Seiring dengan pesatnya perkembangan teknologi laser berdaya tinggi, Laser Diode Bar (LDB) telah banyak digunakan dalam pemrosesan industri, bedah medis, LiDAR, dan penelitian ilmiah karena kepadatan daya dan kecerahannya yang tinggi. Namun, seiring dengan meningkatnya integrasi dan arus operasi chip laser, tantangan manajemen termal menjadi semakin menonjol—yang secara langsung memengaruhi stabilitas kinerja dan masa pakai laser.
Di antara berbagai strategi manajemen termal, Pendinginan Konduksi Kontak (CDC) merupakan salah satu teknik yang paling penting dan banyak diadopsi dalam pengemasan batang dioda laser, berkat strukturnya yang sederhana dan konduktivitas termal yang tinggi. Artikel ini membahas prinsip-prinsip, pertimbangan desain utama, pemilihan material, dan tren masa depan dari "jalur tenang" menuju kontrol termal ini.
1. Prinsip Pendinginan Konduksi Kontak
Seperti tersirat dalam namanya, pendinginan konduksi kontak bekerja dengan cara membuat kontak langsung antara chip laser dan unit pendingin, yang memungkinkan perpindahan panas yang efisien melalui material dengan konduktivitas termal tinggi dan pembuangan panas yang cepat ke lingkungan eksternal.
1The HmakanPath:
Pada batang dioda laser yang umum, jalur panasnya adalah sebagai berikut:
Chip → Lapisan Solder → Submount (misalnya, tembaga atau keramik) → TEC (Pendingin Termoelektrik) atau Heat Sink → Lingkungan Sekitar
2Fitur:
Metode pendinginan ini memiliki fitur:
Aliran panas terkonsentrasi dan jalur termal pendek, secara efektif mengurangi suhu sambungan; Desain kompak, cocok untuk pengemasan mini; Konduksi pasif, tidak memerlukan loop pendingin aktif yang rumit.
2. Pertimbangan Desain Utama untuk Kinerja Termal
Untuk memastikan pendinginan konduksi kontak yang efektif, aspek-aspek berikut harus diperhatikan dengan cermat selama desain perangkat:
① Resistansi Termal pada Antarmuka Solder
Konduktivitas termal lapisan solder memainkan peran penting dalam ketahanan termal secara keseluruhan. Logam dengan konduktivitas tinggi seperti paduan AuSn atau indium murni sebaiknya digunakan, dan ketebalan serta keseragaman lapisan solder harus dikontrol untuk meminimalkan hambatan termal.
2. Pemilihan Material Submount
Bahan-bahan submount yang umum meliputi:
Tembaga (Cu): Konduktivitas termal tinggi, hemat biaya;
Tembaga Tungsten (WCu)/Tembaga Molibdenum (MoCu): Kecocokan 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, kerataan, dan kebasahan permukaan 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 unit pendingin. Hindari lapisan material perantara yang tidak perlu untuk meningkatkan efisiensi pembuangan panas secara keseluruhan.
3. Arah Pengembangan Masa Depan
Dengan tren yang sedang berlangsung menuju miniaturisasi dan kepadatan daya yang lebih tinggi, teknologi pendinginan konduksi kontak berkembang ke arah berikut:
① TIM Komposit Multi-lapis
Menggabungkan konduksi termal metalik dengan penyangga fleksibel untuk mengurangi resistansi antarmuka dan meningkatkan daya tahan siklus termal.
② Kemasan Heat Sink Terintegrasi
Merancang submount dan heat sink sebagai satu struktur terintegrasi untuk mengurangi antarmuka kontak dan meningkatkan efisiensi perpindahan panas 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
Menggabungkan sensor suhu dan kontrol daya dinamis untuk manajemen termal adaptif, memperpanjang masa operasional perangkat.
4. Kesimpulan
Untuk batang dioda laser berdaya tinggi, manajemen termal bukan sekadar tantangan teknis—melainkan 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 tahan lama yang disesuaikan dengan kebutuhan aplikasi Anda. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut, silakan hubungi tim kami.
Waktu posting: 23-Jun-2025