Како се технологија ласера велике снаге брзо развија, ласерске диодне шипке (LDB) су се широко користиле у индустријској обради, медицинској хирургији, LiDAR-у и научним истраживањима због своје високе густине снаге и високог излаза осветљења. Међутим, са све већом интеграцијом и радном струјом ласерских чипова, изазови управљања температуром постају све израженији – директно утичући на стабилност перформанси и век трајања ласера.
Међу различитим стратегијама управљања температуром, контактно кондукцијско хлађење се истиче као једна од најважнијих и широко прихваћених техника у паковању ласерских диода, захваљујући својој једноставној структури и високој топлотној проводљивости. Овај чланак истражује принципе, кључна разматрања дизајна, избор материјала и будуће трендове овог „мирног пута“ ка термалној контроли.
1. Принципи контактног проводљивог хлађења
Као што и само име сугерише, контактно кондукцијско хлађење функционише успостављањем директног контакта између ласерског чипа и хладњака, омогућавајући ефикасан пренос топлоте кроз материјале високе топлотне проводљивости и брзо одвођење у спољашњу средину.
①The HјестиPат:
У типичној ласерској диодној траци, топлотни пут је следећи:
Чип → Лемни слој → Подносач (нпр. бакар или керамика) → Термоелектрични хладњак (ТЕЦ) или хладњак → Околина
2Карактеристике:
Ова метода хлађења има следеће карактеристике:
Концентрисан топлотни ток и кратак термички пут, ефикасно смањујући температуру споја; Компактан дизајн, погодан за минијатуризовано паковање; Пасивна проводљивост, која не захтева сложене активне петље хлађења.
2. Кључна разматрања дизајна за термичке перформансе
Да би се осигурало ефикасно хлађење контактном проводљивошћу, следећи аспекти морају се пажљиво размотрити током пројектовања уређаја:
① Термичка отпорност на споју лема
Топлотна проводљивост слоја лема игра кључну улогу у укупној термичкој отпорности. Треба користити метале високе проводљивости као што су легура AuSn или чисти индијум, а дебљину и једнообразност слоја лема треба контролисати како би се минимизирале термичке баријере.
② Избор материјала за подножје
Уобичајени материјали за подлогу укључују:
Бакар (Cu): Висока топлотна проводљивост, исплативо;
Волфрам бакар (WCu)/молибден бакар (MoCu): Боље CTE подударање са чиповима, нудећи и чврстоћу и проводљивост;
Алуминијум нитрид (AlN): Одлична електрична изолација, погодна за примене високог напона.
③ Квалитет површинског контакта
Храпавост површине, равност и влажност директно утичу на ефикасност преноса топлоте. Полирање и позлаћивање се често користе за побољшање перформанси термичког контакта.
④ Минимизирање термалног пута
Структурни дизајн треба да има за циљ скраћивање термалног пута између чипа и хладњака. Избегавајте непотребне међуслојеве материјала како бисте побољшали укупну ефикасност одвођења топлоте.
3. Будући правци развоја
Са континуираним трендом минијатуризације и веће густине снаге, технологија контактног проводљивог хлађења се развија у следећим правцима:
① Вишеслојни композитни TIM-ови
Комбиновањем металне топлотне проводљивости са флексибилним пуферовањем смањује се отпорност међуповршне површине и побољшава се издржљивост термичког циклуса.
② Интегрисано паковање хладњака
Пројектовање подножаца и хладњака као јединствене интегрисане структуре ради смањења контактних површина и повећања ефикасности преноса топлоте на нивоу система.
③ Оптимизација бионичке структуре
Примена микроструктурираних површина које имитирају природне механизме дисипације топлоте - као што су „проводљивост налик дрвету“ или „шаре налик крљуштима“ - ради побољшања термичких перформанси.
④ Интелигентна термална контрола
Укључивање температурних сензора и динамичке контроле снаге за адаптивно управљање температуром, продужавајући радни век уређаја.
4. Закључак
За ласерске диоде велике снаге, управљање топлотом није само технички изазов – то је кључна основа за поузданост. Контактно проводљиво хлађење, са својим ефикасним, зрелим и исплативим карактеристикама, остаје једно од главних решења за одвођење топлоте данас.
5. О нама
У компанији Лумиспот, поседујемо дубоко стручно знање у области паковања ласерских диода, процене термичког управљања и избора материјала. Наша мисија је да пружимо високо ефикасна, дуготрајна ласерска решења прилагођена потребама ваше примене. Ако желите да сазнате више, срдачно вас позивамо да контактирате наш тим.
Време објаве: 23. јун 2025.