Sa disenyo at pagmamanupaktura ng mga high-power na semiconductor laser, ang mga laser diode bar ay nagsisilbing pangunahing mga light-emitting unit. Ang kanilang pagganap ay nakadepende hindi lamang sa intrinsic na kalidad ng laser chips kundi pati na rin sa proseso ng packaging. Kabilang sa iba't ibang bahagi na kasangkot sa packaging, ang mga materyales na panghinang ay may mahalagang papel bilang thermal at electrical interface sa pagitan ng chip at ng heat sink.
1. Ang Papel ng Solder sa Laser Diode Bar
Ang mga laser diode bar ay kadalasang nagsasama ng maraming emitter, na nagreresulta sa mataas na densidad ng kapangyarihan at mahigpit na mga kinakailangan sa pamamahala ng thermal. Upang makamit ang mahusay na pag-aalis ng init at katatagan ng istruktura, ang mga materyales na panghinang ay dapat matugunan ang mga sumusunod na pamantayan:
① Mataas na thermal conductivity:
Tinitiyak ang mahusay na paglipat ng init mula sa laser chip.
② Magandang pagkabasa:
Nagbibigay ng mahigpit na pagbubuklod sa pagitan ng chip at substrate.
③ Angkop na punto ng pagkatunaw:
Pinipigilan ang muling pagdaloy o pagkasira sa panahon ng kasunod na pagproseso o operasyon.
④ Katugmang koepisyent ng thermal expansion (CTE):
Pinaliit ang thermal stress sa chip.
⑤ Napakahusay na paglaban sa pagkapagod:
Pinapahaba ang buhay ng serbisyo ng device.
2. Mga Karaniwang Uri ng Panghinang para sa Laser Bar Packaging
Ang mga sumusunod ay ang tatlong pangunahing uri ng mga materyales na panghinang na karaniwang ginagamit sa packaging ng mga laser diode bar:
①Gold-Tin Alloy (AuSn)
Mga Katangian:
Eutectic na komposisyon ng 80Au/20Sn na may melting point na 280°C; mataas na thermal conductivity at mekanikal na lakas.
Mga kalamangan:
Napakahusay na katatagan ng mataas na temperatura, mahabang buhay ng thermal fatigue, walang organikong kontaminasyon, mataas na pagiging maaasahan
Mga Application:
Militar, aerospace, at high-end na pang-industriyang laser system.
②Purong Indium (In)
Mga Katangian:
Natutunaw na punto ng 157°C; malambot at lubos na malambot.
Mga kalamangan:
Superior na pagganap ng thermal cycling, mababang stress sa chip, perpekto para sa pagprotekta sa mga marupok na istruktura, na angkop para sa mababang temperatura na mga kinakailangan sa bonding
Mga Limitasyon:
Mahilig sa oksihenasyon; nangangailangan ng hindi gumagalaw na kapaligiran sa panahon ng pagproseso, mas mababang lakas ng makina; hindi perpekto para sa mga high-load na application
③Mga Composite Solder System (hal., AuSn + In)
Istruktura:
Karaniwan, ang AuSn ay ginagamit sa ilalim ng chip para sa matatag na attachment, habang ang In ay inilalapat sa itaas para sa pinahusay na thermal buffering.
Mga kalamangan:
Pinagsasama ang mataas na pagiging maaasahan sa stress relief, pinapabuti ang pangkalahatang tibay ng packaging, mahusay na umaangkop sa magkakaibang mga operating environment
3. Epekto ng Kalidad ng Solder sa Pagganap ng Device
Ang pagpili ng materyal na panghinang at kontrol sa proseso ay makabuluhang nakakaapekto sa pagganap ng electro-optical at pangmatagalang katatagan ng mga aparatong laser:
| Solder Factor | Epekto sa Device |
| Pagkakapareho ng solder layer | Nakakaapekto sa pamamahagi ng init at pagkakapare-pareho ng optical power |
| Walang bisa na ratio | Ang mas mataas na mga void ay humahantong sa pagtaas ng thermal resistance at localized na overheating |
| Haluang kadalisayan | Nakakaimpluwensya sa katatagan ng pagkatunaw at intermetallic diffusion |
| Pagkabasa ng interface | Tinutukoy ang lakas ng pagbubuklod at thermal conductivity ng interface |
Sa ilalim ng tuluy-tuloy na operasyon ng high-power, kahit na ang mga maliliit na depekto sa paghihinang ay maaaring humantong sa thermal buildup, na nagreresulta sa pagkasira ng pagganap o pagkabigo ng device. Samakatuwid, ang pagpili ng mataas na kalidad na panghinang at pagpapatupad ng tumpak na mga proseso ng paghihinang ay mahalaga sa pagkamit ng mataas na pagiging maaasahan ng laser packaging.
4. Mga Uso at Pag-unlad sa Hinaharap
Habang ang mga teknolohiya ng laser ay patuloy na tumagos sa industriyal na pagpoproseso, medikal na operasyon, LiDAR, at iba pang larangan, ang mga materyales na panghinang para sa laser packaging ay umuusbong sa mga sumusunod na direksyon:
①Mababang temperatura na paghihinang:
Para sa pagsasama sa mga thermally sensitive na materyales
②Solder na walang lead:
Upang matugunan ang RoHS at iba pang mga regulasyon sa kapaligiran
③Mataas na pagganap ng thermal interface na materyales (TIM):
Upang higit pang mabawasan ang thermal resistance
④Mga teknolohiyang micro-soldering:
Upang suportahan ang miniaturization at high-density integration
5. Konklusyon
Bagama't maliit ang volume, ang mga solder na materyales ay ang mga kritikal na konektor na nagsisiguro sa pagganap at pagiging maaasahan ng mga high-power na laser device. Sa packaging ng mga laser diode bar, ang pagpili ng tamang solder at pag-optimize ng proseso ng pagbubuklod ay mahalaga sa pagkamit ng pangmatagalang matatag na operasyon.
6. Tungkol sa Amin
Ang Lumispot ay nakatuon sa pagbibigay sa mga customer ng propesyonal at maaasahang mga bahagi ng laser at mga solusyon sa packaging. Sa malawak na karanasan sa pagpili ng materyal na panghinang, disenyo ng thermal management, at pagsusuri sa pagiging maaasahan, naniniwala kami na ang bawat pagpipino nang detalyado ay nagbibigay daan sa kahusayan. Para sa higit pang impormasyon sa high-power laser packaging technology, huwag mag-atubiling makipag-ugnayan sa amin.
Oras ng post: Hul-07-2025