Паколькі тэхналогіі магутных лазераў працягваюць хутка развівацца, лазерныя дыёдныя лінейкі (LDB) шырока выкарыстоўваюцца ў прамысловай апрацоўцы, медыцынскай хірургіі, лідарнай візуалізацыі і навуковых даследаваннях дзякуючы высокай шчыльнасці магутнасці і высокай яркасці. Аднак з ростам інтэграцыі і працоўнага току лазерных чыпаў праблемы з рэгуляваннем тэмпературы становяцца ўсё больш актуальнымі, што непасрэдна ўплывае на стабільнасць прадукцыйнасці і тэрмін службы лазера.
Сярод розных стратэгій рэгулявання тэмпературы кантактна-праводнае астуджэнне вылучаецца як адзін з найбольш важных і шырока распаўсюджаных метадаў упакоўкі лазерных дыёдных стрыжняў дзякуючы сваёй простай структуры і высокай цеплаправоднасці. У гэтым артыкуле разглядаюцца прынцыпы, ключавыя канструктыўныя меркаванні, выбар матэрыялаў і будучыя тэндэнцыі гэтага «спакойнага шляху» да рэгулявання тэмпературы.
1. Прынцыпы кантактна-праводнага астуджэння
Як вынікае з назвы, кантактна-праводнае астуджэнне працуе шляхам усталявання непасрэднага кантакту паміж лазерным чыпам і радыятарам, што забяспечвае эфектыўную перадачу цяпла праз матэрыялы з высокай цеплаправоднасцю і хуткае рассейванне ў навакольнае асяроддзе.
①The HесціPат:
У тыповай лазернай дыёднай планцы цеплавы шлях выглядае наступным чынам:
Чып → Прыпой → Падмантажная частка (напрыклад, медзь або кераміка) → Тэрмаэлектрычны ахаладжальнік або радыятар → Навакольнае асяроддзе
②Асаблівасці:
Гэты метад астуджэння мае наступныя асаблівасці:
Канцэнтраваны цеплавы паток і кароткі цеплавы шлях, што эфектыўна зніжае тэмпературу пераходу; кампактная канструкцыя, прыдатная для мініяцюрнай упакоўкі; пасіўная праводнасць, якая не патрабуе складаных актыўных контураў астуджэння.
2. Асноўныя меркаванні пры праектаванні цеплавых характарыстык
Каб забяспечыць эфектыўнае астуджэнне кантактнай праводнасцю, пры праектаванні прылады неабходна ўважліва ўлічваць наступныя аспекты:
① Цеплавое супраціўленне на мяжы прыпоя
Цеплаправоднасць прыпойнага пласта адыгрывае вырашальную ролю ў агульным цеплавым супраціўленні. Варта выкарыстоўваць металы з высокай праводнасцю, такія як сплаў AuSn або чысты індый, а таўшчыню і аднастайнасць прыпойнага пласта неабходна кантраляваць, каб мінімізаваць цеплавыя бар'еры.
② Выбар матэрыялу падмантажнай часткі
Звычайныя матэрыялы для падкладкі ўключаюць:
Медзь (Cu): высокая цеплаправоднасць, эканамічна выгадная;
Вальфрамавая медзь (WCu)/малібдэнавая медзь (MoCu): лепшае супадзенне КТР з чыпамі, забяспечваючы як трываласць, так і праводнасць;
Нітрыд алюмінію (AlN): выдатная электрычная ізаляцыя, падыходзіць для высокавольтных прымяненняў.
③ Якасць кантакту з паверхняй
Шурпатасць паверхні, роўнасць і змочвальнасць непасрэдна ўплываюць на эфектыўнасць цеплаперадачы. Паліроўка і залатое пакрыццё часта выкарыстоўваюцца для паляпшэння характарыстык цеплавога кантакту.
④ Мінімізацыя цеплавога шляху
Структурная канструкцыя павінна быць накіравана на скарачэнне цеплавога шляху паміж чыпам і радыятарам. Пазбягайце непатрэбных прамежкавых матэрыяльных слаёў, каб палепшыць агульную эфектыўнасць рассейвання цяпла.
3. Напрамкі далейшага развіцця
З улікам тэндэнцыі да мініяцюрызацыі і павышэння шчыльнасці магутнасці, тэхналогія кантактна-праводнага астуджэння развіваецца ў наступных напрамках:
① Шматслаёвыя кампазітныя TIM
Спалучэнне металічнай цеплаправоднасці з гнуткай буферызацыяй для зніжэння супраціўлення на мяжы падзелу фаз і павышэння трываласці пры цыклічных перападах тэмператур.
② Інтэграваная ўпакоўка радыятара
Праектаванне падмацавальных элементаў і радыятараў як адзінай інтэграванай канструкцыі для памяншэння кантактных паверхняў і павышэння эфектыўнасці цеплаперадачы на ўзроўні сістэмы.
③ Аптымізацыя біянічнай структуры
Ужыванне мікраструктураваных паверхняў, якія імітуюць натуральныя механізмы цеплааддачы, такія як «дрэвападобная праводнасць» або «лускападобныя ўзоры», для паляпшэння цеплавых характарыстык.
④ Інтэлектуальны тэрмарэгулятар
Уключэнне тэмпературных датчыкаў і дынамічнага кіравання магутнасцю для адаптыўнага кіравання тэмпературай, што падаўжае тэрмін службы прылады.
4. Заключэнне
Для магутных лазерных дыёдных лінейак кіраванне тэмпературай — гэта не проста тэхнічная праблема, а найважнейшая аснова надзейнасці. Кантактна-праводная сістэма астуджэння, дзякуючы сваім эфектыўным, дасканалым і эканамічна выгадным характарыстыкам, застаецца адным з асноўных рашэнняў для рассейвання цяпла сёння.
5. Пра нас
У Lumispot мы валодаем глыбокім вопытам у галіне ўпакоўкі лазерных дыёдаў, ацэнкі цеплавога рэжыму і выбару матэрыялаў. Наша місія — прапанаваць высокапрадукцыйныя лазерныя рашэнні з працяглым тэрмінам службы, адаптаваныя да патрэб вашых прыкладанняў. Калі вы хочаце даведацца больш, мы цёпла запрашаем вас звязацца з нашай камандай.
Час публікацыі: 23 чэрвеня 2025 г.