Pe măsură ce tehnologia laserelor de mare putere continuă să avanseze rapid, barele de diode laser (LDB) au devenit utilizate pe scară largă în procesarea industrială, chirurgia medicală, LiDAR și cercetarea științifică datorită densității lor mari de putere și a luminozității ridicate. Cu toate acestea, odată cu creșterea integrării și a curentului de funcționare al cipurilor laser, provocările legate de managementul termic devin mai importante, afectând direct stabilitatea performanței și durata de viață a laserului.
Printre diversele strategii de gestionare termică, răcirea prin conducție de contact se remarcă ca fiind una dintre cele mai esențiale și utilizate pe scară largă tehnici în ambalarea barelor de diode laser, datorită structurii sale simple și conductivității termice ridicate. Acest articol explorează principiile, considerațiile cheie de proiectare, selecția materialelor și tendințele viitoare ale acestei „căi calme” către controlul termic.
1. Principiile răcirii prin conducție de contact
Așa cum sugerează și numele, răcirea prin conducție de contact funcționează prin stabilirea unui contact direct între cipul laser și un radiator, permițând un transfer eficient de căldură prin materiale cu conductivitate termică ridicată și disiparea rapidă în mediul extern.
1.The HmâncaPath:
Într-o bară laser tipică cu diode, traseul termic este următorul:
Cip → Strat de lipire → Submount (de exemplu, cupru sau ceramică) → TEC (Răcitor termoelectric) sau Radiator → Mediu ambiental
2.Caracteristici:
Această metodă de răcire are următoarele caracteristici:
Flux de căldură concentrat și cale termică scurtă, reducând eficient temperatura joncțiunii; Design compact, potrivit pentru ambalaje miniaturizate; Conducție pasivă, care nu necesită bucle complexe de răcire activă.
2. Considerații cheie de proiectare pentru performanța termică
Pentru a asigura o răcire eficientă prin conducție de contact, următoarele aspecte trebuie luate în considerare cu atenție în timpul proiectării dispozitivului:
① Rezistență termică la interfața de lipire
Conductivitatea termică a stratului de lipire joacă un rol esențial în rezistența termică generală. Ar trebui utilizate metale cu conductivitate ridicată, cum ar fi aliajul AuSn sau indiul pur, iar grosimea și uniformitatea stratului de lipire ar trebui controlate pentru a minimiza barierele termice.
② Selectarea materialului de montare
Materialele comune pentru submount includ:
Cupru (Cu): Conductivitate termică ridicată, rentabil;
Cupru de tungsten (WCu)/Cupru de molibden (MoCu): Corespondență CTE mai bună cu așchiile, oferind atât rezistență, cât și conductivitate;
Nitrură de aluminiu (AlN): Izolație electrică excelentă, potrivită pentru aplicații de înaltă tensiune.
③ Calitatea contactului cu suprafața
Rugozitatea, planeitatea și umectabilitatea suprafeței afectează direct eficiența transferului de căldură. Lustruirea și placarea cu aur sunt adesea folosite pentru a îmbunătăți performanța contactului termic.
④ Minimizarea traseului termic
Designul structural ar trebui să urmărească scurtarea traseului termic dintre cip și radiator. Evitați straturile intermediare inutile de materiale pentru a îmbunătăți eficiența generală de disipare a căldurii.
3. Direcții de dezvoltare viitoare
Odată cu tendința continuă spre miniaturizare și densitate de putere mai mare, tehnologia de răcire prin conducție de contact evoluează în următoarele direcții:
① TIM-uri compozite multistrat
Combinând conducția termică metalică cu o amortizare flexibilă pentru a reduce rezistența la interfață și a îmbunătăți durabilitatea ciclului termic.
② Ambalaj radiator integrat
Proiectarea submotoarelor și a radiatoarelor ca o singură structură integrată pentru a reduce interfețele de contact și a crește eficiența transferului de căldură la nivel de sistem.
③ Optimizarea structurii bionice
Aplicarea suprafețelor microstructurate care imită mecanismele naturale de disipare a căldurii - cum ar fi „conducția asemănătoare copacilor” sau „modelele asemănătoare solzilor” - pentru a îmbunătăți performanța termică.
④ Control termic inteligent
Încorporează senzori de temperatură și control dinamic al puterii pentru o gestionare termică adaptivă, prelungind durata de viață a dispozitivului.
4. Concluzie
Pentru barele cu diode laser de mare putere, managementul termic nu este doar o provocare tehnică - este o bază esențială pentru fiabilitate. Răcirea prin conducție de contact, cu caracteristicile sale eficiente, mature și rentabile, rămâne una dintre soluțiile principale pentru disiparea căldurii în prezent.
5. Despre noi
La Lumispot, avem o expertiză vastă în domeniul ambalării diodelor laser, evaluării managementului termic și selecției materialelor. Misiunea noastră este de a oferi soluții laser de înaltă performanță și cu durată lungă de viață, adaptate nevoilor aplicației dumneavoastră. Dacă doriți să aflați mai multe, vă invităm să contactați echipa noastră.
Data publicării: 23 iunie 2025