【应用】高性能TEC制冷片+高可靠性热界面材料为VCSEL激光器提供快速散热方案
![TEC制冷片,导热垫片,SP2626,MS30](https://www.sekorm.com/front/website/images/sekormContent.jpg)
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在光通信、3D传感、面部识别、车载激光雷达 (LiDAR)等应用中,VCSEL(Vertical-cavity surface-emitting laser,即垂直腔面发射激光器)是一个核心器件,影响其稳定性和可靠性的一个重要参数就是温度。众所周知,高温不但会导致激光器产品性能不稳定,其使用寿命也会大打折扣。所以我们结构工程师在设计时一定要参考相关热管理工程师的意见,结合热仿真选择合适的散热解决方案,保证器件正常稳定的运行。
那如何针对VCSEL激光器选择合适的散热方案呢?
图1 某摄像头模组
对于VCSEL来说,内部热量积累是非常关键的问题,VCSEL比边发射激光器有着更高的热阻,VCSEL的GaAs芯片中温度分布在芯片表面,每一个芯片都是通过银环氧树与陶瓷基板结合,热量传输就是在陶瓷基板端,故我们需要将芯片热量从陶瓷基板端迅速的转移出来。
我们常规的结构散热方案:热界面材料+铝制散热器,外接风冷。但对于VCSEL激光器,尽管发光效率可达25%,但剩余会以热量形式损失,其应用空间有限,陶瓷支架尺寸小,PCBA导热差等。故我们需要合适的散热解决方案,这里可推荐marlow 单级TEC半导体制冷片+Parker Chomerics热界面材料+散热器方案。
图2 SP2626系列TEC
II-VI MARLOW(贰陆-马洛)是高品质热电半导体制冷/发电技术的全球领军企业,其单级热电模块最大温差ΔTmax为76℃,多级热电模块可以达到+86至+130℃的ΔTmax。这里VCSEL激光器可推荐SP2626系列,具有固态可靠性,局部冷却和精确温度控制,高抗震动性,在27℃温度下,最大温差ΔTmax 60℃,符合VCSEL激光器散热对尺寸,功耗和噪声限制的要求。如图2
Parker Chomerics(派克-固美丽)其材料科学与工艺技术广泛应用于EMI屏蔽,热管理,金属基装配等方面,热管理解决方案在信息技术,医疗设备等行业是首选。可推荐固美丽导热垫片MCS30,质地非常柔软,热阻低,高达200℃的连续应用温度,压缩比例大等特性,与传统的高模量热垫相比具有优异的性能和长期热稳定性。
图3 激光器散热方案框架图
通过TEC制冷片+高导热系数导热垫片+散热器,再进行合理的结构优化,在诸多应用场景下VCSEL激光器散热便不再是难点。
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II-VI MARLOW单级制冷片/模块选型表
涵盖0.16-62.5mm全尺寸,温升高至146℃,最高功率206W的TEC。
产品型号
|
品类
|
ΔT°C-Vacuum {N2 (50°C)}
|
ΔT N2 (27°C)
|
Qmax 27°C (watts)
|
Imax 27°C (amps)
|
Vmax 27°C (volts)
|
Base Ceramic Width (MM)
|
Base Ceramic Length (MM)
|
Top Ceramic Width (MM)
|
Top Ceramic Length (MM)
|
Module Height (MM)
|
NL1020T-01AC
|
TEC 单级制冷片
|
72
|
64
|
0.9
|
1.8
|
0.8
|
0.16
|
0.16
|
0.16
|
0.16
|
0.085
|
选型表 - II-VI MARLOW 立即选型
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技术问答 发布时间 : 2019-12-10
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