При проектировании и изготовлении высокомощных полупроводниковых лазеров лазерные диодные панели служат основными светоизлучающими блоками. Их производительность зависит не только от внутреннего качества лазерных чипов, но и в значительной степени от процесса упаковки. Среди различных компонентов, участвующих в упаковке, материалы для пайки играют жизненно важную роль в качестве теплового и электрического интерфейса между чипом и теплоотводом.

1. Роль пайки в лазерных диодных барах

Лазерные диоды обычно интегрируют несколько излучателей, что приводит к высоким плотностям мощности и строгим требованиям к тепловому управлению. Для достижения эффективного рассеивания тепла и конструктивной стабильности материалы для пайки должны соответствовать следующим критериям:

①  Высокая теплопроводность:

Обеспечивает эффективную передачу тепла от лазерного чипа.

②  Хорошая влажность:

Обеспечивает тесную связь между чипом и подложкой.

③  Соответствующая точка плавления:

Предотвращает повторный поток или деградацию во время последующей обработки или эксплуатации.

④  Совместимый коэффициент теплового расширения (CTE):

Минимизирует тепловое напряжение на чип.

⑤  Отличная устойчивость к усталости:

Продолжает срок службы устройства.

2. Общие типы пайки для лазерной упаковки

Ниже приведены три основных типа материалов для пайки, обычно используемых в упаковке лазерных диодных прутников:

①  Золото-олов сплав (AuSn)

Свойства:

Евтектический состав 80Au/20Sn с температурой плавления 280°C; высокая теплопроводность и механическая прочность.

Преимущества:

Отличная высокотемпературная стабильность, длительный термический срок службы, свободный от органического загрязнения, высокая надежность

Приложения:

Военные, аэрокосмические и высококачественные промышленные лазерные системы.

②  Чистый индий (в)

Свойства:

Температура плавления 157°C; мягкий и высоко изготовленный.

Преимущества:

Высокая производительность термического цикла, низкое напряжение на чип, идеально подходит для защиты хрупких конструкций, подходит для низкотемпературных требований к связыванию

Ограничения:

склонность к окислению; требует инертной атмосферы при обработке, более низкой механической прочности; не идеально подходит для высоконагрузочных приложений

③  Композитные системы пайки (например, AuSn + In)

Структура:

Как правило, AuSn используется под чипом для прочного крепления, в то время как In применяется сверху для усиления теплового буферирования.

Преимущества:

Сочетает в себе высокую надежность с ослаблением напряжения, улучшает общую долговечность упаковки, хорошо адаптируется к различным рабочим средам

3.  Будущие тенденции и развитие

По мере того как лазерные технологии продолжают проникать в промышленную переработку, медицинскую хирургию, LiDAR и другие области, паевые материалы для лазерной упаковки развиваются в следующих направлениях:

①  Низкотемпературная пайка:

Для интеграции с теплочувствительными материалами

②  Безсвинцовая пайка:

Для соблюдения RoHS и других экологических правил

③  Высокопродуктивные термические интерфейсные материалы (TIM):

Для дальнейшего снижения теплового сопротивления

④  Технологии микропарки:

Для поддержки миниатюризации и интеграции высокой плотности

4. Вывод

Несмотря на небольшой объем, материалы для пайки являются критическими соединителями, которые обеспечивают производительность и надежность высокомощных лазерных устройств. При упаковке лазерных диодных прутников выбор правильной пайки и оптимизация процесса слияния имеют важное значение для достижения долгосрочной стабильной работы.

5. О нас

Lumispot стремится предоставить клиентам профессиональные и надежные лазерные компоненты и упаковочные решения. Имея большой опыт в выборе материалов для пайки, конструкции теплового управления и оценке надежности, мы считаем, что каждая деталь проложит путь к совершенству. Для получения дополнительной информации о технологии высокомощной лазерной упаковки, не стесняйтесь связаться с нами.