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介质膜和金属膜的区别
介质膜
介质膜不导电,利用菲涅尔公式,通过一定折射率的材料,加上等倾干涉的条件,实现反射波相长,从而获得较大的反射率.具有干涉效应,具有随波长或厚度的变化而呈现周期性变化的性质.长波区域薄膜的特性比短波区域有所减弱.
半导体器件及集成电路中常用的薄膜包括介质膜(钝化膜及光学膜)和金属膜(单层和多层).介质膜往往用作为钝化保护、多层布线的中间介层SiO2、Al2O3、多晶硅等.
不同的介质膜按照一定的光学厚度又可以组合成光学膜,例如Ta2O5与SiO2组合等,可起到对某一波长的出射光的增透(减反射)或高反射的作用.金属膜中如Cr、Al、Ti、ZnAu、AuSn等金属及合金,主要用于N型P型半导体材料的肖特基接触、欧姆接触、阻挡层、金属引线及键合金属.在硅器件中还常用到一些硅化物,如TiSi、AlSiCu等金属硅化物.
金属膜
金属膜可导电,具有良好的塑性、韧性和强度,以及对环境和物料的适应性,不具有任何周期性的性质,它的折射率很小,长波区域的特性比短波区域有所增强.
电磁波传播中,决定电磁波传播性质的,就是介电常数.介电常数的实部对应于光传播时候的电场振幅的比例,而虚部则对应于光的能量损耗.金属和介质最大的区别在于,金属的介电常数可以用Drude模型描述,一般是一个负的实部和比较大的虚部;而介质的介电常数则一般是一个正的实部.既然金属有比较大的虚部,就会导致有损耗,光在经过金属反射的时候就会被吸收,反射率可能只达到98、99;而介质则不会,因此特定条件下,反射率能达到真正的百分百.另一方面,空气(也是一种介质)入射介质发生反射的话,因为是光疏介质(介电常数较小)到光密介质(介电常数较大),有半波损失,会导致电磁波震荡的相位损失一个;而空气入射金属时,理想情况发生反射,必定会产生相位差.
介质膜和金属膜的区别
介质膜
介质膜不导电,利用菲涅尔公式,通过一定折射率的材料,加上等倾干涉的条件,实现反射波相长,从而获得较大的反射率.具有干涉效应,具有随波长或厚度的变化而呈现周期性变化的性质.长波区域薄膜的特性比短波区域有所减弱.
半导体器件及集成电路中常用的薄膜包括介质膜(钝化膜及光学膜)和金属膜(单层和多层).介质膜往往用作为钝化保护、多层布线的中间介层SiO2、Al2O3、多晶硅等.
不同的介质膜按照一定的光学厚度又可以组合成光学膜,例如Ta2O5与SiO2组合等,可起到对某一波长的出射光的增透(减反射)或高反射的作用.金属膜中如Cr、Al、Ti、ZnAu、AuSn等金属及合金,主要用于N型P型半导体材料的肖特基接触、欧姆接触、阻挡层、金属引线及键合金属.在硅器件中还常用到一些硅化物,如TiSi、AlSiCu等金属硅化物.
金属膜
金属膜可导电,具有良好的塑性、韧性和强度,以及对环境和物料的适应性,不具有任何周期性的性质,它的折射率很小,长波区域的特性比短波区域有所增强.
电磁波传播中,决定电磁波传播性质的,就是介电常数.介电常数的实部对应于光传播时候的电场振幅的比例,而虚部则对应于光的能量损耗.金属和介质最大的区别在于,金属的介电常数可以用Drude模型描述,一般是一个负的实部和比较大的虚部;而介质的介电常数则一般是一个正的实部.既然金属有比较大的虚部,就会导致有损耗,光在经过金属反射的时候就会被吸收,反射率可能只达到98、99;而介质则不会,因此特定条件下,反射率能达到真正的百分百.另一方面,空气(也是一种介质)入射介质发生反射的话,因为是光疏介质(介电常数较小)到光密介质(介电常数较大),有半波损失,会导致电磁波震荡的相位损失一个;而空气入射金属时,理想情况发生反射,必定会产生相位差.
