Yüksek güçlü lazer teknolojisi hızla gelişmeye devam ederken, Lazer Diyot Çubukları (LDB'ler), yüksek güç yoğunluğu ve yüksek parlaklık çıkışı nedeniyle endüstriyel işleme, tıbbi cerrahi, LiDAR ve bilimsel araştırmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, lazer çiplerinin artan entegrasyonu ve çalışma akımıyla birlikte, termal yönetim zorlukları daha belirgin hale gelmekte ve bu da lazerin performans kararlılığını ve ömrünü doğrudan etkilemektedir.
Çeşitli termal yönetim stratejileri arasında, temas yoluyla soğutma, basit yapısı ve yüksek termal iletkenliği sayesinde lazer diyot çubuk paketlemesinde en temel ve yaygın olarak kullanılan tekniklerden biri olarak öne çıkmaktadır. Bu makale, termal kontrole yönelik bu "sakin yolun" prensiplerini, temel tasarım hususlarını, malzeme seçimini ve gelecekteki eğilimlerini incelemektedir.
1. Temas Yoluyla İletimle Soğutma Prensipleri
Adından da anlaşılacağı gibi, temaslı iletimli soğutma, lazer çipi ile bir ısı emici arasında doğrudan temas kurarak çalışır; bu da yüksek ısı iletkenliğine sahip malzemeler aracılığıyla verimli ısı transferi ve dış ortama hızlı ısı dağılımı sağlar.
①The Hyemek yemekPateist:
Tipik bir lazer diyot çubuğunda ısı yolu şu şekildedir:
Çip → Lehim Katmanı → Alt Montaj (ör. bakır veya seramik) → TEC (Termoelektrik Soğutucu) veya Isı Emici → Ortam
②Özellikler:
Bu soğutma yönteminin özellikleri şunlardır:
Yoğunlaştırılmış ısı akışı ve kısa termal yol, bağlantı sıcaklığını etkili bir şekilde düşürür; Kompakt tasarım, minyatürleştirilmiş paketlemeye uygundur; Pasif iletim, karmaşık aktif soğutma devrelerine ihtiyaç duymaz.
2. Isı Performansı İçin Temel Tasarım Hususları
Etkin temas iletimli soğutmayı sağlamak için, cihaz tasarımı sırasında aşağıdaki hususlara dikkatlice değinilmelidir:
① Lehim Arayüzündeki Termal Direnç
Lehim tabakasının termal iletkenliği, genel termal dirençte kritik bir rol oynar. Altın-kalay alaşımı veya saf indiyum gibi yüksek iletkenliğe sahip metaller kullanılmalı ve termal bariyerleri en aza indirmek için lehim tabakası kalınlığı ve homojenliği kontrol edilmelidir.
② Alt Montaj Malzemesi Seçimi
Yaygın olarak kullanılan alt montaj malzemeleri şunlardır:
Bakır (Cu): Yüksek ısı iletkenliği, uygun maliyetli;
Tungsten Bakır (WCu)/Molibden Bakır (MoCu): Çiplerle daha iyi CTE uyumu sağlayarak hem dayanıklılık hem de iletkenlik sunar;
Alüminyum Nitrür (AlN): Mükemmel elektrik yalıtımı sağlar, yüksek voltaj uygulamaları için uygundur.
③ Yüzey Temas Kalitesi
Yüzey pürüzlülüğü, düzlüğü ve ıslatılabilirliği, ısı transfer verimliliğini doğrudan etkiler. Isıl temas performansını iyileştirmek için genellikle parlatma ve altın kaplama kullanılır.
④ Isı Yolunun En Aza İndirilmesi
Yapısal tasarım, çip ile soğutucu arasındaki termal yolu kısaltmayı hedeflemelidir. Genel ısı dağıtım verimliliğini artırmak için gereksiz ara malzeme katmanlarından kaçınılmalıdır.
3. Gelecekteki Gelişim Yönleri
Süregelen minyatürleştirme ve daha yüksek güç yoğunluğu eğilimiyle birlikte, temas iletimli soğutma teknolojisi aşağıdaki yönlerde gelişmektedir:
① Çok Katmanlı Kompozit TIM'ler
Metalik ısı iletimini esnek tamponlama ile birleştirerek arayüz direncini azaltmak ve termal döngü dayanıklılığını artırmak.
② Entegre Isı Dağıtıcı Ambalajı
Alt montaj parçalarını ve ısı emicilerini tek bir entegre yapı olarak tasarlayarak temas noktalarını azaltmak ve sistem düzeyinde ısı transfer verimliliğini artırmak.
③ Biyonik Yapı Optimizasyonu
Isı performansını artırmak için, "ağaç benzeri iletim" veya "pul benzeri desenler" gibi doğal ısı dağıtım mekanizmalarını taklit eden mikro yapılı yüzeyler uygulamak.
④ Akıllı Termal Kontrol
Cihazın çalışma ömrünü uzatmak için sıcaklık sensörleri ve dinamik güç kontrolü entegre edilerek uyarlanabilir termal yönetim sağlanmıştır.
4. Sonuç
Yüksek güçlü lazer diyot çubukları için termal yönetim sadece teknik bir zorluk değil, aynı zamanda güvenilirliğin de kritik bir temelidir. Verimli, olgun ve uygun maliyetli özellikleriyle temaslı iletimli soğutma, günümüzde ısı dağıtımı için ana akım çözümlerden biri olmaya devam etmektedir.
5. Hakkımızda
Lumispot olarak, lazer diyot paketleme, termal yönetim değerlendirmesi ve malzeme seçimi konularında derin bir uzmanlığa sahibiz. Misyonumuz, uygulama ihtiyaçlarınıza göre uyarlanmış yüksek performanslı, uzun ömürlü lazer çözümleri sunmaktır. Daha fazla bilgi edinmek isterseniz, ekibimizle iletişime geçmenizi memnuniyetle karşılarız.
Yayın tarihi: 23 Haz-2025