熱伝導箔は、受動冷却レーザーダイオードスタックとそのヒートシンクとの間の不可欠な熱インターフェースとして機能します。その主な役割は、接触面の微細な凹凸を埋めることによって断熱空気ポケットを排除し、それによって熱抵抗を劇的に低減することです。レーザーのセラミック基板から外部冷却システムへのスムーズな熱経路を確保することにより、この材料は、そうでなければレーザーダイオードを破壊するであろう局所的な過熱を防ぎます。
熱伝導箔は、空気を排除し、接触面の凹凸を滑らかにすることにより、無駄な熱の効率的な伝達を保証し、破壊的光学ミラー損傷（COMD）として知られる不可逆的な損傷モードからレーザーアセンブリを保護します。
熱インターフェースの物理学
表面の不完全性の克服
レーザーダイオードスタックのベースやヒートシンクの面など、精密加工された表面でさえ、微視的なレベルでは完全に平坦ではありません。
空気ポケットの排除
これらの2つの表面がインターフェース材料なしで接触すると、それらの間に微細な隙間が残ります。これらの隙間は空気を閉じ込め、空気が熱断熱材として機能し、熱の流れを妨げます。
空隙の充填
熱伝導箔は、圧力下でこれらの微細な空隙に流れ込むのに十分な可鍛性を備えています。これにより、熱エネルギーが逃げるための連続的で高伝導性の経路が作成されます。
熱抵抗の結果
熱経路
受動冷却システムでは、熱はレーザーバーからセラミック基板を通過し、最終的に外部冷却ブロックに伝達されなければなりません。
ボトルネック
基板と冷却ブロックの間のインターフェースは、最も一般的なボトルネックです。導電性箔がない場合、インターフェースの熱抵抗が急増し、セラミック内に熱が閉じ込められます。
壊滅的な損傷のリスク
熱が効率的に逃げられないと、レーザーファセットの温度が制御不能に上昇します。これは、光学ミラーが溶融または劣化してレーザーが使用不能になる現象である、破壊的光学ミラー損傷（COMD）につながります。
組み立てにおける重要な考慮事項
信頼性は設置にかかっています
箔の効果は、接触面間の適切な配置にかかっています。インターフェースが損なわれると、受動冷却設計は完全に無効になります。
冷却源ではありません
箔はデバイス自体を冷却するのではなく、伝達を促進するだけであることを覚えておくことが重要です。外部冷却システムは、箔を通して伝達された熱を吸収する能力を引き続き備えている必要があります。
長期的な信頼性の確保
受動冷却レーザーダイオードスタックの寿命とパフォーマンスを最大化するために、これらの優先事項を検討してください。
- 主な焦点が熱効率である場合：インターフェースの熱抵抗を最小限に抑え、ホットスポットを排除するために、箔が接触面積全体をカバーしていることを確認してください。
- 主な焦点がデバイスの寿命である場合：局所的な過熱を防ぎ、COMDの永久的な破壊を回避するために、インターフェース材料の品質を優先してください。
熱伝導箔の適切な適用は、高出力レーザー光学機器を熱的損傷から保護するための最も効果的な単一のステップです。
概要表：
| 特徴 | 熱伝導箔の役割 | レーザーダイオードスタックへの影響 |
|---|---|---|
| 表面インターフェース | 微細な空気の隙間と凹凸を埋める | インターフェースの熱抵抗を低減する |
| 熱経路 | ヒートシンクへの連続的な経路を作成する | 局所的な過熱やホットスポットを防ぐ |
| 損傷防止 | 無駄な熱の効率的な伝達を促進する | 破壊的光学ミラー損傷（COMD）を回避する |
| 材料特性 | 可鍛性で高伝導性 | 受動冷却の長期的な信頼性を確保する |
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参考文献
- Martin Wölz, Jürgen Sebastian. 760nm: a new laser diode wavelength for hair removal modules. DOI: 10.1117/12.2077445
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Belislaser ナレッジベース .