半導體(ti) 激光器屬於(yu) 激光器的一種,主要是借助半導體(ti) 物質,完成相應的激光工作,常被稱之為(wei) 激光二極管,其因具有波長範圍寬,製作簡單、成本低、易於(yu) 大量生產(chan) 、體(ti) 積小、重量輕、壽命長等特點,在民用、軍(jun) 用、醫療等領域應用比較廣泛。

半導體(ti) 激光器的散熱直接關(guan) 係到半導體(ti) 激光器性能的好壞。目前,半導體(ti) 激光器最主要的散熱方式是通過熱沉來散熱。以金剛石作為(wei) 熱沉材料已是半導體(ti) 激光器領域的重要應用之一。在高功率半導體(ti) 激光器中,封裝常用的熱沉材料有AIN和Cu等,其中AIN由於(yu) 導熱率低,難以實現良好的散熱效果,而Cu的導體(ti) 特性會(hui) 導致水冷熱沉通道內(nei) 的電化學腐蝕,從(cong) 而造成堵塞。CVD金剛石則是絕佳的熱沉材料,其熱導率最高可達2000W/(K·m),遠遠大於(yu) AIN和Cu。

金剛石和各種散熱材料的熱性能
作為(wei) 熱沉,金剛石表現出優(you) 異的散熱特性:一方麵將集中於(yu) 器件PN結的熱量能夠均勻迅速的沿熱沉表麵擴散;另一方麵將熱量沿熱沉垂直方向迅速導出。
據研究表明,將金剛石熱沉作為(wei) 過渡熱沉燒結在銅熱沉上,可有效降低熱阻,即使在大電流條件下,亦可明顯改善半導體(ti) 激光器散熱問題,提高半導體(ti) 激光器輸出特性。

半導體(ti) 激光器結構示意圖
然而,需要注意的是,金剛石在作為(wei) 激光器熱沉時,需要解決(jue) 其表麵光潔度、金屬化及切割等技術難題,否則因為(wei) 表麵粗糙而造成極高的接觸電阻,將會(hui) 讓金剛石熱沉的散熱優(you) 勢無法發揮。化合積電采用MPCVD製備高質量金剛石,並獨創金剛石原子級表麵高效精密加工方法,將金剛石熱沉片表麵粗糙度從(cong) 數十微米級別降低至1nm以下。目前,采用化合積電金剛石熱沉的大功率半導體(ti) 激光器已經用於(yu) 光通信,在激光二極管、功率晶體(ti) 管、電子封裝材料等領域也有應用。

1
熱導率超高
1000-2000W/m.K
2
生長麵表麵粗糙度低
Ra<1 nm

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