在上一篇文章“半導(dǎo)體激光焊接機(jī)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(lǐng)域?qū)す馄鞯囊笤絹?lái)越高，傳統(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(shí)需要注意的事項(xiàng)
半導(dǎo)體激光焊接機(jī)激光器散熱的性能主要由熱阻和熱通來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，在評(píng)價(jià)的時(shí)候需要注意考慮限定溫度下的熱通量。如果在進(jìn)行散熱分析的時(shí)候發(fā)現(xiàn)兩者之間溫差比較大， 激光芯片表面就會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，出現(xiàn)此問(wèn)題后，除了影響光輸出功率，還會(huì)影響對(duì)波長(zhǎng)的鎖定，甚至還會(huì)因?yàn)榻Y(jié)露問(wèn)題損壞電路的光電性能，最終影響可靠性。目前常見(jiàn)的降低熱阻的方法就是使用熱導(dǎo)率材料， 熱導(dǎo)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(guò)壓力的幫助， 把冷卻液用霧化的方式噴到傳熱的表面，達(dá)到冷卻的目的。噴霧冷卻主要的特點(diǎn)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(dāng)介質(zhì)，使用實(shí)心圓錐噴嘴進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)， 微結(jié)構(gòu)的表面能夠增加熱交換的效果。在研究的時(shí)候發(fā)現(xiàn)噴霧冷卻的冷卻性和噴霧流速有關(guān)。此外，科研人員還發(fā)現(xiàn)了一種噴霧相變冷卻器，在實(shí)驗(yàn)時(shí)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(guān)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(shí)候用微通道做冷卻裝置做了一次實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(shí)研究也發(fā)現(xiàn)了微通道會(huì)對(duì)散熱效果更好。此外還有人在研究的時(shí)候發(fā)現(xiàn)微通道熱沉不同的溝槽形狀也會(huì)影響散熱效果。經(jīng)過(guò)無(wú)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(dǎo)體激光焊接機(jī)的散熱要求。
激光器在使用的時(shí)候會(huì)應(yīng)用到微通道， 是因?yàn)槲⑼ǖ罆?huì)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(shí)候有一個(gè)缺點(diǎn)，就是經(jīng)常會(huì)因?yàn)闊嵝巫兝鋮s介質(zhì)顆粒導(dǎo)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(gè)過(guò)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(guò)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(gè)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(guò)這么長(zhǎng)距離的傳導(dǎo)到熱沉，再到TEC 制冷，散熱效果有限。
通過(guò)對(duì)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)， 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(shù)，使芯片的主要發(fā)熱面通過(guò)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?yàn)楣庑酒男阅芎蜏囟葟?qiáng)相關(guān)，溫度越高，波長(zhǎng)漂移越厲害，光輸出功率也會(huì)隨之下降或者飽和，通過(guò)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(gè)激光器的性能也得到大幅度提高。
機(jī)器推薦：半導(dǎo)體激光焊接機(jī)系列WS-A。適用于電子產(chǎn)品的屏蔽罩、USB接頭,殼體、芯片、導(dǎo)電貼片、塑料等金屬或非金屬零部件之間的精密焊接。
該機(jī)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(dá)性較好，自動(dòng)化程度高；熱輸入量小，熱影響區(qū)小，工件殘余應(yīng)力和變形小；接頭設(shè)計(jì)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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