两种单管半导体激光器封装形式热传导能力的比较.pdf

标题中的“两种单管半导体激光器封装形式热传导能力的比较”指的是对半导体激光器不同封装方式的热管理性能进行的分析。这两种封装形式分别是C-Mount和新推出的F-Mount以及CN-Mount。半导体激光器在现代工业和科技领域广泛应用，其小型化、稳定性和高亮度是其主要优点。然而，随着技术发展，人们对于激光器的输出功率需求不断提升，原有的C-Mount封装形式在功率提升方面遇到了热阻过大的问题。 半导体激光器在工作时，会产生热量，这部分热量如果不能有效散发，会直接影响激光器芯片的性能，降低输出功率，甚至缩短芯片寿命。激光器的结点温度（Tj）与封装热沉温度（Ta）之间的关系可以通过公式Tj = Ta + (I * V - P) / Rth来描述，其中I是工作电流，V是半导体激光器的电压，P是激光功率，Rth是整个器件的热阻。为了保证激光器的稳定工作，必须选择热阻小、导热性能好的材料作为热沉，通常采用紫铜。 C-Mount封装形式中，激光器芯片直接焊接在紫铜热沉上，然后通过螺丝固定在散热底板上。这种设计虽然简单，但由于热流路径与实际热流走向不匹配，热传导效率低，最高输出功率只能达到5W。热流向下传导至铜热沉，再横向传递至散热底板，这种平行于发热面的传热方向不利于热量的快速散发，同时螺钉的存在增加了热界面和传导难度。 F-Mount和CN-Mount是新型封装形式，它们旨在解决C-Mount的热阻问题，提升功率上限。这两种封装形式可能采用了优化的散热路径设计，减少了热阻，增强了热传导能力，使得激光器能够承受更高的功率输出，而不会过快升温导致芯片失效。 热阻Rth的计算公式为Rth = L / (KA)，其中L是热传导方向上的导体厚度，A是导热截面积，K是材料的热传导系数。材料的热传导系数直接影响热阻的大小，空气的热传导系数远低于紫铜和紧固螺钉，所以减少空气的存在和提高接触紧密性有助于降低热阻。 这篇文摘讨论了半导体激光器的热管理问题，对比了C-Mount与其他新型封装形式的热传导能力，并强调了热阻控制对于激光器性能的重要性。新型封装形式的出现是为了适应更高功率需求，通过改进热传导路径和减少热阻，提高了半导体激光器的工作稳定性和功率输出。