CN206116864U - 一种微通道液体制冷片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种微通道液体制冷片，在现有的微通道液体制冷片的基础上，采用了非均匀直径的进水微通道/出水微通道结构，优化了半导体芯片的不均匀散热问题；尤其是中部较大的微通道设计增加了制冷片沿其宽度方向中间部位的水流量，进而增加中间的散热能力，以减小封装在该微通道液体制冷片上的芯片沿宽度方向的温差，使得产品封装后的光谱宽度变小。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体器件封装领域，具体为一种微通道液体制冷片。
背景技术
微通道液体制冷片（也称MCC制冷片）是半导体器件封装中常用的制冷单元，尤其是高功率半导体激光器叠阵的封装。图1和图2分别为现有MCC制冷片的结构和结构拆解图，MCC制冷片通常分为5层，半导体芯片键合于上盖层1的中间（即图1种的虚线框中的区域,以下称为芯片安装区）。在半导体激光器的应用中，由于激光芯片所散发的热集中在MCC制冷片的中间，而MCC制冷片中的微通道一般为等直径的均匀分布，导致封装在MCC制冷片上的激光芯片沿宽度方向的热分布不均匀，影响了激光芯片的散热效率，并导致光谱宽度较宽，限制了半导体激光器在众多窄光谱领域的应用。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提出了一种微通道液体制冷片，提高了制冷片整体的散热效率，并有效减少了激光芯片两端的温度差，减小了光谱宽度。
具体的技术方案为：
一种微通道液体制冷片包括自下而上的下盖板，进水层，中间层，回水层，上盖板五层结构，并且设置有贯通前述五层结构的进水孔和出水孔。所述进水层设有进水微通道与进水孔相连，使得流入进水层的制冷液体分流至各进水微通道；所述回水层设有出水微通道；所述中间层设有通水孔，用于连通进水层的进水微通道与回水层的出水微通道，此外，中间层设有通水延伸区将出水孔与回水层的出水微通道连通，使得出水微通道汇集后的制冷液体由中间层通水延伸区进入出水孔流出。
所述微通道液体制冷片中进水层的进水微通道和回水层的出水微通道对应于芯片安装区域的下端，所述芯片安装区与芯片的尺寸匹配。进水微通道和/或出水微通道通水区宽度等于芯片安装区的宽度，或小于芯片安装区的宽度。
所述进水层的各条进水微通道的直径不等，使得各进水微通道的水流量不等。该方案有如下进一步优化：所述进水层的中部进水微通道的直径大于两边的进水微通道直径，使得进水层的进水微通道的中部水流量大于两边的水流量；进一步的，进水微通道的直径从中间至两边依次递减。
所述回水层的各条出水微通道的直径不等，使得各条出水微通道的水流量不等。该方案有如下进一步优化：所述回水层的中部出水微通道的直径大于两边的出水微通道直径，使得回水层的出水微通道的中部水流量大于两边的水流量；进一步的，出水微通道的直径从中间至两边依次递减。
上述进水层的方案与回水层的方案可以择其一，也可以同时采用。
本实用新型具有以下优点：
本实用新型的微通道制冷片采用了非均匀直径的进水微通道/出水微通道结构，优化了半导体芯片的不均匀散热问题；尤其是中部的较大的微通道设计增加了制冷片沿其宽度方向中间部位的水流量，进而增加中间的散热能力，以减小制冷片沿宽度方向的温差，使得产品封装后的光谱宽度变小。
附图说明
图1为现有MCC制冷片结构。
图2为现有MCC制冷片的结构拆解图。
图3为本实用新型的MCC制冷片的进水层结构。
图4为本实用新型的MCC制冷片的回水层结构。
图5为采用了优化前后的MCC制冷片的半导体激光芯片的温度分布对比。
附图标号说明：1-上盖板，2-回水层，3-中间层，4-进水层，5-下盖板，6-进水孔，7-出水孔，8-进水微通道，9-通水孔，10-出水微通道。
具体实施方式
结合附图对本实用新型做进一步说明。
图2为现有MCC制冷片的结构拆解图，包括自下而上的下盖板5，进水层4，中间层3，回水层2，上盖板1五层结构，并且设置有贯通前述五层结构的进水孔6和出水孔7。所述进水层4设有进水微通道与进水孔6相连，使得流入进水层4的制冷液体分流至各进水微通道；所述回水层2设有出水微通道；所述中间层3设有通水孔9，用于连通进水层4的进水微通道与回水层2的出水微通道，此外，中间层3设有通水延伸区将出水孔7与回水层的出水微通道连通，使得出水微通道汇集后的制冷液体由中间层通水延伸区进入出水孔流出。
