Lāzerdiožu stieņu lodēšanas materiāli: kritiskais tilts starp veiktspēju un uzticamību

Lieljaudas pusvadītāju lāzeru projektēšanā un ražošanā lāzerdiožu stieņi kalpo kā galvenās gaismu emitējošās vienības. To veiktspēja ir atkarīga ne tikai no lāzera mikroshēmu iekšējās kvalitātes, bet arī no iepakošanas procesa. Starp dažādajām iepakošanas sastāvdaļām lodēšanas materiāliem ir būtiska loma kā termiskajai un elektriskajai saskarnei starp mikroshēmu un siltuma izkliedētāju.

1. Lodmetāla loma lāzerdiožu stieņos

Lāzerdiožu stieņi parasti integrē vairākus emitētājus, kā rezultātā tiek panākts augsts jaudas blīvums un stingras termiskās pārvaldības prasības. Lai panāktu efektīvu siltuma izkliedi un strukturālu stabilitāti, lodēšanas materiāliem jāatbilst šādiem kritērijiem:

① Augsta siltumvadītspēja:

Nodrošina efektīvu siltuma pārnesi no lāzera mikroshēmas.

2 Laba mitrināšanas spēja:

Nodrošina ciešu saikni starp mikroshēmu un substrātu.

③ Atbilstoša kušanas temperatūra:

Novērš atkārtotu plūsmu vai degradāciju turpmākās apstrādes vai darbības laikā.

④ Saderīgs termiskās izplešanās koeficients (CTE):

Samazina termisko spriegumu uz mikroshēmas.

5. Lieliska noguruma izturība:

Pagarina ierīces kalpošanas laiku.

2. Lāzera stieņu iepakošanas izplatītākie lodēšanas veidi

Lāzerdiožu stieņu iepakojumā parasti tiek izmantoti trīs galvenie lodēšanas materiālu veidi:

①Zelta-alvas sakausējums (AuSn)

Īpašības:

Eitektiskais sastāvs 80Au/20Sn ar kušanas temperatūru 280°C; augsta siltumvadītspēja un mehāniskā izturība.

Priekšrocības:

Lieliska stabilitāte augstā temperatūrā, ilgs termiskā noguruma laiks, bez organiskiem piesārņojumiem, augsta uzticamība

Lietojumi:

Militārās, kosmosa un augstas klases rūpnieciskās lāzersistēmas.

②Tīrs indijs (In)

Īpašības:

Kušanas temperatūra 157°C; mīksts un ļoti plastisks.

Priekšrocības:

Izcila termiskās ciklēšanas veiktspēja, zems spriegums uz mikroshēmas, ideāli piemērots trauslu konstrukciju aizsardzībai, piemērots zemas temperatūras savienošanas prasībām

Ierobežojumi:

Oksidēšanās tendence; apstrādes laikā nepieciešama inerta atmosfēra, zemāka mehāniskā izturība; nav ideāli piemērots lielas slodzes pielietojumiem

③Kompozītmateriālu lodēšanas sistēmas (piemēram, AuSn + In)

Struktūra:

Parasti AuSn tiek izmantots zem mikroshēmas, lai nodrošinātu stabilu piestiprināšanu, savukārt In tiek uzklāts virspusē, lai uzlabotu termisko buferizāciju.

Priekšrocības:

Apvieno augstu uzticamību ar sprieguma mazināšanu, uzlabo iepakojuma kopējo izturību, labi pielāgojas dažādām darba vidēm

3. Lodēšanas kvalitātes ietekme uz ierīces veiktspēju

Lodēšanas materiāla izvēle un procesa vadība būtiski ietekmē lāzerierīču elektrooptisko veiktspēju un ilgtermiņa stabilitāti:

Nepārtrauktas darbības laikā ar lielu jaudu pat nelieli lodēšanas defekti var izraisīt termisku uzkrāšanos, kā rezultātā pasliktinās veiktspēja vai ierīce var sabojāties. Tāpēc augstas kvalitātes lodmetāla izvēle un precīzu lodēšanas procesu ieviešana ir būtiska, lai panāktu augstas uzticamības lāzera iepakošanas pakalpojumus.

4. Nākotnes tendences un attīstība

Lāzertehnoloģijām turpinot iekļūt rūpnieciskajā apstrādē, medicīniskajā ķirurģijā, LiDAR un citās jomās, lāzeriepakojuma lodēšanas materiāli attīstās šādos virzienos:

①Zemas temperatūras lodēšana:

Integrācijai ar termiski jutīgiem materiāliem

②Lodēšana bez svina:

Lai atbilstu RoHS un citiem vides noteikumiem

③Augstas veiktspējas termiskās saskarnes materiāli (TIM):

Lai vēl vairāk samazinātu termisko pretestību

④Mikrolodēšanas tehnoloģijas:

Lai atbalstītu miniaturizāciju un augsta blīvuma integrāciju

5. Secinājums

Lai gan lodēšanas materiāli ir nelieli apjomā, tie ir kritiski svarīgi savienotāji, kas nodrošina jaudīgu lāzerierīču veiktspēju un uzticamību. Lāzerdiožu stieņu iepakošanā pareizā lodēšanas materiāla izvēle un savienošanas procesa optimizēšana ir būtiska, lai panāktu ilgtermiņa stabilu darbību.

6. Par mums

Lumispot ir apņēmies nodrošināt klientus ar profesionāliem un uzticamiem lāzera komponentiem un iepakojuma risinājumiem. Ar plašu pieredzi lodēšanas materiālu izvēlē, termiskās vadības projektēšanā un uzticamības novērtēšanā mēs ticam, ka katra detalizētā pilnveidošana paver ceļu uz izcilību. Lai iegūtu plašāku informāciju par lieljaudas lāzera iepakojuma tehnoloģiju, sazinieties ar mums.