Dalam reka bentuk dan pembuatan laser semikonduktor berkuasa tinggi, bar diod laser berfungsi sebagai unit pemancar cahaya teras. Prestasi mereka bukan sahaja bergantung pada kualiti intrinsik cip laser tetapi juga bergantung pada proses pembungkusan. Di antara pelbagai komponen yang terlibat dalam pembungkusan, bahan pateri memainkan peranan penting sebagai antara muka haba dan elektrik antara cip dan sink haba.
1. Peranan Pateri dalam Bar Diod Laser
Bar diod laser biasanya menyepadukan berbilang pemancar, menghasilkan ketumpatan kuasa tinggi dan keperluan pengurusan haba yang ketat. Untuk mencapai pelesapan haba yang cekap dan kestabilan struktur, bahan pateri mesti memenuhi kriteria berikut:
① Kekonduksian terma yang tinggi:
Memastikan pemindahan haba yang cekap daripada cip laser.
② Kebolehbasahan yang baik:
Menyediakan ikatan yang ketat antara cip dan substrat.
③ Takat lebur yang sesuai:
Menghalang pengaliran semula atau degradasi semasa pemprosesan atau operasi berikutnya.
④ Pekali pengembangan terma yang serasi (CTE):
Meminimumkan tekanan haba pada cip.
⑤ Rintangan keletihan yang sangat baik:
Memanjangkan hayat perkhidmatan peranti.
2. Jenis Pateri Biasa untuk Pembungkusan Bar Laser
Berikut ialah tiga jenis bahan pateri utama yang biasa digunakan dalam pembungkusan bar diod laser:
①Aloi Emas-Timah (AuSn)
Sifat:
Komposisi eutektik 80Au/20Sn dengan takat lebur 280°C; kekonduksian haba yang tinggi dan kekuatan mekanikal.
Kelebihan:
Kestabilan suhu tinggi yang sangat baik, hayat keletihan haba yang panjang, bebas daripada pencemaran organik, kebolehpercayaan yang tinggi
Aplikasi:
Sistem laser ketenteraan, aeroangkasa dan industri mewah.
②Indium Tulen (Dalam)
Sifat:
Takat lebur 157°C; lembut dan sangat mudah ditempa.
Kelebihan:
Prestasi berbasikal haba yang unggul, tekanan rendah pada cip, sesuai untuk melindungi struktur rapuh, sesuai untuk keperluan ikatan suhu rendah
Had:
Terdedah kepada pengoksidaan; memerlukan suasana lengai semasa pemprosesan, kekuatan mekanikal yang lebih rendah; tidak sesuai untuk aplikasi beban tinggi
③Sistem Pateri Komposit (cth, AuSn + In)
Struktur:
Biasanya, AuSn digunakan di bawah cip untuk lampiran teguh, manakala In digunakan di atas untuk penimbalan terma yang dipertingkatkan.
Kelebihan:
Menggabungkan kebolehpercayaan yang tinggi dengan pelepasan tekanan, meningkatkan ketahanan pembungkusan keseluruhan, menyesuaikan diri dengan baik kepada pelbagai persekitaran operasi
3. Kesan Kualiti Pateri pada Prestasi Peranti
Pemilihan bahan pateri dan kawalan proses memberi kesan ketara kepada prestasi elektro-optik dan kestabilan jangka panjang peranti laser:
| Faktor Pateri | Kesan pada Peranti |
| Keseragaman lapisan pateri | Mempengaruhi pengagihan haba dan ketekalan kuasa optik |
| Nisbah tidak sah | Lompang yang lebih tinggi membawa kepada peningkatan rintangan haba dan terlalu panas setempat |
| Ketulenan aloi | Mempengaruhi kestabilan lebur dan resapan antara logam |
| Kebolehbasahan antara muka | Menentukan kekuatan ikatan dan kekonduksian terma antara muka |
Di bawah operasi berterusan berkuasa tinggi, walaupun kecacatan kecil dalam pematerian boleh menyebabkan pembentukan haba, mengakibatkan kemerosotan prestasi atau kegagalan peranti. Oleh itu, memilih pateri berkualiti tinggi dan melaksanakan proses pematerian yang tepat adalah asas untuk mencapai pembungkusan laser kebolehpercayaan tinggi.
4. Trend dan Perkembangan Masa Depan
Memandangkan teknologi laser terus menembusi ke dalam pemprosesan industri, pembedahan perubatan, LiDAR dan bidang lain, bahan pateri untuk pembungkusan laser berkembang mengikut arah berikut:
①Penyolderan suhu rendah:
Untuk penyepaduan dengan bahan sensitif haba
②Pateri tanpa plumbum:
Untuk memenuhi RoHS dan peraturan alam sekitar yang lain
③Bahan antara muka terma berprestasi tinggi (TIM):
Untuk mengurangkan lagi rintangan haba
④Teknologi pematerian mikro:
Untuk menyokong pengecilan dan integrasi berketumpatan tinggi
5. Kesimpulan
Walaupun jumlahnya kecil, bahan pateri merupakan penyambung kritikal yang memastikan prestasi dan kebolehpercayaan peranti laser berkuasa tinggi. Dalam pembungkusan bar diod laser, memilih pateri yang betul dan mengoptimumkan proses ikatan adalah penting untuk mencapai operasi stabil jangka panjang.
6. Mengenai Kami
Lumispot komited untuk menyediakan pelanggan dengan komponen laser dan penyelesaian pembungkusan yang profesional dan boleh dipercayai. Dengan pengalaman luas dalam pemilihan bahan pateri, reka bentuk pengurusan terma dan penilaian kebolehpercayaan, kami percaya bahawa setiap penghalusan secara terperinci membuka jalan kepada kecemerlangan. Untuk maklumat lanjut tentang teknologi pembungkusan laser berkuasa tinggi, sila hubungi kami.
Masa siaran: Jul-07-2025