大功率半導(dǎo)體激光器的壽命及可靠性設(shè)計(jì)研究(參考版)
2025-06-27 21:48本頁(yè)面
【正文】 六、組員分工馬云宵：大功率激光器的背景（多找找它的重要性和我國(guó)現(xiàn)狀還有）李碩：總結(jié)綜述王樂(lè)：可靠性與器件壽命的關(guān)系吳天宇：大功率激光器壽命的測(cè)量方法李冉：大功率激光器的測(cè)量方法（與天宇的不同）孟曉：提高大功率器件使用壽命的方法七、參考文獻(xiàn)[1]馬驍宇,王俊,劉素平. 國(guó)內(nèi)大功率半導(dǎo)體激光器研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 紅外與激光工程,2008,02:189194.[2]曹玉蓮. 高功率半導(dǎo)體量子阱激光器的可靠性研究[D].中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）,2003.[3]雷志鋒,楊少華,黃云. 高功率半導(dǎo)體激光器的可靠性與壽命評(píng)價(jià)[J]. 應(yīng)用光學(xué),2008,01:9095.[4]史保華，賈新章，張德勝，等．微電子器件可靠性[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999．[5]高松信,魏彬,呂文強(qiáng),武德勇. 高功率二極管激光器壽命測(cè)試[J]. 強(qiáng)激光與粒子束,2004,06:689692.[6]導(dǎo)體器件壽命測(cè)試，20080626，中國(guó)電子設(shè)計(jì) 專業(yè)整理分享 。在這次的學(xué)習(xí)中，我們發(fā)現(xiàn)我國(guó)的半導(dǎo)體技術(shù)還有很高的提升空間，現(xiàn)在面臨著很多問(wèn)題，比如設(shè)備的引進(jìn)，精度的不足還有這方面人才的匱乏。總結(jié)出了提高大功率器件壽命的方法【6】。器件的表面溫度是由周圍環(huán)境溫度以及該器件自身的產(chǎn)熱量、散熱量共同決定的所以大功率器件使用壽命的提高一方面需要在設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用高效率和低熱阻，另一方面需要注意對(duì)器件的保養(yǎng)，盡量降低器件退化速度。eσ22，代入tm=8320，σ=(6)中得到MTTF為15 000 h 導(dǎo)致元器件失效、退化的主要問(wèn)題可以歸結(jié)為：①體內(nèi)退化；②腔面退化；③與燒結(jié)有關(guān)的退化。得到了中值壽命tm和對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差σ后就可以計(jì)算出激光器的平均壽命(MTTF)σ=ln?(tmtT)，式中t1是累積失效率為16％(％)時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間。中值壽命對(duì)應(yīng)于圖5中50％器件失效的時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)差σ表示壽命分布的寬度，也容易從圖中經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算得到，它決定于對(duì)數(shù)正態(tài)概率紙上累積失效率曲線的斜率，其計(jì)算公式為通過(guò)圖中的點(diǎn)可以近似畫出兩條互相平行的線，這就說(shuō)明，半導(dǎo)體激光器的壽命分布屬于對(duì)數(shù)正態(tài)分布形式，而且加速壽命試驗(yàn)確實(shí)是“真實(shí)有效的”加速了。在對(duì)數(shù)正態(tài)分布概率紙上繪制把激光器的加速壽命分布曲線，如圖5所示。因此，高功率激光器封裝的焊接技術(shù)、焊料沉積工藝等是提高器件可靠性和壽命的關(guān)鍵因素之一【5】。另一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是芯片的焊接，特別是芯片與熱沉間的焊接，整個(gè)焊接過(guò)程中，芯片的升溫和降溫必須是快速的，按金相理論，加速冷卻有利于獲得精細(xì)致密的晶粒組織結(jié)構(gòu)，也有利于形成平滑的接觸界面和良好的粘結(jié)特性，從而達(dá)到良好的歐姆接觸。應(yīng)力過(guò)大會(huì)拉裂芯片而失效，為了減小焊接造成的應(yīng)力，焊料必須選擇應(yīng)力較小，焊接溫度較低的軟焊料，而軟焊料在高溫狀態(tài)下容易疲勞，不同的材料其疲勞程度不同。按照應(yīng)力和應(yīng)變的方向關(guān)系，可以將應(yīng)力分為正應(yīng)力σ 和切應(yīng)力τ，正應(yīng)力的方向與應(yīng)變方向平行，而切應(yīng)力的方向與應(yīng)變垂直。材料發(fā)生形變時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生了大小相
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