Կոնտակտային հաղորդական սառեցում. «Հանգիստ ուղի» բարձր հզորության լազերային դիոդային սալիկների կիրառման համար

Քանի որ բարձր հզորության լազերային տեխնոլոգիան շարունակում է արագ զարգանալ, լազերային դիոդային ձողերը (LDB) լայնորեն կիրառվում են արդյունաբերական վերամշակման, բժշկական վիրաբուժության, LiDAR-ի և գիտական ​​հետազոտությունների մեջ՝ իրենց բարձր հզորության խտության և բարձր պայծառության ելքի շնորհիվ: Այնուամենայնիվ, լազերային չիպերի ինտեգրման և շահագործման հոսանքի աճին զուգընթաց, ջերմային կառավարման մարտահրավերները դառնում են ավելի ակնառու՝ անմիջականորեն ազդելով լազերի աշխատանքի կայունության և կյանքի տևողության վրա:

Ջերմային կառավարման տարբեր ռազմավարությունների շարքում, կոնտակտային հաղորդչական սառեցումը առանձնանում է որպես լազերային դիոդային ձողերի փաթեթավորման ամենակարևոր և լայնորեն կիրառվող տեխնիկաներից մեկը՝ շնորհիվ իր պարզ կառուցվածքի և բարձր ջերմահաղորդականության: Այս հոդվածը ուսումնասիրում է ջերմային կառավարման այս «հանգիստ ուղու» սկզբունքները, հիմնական նախագծային նկատառումները, նյութի ընտրությունը և ապագա միտումները:

1. Կոնտակտային հաղորդունակությամբ սառեցման սկզբունքները

Ինչպես անունն է հուշում, կոնտակտային հաղորդական սառեցումը գործում է՝ լազերային չիպի և ջերմափոխանակիչի միջև ուղիղ շփում հաստատելով, ինչը հնարավորություն է տալիս արդյունավետ ջերմափոխանակում կատարել բարձր ջերմահաղորդական նյութերի միջոցով և արագ տարածում արտաքին միջավայր։

①The HուտելPաթ:

Տիպիկ լազերային դիոդային սալիկի ջերմային ուղին հետևյալն է.
Չիպ → Զոդման շերտ → Ենթամոնտաժ (օրինակ՝ պղնձե կամ կերամիկական) → TEC (Ջերմաէլեկտրական սառեցուցիչ) կամ ջերմափոխանակիչ → Շրջակա միջավայր

②Հատկանիշներ՝

Այս սառեցման մեթոդը բնութագրվում է հետևյալ հատկանիշներով.

Կենտրոնացված ջերմային հոսք և կարճ ջերմային ուղի, որոնք արդյունավետորեն նվազեցնում են միացման ջերմաստիճանը։ Կոմպակտ դիզայն, հարմար է մանրակերտ փաթեթավորման համար։ Պասիվ հաղորդունակություն, որը չի պահանջում բարդ ակտիվ սառեցման օղակներ։

2. Ջերմային կատարողականության համար նախագծման հիմնական նկատառումները

Արդյունավետ կոնտակտային հաղորդական սառեցում ապահովելու համար սարքի նախագծման ընթացքում պետք է ուշադիր հաշվի առնել հետևյալ ասպեկտները.

① Ջերմային դիմադրություն զոդման միջերեսում

Զոդման շերտի ջերմահաղորդականությունը կարևոր դեր է խաղում ընդհանուր ջերմային դիմադրության մեջ: Պետք է օգտագործվեն բարձր հաղորդունակություն ունեցող մետաղներ, ինչպիսիք են AuSn համաձուլվածքը կամ մաքուր ինդիումը, և զոդման շերտի հաստությունն ու միատարրությունը պետք է վերահսկվեն՝ ջերմային արգելքները նվազագույնի հասցնելու համար:

