CN101488640A - 一种半导体激光器微通道热沉 - Google Patents

一种半导体激光器微通道热沉 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到一种半导体激光器微通道热沉，属于半导体光电子技术领域。为了改善现有的高功率半导体激光微通道热沉结构型能差、工艺难度大，成本高等不利现状，本发明利用三层组件结构代替现有五层结构，进而降低制作难度和成本并提高机械强度，且利用微通道壁的高度变化提高整体散热性能。这种新型微通道热沉结构实用于当前任何半导体激光列阵和叠阵的制备。

Description

一种半导体激光器微通道热沉
技术领域
本发明涉及一种半导体激光器用微通道热沉结构，属于半导体光电子技术领域。
背景技术
目前，高功率半导体激光器微通道热沉普遍采用五层具有不同内部镂空结构的高导热矩形薄片材料组合在一起构成微通热沉道的结构。这种结构要求分别对五层高导热矩形薄片材料精确加工然后利用焊接技术准确紧密结合在一起。这种结构由于微通道侧壁(散热肋片)和微通道顶壁(热载层)通过焊接技术结合在一起引入了附加热阻，大大增加结构的整体热阻；整个结构的组装过程中有四个界面涉及到焊接过程，使得焊接难度高；微通道热沉组件均为平板结构，导微通道区内整个微通道壁高保持不变，不利于结构优化和节省空间且整体机械强度差，导致微通道性能下降同时增加了高功率半导体激光器微通道热沉组装的难度和制作成本。
发明内容
为了解决背景技术中由于微通道侧壁(散热肋片)与微通道顶壁(热载层)通过焊接技术结合在一起引入附加热阻、整个微通道热沉制作焊接界面多以及微通道组件均是平板结构导致的性能差、机械强度差、制作难度大、成本高的问题，本发明提供了一种新型的半导体激光器微通道热沉，该微通道热沉不仅降低了高功率半导体激光器微通道制作难度和制作成本，同时还提高了器件的整体性能和机械强度。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
本发明中的半导体激光器微通道热沉，包括由上到下依次固连的盖板、分水座和底板。盖板上设有第一进水孔，盖板下表面设有微通道壁，相邻的微通道壁之间为用于冷却水流过的微通道；
所述分水座包括第二进水孔、第一出水孔和分流层，分流层将分水座隔为上下两部分，上部分为入流区，下部分为回流区，入流区和回流区通过转折区相连通；入流区为一敞开空间，与第二进水孔相连通，入流区的形状与盖板中微通道壁的形状相适应，微通道壁在入流区内，盖板与分水座之间密封；回流区为一敞开空间且与第一出水孔相连通；
所述底板上设有第三进水孔和第二出水孔，第三进水孔、第二进水孔和第一进水孔相连通，第二出水孔与第一出水孔相连通；所述底板与分水座之间密封。
所述的微通道壁远离第一进水孔一侧的高度h1大于靠近第一进水孔一侧的高度h2。
所述微通道壁由高度h1沿直线或曲线变化到高度h2。
所述的曲线为抛物线。
本发明与传统结构及制造方法相比具有以下优点：1)微通道壁即散热肋片与微通道顶壁即盖板为一体化结构，避免背景技术中分层结构连接时引入的附加热阻，提高了器件整体散热能力；2)本发明由三部分组件构成，与五组件及其更为复杂结构的多界面相比，降低了连接难度和加工成本，同时还增加了整体结构的机械强度；3)本发明中微通道壁根据热源特点而改变了不同位置的壁高，相对背景结构中平板组件微通道壁受平板组件厚度决定不能改变的情况，更利于优化获得高性能热沉，同时更为节省空间。
附图说明
图1是本发明的盖板俯视图
图2是图1的正视图
图3是本发明的分水座的俯视图
图4是图3的仰视图
图5是图3的正视图
图6是本发明中的底板俯视图
图7是图6的正视图
图8是本发明的整体结构俯视图
图9是图8的仰视图
图10是图8的正视图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细描述本发明，但本发明不限于这些实施例：
本实施例的结构如图8、图9和图10所示，包括盖板1、分水座2和底板3，盖板1位于分水座2的上方，二者之间固连。底板3位于分水座2的下方，二者之间也固连。
盖板1的结构如图1、图2所示，盖板1靠右设有第一进水孔4，在盖板1的下表面靠左设有微通道壁5，相邻的两个微通道壁5之间为用于冷却水流过的微通道，并且微通道壁5在远离第一进水孔4一侧的高度h1大于靠近第一进水孔4一侧的高度h2。微通道壁5由高度h1沿直线或曲线变化到高度h2。曲线可以为各种抛物线。微通道壁5与盖板1为一体式结构，减少了一道焊接界面，同时还减少了热阻。
分水座2的结构如图3、图4和图5所示，包括第二进水孔6、第一出水孔7、第一定位孔8和分流层14，第一进水孔4与第二进水孔6直径相等。分流层14设在分水座2靠左部分，将分水座2隔为上下两部分，上部分为入流区9，下部分为回流区12，入流区9和回流区12通过转折区10相连通。入流区9为一敞开空间，与第二进水孔6相连通，入流区9的形状与盖板中微通道壁5的形状相适应，当二者连接时，微通道壁5设置在入流区内。下部分为回流区12，回流区6也一敞开空间，与第一出水孔7相连通，在回流区敞开空间的下部固定有底板，形成冷却水流出的通道。盖板1和分水座2连接时，将第一进水孔4与第二进水孔6的外径精确对准，这样，微通道壁5设在入流区9内，二者之间通过第一连接台11密封，形成冷却水流动的通道。
底板3的结构如图6、图7所示，其上设有第三进水孔15、第二出水孔16和第二定位孔17。第三进水孔15与第二进水孔6、第二定位孔17与分水座上的第一定位孔8、以及第二出水孔16与第一出水孔7直径分别相等。底板3与分水座2连接时，第三进水孔15与第二进水孔6外径精确对准，第一定位孔8与第二定位孔17外径精确对准，第一出水孔7与第二出水孔16外径精确对准。在底板3与分水座2连接的部位通过第二连接台13密封，形成冷却水的出水通道。
本实施例中盖板1、底板3均采用无氧铜或CuW合金或表面金属化BeO等，分水座2采用表面金属化塑料。盖板1与第一连接台11以及底板3与第二连接台13连接方式采用导电胶粘接或焊接。
本发明工作时：冷却水由第一进水孔4、第二进水孔6和第三进水孔15共同构成的进水孔进入，先流入分水座2上的入流区9，再流入盖板1上的微通道后经过分水座2上的转折区10流入回流区12，最后经过第一出水孔7和第二出水孔16共同构成的出水孔流出。

