Dalam reka bentuk dan pembuatan laser semikonduktor berkuasa tinggi, bar diod laser berfungsi sebagai unit pemancar cahaya teras. Prestasinya bukan sahaja bergantung pada kualiti intrinsik cip laser tetapi juga banyak bergantung pada proses pembungkusan. 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 menggabungkan pelbagai pemancar, menghasilkan ketumpatan kuasa yang 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:
Memberikan ikatan yang rapat antara cip dan substrat.
③ Takat lebur yang sesuai:
Mencegah aliran semula atau degradasi semasa pemprosesan atau operasi berikutnya.
④ Pekali pengembangan haba yang serasi (CTE):
Meminimumkan tekanan haba pada cip.
⑤ Rintangan keletihan yang sangat baik:
Memanjangkan hayat perkhidmatan peranti.
2. Jenis-jenis Pateri Biasa untuk Pembungkusan Bar Laser
Berikut adalah tiga jenis utama bahan pateri yang biasa digunakan dalam pembungkusan bar diod laser:
①Aloi Emas-Timah (AuSn)
Hartanah:
Komposisi eutektik 80Au/20Sn dengan takat lebur 280°C; kekonduksian terma dan kekuatan mekanikal yang tinggi.
Kelebihan:
Kestabilan suhu tinggi yang sangat baik, jangka hayat keletihan terma yang panjang, bebas daripada pencemaran organik, kebolehpercayaan yang tinggi
Aplikasi:
Sistem laser ketenteraan, aeroangkasa dan perindustrian mewah.
②Indium Tulen (Dalam)
Hartanah:
Takat lebur 157°C; lembut dan sangat mudah dibentuk.
Kelebihan:
Prestasi kitaran haba yang unggul, tekanan rendah pada cip, sesuai untuk melindungi struktur rapuh, sesuai untuk keperluan ikatan suhu rendah
Had:
Terdedah kepada pengoksidaan; memerlukan atmosfera 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 yang teguh, manakala In digunakan di atas untuk penimbalan haba yang dipertingkatkan.
Kelebihan:
Menggabungkan kebolehpercayaan yang tinggi dengan pelepasan tekanan, meningkatkan ketahanan pembungkusan keseluruhan, menyesuaikan diri dengan baik kepada persekitaran operasi yang pelbagai
3. Kesan Kualiti Pateri terhadap Prestasi Peranti
Pemilihan bahan pateri dan kawalan proses memberi kesan yang 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 lompang | Lompang yang lebih tinggi menyebabkan peningkatan rintangan haba dan pemanasan melampau 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, kecacatan kecil dalam pematerian pun boleh menyebabkan pembentukan haba, mengakibatkan penurunan prestasi atau kegagalan peranti. Oleh itu, memilih pateri berkualiti tinggi dan melaksanakan proses pematerian yang tepat adalah asas untuk mencapai pembungkusan laser yang boleh dipercayai tinggi.
4. Trend dan Pembangunan Masa Depan
Memandangkan teknologi laser terus menembusi pemprosesan perindustrian, pembedahan perubatan, LiDAR dan bidang lain, bahan pateri untuk pembungkusan laser sedang berkembang dalam arah berikut:
①Pematerian suhu rendah:
Untuk penyepaduan dengan bahan sensitif haba
②Pateri bebas 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 saiz dan integrasi berketumpatan tinggi
5. Kesimpulan
Walaupun isipadunya kecil, bahan pateri merupakan penyambung penting 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 yang stabil dalam jangka masa panjang.
6. Tentang 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 haba dan penilaian kebolehpercayaan, kami percaya bahawa setiap penambahbaikan secara terperinci membuka jalan menuju kecemerlangan. Untuk maklumat lanjut tentang teknologi pembungkusan laser berkuasa tinggi, sila hubungi kami.
Masa siaran: 7-Julai-2025