图3为本实用新型的MCC制冷片的进水层4结构，在图2现有的MCC制冷片的进水层结构上作了如下优化：所述进水层的进水微通道8由条形结构间隔构成，各条进水微通道8的直径不等，使得各进水微通道的水流量不等。上述方案进步优化为：所述进水层的中部进水微通道的直径大于两边的进水微通道直径，使得进水层的进水微通道的中部水流量大于两边的水流量；前述方案在结构上表现为构成微通道的条形结构的宽度小于两边的条形结构的宽度。进一步的，水微通道的直径从中间至两边依次递减。
图4为本实用新型的MCC制冷片的回水层2结构，在图2现有的MCC制冷片的回水层结构上作了如下优化：所述回水层的各条出水微通道10的直径不等，使得各条出水微通道的水流量不等。前述方案做进一步优化：所述回水层的中部出水微通道的直径大于两边的出水微通道直径，使得回水层的出水微通道的中部水流量大于两边的水流量；出水微通道的宽度从中间至两边依次递减。
上述进水微通道或出水微通道不局限于等比缩小，中间微通道的直径比两端或相邻的微通道大0.01~0.2mm。
所述微通道液体制冷片中进水层的进水微通道和回水层的出水微通道对应于芯片安装区域的下端，所述芯片安装区与芯片的尺寸匹配。进水微通道和/或出水微通道通水区宽度等于芯片安装区的宽度，或小于芯片安装区的宽度，使得制冷液体更多的汇集于芯片安装区的中部，即对芯片中部发光区产生更好的制冷效果，减小激光芯片两端的温差。
图5为采用了优化前后的MCC制冷片的半导体激光芯片的温度分布对比。虚线为采用传统MCC制冷片的半导体激光芯片的温度模拟曲线，实线为采用本实用新型设计的MCC制冷片的半导体激光芯片的温度模拟曲线。半导体激光芯片的温度采样点为在芯片腔长中心线上，从芯片最左端至芯片中间每隔0.5mm取一个采样点（相当于在半个芯片上均匀取样），模拟得到图5的温度曲线，可以证明本实用新型中的MCC制冷片结构有效降低了激光芯片沿其宽度方向上的温度差，优化了散热的均匀性。
Claims (4)
1.一种微通道液体制冷片，包括自下而上的下盖板，进水层，中间层，回水层，上盖板五层结构，并且设置有贯通前述五层结构的进水孔和出水孔；所述进水层设有进水微通道与进水孔相连，使得流入进水层的制冷液体分流至各进水微通道；所述回水层设有出水微通道；所述中间层设有通水孔，用于连通进水层的进水微通道与回水层的出水微通道，此外，中间层设有通水延伸区将出水孔与回水层的出水微通道连通，使得出水微通道汇集后的制冷液体由中间层通水延伸区进入出水孔流出，其特征在于：
所述进水层的各条进水微通道的直径不等，使得各进水微通道的水流量不等；和/或回水层的各条出水微通道的直径不等，使得各条出水微通道的水流量不等。
2.根据权利要求1所述一种微通道液体制冷片，其特征在于：所述进水层的中部进水微通道的直径大于两边的进水微通道直径，使得进水层的进水微通道的中部水流量大于两边的水流量；和/或所述回水层的中部出水微通道的直径大于两边的出水微通道直径，使得回水层的出水微通道的中部水流量大于两边的水流量。
3.根据权利要求2所述的一种微通道液体制冷片，其特征在于：所述进水层的进水微通道的直径从中间至两边依次递减，和/或出水微通道的直径从中间至两边依次递减。
4.根据权利要求1所述的一种微通道液体制冷片，其特征在于：所述微通道液体制冷片中进水层的进水微通道和回水层的出水微通道对应于芯片安装区域的下端，所述芯片安装区与芯片的尺寸匹配，进水微通道和/或出水微通道通水区宽度等于芯片安装区的宽度，或小于芯片安装区的宽度。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201621096210.6U CN206116864U (zh) | 2016-09-30 | 2016-09-30 | 一种微通道液体制冷片 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109038210A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-18 | 西安炬光科技股份有限公司 | 一种新型的液体制冷器及半导体激光器封装结构 |
| CN109794698A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-05-24 | 苏州匠恒智造科技有限公司 | 一种具有微通道散热装置的激光加工设备 |
| CN109807481A (zh) * | 2019-04-01 | 2019-05-28 | 苏州匠恒智造科技有限公司 | 一种具有直通式微通道散热装置的激光加工设备 |
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2016
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