Metoda rozpraszania ciepła półprzewodnikowej spawarki laserowej

Półprzewodnikowa spawarka laserowa jest rodzajem sprzętu laserowego powszechnie stosowanego w produktach elektronicznych i innych gałęziach przemysłu. Do spawania wykorzystuje doskonałą kierunkowość i wysoką gęstość mocy półprzewodnikowej wiązki laserowej. Zasada polega na skupieniu wiązki laserowej na niewielkim obszarze przez układ optyczny, tak aby w bardzo krótkim czasie uformować obszar źródła ciepła o dużej koncentracji energii w spawanym miejscu, aby stopić spawany przedmiot i utworzyć lut stały złącza i spoiny.

Jako główna część półprzewodnikowej spawarki laserowej, laser półprzewodnikowy jest jednym z najczęściej stosowanych dotychczas urządzeń optoelektronicznych. Wraz z ciągłym postępem technologii i poprawą zdolności do masowej produkcji urządzeń, może być teraz stosowana w większej liczbie dziedzin. Laser półprzewodnikowy to rodzaj lasera, który jako materiały robocze wykorzystuje głównie materiały półprzewodnikowe. Ze względu na inną strukturę materiału laser będzie inny. Lasery półprzewodnikowe charakteryzują się małą objętością i długą żywotnością. Oprócz pola komunikacji mogą być również wykorzystywane w radarach, pomiarach dźwięku i leczeniu.

Ze względu na dużą moc wyjściową światła pojedynczego chipa i duże ciepło wytwarzane na jednostkę powierzchni, jeśli technologia rozpraszania ciepła nie jest dobrze wykonana, chip jest łatwy do śmierci, a wydajność gwałtownie spada.

Mechanizm rozpraszania ciepła w półprzewodnikowych opakowaniach laserowych składa się głównie z chipa laserowego, warstwy spawalniczej, radiatora, warstwy metalowej itp. Warstwa spawalnicza w strukturze rozpraszania ciepła lasera półprzewodnikowego łączy głównie chip i radiator przez spawanie. W przypadku stosowania laserów półprzewodnikowych dużej mocy, w celu zmniejszenia oporu cieplnego, podczas spawania często stosuje się niektóre materiały o wysokiej przewodności cieplnej, aby zapewnić dobre rozpraszanie ciepła laserów półprzewodnikowych i przedłużyć żywotność laserów.

Obecnie główne metody rozpraszania ciepła laserów dzielą się na tradycyjne metody rozpraszania ciepła i nowe metody rozpraszania ciepła. Tradycyjne metody rozpraszania ciepła obejmują: rozpraszanie ciepła z chłodzenia powietrzem, rozpraszanie ciepła z chłodzenia półprzewodnikowego, rozpraszanie ciepła z naturalnej konwekcji itp. Nowe metody rozpraszania ciepła obejmują: rozpraszanie ciepła typu flip i mikrokanałowe rozpraszanie ciepła.

Chłodzenie cieczą w dużych kanałach:

Podczas badań naukowcy odkryli, że efekt rozpraszania ciepła przez konstrukcję spoilera będzie lepszy niż w przypadku tradycyjnej konstrukcji wnęki, ale ciśnienie w kanale również wzrośnie. Stwierdzono, że chociaż duże kanały są szeroko stosowane, ze względu na ciągłą poprawę mocy wyjściowej lasera, chłodzenie wodne dużych kanałów i rozpraszanie ciepła nie mogą spełnić wymagań rozpraszania ciepła w laserach półprzewodnikowych dużej mocy.

Naturalne chłodzenie konwekcyjne:

Rozpraszanie ciepła przez konwekcję naturalną polega na wykorzystaniu niektórych materiałów o wysokiej przewodności cieplnej w celu odebrania wytworzonego ciepła, a następnie rozproszenia ciepła poprzez naturalną konwekcję. Podczas badań naukowcy odkryli również, że płetwy mogą również wspomagać rozpraszanie ciepła i maksymalizować szybkość wymiany ciepła w systemie rozpraszania ciepła. Gdy temperatura jest taka sama, rozstaw lameli będzie się zmniejszał wraz ze wzrostem wysokości lameli.

Chłodzenie półprzewodników:

Główne cechy półprzewodnikowych metod chłodzenia i rozpraszania ciepła to mała objętość i duża niezawodność. Półprzewodnikowe metody chłodzenia i rozpraszania ciepła często pojawiają się w laserach półprzewodnikowych dużej mocy. Ponieważ dodawane jest chłodzenie Tec, rozmiar pakietu jest odpowiednio zwiększany, a koszt pakietu również odpowiednio wzrasta. Podczas użytkowania zimny koniec i radiator półprzewodnikowego układu scalonego są ze sobą połączone, a gorący koniec jest rozpraszany przez konwekcję i własne ciepło TEC.