CN110911949B - 一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法 - Google Patents

一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110911949B
CN110911949B CN201911027918.4A CN201911027918A CN110911949B CN 110911949 B CN110911949 B CN 110911949B CN 201911027918 A CN201911027918 A CN 201911027918A CN 110911949 B CN110911949 B CN 110911949B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heat sink
laser crystal
light
thermal
positioning side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911027918.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110911949A (zh
Inventor
李阳阳
李小明
郝培育
黄晓婧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC
Original Assignee
Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC filed Critical Luoyang Institute of Electro Optical Equipment AVIC
Priority to CN201911027918.4A priority Critical patent/CN110911949B/zh
Publication of CN110911949A publication Critical patent/CN110911949A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110911949B publication Critical patent/CN110911949B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/04—Arrangements for thermal management
    • H01S3/0405—Conductive cooling, e.g. by heat sinks or thermo-electric elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法，包括热沉本体，阵列安装面、定位侧面、激光晶体焊接底面、阵列安装螺纹孔及热沉安装光孔；热沉本体采用铝基复合材料，外表面镀覆的镀金层，所述镀金层用于提高热沉本身的抗腐蚀性和改善激光晶体的焊接性。本发明提供的轻质、高导热激光晶体热沉在满足散热需求的同时，相比于传统钨铜热沉可以减重80％以上，能极大程度上减轻重量，较好的满足了机载激光器高集成化、轻量化的发展需求，有广泛的推广使用价值。

