Спойващи материали за лазерни диодни пръти: критичният мост между производителност и надеждност

При проектирането и производството на мощни полупроводникови лазери, лазерните диодни ленти служат като основни светоизлъчващи устройства. Тяхната производителност зависи не само от присъщото качество на лазерните чипове, но и до голяма степен от процеса на опаковане. Сред различните компоненти, участващи в опаковката, спойките играят жизненоважна роля като термичен и електрически интерфейс между чипа и радиатора.

1. Ролята на спойката в лазерните диодни ленти

Лазерните диодни ленти обикновено интегрират множество емитери, което води до висока плътност на мощността и строги изисквания за управление на температурата. За да се постигне ефективно разсейване на топлината и структурна стабилност, спояващите материали трябва да отговарят на следните критерии:

① Висока топлопроводимост:

Осигурява ефективен топлопренос от лазерния чип.

② Добра омокряемост:

Осигурява плътно свързване между чипа и основата.

③ Подходяща точка на топене:

Предотвратява повторно оформяне или деградация по време на последваща обработка или операция.

④ Съвместим коефициент на термично разширение (КТР):

Минимизира термичното напрежение върху чипа.

⑤ Отлична устойчивост на умора:

Удължава експлоатационния живот на устройството.

2. Често срещани видове спойка за опаковане на лазерни ленти

Следните са трите основни вида спояващи материали, които обикновено се използват в опаковката на лазерни диодни пластини:

①Златно-калаена сплав (AuSn)

Имоти:

Евтектичен състав 80Au/20Sn с точка на топене 280°C; висока топлопроводимост и механична якост.

Предимства:

Отлична стабилност при високи температури, дълъг живот на термична умора, без органични замърсявания, висока надеждност

Приложения:

Военни, аерокосмически и висококачествени промишлени лазерни системи.

2Чист индий (In)

Имоти:

Точка на топене 157°C; мек и силно ковък.

Предимства:

Превъзходна термоциклична производителност, ниско напрежение върху чипа, идеално за защита на крехки структури, подходящо за нискотемпературни изисквания за свързване

Ограничения:

Склонен към окисляване; изисква инертна атмосфера по време на обработка, по-ниска механична якост; не е идеален за приложения с високо натоварване

③Композитни спояващи системи (напр. AuSn + In)

Структура:

Обикновено AuSn се използва под чипа за здраво закрепване, докато In се нанася отгоре за подобрено термично буфериране.

Предимства:

Съчетава висока надеждност с облекчаване на напрежението, подобрява общата издръжливост на опаковката, адаптира се добре към различни работни среди

3. Влияние на качеството на спойката върху производителността на устройството

Изборът на спояващ материал и контролът на процеса значително влияят върху електрооптичните характеристики и дългосрочната стабилност на лазерните устройства:

При непрекъсната работа с висока мощност, дори незначителни дефекти в запояването могат да доведат до натрупване на топлина, което да доведе до влошаване на производителността или повреда на устройството. Следователно, изборът на висококачествен припой и прилагането на прецизни процеси на запояване са от основно значение за постигане на високонадеждна лазерна опаковка.

4. Бъдещи тенденции и развитие

Тъй като лазерните технологии продължават да проникват в промишлената обработка, медицинската хирургия, LiDAR и други области, спояващите материали за лазерни опаковки се развиват в следните посоки:

①Нискотемпературно запояване:

За интеграция с термочувствителни материали

2Безоловен припой:

За да отговаря на RoHS и други екологични разпоредби

③Високоефективни термоинтерфейсни материали (TIM):

За допълнително намаляване на термичното съпротивление

4Технологии за микрозапояване:

За подкрепа на миниатюризацията и интеграцията с висока плътност

5. Заключение

Въпреки малкия си обем, спойките са критичните конектори, които осигуряват производителността и надеждността на мощните лазерни устройства. При опаковането на лазерни диодни пластини, изборът на правилния спойка и оптимизирането на процеса на свързване са от съществено значение за постигане на дългосрочна стабилна работа.

6. За нас

Lumispot е ангажирана да предоставя на клиентите си професионални и надеждни лазерни компоненти и решения за опаковане. С богат опит в избора на спояващи материали, проектирането за управление на температурата и оценката на надеждността, ние вярваме, че всяко детайлно усъвършенстване проправя пътя към съвършенство. За повече информация относно технологията за лазерно опаковане с висока мощност, не се колебайте да се свържете с нас.