അർദ്ധചാലക ലേസർ: മെച്ചപ്പെടുത്തിയ പ്രകടനത്തിനായി കാര്യക്ഷമമായ തണുപ്പിക്കൽ പരിഹാരങ്ങൾ

കോംപാക്റ്റ് വലുപ്പം, ഭാരം കുറഞ്ഞ രൂപകൽപ്പന, ലൈറ്റ്വെയിറ്റ് ഡിസൈൻ, മോഡുലേറ്റീവ് ഡിസൈൻ, മോഡുലേഷൻ എന്നിവയുടെ സ്വീകർത്താവ്, മാസ്കാൽ ഉൽപാദന ശേഷി, മാസ് പ്രകാതിലുള്ള ഉപയോഗം, സൈന്യം എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായ ഉപയോഗം കണ്ടെത്തി. അർദ്ധചാലക ശേഷിയുടെ output ട്ട്പുട്ട് പവർ വർദ്ധിക്കുന്നത് തുടരുമ്പോൾ, വൈദ്യുത ശക്തിയുടെ ഒരു പ്രധാന ഭാഗം ചൂടിലാക്കി. ഒപ്റ്റിക്കൽ സവിശേഷതകൾ, output ട്ട്പുട്ട് ശക്തി, ഈ ഉപകരണങ്ങളുടെ വിശ്വാസ്യത എന്നിവ അവരുടെ പ്രവർത്തന താപനിലയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, താപ മാനേജുമെന്റ് ഒരു നിർണായക ഘടകങ്ങൾ നിർണായകമാക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് ഉയർന്ന പവർ അർദ്ധചാലകർക്ക്.

1. അർദ്ധചാലക ലേസറുകളുടെ തണുപ്പിക്കൽ തത്വങ്ങൾ

സ്വാഭാവിക സംവഹന താപ മുട്ടുകുത്തങ്ങൾ, മൈക്രോചാനലുകൾ, തെർമോലിക് തണുപ്പിക്കൽ, സ്പ്രേ കൂളിംഗ്, ചൂട് പൈപ്പ് പരിഹാരങ്ങൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. സിംഗിൾ-ചിപ്പ് അർദ്ധചാലകർക്ക്, പ്രകൃതി സംവഹന താപ മുട്ടുകുത്തങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതും അസംബ്ലിയുടെയും ലാളിത്യം കാരണം പലപ്പോഴും ഏറ്റവും സാമ്പത്തികവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നതുമാണ്. പ്രകൃതി സംവഹനത്തിനായി ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും അതുവഴി ചൂട് ഇല്ലാതാക്കൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും ചിപ്പിന്റെ താപനില കുറയ്ക്കുന്നതിനും ഉയർന്ന താപചാരക വസ്തുക്കൾ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ചൂട് കൈമാറ്റ പാത ചെറുതാക്കുന്നതിനും വേഗത്തിലുള്ള അലിപ്പഴത്തെ ചെറുതാക്കുന്നതിനും, ഫ്ലിപ്പ്-ചിപ്പ് ബോണ്ടിംഗ് ഇപ്പോൾ സാധാരണയായി സ്വീകരിക്കുന്നു, അവിടെ ലേസർ-ചിപ്പ് ബോണ്ടിംഗ് ഇപ്പോൾ ദത്തത്തോടെ സ്വീകരിക്കുന്നു, അവിടെ ഡേജർ അല്ലെങ്കിൽ ഗോൾഡ്-ടിൻ സോൾഡർ പോലുള്ള മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ചൂട് സിങ്കിൽ ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.

അർപ്പിക്റ്റർ ലേസറുകളിലെ മിക്ക ചൂടും സൃഷ്ടിക്കുന്നത് ചിപ്പിന്റെ സജീവ പ്രദേശത്താണ് സൃഷ്ടിക്കുന്നത്, തുടർന്ന്, ഇത് നടത്തിയ പാളികളിലൂടെയും, അത് സംവഹന തണുപ്പിംഗിലൂടെ പരമ്പരാഗത ഹീങ്കിലൂടെയും കൈമാറുന്നു. ഉയർന്ന താപ ചാലക വസ്തുക്കളിൽ നിന്ന് നിർമ്മിച്ച ഹീറ്റ് സിങ്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച് അർദ്ധചാലക ലേസറുകളുടെ താപനില കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ഫലപ്രദമായ മാർഗമാണ്, പ്രകടനവും വിശ്വാസ്യതയും ഉറപ്പാക്കാനുള്ള ഫലപ്രദമായ മാർഗമാണ്. ചൂട് സിങ്ക് മെറ്റീരിയലുകൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുമ്പോൾ, രണ്ട് പ്രധാന ഘടകങ്ങൾ പരിഗണിക്കണം:

1. ചൂട് ഫലപ്രദമായി ഭിന്നിപ്പിക്കുന്നതിന് മെറ്റീരിയലിന് ഉയർന്ന താപ ചാലകത ഉണ്ടായിരിക്കണം.
2. മെറ്റീരിയലിന്റെ താപ വിപുലീകരണ കോഫിഗ്മെന്റ് സ്ട്രെസ് ഇൻഡ് കേടുപാടുകൾ ഒഴിവാക്കാൻ ലേസർ ചിപ്പിളുമായി പൊരുത്തപ്പെടണം.

2. അർദ്ധചാലക ലേസറുകൾക്കായി ചൂട് സിങ്ക് മെറ്റീരിയലുകൾ

അനുയോജ്യമായ ചൂട് സിങ്ക് മെറ്റീരിയൽ ലേസർ വിപുലീകരണ കോഫിഫിഷ്യറുമായി ഉയർന്ന താപ ചാലകത സംയോജിപ്പിക്കണം. ലേസർ ചിപ്പിന്റെ അടുത്ത് പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. മികച്ച താപ ചാലകതയും വൈദ്യുത സ്വഭാവവും കാരണം ചെമ്പ് പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, കോമ്പിന്റെ താപ വിപുലീകരണം ബാഫാമിക് ലേസർ ചിപ്പിന്റെ കാര്യത്തിൽ നിന്ന് വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, ഇത് താപ സമ്മർദ്ദം സൃഷ്ടിക്കുകയും ലേയർ പ്രകടനത്തെ ബാധിക്കുകയും ചെയ്യും. ഉയർന്ന താപചാരകനുമായി നിർമ്മിച്ച മെറ്റീരിയലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച ഒരു പരിവർത്തന ഹീറ്റ് സിങ്ക്, ചിപ്പിലേക്കുള്ള അടുത്ത വിപുലീകരണ പൊരുത്തത്തിന് ഈ പ്രശ്നം ലഘൂകരിക്കാൻ സഹായിക്കും. ഈ പരിവർത്തന ചൂട് സിങ്കുകൾക്കുള്ള സാധാരണ വസ്തുക്കൾ അലുമിനിയം നൈട്രീഡ് സെറാമിക്, ബെറിലിയം ഓക്സൈഡ് സെറാമിക്, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സെറാമിക്, ടങ്സ്റ്റൺ-കോപ്പർ അലോയ്കൾ, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വേഫറുകൾ, ഡയമണ്ട് നേർത്ത ഫിലിമുകൾ എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.

ഞാൻ. ടങ്സ്റ്റൺ-കോപ്പർ അലോയ് ടങ്സ്റ്റൺ-കോപ്പർ അലോയികൾ ചെങ്കന്റെ മൊത്തത്തിൽ ചെമ്പിന്റെ പ്രവർത്തനകൽപ്പനയോടൊപ്പം സമന്വയിപ്പിച്ച്, അവയെ അർദ്ധചാലക ലേസർക്ക് അനുയോജ്യമാക്കുന്നു. ഈ സ്യൂഡോ-അലോയിയുടെ താപ വിപുലീകരണവും പെരുമാറ്റവും അതിന്റെ ഘടന ക്രമീകരിച്ചുകൊണ്ട് അത് വിശദീകരിക്കാം, ഇത് സിലിക്കൺ, ഗാലിയം ആർസീനൈഡ്, സെറാമിക് മെറ്റീരിയലുകൾ എന്നിവയുമായി നന്നായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു. ആദ്യകാല ലേസർ പലപ്പോഴും ഒരു ടംഗ്സ്റ്റൺ-കോപ്പർ സി-മ Mount ണ്ട് ഘടന ഉപയോഗിച്ചു, ഇത് പിന്നീട് ടങ്ങ്സ്റ്റൺ-കോപ്പർ ബാറുകളായി പരിണമിച്ചു.

ii. അലുമിനിയം നൈട്രൈഡ് അലുമിനിയം നൈട്രീഡ് സെറാമിക് മികച്ച പ്രകടനം, 320W / (എം.ഒ.എച്ച്), വാണിജ്യ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ എന്നിവയ്ക്ക് സാധാരണയായി 180w / (m k k) മുതൽ 260w / (m k ·) വരെയാണ്. ലേസർ ചിപ്പുകളുമായി അതിന്റെ താപവിഷ്കൃത കോഫിഫിഷ്യന്റ് വളരെ അടുത്താണ്, ഇത് ഒരു സാധാരണ പരിവർത്തന ചൂട് സിങ്ക് മെറ്റീരിയലാക്കുന്നു.