Description

一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法
技术领域
本发明属于激光器领域，涉及一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法。
背景技术
近年来，激光器正朝着高性能、轻量化的方向不断发展。高性能，意味着激光器工作时，能量越来越高，激光晶体的热流密度也越来越大，这就要求激光晶体的热沉应具有较高的导热性，以便及时将激光晶体的热导出去，保证激光器的正常工作，而轻量化，又要求激光晶体热沉在保证导热性良好的同时，重量要尽可能的小。显然，以传统的钨铜热沉为代表的传统激光晶体热沉，因其高密度已逐渐不能满足现代激光器的发展需求。能否找到一种导热性好，重量又轻的激光晶体热沉就成为影响激光器发展的关键环节之一。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法，以满足激光器高性能、轻量化的发展需求。
技术方案
一种轻质、高导热激光晶体热沉，其特征在于包括阵列安装面1、定位侧面2、激光晶体焊接底面3、阵列安装螺纹孔4及热沉安装光孔5；热沉本体的中心为激光晶体焊接底面3，两侧设有定位侧面2，定位侧面2的外侧设有阵列安装面1；热沉本体上设有热沉安装光孔5，阵列安装面1上设有阵列安装螺纹孔4；所述两阵列安装面1需共面；所述定位侧面2同侧定位侧面2之间共面；所述激光晶体焊接底面3的长度比激光晶体长度小4～6mm。
所述定位侧面2采用断续式设置。
所述定位侧面2与激光晶体焊接底面3之间开设有容锡槽A，且容锡槽A宽度不小于1mm。
所述加工阵列安装螺纹孔4的预镶嵌铝合金基体为外径大于螺纹孔径5～6mm的圆柱体。
一种所述轻质、高导热激光晶体热沉的加工方法，其特征在于：
热沉本体外表面镀覆Ni-P合金层：首先对激光晶体热沉本体进行清洗、活化处理，然后在激光晶体热沉本体上进行化学沉积，形成Ni-P晶体合金镀层；
制坯时在螺纹孔处预镶嵌铝合金基体，在铝合金基体上加工螺纹孔得到阵列安装螺纹孔4；
定位侧面2的加工：先通过线切割进行粗加工，再用Ф0.8mm的金刚石磨棒精，每转进给量不得大于0.004mm/r加工到所需尺寸精度及表面质量；
热沉安装光孔5使用金刚石钻头加工，主轴转速不高于1500r/min，钻孔时每钻深0.3mm时退刀一次，直至加工完成整个孔深；
所述两阵列安装面1、定位侧面2和激光晶体焊接底面3的平面度不低于6级精度，表面粗糙度不得大于1.6μm。
所述基体材料为铝合金，增强相为SiC颗粒的铝基复合材料；SiC增强相体份比含量为60％～70％，SiC颗粒的粒径为50～180μm。
有益效果
本发明提出的一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法，包括热沉本体，阵列安装面、定位侧面、激光晶体焊接底面、阵列安装螺纹孔及热沉安装光孔；热沉本体采用铝基复合材料，外表面镀覆的镀金层，所述镀金层用于提高热沉本身的抗腐蚀性和改善激光晶体的焊接性。本发明提供的轻质、高导热激光晶体热沉在满足散热需求的同时，能极大程度上减轻重量，较好的满足了机载激光器高集成化、轻量化的发展需求，有广泛的推广使用价值。
有益效果是：本发明提供的轻质、高导热激光晶体热沉在满足激光晶体散热需求的同时，相比于传统钨铜热沉可以减重80％以上，且所述轻质、高导热激光晶体热沉热膨胀系数和激光晶体热沉相匹配，大大减小了激光晶体和热沉焊接应力，有广泛的推广使用价值。
附图说明
图1是本发明的结构示意图
图2是本发明的结构侧视示意图
1-阵列安装面，2-定位侧面，3-激光晶体焊接底面，4-阵列安装螺纹孔，5-热沉安装光孔。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
轻质、高导热激光晶体热沉包括：轻质、高导热激光晶体热沉本体；在所述轻质、高导热激光晶体热沉本体外表面镀覆的镀金层。
轻质、高导热激光晶体热沉本体采用基体为铝合金，增强相为SiC颗粒的铝基复合材料，所述SiC增强相体份比含量在60％～70％之间，SiC颗粒的粒径在50～180μm之间。
如图1所示，在优选的实施例中，轻质、高导热激光晶体热沉包括：阵列安装面1、定位侧面2、激光晶体焊接底面3、阵列安装螺纹孔4及热沉安装光孔5。
轻质、高导热激光晶体热沉本体外表面镀覆的镀金层通过化学镀而形成，镀金层包括直接在铝基复合材料表面镀覆的Ni-P合金层和在Ni-P合金层上镀覆的软金层，其中Ni-P合金层的厚度为15～20μm，软金层的厚度为0.3～0.4μm。
两阵列安装面1需共面，且平面度不低于6级精度，表面粗糙度不得大于1.6μm，并且阵列安装面1上还开有阵列安装螺纹孔4和热沉安装光孔5。
定位侧面2采用断续式设置，即将同一面，从中间隔断，同侧定位侧面2之间共面，且平面度不低于6级精度，表面粗糙度不得大于1.6μm。定位侧面2与激光晶体焊接底面3之间开设有容锡槽A，以容纳激光晶体焊接时多余的焊锡。当前对该处容锡槽主要采用金刚石磨棒加工，而磨棒最小直径为Ф0.8mm,且该处容锡槽一侧为精度面，需留出精加工余量，故该处容锡槽A宽度一般不小于1mm。
激光晶体焊接底面3平面度不低于6级精度，与阵列安装面1的平行度不低于6级精度，表面粗糙度不得大于1.6μm，且其长度比激光晶体长度小4～6mm。为防止激光晶体焊接时，焊锡在其两端凝结，在放置激光晶体时，应让其两端面分别超出激光晶体焊接底面3对应端面2～3mm。
阵列安装螺纹孔4采用制坯时在螺纹孔处预镶嵌铝合金基体，然后在铝合金基体上加工螺纹孔的方法获得。
热沉安装光孔5的沉孔底面B之间共面。
加工时：阵列安装螺纹孔4采用制坯时在螺纹孔处预镶嵌铝合金基体，然后在铝合金基体上加工螺纹孔的方法获得。
加工阵列安装螺纹孔4的预镶嵌铝合金基体为外径大于螺纹孔径5～6mm的圆柱体。
所述轻质、高导热激光晶体热沉外轮廓通过线切割获得：热沉定位侧面2先通过线切割进行粗加工，再用Ф0.8mm的金刚石磨棒精加工到所需尺寸精度及表面质量，其中，为保证加工质量和金刚石磨棒寿命，用Ф0.8mm的金刚石磨棒精加工时，每转进给量不得大于0.004mm/r。
所述轻质、高导热激光晶体热沉阵列安装面1、激光晶体焊接底面3均使用金刚石磨棒加工到所需尺寸精度及表面质量。
所述轻质、高导热激光晶体热沉的热沉安装光孔5使用金刚石钻头加工，主轴转速不高于1500r/min，钻孔时每钻深0.3mm时退刀一次，直至加工完成整个孔深。
所述轻质、高导热激光晶体热沉本体外表面镀覆Ni-P合金层之前，首先对激光晶体热沉本体进行清洗、活化处理，然后在激光晶体热沉本体上进行化学沉积，形成Ni-P晶体合金镀层。

