CN112366512A - 一种半导体激光器散热结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体激光器散热结构，该半导体激光器散热结构包括COS单元、辅助热沉和底板，COS单元设置在辅助热沉上，辅助热沉安装在底板上，底板内设置有冷却通道，冷却通道内通有冷却介质，辅助热沉抵靠或伸入冷却通道内。上述方案缩短了散热传导路径，简化了散热结构，增强了散热效果；通过散热介质直接对辅助热沉进行散热，使得底板材质的选择不再受限于导热系数，可选择的范围更广，从而降低了制造成本，保障了半导体激光器的正常运行，提高其使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于半导体激光器加工技术领域，特别涉及一种半导体激光器散热结构。
背景技术
半导体激光器的COS(Chip Operating System，片内操作系统)单元在工作时会产生大量的热量，如果热量不能被及时导走，将会导致COS单元温度升高，降低性能。现有的半导体激光器中COS单元散热结构复杂，在散热过程中热量需要通过多层热障才能散发出去，导致散热效果不佳。
随着生产技术的发展，单个COS单元的功率在逐年增加，工作时产生的热量也在增加；现有的散热方式受限于自身结构的限制，难以胜任高功率半导体激光器的散热要求。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种半导体激光器散热结构，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种半导体激光器散热结构，所述散热结构包括COS单元、辅助热沉和底板，所述COS单元设置在所述辅助热沉上，所述辅助热沉安装在所述底板上，所述底板内设置有冷却通道，所述冷却通道内通有冷却介质，所述辅助热沉抵靠或伸入所述冷却通道内。
可选地，所述辅助热沉的个数为1个，呈长条状，所述辅助热沉上设置有多个所述COS单元。
可选地，所述辅助热沉的个数为多个，各所述辅助热沉上设置有若干个所述COS单元。
可选地，各所述辅助热沉呈线性分布或阵列分布。
可选地，所述冷却介质为冷却水、冷却油或冷却气体。
可选地，所述底板上设置有凹槽，所述辅助热沉通过紧固件安装在所述凹槽内。
可选地，所述辅助热沉与所述冷却通道之间设置有密封元件。
可选地，所述COS单元通过焊料烧结在所述辅助热沉上。
可选地，所述辅助热沉的上部呈阶梯状，所述辅助热沉的烧结面为同一阶梯平面。
可选地，所述冷却通道在所述底板内呈U形或迷宫形，所述底板上表面上对应于所述冷却通道上方的位置开设有与所述辅助热沉大小形状相适应的凹槽，所述辅助热沉设置在所述凹槽内。
本发明的优点及有益效果是：
上述方案提供了一种新型的散热结构，该结构增强了半导体激光器的散热效果，满足高功率COS单元散热需求；实现了通过散热介质直接对辅助热沉进行散热，使得底板材质的选择不再受限于导热系数，可选择的范围更广，可以降低了设备制造成本；该散热结构缩短了散热传导路径，简化了散热结构，保障了半导体激光器正常运行，提高了使用寿命。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明的一个实施例中的半导体激光器散热结构的立体图；
图2为本发明的一个实施例中的半导体激光器散热结构的俯视图。
图中：1为COS单元，2为辅助热沉，3为底板，4为冷却通道，5为紧固件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，术语“包括/包含”、“由……组成”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。
还需要理解，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例的核心构思是：为解决现有散热结构不能满足需要的现状，设计了一种COS单元的新型冷却结构，能够简化现有的散热结构和热量传导的线路，提高散热效率，大幅度降低制造成本，彻底解决了散热的问题。
参见图1或2，本发明实施例提供了一种半导体激光器散热结构，该散热结构包括COS单元1、辅助热沉2和底板3，所述COS单元1通过焊接、烧结等方式设置在所述辅助热沉2上，所述辅助热沉2通过卡合、螺纹连接、焊接或者粘接等方式安装在所述底板3上，所述底板3内设置有冷却通道4，该冷却通道4的横截面可以是多边形或圆形等形状，所述冷却通道4内可通有冷却介质，该冷却介质可以是水、油、气体等，当然也可以是其他的冷却介质。
