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半导体激光焊接机的激光器新型散热方法

发布人:admin时间:2021-09-28阅读数:20343字号: 缩小━ 默认? 放大?

在上一篇文章“半导体激光焊接机的激光器散热方法”中,大族粤铭激光先容了传统散热方法。随着各领域对激光器的要求越来越高,传统的散热方法已经不能满足现在的要求,需要研究更多新型的散热方式。


先了解下散热性能分析时需要注意的事项


半导体激光焊接机激光器散热的性能主要由热阻和热通来进行评价,在评价的时候需要注意考虑限定温度下的热通量。如果在进行散热分析的时候发现两者之间温差比较大, 激光芯片表面就会出现结露现象,出现此问题后,除了影响光输出功率,还会影响对波长的锁定,甚至还会因为结露问题损坏电路的光电性能,最终影响可靠性。目前常见的降低热阻的方法就是使用热导率材料, 热导率材料的出现给激光器降低温度提供了更多的优化空间。


半导体激光焊接机的激光器新型散热方法 


目前出现的新型散热方式有以下几种。


喷雾冷却散热方法


喷雾冷却是通过压力的帮助, 把冷却液用雾化的方式喷到传热的表面,达到冷却的目的。喷雾冷却主要的特点就是传热系数大、冷却液流量低。科研人员发现用水当介质,使用实心圆锥喷嘴进行实验时, 微结构的表面能够增加热交换的效果。在研究的时候发现喷雾冷却的冷却性和喷雾流速有关。此外,科研人员还发现了一种喷雾相变冷却器,在实验时喷雾冷却装置中的喷嘴高度和散热效果也有非常密切的关系。


微通道散热方法


微通道散热主要有两种方式:根据通道大小定义的微通道;根据表面张力影响定义的微通道。


科研人员在研究的时候用微通道做冷却装置做了一次实验,通过实验发现了微通道的散热特性,微通道热沉能够散热的原因就是有一定的高热通量。同时研究也发现了微通道会对散热效果更好。此外还有人在研究的时候发现微通道热沉不同的沟槽形状也会影响散热效果。经过无数人的研究发现余弦型通道的散热特征是所有形状中最好的。此外科研人员还发现微通道和玻璃微管道结合的冷却装置能够满足大功率半导体激光焊接机的散热要求。


激光器在使用的时候会应用到微通道, 是因为微通道会比传统散热方式的散热效果更好, 能够满足现在高功率激光器的散热要求。但是微通道在使用的时候有一个缺点,就是经常会因为热形变冷却介质颗粒导致微通道堵塞, 影响散热效果,所以需要用纳米流体提高整个过程的换热性能。


倒装贴片方法

 半导体激光焊接机的激光器新型散热方法


倒装贴片封装仍采用 TEC 方式,传统的贴激光器芯片和热沉贴片方式采取芯片正面朝上, 背面冷却面和热沉通过焊料相连接, 但芯片有源区发热量主要是集中在上表面几个微米的区域发热, 上表面和下表面的一般有上百微米的距离,热量通过这么长距离的传导到热沉,再到TEC 制冷,散热效果有限。


通过对芯片的内部结构进行改进, 调整芯片表面结构和有源区发热层,研究采用芯片倒装贴片技术,使芯片的主要发热面通过焊接层后直接和热沉相接, 激光器散热可以提高20% 或者更高的散热效率;因为光芯片的性能和温度强相关,温度越高,波长漂移越利害,光输出功率也会随之下降或者饱和,通过倒装贴装方式可以大幅度提高散热效果,芯片的光电输出更加稳定,整个激光器的性能也得到大幅度提高。


机器推荐:半导体激光焊接机系列WS-A。适用于电子产品的屏蔽罩、USB接头,壳体、芯片、导电贴片、塑料等金属或非金属零部件之间的精密焊接。

 半导体激光焊接机


该机器能量集中,焊接效率高、加工精度高,焊缝深宽比大;非接触式焊接,光纤传输,可达性较好,自动化程度高;热输入量小,热影响区小,工件残余应力和变形小;接头设计灵活,节省原材料;焊接能量可精确控制,焊接效果稳定,焊接外观好。


以上就是半导体激光焊接机的激光器新型散热方法的全部内容。选购相关激光设备,欢迎来大族粤铭激光咨询。

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