Claims (5)

1.一种轻质、高导热激光晶体热沉的加工方法，其特征在于：所述轻质、高导热激光晶体热沉包括阵列安装面(1)、定位侧面(2)、激光晶体焊接底面(3)、阵列安装螺纹孔(4)及热沉安装光孔(5)；热沉本体的中心为激光晶体焊接底面(3)，两侧设有定位侧面(2)，定位侧面(2)的外侧设有阵列安装面(1)；热沉本体上设有热沉安装光孔(5)，阵列安装面(1)上设有阵列安装螺纹孔(4)；所述两阵列安装面(1)需共面；所述定位侧面(2)同侧定位侧面(2)之间共面；所述激光晶体焊接底面(3)的长度比激光晶体长度小4～6mm；
所述加工方法具体如下：
热沉本体外表面镀覆Ni-P合金层：首先对激光晶体热沉本体进行清洗、活化处理，然后在激光晶体热沉本体上进行化学沉积，形成Ni-P晶体合金镀层；
制坯时在螺纹孔处预镶嵌铝合金基体，在铝合金基体上加工螺纹孔得到阵列安装螺纹孔(4)；
定位侧面(2)的加工：先通过线切割进行粗加工，再用Ф0.8mm的金刚石磨棒精，每转进给量不得大于0.004mm/r加工到所需尺寸精度及表面质量；
热沉安装光孔(5)使用金刚石钻头加工，主轴转速不高于1500r/min，钻孔时每钻深0.3mm时退刀一次，直至加工完成整个孔深；
所述两阵列安装面(1)、定位侧面(2)和激光晶体焊接底面(3)的平面度不低于6级精度，表面粗糙度不得大于1.6μm。
2.根据权利要求1所述轻质、高导热激光晶体热沉的加工方法，其特征在于：所述定位侧面(2)采用断续式设置。
3.根据权利要求1所述轻质、高导热激光晶体热沉的加工方法，其特征在于：所述定位侧面(2)与激光晶体焊接底面(3)之间开设有容锡槽A，且容锡槽A宽度不小于1mm。
4.根据权利要求1所述轻质、高导热激光晶体热沉的加工方法，其特征在于：所述加工阵列安装螺纹孔(4)的预镶嵌铝合金基体为外径大于螺纹孔径5～6mm的圆柱体。
5.一种用于权利要求1所述轻质、高导热激光晶体热沉的加工方法，其特征在于：所述基体材料为铝合金，增强相为SiC颗粒的铝基复合材料；SiC增强相体份比含量为60％～70％，SiC颗粒的粒径为50～180μm。
CN201911027918.4A 2019-10-24 2019-10-24 一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法 Active CN110911949B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911027918.4A CN110911949B (zh) 2019-10-24 2019-10-24 一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911027918.4A CN110911949B (zh) 2019-10-24 2019-10-24 一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110911949A CN110911949A (zh) 2020-03-24
CN110911949B true CN110911949B (zh) 2021-07-09

