Die integrierte Integration von Chip-Substraten und Mikokanälen ist ein weltweit führendes Forschungsthema und bietet revolutionäre Vorteile gegenüber herkömmlichen flüssigkeitsgekühlten Mikokanalkühlern. Sie wurde erfolgreich in Chip-Bereichen wie isolierten Gate-Bipolartransistoren angewendet und zeigt hervorragende Wärmeableitungsleistungen. Mit steigender Nachfrage nach Ausgangsleistung von Halbleiterlaserchips in Großforschungseinrichtungen und der Industrie wird das Wärmemanagement zu einem entscheidenden technischen Problem. Traditionelle Forschungen zur Kühlung von Laserstäben konzentrieren sich hauptsächlich auf die Optimierung der Struktur flüssigkeitsgekühlter Kühler, jedoch ist die Wärmeabgabekapazität durch den thermischen Widerstand des Wärmepfads begrenzt. Um diese Herausforderung zu bewältigen, schlägt diese Studie ein neues integriertes Design von Chip-Substrat und Mikokanälen vor, das eine neuartige verteilte Durchflussstruktur für eine effiziente Wärmeableitung von Halbleiterlaserchips bietet. Dieses Design verkürzt den Wärmetransferweg erheblich und reduziert den thermischen Widerstand, wodurch die Chip-Temperatur und der Kühlmitteldurchfluss effektiv gesenkt werden, was eine wichtige technische Unterstützung für die Erreichung hoher Integration und hoher Wärmeableitung von Laserchips bietet. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagene verteilte Durchflussstruktur die Engpässe im Mikokanäle-Design des Halbleiterlaserstab-Substrats unter flüssigkeitsgekühlten Bedingungen von 0,35 L/min bei 20 ℃ überwinden kann, wobei eine Chip-Temperaturerhöhung ≤40 ℃ erreicht wird, und bei einer hohen Wärmestromdichte von 1000 W/cm² wurde ein optimaler Füllfaktor von 0,25 und eine Chip-Temperaturerhöhung von 30,52 ℃ im Simulationsresultat erzielt.

Halbleiterlaserstab; Flüssigkeitskühlung; Substratmikrostruktur; integrierte Kühlung auf dem Chip