高功率二极管激光器失效特性研究.pdfVIP

第 卷 增 刊 强 激 光 与 粒 子 束 ! ! #$%! ’$() ! ! ! ! 年 月 ! *))+ , -./- 01234 56(34 6’7 0648.953 :36;( 6 =*))+ ! ! 文章编号! # !))!,?***))+()))P), ! 高功率二极管激光器失效特性研究 高松信! 魏 彬! 吕文强! 武德勇! 邵冬竹! 左 蔚 ! ! ! ! ! ! ! 中国工程物理研究院应用电子学研究所!四川绵阳 # O*!P)) 摘 要! 利用统计分析手段!对高功率二极管激光器封装中各工艺环节引起器件失效的原因进行了分析 !! ! ! 和归类$根据几种失效模式的分析结果!焊接空隙%结短路%腔面退化是引起高功率 75失效的主要模式!针对 高功率二极管激光器失效的主要模式!对焊料沉积夹具及焊接工艺参数进行了改进和优化!大大提高了封装工 艺水平!使封装的器件成品率由原来的 提高到了 以上$ ] @+] 关键词! 二极管激光器 失效 腔面退化 封装 !! ! ! ! ! 中图分类号! 8’*,@ 文献标识码! 6 !! ! !!!! ! 半导体激光器 #以其转换效率高%体积小%可靠性高等特点!在光纤通讯%光盘系统以其它信息处理方 75 !! 面的得到了广泛应用$近几年!随着高功率二极管激光芯片制造工艺成熟和封装技术迅速发展!使其在材料加 ’ ( 工%医疗%生物%军事等领域的应用前景更加广阔 ! $ 目前!高功率二极管激光器已作为固体激光器泵浦源!使 固体激光器获得新的生命力!并成为近几年激光技术领域研究的热点$但是!由于高功率二极管激光器芯片制 造工艺复杂 !价格昂贵!封装工艺中存在的缺陷严重影响着器件的成品率!制约着高功率二极管激光器批量生 产$因此!对封装的器件进行失效分析%建立失效模式!从而改进封装工艺!是高功率二极管激光器发展的重要 环节$ $ 主要失效特性 ! 经过多年的试验研究发现!半导体激光器失效主 !! 要分布在三个时间段)早期失效!偶然失效和损耗失 ’ ( 效!如图 所示 * $横轴为器件使用时间!纵轴为各时 ! 间的产品故障率$从图中可以看出!半导体器件的主 要失效出现在早期和末期$早期失效!又称为*婴儿效 应+!在婴儿期抵抗力最差!最容易夭折$ 引起器件早 期失效的主要原因有)芯片制造工艺缺陷暗线缺陷! 面缺陷#焊接失效封装工艺的焊接空隙!A结短路#! 芯片端面绝缘层失效等$ 引起损耗失效的主要原因 为)芯片制造工艺水平