Family

ID=69815962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911027918.4A Active CN110911949B (zh) 2019-10-24 2019-10-24 一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110911949B (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19746835A1 (de) * 1997-10-23 1999-05-06 Jenoptik Jena Gmbh Verfahren zum Montieren einer einseitig mit einer HR-Schicht beschichteten Laserkristallscheibe auf einen Kühlkörper und verfahrensgemäß hergestellte Schichtanordnung
JP4002234B2 (ja) * 2003-12-16 2007-10-31 浜松ホトニクス株式会社 半導体レーザ装置及びその製造方法
CN103368065B (zh) * 2012-03-29 2015-08-19 山东华光光电子有限公司 一种固态激光器阵列的封装结构及其封装方法
CN103427330B (zh) * 2013-07-17 2016-06-08 芜湖安瑞激光科技有限公司 降低应力的激光器芯片结构和热沉结构及其制备方法
CN204858257U (zh) * 2015-07-16 2015-12-09 山东大学 基于碳化硅晶体的端面泵浦板条激光放大器晶体冷却模块
CN107293936A (zh) * 2017-08-16 2017-10-24 江苏天元激光科技有限公司 一种半导体激光器阵列封装结构
CN109560455A (zh) * 2017-09-26 2019-04-02 青岛海信激光显示股份有限公司 一种激光器阵列
CN210985175U (zh) * 2019-10-24 2020-07-10 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种激光晶体热沉

Also Published As

Publication number Publication date
CN110911949A (zh) 2020-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Narutaki et al. Study on machining of titanium alloys
TWI452143B (zh) 鋁－金剛石系複合體及其製造方法
US4966501A (en) Coated cemented carbide tool
US5123217A (en) Drill for use in drilling hard and brittle materials
CN111394761B (zh) 一种金刚石钻头及其制备方法
Liang et al. Feasibility of ultrasonic vibration assisted grinding for carbon fiber reinforced polymer with monolayer brazed grinding tools
CN108115176B (zh) 一种高精度台阶轴钛合金材料深小孔高效加工方法
JP2012158783A (ja) アルミニウム−ダイヤモンド系複合体及びその製造方法
CN210985175U (zh) 一种激光晶体热沉
CN112976357A (zh) 一种用于纤维增强陶瓷基复合材料的铣刀及其制造方法
CN113414594A (zh) 一种深孔加工用钻磨滚复合bta刀具及制造方法
CN110911949B (zh) 一种轻质、高导热激光晶体热沉及制作方法
CN112775628A (zh) 一种丝材键合用楔形劈刀及其加工方法
CN107790745A (zh) 靶材的加工方法
WO2018123380A1 (ja) 半導体素子用放熱部品
Yan et al. Machining performance of PCD drill in low-frequency vibration-assisted drilling of CFRP/Ti6Al4V stack: with special emphasis on the plowing behavior
WO2021197215A1 (zh) 坯体以及具有螺旋状超硬材料前刀面的切削工具
CN206477031U (zh) 互嵌结构的cvd金刚石膜片
CN202291447U (zh) 双螺纹固定式聚晶金刚石车刀
US8795460B2 (en) Indexable cutter insert, construction for same and method for making same
WO2003015968A1 (en) Ultra high-pressure sintered cutter with recess or groove, holding mechanism for the cutter, and method of manufacturing the cutter
CN113732366B (zh) 一种深小孔内壁超声振动加工刀具及其制备方法
CN206477024U (zh) 具有凹槽结构的金刚石膜
CN1274878C (zh) 化学气相沉积金刚石聚晶金刚石复合型金刚石材料及应用
JP2008229836A (ja) 炭化珪素単結晶からなる切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant