Materiale de lipit pentru bare de diode laser: puntea critică între performanță și fiabilitate

În proiectarea și fabricarea laserelor semiconductoare de mare putere, barele de diode laser servesc drept unități centrale de eliberare a luminii. Performanța lor depinde nu numai de calitatea intrinsecă a cipurilor laser, ci și în mare măsură de procesul de ambalare. Printre diversele componente implicate în ambalare, materialele de lipit joacă un rol vital ca interfață termică și electrică dintre cip și radiator.

1. Rolul aliajului de lipire în barele cu diode laser

Barele cu diode laser integrează de obicei mai mulți emițători, rezultând densități mari de putere și cerințe stricte de gestionare termică. Pentru a obține o disipare eficientă a căldurii și stabilitate structurală, materialele de lipit trebuie să îndeplinească următoarele criterii:

① Conductivitate termică ridicată:

Asigură un transfer eficient de căldură de la cipul laser.

② Umezire bună:

Asigură o legătură strânsă între cip și substrat.

③ Punct de topire corespunzător:

Previne refluxul sau degradarea în timpul procesării sau operațiunilor ulterioare.

④ Coeficient de dilatare termică compatibil (CTE):

Minimizează stresul termic asupra cipului.

⑤ Rezistență excelentă la oboseală:

Prelungește durata de viață a dispozitivului.

2. Tipuri comune de lipire pentru ambalarea barelor laser

Următoarele sunt cele trei tipuri principale de materiale de lipit utilizate în mod obișnuit în ambalarea barelor de diode laser:

1.Aliaj aur-staniu (AuSn)

Proprietăți:

Compoziție eutectică de 80Au/20Sn cu un punct de topire de 280°C; conductivitate termică și rezistență mecanică ridicate.

Avantaje:

Stabilitate excelentă la temperaturi ridicate, durată lungă de viață la oboseală termică, fără contaminare organică, fiabilitate ridicată

Aplicații:

Sisteme laser militare, aerospațiale și industriale de înaltă performanță.

2.Indiu pur (In)

Proprietăți:

Punct de topire de 157°C; moale și foarte maleabil.

Avantaje:

Performanță superioară a ciclului termic, solicitare redusă pe cip, ideală pentru protejarea structurilor fragile, potrivită pentru cerințele de lipire la temperaturi scăzute

Limitări:

Predispus la oxidare; necesită atmosferă inertă în timpul procesării, rezistență mecanică mai mică; nu este ideal pentru aplicații cu sarcini mari

③Sisteme compozite de lipire (de exemplu, AuSn + In)

Structura:

De obicei, AuSn este utilizat sub cip pentru o fixare robustă, în timp ce In este aplicat deasupra pentru o tamponare termică îmbunătățită.

Avantaje:

Combină fiabilitatea ridicată cu reducerea stresului, îmbunătățește durabilitatea generală a ambalajelor, se adaptează bine la diverse medii de operare

3. Impactul calității lipirii asupra performanței dispozitivului

Selectarea materialului de lipit și controlul procesului afectează semnificativ performanța electro-optică și stabilitatea pe termen lung a dispozitivelor laser:

În condiții de funcționare continuă la putere mare, chiar și defectele minore de lipire pot duce la acumulare de căldură, rezultând o degradare a performanței sau defectarea dispozitivului. Prin urmare, selectarea unei aliaje de lipire de înaltă calitate și implementarea unor procese precise de lipire sunt fundamentale pentru obținerea unei ambalaje laser de înaltă fiabilitate.

4. Tendințe și dezvoltări viitoare

Pe măsură ce tehnologiile laser continuă să pătrundă în procesarea industrială, chirurgia medicală, LiDAR și alte domenii, materialele de lipit pentru ambalarea laserului evoluează în următoarele direcții:

1.Lipire la temperatură joasă:

Pentru integrare cu materiale sensibile la temperatură

2.Aliaj de lipire fără plumb:

Pentru a respecta RoHS și alte reglementări de mediu

③Materiale de interfață termică de înaltă performanță (TIM):

Pentru a reduce și mai mult rezistența termică

④Tehnologii de micro-lipire:

Pentru a susține miniaturizarea și integrarea de înaltă densitate

5. Concluzie

Deși au un volum mic, materialele de lipire sunt conectorii critici care asigură performanța și fiabilitatea dispozitivelor laser de mare putere. În ambalarea barelor de diode laser, selectarea aliajului de lipire potrivit și optimizarea procesului de lipire sunt esențiale pentru a obține o funcționare stabilă pe termen lung.

6. Despre noi

Lumispot se angajează să ofere clienților componente laser și soluții de ambalare profesionale și fiabile. Cu o vastă experiență în selecția materialelor de lipit, proiectarea managementului termic și evaluarea fiabilității, credem că fiecare rafinament în detaliu deschide calea către excelență. Pentru mai multe informații despre tehnologia de ambalare laser de mare putere, nu ezitați să ne contactați.