在上一篇文章“半導體激光焊接機的激光器散熱方法”中，大族粵銘激光介紹了傳統(tǒng)散熱方法。隨著各領域?qū)す馄鞯囊笤絹碓礁撸瑐鹘y(tǒng)的散熱方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的要求，需要研究更多新型的散熱方式。
先了解下散熱性能分析時需要注意的事項
半導體激光焊接機激光器散熱的性能主要由熱阻和熱通來進行評價，在評價的時候需要注意考慮限定溫度下的熱通量。如果在進行散熱分析的時候發(fā)現(xiàn)兩者之間溫差比較大， 激光芯片表面就會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，出現(xiàn)此問題后，除了影響光輸出功率，還會影響對波長的鎖定，甚至還會因為結(jié)露問題損壞電路的光電性能，最終影響可靠性。目前常見的降低熱阻的方法就是使用熱導率材料， 熱導率材料的出現(xiàn)給激光器降低溫度提供了更多的優(yōu)化空間。
目前出現(xiàn)的新型散熱方式有以下幾種。
噴霧冷卻散熱方法
噴霧冷卻是通過壓力的幫助， 把冷卻液用霧化的方式噴到傳熱的表面，達到冷卻的目的。噴霧冷卻主要的特點就是傳熱系數(shù)大、冷卻液流量低。科研人員發(fā)現(xiàn)用水當介質(zhì)，使用實心圓錐噴嘴進行實驗時， 微結(jié)構(gòu)的表面能夠增加熱交換的效果。在研究的時候發(fā)現(xiàn)噴霧冷卻的冷卻性和噴霧流速有關。此外，科研人員還發(fā)現(xiàn)了一種噴霧相變冷卻器，在實驗時噴霧冷卻裝置中的噴嘴高度和散熱效果也有非常密切的關系。
微通道散熱方法
微通道散熱主要有兩種方式：根據(jù)通道大小定義的微通道；根據(jù)表面張力影響定義的微通道。
科研人員在研究的時候用微通道做冷卻裝置做了一次實驗，通過實驗發(fā)現(xiàn)了微通道的散熱特性，微通道熱沉能夠散熱的原因就是有一定的高熱通量。同時研究也發(fā)現(xiàn)了微通道會對散熱效果更好。此外還有人在研究的時候發(fā)現(xiàn)微通道熱沉不同的溝槽形狀也會影響散熱效果。經(jīng)過無數(shù)人的研究發(fā)現(xiàn)余弦型通道的散熱特征是所有形狀中最好的。此外科研人員還發(fā)現(xiàn)微通道和玻璃微管道結(jié)合的冷卻裝置能夠滿足大功率半導體激光焊接機的散熱要求。
激光器在使用的時候會應用到微通道， 是因為微通道會比傳統(tǒng)散熱方式的散熱效果更好， 能夠滿足現(xiàn)在高功率激光器的散熱要求。但是微通道在使用的時候有一個缺點，就是經(jīng)常會因為熱形變冷卻介質(zhì)顆粒導致微通道堵塞， 影響散熱效果，所以需要用納米流體提高整個過程的換熱性能。
倒裝貼片方法
倒裝貼片封裝仍采用 TEC 方式，傳統(tǒng)的貼激光器芯片和熱沉貼片方式采取芯片正面朝上， 背面冷卻面和熱沉通過焊料相連接， 但芯片有源區(qū)發(fā)熱量主要是集中在上表面幾個微米的區(qū)域發(fā)熱， 上表面和下表面的一般有上百微米的距離，熱量通過這么長距離的傳導到熱沉，再到TEC 制冷，散熱效果有限。
通過對芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行改進， 調(diào)整芯片表面結(jié)構(gòu)和有源區(qū)發(fā)熱層，研究采用芯片倒裝貼片技術，使芯片的主要發(fā)熱面通過焊接層后直接和熱沉相接， 激光器散熱可以提高20％ 或者更高的散熱效率；因為光芯片的性能和溫度強相關，溫度越高，波長漂移越厲害，光輸出功率也會隨之下降或者飽和，通過倒裝貼裝方式可以大幅度提高散熱效果，芯片的光電輸出更加穩(wěn)定，整個激光器的性能也得到大幅度提高。
機器推薦：半導體激光焊接機系列WS-A。適用于電子產(chǎn)品的屏蔽罩、USB接頭,殼體、芯片、導電貼片、塑料等金屬或非金屬零部件之間的精密焊接。
該機器能量集中，焊接效率高、加工精度高，焊縫深寬比大；非接觸式焊接，光纖傳輸，可達性較好，自動化程度高；熱輸入量小，熱影響區(qū)小，工件殘余應力和變形小；接頭設計靈活，節(jié)省原材料；焊接能量可精確控制，焊接效果穩(wěn)定，焊接外觀好。
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