III. കുടിശ്ശികയുള്ള ശാരീരികവും കെമിക്കൽ ഗുണങ്ങളുമുള്ള ഒരു സാധാരണ പ്രകൃതിദത്ത സൂപ്പർലാറ്റിസ് ഹോമോജെനസ് പോളിപെയ്പ്പാണ് സിക്ക് സിസിക്കോൺ കാർബൈഡ് (എസ്ഐസി) . അതിന്റെ കാഠിന്യം, വസ്ത്രം വജ്രങ്ങളിൽ മാത്രം രണ്ടാമതാണ്, ഇത് 490w / (എം.ഒ.എച്ച്) - മെലിക്കോണിലെ ഒരു സൈദ്ധാന്തിക താപ ചാൽവിറ്റിയെ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. കുറഞ്ഞ വിപുലീകരണം, മികച്ച ചൂട് ഇല്ലാതാക്കൽ, ഉയർന്ന താപ സ്ഥിരത എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച്, ഉയർന്ന പവർ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് SIC വളരെ അനുയോജ്യമാണ്. ഇത് നാശത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, സാധാരണ സമ്മർദ്ദത്തിൻ കീഴിൽ ഉരുകില്ല, അതിന്റെ ഉപരിതല ഓക്സീകരണം ഒരു സിലിക്കൺ ഡൈഓക്സൈഡ് പാളി സൃഷ്ടിക്കുന്നു.

iv. ഒപ്റ്റിമൽ താപ അലിമേഷന് ഡയമണ്ട് , ചിപ്പിനും ചെമ്പും തമ്മിൽ ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന മെറ്റീരിയലായി ഡയമണ്ട് ഉപയോഗിക്കാം. പ്രകൃതിദത്ത ഡയമണ്ടിൽ 2000W / (എം.ഒ.എച്ച്), ചെമ്പിന്റെ അഞ്ച് ഇരട്ടി, ചെമ്പിന്റെ അഞ്ച് ഇരട്ടി. അതിനാൽ, ഉയർന്ന പവർ അർദ്ധചാലകർ ലേസർമാർക്കുള്ള അനുയോജ്യമായ ചൂട് സിങ്ക് മെറ്റീരിയലാണ് ഡയമണ്ട്. ചെലവ് കാരണം, അർദ്ധചാലക പാക്കേജിംഗിന് സ്വാഭാവിക ഡയമണ്ട് സാധ്യമല്ല, പക്ഷേ ഡയമണ്ട് ഒരു ചൂട് സിങ്ക് ആയി ഉപയോഗിക്കുന്നു: ഡയമണ്ട് നേർത്ത ഫിലിമുകൾ (സിവിഡി ഡയമണ്ട്), കോപ്പർ, അലുമിനിയം തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങളുള്ള കമ്പോസിറ്റുകൾ. എന്നിരുന്നാലും, ഡയമണ്ട് പ്രോസസ്സിംഗ്-കട്ടിംഗിന്റെ സങ്കീർണ്ണത, മിനുക്കത്, മെറ്റാലൈസേഷൻ എന്നിവയുടെ വലിയ തോതിലുള്ള പ്രയോഗത്തെ പൈതൃകകലർന്ന ലേസർ ചൂടിൽ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.

v. മികച്ച വൈദ്യുത, ​​ഒപ്റ്റിക്കൽ, താപ ഗുണങ്ങൾ ഉള്ള ഒരു പുതിയ ദ്വിമാന കാർബൺ നാനോമെറ്ററാണ് ഗ്രാഫിൻ ഗ്രാഫിൻ. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ്, അലുമിനിയം നൈട്രൈഡ് തുടങ്ങിയ ഹീറ്റ് സിങ്ക് മെറ്റീരിയലുകളെ വളരെയധികം അതിമനോഹരമാണ്. അർദ്ധചാലകത്തിലെ ചൂട് സിങ്കിൽ ഗ്രാഫിൻ പ്രയോഗിക്കുന്നു