Lazerinių diodų strypų litavimo medžiagos: esminis tiltas tarp našumo ir patikimumo

Projektuojant ir gaminant didelės galios puslaidininkinius lazerius, lazerinių diodų juostos yra pagrindiniai šviesą skleidžiantys elementai. Jų veikimas priklauso ne tik nuo lazerinių lustų vidinės kokybės, bet ir nuo pakavimo proceso. Iš įvairių pakavimo komponentų litavimo medžiagos atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį kaip terminė ir elektrinė sąsaja tarp lusto ir šilumos kriauklės.

1. Lydmetalio vaidmuo lazerinių diodų strypuose

Lazerinių diodų juostose paprastai integruoti keli spinduoliai, todėl pasiekiamas didelis galios tankis ir griežti šilumos valdymo reikalavimai. Norint pasiekti efektyvų šilumos išsklaidymą ir konstrukcijos stabilumą, litavimo medžiagos turi atitikti šiuos kriterijus:

① Didelis šilumos laidumas:

Užtikrina efektyvų šilumos perdavimą iš lazerio mikroschemos.

② Geras drėkinamumas:

Užtikrina tvirtą sukibimą tarp lusto ir pagrindo.

③ Tinkama lydymosi temperatūra:

Apsaugo nuo perteklinio srauto ar degradacijos vėlesnio apdorojimo ar eksploatavimo metu.

④ Suderinamas šiluminio plėtimosi koeficientas (CTE):

Sumažina terminį įtempimą ant lusto.

5. Puikus atsparumas nuovargiui:

Prailgina įrenginio tarnavimo laiką.

2. Įprasti lazerinių strypų pakuočių litavimo tipai

Toliau pateikiami trys pagrindiniai litavimo medžiagų tipai, dažniausiai naudojami lazerinių diodų strypų pakuotėse:

①Aukso ir alavo lydinys (AuSn)

Savybės:

Eutektinė sudėtis 80Au/20Sn, lydymosi temperatūra 280 °C; didelis šilumos laidumas ir mechaninis stiprumas.

Privalumai:

Puikus stabilumas aukštoje temperatūroje, ilgas terminio nuovargio tarnavimo laikas, be organinių teršalų, didelis patikimumas

Paraiškos:

Karinės, aviacijos ir kosmoso bei aukščiausios klasės pramoninės lazerinės sistemos.

②Grynas indis (In)

Savybės:

Lydymosi temperatūra 157 °C; minkštas ir labai kalus.

Privalumai:

Puikus terminio ciklavimo našumas, mažas įtempimas lustui, idealiai tinka trapių konstrukcijų apsaugai, tinka žemos temperatūros sujungimo reikalavimams

Apribojimai:

Linkęs oksiduotis; apdorojimo metu reikalinga inertinė atmosfera, mažesnis mechaninis stiprumas; netinka didelėms apkrovoms

③Kompozicinės litavimo sistemos (pvz., AuSn + In)

Struktūra:

Paprastai AuSn naudojamas po lustu, kad būtų tvirtesnis pritvirtinimas, o In – viršuje, kad būtų pagerintas šiluminis buferis.

Privalumai:

Suderina didelį patikimumą su įtempių mažinimu, pagerina bendrą pakuotės patvarumą, gerai prisitaiko prie įvairios darbo aplinkos

3. Litavimo kokybės įtaka įrenginio veikimui

Litavimo medžiagos parinkimas ir proceso valdymas daro didelę įtaką lazerinių įtaisų elektrooptinėms charakteristikoms ir ilgalaikiam stabilumui:

Esant nuolatiniam didelio galingumo veikimui, net ir nedideli litavimo defektai gali sukelti perkaitimą, dėl kurio pablogėja našumas arba įrenginys sugenda. Todėl norint pasiekti didelio patikimumo lazerinį pakavimą, labai svarbu pasirinkti aukštos kokybės litavimą ir įdiegti tikslius litavimo procesus.

4. Būsimos tendencijos ir plėtra

Lazerinėms technologijoms toliau skverbiantis į pramoninį apdirbimą, medicininę chirurgiją, LiDAR ir kitas sritis, lazerinių pakuočių litavimo medžiagos vystosi šiomis kryptimis:

①Žemos temperatūros litavimas:

Integracijai su termiškai jautriomis medžiagomis

②Bešvinis lydmetalis:

Kad atitiktų RoHS ir kitus aplinkosaugos reglamentus

③Didelio našumo šiluminės sąsajos medžiagos (TIM):

Siekiant dar labiau sumažinti šiluminę varžą

④Mikrolitavimo technologijos:

Palaikyti miniatiūrizaciją ir didelio tankio integraciją

5. Išvada

Nors ir nedidelio tūrio, litavimo medžiagos yra svarbiausios jungtys, užtikrinančios didelės galios lazerinių įrenginių veikimą ir patikimumą. Lazerinių diodų strypų pakavimo srityje tinkamo litavimo parinkimas ir sujungimo proceso optimizavimas yra būtini norint pasiekti ilgalaikį stabilų veikimą.

6. Apie mus

„Lumispot“ yra įsipareigojusi klientams tiekti profesionalius ir patikimus lazerių komponentus bei pakavimo sprendimus. Turėdami didelę patirtį litavimo medžiagų parinkimo, šilumos valdymo projektavimo ir patikimumo vertinimo srityse, tikime, kad kiekvienas detalių tobulinimas atveria kelią į meistriškumą. Norėdami gauti daugiau informacijos apie didelės galios lazerių pakavimo technologiją, susisiekite su mumis.