Claims (4)

1、一种半导体激光器微通道热沉，其特征在于：包括由上到下依次固连的盖板(1)、分水座(2)和底板(3)；盖板(1)上设有第一进水孔(4)，盖板(1)下表面设有微通道壁(5)，相邻的微通道壁(5)之间为用于冷却水流过的微通道；
所述分水座(2)包括第二进水孔(6)、第一出水孔(7)和分流层(14)，分流层(14)将分水座(2)隔为上下两部分，上部分为入流区(9)，下部分为回流区(12)，入流区(9)和回流区(12)通过转折区(10)相连通；入流区(9)为一敞开空间，与第二进水孔(6)相连通，入流区(9)的形状与盖板中微通道壁(5)的形状相适应，微通道壁(5)在入流区(9)内，盖板(1)与分水座(2)之间密封；回流区(12)为一敞开空间且与第一出水孔(7)相连通；
所述底板(3)上设有第三进水孔(15)和第二出水孔(16)，第三进水孔(15)、第二进水孔(6)和第一进水孔(4)相连通，第二出水孔(16)与第一出水孔(7)相连通；所述底板(3)与分水座(2)之间密封。
2、根据权利要求1所述的一种半导体激光器微通道热沉，其特征在于：所述的微通道壁远离第一进水孔(4)一侧的高度h1大于靠近第一进水孔(4)一侧的高度h2。
3、根据权利要求2所述的一种半导体激光器微通道热沉，其特征在于：所述微通道壁(5)由高度h1沿直线或曲线变化到高度h2。
4、根据权利要求3所述的一种半导体激光器微通道热沉，其特征在于：所述的曲线为抛物线。
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