Puolijohdelaserhitsauskoneen jäähdytysratkaisut

Puolijohdelaserhitsauskone on eräänlainen laserlaite, jota käytetään yleisesti elektroniikkatuotteissa ja muilla teollisuudenaloilla. Se käyttää puolijohdelasersäteen erinomaista suuntaavuutta ja suurta tehotiheyttä hitsaukseen. Periaatteena on kohdistaa lasersäde pienelle alueelle optisen järjestelmän läpi niin, että hitsauskohtaan muodostuu erittäin lyhyessä ajassa lämmönlähdealue, jolla on korkea energiapitoisuus, jotta hitsattu esine sulaa ja muodostuu kiinteää juotetta liitokset ja hitsit.

Puolijohdelaser-hitsauskoneen pääosana puolijohdelaser on yksi toistaiseksi käytetyimmistä optoelektronisista laitteista. Tekniikan jatkuvan kehityksen ja laitteiden massatuotantokyvyn paranemisen myötä sitä voidaan nyt soveltaa useammille aloille. Puolijohdelaser on eräänlainen laser, joka käyttää pääasiassa puolijohdemateriaaleja työmateriaaleina. Erilaisen materiaalirakenteen vuoksi laser on erilainen. Puolijohdelasereille on ominaista pieni tilavuus ja pitkä käyttöikä. Viestintäalan lisäksi niitä voidaan käyttää myös tutka-, äänenmittaus- ja sairaanhoidossa.

Yhden sirun suuren valontuottotehon ja pinta-alayksikköä kohti syntyvän suuren lämmön ansiosta, jos lämmönpoistotekniikkaa ei tehdä hyvin, siru on helppo kuolla ja suorituskyky heikkenee nopeasti.

Puolijohdelaserpakkauksen lämmönpoistomekanismi koostuu pääasiassa lasersirusta, hitsauskerroksesta, jäähdytyslevystä, metallikerroksesta jne. Puolijohdelaserin lämmönpoistorakenteessa oleva hitsauskerros yhdistää pääasiassa sirun ja jäähdytyselementin hitsaamalla. Käytettäessä suuritehoisia puolijohdelasereita lämmönvastuksen vähentämiseksi käytetään usein hitsauksen aikana joitain korkean lämmönjohtavuuden omaavia materiaaleja, jotka muodostavat puolijohdelaserien hyvän lämmönpoiston ja pidentävät laserien käyttöikää.

Tällä hetkellä lasereiden tärkeimmät lämmönpoistomenetelmät on jaettu perinteisiin lämmönpoistomenetelmiin ja uusiin lämmönpoistomenetelmiin. Perinteisiä lämmönpoistomenetelmiä ovat: ilmajäähdytyslämmönpoisto, puolijohdelämmönpoisto, luonnollinen konvektiolämmönpoisto jne. Uusia lämmönpoistomenetelmiä ovat: flip-lämmönpoisto ja mikrokanavalämmönpoisto.

Suurikanavainen nestejäähdytys:

Tutkimuksen aikana tutkijat havaitsivat, että spoilerirakenteen lämmönpoistovaikutus on parempi kuin perinteinen onkalorakenne, mutta myös paine kasvaa kanavassa. On havaittu, että vaikka suuria kanavia käytetään laajalti, laserlähtötehon jatkuvan parantamisen vuoksi suurikanavainen vesijäähdytys ja lämmönpoisto eivät voi täyttää suuritehoisten puolijohdelaserien lämmönpoistovaatimuksia.

Luonnollinen konvektiojäähdytys:

Luonnollisen konvektion lämmönpoiston tarkoituksena on käyttää joitain materiaaleja, joilla on korkea lämmönjohtavuus, poistamaan syntyvä lämpö ja sitten haihduttamaan lämpöä luonnollisen konvektion kautta. Tutkimuksen aikana tutkijat havaitsivat myös, että evät voivat myös auttaa lämmön hajoamisessa ja maksimoida lämmönsiirtonopeuden lämmönpoistojärjestelmässä. Kun lämpötila on sama, evien etäisyys pienenee evän korkeuden kasvaessa.

Puolijohdejäähdytys:

Puolijohteiden jäähdytys- ja lämmönpoistomenetelmien pääominaisuudet ovat pieni tilavuus ja vahva luotettavuus. Puolijohdejäähdytys- ja lämmönpoistomenetelmiä esiintyy usein suuritehoisissa puolijohdelasereissa. Koska Tec-jäähdytys lisätään, pakkauksen koko kasvaa vastaavasti ja myös paketin hinta kasvaa vastaavasti. Käytössä puolijohdesirun kylmäpää ja jäähdytyselementti yhdistetään toisiinsa ja kuuma pää haihtuu konvektion ja TEC:n oman lämmön kautta.