A nagy teljesítményű félvezető lézerek tervezése és gyártása során a lézerdióda rudak a fénykibocsátó egységek központi elemei. Teljesítményük nemcsak a lézerchipek belső minőségétől függ, hanem nagymértékben a csomagolási folyamattól is. A csomagolásban részt vevő különféle alkatrészek közül a forrasztóanyagok létfontosságú szerepet játszanak, mint a chip és a hűtőborda közötti termikus és elektromos interfész.
1. A forrasztóanyag szerepe a lézerdióda rudakban
A lézerdióda rudak jellemzően több emittert integrálnak, ami nagy teljesítménysűrűséget és szigorú hőkezelési követelményeket eredményez. A hatékony hőelvezetés és a szerkezeti stabilitás elérése érdekében a forrasztóanyagoknak a következő kritériumoknak kell megfelelniük:
① Magas hővezető képesség:
Biztosítja a hatékony hőátadást a lézerchipről.
② Jó nedvesíthetőség:
Szoros kötést biztosít a chip és az aljzat között.
③ Megfelelő olvadáspont:
Megakadályozza az újrafolyást vagy a degradációt a későbbi feldolgozás vagy művelet során.
④ Kompatibilis hőtágulási együttható (CTE):
Minimalizálja a chipre ható hőterhelést.
5. Kiváló fáradási ellenállás:
Meghosszabbítja a készülék élettartamát.
2. A lézerrúd csomagolásához használt forrasztóanyagok gyakori típusai
A lézerdióda rudak csomagolásában általában a következő három fő forrasztóanyag-típust használják:
①Arany-ón ötvözet (AuSn)
Tulajdonságok:
80Au/20Sn eutektikus összetétel, 280°C olvadásponttal; magas hővezető képesség és mechanikai szilárdság.
Előnyök:
Kiváló magas hőmérsékleti stabilitás, hosszú hőfáradási élettartam, szerves szennyeződésektől mentes, nagy megbízhatóság
Alkalmazások:
Katonai, repülőgépipari és csúcskategóriás ipari lézerrendszerek.
②Tiszta indium (In)
Tulajdonságok:
Olvadáspontja 157°C; puha és könnyen formálható.
Előnyök:
Kiváló hőciklus-teljesítmény, alacsony feszültség a chipen, ideális törékeny szerkezetek védelmére, alkalmas alacsony hőmérsékletű kötési követelményekhez
Korlátozások:
Oxidációra hajlamos; feldolgozás közben inert atmoszférát igényel, alacsonyabb mechanikai szilárdságú; nem ideális nagy terhelésű alkalmazásokhoz
③Kompozit forrasztórendszerek (pl. AuSn + In)
Szerkezet:
Az AuSn-t jellemzően a chip alatt használják a robusztus rögzítés érdekében, míg az In-t a tetejére viszik fel a fokozott hőpufferelés érdekében.
Előnyök:
A nagyfokú megbízhatóságot feszültségmentesítéssel ötvözi, javítja a csomagolás általános tartósságát, és jól alkalmazkodik a változatos működési környezetekhez.
3. A forrasztási minőség hatása az eszköz teljesítményére
A forrasztóanyag kiválasztása és a folyamatvezérlés jelentősen befolyásolja a lézereszközök elektrooptikai teljesítményét és hosszú távú stabilitását:
| Forrasztási tényező | Hatás az eszközre |
| Forrasztóréteg egyenletessége | Befolyásolja a hőeloszlást és az optikai teljesítmény állandóságát |
| Üresedési arány | A nagyobb üregméret fokozott hőállóságot és lokális túlmelegedést eredményez |
| Ötvözet tisztasága | Befolyásolja az olvadási stabilitást és az intermetallikus diffúziót |
| Határfelületi nedvesíthetőség | Meghatározza a kötési szilárdságot és a határfelület hővezető képességét |
Nagy teljesítményű folyamatos működés esetén a forrasztásban bekövetkező apró hibák is túlmelegedést okozhatnak, ami teljesítményromlást vagy eszközhibát okozhat. Ezért a kiváló minőségű forrasztóanyag kiválasztása és a precíz forrasztási folyamatok alkalmazása alapvető fontosságú a nagy megbízhatóságú lézeres tokozás eléréséhez.
4. Jövőbeli trendek és fejlődés
Ahogy a lézertechnológiák egyre inkább elterjednek az ipari feldolgozás, az orvosi sebészet, a LiDAR és más területek iránt, a lézercsomagoláshoz használt forrasztóanyagok a következő irányokban fejlődnek:
①Alacsony hőmérsékletű forrasztás:
Hőérzékeny anyagokkal való integrációhoz
②Ólommentes forrasztóanyag:
RoHS és egyéb környezetvédelmi előírásoknak való megfelelés érdekében
③Nagy teljesítményű hővezető anyagok (TIM):
A hőállóság további csökkentése érdekében
④Mikroforrasztási technológiák:
A miniatürizálás és a nagy sűrűségű integráció támogatása érdekében
5. Következtetés
Bár térfogatuk kis, a forrasztóanyagok a kritikus csatlakozók, amelyek biztosítják a nagy teljesítményű lézereszközök teljesítményét és megbízhatóságát. A lézerdióda rudak csomagolásánál a megfelelő forrasztóanyag kiválasztása és a kötési folyamat optimalizálása elengedhetetlen a hosszú távú stabil működés eléréséhez.
6. Rólunk
A Lumispot elkötelezett amellett, hogy professzionális és megbízható lézerkomponenseket és tokozási megoldásokat biztosítson ügyfeleinek. A forrasztóanyag-kiválasztás, a hőkezelési tervezés és a megbízhatóság értékelése terén szerzett széleskörű tapasztalattal hisszük, hogy minden apró részletre kiterjedő finomítás a kiválósághoz vezet. A nagy teljesítményű lézeres tokozási technológiával kapcsolatos további információkért forduljon hozzánk bizalommal.
Közzététel ideje: 2025. július 7.