โซลูชันการระบายความร้อนของเครื่องเชื่อมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์

เครื่องเชื่อมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์เป็นอุปกรณ์เลเซอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์และอุตสาหกรรมอื่นๆ ใช้ทิศทางที่ดีเยี่ยมและความหนาแน่นพลังงานสูงของลำแสงเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ในการเชื่อม หลักการคือการโฟกัสลำแสงเลเซอร์ในพื้นที่เล็กๆ ผ่านระบบออปติก เพื่อสร้างพื้นที่แหล่งความร้อนที่มีความเข้มข้นของพลังงานสูงที่บริเวณรอยเชื่อมในเวลาอันสั้นมาก เพื่อละลายวัตถุที่เชื่อมและก่อตัวเป็นบัดกรีแข็ง ข้อต่อและรอยเชื่อม

เนื่องจากเป็นส่วนหลักของเครื่องเชื่อมเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์จึงเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้มากที่สุดจนถึงตอนนี้ ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีและการปรับปรุงความสามารถในการผลิตจำนวนมากของอุปกรณ์ ทำให้ปัจจุบันสามารถนำไปใช้กับสาขาต่างๆ ได้มากขึ้น เซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์เป็นเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์เป็นวัสดุทำงานเป็นหลัก เนื่องจากโครงสร้างวัสดุที่แตกต่างกัน เลเซอร์จะแตกต่างกัน เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์มีลักษณะเป็นปริมาณน้อยและมีอายุการใช้งานยาวนาน นอกจากในด้านการสื่อสารแล้ว ยังสามารถนำมาใช้ในเรดาร์ การวัดเสียง และการรักษาพยาบาลได้อีกด้วย

เนื่องจากชิปตัวเดียวมีกำลังส่องสว่างขนาดใหญ่และความร้อนขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นต่อหน่วยพื้นที่ หากเทคโนโลยีการกระจายความร้อนทำได้ไม่ดี ชิปก็จะตายได้ง่ายและประสิทธิภาพจะลดลงอย่างรวดเร็ว

กลไกการกระจายความร้อนของบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์เลเซอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยชิปเลเซอร์ ชั้นการเชื่อม แผงระบายความร้อน ชั้นโลหะ ฯลฯ ชั้นการเชื่อมในโครงสร้างการกระจายความร้อนของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่เชื่อมต่อชิปและแผงระบายความร้อนโดยการเชื่อม เมื่อใช้เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง เพื่อลดความต้านทานความร้อน วัสดุบางชนิดที่มีค่าการนำความร้อนสูงมักจะถูกนำมาใช้ในระหว่างการเชื่อมเพื่อสร้างการกระจายความร้อนที่ดีของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์และยืดอายุการใช้งานของเลเซอร์

ปัจจุบันวิธีการกระจายความร้อนหลักของเลเซอร์แบ่งออกเป็นวิธีการกระจายความร้อนแบบดั้งเดิมและวิธีการกระจายความร้อนแบบใหม่ วิธีการกระจายความร้อนแบบดั้งเดิมประกอบด้วย: การกระจายความร้อนด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศ, การกระจายความร้อนด้วยการทำความเย็นด้วยเซมิคอนดักเตอร์, การกระจายความร้อนด้วยการพาความร้อนตามธรรมชาติ ฯลฯ วิธีการกระจายความร้อนแบบใหม่ ได้แก่ การกระจายความร้อนแบบพลิกกลับ และการกระจายความร้อนแบบไมโครช่องสัญญาณ

การระบายความร้อนด้วยของเหลวช่องขนาดใหญ่:

ในระหว่างการวิจัย นักวิจัยพบว่าผลการกระจายความร้อนของโครงสร้างสปอยเลอร์จะดีกว่าโครงสร้างช่องแบบเดิม แต่ความดันในช่องก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน พบว่าถึงแม้จะมีการใช้ช่องสัญญาณขนาดใหญ่กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของกำลังขับเลเซอร์ การระบายความร้อนด้วยน้ำและการกระจายความร้อนของช่องสัญญาณขนาดใหญ่ไม่สามารถตอบสนองความต้องการการกระจายความร้อนของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูงได้

การระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนตามธรรมชาติ:

การกระจายความร้อนโดยการพาความร้อนตามธรรมชาติคือการใช้วัสดุบางชนิดที่มีค่าการนำความร้อนสูงเพื่อนำความร้อนที่เกิดขึ้นออกไป จากนั้นจึงกระจายความร้อนผ่านการพาความร้อนตามธรรมชาติ ในระหว่างการวิจัย นักวิทยาศาสตร์ยังพบว่าครีบยังสามารถช่วยกระจายความร้อน และสามารถเพิ่มอัตราการถ่ายเทความร้อนในระบบกระจายความร้อนได้อีกด้วย เมื่ออุณหภูมิเท่ากัน ระยะห่างระหว่างครีบจะลดลงตามความสูงของครีบที่เพิ่มขึ้น

การระบายความร้อนของเซมิคอนดักเตอร์:

ลักษณะสำคัญของวิธีการทำความเย็นเซมิคอนดักเตอร์และการกระจายความร้อนคือปริมาณน้อยและมีความน่าเชื่อถือสูง วิธีการทำความเย็นและการกระจายความร้อนของเซมิคอนดักเตอร์มักปรากฏในเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์กำลังสูง เนื่องจากมีการเพิ่มเครื่องทำความเย็น Tec ขนาดของบรรจุภัณฑ์จึงเพิ่มขึ้นตามไปด้วย และราคาของบรรจุภัณฑ์ก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย เมื่อใช้งาน ปลายเย็นและตัวระบายความร้อนของชิปเซมิคอนดักเตอร์จะเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน และปลายร้อนจะกระจายผ่านการพาความร้อนและความร้อนของ TEC เอง