半導體激光焊接機的激光器散熱方法

半導體激光焊接機是電子產品等行業常用的激光設備。它利用半導體激光束優異的方向性和高功率密度進行焊接。其原理是通過光學系統將激光束集中在小區域，在很短的時間內形成高能量集中的熱源區域，使焊接物熔化，形成牢固的焊點和焊縫。

半導體激光器作為半導體激光焊接機的主要部件，是迄今為止使用較廣泛的光電子設備之一。隨著技術的不斷進步和設備定量生產能力的提高，它現在可以應用于更多的領域。半導體激光器是一種主要使用半導體材料作為工作材料的激光器，由于不同的材料結構，激光也會有所不同。半導體激光器的特點是體積小，使用壽命長。除通信領域外，它還可用于雷達、聲音測量和醫療保健。

由于單芯片發光功率大，單位面積產生的熱量大，如果散熱技術不好，芯片容易死亡，性能迅速下降。

半導體激光器包裝中的散熱機構主要由激光芯片、 焊接層、熱沉、金屬層等組成。半導體激光器散熱結構中的焊接層主要通過焊接將芯片與熱沉連接在一起。為了降低熱阻，高功率半導體激光器在焊接過程中經常使用一些導熱性高的材料，如金錫焊料。在整個包裝過程中，會有很多層次，主要包括芯片、焊料層、熱沉和金屬層。利用熱沉和金屬層的傳熱效果，傳遞激光芯片的熱能，較終使半導體激光器形成良好的散熱，從而延長激光器的使用壽命。

激光散熱方法分類

目前，激光器的主要散熱方法分為傳統散熱方法和新散熱方法，傳統散熱方法包括：風冷散熱、半導體制冷散熱、自然對流散熱等，新散熱方法包括：倒置散熱、微通道散熱。

傳統的散熱方法

大通道水冷散熱法

為了降低熱沉的溫度，有必要在熱沉中建立一個通道。為了達到冷卻效果，有必要在該通道中添加一定的水源，以免延誤半導體激光焊機的工作。鑒于此，研究人員發現擾流結構的散熱效果會優于傳統的空腔結構，但通道中的壓力也會增加。研究發現，雖然大通道被廣泛使用，但由于激光輸出功率的不斷提高，大通道的水冷散熱已不能滿足高功率半導體激光的散熱需求。

自然對流熱沉冷卻散熱方法

自然對流熱沉冷卻散熱是利用一些導熱性高的材料帶走產生的熱量，然后通過自然對流散熱。科技人員還發現，翅片也有助于散熱，散熱時散熱系統中的傳熱率可以達到較大值。當溫度相同時，翅片間距會隨著翅片高度的增加而降低。使用基板垂直放置熱沉時，需要適當增加高度，通過增加高度來提高散熱效果。這種散熱方式在使用時會降低很多成本。銅或氮化鋁常用作實際工作中的熱沉，但熱沉不能完全滿足高功率半導體激光焊機的散熱需求。

半導體制冷散熱(電制冷散熱)方法

半導體制冷散熱方法的主要特點是體積小，可靠性強。由于添加了 ，高功率半導體激光器經常出現半導體制冷散熱方法TEC 制冷，包裝尺寸相應增加，包裝成本也相應增加。使用時，將半導體芯片的冷端和熱沉連接在一起，熱端通過對流與 連接TEC 散發出自己的熱量。

通過調整 TEC 內部參數可以提高 TEC 的冷卻控制效果。研究人員發現，較佳的傳熱面積比可以使TEC 特性系數達到較大值。在研究過程中，還發現傳熱面積與 的比值TEC 材料的特性和交換面積有很大關系。

機器推薦：半導體激光焊接系列WS-A。屏蔽罩適用于電子產品，USB金屬或非金屬部件之間的精密焊接，如接頭、殼體、芯片、導電貼片、塑料等。

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