チップ基板とマイクロチャネルの統合は世界最先端の研究ホットスポットであり、従来の液冷マイクロチャネルヒートシンクと比べて革命的な利点があり、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ等のチップ分野に成功裏に応用され、卓越した熱放散性能を示しています。大型科学装置及び産業分野で半導体レーザーチップの出力電力需要が増加するにつれて、熱管理は重要な技術課題となっています。従来のレーザーバークーリング研究は主に液冷ヒートシンク構造の最適化に集中していましたが、その放熱能力は熱伝達経路の熱抵抗に制限されています。この課題に対応するため、本研究ではチップ基板とマイクロチャネルの統合設計に基づき、半導体レーザーチップの高効率放熱のための新しい分散流型構造を提案します。この設計は熱伝達経路を大幅に短縮し、熱抵抗を低減することで、チップ接合温度と冷却流量を効果的に低減し、高集積・高放熱レーザーチップ実現の重要な技術的支援を提供します。研究結果は、本論文で提案した分散流型構造が半導体レーザーバー基板マイクロチャネル設計のボトルネックを突破し、0.35 L/min@20 ℃の液冷条件下でチップ温度上昇≤40 ℃の目標を達成し、1000 W/cm²の高熱流密度条件で最適充填率0.25、チップ温度上昇30.52 ℃のシミュレーション結果を得たことを示しています。

半導体レーザーバー;液冷;基板微細構造;チップオンチップ集積放熱