激光焊錫機(jī)在電子制造領(lǐng)域，它可用于各類電子產(chǎn)品的電路板焊接，像手機(jī)、電腦等內(nèi)部微小精密電子元件的連接，因其高精度、低熱影響的特性，能確保電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。在汽車電子方面，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、傳感器等部件的焊接也離不開(kāi)它，滿足汽車生產(chǎn)對(duì)于高效和高質(zhì)量焊接的要求。而作為其主要部件的激光器，為何激光焊錫機(jī)會(huì)選擇半導(dǎo)體激光器？激光器散熱方法分類有哪些？

激光錫焊機(jī)常用的是半導(dǎo)體激光器，它屬近紅外波段，具有良好熱效應(yīng)，擁有特有的熱源性質(zhì)，且光斑大小靈活可調(diào)，能夠進(jìn)行局部加熱的，這因?yàn)檫@些特性，在很大程度上有助于解決目前隨著IC芯片水平和制造業(yè)水平提高而傳統(tǒng)線材焊接所不能解決的問(wèn)題。一些優(yōu)秀企業(yè)把半導(dǎo)體激光器的控制技術(shù)與送錫絲控制技術(shù)融為一體，使得激光焊錫設(shè)備更加的人性化與智能化。

半導(dǎo)體激光器是目前為止使用較多的光電子器件之一。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和器件量產(chǎn)化能力的提高，現(xiàn)在能夠應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中。激光器的種類很多，激光錫焊選用的是波長(zhǎng)為915±5nm的紅外半導(dǎo)體激光器，功率一般在5-200W，為激光焊錫機(jī)的持續(xù)作業(yè)提供源源不斷的熱能。大功率激光器由于單顆芯片出光功率大，單位面積產(chǎn)生的熱量大，如果不做好散熱技術(shù)，很容易發(fā)生芯片死亡，性能快速下降。

傳統(tǒng)散熱方法

• 風(fēng)冷散熱：利用風(fēng)扇等設(shè)備，加速空氣流動(dòng)帶走熱量。設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，像小型激光焊錫機(jī)或?qū)ι嵋蟛桓叩膱?chǎng)景會(huì)使用。但散熱效率有限，在高功率激光器中效果欠佳。例如，在一些基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)室用小型激光焊錫機(jī)，風(fēng)冷散熱基本能滿足日常使用需求。
• 半導(dǎo)體制冷散熱（電制冷散熱）：基于帕爾貼效應(yīng)，當(dāng)直流電通過(guò)兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí)，會(huì)在電偶兩端產(chǎn)生溫差實(shí)現(xiàn)制冷。體積小、可靠性強(qiáng)，常用于高功率半導(dǎo)體激光器。不過(guò)，加入 TEC 制冷會(huì)使封裝尺寸和費(fèi)用增加 。如在一些對(duì)激光器體積有嚴(yán)格要求但又需要高功率運(yùn)行的設(shè)備中，會(huì)權(quán)衡采用半導(dǎo)體制冷散熱。

• 自然對(duì)流熱沉冷卻散熱：使用銅、氮化鋁等熱導(dǎo)率高的材料將熱量帶走，再通過(guò)自然對(duì)流散發(fā)熱量。研究發(fā)現(xiàn)翅片可輔助散熱，能使散熱系統(tǒng)傳熱率最大化。成本低，但無(wú)法完全滿足高功率半導(dǎo)體激光器的散熱需求。在一些早期的激光焊錫機(jī)中，這種散熱方式較為常見(jiàn)。
• 大通道水冷散熱：在熱沉中構(gòu)建通道，通入水源降低熱沉溫度。研究表明，擾流結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)空腔結(jié)構(gòu)散熱效果好，但會(huì)使通道內(nèi)壓力增加。因激光器輸出功率不斷提高，這種方式已難以滿足高功率激光器的散熱需求。過(guò)去在一些中等功率的激光焊錫機(jī)中，大通道水冷散熱曾被廣泛應(yīng)用。

新型散熱方法

隨著各領(lǐng)域?qū)す馄鞯囊笤絹?lái)越高，傳統(tǒng)的散熱方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的要求，需要研究更多新型的散熱方式。目前出現(xiàn)的新型散熱方式有以下幾種。

1.倒裝貼片方法

傳統(tǒng)貼片方式芯片正面朝上，熱量需經(jīng)較長(zhǎng)距離傳導(dǎo)到熱沉。倒裝貼片技術(shù)則將芯片主要發(fā)熱面通過(guò)焊接層直接與熱沉相接，散熱效率可提高 20% 甚至更多，能讓芯片光電輸出更穩(wěn)定，大幅提升激光器性能。如今在高端激光焊錫機(jī)的激光器制造中，倒裝散熱越來(lái)越受到青睞。

2.微通道散熱方法

在熱沉上加工出微小通道，冷卻液在其中流動(dòng)帶走熱量。微通道具有極大的表面積與體積比，可顯著提高散熱效率，滿足高功率密度激光器的散熱需求 。在一些頂尖的科研用激光焊錫機(jī)，微通道散熱已成為保障激光器穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。

3.噴霧冷卻散熱方法

噴霧冷卻是通過(guò)壓力的幫助，把冷卻液用霧化的方式噴到傳熱的表面，達(dá)到冷卻的目的。噴霧冷卻主要的特點(diǎn)就是傳熱系數(shù)大、冷卻液流量低。研究發(fā)現(xiàn)用水當(dāng)介質(zhì)，使用實(shí)心圓錐噴嘴進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，微結(jié)構(gòu)的表面能夠增加熱交換的效果。在研究的時(shí)候發(fā)現(xiàn)噴霧冷卻的冷卻性和噴霧流速有關(guān)。此外，科研人員還發(fā)現(xiàn)了一種噴霧相變冷卻器，在實(shí)驗(yàn)時(shí)噴霧冷卻裝置中的噴嘴高度和散熱效果也有非常密切的關(guān)系。

紫宸激光半導(dǎo)體激光系統(tǒng)采用的就是915半導(dǎo)體激光器，根據(jù)功率的不同有恒溫風(fēng)冷(10W、40W、60W、100W)和恒溫水冷(200W、500W)兩種半導(dǎo)體激光器可選。主要應(yīng)用于激光錫焊，表面熱處理，熔覆高功率半導(dǎo)體激光器泵浦源。主要優(yōu)勢(shì)有：激光加工恒溫控制；PID算法不易燒毀焊點(diǎn)；自整定控制，可內(nèi)建焊接模型;內(nèi)循環(huán)水冷；在線實(shí)時(shí)功率檢測(cè)。特別是在低溫焊接領(lǐng)域極其適用。