En el disseny i la fabricació de làsers semiconductors d'alta potència, les barres de díode làser serveixen com a unitats principals emissores de llum. El seu rendiment no només depèn de la qualitat intrínseca dels xips làser, sinó també en gran mesura del procés d'encapsulament. Entre els diversos components implicats en l'encapsulament, els materials de soldadura tenen un paper vital com a interfície tèrmica i elèctrica entre el xip i el dissipador de calor.
1. El paper de la soldadura en les barres de díode làser
Les barres de díode làser solen integrar múltiples emissors, cosa que resulta en altes densitats de potència i requisits estrictes de gestió tèrmica. Per aconseguir una dissipació de calor eficient i una estabilitat estructural, els materials de soldadura han de complir els criteris següents:
① Alta conductivitat tèrmica:
Garanteix una transferència de calor eficient des del xip làser.
② Bona humectabilitat:
Proporciona una unió estreta entre el xip i el substrat.
③ Punt de fusió adequat:
Evita la refluxió o la degradació durant el processament o l'operació posteriors.
④ Coeficient de dilatació tèrmica compatible (CTE):
Minimitza l'estrès tèrmic al xip.
⑤ Excel·lent resistència a la fatiga:
Prolonga la vida útil del dispositiu.
2. Tipus comuns de soldadura per a l'embalatge de barres làser
Els següents són els tres tipus principals de materials de soldadura que s'utilitzen habitualment en l'embalatge de barres de díodes làser:
1.Aliatge d'or i estany (AuSn)
Propietats:
Composició eutèctica de 80Au/20Sn amb un punt de fusió de 280 °C; alta conductivitat tèrmica i resistència mecànica.
Avantatges:
Excel·lent estabilitat a altes temperatures, llarga vida útil a la fatiga tèrmica, lliure de contaminació orgànica, alta fiabilitat
Aplicacions:
Sistemes làser militars, aeroespacials i industrials d'alta gamma.
2.Indi pur (In)
Propietats:
Punt de fusió de 157 °C; tou i molt mal·leable.
Avantatges:
Rendiment superior del cicle tèrmic, baixa tensió al xip, ideal per protegir estructures fràgils, adequat per a requisits d'unió a baixa temperatura
Limitacions:
Propens a l'oxidació; requereix una atmosfera inert durant el processament, menor resistència mecànica; no és ideal per a aplicacions d'alta càrrega
3Sistemes de soldadura compostos (per exemple, AuSn + In)
Estructura:
Normalment, l'AuSn s'utilitza sota el xip per a una fixació robusta, mentre que l'In s'aplica a la part superior per millorar l'amortiment tèrmic.
Avantatges:
Combina una alta fiabilitat amb l'alleujament de l'estrès, millora la durabilitat general de l'envàs i s'adapta bé a diversos entorns operatius
3. Impacte de la qualitat de la soldadura en el rendiment del dispositiu
La selecció del material de soldadura i el control del procés afecten significativament el rendiment electroòptic i l'estabilitat a llarg termini dels dispositius làser:
| Factor de soldadura | Impacte en el dispositiu |
| Uniformitat de la capa de soldadura | Afecta la distribució de la calor i la consistència de la potència òptica |
| Ràtio de buits | Els buits més alts provoquen una major resistència tèrmica i un sobreescalfament localitzat |
| Puresa de l'aliatge | Influeix en l'estabilitat de la fusió i la difusió intermetàl·lica |
| Humectabilitat interfacial | Determina la força d'enllaç i la conductivitat tèrmica de la interfície |
En un funcionament continu d'alta potència, fins i tot defectes menors en la soldadura poden provocar acumulació tèrmica, cosa que pot provocar una degradació del rendiment o una fallada del dispositiu. Per tant, seleccionar soldadura d'alta qualitat i implementar processos de soldadura precisos són fonamentals per aconseguir un encapsulat làser d'alta fiabilitat.
4. Tendències i desenvolupament futurs
A mesura que les tecnologies làser continuen penetrant en el processament industrial, la cirurgia mèdica, el LiDAR i altres camps, els materials de soldadura per a l'envasament làser estan evolucionant en les següents direccions:
1.Soldadura a baixa temperatura:
Per a la integració amb materials tèrmicament sensibles
2.Soldadura sense plom:
Per complir amb la normativa RoHS i altres normatives mediambientals
3Materials d'interfície tèrmica d'alt rendiment (TIM):
Per reduir encara més la resistència tèrmica
④Tecnologies de microsoldadura:
Per donar suport a la miniaturització i la integració d'alta densitat
5. Conclusió
Tot i que tenen un volum reduït, els materials de soldadura són els connectors crítics que garanteixen el rendiment i la fiabilitat dels dispositius làser d'alta potència. En l'empaquetament de barres de díodes làser, seleccionar la soldadura adequada i optimitzar el procés d'unió són essencials per aconseguir un funcionament estable a llarg termini.
6. Sobre nosaltres
Lumispot es compromet a proporcionar als clients components làser i solucions d'embalatge professionals i fiables. Amb una àmplia experiència en la selecció de materials de soldadura, el disseny de gestió tèrmica i l'avaluació de la fiabilitat, creiem que cada refinament en detall obre el camí cap a l'excel·lència. Per obtenir més informació sobre la tecnologia d'embalatge làser d'alta potència, no dubteu a contactar amb nosaltres.
Data de publicació: 07-07-2025