焊料厚度对半导体激光器封装热特性的影响
半导体激光器近年来得到了迅速发展，并因其优点而被广泛应用于各个领域。为此，半导体激光技术的研究已成 为世界上最受关注的研究。作为最重要的工作参数之一，半导体激光器的最大输出功率仍受限于高注入电流下热饱和效应的影响，器件的温升对器件腔的灾难性光损伤闽值水平有很大影响。由于更严重的废热产生，半导体激光器的高功率运行面临严格的热管理，以避免或减少活性区域温升，电光转换效率降低，波长红移等。大功率器件时，器件内部温度会明显升高，因此阈值电流迅速增大，外部差分量子效率降低。
对于大功率半导体激光器，热效应的影响非常大。研究半导体激光器的热特性．改善散热效果，对提高半导体器件的性能具有重要的现实意义。采用ANSYS软件对不同焊料厚度封装的激光器进行稳态热分析模拟，得到了温度场分布与结温值，通过得到的结果然后研究随着焊料厚度的不同封装对激光器热阻、 结温的影响，得出了最合适的焊料厚度以适应LD激光器的发展要求，为单管LD的封装奠定了基础。
1 建立模型并用ANSYS分析
LD激光器的废热主要由以两个方面产生：
(1)当注入电流小于阈值电流时，不会产生激光，这部分注入的电流主要产生废热：当注入电流大于阈值电流时，一些电子和空穴将会发生非辐射符合，同时部分辐射复合产生的光子将会被波导层吸收，产生废热。而当激光器正常工作时，主要在有源区附近产生非辐射复合与光吸收。
(2)半导体激光器工作期间由于体材料和欧姆接触层电阻引起的焦耳热，计算公式为：（方程1）
式中，Q为焦耳热功率密度，j为注入电流密度，ρ为各材料层的电阻率。激光器达到稳定的工作状态后遵循的热传导方程为：（方程2）
式中，T为温度，K为材料热传导系数，Q为热功率密度。用Solidworks软件建模并导入到ANSYS软件中，单管半导体激光器封装结构模型如图1所示。
各层的材料和参数如表1所示。
针对模型，在软件模拟过程中作了如下假设：
(1)在激光器工作中，主要的热量源自有源区中载流子的复合、吸收和自发发射，为了简化计算，将激光器中各种热源集中在有源区统一考虑。
(2)我们选择模拟的腔长为1.5mm的808nm芯片，转换效率为5O％，输出功率为10W，故其生热功率为l0W。表1汁算出有源区的体积为1.5×l0~12m3，则热功率密度为6.667×1012W/m3。
(3)与空气接触的激光器芯片各表面面积相对微小，且本文主要研究焊料厚度对激光器热特性的影响，故认为芯片表面的辐射散热和空气对流散热忽略不计。
(4)热沉底部温度设为298K，并采用芯片倒装的形式封装，选择AuSn焊料与C—mount铜热沉封装， 空气对流散 热对研究并无影响故忽略不计。
2 主要模拟结果分析及结构优化
不同焊料厚度封装对结温和热阻的影响：
选定1.5mm腔长．对焊料厚度从3微米到12微米μm进行定量对比稳态热模拟，以焊料厚度3微米和12微米时为例得到温度分布云图，如图2所示。
如图2所示，芯片红色部分为最高温度即结温 ， 用T1表示，初始温度用表示。利用式：（方程3）
可以求出热 阻为4.56K/W。原理上焊料的厚度越小好，但出于焊装质量的要求，需要大约3微米的厚度才能达到焊装的技术要求。
经过计算得到以下结果如图3所示，随着焊料厚度的增加，结温逐渐升高，热阻也随之升高， 当焊料厚度为12微米时，热阻为5.14K/W。这是由于芯片热源的热分布主要通过散热片的向下和横向扩散实现的。由于焊料的热导系数小于铜热沉的热导系数，随着焊料层厚度的增加，使热量不能很好地传导到热沉，导致有源区温度升高，热阻也随之升高。
3 结论
本文通过ANSYS软件对不同焊料厚度封装方式进行模拟并对结果进行对比分析，发现焊料厚度越低，结温越低，热阻也越低，对封装热特性具有一定的意义：通过改变焊料的厚度，可以看到温度的变化，随着焊料厚度从12微米减少到3微米时，激光器芯片可达到5.7K温降，且热阻降低近11.3％。这种焊料厚度的减少对高功率器件的散热效采具有很明显的改善，对实际封装结构的选取具有一定的参考意义。
文章转载自： ELECTRONlCSWORLD·探索与观察
半导体激光器近年来得到了迅速发展，并因其优点而被广泛应用于各个领域。为此，半导体激光技术的研究已成 为世界上最受关注的研究。作为最重要的工作参数之一，半导体激光器的最大输出功率仍受限于高注入电流下热饱和效应的影响，器件的温升对器件腔的灾难性光损伤闽值水平有很大影响。由于更严重的废热产生，半导体激光器的高功率运行面临严格的热管理，以避免或减少活性区域温升，电光转换效率降低，波长红移等。大功率器件时，器件内部温度会明显升高，因此阈值电流迅速增大，外部差分量子效率降低。
对于大功率半导体激光器，热效应的影响非常大。研究半导体激光器的热特性．改善散热效果，对提高半导体器件的性能具有重要的现实意义。采用ANSYS软件对不同焊料厚度封装的激光器进行稳态热分析模拟，得到了温度场分布与结温值，通过得到的结果然后研究随着焊料厚度的不同封装对激光器热阻、 结温的影响，得出了最合适的焊料厚度以适应LD激光器的发展要求，为单管LD的封装奠定了基础。