② Ենթամոնտաժային նյութի ընտրություն

Ենթամաշկային տարածված նյութերը ներառում են՝

Պղինձ (Cu): Բարձր ջերմահաղորդականություն, մատչելի գներ։

Վոլֆրամե պղինձ (WCu)/մոլիբդենային պղինձ (MoCu). Ավելի լավ CTE համապատասխանություն չիպերի հետ, ապահովելով և՛ ամրություն, և՛ հաղորդունակություն։

Ալյումինի նիտրիդ (AlN): Գերազանց էլեկտրական մեկուսացում, հարմար է բարձր լարման կիրառությունների համար:

③ Մակերեսային շփման որակը

Մակերեսի կոպտությունը, հարթությունը և թրջվելու ունակությունը անմիջականորեն ազդում են ջերմափոխանակման արդյունավետության վրա: Ջերմային շփման կատարողականը բարելավելու համար հաճախ օգտագործվում են հղկում և ոսկեզօծում:

④ Ջերմային ուղու նվազագույնի հասցնելը

Կառուցվածքային նախագծումը պետք է նպատակ ունենա կրճատել չիպի և ջերմափոխանակիչի միջև ջերմային ուղին: Խուսափեք ավելորդ միջանկյալ նյութական շերտերից՝ ջերմության ընդհանուր ցրման արդյունավետությունը բարելավելու համար:

3. Ապագա զարգացման ուղղություններ

Մանիատուրացման և հզորության խտության բարձրացման շարունակական միտման պայմաններում, կոնտակտային հաղորդական սառեցման տեխնոլոգիան զարգանում է հետևյալ ուղղություններով.

① Բազմաշերտ կոմպոզիտային TIM-ներ

Մետաղական ջերմահաղորդականության համադրություն ճկուն բուֆերացման հետ՝ միջերեսի դիմադրությունը նվազեցնելու և ջերմային ցիկլի դիմացկունությունը բարելավելու համար։

② Ինտեգրված ջերմափոխանակիչի փաթեթավորում

Ենթամոնտաժային հենարանների և ջերմափոխանակիչների նախագծում որպես մեկ ինտեգրված կառուցվածք՝ շփման միջերեսները նվազեցնելու և համակարգային մակարդակի ջերմափոխանակման արդյունավետությունը բարձրացնելու համար։

③ Բիոնիկ կառուցվածքի օպտիմալացում

Ջերմային կատարողականությունը բարելավելու համար միկրոկառուցվածքային մակերեսների կիրառում, որոնք ընդօրինակում են բնական ջերմության ցրման մեխանիզմները, ինչպիսիք են «ծառանման հաղորդականությունը» կամ «թեփուկանման նախշերը»։

④ Խելացի ջերմային կառավարում

Ջերմաստիճանի սենսորների և դինամիկ հզորության կառավարման ինտեգրում ադապտիվ ջերմային կառավարման համար, որը երկարացնում է սարքի շահագործման ժամկետը։

4. Եզրակացություն

Բարձր հզորության լազերային դիոդային ձողերի համար ջերմային կառավարումը միայն տեխնիկական մարտահրավեր չէ, այլ հուսալիության կարևորագույն հիմք: Կոնտակտային հաղորդչական սառեցումը, իր արդյունավետ, հասուն և ծախսարդյունավետ բնութագրերով, այսօր մնում է ջերմության ցրման հիմնական լուծումներից մեկը:

5. Մեր մասին

Lumispot-ում մենք խորը փորձառություն ունենք լազերային դիոդային փաթեթավորման, ջերմային կառավարման գնահատման և նյութերի ընտրության ոլորտում: Մեր առաքելությունն է ապահովել բարձր արդյունավետությամբ, երկարատև լազերային լուծումներ, որոնք հարմարեցված են ձեր կիրառման կարիքներին: Եթե ցանկանում եք ավելին իմանալ, մենք ջերմորեն ողջունում ենք ձեզ կապվել մեր թիմի հետ: