उच्च-शक्तीचे लेसर तंत्रज्ञान वेगाने प्रगती करत असताना, लेसर डायोड बार (LDBs) त्यांच्या उच्च शक्ती घनता आणि उच्च ब्राइटनेस आउटपुटमुळे औद्योगिक प्रक्रिया, वैद्यकीय शस्त्रक्रिया, LiDAR आणि वैज्ञानिक संशोधनात मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाऊ लागले आहेत. तथापि, लेसर चिप्सच्या वाढत्या एकत्रीकरण आणि ऑपरेटिंग करंटसह, थर्मल व्यवस्थापन आव्हाने अधिक प्रमुख होत आहेत - लेसरच्या कार्यक्षमतेच्या स्थिरतेवर आणि आयुष्यमानावर थेट परिणाम करत आहेत.
विविध थर्मल मॅनेजमेंट स्ट्रॅटेजीजमध्ये, कॉन्टॅक्ट कंडक्शन कूलिंग हे लेसर डायोड बार पॅकेजिंगमध्ये सर्वात आवश्यक आणि व्यापकपणे स्वीकारल्या जाणाऱ्या तंत्रांपैकी एक म्हणून वेगळे आहे, त्याची साधी रचना आणि उच्च थर्मल चालकता यामुळे. हा लेख थर्मल कंट्रोलच्या या "शांत मार्ग" ची तत्त्वे, प्रमुख डिझाइन विचार, सामग्री निवड आणि भविष्यातील ट्रेंडचा शोध घेतो.
१. संपर्क वाहक शीतकरणाची तत्त्वे
नावाप्रमाणेच, संपर्क वाहक शीतकरण लेसर चिप आणि उष्णता सिंक यांच्यात थेट संपर्क स्थापित करून कार्य करते, ज्यामुळे उच्च थर्मल चालकता असलेल्या पदार्थांमधून कार्यक्षम उष्णता हस्तांतरण आणि बाह्य वातावरणात जलद विसर्जन शक्य होते.
①The HखाणेPअथ:
एका सामान्य लेसर डायोड बारमध्ये, उष्णता मार्ग खालीलप्रमाणे असतो:
चिप → सोल्डर लेयर → सबमाउंट (उदा., तांबे किंवा सिरेमिक) → टीईसी (थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर) किंवा हीट सिंक → सभोवतालचे वातावरण
②वैशिष्ट्ये:
या शीतकरण पद्धतीमध्ये खालील वैशिष्ट्ये आहेत:
केंद्रित उष्णता प्रवाह आणि लहान थर्मल मार्ग, प्रभावीपणे जंक्शन तापमान कमी करते; कॉम्पॅक्ट डिझाइन, लघु पॅकेजिंगसाठी योग्य; निष्क्रिय वाहकता, जटिल सक्रिय कूलिंग लूपची आवश्यकता नाही.
२. थर्मल परफॉर्मन्ससाठी प्रमुख डिझाइन विचार
प्रभावी संपर्क वाहक शीतकरण सुनिश्चित करण्यासाठी, उपकरण डिझाइन करताना खालील बाबी काळजीपूर्वक लक्षात घेतल्या पाहिजेत:
① सोल्डर इंटरफेसवर थर्मल रेझिस्टन्स
सोल्डर लेयरची थर्मल चालकता एकूण थर्मल रेझिस्टन्समध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावते. AuSn मिश्रधातू किंवा शुद्ध इंडियम सारख्या उच्च-चालकता धातूंचा वापर करावा आणि थर्मल अडथळे कमी करण्यासाठी सोल्डर लेयरची जाडी आणि एकरूपता नियंत्रित करावी.
