Контактілі өткізгіштікті салқындату: жоғары қуатты лазерлік диодты жолақтарды қолдану үшін «тыныш жол»

Жоғары қуатты лазерлік технология қарқынды дамып келе жатқандықтан, лазерлік диодты штангалар (LDB) жоғары қуат тығыздығы мен жоғары жарықтық шығысына байланысты өнеркәсіптік өңдеуде, медициналық хирургияда, LiDAR-да және ғылыми зерттеулерде кеңінен қолданыла бастады. Дегенмен, лазерлік чиптердің интеграциясы мен жұмыс тогының артуымен термиялық басқару мәселелері айқындала түсуде, бұл лазердің жұмыс тұрақтылығы мен қызмет ету мерзіміне тікелей әсер етеді.

Әртүрлі жылу басқару стратегияларының ішінде контактілі өткізгіштікпен салқындату лазерлік диодты жолақ қаптамасындағы ең маңызды және кеңінен қолданылатын әдістердің бірі болып табылады, себебі ол қарапайым құрылымы мен жоғары жылу өткізгіштігінің арқасында ерекшеленеді. Бұл мақалада жылу басқаруға апаратын осы «тыныш жолдың» принциптері, негізгі дизайн мәселелері, материалды таңдау және болашақ үрдістері қарастырылады.

1. Байланыс өткізгіштігін салқындатудың принциптері

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

①The HжеуPат:

Әдеттегі лазерлік диодтық жолақта жылу жолы келесідей:
Чип → Дәнекерлеу қабаты → Қосалқы бекіткіш (мысалы, мыс немесе керамика) → TEC (термоэлектрлік салқындатқыш) немесе жылу раковинасы → Қоршаған орта

②Ерекше өзгешеліктері:

Бұл салқындату әдісі келесі ерекшеліктерге ие:

Шоғырланған жылу ағыны және қысқа жылу жолы, түйіспе температурасын тиімді төмендетеді; Миниатюралық қаптамаға жарамды ықшам дизайн; Күрделі белсенді салқындату ілмектерін қажет етпейтін пассивті өткізгіштік.

2. Жылу өнімділігіне арналған негізгі жобалау мәселелері

Тиімді контактілі салқындатуды қамтамасыз ету 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 жоғары өткізгіштікке ие металдарды пайдалану керек, ал жылу кедергілерін азайту үшін дәнекерлеу қабатының қалыңдығы мен біркелкілігін бақылау керек.

2 Орнату материалын таңдау

Орнату материалдарының кең таралған түрлеріне мыналар жатады:

Мыс (Cu): жоғары жылу өткізгіштік, үнемді;

Вольфрам мыс (WCu)/Молибден мыс (MoCu): CTE чиптерімен жақсы үйлеседі, беріктігін де, өткізгіштігін де қамтамасыз етеді;

Алюминий нитриді (AlN): Жоғары вольтты қолдануға жарамды, тамаша электр оқшаулағышы.

③ Беттік жанасу сапасы

Беттің кедір-бұдырлығы, тегістігі және ылғалдануы жылу беру тиімділігіне тікелей әсер етеді. Жылулық жанасу өнімділігін жақсарту үшін жылтырату және алтын жалату жиі қолданылады.

④ Жылу жолын азайту

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

3. Болашақ даму бағыттары

Миниатюризациялау және жоғары қуат тығыздығына бағытталған үрдістің жалғасуымен контактілі салқындату технологиясы келесі бағыттар бойынша дамып келеді:

① Көп қабатты композиттік TIM-дер

Интерфейстік кедергіні азайту және термиялық циклдің беріктігін жақсарту үшін металл жылу өткізгіштігін икемді буферлеумен біріктіру.

2 Интеграцияланған жылу раковинасының қаптамасы

Байланыс интерфейстерін азайту және жүйе деңгейіндегі жылу беру тиімділігін арттыру үшін қосалқы бекіткіштер мен жылу қабылдағыштарды бірыңғай интеграцияланған құрылым ретінде жобалау.

③ Бионикалық құрылымды оңтайландыру

Жылулық өнімділікті жақсарту үшін табиғи жылу тарату механизмдерін имитациялайтын микроқұрылымды беттерді қолдану - мысалы, «ағаш тәрізді өткізгіштік» немесе «қабыршақ тәрізді үлгілер».

④ Интеллектуалды жылулық басқару

Құрылғының пайдалану мерзімін ұзарту үшін температура датчиктерін және динамикалық қуатты басқаруды бейімделгіш термиялық басқаруды қосу.

4. Қорытынды

Жоғары қуатты лазерлік диодтық жолақтар үшін термиялық басқару тек техникалық қиындық емес, бұл сенімділіктің маңызды негізі. Тиімді, жетілген және үнемді сипаттамалары бар контактілі салқындату бүгінгі таңда жылуды таратудың негізгі шешімдерінің бірі болып қала береді.

5. Біз туралы

Lumispot компаниясында біз лазерлік диодты қаптау, термиялық басқаруды бағалау және материалды таңдау саласында терең тәжірибемізді ұсынамыз. Біздің мақсатымыз - сіздің қолданбалы қажеттіліктеріңізге бейімделген жоғары өнімді, ұзақ қызмет ететін лазерлік шешімдерді ұсыну. Егер сіз көбірек білгіңіз келсе, біздің командамызбен байланысуға шақырамыз.