일반기술

제어를 통한 솔더 내부확산 방법

고전력 반도체 레이저는 자유공간(free space) 광통신, 고체상 레이저의 펌핑, 광 증폭 시스템 및 원격 센싱 시스템과 같은 분야에 사용될 수 있다. 반도체 레이저 장치의 작동 중에 열의 상당양이 빠르고 효과적으로 장치로부터 제거되어야 하는데 이는 이렇지 못할 경우 온도가 바람직하지 못할 정도로 올라가고 장치의 수명이 줄어 들기 때문이다. 고전력 반도체 레이저와 광 증폭기는 상당히 많은 양의 열을 상대적으로 좁은 면적에서 발생시킨다; 이것은 증가된 온도, 저하된 장치 성능 및 나쁜 신뢰도로 이어진다. 과열점(hotspot)이라 불리는 국지적 열 문제는, 반도체 다이를 힛싱크에 부착하는데 쓰이는 솔더 내의 비어있는 보이드(void)에서 일어난다. 이러한 문제들은 특히 넓은 면적의 다이를 가진 고전력 장치에서 심각한데 이는 보이드(void)와 과열점 들이 장치의 열 임피던스를 증가시키며 특히 레이저 장치 성능을 저하시키기 때문이다. 추가로, 보이드들은 증폭과정과 빔 필라멘테이션(filamentation)에서 비균일을 일으킨다. 본 연구진은 반도체 다이를 힛싱크에 부착함으로써 솔더 층내의 보이드를 제거하여 마운팅된 장치 내에서의 낮은 절대/비 열 임피던스를 만드는 방법을 고안하였다. 이 다이 부착 방법은 월등한 재생산능력, 수율을 갖으므로 큰 공정마진을 갖게 된다(즉, 솔더를 녹이는 온도를 정확히 제어할 필요가 없게 된다). 연구팀은 모형 고전력 레이저를 만들어 절대/비 열 임피던스를 테스트하고 중요한 공정 파라미터들의 범위를 잡았다.보이드(void)를 없애는 새로운 다이부착 방법을 통해 열임피던스의 낮은 값을 얻음.과열점 문제를 해결.