วัสดุบัดกรีสำหรับแท่งไดโอดเลเซอร์: สะพานสำคัญระหว่างประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ

ในการออกแบบและผลิตเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง แท่งไดโอดเลเซอร์ทำหน้าที่เป็นหน่วยเปล่งแสงหลัก ประสิทธิภาพของแท่งไดโอดเลเซอร์ไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับคุณภาพที่แท้จริงของชิปเลเซอร์เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับกระบวนการบรรจุภัณฑ์เป็นอย่างมากอีกด้วย ในบรรดาส่วนประกอบต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับบรรจุภัณฑ์ วัสดุบัดกรีมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในฐานะส่วนเชื่อมต่อทางความร้อนและไฟฟ้าระหว่างชิปและฮีตซิงก์

1. บทบาทของการบัดกรีในแท่งไดโอดเลเซอร์

โดยทั่วไปแล้วแท่งไดโอดเลเซอร์จะมีตัวปล่อยแสงหลายตัว ส่งผลให้มีความหนาแน่นพลังงานสูงและข้อกำหนดด้านการจัดการความร้อนที่เข้มงวด เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพในการระบายความร้อนและเสถียรภาพเชิงโครงสร้าง วัสดุบัดกรีต้องเป็นไปตามเกณฑ์ต่อไปนี้:

① การนำความร้อนสูง:

ช่วยให้การถ่ายเทความร้อนจากชิปเลเซอร์มีประสิทธิภาพ

② ความสามารถในการเปียกที่ดี:

ให้การยึดติดที่แน่นหนาระหว่างชิปและพื้นผิว

③ จุดหลอมเหลวที่เหมาะสม:

ป้องกันการไหลซ้ำหรือการเสื่อมสภาพในระหว่างการประมวลผลหรือการดำเนินการครั้งต่อไป

④ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่เข้ากันได้ (CTE):

ลดความเครียดจากความร้อนบนชิป

⑤ ทนทานต่อความเมื่อยล้าได้ดีเยี่ยม:

ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

2. ประเภททั่วไปของการบัดกรีสำหรับบรรจุภัณฑ์แท่งเลเซอร์

ต่อไปนี้เป็นประเภทหลักสามประเภทของวัสดุบัดกรีที่ใช้กันทั่วไปในการบรรจุภัณฑ์แท่งไดโอดเลเซอร์:

①โลหะผสมทอง-ดีบุก (AuSn)

คุณสมบัติ:

องค์ประกอบยูเทกติก 80Au/20Sn ที่มีจุดหลอมเหลว 280°C มีคุณสมบัตินำความร้อนสูงและมีความแข็งแรงเชิงกล

ข้อดี:

เสถียรภาพอุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยม อายุการใช้งานความร้อนที่ยาวนาน ปราศจากการปนเปื้อนอินทรีย์ ความน่าเชื่อถือสูง

การใช้งาน:

ระบบเลเซอร์สำหรับการทหาร อวกาศ และอุตสาหกรรมขั้นสูง

②อินเดียมบริสุทธิ์ (In)

คุณสมบัติ:

จุดหลอมเหลว 157°C อ่อนนุ่มและยืดหยุ่นได้สูง

ข้อดี:

ประสิทธิภาพการหมุนเวียนความร้อนที่เหนือกว่า ความเครียดบนชิปต่ำ เหมาะสำหรับการปกป้องโครงสร้างที่เปราะบาง เหมาะสำหรับความต้องการการยึดติดที่อุณหภูมิต่ำ

ข้อจำกัด:

มีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชัน ต้องมีบรรยากาศเฉื่อยในระหว่างการประมวลผล มีความแข็งแรงเชิงกลต่ำ ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีภาระสูง

③ระบบบัดกรีแบบผสม (เช่น AuSn + In)

โครงสร้าง:

โดยทั่วไปแล้ว AuSn จะถูกใช้ใต้ชิปเพื่อการยึดติดที่แข็งแรง ในขณะที่ In จะถูกใช้ด้านบนเพื่อการบัฟเฟอร์ความร้อนที่ดีขึ้น

ข้อดี:

ผสมผสานความน่าเชื่อถือสูงกับการบรรเทาความเครียด ปรับปรุงความทนทานของบรรจุภัณฑ์โดยรวม ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานที่หลากหลายได้ดี

3. ผลกระทบของคุณภาพการบัดกรีต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์

การเลือกวัสดุบัดกรีและการควบคุมกระบวนการส่งผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพทางไฟฟ้าออปติกและเสถียรภาพในระยะยาวของอุปกรณ์เลเซอร์:

ภายใต้การทำงานต่อเนื่องด้วยกำลังไฟฟ้าสูง แม้แต่ข้อบกพร่องเล็กน้อยในการบัดกรีก็อาจนำไปสู่การสะสมความร้อน ส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลงหรืออุปกรณ์เสียหายได้ ดังนั้น การเลือกตะกั่วบัดกรีคุณภาพสูงและการใช้กระบวนการบัดกรีที่แม่นยำจึงเป็นพื้นฐานสำคัญสู่การบรรจุภัณฑ์เลเซอร์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง

4. แนวโน้มและการพัฒนาในอนาคต

เนื่องจากเทคโนโลยีเลเซอร์ยังคงแทรกซึมเข้าสู่กระบวนการทางอุตสาหกรรม การผ่าตัดทางการแพทย์ LiDAR และสาขาอื่นๆ วัสดุบัดกรีสำหรับบรรจุภัณฑ์ด้วยเลเซอร์จึงมีการพัฒนาไปในทิศทางต่อไปนี้:

①การบัดกรีที่อุณหภูมิต่ำ:

เพื่อการบูรณาการกับวัสดุที่ไวต่อความร้อน

②ตะกั่วบัดกรีปลอดสารตะกั่ว:

เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS และข้อบังคับด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ

③วัสดุอินเทอร์เฟซความร้อนประสิทธิภาพสูง (TIM):

เพื่อลดความต้านทานความร้อนเพิ่มเติม

④เทคโนโลยีการบัดกรีแบบไมโคร:

เพื่อรองรับการย่อส่วนและการบูรณาการความหนาแน่นสูง

5. บทสรุป

แม้จะมีปริมาณน้อย แต่วัสดุบัดกรีก็เป็นตัวเชื่อมต่อสำคัญที่รับประกันประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์เลเซอร์กำลังสูง ในการบรรจุแท่งเลเซอร์ไดโอด การเลือกวัสดุบัดกรีที่เหมาะสมและการปรับกระบวนการยึดติดให้เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานที่เสถียรในระยะยาว

6. เกี่ยวกับเรา

Lumispot มุ่งมั่นที่จะมอบโซลูชันบรรจุภัณฑ์และส่วนประกอบเลเซอร์ที่เป็นมืออาชีพและเชื่อถือได้ให้กับลูกค้า ด้วยประสบการณ์อันยาวนานในการเลือกวัสดุบัดกรี การออกแบบระบบจัดการความร้อน และการประเมินความน่าเชื่อถือ เราเชื่อว่าทุกรายละเอียดที่ประณีตบรรจงจะนำไปสู่ความเป็นเลิศ หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์เลเซอร์กำลังสูง โปรดติดต่อเรา