为了进一步获得较好的散热效果，该实施例中，所述辅助热沉抵靠或伸入所述冷却通道内，使得辅助热沉与冷却介质直接接触或者伸入到冷却介质的内部，提高了热交换的效率。
由此可见，本发明该实施例公开的散热结构，实现了冷却介质与辅助热沉的直接接触，简化了从辅助热沉到COS单元的传导路径，避免了热障影响，从而提高了散热效率，保障了COS单元的性能；并且降低了对底板传导热量的要求，使得底板的材料选择更广，包括但不限于铜及铜合金，铝及铝合金等金属，实用价值高等优点，能够满足当下日益增长的对高功率激光器的需求，并且可降低了制造成本；且可保障COS单元能够正常运行，提高了半导体激光器的寿命。
在一个优选的实施例中，参见图1或图2，所述辅助热沉2的个数为1个，呈长条状，便于其整体散热，此时，所述辅助热沉上设置有多个所述COS单元，且上述COS单元可线性布置在该长条状的辅助热沉的同一平面上。
优选地，在靠近冷却介质的入口处的COS单元布置的较为稠密，而远离所述冷却介质入口处的COS单元较为稀疏，从而获COS单元均衡冷却效果。
在一个实施例中，所述辅助热沉2的个数为多个，各所述辅助热沉2上设置有若干个所述COS单元1，优选在一个辅助热沉上设置一个COS单元，且各所述辅助热沉呈线性分布或阵列分布，此时可减少COS单元之间的相互影响，增强散热效果。
在一个实施例中，底板3上设置有凹槽(图中未示出)，该凹槽与所述冷却通道相通，所述辅助热沉通过螺纹等紧固件5安装在所述凹槽内，此时为了伸入到所述冷却通道内，该辅助热沉的横截面优选为T形或长方形。
并且所述辅助热沉2与所述冷却通道4之间设置有密封元件(图中未示出)，该密封元件优选为橡胶圈或橡胶垫，其形状根据辅助热沉的形状和凹槽的形状配合设计，保证底板3与辅助热沉2紧密贴合，防止冷却水等介质溢出到水冷板表面。
在一个优选实施例中，所述COS单元通过焊料烧结在所述辅助热沉上，为了加工制造方便，辅助热沉的上部呈阶梯状(参见图1)，所述辅助热沉的烧结面为同一阶梯的平面。
在一个实施例中，根据图1，冷却通道4在所述底板内呈U形或迷宫形，其出口和入口可设置在底板3的同一侧面上，当然也可以设置在不同的侧面上，此时，所述底板3上表面对应于所述冷却通道4上方的位置开设有与所述辅助热沉2大小形状相适应的凹槽，辅助热沉2通过八个螺纹紧固件5固定在所述凹槽内，且凹槽与辅助热沉2之间还设置有密封元件。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种半导体激光器散热结构，其特征在于，所述散热结构包括COS单元、辅助热沉和底板，所述COS单元设置在所述辅助热沉上，所述辅助热沉安装在所述底板上，所述底板内设置有冷却通道，所述冷却通道内通有冷却介质，所述辅助热沉抵靠或伸入所述冷却通道内。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器散热结构，其特征在于，所述辅助热沉的个数为1个，呈长条状，所述辅助热沉上设置有多个所述COS单元。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器散热结构，其特征在于，所述辅助热沉的个数为多个，各所述辅助热沉上设置有若干个所述COS单元。
4.根据权利要求3所述的半导体激光器散热结构，其特征在于，各所述辅助热沉呈线性分布或阵列分布。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器散热结构，其特征在于，所述冷却介质为冷却水、冷却油或冷却气体。
6.根据权利要求1所述的半导体激光器散热结构，其特征在于，所述底板上设置有凹槽，所述辅助热沉通过紧固件安装在所述凹槽内。
7.根据权利要求6所述的半导体激光器散热结构，其特征在于，所述辅助热沉与所述冷却通道之间设置有密封元件。
8.根据权利要求1所述的半导体激光器散热结构，其特征在于，所述COS单元通过焊料烧结在所述辅助热沉上。
9.根据权利要求8所述的半导体激光器散热结构，其特征在于，所述辅助热沉的上部呈阶梯状，所述辅助热沉的烧结面为同一阶梯平面。
10.根据权利要求1-5任一项所述的半导体激光器散热结构，其特征在于，所述冷却通道在所述底板内呈U形或迷宫形，所述底板上表面上对应于所述冷却通道上方的位置开设有与所述辅助热沉大小形状相适应的凹槽，所述辅助热沉设置在所述凹槽内。
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