Mikrokanalkühler Laserdioden effizient kühlen

Redakteur: Kristin Rinortner

Mikrokanalkühler von Rogers PES auf Basis der 3-D-Kühltechnik curamik ermöglichen zuverlässiges Wärmemanagement für Hochleistungs-Laserdioden und andere wärmeerzeugende optische Komponenten.

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(Bild: Rogers)

Rogers Power Electronics Solutions (PES) präsentiert seine auf Laser- und Leistungselektronik-Applikationen ausgerichteten Hochleistungskühlsysteme CoolPerformance, CoolPower und CoolEasy der Serie curamik.

Bei allen CoolPerformance-Mikrokanalkühlern kommt die von 3-D-Kühltechnik curamik zum Einsatz. Mithilfe eines speziellen Produktionsverfahrens werden aus mehrschichtigen Kupferfolien dreidimensionale, hermetisch dichte und später mit einer Kühlflüssigkeit betriebenen Mikrokanal- oder Makrokanal-Strukturen gefertigt. Die Wärmeleitfähigkeit des reinen Kupfers sorgt in Kombination mit der Kühlflüssigkeit dafür, dass sich auch über kleine Kontaktflächen große Wärmemengen effizient abführen lassen.

Die aktuellen CoolPerformance-Kühler der Plus-Serie sind mit zusätzlichen Isolationsschichten aus Aluminiumnitrid ausgestattet. Diese Keramikschichten trennen die Kühlwasserkanäle von den elektrischen Kontakten der Laserdioden, was unter anderem die Betriebssicherheit bei Applikationen mit sehr hohen Betriebsspannungen verbessert. Weitere Vorteile der AIN-Substrate sind ihre hohe mechanische Stabilität sowie ihr angepasster Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE). Der CTE der Kühler beträgt 6 bis 7 ppm/K. Dies entspricht dem CTE von Hochleistungs-Laserdioden. Beide Materialien dehnen sich gleich stark aus.

Thermische Spannungen in der Lötschicht zwischen Chip und Substrat werden auf ein Minimum reduziert. Dies verbessert die langfristige Zuverlässigkeit auch bei Anwendungen mit hoher Leistungsaufnahme. Die Produkte leiten Wärme effizienter ab als herkömmliche, flüssigkeitsgekühlte Verfahren. Sie eignen sich daher für den Aufbau von Kühllösungen für Laserdioden mit einer Leistungsaufnahme von 200 W und mehr – ideal für Anwendungen in der Industrie, Medizin und Forschung sowie für das Wärmemanagement von Hochleistungs-Laserdioden und diodengepumpten Lasern.

Geliefert werden die Kühler optional mit diamantgefrästen Kontaktflächen. Durch die so realisierten engen Toleranzwerte ergibt sich bei der Montage von Laserkomponenten eine schlüssige Verbindung, die die Wärme optimal von den Dioden ableiten kann. Auf Wunsch werden sämtliche Substrate mit Data-Matrix-Codes gekennzeichnet. Diese kameralesbaren Codes unterstützen eine effiziente, automatisierte Produktion und helfen Kunden, ihre Fertigungskosten zu senken.

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