Laserdioditankojen juotosmateriaalit: kriittinen silta suorituskyvyn ja luotettavuuden välillä

Suuritehoisten puolijohdelasereiden suunnittelussa ja valmistuksessa laserdioditangot toimivat valoa emittoivina yksiköinä. Niiden suorituskyky riippuu paitsi lasersirujen ominaislaadusta myös vahvasti pakkausprosessista. Pakkaukseen liittyvistä eri komponenteista juotosmateriaaleilla on tärkeä rooli sirun ja jäähdytysrivan välisenä lämpö- ja sähkörajapintana.

1. Juotosaineen rooli laserdioditangoissa

Laserdioditangot integroivat tyypillisesti useita emittereitä, mikä johtaa suuriin tehotiheyksiin ja tiukkoihin lämmönhallintavaatimuksiin. Tehokkaan lämmönpoiston ja rakenteellisen vakauden saavuttamiseksi juotosmateriaalien on täytettävä seuraavat kriteerit:

① Korkea lämmönjohtavuus:

Varmistaa tehokkaan lämmönsiirron lasersirusta.

② Hyvä kostuvuus:

Tarjoaa tiiviin sidoksen sirun ja substraatin välille.

③ Sopiva sulamispiste:

Estää uudelleenvirtauksen tai hajoamisen myöhemmän käsittelyn tai käytön aikana.

④ Yhteensopiva lämpölaajenemiskerroin (CTE):

Minimoi sirun lämpörasituksen.

5. Erinomainen väsymiskestävyys:

Pidentää laitteen käyttöikää.

2. Yleisiä juotostyyppejä laserpalkkien pakkaamiseen

Seuraavat ovat kolme pääasiallista juotosmateriaalityyppiä, joita yleisesti käytetään laserdioditankojen pakkauksissa:

①Kulta-tina-seos (AuSn)

Ominaisuudet:

Eutektinen koostumus 80Au/20Sn, sulamispiste 280 °C; korkea lämmönjohtavuus ja mekaaninen lujuus.

Edut:

Erinomainen korkean lämpötilan kestävyys, pitkä terminen väsymisikä, ei orgaanisia epäpuhtauksia, korkea luotettavuus

Sovellukset:

Sotilas-, ilmailu- ja huippuluokan teollisuuslaserjärjestelmät.

②Puhdas indium (In)

Ominaisuudet:

Sulamispiste 157 °C; pehmeä ja erittäin muovautuva.

Edut:

Erinomainen lämpösyklin suorituskyky, pieni rasitus sirulle, ihanteellinen hauraiden rakenteiden suojaamiseen, sopii matalan lämpötilan liimausvaatimuksiin

Rajoitukset:

Altis hapettumiselle; vaatii inertin ilmakehän prosessoinnin aikana, alhaisempi mekaaninen lujuus; ei ihanteellinen suuren kuormituksen sovelluksiin

③Komposiittijuotosjärjestelmät (esim. AuSn + In)

Rakenne:

Tyypillisesti AuSn:ää käytetään sirun alla tukevan kiinnityksen takaamiseksi, kun taas In:ää levitetään päälle tehostetun lämpöpuskuroinnin aikaansaamiseksi.

Edut:

Yhdistää korkean luotettavuuden jännityksen poistoon, parantaa pakkauksen yleistä kestävyyttä ja mukautuu hyvin erilaisiin käyttöympäristöihin

3. Juotoslaadun vaikutus laitteen suorituskykyyn

Juotosmateriaalin valinta ja prosessinohjaus vaikuttavat merkittävästi laserlaitteiden sähköoptiseen suorituskykyyn ja pitkäaikaiseen vakauteen:

Jatkuvassa, suuritehoisessa käytössä jopa pienet juotosvirheet voivat johtaa lämmön kertymiseen, mikä puolestaan ​​voi johtaa suorituskyvyn heikkenemiseen tai laitteen vikaantumiseen. Siksi korkealaatuisen juotteen valinta ja tarkkojen juotosprosessien toteuttaminen ovat olennaisia ​​laserlaitteiden luotettavan pakkauksen saavuttamiseksi.

4. Tulevaisuuden trendit ja kehitys

Laserteknologioiden jatkaessa tunkeutumistaan ​​teolliseen prosessointiin, lääketieteelliseen kirurgiaan, LiDARiin ja muille aloille, laserpakkausten juotosmateriaalit kehittyvät seuraaviin suuntiin:

①Matalan lämpötilan juottaminen:

Integroitavaksi lämpöherkkien materiaalien kanssa

②Lyijytön juote:

Täyttääkseen RoHS- ja muut ympäristömääräykset

③Korkean suorituskyvyn lämpörajapintamateriaalit (TIM):

Lämmönvastuksen vähentämiseksi entisestään

④Mikrojuotostekniikat:

Miniatyrisoinnin ja tiheän integroinnin tukemiseksi

5. Johtopäätös

Vaikka juotosmateriaalit ovat tilavuudeltaan pieniä, ne ovat kriittisiä liittimiä, jotka varmistavat suurtehoisten laserlaitteiden suorituskyvyn ja luotettavuuden. Laserdioditankojen pakkauksessa oikean juotteen valinta ja liimausprosessin optimointi ovat olennaisia ​​pitkän aikavälin vakaan toiminnan saavuttamiseksi.

6. Tietoa meistä

Lumispot on sitoutunut tarjoamaan asiakkaille ammattimaisia ​​ja luotettavia laserkomponentteja ja pakkausratkaisuja. Laajan kokemuksemme ansiosta juotosmateriaalien valinnassa, lämmönhallintasuunnittelussa ja luotettavuuden arvioinnissa uskomme, että jokainen yksityiskohtainen hiominen tasoittaa tietä huippuosaamiseen. Jos haluat lisätietoja suurteholasereiden pakkaustekniikasta, ota rohkeasti yhteyttä.