Řešení chlazení polovodičových laserových svařovacích strojů

Polovodičový laserový svařovací stroj je druh laserového zařízení běžně používaného v elektronických výrobcích a dalších průmyslových odvětvích. Ke svařování využívá vynikající směrovost a vysokou hustotu výkonu polovodičového laserového paprsku. Princip spočívá v zaostření laserového paprsku na malou oblast přes optický systém tak, aby se ve svařovaném místě ve velmi krátkém čase vytvořila oblast zdroje tepla s vysokou koncentrací energie, aby se roztavil svařovaný předmět a vytvořila se pevná pájka spoje a svary.

Jako hlavní součást polovodičového laserového svařovacího stroje je polovodičový laser jedním z dosud nejpoužívanějších optoelektronických zařízení. S neustálým pokrokem technologie a zlepšováním schopnosti sériové výroby zařízení je nyní možné aplikovat na více oborů. Polovodičový laser je druh laseru, který jako pracovní materiály používá hlavně polovodičové materiály. Vzhledem k odlišné struktuře materiálu bude laser jiný. Polovodičové lasery se vyznačují malým objemem a dlouhou životností. Kromě oblasti komunikace je lze použít také v radaru, měření zvuku a lékařském ošetření.

Vzhledem k velkému světelnému výstupnímu výkonu jednoho čipu a velkému teplu generovanému na jednotku plochy, pokud není technologie odvodu tepla provedena dobře, čip snadno zemře a výkon bude rychle klesat.

Mechanismus odvodu tepla polovodičového laserového balení se skládá hlavně z laserového čipu, svařovací vrstvy, chladiče, kovové vrstvy atd. Svařovací vrstva ve struktuře odvodu tepla polovodičového laseru spojuje především čip a chladič svařováním. Při použití vysoce výkonných polovodičových laserů se za účelem snížení tepelného odporu často při svařování používají některé materiály s vysokou tepelnou vodivostí, aby se vytvořil dobrý odvod tepla polovodičových laserů a prodloužila se životnost laserů.

V současnosti se hlavní metody odvodu tepla laserů dělí na tradiční metody odvodu tepla a nové metody odvodu tepla. Tradiční metody odvodu tepla zahrnují: odvod tepla vzduchovým chlazením, odvod tepla chlazení polovodičem, odvod tepla přirozenou konvekcí atd. nové metody odvodu tepla zahrnují: překlápěcí odvod tepla a mikrokanálový odvod tepla.

Velkokanálové kapalinové chlazení:

Během výzkumu vědci zjistili, že efekt rozptylu tepla u konstrukce spoileru bude lepší než u tradiční struktury dutiny, ale v kanálu se také zvýší tlak. Bylo zjištěno, že ačkoliv jsou široce používány velké kanály, v důsledku neustálého zlepšování výstupního výkonu laseru, velké kanály vodního chlazení a odvodu tepla nemohou splnit požadavky na odvod tepla vysoce výkonných polovodičových laserů.

Chlazení přirozenou konvekcí:

Přirozený rozptyl tepla konvekcí je použití některých materiálů s vysokou tepelnou vodivostí k odebrání generovaného tepla a následnému rozptýlení tepla přirozenou konvekcí. Během výzkumu vědci také zjistili, že žebra mohou také napomáhat odvodu tepla a mohou maximalizovat rychlost přenosu tepla v systému odvodu tepla. Když je teplota stejná, rozteč žeber se bude s rostoucí výškou žeber zmenšovat.

Chlazení polovodičů:

Hlavní charakteristiky polovodičových metod chlazení a odvodu tepla jsou malý objem a vysoká spolehlivost. U vysoce výkonných polovodičových laserů se často objevují polovodičové metody chlazení a odvodu tepla. Protože je přidáno chlazení Tec, velikost balení se odpovídajícím způsobem zvětší a odpovídajícím způsobem se také zvýší cena balení. Při použití jsou studený konec a chladič polovodičového čipu spojeny dohromady a horký konec je odváděn konvekcí a vlastním teplem TEC.