Pagpapalamig ng Contact Conduction: Ang "Calm Path" para sa mga Aplikasyon ng High-Power Laser Diode Bar

Habang patuloy na mabilis na umuunlad ang teknolohiya ng high-power laser, ang mga Laser Diode Bar (LDB) ay malawakang ginagamit sa industriyal na pagproseso, medikal na operasyon, LiDAR, at siyentipikong pananaliksik dahil sa kanilang mataas na densidad ng kuryente at mataas na output ng liwanag. Gayunpaman, sa pagtaas ng integrasyon at operating current ng mga laser chip, ang mga hamon sa thermal management ay nagiging mas kitang-kita—direktang nakakaapekto sa katatagan ng pagganap at tagal ng buhay ng laser.

Sa iba't ibang estratehiya sa pamamahala ng thermal, ang Contact Conduction Cooling ay namumukod-tangi bilang isa sa pinakamahalaga at malawakang ginagamit na mga pamamaraan sa packaging ng laser diode bar, salamat sa simpleng istraktura at mataas na thermal conductivity nito. Sinusuri ng artikulong ito ang mga prinsipyo, pangunahing konsiderasyon sa disenyo, pagpili ng materyal, at mga trend sa hinaharap ng "kalmang landas" na ito patungo sa thermal control.

1. Mga Prinsipyo ng Pagpapalamig ng Contact Conduction

Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang contact conduction cooling ay gumagana sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng laser chip at ng heat sink, na nagbibigay-daan sa mahusay na paglipat ng init sa pamamagitan ng mga materyales na may mataas na thermal conductivity at mabilis na pagkalat sa panlabas na kapaligiran.

①The HkumainPath:

Sa isang tipikal na laser diode bar, ang heat path ay ang mga sumusunod:
Chip → Solder Layer → Submount (hal., tanso o seramik) → TEC (Thermoelectric Cooler) o Heat Sink → Ambient Environment

②Mga Tampok:

Ang pamamaraang ito ng pagpapalamig ay may mga sumusunod na katangian:

Konsentradong daloy ng init at maikling thermal path, na epektibong binabawasan ang temperatura ng junction; Compact na disenyo, angkop para sa miniaturized packaging; Passive conduction, na hindi nangangailangan ng kumplikadong active cooling loops.

2. Mga Pangunahing Pagsasaalang-alang sa Disenyo para sa Pagganap na Thermal

Upang matiyak ang epektibong pagpapalamig ng contact conduction, ang mga sumusunod na aspeto ay dapat na maingat na matugunan sa pagdidisenyo ng aparato:

① Resistensiyang Pang-thermal sa Interface ng Panghinang

Ang thermal conductivity ng solder layer ay may mahalagang papel sa pangkalahatang thermal resistance. Dapat gumamit ng mga high-conductivity metal tulad ng AuSn alloy o purong indium, at dapat kontrolin ang kapal at pagkakapareho ng solder layer upang mabawasan ang mga thermal barrier.

② Pagpili ng Materyal na Pang-submount

Kabilang sa mga karaniwang materyales para sa submount ang:

Tanso (Cu): Mataas na kondaktibiti ng init, matipid;

Tungsten Copper (WCu)/Molybdenum Copper (MoCu): Mas mahusay na pagtutugma ng CTE sa mga chips, na nag-aalok ng parehong lakas at kondaktibiti;

Aluminum Nitride (AlN): Napakahusay na insulasyon ng kuryente, angkop para sa mga aplikasyon na may mataas na boltahe.

③ Kalidad ng Kontak sa Ibabaw

Ang pagkamagaspang, pagkapatag, at pagkabasa ng ibabaw ay direktang nakakaapekto sa kahusayan ng paglipat ng init. Ang pagpapakintab at paglalagay ng ginto ay kadalasang ginagamit upang mapabuti ang pagganap ng thermal contact.

④ Pagbabawas ng Thermal Landas

Ang disenyo ng istruktura ay dapat maglayon na paikliin ang thermal path sa pagitan ng chip at ng heat sink. Iwasan ang mga hindi kinakailangang intermediate na layer ng materyal upang mapabuti ang pangkalahatang kahusayan sa pagpapakalat ng init.

3. Mga Direksyon sa Pag-unlad sa Hinaharap

Dahil sa patuloy na trend patungo sa miniaturization at mas mataas na power density, ang teknolohiya ng contact conduction cooling ay umuunlad sa mga sumusunod na direksyon:

① Mga Multi-layer Composite TIM

Pinagsasama ang metallic thermal conduction at flexible buffering upang mabawasan ang interface resistance at mapabuti ang thermal cycling durability.

② Pinagsamang Packaging ng Heat Sink

Pagdidisenyo ng mga submount at heat sink bilang isang pinagsamang istruktura upang mabawasan ang mga contact interface at mapataas ang kahusayan ng paglipat ng init sa antas ng sistema.

③ Pag-optimize ng Istrukturang Bionic

Paglalapat ng mga microstructured na ibabaw na ginagaya ang natural na mekanismo ng pagpapakalat ng init—tulad ng "tree-like conduction" o "scale-like patterns"—upang mapahusay ang thermal performance.

④ Matalinong Kontrol sa Thermal

Isinasama ang mga sensor ng temperatura at dynamic power control para sa adaptive thermal management, na nagpapahaba sa buhay ng pagpapatakbo ng aparato.

4. Konklusyon

Para sa mga high-power laser diode bar, ang thermal management ay hindi lamang isang teknikal na hamon—ito ay isang kritikal na pundasyon para sa pagiging maaasahan. Ang contact conduction cooling, na may mahusay, mature, at cost-effective na mga katangian nito, ay nananatiling isa sa mga pangunahing solusyon para sa heat dissipation ngayon.

5. Tungkol sa Amin

Sa Lumispot, taglay namin ang malalim na kadalubhasaan sa laser diode packaging, pagsusuri ng thermal management, at pagpili ng materyal. Ang aming misyon ay magbigay ng mga solusyon sa laser na may mataas na pagganap at pangmatagalang kalidad na iniayon sa iyong mga pangangailangan sa aplikasyon. Kung nais mong matuto nang higit pa, malugod ka naming inaanyayahan na makipag-ugnayan sa aming koponan.