Yüksek güçlü yarı iletken lazerlerin tasarım ve üretiminde, lazer diyot çubukları temel ışık yayıcı üniteler olarak görev yapar. Performansları yalnızca lazer yongalarının iç kalitesine değil, aynı zamanda paketleme sürecine de büyük ölçüde bağlıdır. Paketlemede kullanılan çeşitli bileşenler arasında lehim malzemeleri, yonga ile ısı emici arasında termal ve elektriksel arayüz olarak hayati bir rol oynar.
1. Lazer Diyot Çubuklarında Lehimin Rolü
Lazer diyot çubukları genellikle birden fazla yayıcıyı bir araya getirerek yüksek güç yoğunlukları ve sıkı termal yönetim gereksinimleri sağlar. Verimli ısı dağılımı ve yapısal stabilite sağlamak için lehim malzemelerinin aşağıdaki kriterleri karşılaması gerekir:
① Yüksek ısı iletkenliği:
Lazer çipinden verimli ısı transferi sağlar.
② İyi ıslanabilirlik:
Çip ile alt tabaka arasında sıkı bir bağ sağlar.
③ Uygun erime noktası:
Sonraki işleme veya operasyon sırasında tekrar akmayı veya bozulmayı önler.
④ Uyumlu termal genleşme katsayısı (CTE):
Çip üzerindeki termal stresi en aza indirir.
⑤ Mükemmel yorulma direnci:
Cihazın kullanım ömrünü uzatır.
2. Lazer Çubuk Paketleme için Yaygın Lehim Türleri
Lazer diyot çubuklarının paketlenmesinde yaygın olarak kullanılan üç ana lehim malzemesi türü şunlardır:
①Altın-Kalay Alaşımı (AuSn)
Özellikler:
280°C erime noktasına sahip 80Au/20Sn ötektik bileşimli; yüksek ısı iletkenliği ve mekanik dayanımı olan.
Avantajları:
Mükemmel yüksek sıcaklık kararlılığı, uzun termal yorulma ömrü, organik kontaminasyondan arındırılmış, yüksek güvenilirlik
Uygulamalar:
Askeri, havacılık ve ileri teknoloji endüstriyel lazer sistemleri.
②Saf İndiyum (In)
Özellikler:
Erime noktası 157°C; yumuşak ve kolay şekil verilebilir.
Avantajları:
Üstün termal döngü performansı, çip üzerinde düşük stres, kırılgan yapıları korumak için ideal, düşük sıcaklıkta bağlama gereksinimleri için uygundur
Sınırlamalar:
Oksidasyona eğilimlidir; işleme sırasında inert atmosfer gerektirir, düşük mekanik mukavemete sahiptir; yüksek yük uygulamaları için ideal değildir
③Kompozit Lehim Sistemleri (örneğin, AuSn + In)
Yapı:
Genellikle, sağlam bir bağlantı için çipin altına AuSn kullanılırken, geliştirilmiş termal tamponlama için üstüne In uygulanır.
Avantajları:
Yüksek güvenilirliği gerilim gidermeyle birleştirir, genel ambalaj dayanıklılığını artırır, çeşitli çalışma ortamlarına iyi uyum sağlar
3. Lehim Kalitesinin Cihaz Performansı Üzerindeki Etkisi
Lehim malzemesi seçimi ve proses kontrolü, lazer cihazlarının elektro-optik performansını ve uzun vadeli kararlılığını önemli ölçüde etkiler:
| Lehim Faktörü | Cihaz Üzerindeki Etkisi |
| Lehim tabakası düzgünlüğü | Isı dağılımını ve optik güç tutarlılığını etkiler |
| Boşluk oranı | Daha yüksek boşluklar artan termal dirence ve yerel aşırı ısınmaya yol açar |
| Alaşım saflığı | Erime kararlılığını ve metaller arası difüzyonu etkiler |
| Arayüz ıslanabilirliği | Bağlanma mukavemetini ve arayüz termal iletkenliğini belirler |
Yüksek güçte sürekli çalışma sırasında, lehimlemedeki küçük kusurlar bile termal birikime yol açarak performans düşüşüne veya cihaz arızasına neden olabilir. Bu nedenle, yüksek güvenilirlikli lazer paketleme elde etmek için yüksek kaliteli lehim seçmek ve hassas lehimleme işlemlerini uygulamak esastır.
4. Gelecekteki Trendler ve Gelişmeler
Lazer teknolojileri endüstriyel işleme, tıbbi cerrahi, LiDAR ve diğer alanlara nüfuz etmeye devam ettikçe, lazer paketleme için lehim malzemeleri aşağıdaki yönlerde gelişmektedir:
①Düşük sıcaklıkta lehimleme:
Isıya duyarlı malzemelerle entegrasyon için
②Kurşunsuz lehim:
RoHS ve diğer çevre yönetmeliklerini karşılamak için
③Yüksek performanslı termal arayüz malzemeleri (TIM):
Isıl direnci daha da azaltmak için
④Mikro lehimleme teknolojileri:
Minyatürleştirmeyi ve yüksek yoğunluklu entegrasyonu desteklemek için
5. Sonuç
Hacim olarak küçük olmalarına rağmen, lehim malzemeleri yüksek güçlü lazer cihazlarının performansını ve güvenilirliğini sağlayan kritik bağlayıcılardır. Lazer diyot çubuklarının paketlenmesinde, doğru lehimin seçilmesi ve bağlama işleminin optimize edilmesi, uzun vadeli istikrarlı bir çalışma sağlamak için olmazsa olmazdır.
6. Hakkımızda
Lumispot, müşterilerine profesyonel ve güvenilir lazer bileşenleri ve paketleme çözümleri sunmaya kendini adamıştır. Lehim malzemesi seçimi, termal yönetim tasarımı ve güvenilirlik değerlendirmesindeki kapsamlı deneyimimizle, her ayrıntıdaki iyileştirmenin mükemmelliğe giden yolu açtığına inanıyoruz. Yüksek güçlü lazer paketleme teknolojisi hakkında daha fazla bilgi için bizimle iletişime geçmekten çekinmeyin.
Gönderi zamanı: 07-07-2025