1 建立模型并用ANSYS分析
LD激光器的废热主要由以两个方面产生：
(1)当注入电流小于阈值电流时，不会产生激光，这部分注入的电流主要产生废热：当注入电流大于阈值电流时，一些电子和空穴将会发生非辐射符合，同时部分辐射复合产生的光子将会被波导层吸收，产生废热。而当激光器正常工作时，主要在有源区附近产生非辐射复合与光吸收。
(2)半导体激光器工作期间由于体材料和欧姆接触层电阻引起的焦耳热，计算公式为：（方程1）
式中，Q为焦耳热功率密度，j为注入电流密度，ρ为各材料层的电阻率。激光器达到稳定的工作状态后遵循的热传导方程为：（方程2）
式中，T为温度，K为材料热传导系数，Q为热功率密度。用Solidworks软件建模并导入到ANSYS软件中，单管半导体激光器封装结构模型如图1所示。
各层的材料和参数如表1所示。
针对模型，在软件模拟过程中作了如下假设：
(1)在激光器工作中，主要的热量源自有源区中载流子的复合、吸收和自发发射，为了简化计算，将激光器中各种热源集中在有源区统一考虑。
(2)我们选择模拟的腔长为1.5mm的808nm芯片，转换效率为5O％，输出功率为10W，故其生热功率为l0W。表1汁算出有源区的体积为1.5×l0~12m3，则热功率密度为6.667×1012W/m3。
(3)与空气接触的激光器芯片各表面面积相对微小，且本文主要研究焊料厚度对激光器热特性的影响，故认为芯片表面的辐射散热和空气对流散热忽略不计。
(4)热沉底部温度设为298K，并采用芯片倒装的形式封装，选择AuSn焊料与C—mount铜热沉封装， 空气对流散 热对研究并无影响故忽略不计。
2 主要模拟结果分析及结构优化
不同焊料厚度封装对结温和热阻的影响：
选定1.5mm腔长．对焊料厚度从3微米到12微米μm进行定量对比稳态热模拟，以焊料厚度3微米和12微米时为例得到温度分布云图，如图2所示。
如图2所示，芯片红色部分为最高温度即结温 ， 用T1表示，初始温度用表示。利用式：（方程3）
可以求出热 阻为4.56K/W。原理上焊料的厚度越小好，但出于焊装质量的要求，需要大约3微米的厚度才能达到焊装的技术要求。
经过计算得到以下结果如图3所示，随着焊料厚度的增加，结温逐渐升高，热阻也随之升高， 当焊料厚度为12微米时，热阻为5.14K/W。这是由于芯片热源的热分布主要通过散热片的向下和横向扩散实现的。由于焊料的热导系数小于铜热沉的热导系数，随着焊料层厚度的增加，使热量不能很好地传导到热沉，导致有源区温度升高，热阻也随之升高。
3 结论
本文通过ANSYS软件对不同焊料厚度封装方式进行模拟并对结果进行对比分析，发现焊料厚度越低，结温越低，热阻也越低，对封装热特性具有一定的意义：通过改变焊料的厚度，可以看到温度的变化，随着焊料厚度从12微米减少到3微米时，激光器芯片可达到5.7K温降，且热阻降低近11.3％。这种焊料厚度的减少对高功率器件的散热效采具有很明显的改善，对实际封装结构的选取具有一定的参考意义。
文章转载自： ELECTRONlCSWORLD·探索与观察
在德国，被警察拘留后关押的屋子，被德国人称为是 "警察宾馆" ( Hotel Polizei )。你可别小看这个不起眼儿的地方，费用却不低。
"警察宾馆" 的房价面积是15平米，布置比较简单，一般就是一张床，一把椅子和铝制支架的厕所等。凡是被警察安排在这里暂时居住的 "客人" 的伙食都绝对有保障，一般都是由鱼、西红柿、Salami 香肠、Pute火腿 和奶酪等互相搭配的三明治，喝的主要是以茶为主。伙食费标准一般是1.59 欧元。如果 "客人" 需要在里面过夜的话，那么 24 小时内的费用就是70欧元。如遇到小伙伴们身体不适了，那么警察叔叔还要为你请医生，医生的费用是120欧元！当然，以上说的这些费用都是由国家来承担了，所以，童鞋们尽量不要给国家添麻烦。[笑而不语] #德国社会面面观#
Einmal Ausnüchtern 70 Euro
Was kostet wieviel im Polizeigewahrsam?
"警察宾馆" 的房价面积是15平米，布置比较简单，一般就是一张床，一把椅子和铝制支架的厕所等。凡是被警察安排在这里暂时居住的 "客人" 的伙食都绝对有保障，一般都是由鱼、西红柿、Salami 香肠、Pute火腿 和奶酪等互相搭配的三明治，喝的主要是以茶为主。伙食费标准一般是1.59 欧元。如果 "客人" 需要在里面过夜的话，那么 24 小时内的费用就是70欧元。如遇到小伙伴们身体不适了，那么警察叔叔还要为你请医生，医生的费用是120欧元！当然，以上说的这些费用都是由国家来承担了，所以，童鞋们尽量不要给国家添麻烦。[笑而不语] #德国社会面面观#
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