② सबमाउंट मटेरियल निवड
सामान्य सबमाउंट मटेरियलमध्ये हे समाविष्ट आहे:
तांबे (घन): उच्च औष्णिक चालकता, किफायतशीर;
टंगस्टन कॉपर (WCu)/मोलिब्डेनम कॉपर (MoCu): चिप्ससह चांगले CTE जुळते, ज्यामुळे ताकद आणि चालकता दोन्ही मिळते;
अॅल्युमिनियम नायट्राइड (AlN): उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन, उच्च-व्होल्टेज अनुप्रयोगांसाठी योग्य.
③ पृष्ठभाग संपर्क गुणवत्ता
पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा, सपाटपणा आणि ओलावा यांचा थेट परिणाम उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमतेवर होतो. थर्मल संपर्क कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी पॉलिशिंग आणि सोन्याचे प्लेटिंग अनेकदा वापरले जाते.
④ थर्मल मार्ग कमीत कमी करणे
स्ट्रक्चरल डिझाइनचा उद्देश चिप आणि हीट सिंकमधील थर्मल मार्ग कमी करणे असावा. एकूण उष्णता नष्ट करण्याची कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी अनावश्यक मध्यवर्ती साहित्याचे थर टाळा.
३. भविष्यातील विकासाच्या दिशानिर्देश
लघुकरण आणि उच्च उर्जा घनतेकडे चालू असलेल्या ट्रेंडसह, संपर्क वाहक शीतकरण तंत्रज्ञान खालील दिशानिर्देशांमध्ये विकसित होत आहे:
① बहु-स्तरीय संमिश्र टीआयएम
इंटरफेस रेझिस्टन्स कमी करण्यासाठी आणि थर्मल सायकलिंग टिकाऊपणा सुधारण्यासाठी लवचिक बफरिंगसह धातूचा थर्मल कंडक्शन एकत्र करणे.
② एकात्मिक हीट सिंक पॅकेजिंग
संपर्क इंटरफेस कमी करण्यासाठी आणि सिस्टम-स्तरीय उष्णता हस्तांतरण कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी सबमाउंट्स आणि हीट सिंक एकाच एकात्मिक संरचनेत डिझाइन करणे.
③ बायोनिक स्ट्रक्चर ऑप्टिमायझेशन
थर्मल कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी नैसर्गिक उष्णता नष्ट होण्याच्या यंत्रणेची नक्कल करणारे सूक्ष्म संरचित पृष्ठभाग - जसे की "झाडासारखे वहन" किंवा "स्केलसारखे नमुने" - वापरणे.
④ बुद्धिमान थर्मल नियंत्रण
अनुकूली थर्मल व्यवस्थापनासाठी तापमान सेन्सर्स आणि गतिमान पॉवर नियंत्रण समाविष्ट करणे, ज्यामुळे उपकरणाचे ऑपरेशनल आयुष्य वाढेल.
४. निष्कर्ष
उच्च-शक्तीच्या लेसर डायोड बारसाठी, थर्मल व्यवस्थापन हे केवळ तांत्रिक आव्हान नाही - ते विश्वासार्हतेसाठी एक महत्त्वाचा पाया आहे. संपर्क वाहक शीतकरण, त्याच्या कार्यक्षम, परिपक्व आणि किफायतशीर वैशिष्ट्यांसह, आज उष्णता नष्ट करण्यासाठी मुख्य प्रवाहातील उपायांपैकी एक आहे.
५. आमच्याबद्दल
लुमिस्पॉट येथे, आम्ही लेसर डायोड पॅकेजिंग, थर्मल मॅनेजमेंट मूल्यांकन आणि मटेरियल सिलेक्शनमध्ये सखोल कौशल्य आणतो. आमचे ध्येय तुमच्या अनुप्रयोगाच्या गरजांनुसार उच्च-कार्यक्षमता, दीर्घ-आयुष्य लेसर सोल्यूशन्स प्रदान करणे आहे. जर तुम्हाला अधिक जाणून घ्यायचे असेल, तर आमच्या टीमशी संपर्क साधण्यासाठी आम्ही तुमचे हार्दिक स्वागत करतो.
पोस्ट वेळ: जून-२३-२०२५