#ffffff;"=""> 高功率半導體(ti) 激光器封裝材料製備主要有三大核心技術：材料設計、製備工藝技術和表麵功能覆膜技術。材料設計主要對封裝材料的組份、形狀、摻雜濃度和厚度等關(guan) 鍵尺寸參數進行綜合設計，精細化封裝材料製備工藝是確保材料特性，從(cong) 而保證激光器性能的關(guan) 鍵工藝的不穩定性以及工藝中引入的雜質和缺陷是製約影響高功率器件性能的主要因素。製備工藝技術主要是開發精細化、與(yu) 芯片匹配的熱膨脹係數、高的熱導率的材料加工工藝技術。開發銅鎢、鉬銅、碳化矽和金剛石銅的加工工藝。加工工藝主要包括毛料開粗加工、分片加工、鏡麵加工等工藝技術，製備出成品率高、缺陷少的高功率器件封裝材料。封裝材料表麵功能覆膜技術主要對封裝材料的表麵金屬膜層進行綜合設計和工藝研究，主要目的是解決(jue) 激光芯片的焊接空洞和激光器散熱問題，實現器件高的電光轉換效率。高的電光轉換效率可以有效減少有源區產(chan) 生的廢熱，提高器件高功率工作時的壽命和可靠性。

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inkMacSystemFont, " text-align:justify;background-color:#ffffff;"=""> 長期以來國內(nei) 高功率半導體(ti) 器件企業(ye) 封裝材料都依賴於(yu) 國外進口，這樣一來導致產(chan) 品成本居高不下，近2年間國內(nei) 已經湧現出幾家可以做到與(yu) 國外封裝材料同等質量而且價(jia) 格低的本土企業(ye) 。西安中科源升機電科技有限公司自2017年3月成立以來，依托西安光學精密機械研究所專(zhuan) 業(ye) 的技術及管理團隊，致力於(yu) 高功率半導體(ti) 激光器器件封裝材料的研究，目前已經開發出幾十種不同規格的封裝熱沉材料，已經取得了國內(nei) 幾家高功率半導體(ti) 激光器器件企業(ye) 的認可。

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inkMacSystemFont, " text-align:justify;background-color:#ffffff;"=""> 現代電子信息技術的飛速發展，電子產(chan) 品向小型化、便攜化、多功能化方向發展。電子封裝材料和技術使電子器件最終成為(wei) 有功能的產(chan) 品。現已研發出多種新型封裝材料、技術和工藝。電子封裝正在與(yu) 電子設計和製造一起，共同推動著信息化社會(hui) 的發展。在軍(jun) 事、航空航天和高端民用電子器件等領域，未來的金屬基封裝材 料將朝著高性能、低成本、低密度和集成化的方向發展．輕質、高導熱和 CTE匹配的CUW、SiAl、SiC、Al合金將有很好的前景。