שיטת פיזור חום של מכונת ריתוך לייזר מוליכים למחצה

מכונת ריתוך לייזר מוליכים למחצה היא סוג של ציוד לייזר הנפוץ במוצרים אלקטרוניים ובתעשיות אחרות. הוא משתמש בכיוון המצוין ובצפיפות ההספק הגבוהה של קרן לייזר מוליכים למחצה לריתוך. העיקרון הוא למקד את קרן הלייזר באזור קטן דרך המערכת האופטית, כדי ליצור אזור מקור חום עם ריכוז אנרגיה גבוה במקום המרותך בזמן קצר מאוד, כדי להמיס את האובייקט המרותך וליצור הלחמה מוצקה חיבורים וריתוכים.

כחלק העיקרי של מכונת ריתוך לייזר מוליכים למחצה, לייזר מוליכים למחצה הוא אחד המכשירים האופטואלקטרוניים הנפוצים ביותר עד כה. עם ההתקדמות המתמשכת של הטכנולוגיה ושיפור יכולת הייצור ההמוני של מכשירים, ניתן ליישם אותה כעת בתחומים נוספים. לייזר מוליכים למחצה הוא סוג של לייזר שמשתמש בעיקר בחומרים מוליכים למחצה כחומרי עבודה. בגלל מבנה החומר השונה, הלייזר יהיה שונה. לייזרים מוליכים למחצה מאופיינים בנפח קטן וחיי שירות ארוכים. בנוסף לתחום התקשורת, ניתן להשתמש בהם גם ברדאר, מדידת קול וטיפול רפואי.

בשל עוצמת תפוקת האור הגדולה של שבב בודד והחום הגדול שנוצר ליחידת שטח, אם טכנולוגיית פיזור החום לא נעשית היטב, קל למות לשבב והביצועים ירדו במהירות.

מנגנון פיזור החום של אריזות לייזר מוליכים למחצה מורכב בעיקר משבב לייזר, שכבת ריתוך, גוף קירור, שכבת מתכת וכו' שכבת הריתוך במבנה פיזור החום של לייזר מוליכים למחצה מחברת בעיקר את השבב וגוף הקירור באמצעות ריתוך. כאשר משתמשים בלייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה, על מנת להפחית את ההתנגדות התרמית, משתמשים לעתים קרובות בחומרים בעלי מוליכות תרמית גבוהה במהלך הריתוך כדי ליצור פיזור חום טוב של לייזרים מוליכים למחצה ולהאריך את חיי השירות של לייזרים.

כיום, שיטות פיזור החום העיקריות של לייזרים מחולקות לשיטות פיזור חום מסורתיות ושיטות פיזור חום חדשות. שיטות פיזור החום המסורתיות כוללות: פיזור חום בקירור אוויר, פיזור חום קירור מוליכים למחצה, פיזור חום בהסעה טבעית וכו' שיטות פיזור החום החדשות כוללות: פיזור חום הפוך ופיזור חום מיקרו-ערוצי.

קירור נוזלי ערוץ גדול:

במהלך המחקר מצאו החוקרים כי השפעת פיזור החום של מבנה הספוילר תהיה טובה יותר ממבנה החלל המסורתי, אך הלחץ יגדל גם בתעלה. נמצא שלמרות שערוצים גדולים נמצאים בשימוש נרחב, בשל השיפור המתמשך של כוח פלט הלייזר, קירור מים ופיזור חום בערוץ גדול אינם יכולים לעמוד בדרישות פיזור החום של לייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה.

קירור הסעה טבעי:

פיזור חום בהסעה טבעית הוא שימוש בחומרים בעלי מוליכות תרמית גבוהה כדי להסיר את החום שנוצר, ולאחר מכן לפזר חום באמצעות הסעה טבעית. במהלך המחקר, מדענים מצאו גם שסנפירים יכולים גם לסייע בפיזור חום, ויכולים למקסם את קצב העברת החום במערכת פיזור החום. כאשר הטמפרטורה זהה, מרווח הסנפירים יקטן עם העלייה בגובה הסנפיר.

קירור מוליכים למחצה:

המאפיינים העיקריים של שיטות קירור ופיזור חום מוליכים למחצה הם נפח קטן ואמינות חזקה. שיטות קירור ופיזור חום של מוליכים למחצה מופיעות לרוב בלייזרים מוליכים למחצה בעלי הספק גבוה. מכיוון שמתווסף קירור Tec, גודל האריזה גדל בהתאם, וגם עלות האריזה גדלה בהתאם. בעת השימוש, הקצה הקר וגוף הקירור של שבב המוליכים למחצה מחוברים יחדיו, והקצה החם מתפזר באמצעות הסעה והחום של TEC עצמו.