Байланыс өткізгіштік салқындату: жоғары қуатты лазерлік диодтық жолақ қолданбаларына арналған «тыныш жол»

Жоғары қуатты лазерлік технология қарқынды дамып келе жатқандықтан, лазерлік диодтық жолақтар (LDBs) жоғары қуат тығыздығы мен жоғары жарықтылық шығысының арқасында өнеркәсіптік өңдеуде, медициналық хирургияда, LiDAR және ғылыми зерттеулерде кеңінен қолданыла бастады. Дегенмен, лазерлік микросхемалардың интеграциясы мен жұмыс тоғының ұлғаюымен термиялық басқару қиындықтары анағұрлым маңызды бола бастады — лазердің өнімділігі тұрақтылығы мен қызмет ету мерзіміне тікелей әсер етеді.

Түрлі жылуды басқару стратегияларының ішінде контактілерді өткізетін салқындату қарапайым құрылымы мен жоғары жылу өткізгіштігінің арқасында лазерлік диод жолағын ораудағы ең маңызды және кеңінен қолданылатын әдістердің бірі ретінде ерекшеленеді. Бұл мақалада жылуды басқаруға арналған осы «тыныштық жолдың» принциптері, негізгі дизайн ойлары, материалды таңдау және болашақ тенденциялар зерттеледі.

1. Контактілі өткізгіштік салқындату принциптері

Атауынан көрініп тұрғандай, контактілі өткізгіштік салқындату лазерлік чип пен жылу қабылдағыш арасында тікелей байланыс орнату арқылы жұмыс істейді, бұл жоғары жылу өткізгіш материалдар арқылы тиімді жылу беруді және сыртқы ортаға тез таралуын қамтамасыз етеді.

①The HжеуPат:

Әдеттегі лазерлік диод жолағында жылу жолы келесідей:
Чип → Дәнекер қабаты → Қосалқы қондырғы (мысалы, мыс немесе керамика) → TEC (Термоэлектрлік салқындатқыш) немесе жылу қабылдағыш → Қоршаған орта

②Ерекше өзгешеліктері:

Бұл салқындату әдісінің ерекшеліктері:

Концентрленген жылу ағыны және қысқа жылу жолы, түйісу температурасын тиімді төмендетеді; Ықшам дизайн, шағын қаптамаға жарамды; Күрделі белсенді салқындату контурларын қажет етпейтін пассивті өткізгіштік.

2. Жылулық өнімділікке арналған негізгі дизайнды қарастыру

Контактілерді тиімді салқындату үшін құрылғыны жобалау кезінде келесі аспектілерді мұқият қарастыру қажет:

① Дәнекерлеу интерфейсіндегі жылу кедергісі

Дәнекерлеу қабатының жылу өткізгіштігі жалпы жылу кедергісінде маңызды рөл атқарады. AuSn қорытпасы немесе таза индий сияқты өткізгіштігі жоғары металдарды пайдалану керек және жылу кедергілерін азайту үшін дәнекерлеу қабатының қалыңдығы мен біркелкілігін бақылау керек.

② Қосалқы материалды таңдау

Жалпы қосалқы материалдарға мыналар жатады:

Мыс (Cu): Жоғары жылу өткізгіштік, үнемділік;

Вольфрам мысы (WCu)/Молибденді мысы (MoCu): беріктігі мен өткізгіштігін қамтамасыз ететін чиптермен жақсырақ CTE сәйкестігі;

Алюминий нитриді (AlN): Жоғары вольтты қолданбалар үшін жарамды тамаша электр оқшаулау.

③ Беттік байланыс сапасы

Бетінің кедір-бұдырлығы, тегістігі және суланғыштығы жылу беру тиімділігіне тікелей әсер етеді. Жылтырату және алтын жалату жиі термиялық контактілерді жақсарту үшін қолданылады.

④ Жылу жолын азайту

Құрылымдық дизайн чип пен жылу қабылдағыш арасындағы жылу жолын қысқартуға бағытталуы керек. Жалпы жылуды тарату тиімділігін арттыру үшін қажет емес аралық материал қабаттарынан аулақ болыңыз.

3. Болашақ даму бағыттары

Миниатюризацияға және жоғары қуат тығыздығына қарай жалғасып келе жатқан тенденциямен контактілерді салқындату технологиясы келесі бағыттар бойынша дамып келеді:

① Көп қабатты композиттік TIMs

Интерфейс кедергісін азайту және жылу циклінің беріктігін жақсарту үшін металл жылу өткізгіштігін икемді буферлеумен біріктіру.

② Біріктірілген жылу қабылдағыш қаптамасы

Байланыс интерфейстерін азайту және жүйе деңгейіндегі жылу беру тиімділігін арттыру үшін қосалқы қондырғылар мен жылу қабылдағыштарды біртұтас біріктірілген құрылым ретінде жобалау.

③ Бионикалық құрылымды оңтайландыру

Жылу өнімділігін арттыру үшін табиғи жылуды тарату механизмдерін, мысалы, «ағаш тәрізді өткізгіштік» немесе «масштаб тәрізді үлгілерді» еліктейтін микроқұрылымды беттерді қолдану.

④ Интеллектуалды термиялық бақылау

Құрылғының қызмет ету мерзімін ұзарта отырып, бейімделген жылуды басқару үшін температура сенсорлары мен динамикалық қуатты басқаруды қамтиды.

4. Қорытынды

Жоғары қуатты лазерлік диод жолақтары үшін жылуды басқару тек техникалық қиындық емес, ол сенімділіктің маңызды негізі болып табылады. Тиімді, жетілген және үнемді сипаттамалары бар контактілі өткізгіш салқындату бүгінгі күні жылуды таратудың негізгі шешімдерінің бірі болып қала береді.

5. Біз туралы

Lumispot-та біз лазерлік диодты қаптамада, жылуды басқаруды бағалауда және материалды таңдауда терең тәжірибені ұсынамыз. Біздің миссиямыз – қолданбалы қажеттіліктеріңізге бейімделген жоғары өнімді, ұзақ мерзімді лазерлік шешімдерді ұсыну. Егер сіз көбірек білгіңіз келсе, біздің командамен байланысуыңызға қуаныштымыз.