Die Integration des Chipsubstrats mit einem Mikrokanal ist ein weltweit führendes Forschungsgebiet, das im Vergleich zur herkömmlichen Kühlung durch Flüssigkeitsmikrokanäle revolutionäre Vorteile bietet. Es wurde erfolgreich in Chipbereichen wie isolierten Gate-Bipolartransistoren angewendet und zeigte eine hervorragende Wärmeabfuhrleistung. Mit der steigenden Nachfrage nach der Ausgangsleistung von Halbleiterlaserchips in großen wissenschaftlichen Einrichtungen und der Industrie wird das Wärmemanagement zu einem Schlüsseltechnologieproblem. Die herkömmliche Forschung zur Flüssigkeitskühlung von Laserstäben konzentrierte sich hauptsächlich auf die Optimierung der Flüssigkeitskühlstruktur, aber ihre Wärmeabfuhrfähigkeit ist durch den Wärmeübergangspfadwiderstand begrenzt. Um dieser Herausforderung zu begegnen, schlägt diese Studie ein neues Design für eine integrierte verteilte Flussstruktur des Chipsubstrats mit einem Mikrokanal vor, um eine effiziente Kühlung von Halbleiterlaserchips zu ermöglichen. Diese Konstruktion verkürzt deutlich den Wärmeübertragungspfad, reduziert den thermischen Widerstand und senkt so effektiv die Chip-Temperatur und den Kühlmittelfluss, und bietet so wichtige technische Unterstützung für die Realisierung einer hohen Integration und einer großen Wärmeableitung von Halbleiterlaserchips. Die Studienergebnisse zeigen, dass diese vorgeschlagene verteilte Flussstruktur das Designengpass des Mikrofluidkanalsubstrats für den Halbleiterlaserdurchbruch überwunden hat und das Ziel der Chip-Temperaturerhöhung ≤ 40 ℃ unter Bedingungen einer Flüssigkeitskühlung von 0,35 L/min @ 20 ℃ erreicht wurde und das beste Kühlmittelfüllfaktor von 0,25 und ein Chip-Temperaturanstieg von 30,52 ℃ unter Bedingungen hoher Wärmeflussdichte von 1 000 W/cm² erzielt wurden.

Halbleiter-Laserstangen, Flüssigkeitskühlung, Mikrosubstruktur, Wärmeableitung auf dem Chip