Seiring dengan kemajuan pesat teknologi laser daya tinggi, Laser Diode Bar (LDB) telah banyak digunakan dalam pengolahan industri, bedah medis, LiDAR, dan penelitian ilmiah karena kepadatan daya dan keluaran kecerahan yang tinggi. Namun, dengan meningkatnya integrasi dan arus operasi chip laser, tantangan manajemen termal menjadi semakin menonjol—yang secara langsung berdampak pada stabilitas kinerja dan umur pakai laser.
Di antara berbagai strategi manajemen termal, pendinginan konduksi kontak menonjol sebagai salah satu teknik yang paling penting dan banyak diadopsi dalam pengemasan batang dioda laser, berkat strukturnya yang sederhana dan konduktivitas termalnya yang tinggi. Artikel ini membahas prinsip-prinsip, pertimbangan desain utama, pemilihan material, dan tren masa depan dari "jalan tenang" menuju pengendalian termal ini.
1. Prinsip Pendinginan Konduksi Kontak
Sesuai namanya, pendinginan konduksi kontak bekerja dengan membangun kontak langsung antara chip laser dan heat sink, memungkinkan transfer panas yang efisien melalui material dengan konduktivitas termal tinggi dan pembuangan cepat ke lingkungan eksternal.
①The HmakanPath:
Pada batang dioda laser tipikal, jalur panasnya adalah sebagai berikut:
Chip → Lapisan Solder → Submount (misalnya, tembaga atau keramik) → TEC (Pendingin Termoelektrik) atau Pendingin Panas → Lingkungan Sekitar
②Fitur:
Metode pendinginan ini memiliki fitur-fitur berikut:
Aliran panas terkonsentrasi dan jalur termal pendek, secara efektif mengurangi suhu sambungan; Desain kompak, cocok untuk kemasan miniatur; Konduksi pasif, tidak memerlukan loop pendinginan aktif yang kompleks.
2. Pertimbangan Desain Utama untuk Kinerja Termal
Untuk memastikan pendinginan konduksi kontak yang efektif, aspek-aspek berikut harus diperhatikan dengan cermat selama perancangan perangkat:
① Hambatan Termal pada Antarmuka Solder
Konduktivitas termal lapisan solder memainkan peran penting dalam resistansi termal keseluruhan. Logam dengan konduktivitas tinggi seperti paduan AuSn atau indium murni harus digunakan, dan ketebalan serta keseragaman lapisan solder harus dikontrol untuk meminimalkan penghalang termal.
② Pemilihan Material Submount
Bahan submount umum meliputi:
Tembaga (Cu): Konduktivitas termal tinggi, hemat biaya;
Tembaga Tungsten (WCu)/Tembaga Molibdenum (MoCu): Memiliki kesesuaian CTE yang lebih baik dengan chip, menawarkan kekuatan dan konduktivitas;
Aluminium Nitrida (AlN): Isolasi listrik yang sangat baik, cocok untuk aplikasi tegangan tinggi.
③ Kualitas Kontak Permukaan
Kekasaran permukaan, kerataan, dan kemampuan pembasahan secara langsung memengaruhi efisiensi perpindahan panas. Pemolesan dan pelapisan emas sering digunakan untuk meningkatkan kinerja kontak termal.
④ Meminimalkan Jalur Termal
Desain struktural harus bertujuan untuk memperpendek jalur termal antara chip dan heat sink. Hindari lapisan material perantara yang tidak perlu untuk meningkatkan efisiensi pembuangan panas secara keseluruhan.
3. Arah Pengembangan Masa Depan
Dengan tren yang terus berlanjut menuju miniaturisasi dan kepadatan daya yang lebih tinggi, teknologi pendinginan konduksi kontak berkembang ke arah berikut:
① TIM Komposit Multilapis
Menggabungkan konduksi termal logam dengan penyangga fleksibel untuk mengurangi resistansi antarmuka dan meningkatkan daya tahan siklus termal.
② Kemasan Pendingin Terintegrasi
Mendesain dudukan tambahan dan pendingin panas sebagai satu struktur terintegrasi untuk mengurangi antarmuka kontak dan meningkatkan efisiensi perpindahan panas pada tingkat sistem.
③ Optimasi Struktur Bionik
Menerapkan permukaan berstruktur mikro yang meniru mekanisme pembuangan panas alami—seperti "konduksi seperti pohon" atau "pola seperti sisik"—untuk meningkatkan kinerja termal.
④ Kontrol Termal Cerdas
Mengintegrasikan sensor suhu dan kontrol daya dinamis untuk manajemen termal adaptif, memperpanjang masa operasional perangkat.
4. Kesimpulan
Untuk batang dioda laser daya tinggi, manajemen termal bukan hanya tantangan teknis—tetapi juga fondasi penting untuk keandalan. Pendinginan konduksi kontak, dengan karakteristiknya yang efisien, matang, dan hemat biaya, tetap menjadi salah satu solusi utama untuk pembuangan panas saat ini.
5. Tentang Kami
Di Lumispot, kami menghadirkan keahlian mendalam dalam pengemasan dioda laser, evaluasi manajemen termal, dan pemilihan material. Misi kami adalah menyediakan solusi laser berkinerja tinggi dan berumur panjang yang disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi Anda. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut, kami dengan senang hati mengundang Anda untuk menghubungi tim kami.
Waktu posting: 23 Juni 2025