วัสดุบัดกรีสำหรับแท่งไดโอดเลเซอร์: สะพานเชื่อมที่สำคัญระหว่างประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ

ในการออกแบบและการผลิตเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง แท่งไดโอดเลเซอร์ทำหน้าที่เป็นหน่วยเปล่งแสงหลัก ประสิทธิภาพของเลเซอร์เหล่านี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับคุณภาพโดยเนื้อแท้ของชิปเลเซอร์เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับกระบวนการบรรจุภัณฑ์ด้วย ในบรรดาส่วนประกอบต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการบรรจุภัณฑ์ วัสดุบัดกรีมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในฐานะตัวเชื่อมต่อทางความร้อนและไฟฟ้าKระหว่างชิปและแผ่นระบายความร้อน

1. บทบาทของตะกั่วบัดกรีในแท่งไดโอดเลเซอร์

โดยทั่วไปแล้ว แท่งไดโอดเลเซอร์จะรวมเอาตัวปล่อยแสงหลายตัวเข้าไว้ด้วยกัน ทำให้มีความหนาแน่นของกำลังสูงและต้องการการจัดการความร้อนที่เข้มงวด เพื่อให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพและโครงสร้างมีความเสถียร วัสดุบัดกรีต้องเป็นไปตามเกณฑ์ต่อไปนี้:

① การนำความร้อนสูง:

ช่วยให้การถ่ายเทความร้อนจากชิปเลเซอร์มีประสิทธิภาพ

② ความสามารถในการเปียกที่ดี:

ช่วยให้ชิปยึดติดกับพื้นผิวได้อย่างแน่นหนา

③ จุดหลอมเหลวที่เหมาะสม:

ป้องกันการไหลย้อนกลับหรือการเสื่อมสภาพระหว่างการประมวลผลหรือการใช้งานในขั้นตอนต่อไป

④ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่เข้ากันได้ (CTE):

ช่วยลดความเครียดจากความร้อนที่เกิดขึ้นกับชิปให้น้อยที่สุด

⑤ ทนทานต่อความล้าได้ดีเยี่ยม:

ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

2. ประเภทของตะกั่วบัดกรีที่ใช้กันทั่วไปในการบรรจุภัณฑ์แท่งเลเซอร์

ต่อไปนี้คือวัสดุบัดกรีหลัก 3 ประเภทที่นิยมใช้ในการบรรจุแท่งไดโอดเลเซอร์:

①โลหะผสมทองคำ-ดีบุก (AuSn)

คุณสมบัติ:

องค์ประกอบยูเทคติก 80Au/20Sn มีจุดหลอมเหลว 280°C มีค่าการนำความร้อนสูงและความแข็งแรงเชิงกลสูง

ข้อดี:

มีเสถียรภาพสูงที่อุณหภูมิสูง อายุการใช้งานยาวนาน ทนต่อความล้าจากความร้อน ปราศจากสิ่งปนเปื้อนอินทรีย์ มีความน่าเชื่อถือสูง

การใช้งาน:

ระบบเลเซอร์สำหรับใช้ในกองทัพ การบินและอวกาศ และอุตสาหกรรมระดับสูง

②อินเดียมบริสุทธิ์ (In)

คุณสมบัติ:

จุดหลอมเหลว 157 องศาเซลเซียส; อ่อนนุ่มและดัดขึ้นรูปได้ง่ายมาก

ข้อดี:

ประสิทธิภาพการทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่เหนือกว่า ลดแรงกดบนชิป เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการปกป้องโครงสร้างที่เปราะบาง และเหมาะสำหรับงานเชื่อมต่อที่อุณหภูมิต่ำ

ข้อจำกัด:

ไวต่อการเกิดออกซิเดชัน ต้องใช้บรรยากาศเฉื่อยในระหว่างกระบวนการผลิต ความแข็งแรงเชิงกลต่ำ ไม่เหมาะสำหรับงานที่รับน้ำหนักสูง

③ระบบบัดกรีแบบผสม (เช่น AuSn + In)

โครงสร้าง:

โดยทั่วไปแล้ว จะใช้ AuSn วางไว้ใต้ชิปเพื่อให้ยึดติดได้อย่างแข็งแรง ในขณะที่ใช้ In วางไว้ด้านบนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการระบายความร้อน

ข้อดี:

ผสานความน่าเชื่อถือสูงเข้ากับการลดความเครียด ปรับปรุงความทนทานโดยรวมของบรรจุภัณฑ์ และปรับตัวได้ดีกับสภาพแวดล้อมการใช้งานที่หลากหลาย

3. ผลกระทบของคุณภาพการบัดกรีต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์

การเลือกใช้วัสดุบัดกรีและการควบคุมกระบวนการมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและแสง รวมถึงความเสถียรในระยะยาวของอุปกรณ์เลเซอร์:

ภายใต้การทำงานต่อเนื่องด้วยกำลังสูง แม้แต่ข้อบกพร่องเล็กน้อยในการบัดกรีก็อาจทำให้เกิดความร้อนสะสม ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงหรืออุปกรณ์เสียหายได้ ดังนั้น การเลือกใช้ตะกั่วบัดกรีคุณภาพสูงและการดำเนินการบัดกรีที่แม่นยำจึงเป็นพื้นฐานสำคัญในการสร้างบรรจุภัณฑ์เลเซอร์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง

4. แนวโน้มและการพัฒนาในอนาคต

เนื่องจากเทคโนโลยีเลเซอร์ยังคงแพร่หลายเข้าสู่กระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม การผ่าตัดทางการแพทย์ LiDAR และสาขาอื่นๆ วัสดุบัดกรีสำหรับบรรจุภัณฑ์เลเซอร์จึงพัฒนาไปในทิศทางดังต่อไปนี้:

①การบัดกรีที่อุณหภูมิต่ำ:

สำหรับการใช้งานร่วมกับวัสดุที่ไวต่อความร้อน

②ตะกั่วบัดกรีไร้สารตะกั่ว:

เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS และข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ

③วัสดุเชื่อมต่อความร้อนประสิทธิภาพสูง (TIM):

เพื่อลดความต้านทานความร้อนลงอีก

④เทคโนโลยีการบัดกรีขนาดเล็ก:

เพื่อสนับสนุนการย่อขนาดและการรวมวงจรความหนาแน่นสูง

5. บทสรุป

แม้จะมีปริมาณน้อย แต่ตะกั่วบัดกรีเป็นตัวเชื่อมต่อที่สำคัญซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์เลเซอร์กำลังสูง ในการบรรจุแท่งไดโอดเลเซอร์ การเลือกใช้ตะกั่วบัดกรีที่เหมาะสมและการปรับกระบวนการเชื่อมต่อให้เหมาะสมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานที่เสถียรในระยะยาว

6. เกี่ยวกับเรา

Lumispot มุ่งมั่นที่จะมอบชิ้นส่วนเลเซอร์และโซลูชันบรรจุภัณฑ์ระดับมืออาชีพและน่าเชื่อถือให้แก่ลูกค้า ด้วยประสบการณ์มากมายในการคัดเลือกวัสดุบัดกรี การออกแบบการจัดการความร้อน และการประเมินความน่าเชื่อถือ เราเชื่อว่าการปรับปรุงรายละเอียดทุกอย่างจะนำไปสู่ความเป็นเลิศ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์เลเซอร์กำลังสูง โปรดติดต่อเรา